hormigon masivo

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HORMIGÓN MASIVO

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Descripcion sobre uso, composicion y tratamiento de hormigones masivos

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HORMIGÓN MASIVO

El Comité ACI 116 define al concreto masivo como:

“Cualquier volumen cuantioso de concreto colocado en el

lugar con dimensiones lo suficientemente grandes que

obliguen a tomar medidas para enfrentar la generación

de calor y cambio volumétrico que le acompaña a fin de

minimizar los agrietamientos”

1.- Definición

Generación de Calor:

- en elementos delgados

- en elementos masivos

Cemento:

- Dosificación ( menor a 70 Kcal por gramo )

- Calor de hidratación

- Tiempo de fraguado

- Desarrollo de resistencia

Hormigón:

- Razón A/C - T° (°C)

- Tm

- Madurez del Hormigón.

2.- Aspectos Generales

3.- Cemento Bío Bío Especial

Cemento Siderúrgico grado corriente según Norma NCh 148, de

bajo calor de hidratación.

El calor de hidratación para el cemento indicado es de 31,43

cal/g a 12 hrs, 46,59 cal/g a 24 hrs, 53 cal/g a 40 hrs, 61,60 cal a

3 días y 64,18 cal/g a 5 días.

CALOR DE HIDRATACIÓN

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

12 24 40 72 120

HORAS DE ENSAYO

Cal

/g

Bío Bío Especial

ENSAYOS REALIZADOS

RESULTADOS

Calor de hidratación

Bío Bío Especial

J/g Cal/g

½ día 131,7 31,43

1 día 195,2 46,59

3 días 258,1 61,60

5 días 268,9 64,18

7 días 255,9 61,07

CALOR DE HIDRATACIÓN LANGAVANT

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

12 24 72 120 168

HORAS DE ENSAYO

CA

LO

R J

/g

Bío Bío Especial Bío Bío Alta Resistencia

En función de las temperaturas controladas en la planta y

el calor de hidratación del cemento BB Especial es posible

determinar la temperatura del hormigón al salir de la

planta y el desarrollo estimado de las temperaturas en el

hormigón colocado en condiciones adiabáticas, según el

método de la PCA “Portland Cement Association” (Diseño y

Control de mezclas de Concreto).

Th = 17,5° C

4.- Cálculo del Calor de la Fundación

CALCULO DE TEMPERATURAS EN HORMIGONES

1. Temperatura del hormigón fresco a la salida de la

hormigonera

Temperaturas en ° C Masa de los áridos en

kg/m3

Arena 11,6

Gravilla 11

Grava  

Cemento 51

Agua 12,3

Arena 771

Gravilla 1099

Grava  

Cemento 415

Agua 175

Temperatura del hormigón fresco a la salida de la hormigonera

2.- Aumento de la Temperatura en el hormigón en el tiempo

Bío Bío Especial

Kilos/m3 de cemento 430

Kilos/m3 de hormigón 2400

T° del hormigón en vaciado °C 30,0

T° mínima ambiente esperada 12

CALCULO DE TEMPERATURAS EN HORMIGONES

t° inicial = 17,6°C12 24 72 120 168

Cemento Especial 47,9 62,1 69,6 74,0 75,5

Tiempo (hrs)Cuadro de aumento de T° en el hormigón en °C

AUMENTO DE TEMPERATURA EN EL HORMIGÓN

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

12 24 72 120 168

Hrs

Tem

per

atu

ra °

C

Cemento Especial

5.- Dosificación del Hormigón

La dosificación del hormigón es un H035(90)-20-10-28 Bombeable.

Este es un hormigón con una cantidad de finos en la arena bajo #

50 incluido el cemento y el filler (570 kg) que disminuye al mínimo

la exudación del hormigón, con ello la tendencia a la fisuración por

acortamiento vertical del hormigón (sedimentación) y aumentando

su cohesividad.

Al disminuir el tamaño máximo a 20 mm, disminuye la tendencia a

segregación, factor importante cuando el hormigón es vaciado

gravitacionalmente.

Es una dosificación que satisface los requisitos de resistencia y

facilita la colocación del hormigón.

6.- Geometría de la fundación

Importancia de la geometría de la fundación y el Agrietamiento.

1 2

NOTA: Elementos inclusos, cambios de espesores significativos o en la geometría del elemento a hormigonar, deben quedar aislados o disponer juntas de inducción.

3

7.- Tiempos de Operación

En esta etapa hay que distinguir dos aspectos:

• La trabajabilidad del hormigón: ( Medida con el cono de Abrams )

que como es natural, desde el mismo instante en que sale el

hormigón de la hormigonera ésta empieza a descender.

