Control de Producción de Mezclas y Recepción de la Calzada de Hormigón. Ing. Diego Calo

Transcripción

1 Control de Producción de Mezclas y Recepción de la Calzada de Hormigón Ing. Diego Calo San Luis, 12 y 13 de Agosto de

2 Temario 2 Introducción Control de Calidad Estado Fresco Estado Endurecido Hormigón en climas rigurosos Control de Producción

3 Tareas en Obra Control de Calidad Planta de Hormigón Elaborado Etapas en la obtención del Hormigón 3 Selección de los componentes Dosificación Minutos u horas Medición Hormigón Mezcla / Transporte en Estado Fresco Colocación Días o Compactación Semanas Curado Fraguado Hº Endurecido

4 Control de Calidad 4 Puede definirse como el conjunto de procedimientos técnicos empleados para lograr que el producto final cumpla con los requisitos especificados en el proyecto. Adicionalmente genera economía. Aplicación en el Hº en : Estado Fresco Estado Endurecido

5 Evaluación de los componentes 5 Objetivo Ensayos de Aptitud Determinan la aprobación del uso de determinado componente Ensayos de caracterización Indican las propiedades de los componentes Frecuencia Baja Alta Oportunidad Antes del inicio Durante toda la obra Resultados En general que demandan mucho tiempo. Ejemplos Desgaste Los Angeles Reactividad álcali-agregado Estabilidad en Na 2 SO 4 Inmersión en etilenglicol Aptitud del agua de amasado Moldeos a 7, 28 y 56 días CET, etc. En general son rápidos, y se emplean en forma inmediata. Granulometrías Humedad Contenido de polvo Asentamiento Aire incorporado Temperatura, etc.

6 Propiedades deseables del Hº 6 En Estado Fresco: Trabajabilidad Tiempo de fraguado Cohesión Exudación En Estado Endurecido: Resistencia Estabilidad dimensional Durabilidad Economía

7 7 Por qué interesa el estado fresco? Es el momento en que se puede decidir si se coloca la mezcla, hay que corregirla, o debe ser rechazada. Aporta información temprana sobre el comportamiento futuro del Hº endurecido. Se deben maximizar los controles en estado fresco a fin garantizar el cumplimiento de las exigencias.

8 HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO: Propiedades deseables 8 Trabajabilidad adecuada Cohesión (ausencia de segregación) Se busca que el material sea homogéneo (punto de vista macro) Temperatura (13 C < T < 32 C) Tiempo de fraguado (acorde con los tiempos de transporte, colocación, compactación y terminación).

9 Control de Recepción : Hº en Estado Fresco 9 Es una práctica habitual que la consistencia del hormigón se evalúe exclusivamente en forma visual, por lo se introduce una gran variabilidad. Desconocemos la cantidad de agua que tiene la mezcla. Recordemos que la resistencia y la durabilidad son fuertemente dependientes de la a/c. Por ello es imprescindible determinar el asentamiento, y las propiedades en estado fresco. Posteriormente, se deberán moldear además probetas para verificar el cumplimiento de la resistencia especificada.

10 R. compresión [Kg/cm 2 ] Resistencia en función de a/c ACI ,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Relación a/c

11 Equipamiento necesario 11 Se debe disponer en obra de un equipamiento mínimo, para determinar el asentamiento y el moldeo de probetas para evaluar la resistencia a la compresión. Ellos son: Un tronco de cono IRAM 1536 Una varilla de compactación normalizada Un juego de moldes cilíndricos de 15 x 30 cm Una carretilla, cuchara de albañil, metro, etc.

12 Toma de muestras 12 No deberá estar alterada ni contaminada Se toman al momento de la descarga Se evitará la primera y última porción del pastón Cantidad 40 % mayor que la necesaria, y como mínimo 30 litros Siempre se remezclará manualmente.

