Construcción de Pavimentos Rígidos con Tecnología de Alto Rendimiento Control de Producción de Mezclas y Recepción de la Calzada de Hormigón Arq. Edgardo Souza D.N.V. Distrito Nº VI Jujuy S. Salvador de Jujuy 20 y 21 Marzo 2012
2 Temario Control de Calidad del Hormigón Propiedades deseables del Hº Control de Recepción de la Calzada Curado Compactación Gráficos de Control Hormigón en Climas Rigurosos
3 Control de Calidad 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
4 Paradoja Paradójicamente, un hormigón bueno y uno malo están constituidos por los mismos materiales, y la diferencia radica en como están hechos Adam Neville INSTITUTO DEL CEMENTO PÓRTLAND ARGENTINO
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.
Control de calidad del hormigón 6 Se debe poner énfasis en los controles sobre las características y uniformidad de los componentes y la constancia en el asentamiento. La frecuencia de muestreo debe ser máxima en Hº fresco, de modo de reducir el esfuerzo en los controles en el estado endurecido. Carácter Preventivo Estado fresco Consistencia Trabajabilidad Temperatura Aire incorporado PUV Tiempo de Fraguado Exudación Estado endurecido Resist. a compresión en probetas cilíndricas moldeadas Resistencia a la flexión en vigas prismáticas moldeadas
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.
Ley de Sitter 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 Tiempo 8 Costo de la reparación Etapa de proyecto Etapa constructiva Mantenimiento Reparaciones
9 HORMIGON EN ESTADO FRESCO: Propiedades deseables 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).
Control de Recepción : Hº en Estado Fresco 10 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.
Resistencia en función de a/c 11 ACI 211 500 R. compresión [Kg/cm 2 ] 400 300 200 100 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Relación a/c
12 Equipamiento necesario 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.
13 Toma de muestras 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.
Trabajabilidad 14 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. En este sentido se debe recordar que se trabaja con encofrados deslizantes. Está influenciada además, por el clima, distancias de transporte, etc. La característica del hormigón que puede medirse es la consistencia.
Control de producción H Fresco 15 Asentamiento Ajuste de la consistencia a las condiciones de hormigonado (humedad de los áridos, distancias de transporte, temp. amb., etc.) para tener la trabajabilidad adecuada. Uniformidad del asentamiento en el tiempo. En los primeros 3 o 5 camiones, a la salida de planta y a la descarga, determinado sobre el mismo camión. Luego cada 100 m 3 El cono nos entrega información adicional, idea de trabajabilidad, terminación y aspecto.
Control de producción H Fresco 16 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. Dos primeros camiones, luego cada 300 m 3, y/o tres (3) veces al día. Controlar periódicamente la terminación superficial y bordes de calzada
Cohesión 17 Es la aptitud del hormigón de mantenerse como una masa plástica sin ningún tipo de segregación. Depende del contenido de material fino (pasa # 300 µ), de la cantidad de agua, del asentamiento, y del aire intencionalmente incorporado. Es muy importante en nuestro caso al transportarse sin agitación, y en función de la alta energía de compactación disponible.
18 Detalle del Hº
Exudación 19 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. Depende del contenido de material fino (pasa # 300 µ), 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.
Tiempo de Fraguado 20 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
HORMIGON EN ESTADO ENDURECIDO Propiedades deseables 21 Resistencia Espesores Flexión Compresión Abrasión Capacidad de carga Estabilidad dimensional Adecuada textura y terminación
Resistencia: flexión, compresión y desgaste 22 Es un parámetro importante ya que junto con el espesor define la capacidad portante del pavimento. Se debe cumplir con los requisitos establecidos en el diseño del pavimento. Depende de la relación a/c, del conjunto de materiales, de la compactación, del curado, y está influenciada por la calidad de los ensayos.
Control de producción: H Endurecido 23 Objetivo: Conocer la resistencia potencial del hormigón y verificar el cumplimiento de la condición establecida en el PET. Contar con datos a edad temprana, con el fin de llevar un autocontrol preventivo. Conocer la evolución de las resistencias a larga edad. Frecuencias: Un moldeo por cada 500 m 3 (mínimo 2 al día uno por la mañana y otro por la tarde), con 6 probetas cilíndricas (150 x 300 mm) y cuatro probetas prismáticas (150 x 150 x 600 mm) por moldeo. Siempre dos probetas por ensayo y por edad. Eventualmente se moldearán probetas adicionales para la evaluación de la resistencia a la edad de 56 días
Control de recepción del Hormigón de Calzada 24 Extracción de testigos calados del Pavimento para la determinación de: Resistencia a la Compresión Espesores El PETG 98 establece tomar dos testigos cada 300 m 2 de pavimento. Se debería revisar esta exigencia en virtud de las elevadas producciones y los bajos C.V. obtenidos. Se considera razonable extraer 6 muestras por jornada de producción y/o por cada 1000 m 3.
En qué difieren el pavimento y las probetas moldeadas? 25 Condiciones de compactación Condiciones de curado Régimen de temperatura RECORDEMOS QUE...
