EXPERIENCIA ARGENTINA EN HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES

EXPERIENCIA ARGENTINA EN HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES 14 de septiembre de 2004 CENTRO TECNICO LOMA NEGRA HORMIGONES LOMAX Ing. Leonardo Zitzer Ing. Gastón Fornasier Ing. Gabriel Mansilla Ing. Lorena Bibé

EVOLUCIÓN A principios de 1983 se plantea la posibilidad del desarrollo en Japón, como consecuencia de la necesidad de la obtención de estructuras durables (sin defectos de compactación). Influye en forma importante la reducción gradual de operarios capacitados en la industria de la construcción. Se alcanza con éxito su desarrollo en laboratorio por primera vez en 1988 en la Universidad de Tokio, con el grupo de trabajo encabezado por el Profesor Okamura.

EVOLUCIÓN Prof. Hajime Okamura

EVOLUCIÓN En un principio se consideró que su desarrollo iba a resultar relativamente sencillo, debido a la existencia de hormigones con aditivos anti - washout para colocar bajo agua. Sin embargo este tipo de hormigones no era aplicable a estructuras comunes debido a dos razones: Difícil eliminación de burbujas por su alta viscosidad Muy difícil compactación en zonas de congestión de armaduras.

EVOLUCIÓN A mediados de los 90 se expande su desarrollo a países europeos, especialmente Suecia y Francia. A fines de los 90 se inician estudios y aplicación en los Estados Unidos. En el 2000 se inician estudios en Argentina con aplicación en obras por primera vez en el 2001.

EVOLUCIÓN 1º Congreso Mundial SCC - 1998 - Estocolmo, Suecia. 2º Congreso Mundial SCC - 2001 - Tokyo, Japón. 1º Congreso Norteamericano - 2002 - Chicago, USA. 3º Congreso Mundial SCC - 2003 - Reyjavik, Islandia. 2º Congreso Norteamericano & 4º Congreso Mundial SCC 2005 Chicago. Fueron presentados trabajos argentinos.

Definición Es un hormigón que tiene la habilidad en estado fresco de deformarse por peso propio, llenando todos los sectores del encofrado sin necesidad de compactación interna ni externa. La mezcla debe ser capaz de sortear obstáculos os sin que exista segregación de sus materiales componentes. Elevada fluidez Moderada Viscosidad Nula tendencia a la segregación Muy baja exudación (agua libre) Buena aptitud para fluir entre las barras de armadura Características Excelente deformabilidad Buena Estabilidad Reducido riesgo de bloqueo Ventajas Disminuyen los tiempos de ejecución Disminuyen defectos constructivos Disminuye costo de la mano de obra Mejoran las condiciones laborales

Generalidades ASPECTO DISTINTIVO: SU CONDICIÓN EN ESTADO FRESCO LA COMPACTACIÓN ES RESPONSABILIDAD DE LA EMPRESA ELABORADORA DE HORMIGÓN MENOR CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO CON TAMAÑO MÁXIMO MENOR (12.5 a 16 mm) IDEAL PARA LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS: Túneles Tabiques Elementos verticales muy densamente armados Reparaciones Elementos de muy dificil acceso

Cómo mido su trabajabilidad? ASENTAMIENTO EN EL CONO DE ABRAMS = Medida universal de la trabajabilidad 25 veces 25 veces 25 veces.......... X (CM) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Mayor fluidez PREMOLDEADOS ESTRUCTURALES AUTOCOMPACTANTES PAVIMENTOS H-60 y H-80

Hormigón Convencional Asentamiento medido en un Hormigón Convencional (16 cm)

Hormigón Autocompactante Extendido medido con el mismo Cono de Abrams (65 ± 5 cm)

Estado Fresco Extendido (Slump( Flow Test) ) + Tiempo T50 T50 L-BOX (Relación H1/H2, Tiempos T20 y T40) H2 H1 T20 T40

Estado Fresco Ensayo U-Box. U H >= 30 cm V-Funnel para Hormigón. Control visual de la segregación.

