CONCRETO AUTOCOMPACTANTE:Historia:

1. En el siglo XX: Es un tipo de hormigón que se caracteriza por la capacidad tiene la propiedad de fluir y rellenar cualquier parte del encofrado solamente por la acción de su propio peso, sin ser necesaria una compactación por medios mecánicos, y sin existir bloqueo ni segregación: de ahí su denominación auto-compactante. Este tipo de hormigón discurre entre los encofrados y las armaduras sin la necesidad de aplicar medios de compactación internos o externos y manteniéndose, durante su puesta en obra, homogéneo y estable sin presentar segregaciones.

2. Okamaru: Debido a las características seísmicas El primer caso de hormigón autocompactante se produjo en Japón en el año 1986, por el profesor Hajima Okamura del Department of Civil Engineering University of Tokio. Este primer hormigón autocompactante empleaba escoria granulada procedente de los alto horno y cenizas volantes junto con un aditivo químico específico denominado superplastificante (3% del contenido de cemento).

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Definiciones:

1. Concreto autoconpactante: El concreto autocompactable se define como “aquel que tiene la propiedad de consolidarse bajo su propio peso sin necesidad de vibrado, aun en elementos estrechos y densamente armados”.Este concreto pertenece a la familia de los concretos de alto desempeño y tiene la propiedad de fluir sin segregación, autocompactándose por sí solo, asegurando así la continuidad del concreto endurecido.

2. Concreto fresco: El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento, arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) y agua. Mediante un proceso llamado hidratación, las partículas del cemento reaccionan químicamente con el agua y el concreto se endurece y se convierte en un material durable. 3. Concreto endurecido: Es aquel que tras el proceso de hidratación ha pasado del estado plástico al estado rígido. Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.

CARA

CTER

ISTI

CAS

Autocompactación.

Altas Resistencia a Corto y Largo Plazo.

Baja relación a/c

Alta impermeabilidad.

Medición de Cono de Abrams invertido de 70 cm y 75 cm.

Tamaño máximo del árido de 13mm.

Alta Durabilidad.

Excelente Fluidez sin Segregación.

4. Concreto homogéneo: por la mezcla son un elementos de mezcla homogenia porque luego de la mezcla no se puede distinguir los componentes del concreto.

5. Elevada fluidez: proceso de mejor fraguado y a caída por el peso del concreto

Características del Concreto Autocompactado:

Son hormigones de última generación, se consiguen con la inclusión de aditivos hiperfluidificantes que logran reducir la relación agua – cemento, la reducción de agua en un 30%, su alta fluidez ganada gracias a los aditivos hace que pueda ser vaciado por su propio peso sin vibración, consiguiendo una buena consolidación sin producirse exudación ni segregación, de ahí el nombre de Concreto Autocompactante.

Características Principales de los Materiales:

1. CEMENTO: No existen requerimientos especiales en cuanto al tipo de cemento

Se recomienda emplear cementos con bajo calor de hidratación para minimizar los problemas de retracción que una masa con tanta cantidad de finos puede generar.

En el presente estudio se usa el cemento para uso general en la construcción de Cementos Progreso, con una resistencia de 4000 PSI (280 kg/cm2) a los 28 días

2. AGREGADOS : Las principales características de los agregados que afectan la calidad del concreto son:

forma geométrica, granulometría, propiedades mecánicas e interacción química con la pasta

La clasificación entre agregado fino y grueso, se realiza con base a su tamaño de la siguiente manera: el fino es el que pasa a través del tamiz número 4, según la ASTM C-33 y el agregado grueso es el que queda retenido en dicho tamiz

Normas de distintos países establecen límites de graduación continua completa como la ASTM C-33. La forma ideal de los agregados es la redondeada para los cantos rodados y la cúbica para los triturados. Estos últimos tienen una mayor adherencia, aunque los lisos redondeados requieren menos agua para obtener un concreto de elevada fluidez.

3. AGREGADO FINO : No existen limitaciones en cuanto a la naturaleza de las arenas empleadas. Sobre su

distribución de tamaños, es necesario emplear arenas continuas, sin cortes en su granulometría, y preferiblemente sin formas lajosas.

Generalmente el contenido de la arena puede representar el 60% o el 50% de la cantidad de árido total, en función de la naturaleza y cantidad de la adición empleada de cemento y de las características de la grava

Es preferible que un cierto porcentaje de finos pase por el tamiz 100 (por parte de las arenas) ya que esto pude reducir la demanda de adición de cemento para corregir los 500-550Kg./m3 de finos demandados.

4. AGREGADO GRUESO : Las mayores exigencias en cuanto a materiales para la elaboración del concreto

autocompactado están en la grava. A pesar de que no existe limitación en cuanto a su naturaleza, si existen limitaciones con el tamaño máximo y el coeficiente de forma.

