Concreto para muros con alto porcentaje de escoria

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1 Concreto para muros con alto porcentaje de escoria Calidad Negocio Industrial - Argos Autor: Diego Felipe Velandia Manchego RESUMEN: en este artículo se presenta el desarrollo de un concreto industrializado autocompactante que cumple con los requerimientos de colocación y las especificaciones generales. Se describe el proceso para la consecución del producto teniendo como primer dato de entrada la utilización de altos porcentajes de adición. Así mismo, dentro de las consideraciones importantes para el producto final se contemplan diferentes relaciones agua material cementante, arena agregado y dosificaciones de aditivos, buscando mantener las propiedades objetivo tanto en estado fresco como en estado endurecido. Finalmente se señalan los componentes y cualidades del producto en estudio, teniendo en cuenta los requerimientos iniciales. Palabras clave: escoria, sistema industrializado, concreto autocompactante. 1. Introducción Los sistemas industrializados se han caracterizado por permitir al constructor reducir tiempos y mantener la sincronización en el desarrollo de su obra. Así mismo, es crucial considerar el papel que tiene el concreto y la manera como éste puede cumplir en los sistemas que se adopten; además de ser un producto que cumple mecánicamente, alineado con los tiempos, el costo de colocación debe ser bajo, especialmente cuando se utiliza en obras para Vivienda de Interés Social. Continuando con este orden de ideas, cuando se requiere un producto que desarrolla sus propiedades y disminuye costos en la obra (no vibrado), deben tenerse en cuenta las variables que podrían llevar a los objetivos inicialmente planteados; entre éstas, una de las principales a considerar es la inclusión de adiciones en altos porcentajes. A lo largo del estudio se tiene en cuenta a la escoria como la variable que permite abarcar y cumplir casi todos los objetivos como ahorro en mano de obra, resistencia y tiempos. 2. Marco conceptual Para entender la vinculación del producto con los sistemas industrializados es importante definir en qué consiste cada sistema. Sistemas industrializados La industrialización de un proceso constructivo permite una buena planeación de actividades y presupuesto, llegando a la sincronización de los equipos, mano de obra y colocado de concreto. De esta forma, un sistema industrializado es una herramienta que facilita el desarrollo de una obra, donde el tema central está relacionado con el manejo de formlaleta.

2 En los métodos industrializados debe garantizarse una rotación de formaleta por tiempo; con los diferentes sistemas se debe asegurar una eficiente velocidad de construcción. Dentro de los sistemas se encuentran los de tipo túnel y los monoportables; estos se caracterizan por ser estructuras temporalmente autoportantes. Características generales de los sistemas Tipo túnel Este sistema estructural está compuesto por muros y placas macizas de concreto. Malla electrosoldada Fundida monolítica (formaletas de grandes dimensiones en láminas y perfilería (semitúneles) Necesidad de torregrúa para movilización de formaleta Permite incorporación de cajas eléctricas y tubería. Las instalaciones se amarran a la malla 1%-25% de ahorro para las constructoras. Figura 1. Flujograma desarrollo proyecto. Tipo túnel. (Tomado de: Vivienda de Interés Social: Inventario de Sistemas Constructivos Universidad del los Andes, 1). Tipo monoportable Depende de si es para muros o placas Muros: garantizar fluidez y tiempo de fraguado; tener en cuenta bloqueo presente al interior de los muros (8-12cm) Placas: resistencias a edades tempranas, teniendo en cuenta el tema de fisuración plástica Desencofre a las 14 horas Concreto generalmente de 21 MPa y agregado grueso de ½. 2

3 Figura 2. Flujograma desarrollo proyecto. Tipo monoportable. (Tomado de: Vivienda de Interés Social: Inventario de Sistemas Constructivos Universidad del los Andes, 1). Todos los ciclos siguen el orden que muestra la Figura 2 siempre y cuando el concreto garantice los tiempos, cumpliendo con resistencias y buen manejo en la fundida. A lo largo de la historia, los muros estructurales de sistemas industrializados han evolucionado desde mezclas fluidas hasta autocompactantes; estas últimas son perfectas para los sistemas industrializados debido al comportamiento que el concreto tiene dentro de la formaleta, disminuyendo el vibrado que se aplica regularmente cuando se utiliza otro tipo de concreto. Concreto autocompactante Un concreto autocompactante permite que lo acomode su propio peso, rellenando los encofrados y logrando una buena consolidación, sin vibrar. Es ideal para los sistemas industrializados, ya que presenta alta deformación y estabilidad, sin presentar obstrucción de ningún tipo. Es interesante cómo se desarrolló este producto en Japón utilizando escoria y ceniza volante, y garantizando las siguientes propiedades: Alta resistencia a la segregación Bajo calor de hidratación Baja permeabilidad Como se dijo antes, los autocompactantes evitan utilizar la mano de obra destinada al vibrado del concreto, sin desmejorar la calidad, teniendo en cuenta que cerca del % de los costos de una construcción están relacionados con ella. 3

