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LA UTILIZACIÓN DE ADITIVOS SUPERFLUIDIFICANTES EN LA FABRICACION

DE POSTES DE HORMIGON PRETENSADO PARA SOPORTE

DE LINEAS ELECTRICAS

J.D. Sota.1 - M.F. Barreda1 - L.C. Iaiani1 - A. Cuattrocchio1

1. LEMaC -Centro de Investigaciones Viales – Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional La Plata Buenos Aires – Argentina

RESUMEN

Los fabricantes de premoldeados de hormigón se enfrentan al desafío de elaborar productos de excelente calidad, elevada resistencia mecánica, durables y estéticamente agradables, para una amplia variedad de aplicaciones, de la forma más económica y eficaz. Con el empleo de aditivos superfluidificantes se obtienen hormigones fluidos con bajas relaciones a/c, aumentando la resistencia, facilitando la colocación y compactación por vibración, y mejorando la impermeabilidad y durabilidad del hormigón al disminuir su porosidad. Por otra parte, es de gran importancia conocer la resistencia de los hormigones empleados en pretensado, dado que la sección del elemento se aprovecha íntegramente, puesto que toda ella trabaja a compresión; consecuentemente, cuanto más elevada sea la resistencia a compresión del hormigón, se obtendrán mejores características mecánicas. Los resultados del trabajo demuestran que el uso de un aditivo superfluidificante mejora la calidad de terminación de los postes, posibilitando disminuir el contenido unitario de cemento sin afectar el comportamiento mecánico resultante. Palabras Clave:aditivos superfluidificantes, premoldeados de hormigón, hormigón, durabilidad.

ABSTRACT The makers of precast concrete face the challenge of elaborating products of excellent quality, high mechanical resistance, durable and aesthetically pleasant, for a wide variety of applications, in the most economic and effective way. With the employment of superplasticizers admixtures flowing concretes are obtained with slow water-cement ratio, increasing the resistance, facilitating the placement and consolidation for vibration, and improving the impermeability and durability of the concrete, when diminishing their porosity. On the other hand, it is of great importance to know the resistance of the concretes used in prestressed concrete, since the section of the element takes advantage entirely, since everything she works to compression; consequently, the more high it is the resistance to compression of the concrete, better mechanical characteristics will be obtained. The results of the work demonstrate that the use of a superplasticizer admixture improves the quality of termination of the posts, facilitating to diminish the unitary content of cement without affecting the resulting mechanical behavior. Keywords: superplasticizers admixtures, precast concrete, concrete, durability.

Asociación Latinoamericana para el Control, Patología y Recuperación de las Construcciones

VIII Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción X Congreso de Control de Calidad en la Construcción CONPAT 2005. Vol. I: Control de Calidad Asunción, Paraguay. Editado por CONPAT 2005 Capítulo III : Materiales, Trabajo AR12, pp. III.1 - III.7

INTRODUCCIÓN

Los retos de la industria de la construcción demandan con frecuencia materiales que aseguren un equilibrio entre los requerimientos de durabilidad de una estructura y su economía.

Los fabricantes de elementos premoldeados de hormigón se enfrentan al desafío de elaborar productos de excelente calidad, alta resistencia mecánica, durables y estéticamente agradables, para una extensa diversidad de aplicaciones, de la forma más económica y eficaz.

Las exigencias solicitadas influyen en sus posibilidades para alcanzar el éxito, siendo las más críticas la calidad del producto y el respeto a los programas de producción. Si un producto no cumple las normas de calidad exigidas por el cliente, el impacto negativo puede ser importante.

Los fabricantes de prefabricados se ven obligados a asumir los elevados costos que significan la reconstrucción de las piezas, la paralización de los programas de producción y su desprestigio.

La calidad total, particularmente en lo que se refiere a realizar y satisfacer las necesidades de los clientes, debe ser el objetivo principal. En consecuencia, los fabricantes exploran constantemente procedimientos, tecnologías y materiales nuevos que aseguren la obtención de productos de alta calidad y elevada productividad a largo plazo.

Para el fabricante es importante no interrumpir el programa de producción y mantener constante la elevada calidad del hormigón. Para responder a esas necesidades se han desarrollado distintos tipos de aditivos, tales como los reductores de agua de alto rango, con los que se obtiene una elevada resistencia inicial a compresión que permite el desencofrado rápido de las piezas y su transporte inmediato, particularmente en los hormigones pretensados, lo que es vital para la obtención de series de producción más rápidas.

La introducción de los aditivos superfluidificantes permitió un notable progreso dentro de la tecnología del hormigón, pudiendo ser utilizados por su efectiva acción para aumentar la trabajabilidad de las mezclas o reducir el contenido de agua del hormigón manteniendo una misma consistencia. Ambos efectos se traducen en una estructura de poros más cerrada con el consecuente aumento de la resistencia y durabilidad.

