CARACTERIZACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO UTILIZADAS ENSISTEMAS INDUSTRIALIZADOS DE CONSTRUCCIÓN DEEDIFICACIONESJorge C. DÍAZ', Luisa BAUTISTA 2 , Adrián SÁNCHEZ 2 , Daniel RUÍZ 3

RESUMENMediante ensayos de laboratorio se llevó a cabo una caracterización físico - mecánica de los diferentesconcretos que se utilizan en los sistemas industrializados de construcción de edificaciones, haciendo unanálisis comparativo del comportamiento de este tipo de mezclas a diferentes edades (horas y días).Adicionalmente se contrastaron las principales propiedades mecánicas de estos concretos especiales conlas del concreto convencional (bombeable) usado en la construcción de placas de sistemas tradicionales.Por otro lado se llevaron a cabo ensayos de calorimetría sobre los concretos usados en los sistemasindustrializados con el fin de relacionar el diferencial máximo de temperatura (ETmax), tomado delperfil térmico, con la resistencia máxima esperada de la mezcla. Finalmente se desarrolló un prototipopara determinar el esfuerzo de adherencia entre el acero de refuerzo y el concreto con el fin de establecerla evolución de este esfuerzo en el tiempo.PALABRAS CLAVESSistemas industrializados de construcción, ensayos mecánicos de laboratorio, calorimetría, evoluciónen el tiempo de propiedades mecánicas, esfuerzo de adherencia, concreto1. INTRODUCCIÓN

El concepto de sistema industrializado paraconstrucción de vivienda está asociado a losprocesos que, mediante una adecuadaplaneación de actividades y presupuesto y unaselección acertada de equipos y materiales, generanelevados rendimientos en obra y un mejoraprovechamiento de los recursos, al crearuna especie de producción en serie, similar alos procesos repetitivos empleados en fábricas.La industrialización de los procesos constructivospermite construir, mediante el uso deformaleta metálica modulada, una unidad devivienda tipo, con el principio de rotación diariade la formaleta que permite una velocidadde construcción con eficiente ocupación depersonal. Entre los sistemas industrializadosmás difundidos se encuentra la construcciónde vivienda cuyo sistema estructural está conformadoúnicamente por placas y muros enconcreto.Ingeniero Civil. Director de Desarrollo Técnico. CEMEX Colombia. Email: jorgecamilo.diaz@cemex.com.co2 Ingeniero Civil, Pontificia Universidad Javeriana.3 Profesor Asistente e Investigador del grupo de Estructuras. Departamento de Ingeniería Civil. Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá,Colombia. email: daniel.ruiz@javeriana.edu.co

60 - UNIVERSIDAD DE LOS ANDES •Dentro de la clasificación de los sistemasindustrializados de construcción se encuentranlos de formaleta reutilizable que son pánelesmetálicos en aluminio o acero que unidos formanuna estructura temporal autoportante capazde resistir presiones sin deformarse y cuyofin es moldear el concreto según el diseño arquitectónico.En general, este tipo de formaletasse agrupan en dos sistemas: formaletería tipotúnel y formaletería manoportable.Por otro lado debe mencionarse que debido ala rapidez en la construcción, el concreto usadopara este tipo de sistemas debe tener característicasespeciales de resistencia a edadestempranas comparadas con las resistenciasmáximas de los concretos convencionalesbombeables, ya que los sistemas estructuralesdeben ser capaces de soportar cargas sobreimpuestasa edades tempranas de su proceso defraguado.2. SISTEMAS INDUSTRIALIZADOS DE VIVIENDAEN CONCRETO

2.1 Tipo túnelEl sistema estructural esta conformado pormuros y placas macizas en concreto reforzadomediante mallas electrosoldadas de alta resistencia,fundidos monolíticamente en sitio medianteel uso de formaletas de grandes dimensionesen láminas y perfileria de acero que formansemitúneles y se complementan entre sípara conformar la estructura de diseño (VerFigura l.) Dentro de las principales característicasdel sistema está el uso necesario de unatorre grúa para la movilización de la formaletay en la mayoría de los casos del concreto.Asimismo, la utilización de los encofrados enel sistema tipo túnel permite la incorporaciónde cajas eléctricas y pasos de tubería perfectamenteubicados. Las instalaciones se amarrana la malla y las cajas que se incrustan en losmuros. En la placa se colocan cruces prefabricadaspara colocar la formaleta de inicio demuro así como las mallas de refuerzo,Formaleta para sistema industrializado tipo túnel. [FORSA, 2003]2,2 Tipo manoportableCori el sistema manoportable de pánelesmodulares, la formaleta se puede acoplar fácilmentea cualquier tipo de proyecto o diseñoarquitectónico, ya sea para edificios o casas.

