el hormigÓn y sus materiales componentes · • planta hormigonera con sgc implementado • cuc y...

JORNADAS DE ACTUALIZACIÓN

TÉCNICA EN PAVIMENTOS URBANOS

EL HORMIGÓN Y

SUS MATERIALES

COMPONENTES

23-Agosto-18

UNLP Facultad de Ingeniería

Edificio Central, Salón Numa Tapia

Ing. Matías Polzinetti

Coord. Div. Tecnología del Hormigón

2 | 23-AGO-18

• Larga vida con bajo mantenimiento

• Diseño

• Materiales durables

• Calidad constructiva

• Mantenimiento correctivo a tiempo

(textura, juntas, reparaciones menores)

• Competitividad económica / bajo costo

integral

• Sustentables

• Materiales de disponibilidad local

• Agregados reciclados

• Materiales durables

• Acordes con la expectativa del usuario

• Seguros (textura)

• Confortables (planicidad “smooth”)

• Bajo ruido

• Sin deterioro prematuro

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN: NECESIDADES Y

EXPECTATIVAS

3 | 23-AGO-18

• Seguridad

• Terminaciones, texturas y colores

• Simplicidad constructiva para el empleo de personal local

• Reducción del impacto ambiental

o Mayor reflectancia por superficies claras

o Menor efecto de isla de calor

o Menor requerimiento de iluminación

o Menores emisiones de CO2 por t de transporte

• Control de escorrentía en combinación con hormigones

porosos para áreas de bajo tránsito y bajo volumen de

vehículos pesados

• Reducción de afectación por tareas de construcción

PAVIMENTOS URBANOS: PARTICULARIDADES

4 | 23-AGO-18

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN: DESAFÍOS ACTUALES

Antes Hoy

• Cementos “puros”

• Bajo o nulo uso de adiciones

minerales

• 2 fracciones de agregados (1

grueso y 1 fino); AG/AF = 65/35

• Acotado uso de aditivos químicos

(reductores de agua,

incorporadores de aire)

• MR = 4 MPa

• Sin mayores requerimientos sobre

la durabilidad de agregados

• Cementos binarios /ternarios / cuaternarios

• Posible incorporación de adiciones

minerales en planta elaboradora

• 3 o más fracciones de agregados, con

ajuste por curva granulométrica,

Shilstone,…

• Aditivos químicos: reductores de agua,

incorporadores de aire, pigmentos,

modificadores del tiempo de fraguado,

otros

• MR = 4,0 a 5,0 MPa

• Control estricto sobre materiales, siempre

5 | 23-AGO-18

PARTICULARIDADES DEL HORMIGÓN

COMO MATERIAL…

1. Material no homogéneo (fases diferentes). Estructuralmente,

se comporta como isótropo y homogéneo

2. Resistencia a la compresión >> tracción

Esqueleto granular dentro de una matriz cementicia, que le

confiere movilidad a la mezcla en estado fresco, y provee

adherencia a los agregados en el estado endurecido

3. Dependiente de los materiales, y las condiciones de elaboración

4. Capacidad de ser moldeado

5. Reciclable

6. Fraguado

6 | 23-AGO-18

HORMIGÓN FRESCO6 Requerimientos mínimos

1. Posibilidad de ser mezclado y transportado con los medios disponibles

2. Facilidad para llenado y ser compactado sin defectos

3. Sin segregación

4. Capacidad para ser terminado

5. Homogeneidad en cada pastón

6. Uniformidad entre diferentes pastones

• No depende exclusivamente del diseño del

hormigón

• Variación de parámetros reológicos en el

tiempo

• La característica del hormigón que puede

medirse es la consistencia.

7 | 23-AGO-18

• Es la aptitud del hormigón de

mantenerse como una masa plástica

sin ningún tipo de segregación.

• Está relacionada con la

homogeneidad

• Factores que la promueven o

reducen:

- Contenido de material fino

(pasa 300 μm);

- la cantidad de agua;

- el asentamiento;

- aire intencionalmente incorporado.

• No existe método para medir la

segregación, o el grado de

cohesión. Sí cualitativamente.

HORMIGÓN FRESCOCohesión

• Para hormigones convencionales, se

fijan contenidos mínimos de material fino

(pasa tamiz #50)

Fuente (tabla): CIRSOC 201-05, Tabla 5.4

8 | 23-AGO-18

• Caso particular de segregación

(agua), para casos de hormigones

con contenidos mayores de agua.

• Es “indeseable”, excepto para

superficies de exposición extensas

Exudación

HORMIGÓN FRESCOExudación

• Características:

‒ Formación de canales capilares

‒ Menor adherencia de la pasta con agregados y A°

‒ Formación de planos de debilidad

‒ Menor resistencia a la fricción (capa con alta relación a/c)

‒ Mayor porosidad y menor durabilidad

Acumulación de agua debajo de agregados y A°

9 | 23-AGO-18

• El hormigón desciende en las zonas entre

barras y se fisura en coincidencia con ellas

• Un revibrado a tiempo puede eliminar el

problema

• Es más frecuente en hormigones de

consistencia muy plástica a muy fluida, en

elementos de mayor esbeltez. POCO

HABITUAL EN PAVIMENTACIÓN

HORMIGÓN FRESCOAsentamiento plástico

10 | 23-AGO-18

HORMIGONES CONVENCIONALESHF: Temperatura

• A > temperatura, > velocidad de

reacción y menor “ventana de

trabajabilidad”

• Para clima frío: se limita la

temperatura mínima de

colocación del hormigón, de

mantenimiento, y gradientes

térmicos

• Para clima caluroso, se limita la

temperatura máxima de

colocación y gradientes

• Método de ensayo: IRAM 1893 o

ASTM C1064

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25

Rp

(M

Pa

)

Tiempo (h)

38°C 24°C 10°C

FF

IF

• Una de las variables que afecta la velocidad de las reacciones de

hidratación del material cementíceo

Imagen: Roberto Torrent. Curar o no curar?: Impacto en el desempeño

de las estructuras de hormigón (2018)

T MAX = 30-32 °C

11 | 23-AGO-18

Si ↑ 1 °C Temp HF, ↑ 0,6 dm3 CUA para = As

Para reducir la temperatura del HF:

• Enfriar agregados mediante riego de acopios

• Reducir tiempo de mezclado

• Limitar transporte del hormigón

• Colocar el HF antes de los 30 min de elaborado

• Mantener acopios a la sombra

• Pintar de blanco los contenedores y silos

• Enfriar agua de amasado

• Utilizar cemento a la menor temperatura posible

HORMIGONES CONVENCIONALESImpacto de la temperatura en el HF

12 | 23-AGO-18

• La resistencia mecánica es un parámetro

importante ya que, junto con el espesor, define la

capacidad portante del pavimento.

