materiales, propiedades del hormigÓn y ... de aptitud según norma iram 1531 instituto del cemento...

Construcción de Pavimentos Rígidos con

Tecnología de Alto Rendimiento

MATERIALES, PROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y CONTROL DE CALIDAD

D.N.V. Sede Central – C.A.B.A., 19 y 20 de Noviembre de 2014

1. Materiales componentes del hormigón

2. Hormigón fresco y endurecido

3. Cambios de volumen en el hormigón

4. Durabilidad

5. Diseño de mezclas de hormigón

6. Control y Aseguramiento de la Calidad

Temario

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

2

MATERIALES


3

Características y requisitos

Cemento

Agua

Agregado fino

Agregado grueso

Aditivos

Pasta

Mortero

Hormigón


4

Materiales componentes del hormigón


5

Cementos

IRAM 50000 Cemento para uso general

IRAM 50001 Cemento con propiedades

especiales

IRAM 50002 Cemento para hormigón de uso

vial, aplicable con tecnología de alto

rendimiento (TAR)

• Composición

• Requisitos

• Evaluación de la conformidad

• Requisitos

especiales

• Composición

• Requisitos

Establece un sistema único de designación de los cementos, que

facilita su caracterización (composición, categoría)

- Introduce la reglamentación para la evaluación de la conformidad o

certificación de producto

- La certificación de los cementos es obligatoria


6

Cementos IRAM 50000

Tipo de cemento (5)

IRAM 50000

Nomen-

clatura

Composición (1, 2)

(g/100 g)

Clínker +

sulfato de

calcio

Puzolana o

Ceniza

Volante

(P o CV)

Escoria

(E)

“Filler”

calcáreo

(F)

Comp.

minori-

tarios

Cemento pórtland

normal CPN 100-95 --- --- --- 0-5

Cemento pórtland con

“filler” calcáreo CPF 94-75 --- --- 6-25 0-5


escoria CPE 94-65 --- 6-35 --- 0-5

Cemento pórtland

compuesto (3) CPC 94-65 6 < (P o CV + E + F) < 35 con F < 25 0-5

Cemento pórtland

puzolánico (4) CPP 85-50 15-50 --- --- 0-5

Cemento de alto horno CAH 64-25 --- 36-75 --- 0-5


7

Cementos para uso general IRAM 50000

Denominación Nomenclatura Tipos de cemento

IRAM 50000

De Alta Resistencia Inicial

ARI CPN CPF CPE CPC CPP CAH

Altamente Resistente a los Sulfatos

ARS CPN CPF CPE CPC CPP CAH

Moderadamente Resistente a los Sulfatos

MRS CPN CPF CPE CPC CPP CAH

De Bajo Calor de Hidratación

BCH CPN CPF CPE CPC CPP CAH

Resistente a la Reacción Álcali-Agregado

RRAA CPN CPF CPE CPC CPP CAH

Blanco B CPN CPF ---- CPC ---- ----


8

Cementos con propiedades especiales IRAM 50001

Esta Norma Establece:

los componentes de los cementos para uso vial aplicable con

TAR basados en clínker de cemento Pórtland y las

proporciones en que deben combinarse para producir una

serie de tipos y clases de cemento.

limita el contenido de adiciones a un máximo del 20%.

las exigencias mecánicas, físicas y químicas que deben

cumplimentar los cementos.

establece la evaluación de la conformidad y las condiciones de

recepción.

Desde la Industria del Cemento se impulsó la normalización de Cementos de Uso

Vial, atendiendo a pedidos de la CAC y a las prestaciones especiales de esta

aplicación.


9

Cementos TAR IRAM 50002

Tipo de cemento

IRAM 50000

Nomen-

clatura

Composición (***)

(g/100 g)

Clínker +

sulfato de

calcio

Puzolana

(P)

Escoria

(E)

“Filler”

calcáreo

(F)

Comp.

minori-

tarios

Cemento pórtland

normal CPN 100-95 --- --- --- 0-5


“filler” calcáreo CPF 94-80 --- --- 6-20 0-5


escoria CPE 94-80 --- 6-20 --- 0-5

Cemento pórtland

compuesto CPC 94-80

Dos o más, con:

6 ≤ (P o CV + E + F) ≤ 20 0-5

Cemento pórtland

puzolánico CPP 85-50 15-20 --- --- 0-5


10

Cementos para hormigón de uso vial Requisitos según IRAM 50002:2009

Todos los cementos que se comercializan en el país están

normalizados.

Certificación de conformidad de producto

El fabricante cuenta con un sistema de calidad que asegura la

confiabilidad de los procesos

Control continuo del proceso:

- Ensayos de autocontrol y contraste a cargo del fabricante del

producto

- Ensayos de inspección del material


11

Cementos Evaluación de conformidad de cementos

CPN CPF

CPE CPC

CPP CAH

CP 30

CP 40

CP 50

IRAM 50001 ARI ARS

MRS BCH

RRAA B


12

Cementos Denominaciones IRAM 50001 y 50002

IRAM 50002 TAR CPN CPF

CPE CPC

CPP

CP 30

CP 40

CP 50


13

Adiciones minerales

• Razones y objetivos de su utilización

• Principales ventajas y efectos

• Forma de utilización en Argentina

• Uso de adiciones en proyectos de pavimentación

• Tipos y ejemplos

• Proporciones de reemplazo parcial


14

Adiciones minerales Clasificación y ejemplos

CON ACTIVIDAD HIDRÁULICA

Con Actividad Puzolánica

Naturales: cenizas volcánicas, arcillas, tobas, diatomeas, metacaolinita

Artificiales: cenizas volantes silíceas, humo de sílice, microsílice, ceniza

de cáscara de arroz

Con Actividad Hidráulica propia

Artificiales: escoria granulada de alto horno,

cenizas cálcica

SIN ACTIVIDAD HIDRÁULICA

Fíller Calcáreo

Ceniza volante

Cálcica

Escoria

Ceniza

volante

silícica

SiO2

CaO Al2O3

Humo de

sílice

Si

FeSi

Vidrio

Puzolanas

naturales

Arcillas

Cemento


15

Adiciones minerales Representación de los materiales principales

Propiedades características de las adiciones

Ceniza

volante

Humo de

Sílice Escoria

Puzolana

natural

Fíller

calcáreo Cemento

SiO2 % 52 90-95 35 45-75 Máx. 25 18 – 25

CaO % 5 1,6 40 4 45 58 – 68

Finura

Blaine

[m2/kg]

