concreto antideslave

46 materiales

noticreto 116 enero / febrero 2013

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A medida que pasa el tiempo aumenta la comple-jidad de las estructuras a construir en distintos lugares del planeta; desde gigantescos edificios en altura hasta majestuosas obras de infraestructura como puentes, túneles, autopistas, presas y complejos hidráulicos, entre muchas otras. Las dificultades que plantean no se superan únicamente en el diseño estructural sino también en el campo de la construcción, y por ende en el desarrollo de materiales más robustos que sean capaces de satisfacer los más exigentes requerimientos técnicos.

Alta ingeniería para retos de construcción bajo agua:

Concreto antideslave Ingeniero Jorge Camilo Díaz GarcíaDirector Técnico, VP Soluciones para Constructores, Cemex Colombia

Alta ingeniería para retos de construcción bajo agua:

Concreto antideslave Ingeniero Jorge Camilo Díaz GarcíaDirector Técnico, VP Soluciones para Constructores, Cemex Colombia

Presa Braddock, en Pensylvania. Estados Unidos. En su reparación se utilizó concreto antideslave.Flickr – Sidney Flick8

En términos generales, muchas de las estructuras que se construyen hoy en día enfrentan en algún mo-mento las dificultades propias de fundir concreto en condiciones adversas, específicamente cuando deben tener contacto directo, y a veces prolongado, con el agua, tanto de manera estática como en movimiento. Tal es el caso, cada vez más común, de la construc-ción de fundaciones profundas como pilotes, bases para muelles y plataformas marinas, aunque también la construcción en tierra con afluencia de acuíferos superficiales o subterráneos es bastante frecuente.

LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN


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Hace muchos años que las construcciones bajo agua utilizan al concreto como el principal material estructu-ral, pero en general su diseño ha considerado que exis-tan pérdidas de resistencia derivadas del lavado de finos (cementantes y agregados finos) durante el contacto con el agua. Siendo así, las mezclas suelen sobrediseñarse y por consiguiente aumentan su costo y la incertidumbre sobre el comportamiento final del concreto.

La principal manera de superar este problema ha sido el uso de aditivos químicos cuya evolución ha permiti-do, desde finales del siglo XX hasta la fecha, aumentar la

Puente de conexión a Ciudad del Carmen en Campeche, México, donde se utilizó concreto antideslave en la estructura bajo agua.Flickr - repetticuS

viscosidad y cohesión del concreto y por consiguiente mejorar significativamente su resistencia a la segrega-ción, en especial cuando se combina con tecnologías de aditivos superplastificantes que permiten lograr la autocompactación y autonivelación, creando al final un concreto de alto comportamiento.

Propiedades del concreto antideslaveTeniendo en cuenta que el concreto enfrenta una situación adversa, especialmente durante su coloca-ción, y que por ello se le deben agregar aditivos quí-micos especiales que garanticen un adecuado trans-porte, compactación, resistencia y durabilidad, sus propiedades tanto en estado fresco como en estado endurecido resultan afectadas, ante lo cual cobran importancia el diseño de mezclas y la validación pre-via en laboratorio.

Al diseñar un concreto bajo agua debe tenerse especial cuidado en que las propiedades específicas que se están dando al concreto sean las necesarias, pues los requerimientos de exposición son por lo general mucho más exigentes en cuanto a dosifica-ciones que los requerimientos de resistencia.

Sus características generales son:• Concretosmuyfluidos,deasentamientosaltos,de

15 cm a 18 cm o, mejor aún, autocompactantes.• Relaciónagua/materialcementantemáximade

0,40. Sin embargo, pueden considerarse satisfac-toriaslasrelacionesa/mcde0,45.

• Cantidaddecementanteentre400y600kg/m3, aunquereportescomoelACI304Rmencionancantidades inferiores cercanas a los 360kg/m3. La utilización de cementos puzolánicos o de adi-ciones puzolánicas en el concreto cobran impor-tancia por su mejora en la fluidez de la mezcla y por el aumento significativo en la durabilidad del elemento estructural.



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Característica Normas de ensayo aplicables Observaciones

Manejabilidad NTC 396. Método de ensayo para determinar el asenta-miento del concreto.

Debido a que la cohesividad au-menta significativamente en el concreto, la pérdida de asenta-miento en el tiempo es menor. Su apariencia es la de un fluido gelatinoso.

Tiempo de fraguado

NTC 890. Determinación del tiempo de fraguado de mezclas de concreto por medio de su resistencia a la penetración.

Es normal que aumente el tiem-po de fraguado. No se recomien-da combinarlo con acelerantes con cloruros cuando el concreto se ha de colocar en ambiente marino, en caso de requerirse un fraguado más rápido.

Contenido de aire NTC 1032. Determinación del contenido de aire en concreto fresco. Método de presión.

Tiende a aumentar ligeramente, pero mantiene los niveles nor-males, alrededor de 5%.

Resistencia NTC 673. Ensayo de resis-tencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto.

Tiende a disminuir, por lo tanto se recomienda la combinación con aditivos superplastificantes para recuperar la resistencia.

Pérdida de finos CRD-C 61-06. US Army Corps of Engineers. Test method for determining the resistance of freshly mixed concrete to washing out in water.

BS 8443:2005. British Standard. Specification for establishing the suitability of special purpose concrete admixture.

Permite cumplir, e inclusive exceder significativamente, el máximo permitido en la norma BS 8443 que equivale al 15% de pérdida de finos. Varios reportes indican que es posible llegar a niveles inferiores al 5%.