• Depende de distintos factores, tales como: la

relación a/c, del conjunto de materiales, de la

compactación, del curado, y está influenciada por

la calidad de los ensayos.

• Módulo de elasticidad del hormigón:

HORMIGÓN ENDURECIDOResistencia a la compresión, flexión,

desgaste

ACPA

Alta rigidez Menor deformabilidad

Riesgo de fisuraciónBaja rigidez

13 | 23-AGO-18

• Resistencia intrínseca del cemento

• Cantidad de aire incorporado

• Velocidad de reacción (hidratación)

• Fase agregado: resistencia, TM

• Interfase: textura del AG, TM, a/c,

composición del cto, polvo en AG

• Curado

• Resistencia del compuesto: basada en la

propia de los materiales, y el enlace /

unión entre ellos

• Relación directa con la porosidad (a/c)

• Otros factores a tener en cuenta:

HORMIGÓN ENDURECIDOResistencia a la compresión

14 | 23-AGO-18

T0

Te

mpera

tura

Tem

pera

tura

Tiempo Tiempo

M1

M2

T0

Madurez

( )dtTTM i .0 −=

“DOS HORMIGONES EQUIVALENTES ALCANZAN LA

MISMA RESISTENCIA CUANDO SU MADUREZ ES IGUAL”

Resis

tencia

HORMIGÓN ENDURECIDOMadurez: Tiempo + Temperatura

𝑀 = 𝑇 + 10 . 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

• Admitido por CIRSOC 201-05

Útil para:• Momento de aserrado del hormigón de calzada

• Apertura al tráfico vehicular

• Tiempos de desmolde

• Control desarrollo de hormigones colocados en clima frío

15 | 23-AGO-18

• Implementación opcional

• Útil para estimar la resistencia a la

compresión, teniendo en cuenta la

influencia del régimen de exposición de

temperaturas

• Se establece una correlación entre el

índice de madurez del hormigón (Stemp*tiempo), con respecto a una

curva Resistencia = f (madurez)

• Es aplicable a cada tipo de mezcla,

dosificación y conjunto de

materiales

• Puede emplearse para la resistencia a

la compresión, tracción por flexión, …

• Procedimiento: ASTM C 1074

HORMIGÓN ENDURECIDOMadurez: Tiempo + Temperatura

La esclerometría NO es un método

válido para estimar la resistencia a

la compresión in situ

16 | 23-AGO-18

NUEVO REGLAMENTO CIRSOC 201:2005

Resistencia a la compresión

• Modificación del fractil para admisión de

resultados no conformes (5% → 10%)

• Admite distintas edades de diseño

• Diferente categorización de clases

resistentes de hormigón

• Modos de producción y recepción de

hormigón: Modo 1 y 2 CERTIFICACIÓN

• Control de producción + control de

recepción

17 | 23-AGO-18

CIRSOC 201:1982 CIRSOC 201:2005

Clase del

hormigón

Resistencia

especificada

f’c (e.diseño)

Aplicación

H-15 15 HºSº

H-20 20 HºSº y HºAº

H-25 25

HºSº, HºAº y

HºPº

H-30 30

H-35 35

H-40 40

H-45 45

H-50 50

H-60 60

Clase del

hormigón

Resistencia

especificad

a σ’bk

(28 días)

Aplicación

H-I

H-4 4HºSº

H-8 8

H-13 13HºSº y HºAº

H-17 17

H-II

H-21 21

HºSº, HºAº y

HºPº

H-30 30

H-38 38

H-47 47

NUEVO REGLAMENTO CIRSOC 201:2005

Resistencia a la compresión: clases

Nueva IRAM 1666: ampliará incluyendo H-5, H-10,

H-80 y H100

18 | 23-AGO-18

Los materiales

adecuados, en las

proporciones

correctas….

19 | 23-AGO-18

CEMENTOS

• Deben cumplir con la norma IRAM 50000 o 50002 (según corresponda), e

IRAM 50001 para cementos con propiedades especiales.

• Pueden ser cementos binarios / ternarios / cuaternarios

• 6 tipos de cemento de uso general (para TAR, 5) y 6 propiedades especiales.

• Uso General: CPN, CPF, CPC, CPP, CPE, CAH → IRAM 50.000

• Propiedades especiales: ARI, B, MRS, ARS, BCH, RRAA → IRAM 50.001

• 3 Categorías tipificadas: 30, 40 o 50

• Argentina: los cementos deben estar certificados por un organismo de tercera

parte (Res 130 y 240-92) para su uso en el mercado nacional.

• Más de 50 productos certificados actualmente.

• Pueden existir requerimientos particulares en la selección del cemento según

condición de ataque (durabilidad).

20 | 23-AGO-18

CEMENTOS¿Qué contienen?

Co

mp

on

en

tes

necesari

os

Alita (Silicato tricálcico): SC3

Belita (Silicato dicálcico): SC2

Aluminato tricálcico: AC3

Ferroaluminato tetracálcico: AFC4

Clínker

Sulfato de

calcio

(Yeso)

Adiciones

minerales

Componentes

minoritarios

+

+

+

CementoC

om

po

nen

tes

op

cio

nale

sCo

mp

on

en

tes

pri

ncip

ale

s

4 componentes

Puzolanas

Naturales

Ceniza

volante

Escoria Granul.