4 Las aplicaciones en las que puede utilizarse este producto son las siguientes: Sistemas industrializados Pretensados Muros densamente armados Revestimiento de túneles Puentes Rellenos de difícil acceso Con este tipo de concreto, para llevar el control de calidad en estado fresco es importante medir el diámetro; esto se realiza utilizando el cono de Abrams (NTC 5222): se llena el cono sin compactar y enseguida se levanta cuidadosamente, midiendo el tiempo requerido para alcanzar cm. Es importante verificar en los bordes que no exista segregación. Dmax: cm D cm: 3-6 seg Figura 3. Medición de diámetro 3. Desarrollo Al desarrollar un concreto para ser implementado en un sistema industrializado, es necesario evaluar las posibilidades existentes mediante las cuales podría obtenerse el producto final; para ello es importante tener en cuenta sus características como el flujo, la manejabilidad, la resistencia para desencofre a las 24 horas así como también el tamaño máximo de ½, entre otros. Como ya se mencionó, el objetivo es realizar altas sustituciones de adición; para este producto se estudiaron sustituciones con escoria del orden del %, % y %. 4

5 Evaluación Muro Diametro [cm] Figura 4. % de sustitución, diámetro Las Figuras 4 y 5 presentan la influencia de la adición respecto al diámetro evaluado y la resistencia. 1 68% 85% 7,1% 8,% 17% 13% 17% 18% % Evaluación Muro Resistencia [%] 15% 16% 21% 14% 25% 28% % 31% 13% 12% 5% 8 3 Figura 5. % de sustitución y resistencia

6 Evaluación Muro,8, Relación,,,,,,1, A/Ag F/Ag a/mc % Adición Figura 6. Relaciones A/Ag, F/Ag, a/mc, sustitución Desde la opción 13 se fijó la relación arena/agregado, fino/agregado y la relación agua/material cementante. Se aumentó la cantidad de agregado fino y se mantuvo en,5. Se inició con un % de adición y después de la opción 15 se empezó el estudio con el %; a partir de esta opción predominaron las variaciones de aditivo. Sólo de las opciones 24 a la 27 se utilizó un porcentaje del % de adición, pero no fueron viables por resistencia. 1 Adición [%] Evaluación Muro % Aditivo 3,2% 3,1% 3,% 2,9% 2,8% 2,7% 2,6% 2,5% 2,4% 2,3% 2,2% 2,1% 2,% 1,9% 1,8% 1,7% 1,6% 1,5% 1,4% 1,3% 1,2% 1,1% 1,%,9%,8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%,1%,% Superplastificante 1 Plastificante Superplastificante 2 Superplastificante 3 Acelerante Incor. Aire % Adición Figura 7. Dosificación aditivos, sustitución. 1 6

7 Es importante tener en cuenta que en el desarrollo del estudio se utilizaron aditivos de tercera generación. La dosificación del superplastificante no tuvo gran variación, pero la del acelerante sí aumentó significativamente, lo cual ayudó a obtener resistencias iniciales importantes, acelerando el proceso de reacción de la escoria (Figura 7). Figura 8. Industrializado-autocompactante en planta. El producto final tiene las siguientes especificaciones: Alta fluidez en el momento de la colocación (después de 1 hora de recorrido) Diámetro de mm +/- 5. Resistencia a 24 horas, entre 15% y %. El diseño final tiene % de escoria y aditivo superplastificante y acelerante, lo cual aporta al costo de colocación, acabado y durabilidad. 4. Conclusiones Las adiciones y los aditivos superplastificantes son necesarios para los autocompactantes. El utilizar altos porcentajes de adición es favorable por la misma influencia en la reología, siempre y cuando se tenga un superplastificante efectivo. Así mismo, por el porcentaje de adición evaluado y el contenido total de material cementante, es importante considerar una dosis óptima de acelerante, con el fin de desarrollar las resistencias a edades tempranas. 5. Referencias [1] ACI, American Concrete Institute. 8. ACI Manual of Concrete Practice 237. Farmington Hills, MI, The United States of America. [2] ACI, American Concrete Institute. 8. ACI Manual of Concrete Practice 211. Farmington Hills, MI, The United States of America. [3] METROVIVIENDA. Vivienda de Interés Social: Inventario de sistemas constructivos. Bogotá, 5. [4] BAUKENDAKDJI O, KENAI S, KADRI E.H. ROUIS F.9. Effect of slag on the rheology of fresh self compacted concrete. Construction and Building Materials.23. pp