La importancia del acabado en un entorno sostenible y el aseguramiento de calidad del hormigón mediante la mejora en la puesta en obra

Transcripción

1 Seminario 8 Hormigones Especiales y Sostenibles Módulo V Desarrollo de nuevos materiales en base cemento y hormigones especiales que mejoran el entorno sostenible Tecnología de los hormigones de altas prestaciones Madrid, 21 de mayo de 2012 La importancia del acabado en un entorno sostenible y el aseguramiento de calidad del hormigón mediante la mejora en la puesta en obra Angel Castillo Talavera Dr. Ingeniero de Caminos La Antigua 22 de octubre de 2014 CISDEM Consejo Superior de Investigaciones Científicas Angel Castillo Talavera Dr. Ingeniero de Caminos IETcc-CSIC Las diferentes tecnologías del hormigón que se están explicando tienen un factor común: El enfoque prestacional que aporta, a la diversidad de uso de los diferentes hormigones, una perspectiva de búsqueda del equilibrio sostenible en la valoración conjunta de las estructuras de hormigón armado 1

2 Buen acabado Superficial Mejora en puesta en obra FACTORES QUE MEJORAN LAS CARACTERISTICAS DEL HORMIGON, CALIDAD, DURABILIDAD,.. TODO ELLO FAVORECE Y MEJORA LA CARACTERÍSTICA SOSTENIBLE DEL HORMIGON Buen acabado Superficial Mejora en puesta en obra FACTORES QUE MEJORAN LAS CARACTERISTICAS DEL HORMIGON, CALIDAD, DURABILIDAD,.. TODO ELLO FAVORECE Y MEJORA LA CARACTERÍSTICA SOSTENIBLE DEL HORMIGON 2

3 Es importante en estos momentos evaluar el hormigón como parte importante en la integración arquitectónica de la estructura y uno de los aspectos que es fundamental el estudio de los acabados de dichos hormigones en aplicaciones de acabado visto. Es importante resaltar que la preocupación o la búsqueda del buen acabado es algo que viene de muchos años atrás y ya en 1977 Ulrich Trüb: Cada vez con mayor frecuencia se tiende hacia las superficies vistas de hormigón y que el hecho de que la superficie desnuda del hormigón posee propiedades resistentes bien probadas, al mismo tiempo que es estética y económica. Búsqueda de cuantificar o establecer las normas o reglas que permitieran evaluar y elegir parámetros para conseguir un acabado deseable y exigible. Para ello se podría relacionar los defectos aparecidos en las superficies de hormigón visto con tres conceptos básicos del proceso constructivo del hormigón armado: -El primero tiene que ver con la dosificación del mismo, en el que parámetros como el tamaño y naturaleza del árido, los aditivos, la relación agua/cemento o incluso el tipo del cemento, las adiciones, etc., son factores determinantes en el resultado final. -El segundo es la ejecución y puesta en obra del material. El encofrado, su mani-pulación y diseño, la adecuación de la consistencia necesaria del hormigón con la vi-bración correspondiente, así como los medios auxiliares condicionan la calidad de los elementos. -Por último citar el proceso de curado del hormigón, etapa importante y clave para poder conseguir la hidratación completa del cemento obteniéndose un hormigón en estado endurecido con un buen comportamiento físico y mecánico. Por ello se deberían controlar parámetros como la velocidad de endurecimiento y la temperatura y humedad del ambiente en el que se desarrolla el elemento, siendo muy importante la interacción del proceso de construcción con las condiciones que rodean no solo en el momento del vertido y colocación, sino en el proceso posterior de curado. 3

4 DOSIFICACION PUESTA EN OBRA CURADO Dosing Treated Putting in work Burbujas. Bugholes x x Hormigueros. Honeycombs. x x Sangrado. Micro honeycombs. x x Juntas frías. Layer lines x Manchas. Stains x Mapeo de fisuras. Cracks mapping x x Descascaramientos. Form scabbing x Rebabas. Fins. x x Escalas. Form offsets. x Ondulaciones. Waviness x Planicidad. Departure from a plane surface x No uniformidad en las juntas. Joints between panels. x Irregularidad dejada por los tensores. Defects on form tie holes x Variación de color. Color variation x x Transparencia de agregado. Aggregate transparency x Defecto de modulación. Defects on form modulation x Escamas. Scales of grout x x Porosidad. Porosity x x Equivalencia de Calidades de Hormigón Visto Autor Colombia Figueroa PalacioPacios Barragán Castillo Martínez ESPECIAL TIPO A HV 4 SC 01 CLASE 1 TIPO B HV 3 SC 02 CLASE 2 TIPO C HV 2 SC 03 CLASE 3 TIPO D HV 1 SC 04 COMUN NSC 4