13 Trabajabilidad 13 Es la facilidad con que el hormigón puede ser mezclado, transportado, colocado y compactado con los medios disponibles en obra. No depende exclusivamente del hormigón sino también del equipamiento disponible, del tipo de elemento a hormigonar y de los métodos de colocación y compactación a utilizar. Está influenciada además, por el clima, distancias de transporte, tiempo y forma de descarga, etc. La característica del hormigón que puede medirse es la consistencia.

14 Determinación de la Consistencia: Asentamiento en el tronco de cono El cono se llenará en tres capas de igual volumen. 14 Cada capa será compactada con 25 golpes de varilla normalizada. Al compactar la segunda capa se debe penetrar levemente la primera.

15 Qué información entrega el cono? 15 La propiedad del hormigón que puede medirse es la consistencia mediante el asentamiento en el tronco de cono. Podemos además observar el aspecto y la cohesión. Verificar el Cierre adecuado de la mezcla (ausencia de oquedades). Nos da idea de la trabajabilidad. Verificamos la ausencia de segregación.

16 Cohesión 16 Es la aptitud del hormigón de mantenerse como una masa plástica sin ningún tipo de segregación. Depende de: contenido de material fino (pasa # 300 m); la cantidad de agua; el asentamiento; aire intencionalmente incorporado.

17 Exudación Se produce luego de la colocación y terminación del hormigón por la sedimentación de las partículas sólidas de mayor P.e., y el ascenso a la superficie del agua. 17 Depende del contenido de material fino (pasa # 300 m), del cont. de polvo, de la finura del cemento de la cantidad de agua, del tiempo de fraguado y del aire intencionalmente incorporado. La exudación es necesaria para evitar la fisuración plástica. Una exudación excesiva se transforma en un problema.

18 Control de producción H Fresco 18 Asentamiento Se evalúa la trabajabilidad, cohesión, etc. Peso Unitario y Contenido de aire incorporado Se determina el contenido de aire y se controla el rendimiento de la fórmula de hormigón. Temperatura del hormigón fresco Controlar la temperatura y llevar un registro, complementarlo con la temperatura ambiente. Frecuencia sugerida: Dos primeros camiones, y cada vez que se realizan moldeos de probetas. Controlar periódicamente la terminación superficial y bordes de calzada

19 Resistencia a la penetración [MPa] Tiempo de Fraguado 19 Se define como el tiempo a partir del cual el hormigón se transforma en un sólido. Depende del contenido y del tipo de cemento, de la relación a/c, del uso de aditivos. Está fuertemente influenciado por la temperatura de exposición. Condiciona el tiempo disponible para transportar, colocar, compactar y terminar el hormigón. Modifica los tiempos de aserrado y desencofrado Aditivo A 15 Aditivo B inicio 10 fin :00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 Tiempo [horas]

20 Controles sobre el hormigón endurecido

21 Resistencia: compresión flexión y desgaste 21 Es un parámetro importante ya que es un material estructural y define, junto con el espesor la capacidad de carga del pavimento. Se debe cumplir con los requisitos y supuestos establecidos en el cálculo estructural, y en el Pliego de Especificaciones. Depende de la relación a/c, del conjunto de materiales, de la compactación, del curado, y está influenciada por la calidad de los ensayos.

22 Control de la resistencia del H Eº 22 Moldeo de probetas cilíndricas: Pastones 1 2 a 5 6 a a 20 Muestras Moldeo a pie de obra, juegos de 2 probetas por edad y por condición de ensayo como mínimo. Curado en condiciones normalizadas Condición de aceptación a la edad de 28 días, sin embargo se recomienda contar con valores a 3 y 7 días. Autocontrol preventivo.

23 Moldeo de probetas 23 Se deben colocar los moldes sobre una superficie plana y firme. Se llenan en tres capas de igual volumen, y cada capa se compactará con 25 golpes de varilla normalizada. Al compactar la primera capa se debe cuidar de no golpear el fondo, y cuando se compacte la segunda se penetrará levemente la anterior.