Alto HornoFiller

Calcáreo

Arcillas

calcinadas

Son materiales que:

• Son capaces de reaccionar en presencia de

agua y a temperatura ambiente con el

hidróxido cálcico generado en la hidratación

de los silicatos del cemento, y formar

productos de reacción insolubles y de

elevada estabilidad, o bien

• Reaccionan directamente con el agua y

generan productos de reacción cohesivos.

(Excepto filler)

21 | 23-AGO-18

CEMENTOS: NORMA IRAM 50000

• Para TAR: norma IRAM 50002

22 | 23-AGO-18

CPN CPF

CPE CPC

CPP CAH

C 30

C 40

C 50

ARI ARS

MRS BCH

RRAA B

CEMENTOSDenominación

TAR

IRAM 50002IRAM 50001IRAM 50000

Ejemplo: CPN 50 (ARI, MRS)

Tipo CategoríaPropiedades

especiales¿Uso vial

con TAR?

23 | 23-AGO-18

CEMENTOSAlgunas reglas para la selección

3 Reglas principales -SIEMPRE-:1. Deben ser conformes con la norma IRAM respectiva

2. Para hormigones de clase H25 o superior, categoría 40 o 50 (CIRSOC 201-

05)

3. Homogeneidad y control de calidad a lo largo del tiempo

Para condiciones especiales por durabilidad, o ante aplicación TAR, existen

requisitos particulares

Recomendaciones “generales orientativas”:

• Para resistencia a 28 d, guiarse por la categoría del cemento y no por su tipo

• La presencia de adiciones no necesariamente condiciona el desarrollo de resistencia.

• Hormigonado en clima caluroso: cementos de fraguado y endurecimiento no muy

rápido

• Hormigonado en clima frío: cementos de endurecimiento rápido

24 | 23-AGO-18

• Hormigonado en ambientes secos y con viento que favorecen la

desecación: cementos con un contenido moderado de adición y con

endurecimiento no muy lento.

CEMENTOSCriterios para la mejor selección

• Durabilidad:

• Cuando la agresión es externa, la durabilidad de una depende de la

calidad del recubrimiento. El tipo de cemento juega un “rol” secundario

• En hormigones con agregados reactivos, es “clave” la correcta

selección del tipo de cemento.

25 | 23-AGO-18

CEMENTOSLineamientos para validar incorporación de adiciones

minerales en planta hormigonera

Si se incorporan adiciones minerales al momento de la dosificación

del hormigón, verificar:

• Aptitud de cada adición por separado (IRAM 1667, IRAM 1593,

IRAM 1668, ASTM C1240): mensual

• Control de requisitos IRAM 50000 o 50002 para la combinación

cemento-adición: cada 3 meses

• Verificación de límites de composición del material cementíceo

resultante de la combinación: antes del primer uso y permanente

Otras recomendaciones:

• Planta hormigonera con SGC implementado

• CUC y a/c se reemplazan por CUMc y a/mc

• Combinación con cualquier cemento “base”

• El contenido excedente al límite de normas IRAM no se computa como parte

del CUMc ni para calcular la a/mc

• Estudios previos de prueba con pastones de hormigón

26 | 23-AGO-18

• Por su origen, tienden a presentar mayor

variabilidad

• Ocupan entre el 60 y el 80 % del volumen

• Inciden tanto sobre aspectos funcionales

(Desgaste Superficial, pérdida de Fricción),

como de servicio (fisuración, roturas de

esquina, despostillamientos)

• Genéricamente deben cumplir las IRAM 1512 e

IRAM 1531

• Algunos criterios de normas de aptitud generales

pueden no ser los óptimos para hormigones de

calzada.

AGREGADOS

• Arenas de trituración: sustentabilidad + compensar gaps en granulometría AF +

reducción de costos + mejora resistencia mecánica.

27 | 23-AGO-18

AGREGADOS

• Controlar presencia de impurezas

(arcillas, partículas carbonosas, ligeras y

friables, sales, materia orgánica, cloruros,

sulfatos, álcalis) por razones de diseño de

mezclas, producción y durabilidad.

• Cloruros: limitar en el global (H°) y no al

agregado específicamente

Cuidado con canto rodado silíceo

→ CTS afecta tendencia a la

fisuración longitudinal y transversal,

blowups, spalling, roturas de esquina,

escalonamiento, punchouts.

→ Si se utiliza CRS, combinar con

otros agregados de menor CET, y/o

tener en cuenta en el diseño de losas

Límite CRS: 50 % en volumen del AG

CET H = 10,5 . 10-6/°C (sugerido)

• Coeficiente LA < 20-40 %

• Coeficiente de pulimiento

acelerado > 40 %

• Lajosas < 25-30 % (→ Resist)

• Elongadas < 40 % (→ Trabaj)

28 | 23-AGO-18

• Composición granulométrica: muy importante!!

o Orientado a reducir el contenido de pasta (durabilidad, estabilidad volumétrica)

o No es esencial encuadrarse en la IRAM 1627

o Existen criterios específicos para hormigones de calzada (especialmente si son

TAR)

o En US: AASHTO No 57 (AG) y AASHTO No 6 (AF), o requerimientos especiales

de DOTs.

• Provisión uniforme de agregados durante toda la etapa de producción.

AGREGADOSDirectrices

• Al menos, 3 fracciones granulométricas distintas (usualmente, 4), para ajustar

distribución granulométrica

o 2 fracciones gruesas, con al menos 1 con partículas con 2 o más caras rugosas

(trituradas) que represente 30-40 % del AG

• Emplear el mayor TM posible, aunque preferentemente < 1,5” (38 mm)

• Granulometría y contenido de pasa tamiz #50: optimizar contenido de pasta, CUC y

exudación.

• Para mejorar la resistencia a la abrasión, AF con al menos 25 % de origen silíceo

29 | 23-AGO-18

Cook et al.