420 (*) 20000 (*) > 400 (**) > 300 (**) 350 (**) > 250 (**)

Densidad

[kg/dm3] 2,4 2,4 2,9 2,4 2,5 3,15

% Uso 20-30 5-10 35-75 20-30 Máx. 25 100

(*) No requiere molienda

(**) Depende del tiempo de molienda


16

Adiciones minerales Composición relativa

SC3 + H2O C-S-H + 3 CH

SC2 + H2O C-S-H + CH

Puzolana + CH + H2O C-S-H

Aspectos generales

• Reacción lenta

• Bajo calor de hidratación

• Baja resistencia a edad temprana (Excepción: Humo de sílice)

• Alta resistencia a edad prolongada

• Menor porosidad, mayor durabilidad

• Porcentajes óptimos de reemplazo: 20 – 35 % (Humo de sílice: 5-10 %)


17

Adiciones minerales Reacción puzolánica

Adiciones puzolánicas

Puzolanas naturales

• Origen natural

• Alto contenido de Sílice amorfa o vítrea, o sílico-aluminosos provenientes de la

actividad volcánica

• Presentan actividad puzolánica, cuando posee una finura adecuada

• Prestaciones

Ceniza Volante (Fly Ash)

• Origen artificial, por recolección en filtros de polvo en plantas de generación de

energía eléctrica a carbón (≠ cenizas de fondo)

• Composición es función de las impurezas del carbón con, principalmente, SiO2,

Al2O3, CaO

• Partículas vítreas, de forma esférica

• Presentan actividad puzolánica

• Prestaciones


18


Escoria granulada de alto horno

• Origen artificial, por rápido enfriamiento de la roca fundida separada del hierro

durante la fabricación del acero en un alto horno

• Todas las impurezas del hierro y en el coque forman parte de la escoria de alto horno

que debe ser granulada

• Solidificación en forma vítrea.

Reacción cementicia de la escoria

Escoria + catalizador + H2O C-S-H

• Reacción lenta

• Bajo calor de hidratación

• Baja resistencia a edad temprana

• Alta resistencia a edad prolongada

• Menor porosidad, mayor durabilidad

• Porcentajes óptimos de reemplazo (hasta 80 %)

Catalizadores: yeso, CH, álcalis


19


Humo de sílice

• Origen artificial, por condensación de partículas presentes en los humos de hornos

de arco eléctrico empleados en la industria silícea / ferrosilícea (reducción del cuarzo

con carbón)

• Composición: principalmente, SiO2 en estado vítreo

• Partículas ultrafinas, 100 veces más chicas que las del cemento

• No suelen emplearse en hormigones para pavimentos

Fíller calcáreo

• Origen natural, por molienda de roca caliza

• No desarrollan propiedades hidráulicas

• Efectos: dispersión + nucleación


20


Por su naturaleza, son los componentes que más variación presentan

Ocupan el ~ 60 al 80 % del volumen del hormigón

Estabilidad química y dimensional

Tienen fuerte impacto en:

Demanda de agua

Trabajabilidad

Módulo de elasticidad

Estabilidad dimensional

Durabilidad

CET

Contracción por secado


21

Agregados Aspectos generales


22

Agregados Características

ORIGEN

Naturales

Se obtienen de canteras o depósitos a cielo abierto

Superficie lisa y bordes redondeados

Manufacturados o triturados

Se obtienen de canteras, con explotación a cielo abierto

Bordes angulosos,

textura áspera

Reciclados

Se obtienen por trituración de sustratos de hormigón

demolidos


23

Agregados Análisis granulométrico: fundamentos e importancia


24

Agregados Análisis granulométrico: influencia en el consumo de pasta

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

Es la abertura de la malla en mm del menor tamiz IRAM a través de la cual puede

pasar el 95% o cifra inmediatamente superior, del peso del árido seco

MÓDULO DE FINURA

Representa el tamaño medio delas partículas que componen el agregado, y se se

calcula como la sumatoria de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices

de la serie normal IRAM, dividido 100


25

Agregados Análisis granulométrico: finos y gruesos

Agregados gruesos

Agregados finos

Tamiz IRAM Retenido Acum. % Pasa %

75 mm (3”) 0,0% 0,0%

37,5 mm (1 ½”) 0,0% 0,0%

25,4 mm (1”) 0,0% 0,0%

19 mm (3/4”) 18,2% 18,2%

13,2 (1/2”) 26,5% 44,7%

9,5 mm (3/8”) 17,4% 62,1%

4,75 mm (N°4) 28,3% 90,5%

2,36 mm (N°8) 3,8% 94,2%

1,18 mm (N°16) 1,7% 96,0%

0,600 mm (N°30) 1,0% 96,9%

0,300 mm (N°50) 1,1% 98,0%

0,150 mm (N°100) 0,8% 98,8%

Fondo 1,2% 100,0%


26

Agregados Veamos un ejemplo…..

AGREGADO

GRUESO

AGREGADO

FINO

TM

MF = 6,54

AG - PIEDRA PARTIDA


27

Agregados Análisis granulométrico


28

Agregados Forma y textura

Texturas: lisas y suaves, a rugosas y ásperas

Rugosidad superficial / Adherencia

agregado-pasta

Forma: cúbicas, lajosas, elongadas

Fricción / trabazón interparticular

Resistencia a la abrasión

Presencia de polvo

Adherencia agregado / pasta

Consumo de agua

Absorción

Absorción efectiva Humedad Superficial


29

Humedad Total

Agregados Estados de humedad

Requisitos Unidad Máximo

admisible Método de ensayo

Finos que pasan el tamiz IRAM 75 m

- Agregados gruesos naturales

- Agregados gruesos de trituración, libres de

arcilla

g/100 g

1,0

1,5 IRAM 1540

Terrones de arcilla y partículas friables 2,0 IRAM 1647

Ftanita (chert) como impureza

- En exposiciones C1,C2

- En climas de exposiciones distintas a las

correspondientes a las exposiciones C1,C2

1,0

2,0 IRAM 1647

Materias carbonosas

- Cuando es importante el aspecto superficial

- Otros casos

0,5

1 IRAM 1647

Sulfatos, expresados como SO3 0,075 IRAM 1647

Otras sales solubles 1,5 IRAM 1647

Otras sustancias perjudiciales 5,0 IRAM 1649

Agregados gruesos Criterios de aptitud según norma IRAM 1531


30

Requisitos Unidad Máximo

admisible

Método de

ensayo

Terrones de arcilla y partículas friables g/100 g 3,0 IRAM 1647

Finos que pasan el tamiz IRAM 75 m

-Hormigón expuesto a desgaste superficial

-Otros hormigones

(ver 5.2.2)

