CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA Ing. Enrique Rivva López
Expositores: Harry Christian Cartagena V ásquez Regina Chaska Montalvo Delgado
1.- DEFINICION Es un concreto, adecuadamente dosificado, cuya resistencia a la compresión a los 90 dí as as es mayor de 1.400 kg/cm2, medida en probetas cil í ndricas ndricas estándar de 6” x 12” ó 4” x 8” curadas bajo agua, el cual cumple con las propiedades deseadas tanto al estado fresco como al endurecido. LA DOSIFICACION IMPLICA UNA ADECUADA COMBINACION DE CEMENTO, AGUA, AGREGADO FINO, AGREGADO GRUESO, ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE, Y ADICION DE MICROSILICE, TODOS LOS CUALES CUMPLEN CON LAS ESPECIFICACIONES VIGENTES.
2.- CEMENTO EL CEMENTO DEBE DE CUMPLIR CON LOS REQUITOS DEL TIPO V DE LA NORMA N ORMA ASTM C 150, O SU EQUIVALENTE NTP, SU FINURA DEBE SER DEL ORDEN DE 3500 CM2 BLAINE; SU PESO ESPECIFICO DE 3.15: SU CONTENIDO DE C3A MENOR DE 5%; SU CONTENIDO DE ALCALIS MENOR DE 0.6 COMO SUMA DEL OXIDO DE SODIO MAS EL 0.658 DEL OXIDO DE POTASIO. SU RELACION C3S/C2S LA MAS ALTA POSIBLE. SE DEBE TOMAR PRECAUCIONES PARA DISIPAR LA TEMPERATURA DE HIDRATACION EN EL MÌNIMO TIEMPO. EL CONTENIDO DE CEMENTO DEBE SER MENOR DE 15 BOLSAS/M3. SU ALMACENAMIENTO DEBE GARANTIZAR QUE LA HUMEDAD NO LO ATAQUE
3.- AGREGADO FINO DEBE CUMPLIR CON LAS ESPECIFICACIONES DE LA NORMA ASTM C 33 O LA NORMA NTP EQUIVALENTE. SU MODULO DE FINURA DEBE ESTAR ENTRE 2.8 Y 3.1. SON RECOMENDABLES LOS PERFILES REDONDEADOS Y LAS TEXTURAS SUAVIZADAS POR REQUERIR MENOS AGUA DE MEZCLADO. NO DEBE TENER MICA Y/O ARCILLA. LA GRANULOMETRIA DEBE SER CONTINUA. ES CONVENIENTE LIMITAR LOS FINOS EN ESTE AGREGADO A UN MAXIMO DEL 9%
4.- AGREGADO GRUESO EL AGREGADO GRUESO DEBE PROVENIR DE ROCAS IGNEAS PLUTONICAS DE GRANO FINO, CON DUREZA NO MENOR DE 7 MORH Y UNA RESISTENCIA EN COMPRESION NO MENOR DEL DOBLE DE LA QUE SE DESEA ALCANZAR EN EL CONCRETO. SU PERFIL ANGULAR, SU TEXTURA RUGOSA, SU CAPACIDAD DE ABSORCION MENOR DEL 1% Y SU PESO ESPECIFICO DEL ORDEN DE 2.65. HACEN RECOMENDABLE LA CALIZA TRITURADA DEBIDAMENTE GRADUADA DE ACUERDO A NORMA.
EL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO DEBERA ESTAR EN EL ORDEN DE ½” À 3/8” , CON UN MINIMO DE ESFUERZOS ORIGINADOS POR DIFERENCIAS ENTRE LOS MODULOS DE ELASTICIDAD DE LA PASTA Y EL AGREGADO. SE CONSIDERA QUE EL AGREGADO GRUESO IDEAL DEBE SER 100% AGREGADO TRITURADO DE PERFIL ANGULAR Y TEXTURA RUGOSA, LIMPIO, DURO, RESISTENTE, POCO ABSORVENTE Y SIN PARTICULAS CHATAS O ELONGADAS. SU COMPOSICION MINERALOGICA DEBE FAVORECER LA ADHERENCIA QUIMICA.
