hormigones alto desempeño

Hormigón de Alto Desempeño

HORMIGONES ESPECIALES

Hormigones de Alta Resistencia

Características de los Hormigones de Alto Desempeño

• Alta resistencia• Alta resistencia inicial • Alto módulo de elasticidad• Alta resistencia a abrasión • Alta durabilidad y vida útil larga en ambientes severos

• Baja permeabilidad y difusión • Resistencia al ataque químico

Características de los Hormigones de Alto Desempeño

• Alta resistencia a la congelación y a los daños causados por las sales de deshielo 

• Tenacidad y resistencia al impacto 

• Estabilidad de volumen• Fácil colado • Compactación sin segregación• Cohibición del crecimiento de bacterias y moho

Materiales Usados en el Hormigón de Alto Desempeño (1)

Hormigón de Alto Desempeño

Material Contribución principal/propiedad deseada

Cemento portland Material cementante/durabilidad

Cemento adicionado o mezclado

Material cementante/durabilidad//alta

resistencia

Ceniza volante/Escoria/Humo de síliceArcilla calcinada/Metacaolinita

Esquisto calcinado

Superplastificante Fluidez

Reductores de agua de alto rango Reducción de la relación agua-cemento

Aditivos de control de hidratación Control de fraguado

Materiales Usados en el Hormigón de Alto Desempeño (2)

Material Contribución principal/propiedad deseada

Retardadores Control de fraguado

Aceleradores Aceleración de fraguado

Inhibidores de corrosión Control de la corrosión del acero

Reductores de agua Reducción del contenido de cemento y de agua

Reductores de contracción Reducción de la contracción

Inhibidores de RAS Control de la reactividad álcali-sílice

Modificadores poliméricos/látex

Durabilidad

Agregado con granulometría optimizada

Mejoría de la trabajabilidad y reducción de la demanda de pasta

Propiedades Seleccionadas del Hormigón de Alto Desempeño (1)

Propiedad Método de ensayo Criterio que se debe especificar

Alta resistencia ASTM C 39, IRAM 1546 40-140 MPa en 28 a 91 días

Alta resistencia a compresión inicial

ASTM C 39, IRAM 1546 20-30 MPa en 3-12 hrs. o 1-3 días

Alta resistencia a flexión inicial

ASTM C 78, IRAM 1547 2-4 MPa en 3-12 hrs. o 1-3 días

Alta resistencia a abrasión

ASTM C 944 0 a 1 mm de profundidad de desgaste

Propiedades Seleccionadas del Hormigón de Alto Desempeño (2)

Hormigón de Alto Desempeño

Propiedad Método de ensayo Criterio que se debe especificar

Baja permeabilidad

ASTM C 1202 500 a 2000 coulombs

Penetración de cloruros

AASHTO T 259/260 Menos de 0.07% Cl en 6 meses

Alta resistividad ASTM G 59 —

Baja absorción ASTM C 642 2% a 5%

Bajo coeficiente de difusión

La ASTM estádesarrollando un método

1000 x 10-13 m/s

Resistencia al ataque químico

Exposición del hormigón auna solución saturada

Ningún deteriorodespués de 1 añoen ambientehúmedo/seco

Propiedades Seleccionadas del Hormigón de Alto Desempeño (3) 

Propiedad Método de ensayo Criterio que se debe especificar

Ataque de sulfatos ASTM C 1012, IRAM 1635 Expansión máxima de 0.10% en 6 meses

Alto módulo de elasticidad ASTM C 469 Más de 400,000

kg/cm2 o 40 GPa

Alta resistencia a congelación-deshielo

ASTM C 666Factor de durabilidad de 95 a 100 en 300 a 1000 ciclos

Alta resistencia a sales de deshielo

ASTM C 672

Clasificación de 0a 1 o pérdida demasa de 0 a 0.5kg/m3 despuésde 50 a 300 ciclos

Propiedades Seleccionadas del Hormigón de Alto Desempeño (4) 

Propiedad Método de ensayo Criterio que se debe especificar

Baja contracción ASTM C 157, IRAM 1597 Menos de 400 millonésimos

Baja fluencia ASTM C 512 Menor que el hormigón normal

Hormigón de Alta Resistencia Inicial

• Alta Resistencia Inicial a CompresiónASTM C 3920 a 28 MPa

en 3 a 12 horas o 1 a 3 días

• Alta Resistencia Inicial a FlexiónASTM C 782 a 4 MPaen 3 a 12 horas o 1 a 3 días

Hormigón de Alta Resistencia Inicial

• Cemento de alta resistencia inicial, tales como ASTM tipo III o HE

• Alto contenido de cemento (400 a 600 kg/m3 )• Baja relación agua‐material cementante (0.20 a 0.45 en masa)