g/100 g 3,0

5,0 IRAM 1540

Materias carbonosas

-Cuando es importante el aspecto superficial

-Otros casos

g/100 g 0,5

1,0 IRAM 1647

Sulfatos, expresados como SO3 g/100 g 0,1 IRAM 1647

Otras sales solubles g/100 g 1,5 IRAM 1647

Cloruros solubles en agua g/100 g 0,04 IRAM 1857

Otras sustancias perjudiciales (ver 5.2.3) g/100 g 2,0 IRAM 1649

Agregados finos Criterios de aptitud según norma IRAM 1512


31


32

Agregados Influencia de sus características del agregado en el h°

• Expansión térmica

Alabeos

Fisuración

Rotura de esquinas

Levantamiento de losas

• Resistencia al desgaste • Módulo de Elasticidad

Fragmentación Deformabilidad

Desgaste superficial

Roturas de bordes de juntas

Uniformidad de los agregados durante toda la etapa de producción del

hormigón de calzada

Contar con dos fracciones de grueso, y es conveniente que al menos una

esté constituido por partículas que tengan al menos dos caras rugosas o

trituradas.

No es conveniente el empleo de tamaños máximos superiores a los 38

mm (37,5 mm)

No es esencial encuadrarse dentro de los límites de la IRAM 1627

Evaluar la durabilidad de los agregados con suficiente anticipación


33

Agregados Recomendaciones

Productos industriales

(Norma IRAM 1663)

Se agregan en pequeñas cantidades

Modifican propiedades en estado fresco

y/o endurecido

deben medirse con precisión


34

Aditivos químicos Tipos y características

Incorporador de aire • Reductor de agua • Acelerante de fraguado y/o

endurecimiento • Retardador de fraguado y/o endurecimiento • Inhibidores de

corrosión • Reductores de retracción • Inhibidores de la reacción RAS • Colorantes

PCA

Adsorción superficial sobre los

granos de cemento y agregados,

ejerciendo un efecto

dispersante de los flóculos

aumentando la movilidad al

quedar más agua libre


35

Aditivos químicos Reductores de agua

• Mejora movilidad en HF, para = a/c, CUC y

CUA

• Reducción del CUC, para = a/c, con <

CUA e = consistencia

• Menor a/c, con menor CUA e igual

consistencia

Bajo rango • Medio rango • Alto rango

Jeknavorian

• Mejora la trabajabilidad / movilidad en HF

• < tendencia a la segregación / < fricc. Interparticular

• Mejora la durabilidad frente a ciclos de C-D y acción de

sales descongelantes

• > Cohesión y < Exudación

• Puede provocar disminución de resistencia mecánica

Reducción de la tensión

superficial del agua y adsorsión

en la interfase líquido-gas

Distribución uniforme

Tamaño: 50 m < < 1mm

Espaciamiento: F.E. < 0,2 mm

NO coalescencia

Extremo Hidrófilo Extremo Hidrófobo


36

Aditivos químicos Incorporadores de aire

Taylor

Modifican el proceso normal de fraguado y/o endurecimiento

Uso en climas rigurosos o cuando se requiera por razones productivas

NO emplear aditivos a base de cloruro de calcio en pavimentos con

elementos ferrosos embebidos (acelerantes)

Ajuste de dosis según diseño de la mezcla, condiciones de producción, clima /

entorno ambiental y prestaciones deseadas


37

Aditivos químicos Acelerantes y retardadores

Evaluación de compatibilidad del par

aditivo-cemento e interacción de

distintos aditivos

Mantener dosis dentro de límites sugeridos

Verificar compatibilidad química y prestacional

Efectuar pruebas anteriores en pasta, mortero y/o h°

Compuesta por:

– Agua agregada a la mezcla

– Humedad superficial de los agregados

– Agua proveniente de los aditivos

Cumple doble función: Hidratación

Trabajabilidad/Compactación


38

Agua de amasado Consideraciones generales

Cantidad de agua total

contenida en el hormigón

fresco utilizada para el

cálculo de la relación a/c

• Control de aptitud y frecuencias de control: según norma IRAM 1601

• Tipos de aguas

1. Agua de red potable

2. Agua proveniente de la recuperación de procesos de la industria del

hormigón

3. Agua procedente de

fuentes subterráneas

4. Agua de lluvia

5. Agua superficial natural

6. Aguas residuales industriales


39

Agua de amasado

Requisitos químicos

Requisitos químicos Unidad Mínimo Máximo

Residuo

sólido

Agua recuperada de procesos de la industria del

hormigón mg/L - 50 000

Agua de otros orígenes mg/L - 5 000

Materia orgánica, expresada en oxígeno consumido mg/L - 3

pH Para su uso como agua de amasado - 4,0 -

Para su uso como agua de curado - 6,0 -

Sulfato, expresado como mg/L - 2 000

Cloruro

expresado

como Cl-

Para emplear en hormigón simple mg/L - 4 500

Para emplear en hormigón armado mg/L - 1 000

Para emplear en hormigón pretensado mg/L - 500

Hierro,

expresado

como Fe3+

Para su uso como agua de curado

mg/L -

0,5

Para su uso como agua de amasado 1

- -

Álcalis, (Na2O + 0,658 K2O) mg/L - 1 500

Requisitos físico-mecánicos Unidad Requisito

Tiempo de fraguado inicial min Mínimo: 45 min

Diferencia: < ± 25%

Tiempo de fraguado final min Máximo: 12 h

Diferencia: < ± 25%

Resistencia a la compresión a 7 días --- Diferencia > -10%


40

Agua de amasado Requisitos de aptitud según norma IRAM 1601

Mejora la resistencia a la tracción

Aumenta la posibilidad de deformación

Control de fisuración

Aumenta la tenacidad del hormigón

Mejorar la durabilidad del hormigón


41

Fibras para hormigones Consideraciones generales

Prestaciones

Fibras de Acero

Resistencia: 280 MPa – 2800 MPa

Deformación: 0.5 % - 3.5 %

Dosis: 20 kg/m3 – 100 kg/m3.