El tamaño máximo del árido deberá guardar relación con la distancia entre armaduras, pero dado el caso que fuere posible trabajar con tamaños superiores a 1”. , no deberá excederse de éste, ya que implica un elevado riesgo de bloqueo y segregación de la masa. Los mejores resultados globales se consiguen empleando tamaños entre 3/8" y 5/8“.

En cuanto al coeficiente de forma, este debe ser lo más bajo posible ya que las mejores propiedades autocompactables sin bloqueos y elevada fluencia del concreto se consiguen con gravas rodadas. Las formas lajosas dificultan que el concreto fluya adecuadamente y aumentan el riesgo de bloqueo

5. AGUA:

La cantidad de agua total empleada debe guardar relación con el volumen de finos empleados a razón de una relación 0.9 - 1.05. Relaciones volumétricas agua/finos inferiores a 0.9 generan concretos demasiado cohesivos, que necesitan mucho volumen para autocompactarse.

Contrariamente, relación A/F superiores a 1.05 implican un elevado riesgo de exudación. Si se emplea aditivo modulador de viscosidad, la relación del contenido de agua con el volumen de finos es más flexible en el aspecto que es posible incrementar el contenido de agua ya que dicho modulador, gracias a su efecto cohesionante, actúa como elemento corrector.

La dosificación de agua y el cálculo de la relación A/C debe considerarse la cantidad y el tipo de adición. Por ejemplo, al trabajar con cantidades elevadas de cenizas, estas deben considerarse en el agua reactiva. Esto implica considerar más la relación agua/ligante que la propia relación A/C en el caso de emplear cenizas. En general, y como el concreto convencional, la relación A/C o A/L dado el caso, es fundamental sobre la durabilidad y resistencia mecánica del concreto

6. Aditivo Súper Plastificante/Reductor de Agua de Alta Capacidad: Los aditivos basados en naftalen-sulfonatos o los condensados de melamina, no ofrecen

suficiente poder reductor de agua y en consecuencia, los tipos utilizables son los basados en éter policarboxílico modificado, capaces de reducir agua en valores superiores al 35%.

Independientemente del poder reductor de agua, las características del aditivo deben ajustarse a las de cada y en correspondencia al tipo de cemento, adición y áridos empleados.

Es recomendable usar, Glenium 3030 NS, el cual es un aditivo reductor de agua de alto rango, cumple con la especificación ASTM C 494 para aditivos reductores de agua (tipo A) y aditivos reductores de agua de alto rango, (tipo F).El rango de dosificación de este aditivo recomendada para aplicaciones tipo F, es de 390 a1,170/100 Kg. de cemento.

7. Aditivos que Modifican la Viscosidad: Son esencialmente “espesadores”. Al agregar un modificador de viscosidad se puede

trabajar una mezcla de concreto, que de otra manera sería aguada, y hacer que fluya como miel. La mayoría de los modificadores de viscosidad están compuestos por materiales de polímero en base de celulosa.

Los modificadores de viscosidad que absorben el agua rápidamente y la retienen, son más populares para controlar el sangrado y para usarse en secciones profundas, como en muros y columnas, en donde el potencial de que haya segregación resulta más grande.

Cuando se usa una mezcla con alto contenido de finos -más material cementante y una proporción de arena superior a la normal- para desarrollar la estabilidad de una mezcla de concreto autocompactable, crece la demanda de agua, lo cual da como resultado un incremento en la contracción por secado y en la fluencia del concreto endurecido.

DISEÑO DE MEZCLAS

1. INTRODUCCIÓN:

Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del mencionado elemento.

Los ingenieros hemos llegado a tomar plena conciencia del rol determinante que juega el concreto en el desarrollo nacional. La adecuada selección de los materiales integrantes de la mezcla; el conocimiento profundo de los materiales integrantes de la mezcla; el conocimiento profundo de las propiedades del concreto; los criterios de diseño de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso, el proceso de puesta en obra; el control de la calidad del concreto; y los más adecuados procedimientos de mantenimiento y reparación de la estructura, son aspectos a ser considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el tiempo que se espera de ellas.

La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más apropiada para elaborar la mezcla.. Los Métodos de Diseño de mezcla están dirigidos a mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y la durabilidad de todos los usos que pueda tener el concreto.

El diseño de mezclas es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.

Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aún así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión.

El adecuado proporcionamiento de los componentes del concreto dan a este la resistencia, durabilidad, comportamiento, consistencia, trabajabilidad y otras propiedades que se necesitan en determinada construcción y en determinadas condiciones de trabajo y exposición de este, además con el óptimo proporcionamiento se logrará evitar las principales anomalías en el concreto fresco y endurecido como la segregación, exudación, fisuramiento por contracción plástica y secado entre otras.