Estado Fresco - HAC Visual Stability Index (de 0 a 3) VSI = 0 VSI = 3

Estado Fresco MOLDEO DE PROBETAS Hormigón Convencional Hormigón Autocompactante COMPACTACIÓN CON VARILLA 25 GOLPES POR CADA CAPA SIN COMPACTACIÓN

Materiales Componentes CEMENTO Sin limitaciones. IRAM 50000/01 AGREGADO FINO Bien Graduados. Pueden admitirse contenidos de polvo mayores. AGREGADO GRUESO Bien Graduados. TMN ideal: 16 mm. En Argentina 12,5 y 20 mm. ADITIVOS QUÍMICOS Superfluidicantes Base Policarboxilato Aditivos modificadores de la viscosidad Incorporadores de aire ADICIONES MINERALES Escoria de Alto Horno, Filler Calcareo, Microsílice, Cenizas Volantes. TODAS.

Diseño de Mezclas Composición Comparativa en Volumen Hormigón CONVENCIONAL Hormigón AUTOCOMPACTANTE Agua Cemento - Adiciones Agregado Fino Agregado Grueso Aire

Hormigones Autocompactantes (SCC) Diseño de las mezclas Primera Experiencia (Año 2000/01) Contenido de polvo normal (En general sólo Cemento). Entre 350-450 kg/m 3. Alto contenido de polvo. (Cemento + Adiciones) Entre 550 y 650 kg/m 3 Aditivo superfluidificante + Aditivos modificador de la viscosidad. Aditivo superfluidificante + Filler Calcáreo/Escoria de Alto Horno Mezcla A Mezcla B

Estado Fresco 80 70 Simulación del transporte a obra Extendido vs. Tiempo Slump Flow Test [cm] 60 50 40 30 20 10 Velocidad de mezclado: 6 rev/min Temperatura: 20ºC 0 0 20 40 60 80 100 120 Mezcla A Mezcla B Tiempo [min] INICIAL 60 min 120 min

Estado Endurecido Resistencia a la compresión. Comparación con un hormigón de referencia convencional REF.1 60,0 Resistencia Compresión [MPa] 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 7 días 28 días Mezcla A Mezcla B REF.1

Estado Endurecido Módulo de Elasticidad. Comparación con un hormigón de referencia convencional REF.1 40,0 Módulo Elasticidad Estático [GPa] 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 7 días 28 días Mezcla A Mezcla B REF.1

Pruebas a escala industrial - Planta Sola Dos tabiques experimentales (1.70 x 2.40 x 0.25m) - Mezclas A y B. Mezcla en camión motohormigonero (3 m 3 ) Bombeo: Desde una boca en la parte inferior del encofrado. EVALUACIÓN TABIQUE IN SITU Moldeo probetas = Resistencia potencial Extracción Testigos = Resistencia efectiva Malla Ultrasonido (48 determinaciones) Boca de acceso Extracción de testigos Malla Ultrasonido

Pruebas a escala industrial - Planta Sola Tabique A - Ensayos a pie de obra con los equipos especiales L-Box: 0.89 Extendido: 65 cm. U-Test: : 30.5 cm.

Pruebas a escala industrial - Planta Sola Tabique A - Hormigonado 04/08/00

Pruebas a escala industrial - Planta Sola Tabique B - Aspecto

Pruebas a escala industrial - Planta Sola Tabique B - Terminación Superficial A B B A

Diseño de Mezclas - Propuesta El HAC a diseñar dependerá del tipo de estructura Extendido 52-56 cm T50 < 2 seg U-Box Sin Barras Extendido 56-65 cm T50 2-4 seg U-Box 3 barras Extendido 65-72 cm T50 > 4 seg U-Box 5 barras Caso A Tabique muy densamente armado con requisito de excelente terminación superficial. Fuente: Constantiner, Dackzo USA - 2002

Diseño de Mezclas - Propuesta El HAC a diseñar dependerá del tipo de estructura Extendido 52-56 cm T50 < 2 seg U-Box Sin Barras Extendido 56-65 cm T50 2-4 seg U-Box 3 barras Extendido 65-72 cm T50 > 4 seg U-Box 5 barras Caso B Losa. Sin complicacion de armaduras. Sin requisitos adicionales Fuente: Constantiner, Dackzo USA - 2002