Dada su fabricación el sistema permite fundirmonolíticamente muros v losas logrando unrendimiento de una vivienda diaria. El nivel dea i, In:gen era

acabado sobre la superficie de concreto puedeser liso o con textura. El sistema de encofradode la formaleta en aluminio está compuesto por_les y accesorios. Los paneles son confror-?aclos p or la unión entre si de perfiles extruidoscon aleación estructural. El peso promedio deun panel de 90cm x 240cm es de aproximadamente40 kg. (Ver Figura 2)

6 1Bajo Alto

'RITERIO DE DISENO MUROS PLACASFluidez.Res'. . ...

Riesgo de fistaraciotempranaP-- , - . s n-a.'

A: paalo-^: I Mr . mYaz.lo:2hdas úiasA:.aMedia

teta para : .3. CONCRETOS UTILIZADOS eN LOSSISTEMAS !"' r-!'°':TRIALIZADCIS DE \%i4^ Mi,r?ne, _ - )NCRETO

tipo trlelnoportable^ ^,

-tablaa 1. Especificaciones tfc l út c+.^ det Ceontcor wado

para muros y pacas en sistemas %ndus : .:' .- rdos[CLAMA 2003;

62E.; Los sister-ss industrializados de viviendade muros de concreto se requieren dos tiposde mezclas dependiendo si son usadas paralos muros o para las placas. En particular, loscriterios de diseño de las mezclas de concretousadas para los muros están asociadas conlas fluidez y los tiempos de fraguado debidoa la alta resistencia al bloqueo que se presentaal interior de los muros (espesores entre 8y 172 cm) generada por la presencia de tubeías.refuerzos de acero v accesorios. Por suparte las principal característica que se buscaen las mezclas usadas en las placas de concretoestá asociada eon la resistencia a edadestempranas sin perder de vista la fisuraciónplástica, Las características mencionadas adesdenizA

t eriormente han evolucionado esde los primmeerroossaños de la década de los 90's cuandose introdujo al país el sistema Outinord y el

Contech. En los primeros años de esta década

se usaba un único tCiIp" pl`.a con las caracterisira placas corno para íos roer.;.,. .. .claro .. i. e el uso de una iin

no garantiza un adecuanagro' echan lento' de las propiedades t-scasmecánicas de .las mezclas, dado que unmuro no requiere de tanta resistencia inicialcomo una placa de concreto v una fluidezmuy alta puede alargar los tiempos para podera cabo el alienado ("finishing") dela-El concreto usado en los muros estructuralesde liste as industrializados ha evolucionadodesde mezclas fluidas con asentamientos de 7"(17,5 cm) hasta tos concretos autocompactantesque no requieren vibrador de inmersión yque garantizan un adecuado llenado en todoslos espacios al interior de los muros.El presente artículo se enfoca en el análisis delos concretos de placas, donde el principal criterioa evaluar es su resistencia a edades tempranas.En este caso su fluidez, medida en elensayo de asentamiento, es apenas de 4" (10cm) lo ..:il requiere el uso de vibradores d_., . ,_ io oler lento . tener en c.^.e

el diseño i`e4ta Tl aunquedel cemento es nrimor,t:..

las normas técnicas colombianas N321, se ha encontrado que el cemento más cveniente a usar es el tipo 3, el cual dese :o ..altas resistencias a edades tempranas. La co: -posición química dei cemento tipo 3 difiere locla del cemento tipo i aunque físicamente sonsimilares. No obstante los tamaños de las par-U . I p, ti _ A._ DE LOS ,7 N DE 5

concreto quec1eg4.

