HAC VE UMRE HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ HAC VE UMRE HAZIRLIK KURSLARI
HAC-RM 14052012 Ecuador
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“ DESARROLLO DE HORMIGONES AUTOCOMPACTABLES DE BAJAS PRESTACIONES, EN COLOMBIA”
1. INTRODUCCIÓN
2. ESTADO DEL ARTE
3. DESARROLLO DE HORMIGONES AUTOCOMPACTABLES DE RESISTENCIA MEDIA (HAC-RM) 4. APLICACIONES PRÁCTICAS DEL HAC-RM, EN COLOMBIA 5. CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
CONTENIDO
HORMIGÓNCARACTERÍSTICA
H. VIBRADO H. FLUIDO HAC
EMPLEO H.C. Uso generalizado
Muy utilizado,años 70s y 80s
Década de los 90s
VIBRADO Intenso Ligero No es necesario
CONSISTENCIA MÉTODO DE
ENSAYO
Plástica. En Cono de Abrams
Fluída o superior. Cono de Abrams
(EHE, permite superar los 15 cm con aditivos sp)
Para HACs. Capacidad de
relleno. Resistencia a la segregación.
Capacidad de paso.
ENSAYOS PREVIOS MecánicosMecánicos y
reológicos sencillos (segregación y
exudación)
Mecánicos y reológicos, fluidez,
segregación, exudación,
capacidad de relleno y bloqueo
HORMIGÓN AUTOCOMPACTABLE
(HAC)
EE.UUJAPÓN
EUROPA
5
PAÍSES DE EUROPA
25%(2003)
59´053.638 m3
(ANEFHOP, 2005)
6
NOVEDADES “Sikacrete®-08 SCC”
“Hormigón autocompactable listo para su uso”Usos
-Cualquier trabajo pequeño de hormigón.
- Reparación de hormigón.
-Trabajos domésticos.
- Pequeños rellenos o fijaciones.
- Rellenos de huecos en el hormigón.
Características/ Ventajas
- Aplicación rápida gracias a su fluidez.
- Económico.
- Muy alta calidad en el acabado superficial.
- Resistencia a compresión: 30–35 N/mm2 (después de 28 días / 20 º C), dependiendo de las condiciones de mezclado.
- Mezclado: 2,5 a 2,9 L de agua por saco dependiendo de la consistencia.
Presentación: Sacos de 25 Kg.Polvo gris con árido de 0 a 8 mm
EL TRIÁNGULONOTICIAS, PRODUCTOS Y SISTEMAS
Sep. 2006
Desarrollar y dosificar HACs con resistencia característica entre 30 y 45 MPa (bajo costo) para un mayor nivel de producción, haciéndolos más competitivos.
Ofrecer una herramienta de estudio y aplicación, de una de las tendencias más importantes de los hormigones en la actualidad a nivel mundial, que permita contribuir a la formación académica de los futuros ingenieros civiles en la implementación de los nuevos materiales en la construcción.
Facilitar mediante la apropiación de una
metodología eficaz, actualizar los espacios de formación académica y profesional, con las últimas tendencias experimentales, ya implementadas a nivel mundial.
INVESTIGADOR (s)
METODOLOGÍA PROPUESTA
Okamura (1997), Ouchi et al. (1996)
Dos fases: mortero y agregado grueso.
Paterson et al. (1996), Billberg (1999)
Método del CBI (Swedish Cement and Concrete Research Institute) Buscar un esqueleto granular capaz de minimizar el volumen de pasta.
Sedran et al.(1996)
En el Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) de París. Método que consiste en utilizar un modelo computacional.
Gomes et al. ( 2001; 2002)Gettu et al., 2003
Universitat Politècnica de Catalunya UPC. HAC de alta resistencia con componentes localmente disponibles.
Brouwers y Radix,2005
Departament of Civil Engineering, Faculty of Engineering Technology. University of Twente. Utilizar más arena y menos grava, determinando un Packing Factor (PFscc) que relaciona las densidades aparentes del agregado en el HAC y del árido suelto.