... la resistencia del pavimento dependerá de: 26 Hº empleado Evaluado en probetas Compactación Evitar defectos de compactación en todo el espesor Curado Uniformidad y tiempo de protección. Temperatura Controla la velocidad de evolución de resistencia
27 Curado Todo hormigón debe curarse El curado consiste en evitar el secado prematuro del hormigón. Hay distintos procedimientos de curado eficiente El curado debe aplicarse inmediatamente luego de las tareas de terminación y texturizado
Curado 28 Un curado adecuado tiene como fin: Prevenir la fisuración plástica. Reducir el riesgo de fisuración temprana por contracción por secado. Garantizar una correcta evolución de las resistencias. Mejorar la resistencia al desgaste de la superficie del pavimento. Evitar pérdidas de temperatura en el hormigón de calzada en tiempo frío. En tiempo caluroso, la pigmentación de las membranas (color blanco), reduce las ganancias de calor por radiación solar.
Qué aspectos pueden evaluarse en un sistema de curado? 29 Eficiencia Metodología de aplicación Momento de la aplicación Retardo en el régimen de secado Facilidad, homogeneidad de la protección Mientras más temprano, mejor. Contribuye a reducir fisuración plástica El único método de curado que puede aplicarse en estado fresco, inmediatamente luego del texturado es la membrana química en base solvente
30 Curado: Buena aplicación
31 Mala distribución del curado
32 Efectos del curado defectuoso
33 Compactación Todo hormigón debe compactarse (salvo excepciones particulares) La energía de compactación necesaria debe estar relacionada con la consistencia del hormigón La compactación debe ser eficiente en todo el espesor y no debe provocar segregación de los componentes.
Defectos en la Compactación 34 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. La energía de compactación está relacionada con la consistencia del Hº
Resistencia vs. a/c y efecto de la compactación 35 Vibrado Resistencia a la compresión Compactación Deficiente Compactación manual Compactación completa agua / cemento
36 Hormigón en tiempo frío El Reglamento CIRSOC, de tiempo frío cuando: indica que existe condición 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 del hormigón.
Acción de las bajas temperaturas Condición de Servicio 37 En el Hº sometido a ciclos de congelamiento y deshielo, se debe prevenir el daño asociado con la expansión de volumen que sufre el agua al congelarse. Pautas Fundamentales: Baja relación a/c: El CIRSOC indica para el hormigón frecuente o continuamente humedecido y expuesto a los efectos de congelación y deshielo relación a/c < 0,45 para estructuras de espesor < 500 mm Curado Efectivo: Mediante el empleo de membranas de resina Incorporación de aire: El AII proporciona centros de alivio de tensiones, para lo que debe estar distribuido uniformemente, formando burbujas pequeñas dentro de la masa. TM en mm 13,2 19,0 26,5 37,5 53,0 % total de aire 7 ± 1,5 6 ± 1,5 5 ± 1,0 4,5 ± 1,0 4 ± 1,0
Daño por Congelamiento 38 Para que ocurra daño por congelamiento el Hº debe estar saturado, por lo que allí se centran los fenómenos de fisuración por C-D. La fisura típica adopta la forma de una letra D, identificándose en inglés como D-cracking.
Relación entre temperatura del aire y el comportamiento del hormigón 39-10 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
Hormigón en tiempo frío 40 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 los 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.
Evolución de las temperaturas en invierno 41 25 05-Jun 08-Jun 13-Jun 20 15 10 5 0-5 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 Hora del día
Tiempo frío: recomendaciones prácticas 42 Utilizar relaciones a/c menores a 0,45 El AII reduce la demanda de agua, si bien no es 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. El Reglamento CIRSOC indica no colocar hormigón con temperatura inferior a 16ºC, la experiencia indica que este valor puede ser menor manteniendo ciertos controles. Finalizar la jornada con temp. amb. de 5ºC en descenso.
43 Temperatura bajas (< 5 C) Efecto Consecuencia Retardo del fraguado Retardo en la hidratación del cemento Mayor tendencia a la fisuración plástica Alteración en los tiempos de aserrado Menor resistencia inicial Mayor resistencia final
Hormigón en tiempo caluroso 44 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. Se prestará especial cuidado en las tareas de curado. Trabajar con la menor cantidad de agua 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. Si bien CIRSOC indica no colocar Hº con temp > 30ºC la experiencia demuestra que ese valor puede ser superado.
45 Temperatura altas Efecto Aceleración del fraguado Evaporación rápida Aceleración de las reacciones de hidratación Mayores gradientes de temperatura Consecuencia Menor tiempo disponible Mayor tendencia a la fisuración plástica Mayor resistencia inicial Menor resistencia final Riesgo de fisuración Térmica
Evolución de las temperaturas en tiempo caluroso 46 65 τ 15 / 2,5-15 cm -10 cm -2,5 cm ambiente 55 45 Temperatura [ºC] 35 25 15 5-5 -15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Edad del Hº [horas]
Evolución de las temperaturas 47 Evolución de las temperaturas Ruta 6 T IV 12-01-05 Temperatura [ºC] 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 Hora coloc: 11:30 Temp. Coloc: 32,5ºC Dif. Sup - Inf inferior medio superior ambiente 15 10 5 0-5 -10 Diferencia de temp. Sup-Inf 15-15 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 Hora del día Gradiente del orden de 3 C / hora - delta de 27 C en 9:00 horas
Efecto de la hora de colocación en la temp. del pavimento 48 60 55 50 Temperatura [ºC] 45 40 35 30 25 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 Hora
49 MUCHAS GRACIAS!!! Arq. Edgardo Souza esouza@icpa.com.ar www.icpa.com.ar