CARACTERÍSTICA OfffINORD j CO\TECH PLACA BOMBEASTE

i CONVENCIONAL

Re irte 0aa un: ial e spe. d icadaK<.,.::. ..,, . . . : , •r: ,d<,100% dery

tículas del cemento tipo 3 son relativamenteinferiores a las del tipo 1 debido a que han sidomolidas más finamente, Se anota que comomedida preventiva para evitar una generaciónde calor brusca s para evitar grandes gradientesde temperatura entre el concreto fundido y elclima, se recomienda que este tipo de cementotenga un valor de C3A del 8%,Otros factores que ayudan a complementar un

adecuado diseño, además de criterios básicoscomo la relación agua/cementante (á/c1 ), sonla inclusión de aditivos y fibras en el concreto,los cuales contribuyen a mejorar el tiempo demanejabilidad, el tiempo de fraguado, la fluidezla disminución del riesgo de fisuración. Sinembargo, no debe olvidarse que el riesgo defisuración se disminuye en gran medida cuandose procura controlar los efectos ambientalescomo las muy altas o bajas temperaturas, bajahumedad relativa y la velocidad del viento.Finalmente se menciona que el concreto de altaresistencia a temprana edad alcanza su resistenciaespecificada más rápido que un concretonormal. El período en el que obtiene la resistenciaespecificada puede variar desde unascuantas horas hasta varios días. Se anota queesta resistencia inicial es especialmente importanteporque gobierna el proceso de retiro dela formaleta al siguiente día de fundido el concreto,Para el concreto usado en los sistemasindustrializados de construcción, se debe teneren cuenta los esfuerzos de tensión porflexión a edades temprana debido a que, por lavelocidad del proceso constructivo, se puedengenerar fisuras en las placas, causadas por elpeso de las formaletas y el personal que trabajasobre las placas en las primeras horas despuésde vaciado el concreto, Debe anotarse que sehan presentado en algunas obras de construccióncon sistemas industrializados en Bogotá,una serie de fisuras cuyo origen puede estarasociado a solicitaciones a flexión superiores alas disponibles a las pocas horas de vaciado elconcreto. Esta solicitación temprana obliga adefinir un modelo de análisis estructural bsadoen criterios de elasticidad.3.1 Tipos de Concreto Estudiados en la ln-;-estigaciónA conti nuación se hará una breve descr1pciónde los concretos estudiados en el presente reportede la investigación llevada a cabo:Concreto Outinord: Es un concreto de fluidezinedia, acelerado de resistencia y fraguado, diseñadoespecialmente para ser empleado en elsistema túnel, permitiendo una rápida rotaciónde formaleta y velocidad en la construcción.Concreto Contech placa: Es un concreto de

fluidez media , acelerado de resistencia y fraguado,diseñado para sistemas industrializadosde rápida rotación de formaleta y perfectos

acabados.Concreto bombeable: Es un concreto de fluidezmedia, condición que brinda muy buenamanejabilidad, especialmente cohesivo lo cualpermite la colocación por medio de un equipode bombeo. El concreto bombeable es utilizadoprincipalmente en placas aligeradas de estructurasconvencionales,En la tabla 2 se presenta un resumen de lasprincipales características de los concretos descritosanteriormente. Obsérvese que a pesar deque se requieren asentamientos, tamaños máximos,densidades y contenidos de aire iguales,los concretos para sistemas industrializados(Outinord y Contech Placa, requieren resistenciasa edades tempranas considerables a diferenciade los requerimientos del concreto convencional.Espec c orleS teC7?t-as delCewreto [CEMEX 2003]MEZCLA DE CONCRETO

Face i tad de ingeniería

63Tipo de Concreto

I Cc' rr_'; 'lacOutinordE,.ntbleTamañoento Máximo Grava (ivianoponabie I 4' í 10 mm) I r ('_> mm)

Tünel 4" (] 0 mm)

ecn•:c.cionai 4"'1^Onun)Resistencia(kglcm')210x

I X ^ X !) rml j X i X Í

SistemaConstructivo IAsentam

ContechOutinordContechOutinordBombeabi` ontec hOutinordBombeableContechOutin.,r:;BcrnlOuti fiordeableMódulo deElasticidadContechOutinordContechOutinordBombeableContechOutinordB>rrdbeab lcContech

OutinordBombeableContechOutinordBombeableTensiónIndirectaContechOutinordContechOutinordContechOutinordBombeableConteeOutinordBombeableContechOutinordBombeContechOutinoréBombeabieContechOutinordBombeableContechOutinordBombeableEDAD Resistencia a laCompresiónContechOutinordContechOutinordContechOutinordBombeable4. DESCRIPCION DE ENSAYOS

A través de diversos ensayos mecánicos se evaluóel comportamiento de tres mezclas de concretoa edades tempranas (horas iniciales) y alos 28 días para tres resistencias de diseño. Lasmezclas estudiadas fueron sometidas a ensayospara determinar la resistencia a la compresión,la resistencia a la tensión, el módulo deelasticidad y el módulo de rotura a diferentesedades. En la tabla 3 se presenta la matriz demezclas para tres diferentes resistencias de diseño.Tabla 3. Matriz de mezcl_ <s,