INVESTIGADOR (s)
METODOLOGÍA PROPUESTA
De La Cruz M., 2006Universitat Politècnica de Catalunya UPC. HAC de
resistencia media-baja HAC-RM), con componentes localmente
disponibles. Utiliza el ensayo del cono de Marsh para determinar
la dosis de saturación del sp, en la pasta y en el mortero, con una
relación A/C entre 0,40 y 0,45. Con el ensayo del Mini-Slump, se
fija la relación Arena/cemento considerando una pasta de fluidez
alta y cohesión moderada. Separadamente, se obtiene la relación
arena/grava correspondiente a la combinación seca de estos
componentes que da lugar al mínimo contenido de vacíos. Con
esta relación arena/grava se fabrican hormigones con distintos
volúmenes de pasta o mortero (con la dosis de saturación de sp y
relación Finos/cemento determinados inicialmente). Se considera
como mezcla optimizada la que, con el mínimo contenido de pasta
o mortero, cumple los requisitos de autocompactabilidad y
resistencia determinados por varios ensayos sobre el hormigón
fresco.
Alta fluidez o capacidad de relleno
(flowability o filling ability)
Habilidad de paso
(passing ability)
Estabilidad frente a la segregación
(segregation resistance o stability)
PARÁMETROS DIFERENTES A LA CARACTERIZACIÓN DE UN HORMIGÓN CONVENCIONAL (HC) EN ESTADO
FRESCO
ESCURRIMIENTO EMBUDO V
INDICAR CAMBIO DE BARRASRecomendación JSCE(Uomoto y Ozawa, 1999)
Valoración visual
CAJA EN L CAJA EN U
EXTENSIÓN CON ANILLO DE BARRAS
100
100 100
100
160
160
800
460
570 570
4
32
1
TUBO EN U
HC
HAC-AP
HAC-RF
Prueba de asentamiento al HC (De La Cruz, 2006)
Banco de Escofet(Laboratorio de Estructuras UNAL-2008)
Llenado de los moldes para las vigas de HAC-RM (prueba) sin armadura (De La Cruz, 2006)
CARACTERÍSTICA H. V H.F HAC
EmpleoHormigón
Convencional (HC). Uso generalizado
Muy utilizado,años 70s y 80s Década de los 90s
Vibrado Intenso Ligero No es necesario
Consistencia y método de ensayo
Plástica. En Cono de Abrams
Fluída o superior. Cono de Abrams (EHE, permite
superar los con aditivos sp)
Caracterización para HACs. Capacidad de relleno.
Resistencia a la segregación. Capacidad de
paso.
Ensayos Previos MecánicosMecánicos y reológicos sencillos (segregación y
exudación)
Mecánicos y reológicos, fluidez, segregación,
exudación, capacidad de relleno y bloqueo
Influencia de la puesta en obra en la calidad Alta Media Baja
Tabla 2.1 Características principales de los hormigones vibrados (H.V), fluidos (H.F) y autocompactables (HAC) (De La Cruz, 2006)
MÉTODO
APLICACIÓN
EXTENSIÓN DE
FLUJOEMBUDO-V CAJA
EN LCAJA EN U
EXTENSIÓNCON
ANILLO
Losas y otros elementos horizontales en obra)
Pilares y otros elementos verticales(en obra)
Diseño de mezclas (en el laboratorio)
Aplicaciones con flujo en sentido contrario a la gravedad
Tabla 3.1 Posibles combinaciones en función de la aplicación (De La Cruz, 2006)
3. DESARROLLO DE HORMIGONES AUTOCOMPACTABLES
DE RESISTENCIA MEDIA (HAC-RM)
Determinación rápida, sencilla y fiable
Equipamiento robusto, manejable y económico
EXTENSIÓN DE FLUJO
T50 (s) 2 - 8
Df (mm) 650- 750
EMBUDO V T(s) 2 - 5
