Concreto para presas Gregorio B. Mendoza Fotos Cortesía Ken Hansen
El Concreto Compactado con Rodillo (CCR) o Roller Compacted Concrete es uno de los conceptos clave en la industria de construcción de presas en el mundo actual.
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Las lecciones que se derivan del CCR en cada presa construida se han aprovechado sucesivamente en la metodología de construcción adecuación de plantas equipo ! comportamiento estructural o"tenidos para generar una constante en la que paso a paso ha incrementado el nivel de con#ian$a ! el camino a la per#ección en la construcción de uno de los pro!ectos de ingeniería más e%igentes de la industria& una presa. Mejor por… sus características
Los criterios que han sido considerados para determinar que e%iste una me+or calidad en la construcción de presas de concreto compactado con rodillo son& • 2na me$cla de concreto sin segregación. • Rápida colocación de grandes volmenes. • =enor nmero de +untas. • =enor nmero de horas?hom"re. • =a!or permea"ilidad en el concreto. • Fo requiere cim"ra de ningn tipo. • Fo requiere acero de re#uer$o. • Costo por mano de o"ra ! tiempos de e+ecución. Este elemento que es el más importante de una central hidroel'ctrica depende en gran medida de las condiciones orográ#icas de terreno curso del agua donde se reali$a pero so"retodo de los materiales con que está construida los cuales pueden ser& tierra mampostería concreto concreto re#or$ado concreto compactado (CC) ! concreto compactado con rodillo CCR. iendo 'ste ltimo el que reporta un incremento en su demanda por los "ene#icios compro"ados en las ltimas d'cadas. *quí mencionaremos por qu' es me+or construir con CCR. Un poco de historia
Las primeras aplicaciones del concreto compactado con rodillo en la construcción de presas se remontan a 1,- en /ai0an ahí se utili$ó para la construcción de la presa de hihmen. 2n d'cada más tarde al comen$ar los a3os setenta varios ingenieros propusieron la utili$ación del CCR en la construcción de presas de gravedad. Pero es qui$á hasta los a3os de 1,45 ! 1,46 en la reconstrucción de la presa de /ar"ela en Pa7istán cuando hace su ingreso el CCR como un material competitivo en la construcción de presas. 8esde entonces cada ve$ son más las o"ras en que se evala ! se decide por el CCR como el me+or material para la con#ormación de presas. El ingeniero 9enneth 8. :ansen en la actualidad el consultor ! autor más reconocido en el mundo so"re roller compacted concrete #or dams ha dado a conocer sus investigaciones en más de 5 con#erencias magistrales en países como Chile /urquía Espa3a Per ;rasil Canadá ra0?:ill. * 'l recurrimos para conocer las características ! consideraciones más importantes del tema mismo que por cierto a"ordará en el @
El CCR puede ser simplemente de#inido como un concreto especial que es compactado con un rodillo vi"ratorio. Este concreto es más que un nuevo material es un nuevo m'todo de construcción con el cual se o"tienen "ene#icios especí#icos. 8entro de sus características principales podemos encontrar una ma!or resistencia en sus propiedades mecánicas con una presencia menor de cemento ! además el "ene#icio de poder instalar grandes volmenes en un periodo de tiempo corto. En 'l los agregados +uegan un papel importante en los costos !a que de"erán de considerarse agregados que est'n cerca de la $ona que cumplan las e%igencias que minimicen los vacios en la me$cla ! por lo tanto la c antidad de me$cla (cemento pu$olanas ! agua) necesaria para alcan$ar las e%igencias a compresión. En la actualidad en todos los continentes e%isten presas construidas con CCR ! se siguen dise3ando. in em"argo es importante aclarar que no todas se han construido ! dise3ado con me$clas similares pues se tienen registros de contenidos de material cementante (cemento Pórtland más pu$olanas) variando desde 4 hasta A5 7gmD implicando concretos con comportamientos en estado suelto di#erentes durante el proceso de las reacciones químicas ! como producto #inal. Pro#undi$ando en la respuesta de nuestro entrevistado podemos mencionar que dentro de este m'todo se
generan dos escenarios di#erentes& los elementos construidos con me$clas de "a+o contenido de cemento ! las de alto contenido. En el caso de las primeras 'stas tienen características tales como& un menor desarrollo de calor durante el proceso de hidratación alta permea"ilidad densidad moderada ! una menor tra"a+a"ilidad con el concreto. Por otro lado presas construidas con alto contenido de cemento presentan un alto calor de hidratación alta densidad concreto tra"a+a"le ! una impermea"ilidad que #avor rece el prescindir de o"ra adicional para garanti$ar esta cualidad. Por e+emplo retomemos el caso del pro!ecto hidroel'ctrico >hatghar a cargo del 8epartamento de Recursos de *gua del >o"ierno de =aharashtra en
Mejor por… sus propiedades físicas • Resistencia a la compresión&
de A1 a 5 9gcmA. K Resistencia a la #le%ión& de D6 a 4 9gcmA. K =ódulo de elasticidad& de A1. a D-. 9gcmA. Pero ¿cuál es el criterio para la selección de un concreto de estas características?
JEl criterio principal para tomar una decisión so"re el concreto a utili$ar en una presa es "ásicamente el de las condiciones particulares del lugar así como la disponi"ilidad de agregados de calidad hallados en la $ona. in em"argo los retos que actualmente en#renta este material son diversos. :ansen se3ala que Jentre los grandes desa#íos que en#renta el desarrollo de ingeniería de las presas están la renta"ilidad ! el determinar #actores como el control de la de#ormación. Fo o"stante en Estados 2nidos ! otros países desarrollados !a es un gran reto o"tener los permisos necesarios que avalen el impacto am"iental de una presa qui$á sea esto la primer di#icultad a vencer. egn in#ormes económicos de las presas construidas c on CCR en todo el mundo se puede decir que son más económicas (aunque no más #áciles de construir) de"ido al menor nmero de o"ras adicionales necesarias para lograr la impermea"ili$ación !a que las pendientes de las caras de la presa son más altas lo que trae como consecuencia menores volmenes de me$cla. ¿u! sucede con la renta"ilidad y se#uridad en estos #randes retos de in#eniería?