2013

Menor trabajabilidad, induce a

segregación y asentamiento de

bordesDificultades en

la terminación

superficial por

uso de arenas

de trituración

Trabajabilidad

pobre

24-34% de arena fina (#30-#200)

20%

16%

12%10%

20%

4% 4%

Rete

nid

o p

arc

ial (%

)

Tamiz

“Tarántula”

Densidad óptima

para la

trabajabilidad

adecuada y

necesaria

(Máxima

compacidad

puede afectar la

trabajabilidad)

AGREGADOS PARA CALZADA CON TARGranulometría para mezclas para TAR

30 | 23-AGO-18

• Asegurar separación de fracciones

• Evitar mover acopios con cargador frontal

• No permitir circulación de vehículos sobre los acopios

• Minimizar el transporte de los agregados

• Minimizar la caída en altura de los agregados

• Evitar el vaciado y rodado de los agregados sobre superficies inclinadas (taludes de

3H:1V)

• Acopios de arena seca deben protegerse de la acción directa del viento, y

preferentemente húmedos.

• Vehículos de transporte limpios y, en lo posible, cubiertos.

• No acopiar agregados sobre terreno natural y/o vegetal.

• Evitar contaminación de agregados por presencia de polvo en suspensión en el

ambiente.

AGREGADOSManejo de acopios: recomendaciones

31 | 23-AGO-18

• Sostenibilidad (ambiental + económico)

• Menor módulo de elasticidad E del hormigón y

aumentar la extensibilidad, aunque también

propenderían a más contracción por secado

• Menor densidad y mayor absorción de agua

• Incluidos en la IRAM 1531 (AG) a partir del 2016

• La norma IRAM 1531 limita su uso al 20 %

formando un agregado “mixto”

AGREGADOS RECICLADOS

• La fracción reciclada fina aún no está normalizada en su uso.

• Para hormigones pobres, hormigones para bases o incluso en calzada sería factible

mayor %.

• En ARG, la disponibilidad aún es reducida.

• Las normas suelen adoptar un criterio conservador y prescriptivo, y no

promueven un análisis prestacional.

32 | 23-AGO-18

AGREGADOS RECICLADOS PARA HORMIGONES

“5.3.4 Para condiciones distintas a las indicadas en 5.3.1 son

necesarios estudios específicos y complementarios que demuestren la

aptitud del uso del agregado grueso mixto, sin deterioro de las

propiedades antes mencionadas y en función a las condiciones de

servicio previstas.”

• El control del contenido máximo de AGREGADO RECICLADO en el AG MIXTO se

realiza en masa.

• Admite reemplazo superior si se valida:

• La caracterización individual del agregado reciclado es opcional, aunque es preferible

por razones de producción.

• Ámbito de aplicación del agregado grueso mixto:

• Hormigones en masa o armados

• Estructuras bajo las clases de exposición (CIRSOC 201-05):

A1, A2, A3: No agresivo; Normal; Clima cálido y húmedo

M1: Marino al aire (+ 1 km línea de marea y contacto)

Q1: Agresividad química moderada

C1: Congelación y deshielo sin sales descongelantes

• Hasta clase H30

33 | 23-AGO-18

AGREGADOS RECICLADOS PARA HORMIGONES

Requisitos UnidadMáximo

admisible

Método de

ensayo

a) finos que pasan el tamiz IRAM 75 m:

• agregados gruesos naturales.

• agregados gruesos de trituración, libres de arcilla (ver 5.1.2.2).

g/100 g

1,0

IRAM 15401,5

b) terrones de arcilla y partículas friables 2,0

IRAM 1647

c) materias carbonosas:

• cuando es importante el aspecto superficial. 0,5

• otros casos. 1,0

d) sulfatos, expresados como SO3. 0,075

e) otras sales solubles. 1,5

f) ftanita (chert) como impureza:

1,0

IRAM 1649

• en exposiciones C1,C2 1)

• en climas de exposiciones distintas a las correspondientes a

las exposiciones C1,C2 1) 2,0

g) otras sustancias perjudiciales:

• pizarras,

• micas como principal componente de la partícula,

• fragmentos blandos en escamas desmenuzables,

• partículas cubiertas por películas superficiales,

• esmectitas, piritas, serpentinas, ceolitas.

5,0

h) sustancias perjudiciales provenientes de hormigones

reciclados: fragmentos de madera, asfalto, plásticos, vidrios,

esmaltes, cerámicos, yeso.

Anexo E

“5.3.2 El agregado grueso reciclado debe estar constituido

como mínimo por un 95,0% de partículas de agregados

sueltos naturales, y de restos de agregados con mortero de

cemento adherido, o de restos de mortero de cemento

endurecido. Se debe determinar su composición según el Anexo E

de esta norma”

Fuente: Norma IRAM

1531:2016

34 | 23-AGO-18

¿Qué sucede?Reacción entre (OH)- y ciertas especies

minerales potencialmente reactivas presentes

en agregados silíceos

• Agregados reactivos

• Compuestos silíceos amorfos

• Álcalis en cantidad suficiente

• Humedad (> 60%)

• Permeabilidad de la pasta y la interfase

• Temperatura y tiempo

• Porosidad del agregado

HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS)

Kamran M. Nemati

Producto de reacción: gel interior o en la

periferia del agregado, absorbe agua y se

expande.

Típicamente, fisuración en forma de “mapeo” y

forma un gel de color blanquecino en superficie.

35 | 23-AGO-18

HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS). Análisis petrográfico

y detección de especies mineralógicas presentes

Reacción Minerales / RocasContenido máximo

(%)

Reacción álcali-sílice

(RAS)

Cuarzo fuertemente tensionado, microfracturado

5,0Cuarzo microcristalino (tamaño de grano promedio

menor que 62 m)

Ftanita, chert3,0

Calcedonia

Tridimita1,0

Cristobalita

Ópalo 0,5

Vidrio volcánico contenido en rocas volcánicas 3,0

Reacción

álcali-carbonato

(RAC)

Dolomita (tamaño de grano promedio menor que

50 m) 1)40,0 2)

1) Desde el punto de vista petrográfico, para que las rocas carbonáticas (calizas dolomíticas, dolomías, etc.) sean consideradas

potencialmente reactivas frente a la RAC, además de las características indicadas en esta tabla (cristales de dolomita de tamaño

de grano promedio menor que 50 m, en proporción mayor que 40%), es esencial la presencia de un residuo insoluble de

naturaleza arcillosa, mayor que 5%, determinado según la IRAM 165007-2.

