HORMIGÓN ESTRUCTURAL CON ÁRIDO SIDERÚRGICO: LA EXPERIENCIA DEL EDIFICIO KUBIK Dr. Iñigo Vegas iñigo.vegas@tecnalia.com
INDICE 1) Introducción: escoria negra como árido siderúrgico, estudios previos y aplicaciones 2) Objetivos 3) Diseño y ejecución de la losa de cimentación y muros de sótano del edificio KUBIK by TECNALIA: 1) Ajuste de dosificación 2) Ejecución de elementos estructurales 3) Evolución de resistencias 4) Módulo de elasticidad 5) Lineas de investigación futuras 6) Conclusiones 2/15
INTRODUCCIÓN PRIMERA FUSIÓN EN HORNO ELÉCTRICO DE ARCO ESCORIA NEGRA Valorización Elevada producción de escoria negra (2 MToneladas/año) ÁRIDO SIDERÚRGICO En el País Vasco se produce alrededor del 50% de la producción nacional 3/15
INTRODUCCIÓN Los primeros estudios, en la CAPV, sobre la posibilidades de aprovechamiento de la escoria negra de HEA en obra civil (carreteras, etc.) datan de hace unos 16 años. En el ámbito del hormigón, grupos de invesbgación nacional e internacional, entre los que se incluye TECNALIA trabajan en la incorporación de productos reciclados en materiales de construcción. En los úlbmos años, se han producido importantes avances en la aplicación de este subproducto en hormigón de carácter no estructural. Se ha comprobado que valores de expansión del árido siderúrgico (según EN 1744-1) inferiores a 1% no inducen efectos deletéreos en el hormigón endurecido. Siguiente paso: Puesta en obra de hormigón siderúrgico estructural a escala real: Diseño de nuevas dosificaciones Desarrollo de protobpos a escala real Aspectos tecnológicos para puesta en obra Comportamiento fisico- mecánico del hormigón Durabilidad 4/15
OBJETIVOS Validación, tecnológica e industrial, del uso de árido siderúrgico prodecente de escoria negra HEA en hormigón armado estructural 1. Diseño y ejecución de hormigón armado con susbtución superior al 75% del árido natural por árido siderúrgico. 2. Puesta en obra sin interrupción mediante bombeo de 140m 3 de hormigón siderúrgico armado. 3. Ejecución de elementos construcbvos esbeltos con importantes problemas de compactación incluso en el caso de un hormigón tradicional (muros de sótano). 5/15
OBJETIVOS Caracterización de áridos siderúrgicos CARACTERÍSTICA NORMA ÁRIDO SIDERÚRGICO (4-12 mm) EHE 08 Contenido finos (%) UNE EN 933-1 0,3 <1,5 Índice de lajas (%) UNE EN 933-3 2 <35 Absorción (%) UNE EN 1097-6 2 <5 Densidad s.s.s (g/cm3) UNE EN 1097-7 3,06 Resistencia a la fragmentación (%) UNE EN 1097-2 23 <40 Expansión (%) UNE EN1744-1 0 Sulfatos solubles en ácido(%so3) UNE EN1744-1 <0,1 <0,8 Cloruros solubles en agua (%Cl) UNE EN1744-1 <0,0007 <0,05 5/15
DOSIFICACIÓN LOSA DE CIMENTACIÓN JORNADA Y MUROS SOBRE RECICLAJE DE RCD. DE SÓTANO Producto Cemento II/B-M(V-L-S) 42,5R * Arena silícea Arena 0/4 (árido siderúrgico) Arena 4/12 (árido siderúrgico) Arena 12/25 (árido siderúrgico) Relación Agua/Cemento Mira 41(Grace) Adva 144 (Grace) * FYM Fábrica Arrigorriaga HA-30/F/IIa+Qa Dosificación 375+/-15 Kg 410 kg/m3 (20%) 533 kg/m3 (26%) 513 kg/m3 (25%) 595 kg/m3 (29%) 0,46 +/-0,02 0,4-0,6% spc 0,6-0,8% spc El ajuste de la dosificación del hormigón siderúrgico incorpora más de un 75% de árido siderúrgico " 6/15