• El cono de la dosificación es de 10 cm ± 2 cm. Lo que deja un

tiempo para la colocación desde la carga y hasta la descarga en obra

de 01:30 min, tiempo suficiente para que el hormigón se mantenga

dentro del rango de cono especificado. Esto depende de una

adecuada programación y de que no representen problemas durante

la colocación, siempre está la alternativa de restituir el cono al

hormigón mediante la adición de un aditivo plastificante, para lo cual

debe establecerse un procedimiento.

8.- El Fraguado del Hormigón

• Al generarse una junta fría → se asocia al fraguado del cemento.

• Fraguado inicial: tiempo trascurrido desde que el cemento es

mezclado con el agua hasta que éste pierde su trabajabilidad, siendo

variable en función del tipo de cemento y en especial a temperaturas

a la cual ha estado expuesto.

• Para este caso el cemento tiene un fraguado inicial de 1 hora y 50

minutos en condiciones de Laboratorio. El hormigón aún no tiene

resistencias y sólo a perdido trabajabilidad.

• Fraguado final: viene normalmente después de 1 hora desde el

término del Fraguado Inicial.

9.- Madurez

M = ∑ ( T + 10°C) x Δt

Donde: M = MadurezT = Temperatura mediaΔT = Tiempo en el cual el hormigón estuvo sometido a una cierta Temperatura.

10.- Fases del Hormigón

En el hormigón y su fraguado se distinguen tres estados o Fases, y

que sirven para explicar el fenómeno:

• Fase 1: Hormigón que se a colocado en el moldaje y a sido

compactado, y que aún no ha iniciado su fraguado.

• Fase 2: Hormigón en estado inicial de fraguado, a continuación

de la fase 1, esta fase puede durar de 2 a 24 horas en condiciones

normales, concluye cuando la velocidad de fraguado alcanza su

máximo. Medido con la sonda Tetmayer

• Fase 3: Hormigón al término de su fraguado o que ya está

fraguado.

11.- Colocación

Colocación por Capas

• Capas en toda la superficie

• Capas escalonadas

Presión Hidróstática

• Altura

• Velocidad de colocación

• Temperatura

• Velocidad de fraguado

• Protección y Control de Temperatura.

11.- Colocación

Velocidad del vertido

(m de altura por

hora)

Profundidad, en m a la cual se produce la máxima presión

Presión Máxima en Kg/cm2 Ejercida sobre el

moldaje

A 21°C A 10°C A 21°C A 10°C

0,60 1,20 1,50 1,650 2,150

0,90 1,4 1,80 2,150 2,400

1,20 1,65 2,10 2,650 3,600

1,50 1,90 2,40 3,200 4,500

1,80 2,10 2,70 3,650 5,100

Colocación del Hormigón

Dirección Avance

21

15 20

10 14 19

7 9 13 18

4 5 8 12 17

1 2 3 6 11 16

4 mt 4 mt 4 mt

2,8 mt

Capa de Coronación 30 cm

12.- Vaciado y compactación del Hormigón

La NCh 170 fija la altura en función del cono del hormigón, por ejemplo:

- Hormigón cono 10 cm: de 2,0 a 2,5 mts (referido a hormigonado en casos corrientes y elementos verticales confinados como muros, pilares, etc.) Además el Tamaño Máximo del árido es hoy menor, en este caso 20 mm, porque la tendencia a la segregación es también menor.

Nuestra experiencia concuerda con lo planteado en la norma:

• ACI 301-99 “Especificaciones para hormigón Estructural”.

• ACI 318-99 “Requerimientos del Código de Edificación para

Hormigón Estructural”.

Que no limitan la distancia en que el hormigón puede caer

libremente. Lo mismo ocurre con el ACI 304-99 “Guía para

Medición, Mezcla, Transporte, y Colocación del Hormigón”.

12.- Vaciado y compactación del Hormigón

Hoy nuestra experiencia, avalada por las normas mencionas y

numerosos estudios extranjeros, indican que la caída libre sobre las

armaduras de hormigones con cono 10 cm o superiores y con

cantidades de cemento y arena que le confieren la condición de

bombeables, no producen segregación o reducción de resistencias a

la compresión. Reducciones de altura de caída del hormigón

aumentan el tiempo de colocación del hormigón, incrementando los

costos, sin mejorar condiciones de calidad.

Independiente de las condiciones de vaciado se deben cumplir las siguientes condiciones técnicas normales:

• La capa de 50 cm debe ser lo más uniforme en altura posible.

• Evitar segregación por escurrimiento, por lo que el término de cada capa deber ser lo más vertical posible.