Típicamente, en el orden de 30 kg/m3

Interesa conocer particularmente la

esbeltez de las fibras. Cuanto

mayor es, mejor es el

comportamiento mecánico

Hormigones reforzados

con fibras


42

Fibras para hormigones Características

Fibras de Polipropileno

(Estructurales y no estructurales)

No estructurales: minimizar

fisuración por contracción plástica

Estructurales: aportan cierta

capacidad residual (2 ó 3 MPa más)

Dosis: de 3 a 9 kg/m3. Típicamente,

en el orden de 4 kg/m3.

Genéricamente, el largo de las fibras

debe ser superior a ‘1.5 TMA’

HORMIGÓN


43

Estado fresco y endurecido

Hormigón Enfoque


44

Uniformidad

Trabajabilidad

Segregación

Fraguado

Cohesión

Exudación

FRESCO

Resistencia y rigidez

Estabilidad dimensional

Madurez

Durabilidad

ENDURECIDO

Es la facilidad con que el hormigón puede ser mezclado,

transportado, colocado y compactado con los medios disponibles

en obra.

No depende exclusivamente del hormigón sino también del

equipamiento disponible, del tipo de elemento a hormigonar y de los

métodos de colocación y compactación a utilizar.

Está influenciada además, por el clima, distancias de transporte, tiempo y

forma de descarga, etc.

La característica del hormigón que puede medirse es la consistencia.

Compactabilidad • Movilidad • Estabilidad


45

Hormigón fresco Trabajabilidad

• Es la aptitud del hormigón

de mantenerse como una

masa plástica sin ningún

tipo de segregación.

• Depende de:

– contenido de material fino

(pasa 300 um);

– la cantidad de agua;

– el asentamiento;

– aire intencionalmente

incorporado.


46

Hormigón fresco Cohesión

• Segregación del agua, por diferencias de pesos específicos y por la

incapacidad de las partículas finas de retener el agua

• Depende del contenido de material fino (pasa 300 um), del cont. de

polvo, de la finura del cemento de la cantidad de agua, del tiempo de

fraguado y del aire intencionalmente incorporado.

• La exudación es necesaria para

evitar la fisuración plástica.

• Una exudación excesiva se

transforma en un problema.


47

Hormigón fresco Exudación

1. Menor durabilidad: creación de canales

capilares con cráteres en la superficie

2. Menor adherencia y resistencia: agua

retenida debajo de agregados y armaduras

3. Planos de debilidad, mayor porosidad,

mayor desgaste, menor adherencia

entre capas, aparición de una capa de pasta

con alta relación a:c Agua de exudación

Agua de exudación

A°

48 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

48

Hormigón fresco Exudación: sus efectos

49 49 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

49

Tendencia a la Segregación

(diferentes densidades)

Agua asciende

a la superficie Exudación

• Aumento de la temperatura

• Aumento de la velocidad del viento

• Disminución de la humedad relativa

Aumento de la velocidad

de evaporación

Si la velocidad de Evaporación

> a la de Exudación

La superficie se contrae y la restricción

de la parte interior del hormigón produce

las fisuras plásticas

Hormigón fresco Contracción plástica

Se debe diseñar la mezcla para tener una velocidad

de exudación mayor a la de evaporación

Taire

HR Th°

V.v

T.E


50

Hormigón fresco Riesgo de fisuración por contracción plástica


51

Hormigón fresco Exudación: ¿cómo podemos ajustarla?

¿Qué factores influyen?

Finura del cemento

Uso de adiciones minerales

Relación agregado fino : grueso (Especialmente,

fracción pasa tamiz IRAM 300 μm)

Contenido de agua de amasado

Uso de aditivos químicos

Tiempo de fraguado de la mezcla de hormigón

La velocidad y capacidad de exudación se puede medir mediante la

Norma IRAM 1604.

• Transición del estado plástico al sólido / endurecido

• Depende del contenido y del tipo de cemento, de la relación a/c, del uso de

aditivos,….

0

5

10

15

20

25

30

35

03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00

Tiempo [horas]

Re

sist

en

cia

a la

pe

ne

trac

ión

[M

Pa]

Aditivo A

Aditivo B

inicio

fin

Hormigón fresco Fraguado


52

• Está fuertemente influenciado

por la temperatura de

exposición.

• Condiciona el tiempo

disponible para transportar,

colocar, compactar y terminar el

hormigón, y la ventana de

aserrado

• Procedimientos para la toma de la muestra

• Disponer en obra de equipamiento mínimo

para ensayos de caracterización y control,

y preparación de muestras para ensayos en

estado endurecido


53

Consistencia

Temperatura

Contenido de aire

PUV

CUC y relación a/c

Material pulverulento IRAM 300 µm

Exudación

Homogeneidad (IRAM 1876)

Hormigón fresco Control de calidad

CD Directory/TESTING/FRESHCONCRETE/161_22.jpg

• Es una práctica habitual que la consistencia del hormigón se evalúe

exclusivamente en forma visual, por lo se introduce una gran variabilidad.

Desconocemos la cantidad de agua que tiene la mezcla.

• Recordemos que la resistencia y la durabilidad son fuertemente

dependientes de la a/c.

Por ello es imprescindible determinar el asentamiento, y las

propiedades en estado fresco.

• Posteriormente, se deberán moldear además probetas para verificar el

cumplimiento de la resistencia especificada.

