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Guía básica de especificacionesSoluciones expertas para la construcción
CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO
CON PRODUCTOS TOXEMENT
Durante los últimos años y como producto de las mayores exigencias al concreto, en especial a la durabilidad, se ha venido desarrollando el Concreto de Alto Desempeño (CAD). Anteriormente se denominaba Concreto de Alta Resistencia, pero en muchos casos priman otros aspectos como la resistencia a ataques químicos (sulfatos, cloruros, carbonatación, etc) o el alto módulo de elasticidad, razón por la que el concepto ha cambiado.Por su parte, el término “Alta Resistencia” también ha cambiado. Hasta hace algunos años se consideraba como alta resistencia aquella que superaba los 35 MPa (5000 psi) a los 28 días, luego a los 60 MPa (8500 psi), y actualmente algunos la consideran cuando es superior a los 70 MPa (10000 psi), valor en el que coincide la mayoría.
Enero 2015
Versión No1
Materiales para CADPara la elaboración de CAD se emplean materiales normales y especiales. Las siguientes son sus principales características.
• Los agregados empleados son comunes pero de buena calidad, bien gradados, limpios, resistentes, procedentes de trituración (con aristas) y textura rugosa. Los tamaños que han demostrado producir las mayores resistencias son los que tienen un Tamaño Máximo Nominal (TMN) entre 9,5 y 12,5 mm (3/8” y ½”).
• El cemento puede ser de Uso General (UG) o Tipo 1; también se usa el de Alta resistencia Temprana (ART) o Tipo 3, cuando se requieren altas resistencias iniciales. Su contenido puede variar entre 350 y 550 kg/m3. También es importante las resistencias que pueda desarrollar el cemento a edades de 56 y 91 días, prefiriéndose éste último. Para un concreto de alta resistencia, el cemento debe desarrollar una resistencia mínima a 7 días de 31 MPa, medida en cubos de mortero normalizado.
• Los materiales cementantes suplementarios tales como el humo de sílice, la escoria granulada de alto horno, arcilla calcinada y las puzolanas, generalmente son de uso obligatorio, pues el desarrollo de resistencia y la durabilidad no se pueden lograr solo con el cemento. Las dosis de estos materiales varía entre 5 y 20% o más por peso de cemento (ppc). El humo de sílice se emplea en cuantías entre 5 y 10% ppc, pero en ocasiones podrían llegar hasta el 15%, aunque por su muy alta finura (alrededor de 100 veces más pequeño que el cemento), es indispensable el uso de un aditivo superplastificante para lograr la manejabilidad adecuada.
Además, se debe determinar mediante pruebas que las altas dosis del humo de sílice contribuye a la resistencia, durabilidad y estabilidad de volumen del concreto producido.
• El superplastificante debe ser compatible con el cemento, de manera que permita colocar el concreto por medios convencionales. También puede ser necesario el empleo de otros aditivos como retardantes de fraguado, dependiendo de las circunstancias específicas.
• El agua debe cumplir con los mismos requerimientos de calidad que para un concreto normal. Su cuantía varía entre 120 y 140 kg/m3 y la relación agua – cemento generalmente está entre 0,2 y 0,35. Los valores de asentamiento pueden estar entre 10 y 12 cm, aunque en ocasiones puede llegar a ser hasta de 20 cm. Cuando las mezclas son muy fluidas, la manejabilidad se mide por medio del ensayo de Extensión (flujo).
Figura 1. Prueba de Extensión (“Torta” o Flujo)
Torre Burj Al Arab
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Dosificación
Materiales cementantes y relación grava /arena (G/A)
Aditivos
Las siguientes tablas muestran algunas dosificaciones de CAD elaboradas para obras específicas.