2) Referido a la fracción carbonato.

Fuente: IRAM 1531

36 | 23-AGO-18

Método de

ensayo

Aplicable para evaluar agregados

Edad de

evaluación

Límite

máximo de

expansión

(%)

Afectados

por

Potencialmente reactivos

debido a la presencia de

IRAM

1674RAS Ver excepciones 16 días 0,10

IRAM

1700

60 ºC RAS y/o RAC

Ópalo, calcedonia, vidrio

volcánico, tridimita,

cristobalita, dolomita (RAC)13 semanas

0,04

Cuarzo tensionado y/o

microcristalino0,08

38 ºC RAS y/o RAC Sin restricciones 52 semanas 0,04

Cantos rodados silíceos del río Uruguay y agregados ígneos, metamórficos o

sedimentarios (granitos, granodioritas, gneises, areniscas) que deben su reactividad al

cuarzo tensionado deben ser evaluados mediante el ensayo de la IRAM 1700

(convencional o acelerado)

HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS): límites de análisis

37 | 23-AGO-18

Prescriptivas Prestacionales(con evaluación previa

documentada)

1. Cemento RRAA, s/ IRAM 50001

2. Limitar contenido de álcalis en el hormigón

según el nivel de prevención que corresponda

3. Cemento de uso general (s/ IRAM 50000) que

contenga AMA en cantidad adecuada (tablas)

4. Hormigón que AMAs en cantidades que sean

conformes con la IRAM 50000 y con los

mínimos de tablas para prevenir RAS

5. Para el caso E (++severo), usar AMAs y

hormigón con bajo contenido de álcalis

1. Cemento que cumpla la IRAM 50000 o IRAM

5000+50002 que haya demostrado

comportamiento satisfactorio con los agregados

en evaluación (experiencia previa docum)

2. Cemento + AMA que hayan demostrado tener

un comportamiento efectivo para prevenir la

RAS

3. Usar inhibidores químicos

4. Cambiar el agregado, parcial o totalmente, por

otro agregado no reactivo

Evaluación de la efectividad inhibidora: con IRAM 1700 (<0,040% a 104 semanas –para los

casos 1 a 3-, a 52 semanas para el caso 4)), o con IRAM 1674 (<0,10% a 16 d)

HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS)

38 | 23-AGO-18

Análisis del

Agregado (IRAM

1674/1700)

Definir el Grado de

Reactividad

Potencial

Nivel de

Riesgo de

RAS

Dimensión del

elemento y

Ambiente

Tipo de Estructura

y Riesgo de RAS

Categoría de la

Estructura

Nivel de

Prevención

Contenido Máximo

de Álcalis

Contenido Mínimo

de AMA

HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS): esquema de decisión para medidas

prescriptivas

39 | 23-AGO-18

0. Análisis del agregado → 1. Grado de Reactividad del Agregado

REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO

Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado

reactivo:

Grado de reactividad

alcalina del agregado

Expansión del hormigón utilizando la

metodología y técnica de la IRAM 1700 1)

(%)Expansión del mortero a

16 días en el ensayo

IRAM 1674 2)

(%)A 52 semanas en el

ensayo tradicional

(38 ºC)

A 13 semanas en el

método acelerado

(60 ºC)

No reactivo Menor que 0,040 Menor que 0,040 Menor que 0,10

Moderadamente

reactivoDe 0,040 a 0,120 – 2)

Altamente reactivo Mayor que 0,120 Mayor que 0,040 Igual o mayor que 0,101) En caso de discrepancia entre los resultados obtenidos por los métodos de ensayo de la IRAM 1674 y el ensayo utilizando la

metodología y técnica de la IRAM 1700, ambos realizados sobre el mismo agregado, este último tiene prelación sobre el primero.

2) El método de ensayo de la IRAM 1674 no es adecuado para distinguir entre agregados de moderada y elevada reactividad. Por

esta razón, en ausencia de datos del ensayo utilizando la metodología y técnica de la IRAM 1700, los agregados que producen

expansiones iguales o mayores que 0,10%, se consideran altamente reactivos.

En proceso de estudio, la

incorporación del método para

evaluar el grado de reactividad

con el método

IRAM 1700-ACELERADO

40 | 23-AGO-18

1. Grado de reactividad del agregado → 2. Nivel de Riesgo de RAS

Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado reactivo

Dimensión del elemento

estructural y ambiente que lo

rodea

Grado de reactividad alcalina del agregado

(ver tabla B.1)

No reactivoModeradamente

reactivo

Altamente

reactivo

No masivo y seco 1) ,2) 1 1 2

Masivo y seco 1), 2) 1 2 3

Hormigón expuesto al aire

húmedo, enterrado o sumergido 3) 1 3 4

1) Se considera que un elemento estructural es masivo cuando su mínima dimensión lineal es mayor que 1 m. La definición del

término masivo, desde el punto de vista de la RAS, pretende destacar el hecho de que una estructura con esta dimensión mínima,

aún expuesta a un ambiente seco, posee un riesgo moderado de RAS debido al alto grado de humedad relativa que mantiene su

interior. En los elementos masivos, en contacto con ambientes secos, el riesgo de RAS existe debido a que la humedad

necesaria para la reacción es provista por la humedad interna del hormigón.

2) Un ambiente se considera seco cuando el valor medio anual del porcentaje de humedad relativa ambiente es menor que 60%.

3) Un elemento de hormigón, no masivo, inmerso continuamente en agua de mar no presenta un riesgo de RAS mayor que el de

un elemento similar expuesto al aire húmedo, enterrado en el suelo o sumergido en aguas no salobres.


41 | 23-AGO-18

3. Definir la categoría de la estructura

Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado reactivo

Categoría de

la estructura

Riesgo

asociadoEjemplos 1)

S1 Bajo

− Elementos temporarios (vida útil en servicio requerida menor oigual a 5 años);

− Elementos de fácil reemplazo.