Control de recepción del hormigón Estado fresco


54

• La propiedad del hormigón que puede

medirse es la consistencia mediante el

asentamiento en el tronco de cono

• Podemos además observar el aspecto y la

cohesión

• Verificar el “Cierre adecuado” de la mezcla

(ausencia de oquedades)

• Nos da idea de la trabajabilidad

•Verificamos la ausencia de segregación


55

Hormigón fresco Evaluación de la consistencia por asentamiento

Reglamento CIRSOC 201

Temperatura media diaria < a 5 °C, 3 días consecutivos

Temperatura ambiental ≤ 10º C, durante medio día en 24 h


56

• Daño por congelamiento • Defectos y deterioro superficial

• Menor resistencia inicial

• Mayor resistencia final

• Prolongación de curado

• Debilita adherencia pasta-agrg

• Mayor tendencia a la fisuración plástica

• Aumento en tiempos de

desmolde y aserrado

Retardo de

fraguado

Retardo en la

hidrata-ción del cemento

Forma-ción de cristales

Agua de exuda-

ción superfi-

cial

Hormigón fresco Exposición a clima frío

Hormigonado en clima frío

57

Efectos de las bajas temperaturas en el

hormigón fresco


57

PCA

El AII reduce la demanda de agua, aunque no sea requisito en casos de no

riesgo por C-D.

Membrana de curado (resina) contribuye a conservar temperatura del HF

58

Recomendaciones para trabajo en clima frío


58

Comenzar la jornada de trabajo con

temperatura > 2ºC en ascenso.

No colocar hormigón con

temperatura inferior a 16ºC

Finalizar la jornada con temp. amb.

de 5ºC en descenso.

Empleo de film o mantas para cubrir

el pavimento.

• Selección de los materiales apropiados

Cementos: los más adecuados son los de rápido desarrollo de

resistencia (CPN y el CPF)

Agregados: aptos y resistentes al congelamiento y deshielo; baja

porosidad y absorción, y favorecer una menor demanda de agua.

No utilizar agregados con hielo adherido

Agua: según Norma IRAM 1601 (T < 85 °C)

Aditivos: podrán influir en la demanda de agua y/o acelerar los

procesos de fraguado o endurecimiento del cemento. Se debe

evitar el uso de aditivos que contengan cloruros (corrosión de

refuerzo metálico)

• Proporciones en la mezcla de hormigón

> CUC; < contenido de agua (a/c < 0,45); < exudación

• Temperatura del hormigón en la colocación

• Protección y curado del hormigón

Hormigonado en clima frío


59

Recomendaciones para trabajo en clima frío

60

- 10 °C 0 °C 5 °C 15 °C

Estado Fresco

Joven

f ’c < 4 MPa

Endurecido

f ’c > 4 MPa

Precauciones Retardo

fragüe

Evolución lenta

de la resistencia

Evolución

lenta de

resistencia

Deterioro

irreversible

Hum < Sat crít.

Hum > Scrít sin AII

Hum > Scrít. + AII

No hormigonar

- 5 °C


60

Efectos de las bajas temperaturas en el

hormigón

Se define como tiempo caluroso, a cualquier combinación de elevada

temperatura ambiente, baja H.R. y vientos, que tiendan a perjudicar la

calidad del Hº fresco

61

Hormigonado en tiempo caluroso


Aceleración del fraguado

Evaporación rápida

Aceleración de las reacciones de

hidratación

Mayor Gradiente Térmico

durante las primeras horas

• Menor tiempo disponible

• Riesgo de juntas frías

• Mayor tendencia a la fisuración plástica

• Más demanda de agua

• Mayor resistencia inicial

• Menor resistencia final

• Mayor Riesgo de Fisuración Térmica

Estrategias para trabajo en clima caluroso

61


62

Hormigón endurecido Resistencia y rigidez

Materiales

• Cemento

• Agua de amasado

• Agregados finos y gruesos

• Aditivos

• Fibras

Dosificación

• Relación a/c Porosidad de la pasta

• Calidad de la interfase

• Relación ag fino / ag. Total

• Proporciones relativas

• Elaboración

• Temperatura

• Curado

• Edad de evaluación

Hormigón endurecido Influencia de la relación a/c


Relación a/c (en peso)

Re

sist

en

cia

a co

mp

resi

ón

(M

Pa)

63


64

Hormigón endurecido Rigidez – Módulo de elasticidad

Alta rigidez Menor deformabilidad

Riesgo de fisuración Baja rigidez

IRAM 1865

• Preparación de probetas

• Curado y acondicionamiento

• Ensayo

• Cálculos

E =

0,4. σmax [MPa] - σe = 0,05‰

eσ= 0,4.σmáx - 50 . 10-6

Un curado

adecuado,

garantiza una

correcta

evolución de las

resistencias

65

Efecto del curado en la resistencia


65

PCA

Hidratación del cemento


66

Volúmenes relativos en la hidratación

del cemento y sistema de poros


67

Becker a/c = 0,50

IRAM 1524 o 1534

• Preparación de moldes

• Llenado

• Compactación

• Terminación y protección

• Desmolde

IRAM 1546

+ IRAM 1553 o 1709

• Ensayo


Control de calidad Resistencia a la compresión

68

• Es un parámetro importante ya que es un material estructural y define, junto con el

espesor la capacidad de carga del pavimento.

• Se debe cumplir con los requisitos y supuestos establecidos en el cálculo

estructural, y en el Pliego de Especificaciones

CD Directory/TESTING/FRESHCONCRETE/164_10.jpg

• Resistencia potencial

– Es un indicador de la calidad del material, determinada con probetas

• Resistencia efectiva

– Se determina mediante testigos calados

• Valor de un ensayo

– Es el promedio de al menos 2 resultados

• Resistencia media (fćm)

– Es la media aritmética de los valores de ensayo

• Resistencia característica

– Es un valor estadístico: fćk = fćm - 1,28 . S


69

Control de resistencia del hormigón ¿Qué resistencia medimos?