5.- AGUA EL AGUA DEBE SER POTABLE Y CUMPLIR CON LOS REQUISITOS DE LAS NORMAS OPS. DEBE ESTAR LIBRE DE SALES, ARCILLA Y CUALQUIER MATERIAL INCONVENIENTE.
6.- MICROSILICE ES UN SUBPRODUCTO RESULTANTE DE LA REDUCCION DE CUARZO DE ALTA PUREZA CON CARBON EN UN HORNO DE ARCO ELECTRICO DURANTE LA PRODUCCION DE ALEACIONES DE SILICON Y FERROSILICON. LOS HUMOS, LOS CUALES TIENEN UN ALTO CONTENIDO DE DIOXIDO DE SILICE AMORFO Y CONSISTEN DE PARTICULAS ESFERICAS MUY FINAS, SON COLECTADOS DE LOS GASES QUE SALEN DEL HORNO. SU AREA SUPERFICIAL ES DEL ORDEN DE 200 MIL CM2/GR. SU GRAVEDAD ESPECIFICA PROMEDIO ES DE 2.2
LAS MICROSILICES SON UN MATERIAL PUZOLANICO QUE REACCIONA CON EL HIDROXIDO DE CALCIO DURANTE LA HIDRATACION DEL CEMENTO PARA FORMAR SILICATO DE CALCIO HIDRATADO (CSH) (TOBERMORITA) EL CUAL OCUPA LOS POROS CAPILARES PRODUCTO DE LA REACCION QUIMICA DEL CEMENTO CON EL AGUA. SU CONTENIDO EN EL CONCRETO VARIA DEL 5% AL 15% DEL CONTENIDO DE CEMENTO. LOS CONCRETOS CON MICROSILICE TIENEN UN INCREMENTO EN LA TENDENCIA A DESARROLLAR GRIETAS POR CONTRACCION PLASTICA
7.- SUPERPLASTIFICANTES ESTOS ADITIVOS DERIVADOS DE LOS FORMALDEIDOS MELAMINA O NAFTALENO TIENEN LA PROPIEDAD DE DARLE A LA MEZCLA UNA GRAN PLASTICIDAD AL LIBERAR EL AGUA SUJETA A LOS OTROS MATERIALES INTEGRANTES DE ELLA. LA DOSIFICACION DEPENDE DEL TIPO Y MARCA DEL PRODUCTO Y SE RECOMIENDA SEGUIR LAS RECOMENDACIONES DEL FABRICANTE EN CADA CASO. SU EMPLEO PERMITE REDUCIR EL AGUA EN UN 20% A 30% AUMENTAN LA FACILIDAD DE MANEJO, Y LA RESISTENCIA A EDADES TEMPRANAS Y FINALES.
8.- PROPIEDADES DEL CONCRETO NO ENDURECIDO 8.1.- Superficie interna… Un gran incremento debido a su muy alta superficie especifica. 8.2.- Color... Coloración gris oscuro debido al contenido de carbón. 8.3.- Aire Incorporado… Se incrementa con el contenido de microsí lice, lice, hay una redistribución de los poros y una disminuci ón en la demanda de aire incorporado. 8.4.- El concreto es más cohesivo y por tanto menos susceptible a procesos de segregación y no tiene exudación
8.5.- El acabado puede comenzar bastante antes que en los procesos de acabado de los concretos usuales. 8.6.- Hay un incremento en la resistencia al corte y en la tendencia al espesamiento. El tiempo de fraguado es similar al de los concretos ordinarios. 8.7.- En relación con la trabajabilidad las microsí lices lices deben ser empleadas conjuntamente con superplastificantes a fin de compensar el incremento en la cohesividad durante la colocación. La relación agua/cementante de preferencia entre 0.28 y 0.35. 8.8.- Las mayores reducciones en el asentamiento se encuentran en mezclas con una inmediata adición de la microsìlice.