S2 NormalLa mayor parte de las construcciones y estructuras de ingeniería

civil con vida útil en servicio prevista entre 5 años y 75 años.

S3 Elevado

Hormigones de alto desempeño o estructuras altamente críticas

con vida útil en servicio prevista mayor que 75 años o para las

cuales una reparación importante es imposible o muy costosa. Por

ejemplo:

a) instalaciones nucleares;

b) presas;

c) túneles;

d) puentes o viaductos importantes;

e) estructuras de contención de productos peligrosos.1)Si bien es responsabilidad de la autoridad responsable de la estructura, definir, en cooperación con el proyectista, el grado de

severidad de las consecuencias estructurales, económicas y ambientales derivadas de los efectos nocivos de la RAS, el listado

propuesto en esta tabla no debe considerarse taxativo y sólo busca asistir a aquéllos en la definición de la categoría de la estructura

a construir.


42 | 23-AGO-18

3. Nivel de riesgo y Categoría de la Estructura → 4. Nivel de Prevención a Adoptar

Nivel de riesgo de RAS (ver tabla B.2)Categoría de la estructura (ver tabla B.3)

S1 S2 S3

1 A A A

2 A B C

3 A C D

4 B D E

A: se acepta el agregado sin necesidad de adoptar medidas de acción preventivas. Es necesario, sin embargo,

asegurar mediante controles periódicos, que la reactividad del agregado extraído no ha cambiado.

B, C, D, E: se acepta el agregado adoptando medidas de acción preventivas (ver tablas B.5 y B.6).


43 | 23-AGO-18

4. Nivel de Prevención a Adoptar → 5a. Contenido Máximo de álcalis

Nivel de prevenciónContenido máximo de álcalis aportados por el cemento

(kg de Na2Oeq./m3) 1)

B 3,0

C 2,4

D 1,81) Para verificar que el contenido de álcalis del hormigón, aportado por el cemento, cumple con el requisito máximo

especificado en esta tabla, se procede como se indica en el ejemplo siguiente:

• Contenido de cemento del hormigón = 330 kg/m3

• Contenido total de álcalis del cemento, expresado en Na2O equivalente = 0,67% (valor correspondiente a la partida de

cemento a evaluar)

• Desviación estándar del contenido de álcalis del cemento = 0,03% (valor informado por el fabricante de cemento. En caso

contrario, se adopta un valor igual a 0,05%).

• Contenido máximo de álcalis en el hormigón aportados por el cemento = 2,4 kg Na2Oeq. /m3

Con estos datos, es posible calcular el contenido máximo de álcalis del cemento:

– 0,03% = 0,70%

Dado que el contenido de álcalis del cemento de la partida evaluada (0,67%) es menor que el máximo (0,70%), el contenido de

álcalis del hormigón cumple con el valor límite requerido.

100

kg/m330

/mONkg2,4

3

3eq.2


44 | 23-AGO-18

4. Nivel de Prevención a Adoptar → 5b. Contenido Mínimo de AMA

AMA

Contenido de

álcalis de la

adición

(% Na2Oeq.)

Contenido mínimo de adiciones en el cemento

(% en masa) 1); 2)

Nivel de

prevención B

Nivel de

prevención C

Nivel de

prevención D

Escoria granulada de alto

hornoMenor que 1,0 3) 25,0 35,0 50,0

Ceniza volante 4)Menor que 3,0 15,0 20,0 25,0

De 3,0 a 4,5 20,0 25,0 30,0

Puzolanas naturales

Las puzolanas naturales utilizadas deben cumplir con los requisitos de

la IRAM 50000 y demostrar ser efectivas en la inhibición de la RAS

cumpliendo con C.1 o C.2 (ver anexo C)1) Los contenidos de AMA indicados en esta tabla son válidos para cementos con contenidos de álcalis menores que 1% de Na2Oeq.

Cuando el porcentaje de Na2Oeq. del cemento se encuentre entre 1% y 1,25%, el contenido mínimo de AMA a emplear es el que

corresponde al nivel de prevención inmediato superior al requerido en función del riesgo de RAS previsto.

2) Combinación de adiciones: cuando se utilicen dos o más AMA se puede reducir el porcentaje individual mínimo de cada adición

establecida en esta tabla siempre y cuando la suma de las partes de cada adición sea mayor o igual a uno. Por ejemplo: si se usa

una combinación de ceniza volante y escoria, el porcentaje de ceniza volante puede ser reducido a un tercio del valor mínimo

siempre y cuando el porcentaje de escoria sea como mínimo dos tercios del valor mínimo indicado en esta tabla.

3) Se puede emplear una escoria granulada de alto horno cuyo contenido de álcalis sea mayor que 1% Na2Oeq., siempre que se

compruebe su efectividad para inhibir la RAS de acuerdo con C.1.

4) Cuando se empleen cenizas volantes con un contenido mayor que 4,5% de Na2Oeq., su efectividad para inhibir la RAS debe ser

comprobada de acuerdo con C.1.


IRAM 50002

45 | 23-AGO-18

REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESTACIONAL

Puede comprender: 1) Cemento que haya demostrado ser efectivo

2) Combinación de cemento con AMA

3) Reemplazo parcial del agregado por otro

4) Uso de aditivos químicos específicos

Se evalúa la solución propuesta mediante:

1) Método del prisma de hormigón (IRAM 1700) -Tradicional

• Cuando se evalúa reemplazo parcial de agregado, se evalúa expansión a

52 semanas (< 0,040 %)

• Para otros casos, se evalúa expansión a 104 semanas (< 0,040 %)

• Dosificación según Anexo C de IRAM 1531-1512

2) Método de barra de mortero (IRAM 1674)

• Aplicable cuando se busca validar una solución con cemento o cemento +

adición.