Actualmente, los aditivos superfluidificantes se usan en todo el mundo con el propósito de obtener hormigones de alta resistencia, gran fluidez y gran durabilidad.

El presente trabajo condensa los resultados obtenidos a partir de la incorporación de un aditivo superfluidificante al hormigón empleado en la ejecución de postes para soporte de instalaciones aéreas de energía eléctrica, en una fábrica de elementos premoldeados de hormigón, ubicada en la localidad de Saladillo, Provincia de Buenos Aires.

DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

Como punto de partida se realizaron dosificaciones de prueba en el LEMaC, empleando un aditivo superfluidificante sobre la base de la dosificación de hormigón utilizada habitualmente en la planta y con los materiales con que se fabrican los postes actualmente.

El propósito del empleo de los aditivos era el de mejorar las condiciones de colocación, aprovechando un equipo y tolvas disponibles en la planta y ajustar la dosificación a un uso racional de la cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón.

Se ajustaron dosificaciones de hormigón por el método de los pastones en base a la utilizada en planta, variando la cantidad de cemento y con diferentes dosis de aditivo.

III.2 J.D.SOTA, M.F.BARREDA, L.C. IAIANI, A.CUATTROCCHIO

Una vez ajustadas las mezclas en el laboratorio se las reprodujo en planta utilizando una hormigonera vertical de paletas y una capacidad de 400 litros por pastón. A los pastones se le efectuaron algunas variaciones y correcciones en las proporciones, en función de las características observadas en el hormigón en estado fresco.

Se moldearon probetas con el mismo hormigón para el colado de los postes pretensados, que fueron compactadas sobre las mesas vibratorias y curadas con vapor simultáneamente con los postes.

Posteriormente, se procedió al ensayo de resistencia a la compresión de las probetas a las pocas horas de moldeadas, es decir, en el mismo tiempo que se realizó el desmolde de los postes y a otras edades.

MATERIALES Y METODOLOGÍA EMPLEADA

Los materiales empleados para la confección de los hormigones fueron los siguientes: Se utilizó un cemento portland CPF 40 a granel, almacenado en silos verticales. Se uso agua potable de la red. Como agregado grueso se utilizó piedra partida granítica de grano fino Tamaño 6:20, y como agregado fino una arena silícea de río, comercialmente denominada “argentina”. Como aditivo superfluidificante se empleó un reductor de agua de alto rango, basado en éteres policarboxílicos modificados.

El hormigón se colocó manualmente, es decir se coló en el espacio anular longitudinal situado en la parte superior del molde exterior horizontal, de los dos colocados concéntricamente.

Por lo general las mezclas varían de asentamiento de 0 a 15 cm o más, como en el caso de tuberías pequeñas y de secciones delgadas, en las que se utilizan asentamientos más grandes.

El hormigón se compacta utilizando vibradores externos fijados rígidamente al molde. Durante el curado, sólo queda expuesta la parte longitudinal terminal superior del tubo exterior que permite la colocación del hormigón.

El conocido proceso de "colado en seco" es similar, con la excepción de que se usa concreto con asentamiento cero y el molde se retira del tubo inmediatamente después del moldeado. Las longitudes de los tubos son variables y la vibración es más intensa para lograr la compactación.

RESULTADOS OBTENIDOS

En la Tabla 1 se resumen las dosificaciones finalmente seleccionadas junto a la original (Mezcla 1) realizadas en el laboratorio. La resistencia a 24 horas se determinó sobre las probetas estacionadas en sus moldes con una cubierta de polietileno para evitar la evaporación y a la temperatura del laboratorio 21±1°C.

En la Tabla 2 se informan las dosificaciones resultantes luego de las correcciones realizadas en Planta y según se desprende de los registros de la consola, para un metro cúbico.

Es interesante notar la buena correlación de los valores de trabajabilidad y resistencia de las mismas, que indican un buen funcionamiento de la Planta en la homogeneidad de los pastones.

III.3 Aditivos Superfluidificantes en la Fabricacion de Postes de Hormigon Pretensado

Tabla 1 - Dosificaciones de hormigón en el Laboratorio

Materiales Mezcla 1 Mezcla 20 Mezcla 21

Relación a/c 0.37 0.29 0.30 Agua (Kg) 168 132 126 Cemento (Kg) 460 460 420 Agregado Fino (Kg) 600 687 730 Agregado Grueso (Kg) 1200 1200 1200 Aditivo (litros) 0 3.68 3.36 Asentamiento (cm) 1.5 9.0 3.5 Resistencia a compresión a las 24 hs. (MPa) 29.0 34.7 24.6