5 *ACHE, publicación: Hormigón Visto (próxima aparición) EQUIPO DE TRABAJO (Coordinador del grupo) Antonia Pacios Álvarez Bernardo Perepérez Ventura Renata d Andrea Vicente Chinchilla Sánchez Juan José Jurado Luzón Ignacio de la Fuente Alonso Francisco López González Abel Ercilla Lecea Roberto López Palacios Alejandro López Vidal Eunate Buzunáriz José Jurado Egea Hormigón Armado Acabado visto Sostenibilidad La importancia del acabado en un entorno sostenible. José Jurado Egea. Arquitecto. Profesor Asociado, Universidad Europea de Madrid. Justo Garcia. Estacion de Autobues 5

6 Objetivos arquitectónicos: Estética Eficiencia estructural Unidad c/ envolvente Inercia térmica Aislamiento acústico Durabilidad Vivienda en Chur. H. Aislante - Arq. Patrick Gartmann SOSTENIBILIDAD EN SENTIDO AMPLIO: SOCIAL MEDIOAMBIENTAL ECONÓMICA 6

7 Índice = Fases Clasificación y Método de Observación Planificación del Proceso Material. Diseño del Hormigón. Encofrados. Forma Personal. Equipo de Trabajo Puesta en obra Distribución de juntas Plan de control La publicación contempla las diversas fases del proceso: El proyecto La construcción El uso (su mantenimiento) No contempla la demolición ni el posible uso de los residuos como material reciclable 7

8 Objetivo Acabados Hormigón Visto: Materialidad expresiva propia del hormigón Superficie continua, especular Texturizado, color CONTROL Y ACEPTACIÓN Definido de inicio (Planificación) y según exigencias (HV1 a HV4). porosidad homogeneidad color específicos del encofrado: o planeidad o juntas CLASIFICACIÓN ACHE Clasificación Ejemplos EXIGENCIAS UTILIZADAS PARA LA CLASIFICACIÓN Porosidad superficial Homogeneidad de color Planeidad Juntas de construcción Juntas Juntas de paneles de encofrado Juntas de tablero de encofrado SUPERFICIE DE REFERENCIA HV1 1 P1 HC1 Pl1 JC1 JP1 JT1 Opcional HV2 2 P2 HC2 Pl2 JC1 JP2 JT1 Recomendada HV3 3 P3 HC3 Pl3 JC2 JP3 JT1 Obligatoria HV4 4 P4 HC4 Pl4 JC2 JP3 JT2 Obligatoria Fuente: Antonia Pacios Álvarez Método de Observación según criterio prefijado (depende Proyecto): Dimensión superficie Distancia de observación 8

9 PLANIFICACIÓN Previsión desde el inicio, definición clara en Proyecto. lo relacionado con el Encofrado: definición despiece o panelización superficies, según existencia de juntas vistas o no diseño de detalles específicos según objetivos tectónicos, condiciones de ejecución y envejecimiento previsto: aristas, juntas, goterones, etc. lo relacionado con el Material: composición y dosificación hormigón condiciones de durabilidad por medio de la limitación de fisuración superficial y recubrimientos de armaduras, etc. lo relacionado con la Puesta en obra: amasado, transporte, vertido, compactación y curado procesos de encofrado y desencofrado protección de elementos ya acabados 1. Línea continua: hormigón visto en muros planos y juntas marcadas (panelado, dilatación, retracción, etc.). Hormigón estándar. 2. Línea a rayas: envolvente monomaterial, ambas caras vistas, incluyendo en su interior instalaciones y aislamientos. Hormigón autocompactante. 3. Línea a puntos: lámina estructural en geometría compleja. Encofrado artesanal. 9