• Límite: 0,10 % a 16 d

En proceso de estudio, la

incorporación de validación

con método acelerado (3 m) de

la IRAM 1700

Fuente: Anexo C IRAM 1531

46 | 23-AGO-18

Frecuencias de control (IRAM 1601)

• Para agua de red: anual

• Para agua de pozo, río, lluvia,

subterráneas, de mar: trimestral **

• Para agua reciclada: trimestral

> Repetir en caso de cambio de

origen o duda

AGUA DE AMASADO

Compuesta por:

• Agua agregada a la mezcla

• Humedad superficial de los agregados

• Agua proveniente de los aditivos

Requisitos

• Químicos

• Físico-mecánicos

TF (dif ≤ ± 25%)

R7d (dif > -10%)** Si 3 muestras consecutivas son conformes, puede

ampliarse a 1 control por año

Tipos de agua admisibles:

• Agua de red potable

• Agua proveniente de la recuperación de

procesos de la industria del hormigón

• Agua procedente de fuentes

subterráneas

• Agua de lluvia

• Agua superficial natural

• Aguas residuales industriales

47 | 23-AGO-18

• Aptitud y control: IRAM 1663

• Identificación unívoca, por tipo y lote / partida

• Verificar la el efecto, la dosis y la

oportunidad de adición según datos del

fabricante y pruebas de laboratorio y

producción.

• Si se usa más de 1, no mezclarlos antes del

ingreso a la mezcladora, y verificar

compatibilidad

ADITIVOS QUÍMICOS

Evaluación de compatibilidad

En pastas de cemento

• Calorimetría

• Extendido mini-slump (FHWA HRT 06-079)

• Fluidez por método del cono de Marsh (Mét. Modif Univ Sheerbrooke)

En mortero:

• Evaluaciones comparadas sobre TF, resistencia, contenido de aire

En hormigón:

• Comportamiento general vs fórmula de obra – desempeño habitual

48 | 23-AGO-18

Jeknavorian, Grace US

• Repulsión estérica

• Repulsión electrostática

Kenny, GCPat Argentina

ADITIVOS QUÍMICOS

Reductores de agua

• Mejores resultados se obtienen al dosificarlos una vez que el

cemento ha entrado en contacto con agua, y se ha iniciado

el mezclado (tiempo de espera > 20 a 30 s).

• Los superplastificantes se dosifican a pie de obra

49 | 23-AGO-18

P.K. Mehta and P.J.M. Monteiro,

Concrete: Microstructure, Properties, and

Materials.

University of Berkeley

ADITIVOS QUÍMICOS

Incorporadores de aire• Mejora la trabajabilidad / movilidad en estado fresco

• < tendencia a la segregación / < fricc. Interparticular

• Mejora la durabilidad frente a ciclos de C-D y acción

de sales descongelantes

• > Cohesión

• < Exudación

• Puede provocar disminución de resistencia mecánica

50 | 23-AGO-18

“Un hormigón bueno y

uno mal están

constituidos por los

mismos materiales, y la

diferencia radica en

cómo están hechos…”

Adam Neville

51 | 23-AGO-18

• Resistencia a la compresión: ~ H30

• Resistencia tracción x flexión: ~ 4,0 a 4,5 MPa

• a/c ~ 0,40 - 0,55

• Asentamiento: 7-10 cm (molde y regla)

• Exudación: ajustar según caso

• Contenido de aire: sin incorporador, excepto C-D

HORMIGONES CONVENCIONALES PARA

PAVIMENTOS URBANOS

52 | 23-AGO-18

Características:

• Contenidos moderados de material cementicio

(CUC < 350 kg/m3)

• Ligero mayor contenido de agregados

(MF AgTotal ~ 5,5 a 6,0; AF ~ 36-40 %)

• a/c ~ 0,40-0,42

• Resistencia tracción por flexión: ~ 4,5 MPa

• Capacidad de exudación: 1-3 % -tip-

• CET Hormigón ≤ 10,5 . 10-6 (1/°C)

• En Argentina, con cemento “TAR” (IRAM 50002)

• Aire: 3-4 % (cohesión-trabajabilidad)

• Empleados en condiciones de alta productividad requerida

• Supone un elevado consumo de materias primas, con un alto nivel de uniformidad

• Hormigones de consistencia seca (As = 2-4 cm). Aprovechan alta densificación

lograda por TAR

HORMIGONES ESPECIALESHormigones TAR (Terminadoras de encofrado deslizante)

53 | 23-AGO-18

HORMIGONES ESPECIALESFast-Track

• Empleados especialmente en obras de

reparación o cuando se requiere una muy rápida

habilitación al tránsito con el fin:

o Reducir molestias en el tránsito

o Reducir los costos económicos asociados al

no-tránsito

• Habitualmente permiten una habilitación

dentro de las 24 h posteriores (Mezclas tipo I:

en 6 a 8 h; mezclas tipo II: en 20 a 24 h)

• Para la habilitación, suele considerarse alcanzar el 80 % del MR especificado (→ en

compresión, equivale usualmente a f´cm = 22-25 MPa para habilitar)

• Resistencia inicial especificada (según distintas reparticiones internacionales, y para

usos de reparación o construcción nueva)

o Compresión: 8 a 24 MPa

o Flexión: 1,8 a 2,8 MPa

54 | 23-AGO-18

HORMIGONES ESPECIALESFast-Track

• Estrategias

1. Seleccionar un material cementicio de

mayor reactividad (finura,

composición, aditivos)

2. Incrementar el contenido unitario de

cemento ( > 350 kg/m3)

3. Utilizar a/c suficientemente bajas (~

0,40), compensando si es necesario la

consistencia con reductores de agua

Habilitación dentro de 8 h: CUC: 425 a 525 kg/m3 a/c= 0,36 a 0,40

Habilitación dentro de 24 h: CUC: 400 a 475 kg/m3 a/c = 0,40 a 0,43

4. Curado y protección térmica intensiva

5. Uso de acelerantes de fraguado y endurecimiento) -No a base de cloruro de

calcio-

55 | 23-AGO-18

• Se utilizan por razones estéticas,

seguridad u otras

• Incluyen un agente colorante en su

dosificación, en estado pulverulento o en

una solución líquida

• Ajustar dosis según tipo de productos,

dosificación, color de los demás

materiales, y color deseado.

