NEWCRETE Hormigón autocompactante con árido reciclado y fibras de acero
INTRODUCCIÓN Proyecto de investigación INNOVADOR, tanto desde el punto de vista técnico como ambientalmente. Sin experiencias previas en la utilización de un nuevo hormigón (NEWCRETE), autocompactante, dotado con árido reciclado mixto y fibras de acero.
RAZÓN DE SER
RAZÓN DE SER Elementos de pantalla Construcción de pilotes in situ (CPI): CPI-1: Pilotes Camisa perdida CPI-2: Pilotes de desplazamiento con azuche CPI-3: Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas CPI-4: Pilotes de extracción con entubación recuperable CPI-5: Pilotes de extracción con camisa perdida CPI-6: Pilotes perforados sin entubación con lodos tixotrópicos CPI-7: Pilotes barrenados sin entubación CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER Construcción de pilotes in situ (CPI): CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central Es el pilote más económico Es el pilote más utilizado - Cimentación profunda en edificación - Elemento de contención en proyectos de infraestructuras - Condiciones de ejecución delicadas - Armado forzado en el hormigón fresco - Penalizado estructuralmente (tope estructural, tensión máxima a flexión) - Creciente demanda de armado en longitudes elevadas - Recubrimientos definidos por durabilidad (*)
RAZÓN DE SER Construcción de pilotes in situ (CPI): CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER Construcción de pilotes in situ (CPI): CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER Procedimiento constructivo de los pilotes CPI-8 Perforación con barrena del terreno Relleno de la cavidad con lodos bentoníticos Vertido del hormigón Extracción del lodo Hincado de la jaula de armado Problemas de ejecución durante la fase de hincado de la jaula de armado
RAZÓN DE SER Problemas típicos Problemas de ejecución Jaulas de armado muy potentes Acabados defectuosos
OBJETIVOS Desarrollo de un nuevo hormigón de altas prestaciones y con elevados contenidos de RCD s para su uso en elementos estructurales en contacto directo con el terreno. Desarrollo de un sistema de tratamiento de RCD s específico. Desarrollo de nuevos aditivos que permitan contrarrestar el efecto asociado a la presencia de RCD s em la formulación. Desarrollo de nuevas técnicas de armado mediante fibras para elementos en contacto directo con el terreno. Validación del nuevo material y estucio de su comportamiento en ambientes de trabajo reales y de laboratorio.
ÁRIDOS RECICLADOS Tipos de áridos reciclados RCD Áridos reciclados procedentes de hormigón Áridos reciclados cerámicos Áridos reciclados mixtos
ÁRIDOS RECICLADOS Composición Hormigón 57% Cerámico 22% otros 1% Yeso 2% Asfalto 5% Árido natural 13%
MARCO NORMATIVO Normativa nacional y europea RILEM Instrucción española de Hormigón Estructural (EHE-08) Fédération International du béton (fib) DBV Merkblatt Stahlfaserbeton CNR-DT 204
MARCO NORMATIVO: EHE-08 Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados contenidos de RCD s Capítulo 10 (Art. 42): Cálculos relativos a los ELU Cuantías mínimas de armado
MARCO NORMATIVO: EHE-08 Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados contenidos de RCD s Anejo 14: Recomendaciones para la utilización de HRF Para que las fibras puedan ser consideradas con función estructural, la resistencia característica residual a tracción por flexión fr,1,k, no será inferior al 40% del Límite de proporcionalidad (LOP) y fr,3,k, no será inferior al 20% del LOP.
MARCO NORMATIVO: EHE-08 Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados contenidos de RCD s Anejo 15: Recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados Para su aplicación en hormigón estructural, se recomienda limitar el contenido de árido grueso reciclado al 20% en peso sobre el contenido de árido grueso. [ ]. Siendo necesaria, para porcentajes superiores, la realización de estudios específicos Tramo de prueba PROYECTO NEWCRETE: Sustitución TOTAL (100%) del árido grueso por árido reciclado = 100% (Producto + sostenible medioambientalmente)
MARCO NORMATIVO: EHE-08 Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados contenidos de RCD s Anejo 17: Recomendaciones para la utilización del HAC Definición: Se define como hormigón autocompactante, aquel hormigón que se compacta por la acción del propio peso, sin necesidad de energía de vibración ni cualquier otro método de vibración Requisitos: Ensayo de escurrimiento (Cono de Abrams)
MARCO NORMATIVO La utilización de un hormigón dotado con RCD s es factible, siempre y cuando se satisfagan las exigencias (de resistencia y durabilidad) impuestas por las normativas correspondientes. La sustitución parcial o total del armado convencional por fibras de acero, en elementos en contacto directo con el terreno como pilotes y/o pantallas, garantiza una mejor calidad del elemento construido ( problemas derivados en el proceso de hincado de la jaula de armado).