8.9.- Las mezclas que incorporan microsìlice, por su alta fineza y mayor demanda de agua, son m às densas y cohesivas y menos propensas a la segregación 8.10- La incorporación de microsìlice reduce la exudación y por tanto facilita el curado y acabado; un incremento en la resistencia al corte. 8.11- Tiempo de fraguado similar al de los concretos ordinarios. El calor de hidratación total es menor que el de los concretos sin microsìlice y asì disminuye los esfuerzos de temperatura que pueden presentarse en estructuras masivas. 8.12- El peso unitario no presenta variaciones fundamentales.
9.- PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO 9.1.- Los beneficios de las microsí lices lices sobre la resistencia dependen del tipo de cemento, cantidad de microsìlice; empleo de aditivos superplastificantes; propiedades del agregado y tiempo y tipo de curado. El edificio Petronas Towers tiene 130 Mp y la Torre de DUBAI tiene 150 Mp. En la UNI se ha conseguido 150 Mp de resistencia en compresión con incrementos proporcionales en las resistencia en tensión y flexión. 9.2.- La deformación final antes de la falla en compresión uniaxial se incrementa con un aumento en la resistencia.
9.3.- Los concretos AR tienen baja porosidad con un incremento en el coeficiente de impermeabilidad que disminuye de 3.8 à 0.9. El álcali en los poros se reduce en forma importante al igual que la concentración de iones sodio, potasio y calcio en el agua de mezcla.La concentración de poros es menor en todas las edades dando por resultado una menor permeabilidad. El volumen de poros se reduce. 9.4.- Después de los 180 dí as as hay pequeña diferencia entre la contracción de los poros de alta resistencia y la de los de baja. En la magnitud de la contracción por secado hay muy poca diferencia entre los concretos de alta y baja resistencia, teniendo lugar más lentamente en los primeros.
9.5.- Se ha encontrado una importante reducci ón en el escurrimiento plástico por la adición de microsìlices. La deformación total es la misma que la de los concretos de menor resistencia, siendo 25% más baja que la de los concretos de resistencia menor Y se incrementa con la raí z cuadrada de la resistencia en compresión. Su determinación debe ser verificada para cada caso particular.
9.6.- La relación de Poisson de concretos de alta resistencia en el rango elástico es comparable a los valores esperados para concretos de resistencias menores. 9.7.- El módulo de rotura está en el orden de 7% à 12% de la resistencia en compresión. 9.8.-La resistencia a la tensión está en el orden del 10% de la resistencia en compresión. La resistencia a la tensión indirecta está cerca del 70% de la resistencia a la flexión. 9.9.- La resistencia a la fatiga de los concretos de alta resistencia es la misma que para los concretos de baja resistencia.
9.10.- La contracción por secado es del orden de la mitad de los correspondientes a los concretos de resistencia normal. La adición de fibra de acero a la mezcla evita el agrietamiento. 9.11.- La deformación diferida de estos concretos tiende a disminuir al aumentar la resistencia en compresión, pudiendo pasar a un valor de 0.7 9.12.- Estos concretos son menos dúctiles que los de resistencia normal, no existe a la fecha un método racional que determine de manera cuantitativa la ductilidad del concreto. 9.13.- La menor deformación volumétrica de los concretos de alta resistencia en el rango inelástico es debida al efecto benéfico del confinamiento del refuerzo en espiral o en anillos circulares cerrados.
DURABILIDAD 1.Reducción en los contenidos de los hidró xidos de calcio, potasio y sodio. 2.- Estructura de poros muy refinada en el concreto endurecido. 3.- pH no menor de 12.5 en el agua de los poros. 4.- Mejora en la estructura de los poros, que da resistencias más altas y menor permeabilidad al disminuir los poros grandes. 5.- Reduce la magnitud del deterioro del concreto por ataques quí micos micos al disminuir la permeabilidad del concreto.
7.- Es más resistente a los procesos de lavado y carbonatación y a la exposición a ácidos diluidos. 8.- Conforme el dosaje de microsìlice en la mezcla se incrementa, el número de ciclos antes de la falla también se incrementa, gracias a la reducción en la permeabilidad y el contenido de cal libre que son reemplazados por tobermorita. 9.- La presencia de microsìlices incrementa la resistencia del concreto frente a la acción de los sulfatos y cloruros 10.- En los concretos con baja relación a/c sólo se observa pequeños cambios en la magnitud de la carbonataciòn.