Tabla 2 - Dosificaciones de hormigón en la Planta

Materiales Mezcla 1 Mezcla 20 Mezcla 21

Relación a/c 0.30 0.25 0.25 Agua (Kg) 140 115 105 Cemento (Kg) 460 460 420 Agregado Fino (Kg) 600 624 660 Agregado Grueso (Kg) 1220 1262 1280 Aditivo (litros) 0 3.22 2.95 Asentamiento (cm) 1.5 7.0 6.5 Resistencia a compresión a las 3 hs. (MPa) 21.7 23.9 21.9 Resistencia a compresión a las 24 hs. (MPa) 25.6 29.0 26.7 Resistencia a compresión a las 7 días (MPa) 32.0 36.0 34.2

Mientras que los pastones del laboratorio de 50 litros se realizaron en una hormigonera de

200 litros de capacidad, en la Planta se mezclaron pastones de 330 litros. El asentamiento medido en Planta se mantenía hasta que se terminaban las operaciones de

llenado de los postes, alrededor de 20 min. Las resistencias son las obtenidas al curar las probetas desde su confección con vapor de

manera similar que los postes En la Tabla 3 se vuelcan los resultados de los ensayos de los postes, teniendo en cuenta

que la carga de rotura de los elegidos para este ensayo era de 400 Kg,, siguiendo los lineamiento de la Norma IRAM 1605, aplicando la carga a 20 cm de la cima. La carga se aplica en forma escalonada y hasta la aplicación del 60 % de la carga de rotura estimada se descarga y se toma la lectura de la deformación permanente, a partir de la carga del 70 % se lleva en forma continua hasta la rotura.


Poste de pretensado: arriba: fisuras características; izquierda poste fijado para ensayo

Tabla 3 – Carga y deformación de columnas confeccionadas con los hormigones

Mezcla 1 (1) Mezcla 1 (2) Mezcla 20 (1) Mezcla 20 (6) Mezcla 21 (4)

% Carga Carga (Kg)

Flecha (mm)

Carga (Kg)

Flecha (mm)

Carga (Kg)

Flecha (mm)

Carga (Kg)

Flecha (mm)

Carga (Kg)

Flecha (mm)

20 80 55 80 25 80 30 80 20 80 20 30 120 80 120 65 120 40 120 50 120 50 50 200 215 200 125 200 95 200 120 200 150 60 240 255 240 280 240 170 240 190 240 208 70 280 360 280 415 280 290 280 280 280 345 80 320 500 320 540 320 370 320 360 320 430 90 360 660 360 725 360 495 360 460 360 565 100 400 850 400 -- 400 610 400 595 400 650

Rotura 480 1200 380 -- 550 1340 610 1540 520 1130

Carga de rotura estimada (nominal) 400 Kg.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Antes de realizar un análisis particularizado de los resultados, es necesario efectuar algunas consideraciones sobre el curado del hormigón.

En el curado con vapor de productos de hormigón prefabricados y pretensados, se interrelacionan todos los factores. Cualquier cambio en una sola parte de la operación puede afectar a las otras.

El ciclo óptimo del curado con vapor puede determinarse sólo a través de pruebas. Asi-mismo, el tamaño del elemento estructural puede afectar el ciclo óptimo de curado con vapor. Por ejemplo, las masas pequeñas se calientan con mayor rapidez que las grandes, sin embargo, una gran masa de concreto generará y retendrá más que su propio calor a través de la hidratación.


interioLa reciclo den el hcorto.

los reimplemla fabr

permitmateripara lu

compoaproverendim

superfcaractefavoreobra.

Poste Mezcla 20 (6), Flecha máxima 1540 mm

frecuceme

aditivobtenen dosecue

Los r

1)

2)

3)

4)


Una masa grande alcanzará una temperaturar mayor que la que indica la temperatura ambiente.lación agua/cemento empleada, también afecta ele curado con vapor. Una baja relación agua/cementoormigón, requiere un período de curado inicial más

Teniendo en cuenta lo anterior podemos analizarsultados obtenidos en los distintos pasos de laentación del uso de aditivos superfluidificantes en

icación de los postes de hormigón. Las dosificaciones realizadas en el laboratorio

ieron el conocimiento del comportamiento de losales y la definición de los parámetros necesariosego ejecutarlas en Planta. Los ajustes hechos en Planta permiten mejorar elrtamiento de las mezclas y un completochamiento de las capacidades de los equipos y suiento. El comportamiento de los hormigones con aditivos

luidificantes permitió el logro de mezclas de mejoresrísticas y facilitó las condiciones de colocación,

ciendo un mejor aprovechamiento de la mano de

Se lograron resistencia acorde con las necesarias para desmoldar los postes en las mismas

encias que con los hormigones más secos y con una disminución del contenido unitario de nto, además de una mejor terminación superficial de los postes.

Con los resultados del ensayo a flexión de los postes confeccionados con mezclas con os, podemos decir que se alcanzaron resistencias finales mayores entre un 30 a 50 % a las idas en los postes de hormigón seco. Estos resultados se obtuvieron sobre postes fabricados s turnos de trabajo sucesivos en el mismo día, con los mismos materiales componentes y en ncias similares de fabricación.