10 Z. Hadid, Phaeno. F.M. Menis, F.A. Rufino, J.M. Rodriguez Pastrana - Instituto Rafael Arozarena. ENCOFRADOS: Geometría y Acabado Tipos: Tradicional: ejecución artesanal por medio de tablas y tablillas Industrializado: Especial: moldes de acero, poliéster, etc. para una geometría específica, con posibilidad de puestas múltiples. Estándar: Modular: paneles tipo A medida: encofrados de forma Superficies: Capacidad de absorción: acabado especular o mate, uniformidad de la porosidad Textura superficial: lisa, rugosa, específica Juntas: del panel, coincidentes o no con juntas construcción, dilatación, retracción, suplementos sellado o estanqueidad (pérdida lechada) Fijación de panelados (clavos, tornillos) y sus exigencias de enmasillado y lijado. 10

11 J. García, Estación Autobuses Casar de Caceres. T. Ito, Grin Grin Park Oceanographic 11

12 C.A.S.T Capacidad de Absorción Absorbente Tipo de superficie encofrante Tejido drenante Drainvlies (parcialmente apto para hormigón visto, riesgo de formación de pliegues) Usos para hormigón visto 1-15, según indicaciones del fabricante Contrachapados de madera aglomerada sin recubrimiento (Contrachapado aglomerado según DIN 68793, placas OSB (oriented strand board)) aprox. 3-5 Moderada Tablones, paneles con tablas, sin recubrimiento, al aprox. 3-5 (ev. 7) natural Tableros tricapa sin recubrimiento aprox. 5 8 Tableros contrachapado sin recubrimiento aprox. 5 8 Leve Tableros contrachapado con film absorbente aprox. 3 6 Encofrado de tubos de cartón impregnado (encofrado 1 de pilares) Tablones y tableros de tablas con recubrimiento aprox Tableros tricapa y contrachapado con film de resina aprox melamínica muy leve Tableros (contrachapado, tableros de astillas según las solicitaciones a la aglomeradas, tableros OSB) con film, (a mayor superficie hasta 35, espesor del film menor capacidad de absorción) eventualmente más Encofrado de tubo de cartón con folio intermedio 1 Tableros macizos de plástico (estructura mixta) según las solicitaciones a la superficie hasta aprox. 50 Matrices de plástico, folios, tubos según indicaciones del fabricante Ninguna metálico según el tipo de estructura 12

13 E N C O F R A D O S Burletes de estanqueidad entre tableros Berenjeno con burlete estanqueidad T. Ando Berenjeno deformado al clavarlo Bandas de neopreno en arranque 13

14 EL MATERIAL. DISEÑO DE HORMIGONES. Estándar Aditivos según caso: en masa o superficiales Modifican: Repercusión juntas constructivas, retracción Uniformidad superficial (porosidad, fisuración) Puesta en obra (consistencia, docilidad, desencofrado) Durabilidad (ante carbonatación, corrosión) Trazabilidad componentes: Componentes y medios productivos invariables. Sobrecoste procedimental. Hormigones especiales: Tipos y marcas comerciales concretas= resultados previsibles HAC. Gran capacidad de reproducción superficies y ángulos complejos. Independencia mano obra. Puesta en obra específica (vertido continuo, encofrados reforzados). PUESTA EN OBRA Muestra de referencia: Ejecución modelo, comprobación correcto diseño de material y proceso de ejecución. Referencia para aceptación. Proceso Pautado: Reflejado en Plan de Control de Ejecución. Marca hitos específicos para rechazo o aceptación previo a finalización unidad. Equipo específico: Exigencia experiencia previa, tanto en Planificación como Ejecución material. Prefabricación: Suma de anteriores. Exige despieces vistos y diseño de transporte (dimensiones, protección) 14

15 COSTES: comparativa caso HV3 y HV4 CLASIFICACION DE HORMIGON VISTO 1. Defectos procedentes de dosificación y puesta en obra. 2. Defectos procedentes exclusivamente de una incorrecta puesta en obra. 3. Defectos procedentes de una incorrecta dosificación y de un mal curado 15

16 Defectos procedentes de dosificación y puesta en obra. Defectos procedentes exclusivamente de una incorrecta puesta en obra. 16

17 Defectos procedentes de una incorrecta dosificación y de un mal curado CONCLUSIÓN: Sostenibilidad del Hormigón Visto se basa en: Evitar duplicidad acabados Alta durabilidad Variedad de acabados (no revestimientos) (pétreo, endurecedores, hidrofugantes) (color, textura) Obtención por mejora de: Formación, cualificación y productividad intervinientes Control calidad específico Industrialización proceso (encofrados, puesta en obra) 17