CAJA EN L CB 0,8 – 0,9
ANILLO DE BARRAS
DfDiferencia de 5 cm con
Df
de Extensión
CB 0,8 Valoración de la segregación
Adecuarse a las necesidades de la aplicación
Agua Cemento
0-2
2-5
5-12
Superplastificante
Cohesionante
Agua Cemento
0-5
5-12
12-18
Superplastificante
Cohesionante
0-2
sp/c (%) TIEMPO (log)EXTENSIÓN
Df (mm)
0,50 0,71 210
0
2
4
6
8
10
12
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
sp/c (%)
PUNTO DE SATURACIÓN
148º
210mm
MORTERO
PROPORCIONES DEL MORTERO (en peso)
Relación A/C 0,42
Relación Arena 0-2 /C 1,84
Relación sp/c (%) 0,50
PROPORCIONES DE LOS ÁRIDOS
ARENA 0-5 60 %
GRAVA 5-12 40 %
Tie
mp
o (
min
)
Fotografía 4.2 Tiempo en el Cono de Marsh
Fig. 4.2 Gráfica del punto de saturación
Mini Slump (Gonzáles De La Cotera, ASOCEM)
Diámetro final Mini Slump (Mortero)
Mezcla de materiales para ensayo de Máxima Compacidad
DOSIFICACIONES 1 2 3
TEMPERATURA ºC 17 19 17
HAC-RM- con sp con % SÓLIDO = 32 36 28
PORCENTAJE DE PASTA(vol) Densidad de (1750 kg/m3) 35% 36,5% 37%
COMPOSICIÓN (kg/m3)
PastaCemento Tipo I 388 431 447
Agua añadida 250 273 283
EsqueletoGranular
Arena 0-2 mm 537 538 539
Arena 0-5 mm 586 532 510
Grava 5-12 mm 601 546 524
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
EscurrimientoT50 (s) 2,00 1,50 2,00
Df (mm) 750 750 650
Embudo-V T (s) 2,14 2,50 2,25
Extensión con Anillo C.B 0,90 0,88 0,90
P. U (real) Kgf/m3 2366 2380 2400
Resistencia (28 días) MPa 26 27 30
Mezclas y resultados de los hormigones HAC-RM, en el LABEST
4. APLICACIONES PRÁCTICAS DEL HAC-RM EN COLOMBIA
PLANTA LTE
RESISTENCIA A 28 DÍAS NORMAL: asentamiento . (+/-2.5cm) FLUIDO SUPERFLUIDO
Lbs./Pulg.2 Kg / cm2 Con Agregado de 3/4"
Con Agregado de 3/8"
Con Agregado de 11/2"
Recargo por m3
Recargo por m3
1000 70 211.800 213.300 206.500 7.300 10.900
1500 105 212.700 222.700 208.900 7.800 11.700
2000 140 218.900 229.000 214.600 9.500 14.200
2500 175 227.500 239.900 222.700 11.200 16.800
3000 210 246.000 258.000 241.400 12.000 18.000
3500 245 250.900 259.300 241.700 12.600 18.900
4000 280 255.900 263.600 245.400 14.600 21.900
4500 315 261.100 271.700 249.900 15.300 23.000
5000 350 266.300 277.700 253.900 17.200 25.800
5500 385 271.600 282.200 257.800 18.500 27.700
6000 420 277.000 291.700 19.200 28.800
Tabla 5.2 Precios de hormigones solicitados en planta en la ciudad de Medellín
MÓDULO DE ELASTICIDAD ( E )
EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN ( MPa )
HORMIGONRESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN (MPa)MÓDULO DE
ELASTICIDAD E (GPa)
HC - prueba 29 -
HAC-RMSA prueba 33 -
HC2 28 28
HC3 27 28
HAC-RMSA2 33 28
HAC-RMSA3 32 28
HAC-RMCA
HAC-RMCF
HAC-RMCA
0
5
10
15
20
25
30
35
0 7 14 21 28EDAD (días)
RESI
STEN
CIA
(MPa
) CI
A
Resistencia en MPadel HC
Resistencia en MPadel HAC-RMSA
HAC-RM (Con Filler CF, Con Arena CA)
ENSAYO EDAD(Días)
HAC-RMCFCEM I 42.5 R
A/C=0,45F/C=0,30
HAC-RMCACEM I 42.5 R
A/C=0,42
HAC-RMCACEM II 32.5 R
A/C=0,45
Resistencia a la
Compresión(MPa)–C.V (%)
3 37 3,0 37 1,7 25 2,0
7 41 1,6 39 1,3 25 1,4
28 47 2,3 44 2,5 31 1,8
90 54 2,1 54 1,8 36 2,5
180 54 0,0 58 0,1 40 0,1