11.- La mejora en las propiedades de impermeabilidad de los concretos con microsìlice permite reducir en forma importante la penetración de los cloruros en estructuras marinas y en aquellas expuestas a sales descongelantes. Su alta resistividad el éctrica disminuye en forma importante la velocidad con la que la corrosión puede ser iniciada. 12.- La presencia de las microsìlices proporciona un importante incremento en la resistencia eléctrica al disminuir el flujo de la cantidad de corriente por lo que la magnitud de la corrosi ón deberá ser insignificante si la hay 13.- La microsìlice presente en la mezcla reacciona con los álcalis del concreto fresco, formando silicatos alcalinos y reduciendo el riesgo que se presente la reacción àlcali sí lice. lice.
14.- Al sellarse los poros capilares gracias a la mayor formación de tobermorita, las posibilidades de congelación del agua en el interior del concreto se reducen significativamente, desapareciendo la posibilidad de un ataque por esta causa. 15.- Un lavado excesivo de la superficie da por resultado un incremento en la porosidad y permeabilidad y un concreto débil. La adición de microsìlice reduce el lavado debido a una estructura de poros más refinada con menores posibilidades del movimiento del agua; y el consumo del hidró xido de calcio por reacción quí mica. mica.
16.-La durabilidad mejora con el incremento en la resistencia, debido fundamentalmente a los grandes cambios en la permeabilidad. Para el caso del agua la reducción de la permeabilidad puede ser un factor de entre 10 y 100 veces comparado con los concretos de control. El nivel de incremento de la resistencia a los ataques depende del diseño de mezcla, control de calidad y curado del concreto. 17.- Las propiedades térmicas están dentro del rango de las de los concretos de baja resistencia. Ello incluye el calor especifico, difusividad, conductividad térmica, y coeficiente de expansión térmica. 18.- La elevación de temperatura en el concreto será aproximadamente de 6ºC a 8ºC por cada 60 kg/m3 de cementante.
RESUMEN DE PROPIEDADES 1.- La principal influencia es el notable incremento en la resistencia; los grandes cambios en la permeabilidad y la eliminación de la porosidad por incremento significativo en la tobermorita. 2.- Todo ello permite convertir al concreto en una roca de dureza mayor de 7 en la escala de Morh; eliminando muchas de sus debilidades. 3.- Ello sólo es posible con una buena selección de sus componentes y una buena dosificaci ón y puesta en obra de los mismos.
SELECCIÓN DE LAS PROPORCIONES 1.- La resistencia depende de la relaci ón gelespacio “relación del volumen de pasta hidratada a la suma de los volúmenes del cemento hidratado y de los poros capilares” 2.- En cada caso particular la selección de la mezcla dependerá de una buena selección de sus materiales integrantes que permita una mayor y mejor formación de gel, mayor relación gelespacio y, por tanto mayor resistencia y durabilidad del concreto”
DOSIFICACION Los procedimientos de elección de las proporciones de la unidad cúbica y puesta en obra de los concretos de alta resistencia son diferentes en principio de aquellos empleados para los concretos convencionales. Se recomienda para el proceso de puesta en obra seguir las Recomendaciones del Comit é ACI 304, efectuando aquellos cambios que, para una obra determinada se considere necesarios. Para la selección de las proporciones se seguir á lo indicado en este texto recordando que la suma de los volúmenes absolutos de todos los materiales integrantes debe ser igual a 1.0
PRODUCCION Los procesos de dosificación, producción, medida y pesado, y cargado de los materiales deben seguir lo indicado en ACI 304. Es esencial buenas prácticas de almacenamiento de los agregados para mantener uniforme el contenido de humedad. Para concreto mezclado en planta central se recomienda añadir la lechada después que todos los otros materiales están en la mezcladora.
MEZCLADO Los concretos de alta resistencia pueden ser totalmente mezclados en la planta dosificadora, o en una planta central, o el camión mezclador, o por una combinación de ellos. El proceso de mezclado deberá seguir las Recomendaciones del Comité ACI 304.
