“UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA”
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL “VACIADO DE CONCRETO EN CLIMA FRÍO” ASIGANTURA
: TECNOLOGIA DE CONCRETO II
DOCENTE
: Ing. Renato DIAZ GALDOS
ALUMNOS
: • • • • • •
AGUILAR PACHAO, Abel ARIAS CALLUARI, Karina FUENTES MAMANI, Ricardo SALAS BARRERA, Maleny AL!IIA AL!IIA BEGA"O, Ar#$ro ILLALOBOS SOTO, !ie%o
Are&$i'a( Per) *+-
UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC
ÍNDICE 1. INTRO!UCCI.N . OB/ETIOS !. MARCO TE.RICO 4. DISEÑO DE MEZCLAS 5.
ACIA!O
6.
PROCE!IMIENTO 0 MO!O !E CURA!O
7.
C1LCULOS 0 RESUL RE SULT TA!OS
8.
OBSERACIONES
9.
!ISCUCI.N
10.
CONCLUSIONES
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P2%ina
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1. INTRODUCCI"N
En la ingeniería se presentan diversos problemas no solo en cuanto al cálculo y diseño estructural, sino también en cuanto al material que se usa para una construcción y que este sea el indicado para que se alcance la durabilidad y el máximo rendimiento en el servicio para el cual la edifcación esté destinada. La intemperie y el clima es uno de los actores que in!uye muc"o en cuanto a la elección del material apropiado ya que no es lo mismo construir en una #ona de clima tropical que en una #ona de clima rígido que es precisamente a lo que en esta presentación se "ará mención al tratamiento del concreto como material principal de una edifcación en climas ríos.
En consecuencia tendremos que diseñar obras que tengan dierentes consideraciones de diseño, tener una receta para solucionar los problemas y las necesidades en inraestructura, es decir, que cada proyecto dependiendo de su locali#ación, al margen del diseño y los cálculos estructurales se tendrá anali#ar sobre el correcto procedimiento constructivo
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. O#$ETIVOS
•
Entregar un concreto cuya temperatura sea lo sufcientemente alta para controlar el peligro de congelación y descongelación. •
•
$ncorporar aire para reducir el peligro de congelación.
Evitar que el concreto se congele "asta lograr su resistencia mínima %ontrolar la temperatura del concreto dentro de rangos permisibles durante la preparación, transporte, colocación y curado. •
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!. MARCO TEORICO
&e defne el clima río como un período cuando, por más de tres días consecutivos, existen las siguientes condiciones'
a) La temperatura ambiente promedio del aire es de menos de ( )% *(+ )-. b) La temperatura del aire no es mayor de + )% */+ )- por más de media "ora en un período de 0( "oras. c) La temperatura del aire diaria es el promedio de la más alta y la más ba1a temperatura que ocurre durante un período de media noc"e a media noc"e. El tiempo de raguado del concreto mostrado en la 2abla se incrementa aproximadamente un tercio por cada / )% *+ )- de reducción de temperatura. Las ba1as temperaturas disminuyen el calor del proceso de "idratación y retardan signifcativamente el tiempo de raguado del concreto, lo que resulta en una reducción de la resistencia a compresión a edades tempranas y un incremento en resistencias a edades mayores.
El concreto vaciado a ba1as temperaturas 3entre / y 4 )% *(+ a // )-5 se protege contra el congelamiento y es curado por largo tiempo, así que desarrolla resistencias fnales más altas y mayor durabilidad.
es
El concreto presenta menos agrietamiento térmico que el concreto similar vaciado a mayores temperaturas.6 En condiciones de temperatura ba1o cero, el tiempo de raguado, el desarrollo de resistencias y las car ac t er í s t i c asdedur abi l i daddelc onc r et oqu e nohas i do pr o t e gi d os er á na f e ct a doss e v er a me nt e .