Así mismo se anota que las mezclas estudiadascorresponden a los diseños de mezcla preestablecidaspor Cemex Concretos, En cada casoespecifico se siguieron los lineamientos establecidosen las normas NTC teniendo en cuentatodos los cuidados y criterios para llevar a cabolos ensayos. Adicionalmente las mezclas se curaron

debidamente según la Norma NTC 550[ICONTEC, 2003; "Elaboración y curado deespecímenes de concreto en obra",Por su parte en la tabla 4 se resumen los ensayosrealizados sobre las tres mezclas, especificandoen cada caso las edades de los ensayos.Se anota que para cada mezcla estudiada, paracada tipología de ensayo, para cada edad y paracada resistencia, se efectuaron tres ensayos conel fin de tener el mínimo número de probetasestipuladas por las normas técnicas de referencia.'Libia 40 atriz de ensayos para cada unce de las mezclas estudiadasTIPO DE ENSAYOMódulo deRoturaContechOutinordechOutinordContechOutinordBombeableContecr-.OutinordContechOutinordBom:beabieC:ontechOutinordBombeableContecl.OutinordBombeableContechOutinordBombeableContechOutinordBombeableCalorimetría'J N'^. ,'^ HSIDAD DE :OS ANDES

#. ? Ensayo de Resistencia a la CompresiónSiguiendo los lineamientos establecidos en laNorma NTC 673 [ICONTEC. 20031 "Ensayode resistencia a la compresión de cilindros normalesde concreto", se llevaron a cabo los ensayosa diferentes edades del concreto. En lafigura 3 se muestra el montaje y la falla deprobetas sometidas a compresión,Placa y bombeabiej para diferentes edades, En

la figuras 4 se presenta el montaje del ensayo yel modo de falla de algunas probetas.e.sistencia a la –

cuenta la N orma NTC ensa.2003] "Método de ensayo ° :ión del LOP crt -.. resistencia a la tensión inQirec.. ,'on carga en los LerciCs`=

i"e cilíndricos de concreto" s^. la resistencia a la te3'SiOá generasayos de tensión indirecta sobre de. flexión ° c^ul s d rotura) en e3 tercio :;^F

- t ,^, ^t'^idladas !CJutlnord, ^,ontec^`? o ' e ' una ^ ^"^ de concreto sim^«-65

66En la Figuras 5 se presenta el montaje y el modode falla típico de las probetas sometidas a estasolicitación de carga.Figura 5. Montaje y falla de una sometida al ensayopara determinar el módulo de rotura4.4 Ensayo para Determinar el Módulo deElasticidadTeniendo en cuenta la Norma NTC 4025[ICONTEC, 2003] "Método de ensayo paradeterminar el módulo de elasticidad estático yla relación de Poisson en concreto a compresión.",se estimó el módulo de elasticidad a diferentesedades del concreto para tres mezclas(Outinord, Contech Placa y bombeable), En laFigura 6 se presenta el montaje típico de esteensayo.Figura 6. Montaje del ensayo paramódulo de elasticidad.4.5 Ensayo de CalorimetríaA través de la calorimetría se pretende establecerel incremento de calor de una pasta decemento o una mezcla de concreto en el procesode hidratación inicial. En el caso del concreto,la calidad intrínseca de la mezcla estárelacionada con el proceso de hidratación delos materiales cementantes – cemento, cenizasvolantes, humo de sílice o puzolanas contenidosen la mezcla, su relación (a/c+p) y la dosificaciónde aditivos, que influyen básicamenteen la manejabilidad, el tiempo de fraguadode la mezcla de concreto y la evolución de resistenciapotencial del concreto. Cada tipo deconcreto tiene una calidad intrínseca particularque se refleja, como una huella digital en elperfil térmico.La medición de la temperatura generada por elproceso de hidratación del cemento, en unambiente aislado térmicamente, permite establecercon buena precisión las característicascalorimétricas del concreto. El diferencial máximode temperatura (ATmax), tornado del perfiltérmico, refleja, de manera precisa yconfiable la calidad intrínseca del concreto aedad temprana dentro de las 24 horas siguientesa su vaciado.