PROYECTO NEWCRETE A0: Coordinación del consorcio A1: Estudio estado del arte y objetivos A2: Formulación, valorización RCDs y estabilización elementos A3: Ensayos comportamiento y ciclo de vida. Tramos de prueba A4: Seguimiento y conclusiones A5: Difusión
PRUEBA PILOTO: Materiales empleados Hormigón convencional Cemento Áridos NATURALES Agua Aditivos Hormigón NEWCRETE Cemento Árido fino NATURAL Árido grueso RECICLADO Agua (hidratación + saturación) Fibras de acero Aditivos
PRUEBA PILOTO: Materiales empleados Árido RECICLADO: 100% de sustitución (fracción gruesa) 2 fracciones granulométricas: AR4/12 y AR12/20 Naturaleza MIXTA (hormigón + cerámica + impurezas) Parámetro Tipo de árido reciclado AR4/12 AR12/20 ρ aparente (t/m 3 ) 2,67 2,61 ρ saturada superficie seca (t/m 3 ) 2,29 2,35 ρ seca (t/m 3 ) 2,06 2,19 Absorción a 24h (%) 11,06 7,30
PRUEBA PILOTO: Materiales empleados Fibras de acero: Fibras de acero bajo en carbono Extremos conformados Cuantía de fibra entre 20 y 30kg/m 3 Propiedad Material Tipo de fibra M503 M502 Acero Resistencia a tracción (N/mm 2 ) 1200 180 1000 150 Longitud (mm) 35 4 50 5 Diámetro (mm) 0,75 0,08 1,0 0,1 Esbeltez 46 50 Nº fibras/kg 8000 3000
PRUEBA PILOTO: Fabricación Fecha de realización: 14 de marzo 13 de abril de 2012 (2 fases) Lugar de realización: Planta de hormigonado UNILAND. Zona Franca. Barcelona Dosificaciones totales: 7 Dosificaciones con árido reciclado: 6 Dosificaciones con fibras de acero: 3
PRUEBA PILOTO: Fabricación Dosificaciones realizadas Material Contenido (en kg/m 3 ) A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 Cemento 355 370 370 370 370 370 370 Arena natural 0/4 1230 1200 1240 1210 1210 1260 1260 Árido natural 6/12 580 -- -- -- -- -- -- Árido reciclado 4/12 -- 590 540 180 200 520 180 Árido reciclado 12/20 -- -- -- 360 390 -- 340 Fibra acero 35 mm -- -- 20 -- -- 20 -- Fibra acero 50 mm -- -- -- -- -- -- 20 Agua 170 165 170 150 170 175 160 Inhibidor BASF -- -- -- -- 1,5 -- -- POZZOLITH 390GV 2,2 2,6 2,6 2,2 2,6 2,6 2,6 GLENIUM C303SCC 6,8 6,8 7,3 6,8 6,8 7,3 7,3 Relación a/c 0,479 0,446 0,459 0,405 0,459 0,473 0,432
PRUEBA PILOTO: Fabricación En que influye la utilización de árido reciclado y fibras en la fase de fabricación del hormigón NEWCRETE? Hormigón convencional Áridos NATURALES (Baja absorción: 0.5-2%) Hormigón NEWCRETE Áridos RECICLADOS (Alta absorción: 5-15%) Saturación previa de los áridos
PRUEBA PILOTO: Fabricación Pre-saturación de los áridos reciclados: Tratamiento físico Tratamiento químico Aporte extra de agua de saturación Utilización de aditivo inhibidor de absorción Tratamiento físico Tratamiento químico
PRUEBA PILOTO: Fabricación Verificación de la AUTOCOMPACTABILIDAD del hormigón: Ensayo de extensión de flujo (Cono Abrams invertido) Diámetro de torta Presencia de segregación Presencia de LABIO Aceptación /rechazo de la amasada RECHAZO DE LA AMASADA ACEPTACIÓN DE LA AMASADA
PRUEBA PILOTO: Fabricación Relleno de probetas: Probetas cilíndricas Probetas cúbicas Probetas prismáticas
PRUEBA PILOTO: Transporte a obra Distancia de trayecto: 7 km Tiempo de trayecto: 20 30 min.