CONCLUSIONES

esultados obtenidos a priori nos permiten arribar a las siguientes conclusiones:

Los aditivos superfluidificantes permiten obtener con menor esfuerzo y en las mismas condiciones de fabricación, postes con mejor terminación y sin afectar las condiciones resistentes.

En principio no fue necesario modificar el ciclo de curado para obtener resultados equivalentes entre hormigones secos y fluidos.

En el caso de los postes obtenidos con las mezclas con aditivos, los resultados de resistencias a flexión superaron ampliamente a las de los postes con hormigón seco.

El uso de aditivos superfluidificantes no sólo produjo un producto de mayor calidad y resistente, sino que además mejoró las condiciones de trabajo del personal, utilizando el mismo equipamiento y sin aumentar el costo.

5) La disminución de un 8% en el contenido unitario de cemento en las mezclas fluidas, no incidió en la calidad del hormigón resultante; teniendo en cuenta que el hormigón mantuvo un contenido unitario por metro cúbico por encima de los 400 Kg.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al apoyo brindado por la firma DEGUSA Argentina, a la realización de este trabajo.

BIBLIOGRAFÍA 1. Barreda M. F., Villagrán Y.A., Sota J.D “Efectividad de aditivos reductores de agua de alto rango para el

hormigón de alto desempeño”. JORNADAS SAM/CONAMET/SIMPOSIO MATERIA (2003) pp. 09-21

2. Barreda M. F., Villagrán Y.A., Sota J.D. “Estudio del comportamiento de aditivos superfluidificantes para el

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Ingeniería de Pavimentos. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad de Cauca. Colombia. (2003).

SoporteElectrónico.

3. C. Jolicoeur, J Sharman, N. Otis, A. Lebel, M. A. Simard, M. Page, “The influence of temperature on the

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4. B. Kim, S. Jiang, C. Jolicoeur, P. Aïtcin, “The adsorption of PNS superplasticizer and its relation to fluidity of

cement paste”, Cement and Concrete Research, 30, (2000), 887-893.

5. L. Agulló, R. Gettu, B. Torrales Carbonari, “Procedimiento experimental para la optimización de hormigones de

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6. K. Hattori, “Experience with mighty superplasticizer in Japan”, ACI SP 62, (1979), pp. 37-66.

7. K. Yoshioka, E. Tazawa, K. Kawai, E. Tomoshuki, “Adsorption characteristics of superplasticizers on cement

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8. Paya Miguel . “Hormigón Pretensado. Ediciones CEAC SA, España (1993).

9. Norma IRAM 1605. Postes de hormigón pretensado para soportes de instalaciones eléctricas.


ARTICULACIÓN CURRICULAR Y PROPUESTA METODOLÓGICA ORIENTADAS A LA INCORPORACIÓN DEL CONCEPTO DE DURABILIDAD EN EL PROYECTO Y

DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO

S.Gea*, S. Gonorazky*, A. Macorito*, M. Chaín* * Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Salta – Av. Bolivia 5150 - (4400) Salta Argentina

RESUMEN

El incremento en las manifestaciones de daños en construcciones de hormigón armado en la región llevó a algunos docentes de la carrera de Ingeniería Civil a plantear un aporte a largo plazo tendiente a la reducción de este problema a través de la educación de los futuros ingenieros, quienes deberán incorporar el concepto de durabilidad de las estructuras en las etapas de proyecto y diseño.

En términos generales, el presente trabajo muestra cómo se incorpora coordinadamente en la currícula de la carrera, desde el primer año, los siguientes tópicos:

• la ética, • el control de calidad, • el proceso químico de la pasivación, carbonatación del hormigón y corrosión del acero, • la durabilidad del hormigón en términos de la permeabilidad, • la calidad del hormigón como producto integrado de resistencia, colado, compactación y curado, • cuantificación y efectos de la retracción y fluencia lenta, • pericia en la confección de planos de detalles de armado.

Palabras clave: hormigón armado, durabilidad, patología, enseñanza

ABSTRACT The increase of visible damage in reinforced concrete structures in this geographical area led

several professors of Civil Engineering to propose a long term contribution tending to reduce this problem by means of education of the future engineers, who must incorporate the concept of durability of structures in the project and design steps.