Se ha comprobado que existe una correlacióndirecta entre ATmax y la evolución de resistencia[ASTM, 1998]. Esta relación se puedeUNIVERSIDAD DE LOS a S

67utilizar para predecir el rango de evolución dela resistencia. La caracterización calorimétricadel concreto se establece con base en ensayosde obra, de calorimetría y de resistencia a lacompresión, que se realizan paralelamente, conel fin de establecer una base de datos,El modelo de calorimetría [ATmax vs. Resistencia]es producto del análisis de la base dedatos mediante técnicas estadísticas y tiene trescomponentes paramétricos: el rango de calorimetría,la calidad característica del concreto yel nivel mínimo esperado de la resistencia[ASTM, 1998]. Cada tipo de concreto tieneuna calidad característica que está determinadapor la relación (ATmax vs. Resistencia) dentrode su rango particular de calorimetría.El montaje de este ensayo consiste en obteneruna muestra de concreto o pasta de morteropara llenar un molde de icopor. Este molde secoloca dentro de otros dos moldes de icoporpara garantizar un máximo aislamiento delmedio ambiente. (Ver Figura 7). Se introduceen el concreto una termocupla que transmitela temperatura al sistema de adquisición dedatos para poder realizar las gráficas correspondientes.F a c u I t a d d e IngenieríaFigura 7. Calorímetro y montaje del ensayo de calorimetría.5. ANALI: `: : ñ s' ?;SULTADOS

5.1 Resistencia a la compresiónEn la figura 8 se presenta la evolución de laresistencia a la compresión en el tiempo paralas tres mezclas analizadas. En el caso de lasmezclas Outinord y Contech, la gráfica presentaun aumento acelerado de la resistencia ala compresión a edades tempranas (entre las14 y las 24 horas), mientras que a partir deltercer día la tasa de aumento disminuye notablementepresentando un crecimiento relativamenteestable. A la edad de tres días para elconcreto Contech Placa y el concreto Outinord,la resistencia obtenida de los ensayos es mayor,en promedio, a la resistencia de diseño enun 42% y un 33`%© respectivamente, lo cual permitegarantizar que el concreto trabaja con suresistencia de diseño antes de lo estipulado,Debe anotarse que tanto el concreto Outinord

como el concreto Contech presentan resistenciasa la compresión a los 28 días sustancialmentesuperiores a las resistencias de diseño(casi el doble).Por otro lado el concreto Bombeable no presentaun aumento acelerado de su resistencia aedades tempranas como el descrito anteriormente,aunque a los 28 días llega a valores deresistencia a la compresión superiores a los establecidosinicialmente.Evolución en el tiempo de la resistencia a la compresiónCONTECH PLACA500 –400a 300.1; 200

^ 100o100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

-•-fc=175 kg/cm"2 -4- f'c=210 kg/cm"2 ^- fc=245 kg/cm^2Evolución en el tiempo de la resistencia a la compresiónOUTINORD500Fi' 400 ;EY 300; 200100o0 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

-^fc=175 kg/cm^2 c=210 kg/cm"2 c=245 kg/cm^2Evolución en el tiempo de la resistencia a la compresiónBOMBEARLE500400.-.^ 300f,

200loooO 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

-^ fc=175 kgicm^2 -^ f"c=210 kg/cm^2 ^+- f c=245 kg/cm^2Evolución en el tiempo de la resistencia a la tensiónCONTECH PLACA

0 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

c=1 75 kg/cm^2 c=210 kg/cm"2 fc=245 kg/cm^2

50^ 4052; 20I loO

Figura 8. Resistencia a la compresión para el concretoContech placa, Outinord y Concreto Bornbeablea diferentes edades5.2 Resistencia a la TENSIÓN Y MÓDULODE ROTURAEn la figura 9 se presenta la evolución de laresistencia a la tensión en el tiempo para lastres mezclas analizadas. Al igual que en el casode la resistencia a la tensión, la curva de evolucióntemporal de la resistencia a la tracción delas mezclas Outinord y Contech presenta unaumento acelerado de la resistencia hasta lostres días (72 horas). A partir de este punto latasa de crecimiento de la resistencia disminuyenotablemente lo cual se visualiza en una