E (GPa)
C.V (%)
28 32 0,1 32 0,2 31 0,2
90 39 0,2 40 0,9 36 0,10
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
HAC-RMCF CON CEM I 42.5 R
HAC-RMCF CON CEM I 42.5 R
HAC-RMCF CON CEM II 32.5 R
RE
SIS
TE
NC
IA (
MP
a)
Tiempo (días)
HAC-RMCA
HAC-RMCF
HAC-RMCA
Fu
erz
a (
KN
)
Curva Típica de Fuerza (KN) vs Desplazamiento (mm) de las cuatro probetas de HC 4 y HAC-RMSA 4 con CEM I 42.5.R y relación A/C=0,60
FUERZA VS DESPLAZAMIENTOHC4 (120 - 1,1) - HAC4 (120 - 1,2)
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Desplazamiento (mm)
HAC-RMCA (CEM II 32.5 R) HAC-RMCF (CEM I 42.5 R) HAC-RMCA (CEM I 42.5 R)
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Desplazamiento (mm)
Fu
erz
a (
KN
)
HORMIGÓN
HCA/C=0,60
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. mm)
HAC-RMSAA/C=0,60
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. mm)
HAC-RMCAA/C=0,45
CEM II 32.5R
(FuerzaKN- Desplaz
mm)
HAC-RMCFA/C=0,45
CEM I 42.5 R(Fuerza
KN- Desplaz. (mm)
HAC-RMCAA/C=0,42
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. (mm)
#
1234
95 – 1,5111 – 1,1117 – 1,5120 – 1,1
95 – 1,4108 – 1,8115 – 1,1120 – 1,2
78 – 1,883 – 2,281 – 1,877 – 1,8
95 – 1,792 – 1,097 – 1,587 – 2,0
91 – 0,890 – 0,598 – 1,9
102 – 1,2
Promedios 111 – 1,3 110 - 1,4 80 – 1,7 93 – 1,6 95 – 1,1
C.V (%) Fuerza 10,1 9,94 3,45 4,69 6,03
Tensión de rotura
dherencia, bu (MPa)
25 24 18 21 21
HORMIGÓN
HCA/C=0,60
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. mm)
HAC-RMSAA/C=0,60
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. mm)
HAC-RMCAA/C=0,45
CEM II 32.5R
(FuerzaKN- Desplaz
mm)
HAC-RMCFA/C=0,45
CEM I 42.5 R(Fuerza
KN- Desplaz. (mm)
HAC-RMCAA/C=0,42
CEM I 42.5R(Fuerza
KN-Desplaz. (mm)
#
1234
95 – 1,5111 – 1,1117 – 1,5120 – 1,1
95 – 1,4108 – 1,8115 – 1,1120 – 1,2
78 – 1,883 – 2,281 – 1,877 – 1,8
95 – 1,792 – 1,097 – 1,587 – 2,0
91 – 0,890 – 0,598 – 1,9
102 – 1,2
Promedios 111 – 1,3 110 - 1,4 80 – 1,7 93 – 1,6 95 – 1,1
C.V (%) Fuerza 10,1 9,94 3,45 4,69 6,03
Tensión de rotura
adherencia, bu (MPa)
25 24 18 21 21
CUALITATIVAS
ECONÓMICAS
MEDIOAMBIENTALES Y SALUD LABORAL
Buena compacidad, independiente de la habilidad de los operarios
Posibilidad de proyectos más complejos
Mejoras en los acabados
Reducción de los plazos de ejecución
Reducción de los costes de personal y equiposasociados a la compactación
En la prefabricación:
* Aumento de la vida útil de los moldes * Posibilidad de moldes más ligeros
Reducción de ruidos
Eliminación de los riesgos laborales imputables a la compactación
Los resultados confirman que es posible colocar el HAC-RM en estructuras densamente armadas, sin peligros de segregación, dando lugar a un material homogéneo de fácil y rápida colocación.
Se hace prioritario dotar el LABEST, de toda la infraestructura necesaria para la caracterización en estado fresco de los HAC-RMs; pues al existir algunas normativas universalmente aceptadas para su uso, Colombia no puede quedarse atrás en el reconocimiento de una nueva alternativa económica de fabricación de hormigones de última generación.