Determinación de la Resistencia a la Compresión

Dimensiones de los Testigos:

Diámetro Mínimo min =3* TM (Tamaño Nominal del

Agregado Grueso contenido en el Hormigón)

Esbeltez h/d ≥ 0.95

Preparación de las Bases de los testigos

Las caras deben ser planas, lisas y perpendiculares al eje longitudinal, de ser necesario las mismas

se asierran hasta cumplir con las siguientes condiciones:

Salientes: no deben exceder en más de 5 mm

Recta perpendicular a la base: debe tener una inclinación menor a 5° con eje longitudinal del

testigo

Diámetro de la base: no debe exceder más de 2.5 mm respecto del diámetro medio


70

Control de resistencia del hormigón Resistencia efectiva

250

300

350

400

450

500

01-Ene 15-Ene 29-Ene 12-Feb 26-Feb

Fecha de colocación

Re

sis

ten

cia

a c

om

pre

sió

n 2

8 d

ías

[k

g/c

m2] testigos

probetas

Testigos Probetas Relación

Media 356 382

Desvio 27,2 27,1 0,93

C.V. 0,08 0,07


Control de Producción Resistencia potencial vs. Resistencia efectiva

71

IRAM 1547

• Preparación de moldes

• Llenado

• Compactación

• Terminación y protección

• Desmolde

• Ensayo


Control de calidad Resistencia a la tracción por flexión

72

• Es un parámetro relevante, pues la mayoría de las cargas generan esfuerzos

de flexión, introduciendo tensiones de tracción y compresión en distintas

caras del sustrato.

• MR ~ 12-14% Resistencia a la compresión

P

M

P/2

1/3 L

M

P/2

Madurez Influencia tiempo-temperatura


73

𝑀 = 𝑇 + 10 . 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

Curado

• Todos los hormigón debe curarse

• El curado consiste en evitar el secado prematuro del hormigón.

• Hay distintos procedimientos de curado eficiente evitar el

secado – agregar agua)

• El curado debe prolongarse hasta tanto se asegure una adecuada

resistencia

• El curado temprano sirve para evitar la fisuración plástica en el

caso de elementos superficiales como pavimentos.

• Asegurar adecuado desarrollo de resistencia superficial al desgaste

• Prevenir efectos de alabeo por construcción (por gradientes

térmicos y humedad)


74

¿Qué aspectos pueden evaluarse en un sistema

de curado?

• Eficiencia

• Metodología de

aplicación

• Momento de la

aplicación

• Procedimiento

constructivo

• Retardo en el régimen de secado

• Facilidad, homogeneidad de la protección

• Mientras más temprano, mejor.

Contribuye a reducir fisuración plástica

• Evaluar compatibilidad con

procedimientos futuros a realizar


75

Métodos de curado Valoración cualitativa


76

Atributo Membrana

química

Film de

polietileno

Arpillera

húmeda

Inundación

Eficiencia 4 4 3 5

Aplicación en

estado fresco

5 0 0 0

Durabilidad 4 3 3 4

Operatividad 5 3 2 1

NO SÍ

Comp. Líq. Formadores de Membr. de Curado Aplicación


77

NO!!

SÍ

• Dispersión • Homogeneidad del producto • Dosis media (de 200 a 300 g/m2) •

Momento de aplicación

HORMIGÓN


78

Cambios de volumen

Cambios de volumen Contracción química – Contracción autógena


79

Contracción Química o “total”

Cambio de volumen en la fase sólida y líquida, sin tener en cuenta los vacíos

capilares

Productos de hidratación ocupan menor volumen que la suma de los volúmenes del

cemento anhidro y el agua de amasado

Es visible macroscópicamente hasta el inicio del fraguado. Luego, la contracción se

compensa con la formación de poros capilares.

Contracción Autógena o “externa”

Cambio de volumen en la pasta de cemento, incluyendo el volumen de

vacíos capilares, sin aporte externo de agua

La ganancia progresiva de resistencia y rigidez restringe la contracción, por lo que

es menor que la contracción química

Los vacíos formados se ocupan por agua de aporte adicional (si es existente), o se

desarrollan tensiones propias de la restricción a la contracción (si no es existente)

Cambios de volumen Contracción intrínseca en la pasta de cemento


80

Fuente: “Materia “Tecnología del Hormigón”, Facultad de Ingeniería de la

Universidad de Buenos Aires

81

Cambios de volumen Contracción química, contracción autógena,

asentamiento plástico y exudación


81

FIUBA

Contracción temprana Medidas para minimizarla

• a/c: entre 0,42 y 0,58, para reducir la presión capilar

• Minimizar CUC

• Minimizar volumen de pasta; maximizar volumen AG

• Adecuado curado húmedo

• Seleccionar cementos con menor velocidad de reacción (menor finura,

menor SC3, AC3 y mayor SC2)

• Minimizar el uso de aditivos reductores de agua (dispersantes)


82

El hormigón desciende en las zonas entre

barras y se fisura en coincidencia con ellas

Un revibrado a tiempo puede eliminar el

problema

Poco usual en pavimentación con

TAR, al emplearse hormigones de bajo As

83

Cambios de volumen Asentamiento plástico


83

84

Cambios de volumen Contracción por secado


84

Pérdida del agua en el HE, especialmente

de poros de gel

Es particularmente relevante en

pavimentos, por su geometría

Contenido de agua, cemento y a/c

Finura y composición del cemento

Tipo, contenido y granulom del agr.

Rigidez de los agregados

Tiempo

Efecto del tipo de curado

Efecto de la incorporación de adiciones

Casos en los que la contracción es menos perjudicial


85

Ts > Ti Ti > Ts

SITUACION DIURNA

(con asoleamiento)

SITUACION NOCTURNA

(o sin asoleamiento)

H° superficial (Ts)

H° interior (Ti)

H° superficial (Ts)

H° interior (Ti)

• Marcas de origen térmico, por gradientes:

Día: Asoleamiento + calor de hidratación

Noche: Brusco enfriamiento del hormigón en la

noche

• Hormigón superficial tiene mayor madurez, mayor

módulo de elasticidad y menor extensibilidad

Cambios de volumen Contracción térmica

Cambio volumétrico

Δ T

CETh°


86

25

30

35

40

45

50

55

60

9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00

Hora

Te

mp

era

tura

[ºC

]Cambios de volumen Influencia de las condiciones ambientales

HORMIGÓN


87

Durabilidad

88

Durabilidad ¿Por qué nuestros hormigones pueden fallar?