TIEMPO DE MEZCLADO El tiempo de mezclado está basado en la habilidad de la mezcladora central para producir un concreto uniforme tanto dentro de una tanda como entre tandas. Se recomienda un mí nimo nimo de tres minutos de mezclado por cada yarda cúbica, más ¼ minuto por cada yarda cúbica adicional de capacidad.
TRANSPORTE Los concretos con microsí lice lice actúan como los concretos convencionales durante el transporte, la colocación y la consolidación Dependiendo de la cantidad de micros í lice, lice, el concreto fresco puede ser más cohesivo y menos susceptible a la segregación que los concretos convencionales.
COLOCACION Estos concretos pueden ser colocados en encofrados empleando cualquiera de los dispositivos usuales en obra. Durante la colocación no se debe añadir agua al concreto para mejorar la trabajabilidad, dado que demasiada reduce la resistencia y durabilidad. Se puede añadir un volumen controlado de un aditivo superplastificante.
COLOCACION El requisito básico para el equipo de colocación es que la calidad del concreto, en términos de relación agua/cementante, asentamiento, contenido de aire y homogeneidad, pueda ser preservada. La selección del equipo se basa en su capacidad para el manejo eficiente de concretos de las m ás desventajosas proporciones que pueda ser consolidado f àcilmente en obra por vibración.
CONSOLIDACION Una adecuada vibración interna es el procedimiento más recomendable de consolidación de los concretos de alta resistencia. Se recomienda seguir las indicaciones del Comité ACI 309. Se debe recordar que 5% de pérdida en la resistencia puede presentarse por cada 1% de vací os os en el concreto
ACABADO Los concretos de alta resistencia, por la presencia de microsìlice, presentan menor exudación y pueden hacer que desaparezca, facilitando un rápido secado superficial y el agrietamiento por contracción plástica debido a una rápida pérdida de humedad de la superficie del concreto fresco. Deben emplearse las prácticas usuales para evitar ello.
CURADO El curado es crí tico tico en la producción de concretos de alta resistencia en los que la reacción quí mica mica entre la microsìlice y el hidró xido de calcio para formar el gel requiere de la presencia de humedad. Se recomienda mantener el concreto húmedo por lo menos 90 dí as as a fin de permitir la totalidad de la reacción puzolánica. El curado debe comenzar inmediatamente despuès del acabado.
TIPOS DE CURADO 1.- El curado con agua por 90 dí as as es el más recomendable dado que hace más eficiente la hidratación del cemento. 2.- Las “lagunas” es un método altamente eficiente. 3.- La neblina o rocio por boquilla puede proporcionar un curado satisfactorio. 4.- Los compuestos de curado quí mico mico no son recomendables porque no proporcionan la humedad adicional necesaria.
CONCLUSION Para alcanzar un concreto de alta resistencia y durabilidad, además de la microsìlice y el superplastificante, se deberá emplear prácticas correctas en todas las etapas del proyecto. Ello incluye: 1.- Adecuada selección de los materiales. 2.- Excelente dosificación 3.- Excelente proceso de puesta en obra 4.- Curado no menor de 90 dí as as en agua. 5.- Buen acabado. 6.- Adecuado control de calidad.
Mega Proyectos de construcción en DUBAI ...
Realmente asombroso y atemorizante
Dubai en 1990 antes de la locura
¡La misma calle en el 2003!
El año pasado …
¡¡¡La locura!!! Se dice que Dubai tiene del 15 al 25 % de los cerebros del mundo.
El frente portuario de Dubai. ¡Cuando sea completado será el desarrollo costero más grande del mundo!
¡Todo esto fue construido en tan solo 5 años incluyendo la isla que parece palmera!
Las Islas Palmera en Dubai. Se usó tecnologí a holandesa de dragado para crear estas tremendamente grandes islas artificiales. Tres de estas palmeras serán construidas siendo la última la más grande.
Cuando se complete este conjunto contar á con 2,000 villas, 40 hoteles de lujo, centros comerciales, cines, y otras instalaciones. Se espera pueda albergar una poblaci ón de 500,000. ¡Se podrá ver desde la Luna!