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UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC 7or e1emplo, el concreto' •
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8o debe exceder los límites de la relación agua9cemento recomendados en el :%$ Expuesto a ciclos de "ielo y des"ielo mientras que se encuentre en una condición saturada o en servicio deberá tener la inclusión de aire apropiada %ongelado puede tener una pérdida de "asta /+; de resistencia a compresión a 0< días. &e congelará en estado plástico cuando la temperatura de la me#cla ba1e de =0 )% *0> )- y se mantenga sin mover por el tiempo sufciente para la ormación de "ielo. ?na ve# que se "aya ormado el "ielo, la "idratación normal no ocurrirá y el tiempo de raguado del concreto se aectará seriamente. @ue esté protegido del congelamiento "asta que "aya alcan#ado la resistencia a compresión de por lo menos 4./ A7a */++ psi- no se dañará por la exposición a un solo ciclo de congelamiento.
&e "an establecido prácticas para el vaciado del concreto en climas ríos que asegurarán el desempeño satisactorio de las resistencias normales del concreto. El ob1etivo de estas prácticas es' •
•
•
•
Aantener condiciones de curado que permitan el desarrollo normal de resistencias :segurar que el concreto desarrolle la resistencia requerida para la remoción segura de los encorados. 7revenir el daño al concreto debido al congelamiento a edades tempranas. Limitar los cambios rápidos en la temperatura del concreto para soportar los esuer#os térmicos.
Burante climas ríos, la temperatura de la me#cla del concreto deberá controlarse para que cuando el concreto se vacíe, su temperatura no ba1e de los valores mostrados en la 2abla 0 para concreto de peso normal.
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UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC La temperatura del concreto al momento del vaciado deberá estar siempre cerca del mínimo de las temperaturas proporcionadas en la 2abla 0. Las temperaturas de vaciado no deberán superiores a )% *0+ )- que éstos valores mínimos.
Las altas temperaturas del concreto no orecen mayor protección contra el congelamiento ya que la pérdida de calor es mayor cuando las temperaturas del concreto son mayores que las temperaturas ambientales. Las altas temperaturas del concreto requieren más agua de me#cla para llegar al asentamiento requerido, incrementan la velocidad de la pérdida de asentamiento y las retracciones térmicas, así como la posibilidad de agrietamiento por retracciones térmicas, ya que la pérdida de "umedad es mayor. El uso de cementos de raguado rápido puede me1orar las características de endurecimiento del concreto en clima río. La "idratación del cemento causa un incremento de temperatura de / a <)% *+ a / )- por (/ Cg *++ lb- de cemento. El incremento en la temperatura del concreto debido a la "idratación del cemento es directamente proporcional a su contenido de cemento. El cemento 2ipo $$$ *altas resistencias tempranas- puede utili#arse para alcan#ar rápidos tiempos de raguado y altas resistencias tempranas. Las venta1as principales del cemento 2ipo $$$ ocurren durante los primeros siete días. Las ceni#as volantes y otros materiales pu#olánicos y escoria granulada se utili#an como reempla#os parciales del cemento 7ortland. Estos materiales pueden utili#arse con aditivos acelerantes para obtener el desempeño deseado del concreto para vaciados en climas ríos.
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UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC Los requisitos para obtener buenos resultados en vaciados y curado del concreto en climas ríos son básicamente los mismos que los del concreto vaciado en otro tipo de climas. El concreto debe vaciarse en el lugar permanente y en capas para permitir la vibración adecuadaD utilice rompevientos, cure y prote1a de la pérdida de "umedad y el congelamiento. Los aditivos químicos que cumplen con :&2A %=(>( 2ipos %, acelerantes, reductores de agua me1oran el concreto vaciado durante climas ríos. Los benefcios obtenidos de éstos aditivos incluyen' • • • •
Aenor demanda de agua mínimo /;. Ae1or traba1abilidad durante el vaciado. 2iempo de raguado más rápido *ver fgura 4-. $ncremento en las resistencias.