PRUEBA PILOTO: Puesta en obra
PRUEBA PILOTO: Extracción de bataches Bataches en excavación estéril
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos Testigos prismáticos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos Testigos cilíndricos cortos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos Testigos cilíndricos largos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos Placas
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651 Comportamiento FRÁGIL (sección superficial del batache) Comportamiento DÚCTIL (sección profunda del batache
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651 Batache Probeta LOP fr1 fr2 fr3 fr4 2R1 2.3059 0.2325 0.1277 0.0897 0.0844 2R2 3.1716 0.1804 0.1261 0.1104 0.1101 2 2A1 2.7756 0.4034 0.2306 0.2056 0.1742 2A2 3.4643 0.6369 0.4419 0.3498 0.3431 2V1 3.3518 0.8151 0.6603 0.5452 0.4716 2V2 3.3120 1.3780 1.2779 1.2390 1.1366 5R1 2.2398 0.5165 0.3335 0.3082 0.2992 5R2 3.2761 1.5110 1.3955 1.2539 1.0322 5 5A1 2.6409 0.8383 -- -- -- 5A2 2.3131 0.5158 0.2997 0.2874 0.2392 5V1 -- -- -- -- -- 5V2 1.9023 0.6382 0.4194 0.3547 0.2829 6R1 2.8536 0.1750 0 0 0 6R2 3.2509 0.3251 0.1265 0 0 6 6A1 3.6926 0.1289 0 0 0 6A2 3.8680 0.4383 0.3402 0.3018 0.2705 6V1 3.2215 2.1686 2.0687 1.9758 1.8119 6V2 3.1990 1.3160 1.2933 1.2760 1.1853
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota a) Resistencia a compresión b) Módulo de elasticidad c) Densidad aparente d) Porosidad e) Velocidad de ultrasonidos f) Peso específico g) Cuantía de fibras?
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Placas o Estudio del elemento estructural a escala real
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Placas o Estudio del elemento estructural a escala real Control de desplazamientos verticales Control de abertura de fisura
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Placas o Estudio del elemento estructural a escala real (Diagrama Carga Desplazamiento) Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Placas o Estudio del elemento estructural a escala real (Diagrama Carga Abertura fisura) Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental Testigos cilíndricos cortos o Ensayos de durabilidad Continúa la realización de ensayos
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS Aplicación de Fibras Estructurales a los Pilotes tipo CPI 8 Autor Heisin Ramos Salcedo Tutores Javier Ainchil Lavin Albert de la Fuente Antequera
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS ANÁLISIS SECCIONAL EQUILIBRIO
Mu (kn-m) TRABAJOS COMPLEMENTARIOS 100,00 10,00 1,00 Dp45 Mu= 1E-05C f 3-0,0035C f 2 + 0,5964C f + 5,0259 R 2 =1 Dp55 Mu= 2E-05C 3 f - 0,0065C 2 f + 1,1047C f + 9,3193 R 2 =1 Dp65 Mu= 3E-05C 3 f - 0,0103C 2 f + 1,7989C f + 16,048 R 2 =1 Dp85 Mu= 8E-05C 3 f - 0,0239C 2 f + 4,0596C f + 34,265 R 2 =1 0 10 20 30 40 50 60 C f (kg/m 3 ) Dp45 Dp55 Dp65 Dp85 ANÁLISIS SECCIONAL: Curvas C f - M u
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS ACCIONES APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS ACCIONES APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES
Fibras estructurales no férricas Fibras recicladas Fibras como vectores trasmisores de otras propiedades en el tiempo Pavimentos de carreteras, puertos, aeropuertos, naves industriales se trata de hormigón estructural? es de aplicación la EHE? Revisión CTE Revisión normativas obra civil: PG3, ROM Pavimentos Maduración /fisuración/ fibras IRI / Curling / Fibras LINEAS FUTURAS