pendiente relativamente horizontal en la Figuras9 a partir del tercer día. En el caso de losconcretos Contech placa y Outinord el concretoa los tres días tiene una resistencia a latracción indirecta superior a los 20 kg/cm2 paralas tres resistencias de diseño (175, 210 y 245kg/cm2). Por su parte el concreto bombeable ala misma edad tiene resistencias inferiores a 20kg/cm2 en todos los casos.Esta característica hace que el concreto convencionalno sea adecuado para la construccióncon sistemas industrializados, debido a que porla velocidad del proceso constructivo podríanaparecer fisuras por tracción generadas porflexión originadas en la aplicación temprana delas cargas asociadas con el peso de la formaletay el personal.Por otro lado, y de acuerdo con los resultados,el concreto Contech Placa tiene una resistenciaa la tensión indirecta de 17% de la resistenciade diseño a la compresión, el concretoOutinord de 16% y el concreto Bombeable de12%. En consecuencia, se puede mencionar queen promedio, el concreto usado en los sistemasindustrializados tiene una mayor resistenciaa la tensión indirecta que el concreto bombeable.Debe mencionarse que las conclusiones presentadasanteriormente son corroboradas por losresultados de los ensayos de módulo de rotura,los cuales no son presentados en este documento.

68 UNIVERSIDAD DE LOS ANDESEvolución en el tiempo de la resistencia a la tensiónOUTINORDO 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)-+-f'c=245 kg/cm^2 -+-fc=210 kg/cm^2 -r-f'c=175 kg/cm^2Evolución en el tiempo de la resistencia a la tensión50O 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)-^-f'c=175 kg/cm^2 fc=210 kg/cm^2 -+-fc=245 kg/cm^250

~ 40w 3020

rc 10

0Evolución en el tiempo del módulo de elasticidadCONTECH PLACA0 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

-e-fc=175 kg/cm^2 -`-1"1=210 kg/cm^2 c=245 kg/cm^2Evolución en el tiempo del módulo de elasticidadOUTINORD300000I 250000200000▪ 150000m 10000050000

^ o0 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

^fc=175kg/cm^2 +-fc=210kg/cm^2 fc=245kg/cm^2Evolución en el tiempo del módulo de elasticidadBOMBEABLE300000▪ 250000

a 200000^ 150000100000; 500002 o0 100 200 300 400 500 600 700 800Tiempo (horas)

-`-f'c=175kg/cm^2 +-fc=210kg/cm^2 -+-f"c=245kg/cm^2

a 300000250000^ 200000„ 150000100000g 50000

$f 0Figura 9. Resistencia a la tensión indirecta para elconcreto Contech placa, Outinord y Concreto Bombeablea diferentes edades7.3 Módulo de ElasticidadEn la figura 10 se presentan los resultados dela evolución temporal del módulo de elasticidadpara las diferentes mezclas de concreto yresistencias estudiadas. En el caso de los concretospara los sistemas industrializados(Contech placa y Outinord) se observa una altatasa de crecimiento inicial del módulo de elasticidaden las primeras horas de vaciado delconcreto. Esta tasa de crecimiento disminuyenotablemente con el transcurrir de las horaspero se mantiene creciente. Adicionalmente seanota que el módulo de elasticidad a los 28 díases en todos los casos superior a los valores estipuladosen los códigos de diseño de concreto.Particularmente este aumento era predecibledado que el módulo de elasticidad es proporcionala la raíz cuadrada de la resistencia a lacompresión. El comportamiento descrito anteriormentees bastante similar para las tres resistenciasde diseño estudiadas en las mezclasde concreto para sistemas industrializados. Porsu parte el concreto bombeable presenta uncomportamiento y una evolución temporal diferentea la de los concretos para los sistemasindustrializados. El concreto bombeable presentauna tasa de crecimiento inicial menospronunciada que la del Outinord y el Contechseguida de una tasa de crecimiento relativamentehorizontal. Sin embargo lo que más se destacade las curvas presentadas en la Figura 10es que el módulo de elasticidad para las mezclasde concreto bombeable diseñadas para teneruna resistencia final de 175 kg/cm 2 y 210kg/cm2 es inferior a lo estipulado en los códigosde diseño de concreto. Lo anterior es unindicativo de la alta variabilidad del módulo deelasticidad del concreto que no se presenta enlos concretos especiales usados en la construccióncon sistemas industrializados.