%urar es mantener un contenido de "umedad y temperatura satisactorias en el concreto durante sus etapas tempranas para el desarrollo de las propiedades deseadas. El curado mínimo recomendado es de F días. El curado inadecuado puede causar agrietamiento por retracciones plásticas y aectar el desarrollo de resistencias y durabilidad. El concreto recién vaciado en climas ríos debe protegerse del secado para que ocurra la "idratación adecuada. 8ormalmente, se deben tomar las medidas necesarias para prevenir la evaporación de la "umedad del concreto. Los métodos de curado incluyen el uso de plásticos y papel impermeable, "o1as blancas de curado y membranas de curado.
NOTA: 8o se recomienda curar con agua en climas ríos. Las fbras sintéticas de polipropileno reducen la ormación de asentamiento plástico y agrietamiento por retracción. Estas fbras además'
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• • •
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&irven de reuer#o contra la ormación de agrietamientos por retracciones plásticas :yudan a mantener las grietas unidas :umentan la resistencia a la abrasión &on compatibles con los tratamientos superfciales 8o cambian las proporciones de me#cla.
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%. DISEÑO DE MEZCLAS
En el presente traba1o se reali#aron las siguientes combinaciones para el vaciado '
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UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC ACIA!O !EL CONCRETO EN CLIMAS FR9OS 'ara lo c$al @e realiaron la@ @i%$ien#e@ co
INCORPORA! OR !E AIRE : ACELERANTE
SIN INCORPORA! OR NI ACELERANTE
!ISE>O ,?*?-
C$rador &$;
C$rador &$;
C$rador &$;
Sin c$rar
Sin c$rar
Sin c$rar
Pro#e%ido con o#ra al#erna#i=a
Pro#e%ido con o#ra al#erna#i=a
Pro#e%ido con o#ra al#erna#i=a
: continuación presentamos el Biseño por el método :%$, para una resistencia de 0+ Cg'
DISEÑO POR RESISTENCIA POR RESISTENCIA
ACI
cD *+
%c<-
1. RESISTENCIA REQUERIDA crD *83
%c<-
2. SELECCIÓN DEL TAMAÑO NOMINAL MÁXIMO GRUESO TNMD ING !E TRANSPORTE
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3. ASENTAMIENTO: - A 3
4.CONTENIDO DE AIRE:
TABLA *J 4
5. CONTENIDO DE AGUA:
TABLA +*J 8-
. RELACIÓN AGUA!CEMENTO:
l#
TABLA ***J *83 +4473 K%c<* *+ +573 K%c<*
". CONTENIDO DE CEMENTO:
Agua -345-+a / c 6* K%
#. $ESO DEL AGREGADO GRUESO:
TABLA 5**J
RELACI.ND +5** ++6-*PESO !EL AGD 6- K%
%. SUMA DE &OLUMENES: PESO SECO -345-+6* 8++6-*6++4
MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AIRE
1'. &OLUMEN DEL AGREGADO (INO: ING !E TRANSPORTE
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OLUME PE N +**6*74+ 7 +++ +8+-73363 *5*+ 6 ++4 +6-637 TOTAL 4*
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+*75*4 37
1−TOTAL VOL .
11. $ESO SECO DEL AGREGADO (INO:
555-886 3* %
(
)
VOL X PE AF .