88

CAUSAS

Cambios volumé-tricos

Sobrecarga/ Fatiga

Medio de exposición

Expansio-nes

internas Carbonatación

Ataque de aguas puras

Corrosión química

Corrosión del acero

Cristalización de sales descongelantes

Contracción por

secado

Contracción

plástica

Asentamiento

plástico

Cambios

volumétricos en la

pasta cementicia

RAS

Ataque por sulfatos

(interno y externo)

Congelamiento temprano

Gradientes térmicos

Gradientes de humedad

Congelamiento y deshielo

Tamaño medio de poros en la pasta de cemento

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Poros capilares

Poros gel

A.I.

Diám ( m)

Macro

- poros

Durabilidad Sistema de poros en el hormigón


89


90

TRANSPORTE DE FLUIDOS

3 MECANISMOS BÁSICOS

Permeabilidad

Diferencia o gradiente de presión

(líq y gases)

- Calidad de la pasta

.-Interconexión de poros

Absorción

Succión capilar

Diferencia de presiones que induce el fluido al

moverse

Difusión

Diferencia de concentración (iones,

gases, soluciones líq)

Mecanismo lento

Durabilidad Ingreso de sustancias agresivas

• Los ciclos reiterados de congelamiento y deshielo pueden provocar el

deterioro del hormigón, comenzando desde afuera hacia adentro.

• El mecanismo básico de daño se asocia a la expansión del agua al congelarse y

a los movimientos de agua dentro de la pasta.

• Ninguno de los modelos ha logrado imponerse sino que se trataría de sumas de

efectos

• Burbujas de tamaño uniforme: 50 m < < 1mm; factor de espaciamiento: < 0,2

mm


91

Daño por exposición a clima frío Estado endurecido


92

• Congelamiento y deshielo

Grado de saturación de la pasta

Disponibilidad de agua libre

Velocidad de congelación

Factor de espaciamiento

Temp. Congelam. del agua interior

Comportamiento cíclico

Resistencia al congelamiento de

agregados

Fisuración por restricción a la

expansión de agua congelada

Durabilidad Ciclos de congelamiento y deshielo


93

Deterioro progresivo de un hormigón por ciclos de

congelamiento-deshielo

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 100 200 300 400 500

Número de ciclos

Ve

locid

ad

de

l s

on

ido

[k

m/s

]V

elo

cid

ad

del so

nid

o [

m/s

]

Número de ciclos



94

Deficiente cantidad de

burbujas de aire incorporado

Fisura paralela a la superficie

expuesta del hormigón

Coalescencia de burbujas de

aire


• Las soluciones que contienen sulfatos reaccionan con el CH y el C3A para formar

yeso y sulfoaluminato de calcio (etringita)

• Los suelos y el agua de mar contienen sulfatos de calcio, sodio y magnesio

• El ataque por sulfatos puro es muy poco frecuente

• Se ha demostrado experimentalmente que sólo fueron atacados hormigones de

baja calidad (CUC < 300 kg/m3) y para contenidos de sulfatos > 4.0% del peso de

cemento

• Para que ocurra, el hormigón debe estar húmedo durante períodos prolongados

• Puede ser por ataque interno o externo


95

Durabilidad Ataque por sulfatos


96

Depende de:

Compuestos silíceos amorfos

Porosidad del agregado

Álcalis en cantidad suficiente

Permeabilidad de la pasta y la interfase

Humedad

Temperatura y tiempo

Producto de reacción: gel expansivo

Durabilidad RAS


97

Durabilidad Corrosión de armaduras y pasadores

Hormigón normalmente protegido por

medio básico (pH ≈ 12,5 - 13), excepto:

• Carbonatación: pH <~9

• Contenido de cloruros

Influyen:

Aporte de oxígeno

Disponibilidad de agua líquida

Presencia de electrolito

El volumen de la masa metálica puede

incrementarse hasta 700 %

98

Durabilidad Consideraciones generales


98

MEDIDAS

• Reducción de la permeabilidad

• Relación a/c

• Compactación

• CUC

• Uso de Adiciones Minerales

• Sistema de poros apropiado; AII

• Curado eficiente

• Uso de cementos con props especiales

• Protección a exposiciones agresivas

• Elección de los materiales adecuados

¿Un hormigón más resistente es

un hormigón más durable?

DURABILIDAD

¿Un hormigón menos poroso es

un hormigón más durable?

HORMIGÓN


99

Diseño de mezclas

• Producción continua, y de

grandes volúmenes

• Alto consumo de materiales

• Se transporta en camiones

volcadores

• Encofrados Deslizantes

Clave

Uniformidad en las Propiedades de la Mezcla y en la Velocidad

de Colocación.


100

Pavimentación con TAR Particularidades

• Datos de la obra (f´cm, As., T.M., tipo de transp., etc.)

• Caracterización de los materiales componentes

• Aplicación de un método racional para el diseño de mezclas (Método ICPA)

• Verificación y ajuste en pastones de prueba (laboratorio)

• Ajuste en escala de obra

Implementación de Control de Calidad para verificar

el cumplimiento de los supuestos durante el diseño.


101

Diseño de mezclas de hormigón Bases de diseño

Gráfico mezclas

Ábaco 1

Ábaco 2

Planilla

Selección de la resistencia de diseño

Elección del asentamiento objetivo (medida de la consistencia)

Elección del cemento a emplear

Contemplar la incorporación de aire

Distribución granulométrica de los agregados:

- Seleccionar curva apropiada

- Cálculo del módulo de finura

Estimación de la cantidad de agua necesaria

Selección de la relación agua:cemento

Cálculo del contenido unitario de cemento (CUC)

Determinación de las cantidades de agregados por diferencia a 1000 litros

de los volúmenes de agua, cemento , y aire

Proporcionamiento de los agregados según la curva adoptada

Mezclas ejemplo


102

Diseño de mezclas de hormigón Bases de diseño

Mezcla de agregados.xls

Todo método racional entrega una dosificación teórica.

La misma deberá verificarse y eventualmente ajustarse en pastones

de prueba en escala de laboratorio.

Independientemente de la especificación se debe trazar la curva de

evolución de resistencia para nuestro conjunto de materiales.

La dosificación se someterá a consideración de la Inspección con la

debida anticipación.

Un Diseño de Mezcla será EXITOSO si se cumplen las condiciones

de trabajabilidad, los requisitos de resistencia y durabilidad, a un

costo aceptable.