Estado Fresco Presión sobre los encofrados

Experiencia Internacional Obra: Tanque de almacenamiento de gas natural (Osaka, JAPÓN) Hormigón: 12000 m 3 de SCC clase H60 Dimensiones: 85 metros de diámetro, 38 metros de altura y 80 cm de espesor Etapas de hormigonado: : Se redujo de 14 a 10 con lo cual la obra duró 4 meses menos (4.40 metros de altura de hormigonado). Mano de obra: Con el hormigón convencional de requirió de 1.5 hh/m 3 de hormigón. Con SCC 1 m 3 de hormigón se colocó con 0.35 hh. Costo de la construcción: Si bien el costo del hormigón SCC es mayor, el costo total de la construcción se redujo un 8% respecto del tanque similar de hormigón convencional.

Experiencia Internacional Túneles Skarendahl, Ake. State of the art of Self Compacting Concrete Seminario RILEM. 2001. Skarendahl, Ake. Field experience with SCC Seminario RILEM. Buenos Aires 2001.

Experiencia Internacional Puentes Skarendahl, Ake. Field experience with SCC Seminario RILEM. Buenos Aires 2001. Yoshiki Uno : State of the art report on the concrete products made of self-compacting concrete. International workshop on self-compacting concrete. Agosto 2000.

Experiencia Internacional Estructuras Reparaciones Skarendahl, Ake. Field experience with SCC Seminario RILEM. Buenos Aires 2001. Kitamura, N. : Construction of prestressed concrete outer tank for LNG storage using high-strength self-compacting concrete. Workshop of self-compacting concrete. August 1998.

Experiencia Internacional Elementos Premoldeados Yoshiki Uno : State of the art report on the concrete products made of self-compacting concrete. International workshop on self-compacting concrete. Agosto 2000.

Experiencia Argentina - Obra 1: Parque Industrial Pilar Detalles de la obra BAUTEC S.A. Tabiques de 25 cm de espesor. Altura de 4.30 m. Llenado con bomba desde arriba respetando una altura máxima de caída libre de 1.00 m. Secuencia de hormigonado tal que no exista una diferencia de más de una hora entre dos tongadas de hormigón. Aspectos relacionados con el hormigón Tiempo de transporte a la obra: 50-60 minutos. Mezcla Seleccionada: Combinación CPC40 + Filler calcáreo Extendido para colocar en la estructura: 65 ± 5 cm. Redosis SF en obra: Aproximadamente un 8% de la dosis inicial.

Experiencia Argentina - Obra 1: Parque Industrial Pilar Dificultades con Hormigón CONVENCIONAL

Experiencia Argentina Obra 1 : Parque Industrial Pilar Programa de llenado Vista de arriba 19 12 23 11 4 15 7 18 3 10 22 1.20 m 14 6 17 2 9 21 2.40 m 3.60 m 13 5 16 1 8 20 Máxima altura de caída = 1.20 mt

Experiencia Argentina Obra 1 : Planta Industrial Características de la Mezcla Proporciones de la Mezcla Propiedades Horm. Fresco CPC 370 kg/m 3 Extendido # 68 cm Filler calcareo 240 kg/m 3 U-Test 34,5 cm T.Máx. 12,5 mm H1/H2 0,96 Superfluidificante Glenium 51 Aire incorporado 1,3% Dosis 3,10 kg/m 3 V-Funnel 7,0 sec Razón A/C 0,47 T50 # 1,8 sec Razón A/P 0,28 # Promedio

Experiencia Argentina - Obra 1: Parque Industrial Pilar Vista general Ensayos IN SITU Llenado del tabique Extendido [cm] Slump Flow Test en Obra 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 0 5 10 15 20 25 Camión Nº

Experiencia Argentina - Obra 1: Parque Industrial Pilar ASPECTO DE LA ESTRUCTURA TERMINADA

Experiencia Argentina Obra 1 : Planta Industrial Pilar Resistencia a la Compresión 7 días 37,8 MPa 28 días 49,8 MPa 28 days Módulo de 32,4 GPa Elasticidad ASTM 1202 RCPT 28 días 56 días 4984 coulombs 4502 coulombs

Experiencia Argentina - Obra 1: Parque Industrial Pilar Comparación con un hormigón convencional fluido Hormigón Convencional (HC): 8 operarios en 7 horas. Hormigón Autocompactante (HAC): 2 operarios en 4.5 horas. Los operarios restantes siguieron con al armado de la siguiente etapa. Costo HAC = Superior al HC. A mayor resistencia especificada, menor diferencia.