18 Buen acabado Superficial Mejora en puesta en obra FACTORES QUE MEJORAN LAS CARACTERISTICAS DEL HORMIGON, CALIDAD, DURABILIDAD,.. TODO ELLO FAVORECE Y MEJORA LA CARACTERÍSTICA SOSTENIBLE DEL HORMIGON INDICE 1. Conceptos generales. Normativa. 2. Reflexiones. 3. Hormigón Fluido. 4. Conclusiones. 18

19 Conceptos Generales. La puesta en obra es fundamental para el aseguramiento de la calidad final de los elementos de hormigón. Conceptos Generales. La puesta en obra es fundamental para el aseguramiento de la calidad final de los elementos de hormigón. 19

20 Conceptos Generales. La puesta en obra es fundamental para el aseguramiento de la calidad final de los elementos de hormigón. La ejecución y puesta en obra es tema legislado en EHE-08 y EN-206. Art 71.5 (EHE-08) Puesta en obra del hormigón Vertido y colocación del hormigón. Compactación del hormigón. Vibrado Puesta en obra del hormigón en condiciones climáticas especiales. Juntas de hormigonado. Comportamiento en estado fresco del hormigón Conceptos Generales. Compactación del hormigón. Vibrado Coppola, L. Concretum. McGrawHill, Como adaptarse a la nueva EHE- 08. J. M. Pereira, S. Jimenez Sánchez. 20

21 Conceptos Generales. El comportamiento en fresco del hormigón debe garantizar durante el tiempo necesario y requerido su buena colocación en los encofrados para que desarrolle sus características en estado endurecido. REOLOGÍA La propiedad física que caracteriza la resistencia al movimiento de los fluidos sencillos es la viscosidad Mecánica de los fluidos. Fluidos no Newtonianos Fluidos Newtonianos F A = η* υ y Tensión tangencial =η*γ Gradiente de velocidades Viscosidad Conceptos Generales. Fluidos no Newtonianos El comportamiento reológico del hormigón fresco se representa modelo Binghan. Se comporta como un sólido (no fluye) hasta que la tensión tangencial supera la tensión crítica ( 0 ) y entonces es un fluido que tiene relación lineal tensión aplicada ( ) y velocidad ( ) Hormigón Binghan Newtoniano Cohesión 0 + μ o Viscosidad 21

22 Conceptos Generales. Reflexiones Una correcta puesta en obra es parte fundamental del aseguramiento de la calidad de la obra. Pero todo ello repercute en toda su vida útil y con ello todas las actuaciones en busca de una construcción sostenible suman o restan a lo largo de todo el ciclo de vida de la estructura. Estudio de la vida en fresco de mezclas de hormigones fluidos y autocompactantes. Aplicaciones innovadoras Conseguir mayor consistencia mejora la puesta en obra 1. Manteniendo y mejorando Resistencias Mecánicas. 2. Mayor durabilidad 22

23 EHE-08 Hormigón Convencional Art EN 206 Consistencia Asentamiento (cm) Seca (S) 0-2 Clase Asiento (mm) Plástica (P) 3-5 S Blanda (B) 6-9 S Fluida (F) S Líquida (L) S S5 220 Hormigón Autocompactante. Anejo 17 Clase Escurrimiento (mm) Clase Viscosidad (seg) AC-E1 550 d f 650 AC-V1 5 T 50 8 AC-E2 650 < d f 750 AC-V2 2 < T 50 < 8 AC-E3 750 < d f 850 AC-V3 T 50 2 Hormigón de consistencia Mayor facilidad para la puesta en obra con mayor rapidez en la colocación Aseguramiento de la consistencia durante el transporte y puesta en obra. Mezclas más robustas Se consigue menor vibración Menor contaminación acústica. Prevención de riesgos Menor riesgo de deficiencia en compactación asegurando mayor calidad y durabilidad Mejores acabados superficiales. Mezclas buenas para bombear Art.31.5 (EHE-08) Comentarios: En el caso de hormigones para bombeo, las consistencias con asentamientos inferiores a 10 cm pueden dificultar notablemente dicha operación, por lo que se recomienda el empleo de consistencias fluidas, 23

24 Hormigón Fluido Muy trabajable y de uso habitual en Europa ERMCO. European Ready-Mixed Concrete Industry Statistics. Year Hormigones de toda la gama de resistencia Hormigones: Cono 6-9 y Cono Se obtiene con un mayor contenido de aditivo y no agua. Controlando mejor la trabajabilidad del hormigón. Materias Primas: Arido calizo y CEM II 24