12. DISEÑO EN ESTADO SECO: PESO SECO -345-+6* 8++6-*6555-886 3* 4+
MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO AIRE
%
12. CORRECCIÓN X UMEDAD
PHME!O AG ++7-- %w GRUESO P . HUMEDO AG . = 1 + +4 % PESO 100 585767 PHME!O AG FINO % SECO
(
)
13. A$ORTE DE AGUA
AGUA LIBERA!A AG *334576 %w −%a FINO +4 &PES ( 100 AGUA LIBERA!A AG **434GRUESO +6 O SECO -*+*--8 LITROS
[
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]
P2%ina *
UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC 73
14. $ESO *MEDO DE LOS MATERIALES MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO AIRE
PESO SECO -345-+6* 786865 5 ++7-- +4 585767 4+
15. $RO$ORCIÓN EN $ESO: CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO
+438-3 67 *86-57 8 *+3*44 -
1: 2.01: 2.92: 0.54
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DISEÑO POR DURABILIDAD: ACI
cD *+
%c<-
1. RESISTENCIA REQUERIDA crD *83
%c<-
2. SELECCIÓN DEL TAMAÑO NOMINAL MÁXIMO GRUESO TNMD
3. ASENTAMIENTO: - A 3
4.CONTENIDO DE AIRE:
TABLA *J 4
5. CONTENIDO DE AGUA:
TABLA +*J 8-
. RELACIÓN AGUA!CEMENTO:
l#
TABLA ***J *83 +4 K%c<* *+ +573 K%c<*
". CONTENIDO DE CEMENTO:
Agua -75 K% a/ c
#. $ESO DEL AGREGADO GRUESO:
TABLA 5**J
RELACI.ND +5** ING !E TRANSPORTE
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++6-*PESO !EL AGD 6- K%
%. SUMA DE &OLUMENES: PESO SECO
OLUME PE N +-43-7 -75 *74+ 5 8+++ +8++6-*+-73363 6*5*+ 6 ++4 ++4 +6*68 TOTAL -
MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AIRE
1'. &OLUMEN DEL AGREGADO (INO:
+*6*+75 6
1−TOTAL VOL .
11. $ESO SECO DEL AGREGADO (INO:
5--3*-7 8 %
(
)
VOL X PE AF .
12. DISEÑO EN ESTADO SECO: PESO SECO -75 8++6-*65--3*-7 8 4+
MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO AIRE
%
12. CORRECCIÓN X UMEDAD
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(
P . HUMEDO AG . =
SECO
1+
%w
P2%ina 4100
) PESO
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PHME!O AG GRUESO PHME!O AG FINO
++7-- +4 % 556-67 5- %
13. A$ORTE DE AGUA
AGUA LIBERA!A AG *-*3554 %w −%a FINO 3 &PES ( 100 AGUA LIBERA!A AG **434GRUESO +6 O SECO 88**35 LITROS
[
]
14. $ESO *MEDO DE LOS MATERIALES MATERIAL CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO AIRE
PESO SECO -75 8++67 66 ++7-- +4 556-67 54+
15. $RO$ORCIÓN EN $ESO: CEMENTO AGUA AGR GRUESO AGR FINO
+3837-8 +5 *5**45 5 63-35 7
1: 1.714 :2.61 :0.50
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UNIERSI!A! CATOLICA SANTA MARIA PPIC FINALMENTE LLENANDO EL CUADRO RESUMEN DE LOS VACIADOS:
NRO
1
2
3
TIPO VACIADO
RELACION DE VACIADO
INC AIRE + ACELERANTE
PROTECCIÓN
CURADOR QUÍMICO
INC AIRE + ACELERANTE
1: 1.714 : 2.61: 0.50
SIN CURADOR
INC AIRE + ACELERANTE
1: 1.714 :2.61 :0.50
1: 1.714 : 2.61: 0.50
PROTEGIDO CON TECNOPOR
4
SIN ADITIVO
1: 1.714 :2.61 :0.50
CURADOR QUÍMICO
5
SIN ADITIVO
1: 1.714 : 2.61: 0.50
SIN CURADOR
6
SIN ADITIVO
1: 1.714 :2.61 :0.50
7
CONVENCIONAL
1:2.0:3.0:0.50
CONVENCIONAL
1: 2.0 :3.0: 0.50
!
CONVENCIONAL
1:2.0:3.0:0.50
1"
SIN ADITIVO
PROTEGIDO CON PUSOLANA CURADOR QUÍMICO SIN CURADOR PROTEGIDO CON PUSOLANA CLIMA FRIO A #1"$ C
1: 2.01: 2.92: 0.54
'.