Experiencia Argentina - Obra 2: Bóveda de un Banco Detalles de la obra Edificio Banco GALICIA Tabiques de 45 cm de espesor. Altura de 3.00 m. Llenado con bomba desde nivel de planta baja hacia el segundo subsuelo. La altura de hormigonado no pudo reducirse por la gran dificultad que presentaba la densidad de armaduras, con lo cual la condición n de colocación era muy desfavorable. Imposibilidad de vibración interna. Aspectos relacionados con el hormigón Tiempo de transporte a la obra: 30 minutos. Mezcla utilizada: Combinación de CPN40 + Filler calcáreo. Extendido para colocar en la estructura: 68 ± 2 cm. Resistencia especificada : 30 MPa

Experiencia Argentina Obra 2 : Bóveda de Caudales Características de la Mezcla Proporciones de la mezcla Propiedades del hormigón fresco CPN 370 kg/m 3 Extendido # 66 cm Filler Calcareo 240 kg/m 3 U-Test 34,0 cm T.M.N. 12,5 mm H1/H2 radio 0,93 Superfuidificante Glenium 51 Aire 1,6% incorporado Dosis 2,93 kg/m 3 V-Funnel 7,8 sec Razón A/C 0,47 T50 # 2,0 sec Razón A/P 0,28 # Promedio 21

Experiencia Argentina - Obra 2: Bóveda de un Banco

Experiencia Argentina - Obra 2: Bóveda de un Banco

Experiencia Argentina - Obra 2: Bóveda de un Banco

Experiencia Argentina Obra 2 : Bóveda de Caudales Resistencia a la compresión 7 días 40,1 MPa 28 días 48,7 MPa 28 days 33,0 GPa Módulo de Elasticidad ASTM 1202 RCPT 28 days 56 days 4143 coulombs 3657 coulombs Vista General 22

Experiencia Argentina- Obra 3: Columnas de hormigón de Alta Resistencia Detalles de la obra Edificio Banco GALICIA Columnas de un edificio de 34 pisos en el microcentro de la ciudad de Buenos Aires. Las columnas de los primeros 12 pisos se hormigonaron con H-60 H (Convencional). A partir del piso 13 se especificó un hormigón clase c H-47. H A partir de la utilización del hormigón autocompactante la presión del sistema hidráulico de la bomba disminuyó un 20% con el consecuente ahorro en mantenimiento y aumento de la vida util del equipo. Aspectos relacionados con el hormigón Mezcla utilizada: Mezcla que combina Cemento Compuesto CPC40 con Escoria de Alto Horno Extendido para colocar en la estructura: 68 ± 2 cm. Mínima redosis en obra

Experiencia Argentina Obra 3 : Columnas de hormigón de Alta Resistencia Porqué HAC? Elevada presión en el sistema hidraulico de la bomba con el hormigón H47 convencional Pump Hydraulic System Pressure [bar] 250 200 150 100 50 0 H60 H47 CONV H47 SCC H30 CONV 20% de Reduccion de Costos de Maintenimiento

Experiencia Argentina Caso 3 : Columnas de hormigón de alta resistencia Características de la mezcla Proporciones de la mezcla Propiedades del hormigón fresco CPC 300 kg/m 3 Extendido # 70 cm Escoria de A.H. 200 kg/m 3 U-Test 31,5 cm T.M.N. 19,0 mm H1/H2 radio 0,89 Glenium Aire incorporado 1,8% C315 Dosis 2,25 kg/m 3 V-Funnel 8,5 sec Superfluidificante Razón A/MC 0,34 T50 # 2,6 sec Razón A/P 0,34 # Promedio

Experiencia Argentina- Obra 3: Columnas de hormigón de Alta Resistencia Hormigonado PISO 21

Vista de la Obra Edificio Banco Galicia - H60 y Autocompactante

Experiencia Argentina Obra 3 : Columnas de hormigón de alta resistencia Resistencia a la compresión 7 días 52,9 MPa 28 días 65,4 MPa 28 días Módulo de 39,3 GPa Elasticidad ASTM 1202 RCPT 28 días 56 días 1125 coulombs 935 coulombs Vista de columna