LOSA DE CIMENTACIÓN Losa de cimentación: hormigonado sin interrupción mediante bombeo de alrededor de 140 m3 de hormigón siderúrgico estructural con más del 75% de sustitución del árido natural por árido siderúrgico 7/15
MUROS DE SÓTANO MITAD MURO SUR 26 m 3 para la ejecución de la mitad muro sur MITAD MURO NORTE 28.5 m 3 para la segunda fase de hormigonado correspondiente a la mitad muro norte 8/15
EVOLUCIÓN DE RESISTENCIAS: LOSA DE CIMENTACIÓN Compressive strength (MPa) 70 60 50 40 30 20 10 0 Age 3d 7d 1 ª Muestra SLAB (20.9ºC Tª amb. 60%HR) Resjstencia a compresión (MPa) Evolution of compressive strength 2 ª Muestra (20.9ºC Tª amb. 60%HR) 3 ª Muestra (20.9ºC Tª amb. 60%HR) Cono: 20 cm Cono: 17 cm Cono: 18 cm 28.1 23.6 23.6 26.3 27.9 24.4 24.5 24.4 29.4 25.7 25.7 39.2 37.0 37.0 36.0 37.7 40.3 38.8 40.3 38.0 39.3 39.3 51.7 51.7 51.7 28d 51.9 51.5 51.3 51.5 51.3 SLAB 1 51.1 SLAB 2 SLAB 51.4 3 SLAB 51.4 90d 180d 55.7 0 28 56 84 112 140 168 196 54.6 54.6 53.0 55.1 57.7 54.7 57.7 56.6 52.0 52.0 56.5 AGE (days) 56.9 56.9 57.3 57.4 58.0 57.3 58.0 58.3 57.1 57.1 24.0 40.4 57.1 62.3 64.3 9/15
EVOLUCIÓN DE RESISTENCIAS: MUROS DE SÓTANO Compressive strength (MPa) 70 60 50 40 30 20 10 Evolution of compressive strength BASEMENT WALL Edad 3d 7d 28d Resistencia a compresión (MPa) Muro Sur (20.9ºC Tª amb. 51%RH) Cono: 16 cm 15.7 15.3 15.8 24.2 Muro Norte (20.9ºC Tª amb. 60%RH) Cono: 17 cm 23.2 16.4 22.3 33.5 36.2 34.5 34.1 36.1 34.3 35.1 45.0 47.3 47.8 47.1 44.0 48.5 49.1 SOUTH WALL NORTH WALL WALL 51.7 54.6 90d 180d 50.4 52.5 53.7 0 28 56 84 112 140 168 196 AGE (days) 55.5 53.1 57.9 56.3 55.5 56.9 56.8 57.3 57.8 23.2 35.8 46.8 53.8 57.0 10/15
MODULO DE ELASTICIDAD Parametro Losa Muro sótano sur Muro sótano norte Módulo elasticidad (GPa) Coef. Poison 36 35 34 37 34 33 34 33 33 29 34 32 0,21 0,29 0,23 0,25 0,27 0,27 0,26 0,25 0,26 0,35 0,23 0,30 Compression strength ( MPa) 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 Deformation (º/ºº) 11/15
CONCLUSIONES La ejecución de estructuras de hormigón armado con volúmenes de árido siderúrgico superiores al 75% mediante medios de puesta en obra tradicionales resulta viable en todos los aspectos. Los áridos siderúrgicos suponen un incremento, en torno a un 20%, en el transporte debido a su mayor densidad, aproximadamente un 10-15%, en comparación con los áridos naturales. Este hecho puede ser compensado con el uso de adibvos aireantes. Los áridos siderúrgicos requieren un control de calidad análogo a los áridos naturales, recomendando ensayo adicional de control de expansión. 12/15
TECNALIA KUBIK BUILDING Losa de cimentación y muros de s ó t a n o d e h o r m i g ó n c o n u n volumende sustitución superior al 75% de árido siderúrgico 13/15
FUTURE LINES OF RESEARCH Profundizar en los siguientes aspectos: ü Variación de dosificaciones y componentes ü Tecnología de ejecución ü Otros ambientes agresivos ü Nuevas metodologías y ensayos de durabilidad 14/15
HORMIGÓN ESTRUCTURAL CON ÁRIDO SIDERÚRGICO: LA EXPERIENCIA DEL EDIFICIO KUBIK Agradecimientos: Corrugados AzpeiBa, S.A. Hormigones y Morteros Agote S.L. (HORMOR), represented by Modesto Etxeberria Ministerio de Ciencia y Tecnología Iñigo J. Vegas Ramiro iñigo.vegas@tecnalia.com