Figura 10. Módulo de elasticidad para el concretoContech placa, Outinord y Concreto Bombeable adiferentes edades

` Facultad de Ingeniería 69CALORIMETRÍACONTECH PLACA

O 10 20 30TIEMPO (horas)

— f"c=175 kg/cm^2 — fc=210 kglcm^2 — fc=245 kg/cm^2CALORIMETRÍAOUTINORDO 10 20 30TIEMPO (horas)—f"c=175 kg/cm^2 —f"c=210 kg/cm^2 —fc=245 kg/cm^2CALORIMETRÍABOMBEABLE10 20 30TIEMPO (horas)—fc=175 kg/cm^2 —fc=210 kg/cm^2 —f"c=245 kg/cm^2

40 5040 50353025

ra II20

EF 15100 40 503530`^ 25rad 20E

F 1510CALORIMETRÍA CONCRETO OUTINORDO É 250^ Y 200150m

^ 100&' 50oá 400`gÉ ^ 30028 días,7 días3 días24 hora20 horaj

11 13 15^ T ma: (°C)

17

5.4 Ensayo de CalorimetríaLa medición de la temperatura generada por elproceso de hidratación del cemento, en unambiente aislado térmicamente, permite establecerlas características calorimétricas del concreto.Para ello es necesario registrar la evoluciónen el tiempo de la temperatura de la mezclade concreto a edades tempranas. Este registrode temperatura vs. tiempo se presentapara cada una de las mezclas estudiadas en lafigura 1 1.

Figura 11. Perfil de calorimetría para el concretoContech placa, Outinord y Concreto BombeableUna vez establecidas las curvas de evolución

en el tiempo de la temperatura de la mezclapresentadas anteriormente, es necesario determinarpara cada mezcla (Outinord, Contechplaca y bombeable) la relación ATmax vs. Resistenciaa la compresión, siendo ATmax la diferenciaexistente entre la máxima temperaturaregistrada y la temperatura inicial de la Figura11.Al llevar a cabo este proceso se obtienen curvascomo las presentadas en la figura 12. Obsérveseque la tendencia de este tipo de gráficaspuede asimilarse lineal. Gracias a estas curvases posible establecer a partir de registrosde temperatura durante las primeras 24 horas,la resistencia esperada de la mezcla a diferentesedades.Figura 12. Relación entre el ATmgx del perficalorimétrico y la resistencia a compresión a diferentesedades para el concreto OutinordTeniendo en cuenta que uno de los factores másimportantes en las mezclas de concreto paralos sistemas industrializados es la resistencia aedades tempranas (días), es posible utilizar losresultados de calorimetría de las primeras 24horas para estimar la resistencia esperada de lamezcla de concreto y de esta manera establecerel momento ideal para retirar la cimbra.Utilizando este tipo de ensayos no destructivosse puede realizar un control de calidad de lasmezclas a la vez que se minimiza la probabilidadde que aparezcan fisuras en las placas porsobrecargas a edades temprana.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES _J 70315Íe en acerRótula mecánica

P^ A P/2P.

varilla de acero de retuerzo

Figura 13.gas en los terciensayo y equircentral Je la vigaio de ; tyt

71€. PLANTEAMIENTO DE UN MODELO PARADETERMINAR LA ADHERENCIA ENTRE ELCONCRETO Y EL ACERO DE REFUERZO

En la actualidad, algunas de las construccionesde edificaciones con sistemas industrializados(tipo túnel y manoportabies), realizadas enBogotá están presentando fisuras en sus placas,cuya condición de estructurales o no estructuralesse desconoce. Estas fisuras se hacenevidentes después de un tiempo de haber

fundido la placa, sin conocerse a ciencia ciertaen qué momento se han generado y cuáles sonlos agentes o factores causantes.Basados en el anterior hecho se emprendió unainvestigación tendiente a caracterizar las propiedadesmecánicas básicas de las mezclas deconcreto a diferentes edades tal como se presentóen los apartados anteriores. Una de laspropiedades mecánicas que se buscó determinarfue la evolución en el tiempo de la adherenciaexistente entre el acero de refuerzo v elconcreto, Basados en lo anterior se adapté eelensayo de adherencia entre un material compuesto(fibras de vidrio, fibras de carbono, fibrasde aramida, etc) y el concreto con el finde establecer de manera preliminar la edad parala cual el concreto y el acero presentan unaadherencia adecuada.El ensayo implementado en el laboratorio sebasa en el equilibrio de fuerzas y de momentosque debe existir al interior de una viga simplementeapoyada con dos cargas aplicadas en lostercios de su luz (Figura 13a)). El dispositivopara ejecutar el ensayo se bosqueja en la Figura13b) y su fotografía y planos se presentan en laFigura 14. Si la sección central de la viga estáconformada por una rótula mecánica en la partesuperior y una varilla en la zona inferior (VerFigura 13h)), el momento generado al interiorde la viga (P*L/6) debe ser soportado por elpar de fuerzas mostrados en la figura(T*d=C*d), en donde la rótula estaría sometidaa compresión (Fuerza C) y la varilla estásometida a tracción (Fuerza T). Si se tiene enF Üc c l i a ci de I n g e n i e rí a

cuenta que la rótula fue diseñada para que nuncafallase a compresión, el modo de falla de laviga debe estar asociado a la fluencia o al deslizamientode la varilla.