24 Conservación de las probetas 24 Los moldes deben quedar protegidos de la incidencia del sol y de temperaturas extremas. Se debe evitar la evaporación superficial. Se desmoldan luego de 24 horas (o antes de enviar al laboratorio) y se conservarán en condiciones controladas de temperatura y humedad hasta la fecha de ensayo.

25 25 Con lo visto hasta aquí Aseguramos buenos niveles de resistencia en nuestro pavimento?...

26 26... No, pues la resistencia del Hormigón en el pavimento dependerá de: Hº empleado Compactación Curado Temperatura Evaluado en probetas (Resistencia Potencial) Evitar defectos de compactación en todo el espesor Uniformidad y tiempo de protección. Controla la velocidad de evolución de resistencia

27 Control de recepción del Hormigón de Calzada 27 Extracción de testigos calados del Pavimento para la determinación de: Resistencia a la Compresión Espesores Evalúan la resistencia efectiva, se tiene en cuenta: La compactación recibida Las condiciones de curado

28 Compactación 28 Todo hormigón debe compactarse, salvo casos especiales. Evitar tocar las armaduras con los vibradores. Las tareas de compactación y terminación se deben completar antes de que se haya iniciado el fraguado. Durante y/o inmediatamente luego de la colocación el hormigón debe ser compactado hasta la máxima densidad posible, sin producir segregación. Nunca se debe colocar Hº sobre otro que aun no ha sido compactado.

29 Defectos en la Compactación 29 La energía de compactación está relacionada con la consistencia del Hº DEFICIENTE Oquedades, cuando el espacio entre partículas de agregado grueso no se llena con mortero. Pérdidas importantes de resistencia. Aire atrapado en forma excesiva. Juntas frías. Asentamiento plástico. Fisuras. EXCESIVA Segregación Pérdidas de resistencia superficial.

30 Compactación (preguntas frecuentes) 30 Puedo remplazar la compactación por otra menos enérgica si empleo un hormigón más fluido? Es bueno que la piedra se asiente y suba el mortero, para asegurar una correcta textura y terminación? Qué control visual puedo efectuar para asegurar la correcta compactación? Sí, ciertamente, pero crece notablemente la tendencia a la fisuración No, porque el mortero contrae más que el hormigón y aumenta el riesgo de fisuras Asegurar el contacto entre hormigón y la regla. Verificar ausencia de burbujas y oquedades

31 Agua en la superficie 31

32 Curado 32 Todo hormigón debe curarse. El curado consiste en evitar el secado prematuro del hormigón. Hay distintos procedimientos de curado eficiente. (evitar el secado agregar agua) El curado debe prolongarse hasta tanto se asegure una adecuada resistencia. El curado temprano sirve para evitar la fisuración plástica en el caso de elementos superficiales como pavimentos.

33 Efecto del Curado en la resistencia 33 Un curado adecuado, garantiza una correcta evolución de las resistencias.

34 Qué aspectos pueden evaluarse en un sistema de curado? 34 Eficiencia Metodología de aplicación Momento de la aplicación Procedimiento constructivo Retardo en el régimen de secado Facilidad, homogeneidad de la protección Mientras más temprano, mejor. Contribuye a reducir fisuración plástica Evaluar ompatibilidad con procedimientos futuros a realizar

35 Métodos de curado 35

36 Aplicación de la membrana de curado Se aplica con inyectores que aseguren la correcta dispersión del producto. Debe asegurarse la homogeneidad (agitación del tanque, pigmento blanco) La dosis media es de 200 a 300 g/m 2 SE APLICA ANTES DE QUE SEQUE LA SUPERFICIE, inmediatamente luego del texturado. 36

37 Curado: Buena aplicación 37

38 Mala distribución del curado 38

39 Efectos del curado defectuoso 39

40 Fisuras no debidas a cargas: momento de aparición 40 Plásticas A las pocas horas. Típico mapeo, puede haber fisuras paralelas Contracción Luego de varias horas hasta algunos días, típicamente transversal a la mayor dimensión

41 Hormigón en tiempo frío 41 El Reglamento CIRSOC, indica que existe condición de tiempo frío cuando: La temperatura media diaria es menor a 5 C durante tres días consecutivos. El Código ACI, establece además del requisito anterior, el siguiente: Temperatura ambiente menor o igual a 10 C durante 12 horas consecutivas dentro de las primeras 72 horas posteriores a la colocación del hormigón.