103

Diseño de mezclas de hormigón Verificación y ajuste


104

Diseño de mezclas de hormigón Otras consideraciones…

Taylor

Ajuste granulométrico

Vvacíos ≈ 20%

Ajuste pasta cementicia

Vpasta ≈ 175% Vvacíos

Cemento

Agua

Arena

Piedra 6-20

Piedra 20-38

Plastificante

I.A.

350 t/día

150 m3/día

650 t/día

550 t/día

700 t/día

1400 kg/día

140 kg/día

350Kg

150 l

650 Kg

550 Kg

700 Kg

1,14 Kg

0,114 Kg

Componente Fórmula

Tipo

Consumo

día

2000

toneladas

de áridos


105

Dosificación de mezclas de hormigón Consumos estimados para 125 m3/h

CALIDAD


106

Aseguramiento y control

Conjunto de prácticas llevadas a cabo con el

objeto de establecer la conformidad del

producto y verificar la uniformidad en sus

propiedades, de acuerdo con criterios técnicos de

aceptación o rechazo del mismo.

Control sobre los hormigones, en base al

establecimiento de unidades de control o lotes.

A cargo del productor del hormigón

(CONTROL DE PRODUCCIÓN) y su

consumidor (CONTROL DE CONFORMIDAD)

Control de Calidad


107

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

Tiempo

Co

sto

de

la

re

pa

rac

ión

Eta

pa d

e p

royecto

Eta

pa co

nstr

ucti

va

Man

ten

imie

nto

Rep

ara

cio

nes

Control de Calidad Ley de Sitter


108

Para el logro de los objetivos se debe establecer un proceso controlado.

El sistema debe permitir:

Cumplir las especificaciones técnicas

Mantener en el tiempo la uniformidad de las propiedades y la calidad

del pavimento.

La experiencia indica claramente que es necesario actuar

en forma preventiva dado que la TAR no nos permite

esperar 7 días para detectar tendencias


109

Control de Calidad Premisas centrales

Verificar los supuestos en la Etapa de diseño, y cumplimentar las exigencias

del PET

Control preventivo para la toma de decisiones

Control intensivo sobre la calidad y uniformidad de los materiales

componentes

Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje, medición y mezclado

en la planta de Hº.

Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, medidos con precisión, en

las proporciones adecuadas, producirán hormigones de buena calidad


110

Control de Producción Objetivo

Control de Calidad Procesos


111

RECEPCIÓN

• Materiales componentes Cemento Agregados Agua Aditivos Compuestos de curado

PRODUCCIÓN

• Procesos de transformación Carga Pesadas Mezclado Transporte Colocación Compactación Terminación Etc

ACEPTACIÓN

• Producto terminado Pavimento de hormigón

CONTROL

Inspección visual

Muestreo

Caracterización

Acopio

CONTROL

Planta

Granulometría

Humedad

Consistencia

Etc

CONTROL

Resistencia

Espesor

Textura

Rugosidad

Entrenamiento del personal involucrado

Ensayos previos de aptitud de materiales

Verificación de equipos y procesos

Inspección de materiales y trabajos de obra

Ensayos sobre hormigones y materiales

empleados durante la producción

Cartas de control: uso y análisis

Evaluación de resultados

Ajuste y optimización

Control de Calidad ¿Qué comprende?


112

Control de Calidad Aptitud vs Caracterización


113

ENSAYOS DE APTITUD ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN

Objetivo Determinan la aprobación o

conveniencia del uso de un

determinado material componente

Indican la evolución de propiedades de los materiales

componentes relevantes, para mantener la producción

del hormigón y del pavimento bajo control

Frecuencia Baja Alta

Oportunidad Antes del inicio de la obra Antes y durante toda la obra

Resultados En general, que demandan mucho

tiempo, algunos días, semanas o

meses, según el caso

En general, son rápidos (desde pocos minutos hasta

algunos días), y sus resultados se emplean en forma

inmediata para efectuar correcciones que permitan

mantener uniforme la calidad final

Ejemplos Desgaste L-A

Reactividad alcalina potencial de

agregados

Estabilidad en Na2SO4

Inmersión en etil-en-glicol

Aptitud agua de amasado

CET hormigón

Compatibilidad aditivos

A. Granulométrico

Humedad

Contenido de polvo

Asentamiento

Aire Incorporado

Temperatura HF

Evolución temp.

Tiempo fraguado

Pérdida de As

Resistencia

Control de Calidad Dosificación y

mezclado


114

Dosificación y mezclado

Controlar indicación de sistemas de medición

Establecer tiempos de amasado mínimos

Ensayos de homogeneidad

Verificar uniformidad

de los pastones

Revisar desgaste /

deterioro de elementos de

mezclado

Control de Calidad Construcción de tramo de prueba


115

Condición de la base

Sistemas de control de la rasante: hilos guía

Carriles de apoyo de la pavimentadora

Ubicación de las juntas

Canastos de pasadores, barras de unión y A°

H% de agregados y granulometría

Equipos de transporte, colocación, compactación, terminación, texturizado y

curado

Operación de vibradores

Dosificación y amasado de mezclas

- Tasa de producción

- Velocidad de carga de materiales

- Tiempo de mezclado

- Uniformidad de la mezcla

Despacho del hormigón

- Tiempos de traslado desde contacto cto-agua

- Pérdida de As en el traslado

- Demoras en el frente de trabajo

- Cantidad de vehículos necesarios

Control de Calidad Construcción de tramo de prueba


116

Colocación del hormigón

- Descarga

- Segregación

- Distribución del hormigón en el frente

Muestreo y controles

- Toma de muestras

- Registros

Compactación y terminación del hormigón

- Aptitud de la mezcla

- Cierre superficial

Posición de pasadores: prof y alineación

Verificación de espesor del pavimento

Asentamiento de bordes

Regularidad superficial

Aparición de fisuras en coincidencia con aserrado

Texturizado y curado

San Martín 1137 | 1°Piso

C1004AAW

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Argentina

Teléfono: (+54 11) 4576 7695 / 7690

www.icpa.org.ar

[email protected]

C.A.B.A, 19 de Noviembre de 2014

materiales, propiedades del hormigÓn y ... de aptitud según norma iram 1531 instituto del cemento...

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