nLa varilla instalada en la zona central del dispositivode ensayo tenia un diámetro No. 2 yaque este es el diámetro usado en las mallaselectrosoldadas de refuerzo colocadas en lasplacas de los sistemas industrializados. Se anotaque para las dimensiones del molde se tuvoen cuenta que la varilla estuviese embebidadentro de los bloques de concreto (Ver Figura13b) una longitud superior a la longitud de

desarrollo establecida en los códigos de concretopara esta varilla. De esta manera se garantizaque si existe una adherencia adecuadaentre el acero y el concreto, la falla se presentapor fluencia de la varilla y no por deslizamiento.Para la elaboración del ensayo, se coloca lavarilla antes de vaciar el concreto y se procedea llenar el molde de igual manera que una vigapara el ensayo de flexión.on co,D'Tositir,o Jeen lo zonaesquema de falsa..on pase en tos resultados acompresión i- a tensión, y la evolución temporalde las resistencia descritas en apartados anteriores,se espera que a los tres d ías la falta delnc tema su origen en la fluencia de la varilla,Sin embargo este aspecto aun es objetode estudio dentro de la investigación.CLUSIONES Y RECOMENDACIONES

loros saft con una res`St` n is de OiStien aestimar el valor de la resistencia a la compresióna cualquier edad sin necesidad deusar ensayos destructivos. No obstante estetipo de ensayos deben ser calibrados medianteprocedimientos estadísticos basadosen ensayos destructivos elaborados en laboratorio.Así mismo con base en los ensayosde calorimetría se pueden estimar datosde resistencia en obra que permitan tomarla decisión sobre el momento adecuadopara retirar la formaleta minimizando elriesgo de aparición de fisuras por tensiónen el concreto, teniendo en cuenta una especificaciónde resistencia inicial calculadamediante un modelo matemático adecuado.• Se recomienda realizar más pruebas delensayo de adherencia para poder determinarla curva de evolución de la resistenciaen función del tiempo.8. REFERENCIAS1. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORESDE CONCRETO, ASOCRETO, Construcción consistemas industrializados de muros en concreto para vivienda.Memorias, 2003.2. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORESDE CONCRETO, ASOCRETO, Tecnología y propiedades,Colección básica del concreto, Asocreto, Bogotá,1997.3. ASTM C 1074, 1998, American Society for TestingMaterials, Standard Practice for Estimating Concrete

Strength by the Maturity Method, volume 4.02.4. CEMEX CONCRETOS DE COLOMBIA, Guía Técnica,Bogotá, 20035. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD, Manualde tecnología del concreto, Limusa Noriega Editores,México, 1994.6. FORMALETAS S.A. — FORSA. Tomado de internet:URL: http://www.forsa.com.co/7. ICONTEC. Normas Técnicas Colombianas. 2003.8. INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DELCONCRETO, Tecnología del concreto, Editorial Limusa,México, 1989.9. KLIEGER, Paul & LAMOND, Joseph, Significanceof test and properties of concrete and concrete makingmaterials, Bond with reinforforcing steel, pág. 202-208,1994.10. SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego, Tecnología delconcreto y del mortero, Editorial Bhandar, 3a edición, Bogotá,1996.11. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES, Industrializaciónde la construcción, Magíster ingeniería civil, Area deingeniería y gerencia de la construcción (MICIGC).9. AGRADECIMIENTOS

Este documento está enmarcado dentro delproyecto denominado "Determinación de lascausas de fisuras en placas de sistemasindustrializados, para la construcción de edificacionesen Bogotá y planteamiento de posiblessoluciones", financiado por la VicerrectoríaAcadémica de la Pontificia UniversidadJaveriana y ejecutado por el grupo de investigaciónEstructuras.Los autores desean agradecer la colaboraciónde CEMEX Colombia, quien suministró todoslos materiales, las mezclas para la ejecución delos ensayos presentados en este documento yejecutó parte de los ensayos en su laboratoriodel Centro de Tecnología del Concreto.EL

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