In general terms, this paper shows how the following topics are coordinately incorporated in the Civil Engineering curriculum, from the first year:

• ethics, • quality control, • the chemical process of passivation, concrete carbonation and steel corrosion, • concrete durability in terms of its permeability, • concrete quality as a result of the integration of: strenght, placing, compacting, curing, • assessment and shrinkage and creep effects, • skills in drawing detailing plans Keywords: reinforced concrete, durability, pathology, teaching

Asociación Latinoamericana para el Control, Patología y Recuperación de las Construcciones

VIII Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción X Congreso de Control de Calidad en la Construcción CONPAT 2005. Vol. I: Control de Calidad Asunción, Paraguay. Editado por CONPAT 2005 Capítulo XV : Educación y Enseñanza, Trabajo AR22 , pp. XV.1 - XV.8

INTRODUCCIÓN

La carrera de Ingeniería Civil en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Salta, Argentina, se desarrolla en un ámbito académico en el que se insertan, entre otros, los laboratorios de Materiales y de Estructuras. En estos laboratorios se desarrolla tareas de enseñanza y de prestaciones de servicios a empresas constructoras, profesionales y organismos oficiales. Entre estos servicios se encuentran: dosificaciones de hormigón, determinación de calidad de hormigón en obras nuevas, diagnóstico de patologías y evaluación de calidad de hormigones en estructuras existentes, siendo estas tareas desarrolladas por profesionales que, simultáneamente, integran la planta docente de la carrera.

La paulatina manifestación de patologías en estructuras de hormigón armado, por las cuales llegaron las consultas al laboratorio, lleva ya alrededor de diez años.

Los daños observados desde entonces pueden ser clasificados en dos grupos:

- Edificios con más de treinta años de edad. Presentan problemas de corrosión, flechas y agrietamientos excesivos por errores de detallado o cambios en las condiciones del terreno de fundación. Este tipo de daños puede considerarse “normal”, debido a que en el momento en que fueron proyectadas y construidas las obras, se desconocía algunos aspectos del hormigón armado, como por ejemplo, lo referente a flechas, anclajes, empalmes y nudos de pórticos.

- Edificios de menos de 10 años de edad.

Presentan corrosión y agrietamientos por fallas de proyecto y constructivas en general. Este tipo de daño nos generó gran preocupación, pues muestra una involución reciente y gradual en el arte de construir.

A partir de estas experiencias de laboratorio, los docentes hemos incorporado en la currícula -

primero de manera no formal, como comentarios en clase y luego de forma sistemática- los conocimientos que tienen como objetivo generar una conciencia profunda de que las construcciones deben ser diseñadas tanto para resistencia como para durabilidad.

OBJETIVOS DE LA ARTICULACIÓN CURRICULAR

A fin de revertir la tendencia actual presentada en párrafos anteriores, consideramos necesario introducir cambios en la formación de grado. Esta debe plantear un cambio en la concepción de proyectos y en la ejecución de las obras civiles, tendientes a reducir la presencia de daños en las estructuras de hormigón, tanto a corto como a largo plazo, estructurando una línea de articulación curricular con este propósito. Para ello, se profundiza en las materias correspondientes los temas que conducen a una conciencia de que las estructuras no sólo deben resistir las cargas para las que fueron diseñadas, sino también que deben cumplir o sobrepasar su vida útil sin mayores inversiones de mantenimiento.

Esto cobra especial importancia en la ciudad de Salta, que se encuentra en zona de elevada peligrosidad sísmica, ya que resulta vital para las construcciones que la acción de un

XV.2 S.GEA, S.GONORAZKY, A. MACORITO, M.CHAÍN

terremoto no las encuentre con daños que hayan reducido previamente su resistencia y su capacidad para disipar energía.

ASIGNATURAS QUE INTEGRAN LA LÍNEA DE ARTICULACIÓN CURRICULAR

La carrera de grado se desarrolla en cinco años, con asignaturas semestrales. La coordinación de contenidos curriculares, orientados específicamente a la durabilidad

de las construcciones de hormigón, se ha realizado en las siguientes materias:

MATERIA AÑO DE LA CARRERA

Nº TOTAL DE HORAS

Introducción a la Ingeniería 1º 60 Química 1º 110

Dibujo Técnico 1º 90 Geotecnia I (Geología para Ingenieros) 1º 90

Materiales 2º 120 Hormigón Armado I 3º 120

Fundaciones 5º 90

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

Se trata de un seminario que tiene como objetivo introducir al estudiante de primer año en los distintos tópicos a los que estará vinculada su futura actuación profesional.

Dentro del programa de la materia, se incluye cuatro horas de clase sobre el tema: Control de Calidad en Obras de Ingeniería.

En esta se utilizan métodos de exposición visuales en los que se muestra: - Variados tipos de obras de ingeniería - Daños en construcciones de hormigón armado - Datos estadísticos de origen de daños: proyecto, ejecución, materiales y utilización - Características especiales de la industria de la construcción, que definen el perfil

distintivo del control de calidad: carácter nómade, productos únicos y no seriados, producción concentrada, muy tradicional, mano de obra intensiva poco calificada, trabajo a la intemperie, especificaciones complejas, entre otros.