Tres (3) de las propiedades principales (capacidad de relleno, habilidad de paso y estabilidad frente a la segregación) de los HAC-RMs, fueron verificadas en el LABEST. Lo que permite concluir, que hay buena compatibilidad de los materiales localmente disponibles en Medellín.
5. CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
En las aplicaciones realizadas en el LABEST; cabe anotar que el uso de HAC-RMs permite una mejor y más rápida colocación, con menor esfuerzo y operadores, como también ausencia de macro-defectos.
De la aplicación en la fabricación del mobiliario urbano (Expo-Camacol-2008), y hoy ubicado en el Palacio de Exposiciones de la ciudad de Medellín, se puede decir, que se encuentra en perfectas condiciones, sin evidencias de coqueras, manchas o desgaste superficial. Pues es hormigón a la vista sin ningún tipo de acabado adicional.
Una sola prueba para la caracterización del HAC-RM en estado fresco no es suficiente. Por lo tanto se deben determinar qué ensayos serán los encargados de caracterizar el hormigón en estado fresco, dependiendo lógicamente de las condiciones de colocación, aplicación y durabilidad que debe cumplir.
Con el estudio del estado del arte de los HACs, entre los que se incluye los HAC-RMs, se pone de manifiesto, la gran actividad realizada en los últimos años en el campo del desarrollo de técnicas experimentales con base científica, que permiten ser empleadas tanto para los diseños de mezclas, como para la calidad del hormigón producido.
El Grupo de investigación del LABEST, ya hace parte a nivel mundial de un equipo de trabajo para normalizar el uso de los HACs. Pretenden dar una respuesta eficaz a los nuevos retos estructurales, como estructuras fuertemente armadas, formas geométricas complejas, donde las dificultades de compactación pueden originar serios problemas de calidad del hormigón. El contenido de sólidos en los aditivos sps empleados en el LABEST, en algunos casos es casi el doble de los empleados en Barcelona (España). Por lo que la cantidad de sp necesaria para lograr la alta fluidez (sin segregación) de los HAC-RMs en Medellín, es mucho menor
Las aplicaciones estructurales del HAC-RM se realizaron en un tiempo que correspondía al 30 % del tiempo que se requiere para la colocación de un HC. Ello supone una mayor capacidad productiva y una disminución de costos importante, así como mejoras en el ambiente de trabajo.
FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
En el medio de la construcción colombiana existe la necesidad de desarrollar, validar y sistematizar métodos de dosificación para HACs de resistencia media y baja (p.e., entre 30 y 45 MPa). Pruebas pilotos son necesarias para verificar las prestaciones de los HAC-RMs, verificando su efectividad en producción a nivel industrial. Es de gran interés verificar los valores de Fluencia y Retracción para los HAC-RM que se desarrollen en Colombia; a fin de proponer un modelo matemático apropiado para su determinación. Pues el buen desempeño y durabilidad de este nuevo tipo de hormigones, debe estar completamente garantizado y validado.
43
EJERCICIO DE COSTOSHC vs HAC-RM
HC 30 HAC-RM HC 30 HAC-RM
COSTO normal HAC-RM Hormigón 3000 psi 3/4" 159653 157650$ 159.653,00 $ 156.000,00 Manguera pilietileno de 1/2" 361 361
$ 258.133,00 $ 222.125,00 Curado con agua 533 533$ 417.786,00 $ 378.125,00 Arm vac y des muro 80586 52381
Tranporte interno 5500 5500Vibrador y coches 5000 2500
Form y eq muro 6500 3200258133 222125TOTAL ($)
TOTAL DE LOS MATERIALES
PERSONAL Y EQUIPO DE VIBRADOTOTAL DE UN HORMIGÓN COLOCADO
ANÁLISIS DE COSTOS DE UN METRO CÚBICO DE HORMIGÓN COLOCADO EN OBRA
HORMIGÓN
PRECIOS COMPARATIVOS DE HORMIGÓN COLOCADO
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
normal HAC-RM
HC 30 HAC-RM
TIPO DE HORMIGONES
PE
SO
S
Coste depersonal yequipo
Coste deproducción
“ DESARROLLO DE HORMIGONES AUTOCOMPACTABLES DE BAJAS PRESTACIONES, EN COLOMBIA”