42 Temperaturas bajas < 5 C 42 Efecto Retardo del fraguado Consecuencia Mayor tendencia a la fisuración plástica Aumento en los tiempos de desmolde y aserrado Retardo en la hidratación del cemento Menor resistencia inicial Mayor resistencia final Prolongación del curado

43 Daños por Congelamiento No hay mecanismo alguno para proteger al hormigón joven del deterioro por congelamiento, el único recurso práctico es evitar que se congele. Se deben tomar precauciones en el momento de la colocación del hormigón y algunas horas posteriores, Hº joven con resistencia menor a los 4 MPa. Dado que el agua no está a la presión atmosférica sino que está sometida a diferentes grados de tensión en función del diámetro del capilar que ocupa, las temperaturas para provocar su congelamiento son inferiores a 0 C. Como dato práctico, debemos preocuparnos por temperaturas inferiores a -5 C.

44 El AII no es suficiente para evitar el daño por congelamiento en el hormigón joven

45 Relación entre temperatura del aire y el comportamiento del hormigón C - 5 C 0 C 5 C 15 C Fresco No hormigonar Precauciones Retardo fragüe Joven f c < 4 Mpa Deterioro irreversible Evolución lenta de la resistencia Endurecido f c > 4 Mpa Hum < Sat crít. Hum > Scrít. + AII Hum > Scrít sin AII Evolución lenta de resistencia

46 Tiempo frío: recomendaciones prácticas 46 Utilizar relaciones a/c menores a 0,45 El AII reduce la demanda de agua, aunque no sea requisito por no estar afectado a ciclos de congelamiento y deshielo. Se ha verificado experimentalmente el aporte de la membrana de curado (resina) en la conservación de la temperatura del Hº. Comenzar la jornada de trabajo con temperatura > 2ºC en ascenso. No colocar hormigón con temperatura inferior a 16ºC, (Disposición CIRSOC). Finalizar la jornada con temp. amb. de 5ºC en descenso. Empleo de film o mantas para cubrir el pavimento.

47 Hormigón en tiempo frío 47 A pesar de que el pavimento no esté sometido a ciclos de congelamiento y deshielo, se deben tomar precauciones en el momento de la colocación del hormigón y algunas horas posteriores, Hº joven con resistencia menor a 4 MPa Se debe prevenir el deterioro asociado con la expansión de volumen que sufre el agua al congelarse. Monitorear y registrar la evolución de temperaturas en la sección de hormigón y del ambiente.

48 Control de temperatura en Hormigón Joven Jun 08-Jun 13-Jun 20 Temperatura [ºC] :00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 Hora del día

49 Hormigón en tiempo caluroso 49 Se define como tiempo caluroso, a cualquier combinación de elevada temperatura ambiente, baja H.R. y vientos, que tiendan a perjudicar la calidad del Hº fresco. Recaudos Generales: Se prestará especial cuidado en las tareas de curado. Trabajar con la menor demanda de agua y cemento posible. Diseñar la mezcla con el menor contenido de arena, que permita trabajabilidad y terminación adecuadas. Mantener los acopios de áridos gruesos saturados. Regar la cancha, previo a la colocación del Hº. Controlar la evolución de las temperaturas.

50 Efecto Temperatura altas Consecuencia 50 Aceleración del fraguado Evaporación rápida Aceleración de las reacciones de hidratación Menor tiempo disponible Riesgo de juntas frías Mayor tendencia a la fisuración plástica Más demanda de agua Mayor resistencia inicial Menor resistencia final Mayor Gradiente Térmico durante las primeras horas Mayor Riesgo de Fisuración Térmica

51 Recaudos adicionales 51 Aplicar el compuesto de curado en la dosis apropiada tan pronto se finalicen las tareas de terminación. Verificar una correcta distribución del producto y el tiempo de formación de la membrana. Verificar elasticidad y comportamiento. Bajo condiciones rigurosas puede considerarse la adopción de medidas de protección adicionales: Incorporación de pantallas, mantas, para proteger el pavimento del sol y/ viento. Modificar los horarios de pavimentación.