- Algunos equipos de control de calidad, con los que cuentan los laboratorios de la Facultad

El propósito de estas clases es que el estudiante que comienza su primer año con materias como Matemática, Física y Química, tenga ya una perspectiva de que las obras pueden fallar y que, a lo largo de su carrera completará los conocimientos para un adecuado control de calidad que minimice o evite los daños en la vida útil de la construcción.

Se muestra por medio de fotografías algunos ejemplos de conocidas obras públicas con patologías. el profesor induce a discutir las consecuencias de dichos daños y a expresar reflexiones por parte de los alumnos, con lo que se pretende inculcar que el control de calidad es una responsabilidad que debe asumir el profesional como conducta ética ante la sociedad.

XV. 3 Articulación Curricular y Propuesta Metodológica

También adquieren conciencia de que existen equipos y profesionales entrenados para evaluación y diagnóstico de patologías y fundamentalmente, de que esta es una especialidad dentro de la ingeniería

DIBUJO TÉCNICO A los contenidos clásicos se ha incorporado las normas de dibujo1 de hormigón armado y el desarrollo de habilidades para confeccionar dichos dibujos con programas de diseño asistido por computadora.

QUÍMICA

El alumno de Ingeniería Civil es introducido en la problemática de la corrosión concretamente en el tema de electroquímica al que se destinan en total catorce horas de clase entre teoría y práctica y en el que se dan los conceptos del funcionamiento de celdas galvánicas o pilas y potenciales de electrodos, fundamentales para interpretar adecuadamente la corrosión de metales, especialmente del hierro. Luego de planteado el tema desde el punto de vista teórico se propone al alumno la resolución de problemas prácticos y fundamentalmente experiencias sencillas de laboratorio de carácter cualitativo a través de las cuales, realizadas en tubos de ensayo, puede apreciar la necesidad de la presencia simultánea de oxígeno y agua para que se lleve a cabo el fenómeno y de la influencia del pH sobre el mismo.

GEOTECNIA I

Dentro de los tópicos que se desarrollan en esta asignatura, se destina seis horas de clase en el tema Áridos para Hormigón, incluyendo: Áridos naturales de canteras: cauces de ríos, playas, terrazas; áridos triturados; geometría de los áridos; tamaño, curvas granulométricas: áridos bien graduados y mal graduados; mezclas.

En el estudio petrográfico se incluye los conceptos de roca sana y roca alterada y la especificación de cuáles son las rocas de buena calidad como árido para hormigón y cuáles las inapropiadas. El concepto de durabilidad del hormigón aparece al abordar el tema de la textura superficial del árido y la calidad de la superficie para la adherencia del mortero. Para ello se profundiza en el conocimiento de los tipos y la influencia del revestimiento externo: eliminable por lavado, por ej. arcillas y no eliminable, como los baños de sílice, calcita, yeso. Se incluye también otro tema de importancia relacionado con la durabilidad: el de la reactividad química del árido o del revestimiento: contenido de sílice coloidal, o sílice amorfa; presencia de sulfuros, como pirita, y sustancias orgánicas, por ej. ácidos orgánicos, carbón.

MATERIALES Dentro de esta asignatura se desarrolla el tema Tecnología del Hormigón.


Desde el inicio se inculca el concepto de que la construcción debe servir fundamentalmente al hombre, y debe servir a su dignidad.

Por otra parte, se incorpora la idea de Daño Continuo en las estructuras y materiales, es decir que los elementos constructivos y sus materiales empiezan a ser deteriorados desde el primer minuto de su existencia. Se profundiza sobre cuáles son los elementos que afectan a la durabilidad, los tipos de acciones del ambiente de naturaleza física, química, o físico-química, como así también otros elementos que atacan a la durabilidad y que son: - Cambios en la composición de los materiales - Aceptación del hormigón fisurado en el cálculo estructural - Diseños más esbeltos y provocativos - Control de calidad basado únicamente en la resistencia - Desmejoramiento de la obra: mal curado, mal recubrimiento

La fijación de estos conceptos se consigue con trabajos de laboratorio, en que los alumnos

proyectan, diseñan y elaboran hormigones con distintas relaciones a/mc y distintos niveles de hidratación. Se determina con ensayos los distintos niveles de permeabilidad, y se explica para que ellos vayan asociando, que igual que penetra el agua, también penetran las distintas sustancias agresivas, ya sea en forma de gas, de líquido o de gas-líquido, por esos amplios caminos que generan los poros capilares y pequeñas huellas de los poros de gel.

Se profundiza el conocimiento de los mecanismos de transporte de las sustancias agresivas a través del hormigón. Con todos estos conceptos, el estudiante reconoce la importancia que tiene la porosidad en el hormigón y su conectividad como elementos fundamentales relacionados con la durabilidad, y por lo tanto toma conciencia de la importancia del uso de aditivos, de mantener baja la relación agua /materiales cementicios, de una adecuada granulometría de los agregados y de la limitación del tamaño máximo de los mismos. También se pone énfasis, en el especial cuidado que se debe tener en el recubrimiento del hormigón, y sus características particulares que lo hacen proclive a ser una zona muy sensible: - Segregación - Efecto Pared - Evaporación rápida - Enfriamiento prematuro

HORMIGÓN ARMADO I

Si bien el propósito de la materia es el diseño de secciones de elementos de hormigón armado (vigas, columnas, losas) en esta se conjugan casi todos los aspectos vinculados con la durabilidad.