Enero 2015
Material Ligante (kg)Humo de silica (%)Ceniza (%)Relación G/A (%peso)
48512%15%50/50
5158%
21%55/45
62118%32%63/36
56115%31%66/33
Diseños Burj Dubai, UAE
Freedom Tower, NY
Wachovia Tower, Baltimore
Carnegie 57Tower, NY
Propiedades del concreto
Contenido de aireResistencia a la compresión especificada (Mpa)Resistencia promedio alcanzada (Mpa)
1,50%8091
2,00%98
113
Diseños Burj Dubai, UAE
Freedom Tower, NY
Reductor de agua de alto poder Tipo F (I)Retardante-Reductor de Agua Tipo D (I)Controlador de hidratación de cemento Tipo S (I)
3,69
*
*
1,99
0,85
*
4,77
0,9
1,19
3,98
0,51
*
DiseñosBurj Dubai,
UAEFreedom
Tower, NY Wachovia Tower,
BaltimoreCarnegie 57Tower, NY
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Mezclado, colocación y curadoLos CAD pueden requerir métodos especiales de mezclado, colocación y curado. Cuando no haya experiencias previas, lo ideal es hacer mezclas de prueba en un laboratorio y colocarlas en una maqueta para optimizar o verificar los sistemas de dosificación, mezcla, transporte y colocación que a utilizar.
Dado que las mezclas tienden a ser pegajosas y a acumularse en las mezcladoras, el método de mezclado debe ser optimizado añadiendo y verificando en mezclas de prueba el porcentaje de adición de cada material en cada etapa del procedimiento de dosificación. Cuando se usan camiones mezcladores, la carga se debe reducir para 90% de la capacidad del mixer. Es importante una descarga pronta del concreto una vez llegue a la obra; eliminar todo retraso y colocación así como de cualquier adición de agua de retemplado.
Una vez colocada la mezcla, compactar el concreto lo más rápido posible con vibradores pequeños de alta frecuencia para que penetren de modo suficiente en la formaleta y el acero de refuerzo, teniendo presente que un sobrevibrado produce segregación; para evitarla, se recomienda hacer mezclas de prueba en la obra. Por su parte, el acabado también resulta en ocasiones difícil dado el carácter pegajoso de la mezcla, de modo que su método se debe determinar también mediante pruebas previas.
El curado de los CAD son muy importantes y se debe realizar inmediatamente haya fraguado, suministrando de manera permanente suficiente humedad y condiciones favorables de temperatura durante tiempos más prolongados, especialmente cuando las resistencias de diseño son a 56 ó 91 días.
Propiedades de los CAD Hasta hace alrededor de 3 décadas la atención de los CAD estaba enfocada hacia los concretos de alta resistencia, sin embargo, en la actualidad se hace más énfasis a la durabilidad para tener estructuras con mayor vida útil, tal como se están diseñando algunas estructuras en el país, donde la vida útil de diseño es de 100 años.
La permeabilidad del concreto es uno de los factores claves para obtener alto desempeño, en especial aquellos que se encuentran expuestos a la intemperie, toda vez que el concreto protege el acero de refuerzo evitando la entrada de agua, gases (como el CO2) y la penetración de cloruros y sulfatos. Normalmente un CAD se especifica para un máximo de 1000 Coulombs, que es una medida de penetración de cloruros al concreto.
La resistencia a la abrasión del concreto está directamente relacionada con su resistencia a la compresión. En especial el humo de sílice confiere alta resistencia a la abrasión, de modo que estructuras como vertederos, pavimentos rígidos, pisos industriales, entre otras, resultan beneficiadas con el uso de CAD con humo de sílice.
El CAD, por su baja permeabilidad evita la entrada de CO2 y de agua al concreto, razón por la que difícilmente se carbonatará la estructura. Si la profundidad de carbonatación es tal que no llega al acero de refuerzo, no habrá corrosión.
Dadas las bajas relaciones agua – cemento, la reducida permea-bilidad y la alta compacidad, los CAD ofrecen mejores resisten-cias al ataque químico como los ácidos y los sulfatos, pues su penetración es más difícil.
La muy baja relación agua – cemento usada en el CAD y la baja permeabilidad obtenida, evitan en buena medida que se desarrolle la reacción álcali – sílice; así mismo, el uso de materia-les cementantes suplementarios como las puzolanas, pueden evitar la reacción entre la sílice activa de los agregados y el álcali del cemento; también ayuda el uso de aditivos inhibidores de
esta reacción. No obstante, la medición de esta reacción debe ser verificada mediante pruebas de laboratorio.