• Temperatura más elevada del hormigón fresco• Mayor temperatura de curado

Se puede obtener con —

Hormigón de Alta Resistencia Inicial

• Aditivos químicos• Humo de sílice (u otro material cementantesuplementario)

• Curado a vapor o en autoclave• Aislamiento para retener el calor de hidratación

• Cementos especiales de endurecimiento rápido

Se puede obtener con —

Desarrollo de la Resistencia del Hormigón de Alta Resistencia Inicial

Cemento 390 kg/m3

a/c=0.46

Desarrollo de la Resistencia del Hormigón de Alta Resistencia Inicial

Cemento = 504 a 528 kg/m3

a/c = 0.46

Efecto de las Mantas de Aislamiento

Materiales del Hormigón de Alta Resistencia

• Selección se basa en : – Ensayos de cubos de mortero– Resistencias comparativas del hormigón a los 28, 56 y 91 días.

• Uso de cemento que lleve a altas resistencias a edades avanzadas (91 días) 

• Cemento debe producir cubos de mortero con resistencia mínima a los 7 días de 310 kg/cm2 o 30 MPa .

• Mezclas de prueba con contenidos de cemento entre 400 y 550 kg/m3.

Cementos —

Materiales del Hormigón de Alta Resistencia

• Tamaño máximo nominal de 9.5 ‐ 12.5 mm  da una resistencia óptima

• combinación de tamaños de agregado para producir la granulometría requerida, para el control más rígido y la disminución de la variabilidad del hormigón.

• Para resistencias especificadas de 700 kg/cm2 o 70 MPao mayores, el MF debe estar entre 2.8 y 3.2 (MF más bajos pueden producir resistencias más bajas y mezclas pegajosas).

Agregados —

Materiales del Hormigón de Alta Resistencia

• Ceniza volante, humo de sílice o escoria normalmente son obligatorios

• Dosis del 5 al 20%, o más, de masa total del material cementante. 

• Algunas especificaciones permiten el 10% de humo de sílice, máximo.  

Adiciones minerales —

Materiales del Hormigón de Alta Resistencia

• Reductores de agua, retardadores, reductores de agua de alto rango o superplastificantes —obligatorios en hormigón de alta resistencia

• El uso de aditivos inclusores de aire no es necesario ni deseado en el hormigón de alta resistencia– Aire es obligatorio donde sea necesaria la durabilidad en ambiente de congelación‐deshielo, como en puentes, pilas de hormigón, estribos o estructuras de aparcamientos 

– Estudios recientes: • a/mc ≥ 0.30—aire necesario• a/mc < 0.25— ningún aire necesario

Aditivos—

Hormigón de Alta Resistencia

• Mezcladoras móviles y centrales de hormigón• En camiones mezcladores ‐ reducir la carga para 90% de la capacidad del camión 

• Se recomienda precalificación de los proveedores de hormigón 

• Mezclas de prueba usando la carga completa del hormigón se deben entregar en la obra o en una maqueta para verificar los sistemas de dosificación,  mezclado, transporte y colocación que se vayan usar

Mezclado —

Hormigón de Alta Resistencia

• Retrasos en la entrega y en la colocación se deben eliminar

• Consolidación es muy importante para que se obtengan las resistencias

• Revenimiento 180 a 220 mm• Poco o ningún sangrado — curado por rociado (o niebla) o retardadores de evaporación, inmediatamente después del enrasado para disminuir la contracción plástica

• 7 días de curado húmedo

Colocación, Consolidación y Curado

Two Union Square  Seattle, 1988

• Cemento:  513 kg/m3 

• a/c:  0.25• Humo de sílice:    43 kg/m3 

• Agregado fino:  685 kg/m3 

• Reductor de agua de alto rango:  15.7 l/m3 

• Resistencia 28d:  119 MPa• Resistencia 91d : 145 MPa

Hormigón de Alta Durabilidad

• Años 70 y 80  enfocado en — Hormigón de Alta Resistencia

• Hoy en día el enfoque es la alta durabilidad en ambientes severos, resultando en estructuras con mayor vida útil — Hormigón de Alta Durabilidad

Hormigón de Alta Durabilidad

• Resistencia a abrasión• Resistencia a explosión• Permeabilidad• Carbonatación• Resistencia a congelación‐deshielo• Ataque químico• Reactividad álcali‐sílice• Tasa de corrosión del refuerzo (alta resistividad)

Cuestiones de la durabilidad que el hormigón de alto desempeño puede traer

Hormigón de Alta Durabilidad

• Cemento:  398 kg/m3  

• Ceniza volante:  45 kg/m3

• Humo de sílice:  32 kg/m3

• a/c:  0.30• Reductor de agua: 1.7 L/m3

• Reductor de agua de alto rango: 15.7 L/m3

• Aire: 5‐8%• Resistencia 91d:  60 Mpa

Puente de la Confederación , Northumberland Strait, Prince Edward Island/New Brunswick, 1997