Experiencia Argentina- Obra 3: Columnas HAC Alta Resistencia Evolución de Resistencia 80 Evolución de Resistencia - SCC - Banco Galicia Resistencia a compresión [MPa] 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Edad [días] Nota: Los resultados corresponden al promedio de los resultados de las s probetas moldeadas en obra por personal de laboratorio de LOMAX (+ de 120 muestras).-

Experiencia Argentina- Obra 4: Pilotes preexcavados H30 Detalles de la obra Nordelta DIDECO S.A. Pilotes de 40-50 cm de diámetro y 11 metros de profundidad La colocación de la armadura es posterior a la colocación del hormigón. Aspectos relacionados con el hormigón Tiempo de transporte a la obra: 30-40 minutos. Mezcla utilizada: Combinación de Cemento normal + Escoria (50/50). Extendido para colocar en losl pilotes: : 656 ± 2 cm. Incorporacion de Aire Intencional: : 5 ± 1%

Experiencia LOCAL- Obra 4: Pilotes preexcavados H30 Caracteristicas ticas HAC Caso 4 Proporciones Estado Fresco CPN 200 kg/m 3 Extendido # 64 cm GGBFS 200 kg/m 3 Altura U-Test 33,5 cm TMAX 12,0 mm Relac. H1/H2 0,97 Tipo SF Policarboxilato Contenido Aire 5,5% Dosis SF 1,85 kg/m 3 V-Funnel 4,5 sec A/C 0,45 T50 # 1,2 sec A/P 0,45 # Average

Experiencia LOCAL- Obra 4: Pilotes preexcavados H30 A B C D

Experiencia LOCAL- Obra 4: Pilotes preexcavados H30

Experiencia LOCAL- Obra 4: Pilotes preexcavados H30 Resistencia Compresión 7 días 28,2 MPa 28 días 34,1 MPa 28 días 33,4 GPa Módulo E ASTM 1202 RCPT 28 días 56 días 1410 coulombs 996 coulombs

CONCLUSIONES Los 3 años y medio de contínuo desarrollo en el CTLN, las pruebas a nivel industrial y las experiencias de obra permitieron que HORMIGONES LOMAX pueda comercializar sin inconvenientes este tipo de hormigones con c el máximo respaldo técnico. Las primeras experiencias en obra en Argentina fueron muy positivas. ivas. El material mostró un excelente comportamiento en estado fresco y una u excelente deformabilidad para llenar todos los sectores del encofrado, superando las dificultades del tiempo de traslado (Obra 1), la excesiva e altura de caída y elevada densidad de armadura (Obra 2), un exigente requisito de bombeabilidad (Obra 3) y muy buen mantenimiento de lo fluidez (Obra 4) Actualmente se encuentran desarrollados hormigones autocompactantes con resistencias entre H-21 H y H-60 H utilizando como adiciones minerales filler calcáreo, escoria de alto horno y silica fume.

Aspectos Reglamentarios Propiedades resistentes y de durabilidad similares o superiores a un hormigón convencional de igual clase resistente. Obtención de estructuras con menos defectos, más homogéneas, y por lo tanto más confiables. Dichas ventajas deberían tenerse en cuenta en la Reglamentaciones es y reflejarse de alguna manera en los coeficientes de seguridad. Los Reglamentos que imponen requisitos de composición (restrictivos) no tienen en cuenta las ventajas citadas, mientras s que los que establecen requisitos de desempeño o prestación se adaptan fácilmente a nuevas tecnologías (como es el caso del hormigón autocompactante).

Aspectos Reglamentarios Hay necesidad urgente de normalización de procedimientos y normas de ensayo en estado fresco, para poder fijar criterios de aceptación y rechazo. Antecedentes más recientes en recomendaciones y normas: Sub - Comité ASTM C09.47-2001 Sub - Comité ACI 237-2002 EFNARC (European Federation of Producers and Contractors of Specialist Products for Structures) Specification & Guidelines for SCC - 2002. Fast-Team, sponsoreado por la PCI

Muchas Gracias