• Los aditivos líquidos con pigmentos

permiten eludir problemas de suciedad

• Dosis habitual: del 2 al 5 % de la masa de

cemento.

• No siempre mayor cantidad conduce a

mayor intensidad de color

HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados

56 | 23-AGO-18

• Requisitos de aptitud para pigmentos: norma

ASTM C979

o Norma EN 12878: procedimiento para

evaluación de color en morteros y

hormigones

• Se incorporan con los agregados, con el

cemento, o diferido respecto al amasado inicial

• Ajustar dosis según tipo de productos,

dosificación, color deseado, …

• Aumentan la viscosidad de las mezclas frescas,

y pueden afectar propiedades resistentes

• No se sugiere usar negro de humo ni

ftalociaminas (estabilidad de color)

HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: pigmentos

• Deben ser:

o Inertes

o Mantener el color en la vida útil, y deben resistir la acción de la luz y el intemperismo

o pH estable

o Insolubles en agua

o Fácil de ser hidratados en el mezclado con cemento y agregados

57 | 23-AGO-18

Color final

• Contenido Unitario de Cemento

• Tipo y color del material cementicio

• Tipo y color del agregado

• Tipo de pigmento y dosis

• Relación a/c

• Impurezas en agregados y agua de

amasado

• Colocación y compactación

• Curado: tiempo, temperatura, % HR,

método (con CLFMC, con vapor, calor

+ humedad, con aporte de agua a

temperatura ambiente, sin aporte a

temperatura ambiente, ….)

• Uso combinado con otros aditivos

Estabilidad de color

• Foto-deterioro por radiación solar

(ultravioleta)

• Régimen de exposición de

temperatura

• Polución ambiental (polvo, hollín,

suciedad, lluvia ácida / impurezas en

forma de óxido de azufre)

• Edad

• Transporte de agua (livixiados,

formación de eflorescencias,

manchas de corrosión

HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: factores el color final y su estabilidad

en el tiempo

58 | 23-AGO-18

HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: casos

> Metrobus 9 de Julio

Intersección peatonal con

hormigón rojo

> Metrobus Av Cabildo

Hormigón negro en

intersección entre calzada

de hormigón gris y

calzada asfáltica

Av. Córdoba y San Martín >

Hormigón negro en intersección entre

calzada de hormigón gris y calzada asfáltica

59 | 23-AGO-18

o Mejorar resistencia mecánica

o Aumentar posibilidad de deformación

o Controlar de fisuración

o Aumentar la tenacidad

o Mejorar la durabilidad

El uso de fibras en el hormigón puede

contribuir a:

• Fibras disponibles en una gran variedad de largos, formas, espesores, y materiales

• No suelen utilizarse intensivamente.

• Pueden ser estructurales o no estructurales

• De acero, poliméricas u otros materiales

• Cuidado con la formación de erizos

HORMIGONES ESPECIALESHormigones reforzados con fibras (HRF)

60 | 23-AGO-18

• Tipos: trefiladas, cortadas en láminas, rascado en caliente, fundidas, entre otros

• Objetivo: mejorar prestaciones del hormigón endurecido:

o Mayor resistencia a la tracción por flexión (R150,3 > 20% MR)

o Menor tendencia a la fisuración

o Mayor resistencia a la fatiga

FIBRAS DE ACERO


• Normas de especificación: UNE 83500-1,

ASTM A820

• Dosis: 20 kg/m3 – 100 kg/m3 (30 kg/m3)

• Largo mínimo: 1,5 a 2,0 TMA del AG

• Relación de aspecto ≥ 50

61 | 23-AGO-18

• Pueden ser de uso estructural y no estructural.

• De polipropileno, polietileno de alta densidad, aramdia,

nylon, poliéster, entre otras.

• Microfibras: contribuyen a minimizar la fisuración por

contracción plástica (Diámetro menor que 0,30 mm)

• Macrofibras estructurales: aportan cierta

capacidad residual resistente (Diámetro

mayor que 0,30 mm)

• Dosis: de 2 a 9 kg/m3 (4 kg/m3)

• Para macrofibras estructurales, largo: al

menos, 2 a 3 veces el TMA

• Normas de especificación: UNE 83500-2,

ASTM C1116

FIBRAS POLIMÉRICAS


62 | 23-AGO-18

ESPECIFICACIÓN DEL HORMIGÓN

• Especificación de pedido: 1) Por dosificación a utilizar

2) Por propiedades

• La especificación de la clase resistente objetivo debe incluir la definición del fractil

de rechazos admisible (5 %, 10 %, … )

Ante requisitos especiales, debe indicarse: Valor nominal objetivo

Método de ensayo

Criterio de conformidad

• La producción de hormigón elaborado debe cumplir IRAM 1666 (sea producción

externa o del constructor)

• La certificación de la planta (MODO 1) no es obligatoria, pero sí preferible. El

CIRSOC 201-05 habilita calificación MODO 1 por intervención de la Dirección de la

Obra.

• Los criterios de aceptación y rechazo son los que establece el PETG o PETP, o el

reglamento / código al que haga mención.

63 | 23-AGO-18

• Diseño racional de mezclas.

• Para cada nueva dosificación, deben realizarse ensayos iniciales de prueba, previos a

la obra

• Presentación de fórmula de obra para cada mezcla de hormigón a utilizar, y

acompañada de resultados de ensayos de caracterización. Revisión periódica.

ESPECIFICACIÓN DEL HORMIGÓN

• Registros documentados de la provisión de cada material y resultados de ensayos para

caracterización y/o evaluación de conformidad.

• Plan de control de materiales y del hormigón durante la obra

• Dosificación en masa. Se acepta agua dosificada en volumen (calibrado) y aditivos

(calibrado el vaso volumétrico y densidad conocida del aditivo).

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

San Martín 1137, 1° Piso (C1004AAW)

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

PAVIMENTOS URBANOS DE HORMIGÓN

1-El hormigón y sus materiales componentes

23 de Agosto de 2018

Ing. Matías Polzinetti

[email protected]

(011) 4576-7692

el hormigÓn y sus materiales componentes · • planta hormigonera con sgc implementado • cuc y...

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