Se detalla a continuación las estrategias desarrolladas, donde se aprecia que un 25 % del dictado de la asignatura se invierte en estos aspectos: Recursos físicos y didácticos

Es importante destacar que se dispone de un microcine apto para presentaciones con proyector multimedia de cintas de video y exposiciones en power-point u otro recurso computacional, retroproyector y diapositivas.


Hormigón armado como material compuesto: protección física y química del acero

Se dedica una clase de dos horas para explicar la razón de ser del material compuesto, dentro de lo cual se incluye específicamente la protección pasiva del hormigón; se efectúa un repaso de lo estudiado en Química sobre el proceso de oxidación; se explica con detalle en qué consiste la pasivación, que hace necesario un contenido mínimo de cemento en cualquier elemento estructural de hormigón armado; se explica claramente cuáles son los fenómenos por los cuales esta se pierde, detallando a) el deterioro por incorporación de sustancias agresivas como cloruros, ácidos, etc., y b) el proceso de carbonatación y los factores que inciden en la profundidad de la capa carbonatada.

En el transcurso de la clase se muestra una serie de probetas que previamente fueron ensayadas a compresión diametral. Estas probetas han sido elaboradas el año anterior por los propios alumnos durante el dictado de la asignatura Materiales considerando las siguientes variables: relación a/c, compactación, ambiente. Estas son sometidas a la prueba de determinación de pH con fenolftaleína, a fin de apreciar dicha capa carbonatada y se extraen conclusiones.

A continuación se exhibe una cinta de video de media hora en que se muestra el proceso de corrosión y sus causas.

Como conclusión, se recuerda los conceptos de Materiales, referentes a los factores que inciden en la porosidad del hormigón, y por lo tanto, en la durabilidad. Se da los lineamientos para que sean los propios alumnos quienes lleguen a la conclusión de la importancia fundamental de reducir la porosidad del hormigón para garantizar su vida útil y puedan interpretar las prescripciones reglamentarias, que fijan la resistencia especificada del hormigón en función de la agresividad del ambiente.

Es decir, antes de estudiar la teoría del diseño por resistencia, el alumno conoce el hormigón como un material compuesto que puede, o no, desempeñarse muy bien en el transcurso del tiempo y que esto no dependerá sólo de su resistencia, sino de las condiciones ambientales y de la forma en que fue elaborado, compactado y curado. Registros de daños en estructuras de hormigón armado.

Al finalizar la clase anterior, se invita a los estudiantes a obtener fotografías digitales de patologías que observen en obras de ingeniería, aclarando que a lo largo del dictado de la materia, ellos tratarán de analizar las causas probables y que para ello, es preciso un profundo conocimiento del comportamiento tanto del material, como de los elementos de hormigón armado. Estas fotografías son recopiladas por los docentes para un análisis interactivo con el grupo que se realizará en una clase de dos horas cerca del final del semestre. Aceros

A continuación se toma una clase de dos horas para repasar y profundizar el estudio del acero para hormigón armado, incluidos los ensayos a tracción y plegado. Aquí aparece el concepto de mandril de doblado como factor importante en el comportamiento del acero en el tiempo. También se remarca el concepto de ductilidad y deformaciones en fluencia. Reología del hormigón.

El próximo tema, también vinculado con la durabilidad, es el comportamiento reológico del hormigón2,3 (retracción y fluencia lenta), para lo que se dedican seis horas de clase. El trabajo


práctico incluye la determinación de tensiones y deformaciones en elementos comprimidos, lo cual facilita la comprensión de las patologías generadas por fluencia lenta en edificios en altura.

El tema de retracción permite la elaboración de una sencilla práctica de laboratorio que consiste de manera sintética en lo siguiente: se moldea una serie de doce probetas cilíndricas de igual calidad de hormigón, algunas con armadura longitudinal y otras sin armar. Estas estarán sometidas a distintos procesos de curado y exposición ambiental. A lo largo de la materia se efectúan mediciones que permiten, a final del semestre, construir curvas de retracción para los distintos especímenes. Los alumnos pueden apreciar, a través de su propia experiencia, la importancia del curado en la magnitud de la retracción por secado y en la generación de fisuras debidas a este fenómeno. La influencia del detallado en la durabilidad.