VACIADO
En esta situación reali#amos varios tipos de vaciado, pero antes de especifcar el modo de vaciado de cada una, daremos una pequeña introducción del modo de vaciado de concretos en climas ríos.
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T+,-+a/0a + ,+ca + c6c+/ +6 c7,a 89. T+,-+a/0a A,b7+6/+ ;C) M+6+ <0+ !1# E6/+ !1# = !1 Ma= <0+ !1
T+,-+a/0a M967,a ;C) 0 < G
T+,-+a/0a + Ccac7>6 + c6c+/ +6 c7,a 89. E-+ + E+,+6/ c,) M+6 <0+ 3' E6/+ 3' = #' Ma= a #' 5.1. •
•
•
•
•
Ac/7?7a+ -+?7a a ?ac7a + c6c+/
Herifcar la temperatura y "umedad ambiente, si es necesario la base y otras superfcies que entren en contacto con el concreto para garanti#ar que no sean ineriores a /)%.
Ac/7?7a+ 0a6/+ + ?ac7a + c6c+/
8o comen#ar operaciones de acabado fnal, mientras que se presente la exudación de concreto. Iaranti#ar el adecuado acabado del concreto sin exceso de agua. Emplear mantas de aislamiento, recintos con caleacción o lámparas para mantener la temperatura del concreto superior a 0+ ) % durante las primeras F0 "oras. ?tili#ar una buena calidad de compuesto de curado.
5.3. •
4 + /
&i se presentan temperaturas ba1as, menores a +)% donde existe la posibilidad de ormación de "ielo, este material se debe retirar con la fnalidad de no "acer contacto con el concreto que va ser vaciado.
5.2. •
T+,-+a/0a M967,a ;C)
&ACIADO DEL CONCRETO
2odos los materiales integrantes del concreto así como el acero de reuer#o, material de relleno, y suelo con el cual el concreto "a de estar en contacto, deberán estar libres de nieve, grani#o o "ielo, recomendando algunos autores mantener la #ona a un mínimo de 0J % . &i la temperatura es menor de +J % se recomienda calentarse el acero de reuer#o mayor de K y los insertos metálicos. En las 1untas se puede calentar el concreto antiguo y picarlo proundamente.
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El espesor de las capas de concreto debe ser compatible con el proceso de compactación temperatura del concreto resco no debe ser muy c"oque térmico, no debiendo ser mayor en GJ especifcada.
5.4. •
•
•
el mayor posible del concreto. La alta para evitar el % que la mínima
RECOMENDACIONES $ARA EL &ACIADO
7revio a la colocación sobre el terreno natural y9o en el interior de los encorados, debe observarse si "ay presencia de "ielo o si la temperatura de los mismos está ba1o el punto de congelación : temperaturas menores de + J%, debe calentarse el acero de reuer#o de diámetros de o más y también los insertos metálicos, a temperaturas por encima del punto de congelación. En el caso de 1untas de llenado, se debe calentar el concreto antiguo, previo a la colocación del concreto nuevo.
5.5.
$RO@ETAS &ACIADAS EN LA@ORATORIO
En nuestro caso vaciamos tres tipos de probetas' • • •
Ae#cla con relación '0'4 Ae#cla con aire incorporado y acelerante de ragua. Ae#cla sin aire incorporado y acelerante de ragua.
&e vaciaron 4 probetas por cada uno de estos tipos de diseño, la mitad de estos diseños ueron enviados a rerigeradores, para simular el clima rio a los que son sometido en sierra alta. &e calculó que las probetas serán ensayadas a los 0 días, es por esto que se verá la me1or orma de simular las condiciones extremas. %abe resaltar que algunas de las probetas serán curadas con métodos específcos *como lo son las mantas-, para poder simular tipos de curación en climas extremos.
(. RECOMENDACIONES ) CONCLUSIONES
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