Este informe sólo pretende ser un aporte más al conocimiento del concreto y, específicamente está orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la elección de las proporciones de la unidad cúbica de concreto por el Método de A.C.I.

2. MARCO TEÓRICO:

MÉTODO ACI

Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas de concreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a las mezclas de prueba.

1º.- El primer paso contempla la selección del slump, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de slump de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los valores son aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros.

2°.- Se determina la resistencia promedio necesaria para el diseño; la cual está en función al f’c, la desviación estándar, el coeficiente de variación. Los cuales son indicadores estadísticos que permiten tener una información cercana de la experiencia del constructor.

a) Mediante las ecuaciones del ACI

f’cr=f’c+1.34s…………..I

f’cr=f’c+2.33s-35………II

De I y II se asume la de mayor valor.

Donde s es la desviación estándar, que viene a ser un parámetro estadístico que demuestra la performancia o capacidad del constructor para elaborar concretos de diferente calidad.

DS=√ (X1−X )2+(X2−X )2+(X 3−X )2+…+(XN−X )2

N−1

X1 , X2,….X N valores de las resistencias obtenidas en probetas estándar hasta la rotura (probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura).

15cm

30cm

X = es el promedio de los valores de la resistencia a la rotura de las probetas estándar.

N = es el número de probetas ensayadas, que son mínimamente 30.

b) Cuando no se tiene registro de resistencia de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores.

f’c f’crMenos de 210 f’c+70

210 – 350 f’c+84>350 f’c+98

c) Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.

Nivel de Control f’crRegular o Malo 1.3 a 1.5 f’cBueno 1.2f’cExcelente 1.1f’c

d) Para determinar el f’cr propuesto por el comité europeo del concreto.

f 'cr= f ' c1−t∗V

Donde:

f 'cr=resistencia promedio acalcular

V= coeficiente de variación de los ensayos de resistencia a las probetas estándar

t= Coeficiente de probabilidad de que 1 de cada 5, 1 de cada 10, 1 de cada 20 tengan un valor menor que la resistencia especificada.

V entonces es un parámetro estadístico que mide la performancia del constructor para elaborar diferentes tipos de concreto.

V=DSX

2º.- La elección del tamaño máximo del agregado, segundo paso del método, debe considerar la separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sin cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado slump depende del tamaño máximo, de la forma y

granulometría de los agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos químicos.

En conclusión se requiere estudiar cuidadosamente los requisitos dados en los planos estructurales y en especificaciones de obra.

Como por ejemplo el siguiente gráfico tomado de una parte de un plano para indicar los detalles típicos de una zapata que se dibuja en un plano de estructuración.

3º.- Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua recomendables en función del slump requerido y el tamaño máximo del agregado, considerando concreto sin y con aire incluido.

4º.- Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relación agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relación agua/cemento para casos de exposición severa.

5º.- El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso tres, y la relación agua cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera un contenido mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se deberá basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye el quinto paso del método.

6º.- Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una tabla con el volumen del agregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamaño máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. El volumen de agregado se muestra en metros cúbicos con base en varillado en seco para un metro cúbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro cúbico de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico de varillado en seco.

7º.- Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este séptimo paso, es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto.

8º.- El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.

9º.- El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada mediante el slump y la ausencia de segregación y sangrado, así como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el slump, en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONE

* Conseguir nuevos avances en el campo de la tecnología del concreto parecía una utopía. El desarrollo del concreto autocompactado cuyo origen se remonta a unos 20 años en la universidad de Tokio con los primeros trabajos del profesor Okamura constituye una nueva forma de ver el concreto que puede revolucionar el mundo de la construcción y que demuestra que aun es posible innovar para superar nuevos.

retos dentro del sector.* Las diferencias fundamentales que definen un concreto autocompactado (SCC) frente un concreto convencional son la facilidad, rapidez en la ejecución y la posibilidad incluso de reducir los plazos de obra que redundan en el ahorro de costo de construcción.* Las bajas relaciones agua/material cementante permiten una importante reducción en la porosidad del concreto, lo cual implica mayor impermeabilidad que redunda en mejores condiciones de durabilidad.* El concreto autocompactado es el ideal prácticamente para cualquier tipo de estructura y aplicación en la que se quiera conseguir un concreto de calidad gracias a su fácil colocación y necesario cuidado en el diseño y elección de materiales. Permite importantes ahorros en mano de obra y tiempos de ejecución consiguiendo un producto final de máxima calidad en lo que se refiere al acabado, excelente consistencia y viscosidad, resistencia mecánica y durabilidad.* Además debe considerarse las mejoras ambientales como la ausencia del vibrado que

implica una nula contaminación acústica por este concepto, ahorro de energía, mayor duración de los encofrados y eliminación de los errores de ejecución y de materiales