Las próximas diez horas de clase están dedicadas al detallado de armaduras. Se comienza con el estudio minucioso del diseño de los recubrimientos en función de la

agresividad del ambiente4 (y las técnicas de materialización de los mismos) y separación libre entre barras, con prácticas sencillas de dibujo en escalas adecuadas que permiten visualizar la posibilidad del uso del vibrador de inmersión. Una sección muy congestionada no permitirá una buena compactación. Así, el alumno “descubre” cómo el detallado influirá en la compacidad del hormigón y, por lo tanto, en la durabilidad de la estructura, relacionándolo con la pérdida de pasividad por una parte; por otra, en la generación de “nidos de abeja”. Finalmente, el detallado a escala jerarquiza el uso de separadores que garanticen un recubrimiento mínimo y constante, con el simple hecho de agregar en la documentación de obra los detalles de los mismos.

Se continúa con el estudio del fenómeno de adherencia, para lo cual se emplea –por el profundo análisis que muestra- bibliografía que refleja los estudios realizados por Leonhardt en Stuttgart5 y se analiza cómo los anclajes y empalmes generan esfuerzos de fractura que deberán ser previstos y absorbidos adecuadamente para anular la fisuración que estos producen.

Se efectúan prácticas que consisten en despieces con máximo detalle en los dibujos. Este tema se dicta antes de proceder al diseño por resistencia, con el propósito de que el

alumno posea la destreza de efectuar los planos de estructura y los confeccione en todos los trabajos prácticos que desarrolle en el resto de la materia, a medida que aprende a diseñar por flexión, corte, torsión y esfuerzos axiles. Visitas a obra

A continuación, el grupo de alumnos realiza una visita guiada a una obra en construcción, a fin de efectuar una observación crítica de las condiciones de acopio de materiales, colado, compactado y curado de hormigón en los encofrados. Se elige obras en las que se emplea hormigón elaborado, con control de calidad: cono de Abrams antes del colado, y también moldeo y ensayo de probetas cilíndricas. También se visita la planta elaboradora de hormigón , tomando contacto con las técnicas de control de calidad en planta.

Los alumnos, en grupos de dos o tres, presentan un informe sobre dicha visita, que incluye una investigación bibliográfica sobre: i) los tipos y usos de vibradores de inmersión, para optimizar la compactación sin que se produzca segregación del hormigón y ii) productos químicos que pueden ser empleados para el proceso de curado.

Nuestra experiencia como docentes es que estas visitas constituyen un recurso muy importante, que integra conocimientos y aumenta el interés por la materia.


Por lo menos una visita a obra más se realiza cerca del final de la materia, que incluye la observación de la colocación de armaduras y su vinculación con la documentación de obra. En esta oportunidad, se pone énfasis en la apreciación de los planos de estructura y de detallado. Proyecto estructural integrador

La importancia que adjudicamos al detallado y los planos como instrumento a favor de la calidad y durabilidad de la construcción es tal, que los alumnos desarrollan el diseño de una estructura completa a lo largo del dictado de la materia, cuya memoria de cálculo va acompañada de toda la documentación correspondiente, incluidas las planillas de corte y doblado de hierros. En la evaluación de este trabajo se considera la misma importancia a la memoria que a los planos.

FUNDACIONES

Dentro de esta materia, se dedica dos clases de tres horas al tema Patologías en las Cimentaciones de Hormigón Armado, tanto al diagnóstico como a la rehabilitación. En esta oportunidad, se integran los conocimientos de mecánica de suelos, estructuras y hormigón armado.

CONCLUSIONES Los profesores de las cátedras involucradas somos conscientes del gran desafío que

significa incorporar en los futuros ingenieros el concepto de la durabilidad de las construcciones de hormigón armado como parámetro de diseño, pues en su vida profesional se encontrarán con una industria muy tradicional en la que resultará difícil efectuar cambios profundos en corto tiempo.

La incorporación de los temas relacionados con la durabilidad desde el primer año de la carrera les brinda una sólida formación en lo referente a la responsabilidad actual y futura de la seguridad y durabilidad de los proyectos en los que estará involucrado y es parte de este desafío el prepararlos para que en su tarea cotidiana también ellos realicen actividades docentes, tanto con el personal obrero como con los propios empresarios.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Manual de Normas IRAM para Dibujo Técnico – Instituto Argentino de Racionalización de Materiales – (Buenos Aires, 1995). 2. O. Moretto – Curso de Hormigón Armado – Ed. El Ateneo – (Buenos Aires, 1976) 3. Americen Concrete Instituye –ASÍ Comité 209 - Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in Concrete Structures – ACI 209 - (Detroit, USA, 2002) 4. American Concrete Institute – ACI 318-2002 – Building Code Requirements for Structural Concrete. (Detroit, USA, 2002) 5. F. Leonhardt - Estructuras de Hormigón Armado – (Argentina, 1977)


la utilizaciÓn de aditivos … · la utilizaciÓn de aditivos superfluidificantes en la...

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