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8/16/2019 Marco Teorico para diseño de mezclas
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1. MARCO TEORICO.
1.1. CONCRETO PARA PUENTES
En la década de 1950, cualquier concreto con una resistencia a la
compresión mayor a 35 MPa era considerado un concreto de alto
desempeño. Hoy en da, el !omité 3"3 del American Concrete
Institute #$!%& de'ne (1 MPa como la )ase para que el concreto
pueda ser considerado HP!. *in em)ar+o, los lmites de
resistencia dependen principalmente de la u)icación +eo+r'ca
donde se produce dic-o concreto. En +eneral, la resistencia a la
compresión de los HP! se esta)lece entre " y 103 MPa. /oo)stante, la resistencia a la compresión es sólo uno de los
actores que determinan si un concreto se puede considerar
como de alto desempeño. El !omité 3"3 del $!% espec'ca que
un concreto puede de'nirse como HP! de acuerdo con la
acilidad de colocación, las propiedades a lar+o plao, la
resistencia a edad temprana y la dura)ilidad en am)ientes
se2eros, entre otros actores.
1.2. Selección de materiales
a selección de materiales para HP!4s tiene que ser estrictamente
controlada para ase+urar la calidad y la resistencia del concreto. a
elección del tipo de cemento es uno de los actores primordiales
para producir concretos de alto desempeño. Por eemplo, si es
necesaria la resistencia a edad temprana, de)e considerarse
cemento tipo %%%, y si el calor de -idratación es un tema rele2ante,
se de)e considerar cemento tipo %%.
os HP! tienen tpicamente una )aa relación a+ua6material
cementante. Esto +enera una necesidad de añadir aditi2os
qumicos al concreto. Para meorar las propiedades de
con+elamiento y descon+elamiento en HP! se utilian aditi2os
inclusores de aire. a -idratación temprana puede controlarse
utiliando retardantes en la mecla, lo que permite mayor
7e8i)ilidad en el -orario de colocación. am)ién es com:n
utiliar reductores de a+ua para aumentar la tra)aa)ilidad del
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!omo se mencionó anteriormente, las meclas HP! tienden a
requerir menor relación a+ua6material cementante comparadas
con meclas de concreto tradicional. *in em)ar+o, al aumentar la
cantidad de cemento en una mecla se incrementa el a+ua
necesaria para lo+rar una -idratación completa. Para ayudar a la
-idratación de la mecla pueden utiliarse aditi2os reductores de
a+ua de alto ran+o. !om:nmente, la relación a+ua6material
cementante para meclas HP! se encuentra entre 0,< y 0,50.
a dosi'cación del a+re+ado tam)ién es muy importante en el
diseño de meclas HP!. as prue)as -an demostrado que los
a+re+ados 'nos tienen mayor impacto so)re la mecla que los
a+re+ados +ruesos. os a+re+ados 'nos tienen muc-a ms rea
de super'cie por unidad de peso que los a+re+ados +ruesos.
Esto implica que los a+re+ados 'nos requieren ms pasta para
crear una ad-esión adecuada. as meclas con )ao contenido de
a+re+ado 'no y mayor proporción de a+re+ado +rueso requieren
menos pasta y son ms económicas. /o o)stante, la
tra)aa)ilidad de la mecla se reduce se2eramente conorme se
reduce el contenido de a+re+ado 'no en ella
!asi todas las meclas de concreto de alto desempeño utilian
al+:n tipo de aditi2o= minerales, qumicos o am)os. as adiciones
minerales, por eemplo, la cenia y el -umo de slice, se utilian
como sustitutos de cemento. as meclas HP! reemplaan
com:nmente entre el 10> y el (0> del cemento #por peso& por
una o 2arias adiciones minerales. as cenias 2olantes causan
tpicamente una reducción en la cantidad de a+ua requerida para
la mecla, mientras que el -umo de slice la aumenta. a
dosi'cación de aditi2os qumicos 2ara dependiendo de la mecla
requerida. En +eneral, la dosi'cación de aditi2o qumico es ms
alta para los HP! que para los concretos tradicionales.
Por lo +eneral, el desarrollo de concreto de alto desempeño
requiere lotes de prue)a para lo+rar la proporción de mecla
deseada. os lotes de prue)a se pueden realiar en la)oratorio o
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en campo. En la)oratorio, los especialistas en dosi'cación tienen
mayor control de los lotes de ensayo y ms posi)ilidades de
encontrar la meor com)inación de materiales. !uan; do el diseño
de mecla se -a determinado en el la)oratorio, se de)ern
reali1ar ensayos de campo de lotes compara)les a la producción
tpica. as condiciones de campo pueden producir para una
mecla resulta; dos dierentes a los o)ser2ados en la)oratorio
a manipulación y colocación del concreto de alto desempeño
son similares a las del concreto tradicional. En el maneo y
almacenamiento de los materiales para HP! tam)ién pueden
usarse los mismos procedimientos que para los concretostradicionales. ales materiales de)en ser adecuadamente
apilados, con -umedad y temperatura monitoreadas y
controladas. En lo posi)le, las plantas de)en estar u)icadas
cerca de los sitios de tra)ao para reducir el tiempo de
transporte.