El CAD con una resistencia superior a los 120 MPa (17000 psi) y con un contenido idóneo de fibras, cuenta con excelente resistencia a las explosiones, propiedad buscada por algunas estructuras como las militares, ciertas embajadas y cámaras de bancos.
Enero 2015
Proyecto del puente que reemplazará el Puente Pumarejo en Barranquilla. Durabilidad de 100 años
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Materiales Toxement para la producción de CADToxement ha venido desarrollando productos de alta tecnología para la producción de CAD, de tal modo que Colombia dispone con los materiales idóneos para su producción, tal como se muestra en la siguiente tabla.
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Eucon 37
Eucon 1037
Eucon Pro Finish Plus
Eucon 537
Eucon CIA
Eucon MSATOC Armadura 6037Plastol 6000
Plastol 5000
Plastol 7000
Plastol Precast 200
Plastol Precast HS
Plastol Extender
Plastol HR DF
Reductor de agua de alto poder recomendado cuando se requiere concreto de alto desempeño con bajas relaciones agua - cemento. Reductor de agua de alto rango. No contiene cloruros por lo que puede ser utilizado en concreto pretensado. Fragua en un tiempo similar a un concreto sin aditivo, aumenta y retiene la manejabilidad en concretos con baja relación agua -cemento. Aditivo superplastificante para concretos con baja relación agua/cemento o concretos que requieran alta fluidez.Aditivo reductor de agua de alto rango y retardante de fraguado, formulado para aumentar el tiempo de trabajabilidad en mezclas de concreto especialmente en climas cálidos. Aditivo líquido base nitrito de calcio diseñado como inhibidor de corrosión del acero de refuerzo en el concreto.Humo de sílice para obtener concretos de altas resistencias y alto desempeño.Recubrimiento anticorrosivo para usar como protección del acero de refuerzo en el concreto.Aditivo reductor de agua de alto rango formulado específicamente para aumentar drásticamente la manejabilidad, siendo capaz de llevar una mezcla de cero asentamiento a un estado plástico de alta manejabilidad con dosis bajas. Cumple con la norma ASTM C-494 Tipo A como reductor de agua y Tipo F como reductor de agua de alto rango y la AASHTO M-194.Aditivo reductor de agua de alto rango formulado específicamente para aumentar el tiempo de trabajabilidad y obtener altas resistencias iniciales para concretos en sistemas prefabricados. Cumple con las normas ASTM C-494 Tipo A, como reductor de agua y Tipo F como reductor de agua de alto rango y la AASHTO M-194.Reductor de agua de alto poder que incrementa las resistencias iniciales y finales. No contiene cloruros. Cumple y excede los requerimientos de la norma ASTM C-494 Tipo A y Tipo F.Reductor de agua de alto rango (hiperfluidificante) diseñado especialmente para dar alta fluidez y reducción de agua con el empleo de una menor dosis respecto a otros aditivos de la misma línea Plastol. No contiene cloruros. Cumple con los requerimientos de la norma ASTM C-494 Tipo A y Tipo F como reductor de agua de alto rango.Reductor de agua de alto rango (hiperfluidificante) compuesto por resinas sintéticas y polímeros de última generación, que le dan al concreto alta fluidez y reducción de agua con dosis muy pequeñas. Cumple con la norma ASTM C-494 Tipo A y Tipo F como reductor de agua de alto rango.Reductor de agua de alto rango de alta tecnología, que permiten un extendido tiempo de trabajabilidad con bajas relaciones agua/cemento, manteniendo altas resistencias a la compresión y flexión a todas las edades.Reductor de agua de alto rango, diseñado para producir concreto de alto desempeño incrementando el asentamiento o reduciendo significativamente el agua y/o cemento. No contiene cloruros ni otros elementos que incrementen el potencial de corrosión del acero en el concreto.
Material Propiedad