12.- Vaciado y compactación del Hormigón

• La compactación debe ser mediante vibradores de inmersión de diámetro mín. 50 mm introducido a espacios regulares 6 veces el diámetro de la sonda en todo sentido, verticalmente para no producir segregación y tiempo de inserción de 10 a 15 segundos.

• Toda agua de exudación debe ser retirada antes de recibir un nueva capa de hormigón.

• Respetar rigurosamente los tiempos de operación y la secuencia de colocación de capas.

13.- Puntos de Control

Para una buena ejecución de un hormigonado masivo se debe tomar en cuenta los siguientes aspectos:

• Control de la temperatura de fabricación. ( no superiores a

28 °C)

• Control de la generación de temperatura del hormigón

colocado. (termocuplas)

• Control de los tiempos de colocación del hormigón por

etapa.

• Evitar las diferencias de temperaturas pronunciadas entre

el hormigón colocado y el medio ambiente.

• Control de vibrado del hormigón.

• Disminuyendo las diferenciales de temperatura a menos de

20°C.

14.- Curado y Protección del Hormigón

El curado en este caso tiene dos objetivos :

• Controlar la temperatura que se genera en la masa del hormigón

• Controlar el descenso de la temperatura generada en la masa del hormigón.

15.- Control Temperatura en la masa del Hormigón

Esta depende fundamentalmente del cemento utilizado, en este

caso Cemento Bío Bío Especial, grado corriente según la norma

NCh 148, con un calor de hidratación de 61 cal/g a 7 días.

La temperatura de fabricación del hormigón se controla

adicionando hielo en la masa del hormigón, enfriando los áridos

enfriando el cemento en Silo con reposo de 24 horas.

Es válido en este caso lo indicado en el punto 1, que se resume en lo siguiente:

En el hormigón colocado en forma masiva se debe evitar que este se enfríe en forma brusca, se debe evitar gradientes mayores a 20°C entre la masa del hormigón y la superficie. Como también el enfriamiento debe ser lento para llegar a la temperatura de servicio pasado 15 días de la colocación, la protección se puede eliminar cuando la gradiente es menor a 20°C.

El control de la temperatura se puede hacer con un equipo de termocuplas, con registro de temperaturas a 30 cm de la superficie, a 30 cm del fondo y en el núcleo.

16.- Control del Descenso de la Temperatura en la Masa del Hormigón

17.- Cálculo de Protección necesaria

Cuando el gradiente térmico de 20°C es, equivalente a una contracción de 200*10-6 m/m, es necesario proteger la superficie de modo de reducir la gradiente.

Utilizando la relación conocida:

Donde: h = coeficiente conductividad térmica hormigón (1,41 kcal/h m°C)

a = coeficiente conductividad térmica para la aislación de

poliestireno expandido (0,033 kcal/h m °C para una densidad de 20 Kg/m3)Th = Temperatura núcleo hormigónTs = Temperatura superficie hormigóneh = Espesor hormigón

ea = Espesor protección

eaeh

(Ts – Ta) a(Th – Ts) = h

eaeh

(Ts – Ta) a(Th – Ts) = h

18.- Recomendaciones Generales

• Usar un cemento de bajo calor de hidratación, menos de

70 cal/g a 7 días.

• Limitar la cantidad de cemento en función del tamaño

máximo del árido y resistencia especificada.

• Evitar que el agua de amasado reciba insolación directa.

• Regar convenientemente (saturar) como mínimo 3 veces

al día el árido grueso, a fin de que el agua al evaporarse los

enfríe.

• Usar un aditivo plastificante, que retarde el inicio de

fraguado para mejorar las condiciones de colocación del

hormigón.

• El tiempo de colocación del hormigón con respecto de una

capa y otra sobre un mismo punto, no debe ser superior a 90

minutos (sin aditivos), con aditivo este tiempo puede llegar a 150

minutos.

• Identificación de los puntos singulares.

• El curado debe ser cuidadoso, en especial las primeras 24

horas, se recomienda curar con capas de arena húmeda o inundar

las fundaciones en la parte superior con agua. Se debe evitar que

se produzcan diferencias de temperatura superior a 20 Cc entre el

hormigón colocado y el ambiente exterior.

• Las decisiones sobre el curado a aplicar deben considerar que la

masa de hormigón, genera su máxima temperatura

aproximadamente a las 72 horas en la solución monolítica. , Y que

su descenso debe ser gradual.

• Antes de tapar el hormigón para iniciar el curado, cuando el

hormigón aún está fresco, se debe revisar para evitar la aparición

de grietas por asentamiento gravitacional sobre los fierros; en caso

de aparecer grietas de este tipo, se debe replatachar

enérgicamente el hormigón antes de tapar.

ASESORÍA TÉCNICAZONA SUR

2009

[email protected]@cbb.cl

HORMIGÓN MASIVO