Durabilidad ASTM C1202:12. Standard test method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Penetration.

NTC 3330 (ASTM C1012). Método de ensayo para determinar el cambio longitudinal de morteros de cemento hidráulico.

Siempre y cuando se mantengan las provisiones o cuidados, en el diseño de mezclas según las normas técnicas (por ejemplo Capítulo C4 de la NSR 10, NTC 5551 o ACI 201.2R) para cuando existan ambientes agresivos (por ejemplo sulfatos y cloruros del agua marina), el concreto anti-deslave mantiene las propieda-des de durabilidad deseadas.

Evaluación de pérdida de finosPara evaluar la efectividad de un diseño de mezcla de concreto con características antideslave se utilizan dos normas, una europea y otra norteamericana (ver tabla 1).

Se busca principalmente determinar la pérdida de finos de una mezcla de concreto una vez se ha so-metido a un proceso físico de contacto con el agua. LanormadelCuerpode IngenierosdelEjércitodelosEstadosUnidos(USArmyCorps)requieredeuntubo cilíndrico de plástico con las siguientes dimen-siones:• Diámetrointerior=190mm±2mm• Diámetroexterior=200mm±2mm• Altura=2.000mm±2mm

Adicionalmente se requiere un recipiente cilíndri-co de acero inoxidable perforado con espesor nominal de 1,4 mm. Este recipiente debe tener diámetro de 130mm±2mmy alturade120mm±2mm. Sonnecesarios otros elementos menores como una soga (longitudmínima2,5m),unabalanzayunavarilladediámetro 10 mm y longitud 300 mm.

El procedimiento de ensayo comienza llenan-do con agua el tubo cilíndrico de plástico a una alturade1.700mm±5mm.Semideelpesova-cío del recipiente metálico perforado. Éste se llena con concreto fresco con una masa que supere ligeramentelos2.000g,secompacta10vecesconla varilla de acero y con la misma se golpea el exte-rior del recipiente de 10 a 15 veces. Posteriormente se retira el exceso de concreto. Se registra la masa inicial (M

i), que debe tener un rango de 2.000 g

±20g.Seamarra lacuerdaa la tapasuperiordelrecipiente cilíndrico, el cual se deja caer libremente hasta el fondo del tubo cilíndrico con agua. Luego de 15 segundos de inmersión se saca la muestra por la parte superior en un tiempo de 5 segundos, y se dejaalairelibrepor2minutos,inclinándolaleve-mente para sacar el exceso del agua. La operación debe realizarse tres veces. Por último se registra la masa final (M

f) y se efectúa el cálculo según la si-

guiente fórmula:

Este método permite evaluar las diferentes estrate-gias aplicadas al diseño de mezclas, como la variación en los contenidos de cementantes, la variación en los contenidos de agregados finos y, por supuesto lo más importante, los tipos de aditivos modificadores de viscosidad y sus respectivas dosificaciones.

Elcontenidodeagregadofino,segúnelACI304R,se recomienda entre 45% y 55% en volumen.

Además de los aditivos plastificantes y superplas-tificantes convencionales, destinados principalmente a controlar el contenido de agua en la mezcla y los tiem-pos de fraguado, el concreto antideslave utiliza aditivos especiales destinados a controlar su viscosidad con el fin de evitar el lavado de los finos, especialmente cuan-do el concreto se funde cuando el agua está en movi-miento.Debetenerseencuentaqueamayordosisdeeste tipo de aditivos, mayor será su resistencia a la pér-dida de finos y por consiguiente mayor será su costo.

La Tabla 1 presenta las características, ensayos y algunas observaciones de las propiedades del concre-to antideslave.

Tabla 1. Efecto en las propiedades del concreto antideslave.

D= Mi - Mf x 100Mi

D=Porcentajedelavado,%Mi=MasaInicial,gramosMf=Masafinaldespuésdecadaensayo,gramos



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AplicacionesEl concreto antideslave ha sido utilizado en gran-des obras de ingeniería como las bases del Puente AkashiKaikyo(Japón),lasfundacionesdelospuen-tes de conexión al nuevo aeropuerto internacional deKansai(Japón),elpuentedeconexiónaCiudaddelCarmenenCampeche(México)ylasreparacio-nesdelapresaBraddocksobreelríoMonongahelaen Pittsburgh, Pennsylvania (Estados Unidos), entre otros. Son muchas las estructuras en que este mate-rial puede ser útil: diques, malecones, plataformas costeras, puertos, estructuras de puentes, estructu-ras hidráulicas, construcción de ataguías, cajones de cimentación, etc.

Cuandosetienenestructurasdedifícilaccesoyen ambientes desfavorables en presencia de agua, el concreto antideslave es una solución técnicamente probada por sus grandes ventajas:• Elevadaaccióntixotrópica,propiedadqueimpi-

de al concreto segregarse al ser colocado bajo el agua.

• Nomodificaloscontenidosdeaguaenlamezcla.• Reduceeldeslavedefinosenlapastaduranteel

proceso de colocación.• Reduce el impacto ambientalmarino porque la

pasta del concreto no se dispersa en el agua, evi-tando la afectación en los ecosistemas marinos.

• Disminuyeycontrolalasegregacióndelconcreto.• Esbombeableymantieneeltiempodefraguado

de un concreto convencional.• Su colocaciónno requierede equipos especia-

les.

Tubo cilíndrico para determinar la pérdida de finos de una mezcla de concreto.corteSía euclid toxement

Bases de concreto antideslave del Puente Akashi Kaiko en Japón.corteSía JuStin yoShida



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