25 Hormigones: Cono 6-9 y Cono Hormigones convencionales y comunes Blando Fluido Cemento a/c efectiva Grava (11/22) Grava (5/16) Arena Aditivo (%) Hormigones: Cono 6-9 y Cono Ensayos en estado fresco y estado endurecido Estado Fresco Peso unitario (UNE-EN ) Contenido de Aire (UNE-EN ) Cono de Abrams (UNE-EN ) 25

26 Hormigones: Cono 6-9 y Cono Estado Endurecido Densidad saturada de probeta. (UNE-EN ) Rotura a compresión. (UNE-EN ) Hormigones: Cono 6-9 y Cono Fabricación de hormigones. Blando Fluido Cemento a/c efectiva Grava (11/22) Grava (5/16) Arena Aditivo (%) Fabricación del hormigón fluido 26

27 Hormigones: Cono 6-9 y Cono CONSISTENCIA CONO DE ABRAMS Conseguir el hormigón fluido SOLO añadiendo cantidad de aditivo. Hormigones: Cono 6-9 y Cono Ensayos en estado FRESCO y toma de muestras 1. Hormigón blando y luego fluido 27

28 Hormigones: Cono 6-9 y Cono Ensayos en estado fresco y estado endurecido Estado Fresco Peso unitario (UNE-EN ) Contenido de Aire (UNE-EN ) Cono de Abrams (UNE-EN ) Hormigones: Cono 6-9 y Cono Densidad 1.0% 0.8% 0.6% 0.4% 0.2% 0.0% Coeficiente de Variación (%) Hormigón Blando Densidad fresco COV (%) Densidad saturado COV (%) Resist Comp COV (%) Hormigón Fluido Resistencia a Compresión Hormigón Blando Hormigón Fluido Densidad fresco Media (kg/dm3) 2,557 2,586 Densidad fresco Desv (kg/dm3) 0,009 0,003 Densidad fresco COV (%) 0,37% 0,10% Contenido Medio Aire (%) 1,533 0,817 Cono Medio (cm) 6 15 Densidad saturado Media (kg/dm3) 2,38 2,39 Densidad saturado Desv (kg/dm3) 0,012 0,007 Densidad saturado COV (%) 0,49% 0,27% Resist Comp Media (MPa) 50,63 53,13 Resist Comp Desv. (MPa) 2,708 2,21 Resist Comp COV (%) 5,35% 4,16% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 28

29 Conceptos Generales. La puesta en obra es fundamental para el aseguramiento de la calidad final de los elementos de hormigón. La ejecución y puesta en obra es tema legislado en EHE-08 y EN-206. Art 71.5 (EHE-08) Puesta en obra del hormigón Vertido y colocación del hormigón. Compactación del hormigón. Vibrado Puesta en obra del hormigón en condiciones climáticas especiales. Juntas de hormigonado. Comportamiento en estado fresco del hormigón La importancia del BUEN vibrado 29

30 Valor añadido a la construcción. Productividad Calidad en la ejecución y garantía de prestaciones Mejoría en el entorno Reducción nivel ruido (-90%) Reducción carga física Eliminación riesgos eléctricos Comunicación verbal Conclusiones. Se resalta, además, la contribución de la tecnología del hormigón actual sobre la sostenibilidad de la construcción garantizando, mediante una mejora en la puesta en obra (con menor uso de energía y menor emisión de ruido), la calidad del hormigón en estado endurecido, asegurando que mantenga sus prestaciones durante la vida útil. 30

31 Conclusiones. Hormigones con consistencia minimizan los errores por mal vibrado y son trabajables y muy robustos. Fluidos por mayor contenido de aditivo, no agua. Hormigones con consistencia tienen menos aire, más densos y son incluso un poco más resistentes. Se consigue mejorar las propiedades en estado fresco y también en estado endurecido, disminuyendo incluso los coeficientes de variación tanto de densidades como de resistencia a compresión el usar hormigones con consistencia fluida en vez de blanda. Hormigones autocompactantes no necesitan vibrado y buen acabado exterior en hormigón visto. Es fundamental el estudio del tiempo abierto, siendo la evolución del T50 y el anillo J ensayos que reflejan la garantía de autonivelación y capacidad de paso. GRACIAS POR SU ATENCION Angel Castillo talavera. Dr. Ingeniero de Caminos. IETcc-CSIC. acastillo@ietcc.csic.es 31