En las meclas HP! la medición y el control de peso de los
materiales son muc-o ms importantes que en las meclas de
concreto tradicional. Por lo tanto, se recomienda utiliar
dosi'cadores automticos de peso. El contenido de -umedad de
los a+re+ados 'nos de)e monitorearse continuamente para
ase+urar la adecuada relación a+ua6material cementante en la
mecla.
El premeclado de los concretos de alto desempeño tam)ién es
similar al del concreto tradicional. 3a mecla puede -acerse en una
planta de premeclado, en un camión transportador o mediante
una com)inación de los dos. ?e)ido a la +ran importancia de la
relación a+ua6material cementante en la mecla, la operación
adecuada de la mecladora de)e ser monitoreada cuidadosamente.
@na )aa relación a+ua6material cementante di'culta el proceso de
meclado de los HP! e impone una mayor demanda so)re la
maquinaria utiliada.
os HP! pueden ser transportados en camiones mecladores
tradicionales, 2olquetas, sistemas de )om)eo o )andas
transportadoras. En 2iaes cortos, los camiones me1cladores
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pueden transportar HP! ya mecla; dos, y en 2ia5es ms lar+os
solamente los componentes, añadiendo el a+ua de manera
controlada en el destino 'nal. as 2olquetas solo transportan
meclas secas y el a+ua se añade en sitio. El )om)eo puede ser
ideal para meclas con alto asentamiento, pero requieren equipos
de )om)eo y de colocación. as )andas transportadoras pueden ser
e'cientes para el transporte entre distancias cortas,
apro8imadamente de 50 m a 100 m. ?e)e prestarse atención
especial a la 2i)ración de la )anda para e2itar la se+re+ación de la
me1cla durante el transporte.
1.!. Uso en p"entes.El concreto de alto desempeño -a 2isto recientemente mayores
aplicaciones en el diseño y construcción de puentes de carretera. as
2i+as pre0a)ricadas y pretensadas que utili1an HP! son capaces de
alcan1ar mayores luces, ms espaciamiento entre 2i+as y menor
peralte comparadas con las 2i+as de concreto tradicionales. as
luces ms lar+as pueden ayudar a reducir el n:mero total de 2anos,
disminuyendo el n:mero de apoyos necesarios y re)aando as el
costo de la su)estructura. El mayor espaciamiento entre 2i+as puede
reducir el n:mero total de 2i+as necesarias. Esto puede conducir a
una disminución del tiempo de 0a)ricación y del costo total.
HP! que para concretos tradicionales y con recuencia es
necesario producir 2arios lotes de prue)a antes de alcanar las
relaciones óptimas.
as prue)as de resistencia son una parte unda; mental para
determinar las proporciones de mecla para HP!. Es ms di0cil
realiar ensayos en HP! que en concretos tradicionales, pues sus
resistencias pro; medio tienen mayor 2aria)ilidad en los
resultados. Esto implica que para que una mecla de HP! sea
aceptada a tra2és de ensayos, normalmente de)er tener una
resistencia superior a la de diseño
El uso de HP! en losas de puentes ayuda a prolon+ar la 2ida :til. os
HP! tienden a ser menos permea)les que el concreto tradicional y
)rindan meor protección al acero de re0uer1o contra la penetración
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de cloruros y la corrosión. ?el mismo modo, las losas construidas con
HP! tienen meor resistencia a ciclos de con+elamiento y descon+ela;
miento, a la erosión por el uso de descon+elantes y a la a)rasión
por tr'co que aquellas 0a)ricadas con concreto tradicional.
?e)e prestarse especial cuidado a los eectos del alto contenido
de cemento en las losas de puentes, con el 'n de minimiar la
aparición de +rietas a edades tempranas. a rpida adquisición de
resistencia de las meclas HP! sumada al c-oque térmico
causado por la -idratación del concreto, puede contri)uir a
incrementar la aparición de 'suras en los primeros das tras la
colocación, y dic-as 'suras pueden tener un impacto ne+ati2o en
la dura)ilidad. $ minimiar este pro)lema pueden ayudar
medidas especiales de curado y de control térmico, tales como la
aplicación de mantas aislantes tras el pico térmico.