52 Temperatura [ºC] Efecto de la hora de colocación en la temp. del pavimento :00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 Hora

53 Control de Producción: Metodología 53 Objetivo: Verificar los supuestos en la Etapa de diseño, y cumplimentar las exigencias del PET. Se debe apuntar a un control preventivo, como herramienta rápida para la toma de decisiones. Establecer un control intensivo sobre la calidad y uniformidad de los componentes. Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje, medición y mezclado en la planta de Hº. Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, medidos con precisión, en las proporciones adecuadas, producirán hormigones de buena calidad

54 Gráficos de Control 54 Cuando se efectúa el control de cualquier proceso, en nuestro caso la producción de hormigón, es común utilizar gráficos de control para poder evaluar si el proceso está controlado o no, es decir si hay tendencias en los resultados. Los gráficos de control deberían permitir, básicamente, dar respuesta a las tres preguntas siguientes: 1) se han producido cambios significativos en el proceso? 2) cuándo se produjo el cambio? 3) de qué magnitud es el cambio?

55 Gráficos de Variación Individual (Gráfico de Shewhart) 55 Este es el gráfico de control más difundido y también el más simple que se puede concebir. Consiste en ir graficando los resultados en forma individual ordenados cronológicamente. Es muy útil para detectar valores individuales excesivamente altos o bajos, pero no es bueno para detectar tendencias. Carece de un "factor histórico", dado que la ubicación de cada punto es independiente de los demás resultados. No nos resulta sencillo decir qué paso ni cuando pasó. Ir a Gráfico

56 Gráfico de Medias Móviles 56 Se representan en forma cronológica los promedios de los últimos n resultados. Dado que en los criterios de aceptación del CIRSOC y de la IRAM 1666 se utiliza la media móvil de 3, resulta conveniente usar este valor de n. En general se representa la media móvil superpuesta a los valores individuales. Este tipo de gráfico permite apreciar mejor algunas tendencias. Existe cierto "factor histórico", ya que la ubicación de cada punto depende no sólo del último valor sino de los n-1 (2 en nuestro ejemplo) que lo precedieron. Ir a Gráfico

57 Ejemplo: Gráficos de Control 57 Resistencia a la compresión [ Kg / cm 2 ] Requisito de resistencia mínima Testigo Nº

58 Gráficos Cusum 58 Se representa la suma acumulada (Cumulative Summation) de las diferencias entre los valores individuales y cierto valor objetivo. Lo que importa es la pendiente del gráfico y no el valor de las ordenadas. El gráfico debe siempre acompañarse de una escala (roseta) donde se indican los valores que corresponden a cada pendiente. Es mucho más poderoso para detectar tendencias pues posee un fuerte "factor histórico ya que la ubicación de cada punto depende de sí mismo y de todos los valores anteriores. Nos da respuesta a las tres preguntas básicas, ya que nos indica si se ha producido un cambio significativo, señala también claramente cuándo se produjo el cambio y, nos permite cuantificar la magnitud del cambio producido.

59 Gráfico CuSum: Confección 59 Valor Nº [1] Resistencia [2] Diferencia [3] Sumatoria [4] Valor Objetivo F cm= 350 kg/cm [1] Nº de orden [2] Resultado del ensayo [3] Diferencia entre cada valor individual y el objetivo [4] Sumatoria acumulada de los valores obtenidos en col. 3 El gráfico se confecciona utilizando la columna 1 y la columna 4 Se requiere incorporar una roseta que indique el valor de las pendientes

60 Ejemplo: Gráfico CuSum Ensayo Nº

61 MUCHAS GRACIAS Ing. Diego Calo Coordinador Departamento Técnico de Pavimentos