Las Islas del Mundo
300 islas creadas artificialmente tienen la forma del mundo. Cada isla se estima tendrá un costo entre 25 y 30 millones de dólares.
El Hotel Burj Al Arab de Dubai. El hotel más alto del mundo. Considerado el único hotel de 7 estrellas y el más lujoso del mundo. Está erguido sobre una isla artificial en el mar.
Hidrópolis: El primer hotel del mundo bajo el agua.
Completamente construido en Alemania y luego ensamblado en Dubai. Está contemplado para terminarse en el 2009 luego de varios retrasos.
El Burj Dubai: La construcció construcción comenzó en el 2005 y se espera sea completado en el 2008. Con una altura estimada de más de 800 metros, será será f ácilmente el edificio más alto del mundo cuando sea terminado. Será casi un 40% mayor que el actual má más alto: el Yaipei 101.
Así se verá el centro de Dubai entre el 2008 y 2009. Se han completado más de 140 pisos del Burj Dubai. De hecho ésta ya es la estructura más alta construida por el hombre. Tardará un año más para terminarse.
El AlBurj: Será la pieza central de la costa de Dubai. Una vez completado, tomará el tí tulo tulo de la estructura más alta del mundo sobre el Burj Dubai.
Se anunció recientemente que la altura total que tendrá esta torre será de 1,200 metros. Esto hará que sea un 30% más alta que el Burj Dubai, y 3 veces más alta que el edificio “Empire State ” ” de Nueva York.
El Burj al Alam o la “Torre del Mundo” Cuando sea completada, estará clasificada como el Hotel más Alto del Mundo. Se espera sea terminado para el 2009. A los 480 metros será sólo 28 metros mas bajo que el Taipei 101.
La Torre y Hotel “Trump” Será la pieza central de las Islas Palmera. La Palma Jumeirah
Dubailandia Actualmente, el parque de diversiones más grande del mundo es el Mundo de Disney en Orlando, EEUU. Este último es el único que emplea a más de 58,000 empleados en un solo sitio. Dubailandia será el doble de tamaño.
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Dubailandia será construido en una superficie de 3 billones de pies cuadrados con un costo estimado de 20 billones de dólares. El sitio contendrá 45 mega proyectos y otros 200 proyectos más pequeños.
La Ciudad de los Deportes de Dubai Una enorme colección de estadios/espacios deportivos todos localizados dentro de Dubailandia
Actualmente, el Mundo de Disney es el destino turí stico stico número 1 del mundo. Una vez completada Dubailandia f ácilmente le arrebatará ese tí tulo tulo desde que atraerá a 200,000 visitantes diariamente.
La marina de Dubai es un desarrollo que contendr á más de 200 edificios altí simos simos cuando sea terminado. Ser á el hogar de algunas de las estructuras residenciales m ás altas del mundo. Se muestra la primera fase completada del proyecto. Aunque la mayor í a de los edificios altos serán terminados entre el 2009 y 2010.
El Centro Comercial de Dubai: Será el más grande del mundo con más de 9 billones de pies cuadrados para tiendas y alrededor de 1,000 tiendas-almacenes. Será completado en 2008.
El Esquí Dubai: Que ya está abierto, es la instalación interior de esquí más grande del mundo. Esta imagen ilustra otra instalación de esquí que se ha planeado.
Algunos de los edificios más altos del mundo tales como “ Alturas del Océano” y “La Torre de la Princesa” que será el edificio residencial más grande del mundo con más de 100 pisos sobre la costa de la Marina de Dubai. El Puerto espacial de E.A.U. (Emiratos Árabes Unidos) en Dubai serí a el primer puerto espacial del mundo si la construcci ón sigue su camino. Sin bromas. Otra locura: El sistema del Metro de Dubai: Una vez completado, se convertirá en el más grande sistema ferroviario totalmente automatizado del mundo. El Aeropuerto Internacional Central del Mundo de Dubai, llegar á a ser el aeropuerto más grande del mundo por su tamaño, cuando sea completado. Eventualmente llegará a ser también el más concurrido del mundo basado en su número de pasajeros. Existen más trabajadores de la construcción en Dubai que ciudadanos propios de la localidad.