JLas presas reali$adas con CCR han tenido un e%celente rendimiento en cuestión de s eguridad ! un "a+o mantenimiento en comparación con otros sistemas. :ansen pone de e+emplos la presa Longtan en China la cual alcan$a una altura de A1-.6 m o los A4A m de la presa :igh 8iamer ;asha en Pa7istan con lo cual se comprue"a el avance que se ha o"tenido en esta materia al me+orar todos los procedimientos que involucran este tipo de concretos tales como su r eali$ación en las plantas reali$adas en el sitio su transporte ! su colocación.
Consideraciones de altura
El tra"a+o de logística tiende a ser intensivo. e de"e garanti$ar la supervisión de todos los procesos desde la planta in situ a la cual se le suministran las proporciones adecuadas de la me$cla hasta su transportación al lugar de su colocación por medio de "andas o transporte especial rodado que permite sea suministrado en el lugar preciso para esparcirlo ! ser compactado con los rodillos vi"ratorios. in duda lo más importante del proceso resulta ser la continuidad de todas las etapas de producción !a que de"ido a los grandes volmenes se requiere equipo especial que sea capa$ de producir la demanda diaria sin interrupciones. Mtro #actor digno de mención es el c lima. En el dise3o de una presa locali$ada en regiones con altas variaciones en la temperatura se de"en tomar las precauciones del caso para controlar los es#uer$os de origen t'rmico. *demás se recomienda tener en cuenta el r'gimen de lluvias !a que la construcción se puede ver a#ectada cuando 'stas son mu! #uertes o continuas. 2na ve$ estudiadas las varia"les mencionadas se reali$an varios predise3os o estudios de #acti"ilidad para despu's pro#undi$ar en aquellos que arro+en las me+ores perspectivas. En suma podemos resumir que ha! tres requerimientos esenciales para que una presa RCC sea e%itosa. Primero el dise3o ra$ona"le que permita que sea construida rápidamente segundo o"tener una me$cla de RCC cohesiva ! sin segregación ! tercero generar una metodología de construcción optimi$ada contina en la producción de concreto ! a"astecimiento de sus agregados.
$as e%pectati&as de M!%ico
En mi via+e a ='%ico espero que mis con#erencias propicien ! #avore$can la di#usión so"re el uso de la RCC para la construcción de nuevas presas ! la reha"ilitación de las represas e%istentes. En el proceso espero reunirme con los ingenieros ! los contratistas !a que aunque s' que una de las di#icultades ma!ores para el uso de este proceso es que muchos ingenieros se han especiali$ado en resolver sus dise3os con terraplenes de rocas o concreto armado creo que e%isten grandes oportunidades ! v enta+as para cam"iar esta tendencia. c
aa mp l i a ci ó nd el ar e fin er í ad eCa r t a ge nae su nod el o sp r o y ec t o sd ei n f r a es t r u ct u r ai n du st r i a lmá sg r a nd es q ueac t u al me nt es ed es ar r o l l a ne nCo l o mb i a .Gr a ci a sa lt r a ba j oco or d i n ad oyal ac l a r i d addepr o ce so s
el vaciado masivo de concreto más grande del país. l o gr a mo si mp on eru nn ue v or é c or d : El p r o y e c t obu s c ac o nv e r t i rl ar e fi ne r í aenun ad el a smá smo de r n asdes uc a t e go r í aenAmé r i c a Lat i na,duplicando su capacidad actual, para llevarla de 80.000 barriles de crudo/día a
165.000 barriles/día . Laf ut ur ar efi ner í aper mi t i r ál ai nt egr ac i ó nc onl ai n dus t r i ape t r o quí mi c ayof r ec er áun ac anas t adep r o du ct os c o mp et i t i v o senl o sme r c a do spr e mi u m,c u mp l i e nd oc o nl o smá sa l t o ses t á nd ar e sa mb i e nt a l e sna c i o na l e se i nt er nac i onal es . colocar Ap r i n ci p i o sdeag os t ode20 10c ome nz amo sas umi n i s t r a re lc on cr e t o .Nu es t r opr i me rd es af í o : es ul t ado?!l vaciado de 3.300 m3 de concreto en 22.5 horas continuas de trabao. ¿Elr concreto masivo más grande del "ue se tenga noticia en #olombia, hecho en una sola ornada. L ae s t r u c t u r as et r a t adeun ac i me nt a c i ó nd e2 4m d ea nc h opo r5 7m d el a r g oc o nunes p e s ord e2 . 4 0m d e al t ur a,ques er v i r ádeci mi ent ode led i fi c i odel aun i daddeco qui z ac i ónr e t ar dadad el anu ev ar efi ner í a .
¡EL CONCRETO ESTÁ QUE ARDE! Se gú nl aACI2 07 . 1c on c r e t oma s i v oe sc ua l q ui e rv o l u me nd eh or mi g óndegr a nd esd i me ns i o ne s ,s u fi c i e nt e p ar ae x i g i rq uesea do pt e nme di d aspa r ah ac erf r e nt ea lc al o rd eh i d r a t a ci ó nd el c eme nt oyc amb i a re l v o l u me ne mp l e ad op ar ami n i mi z a re l a gr i e t a mi e nt o . L ab aj ac on du ct i b i l i d adt é r mi c ad el c on cr e t on og en er ad i fi c ul t a de se ne lv a c i a dod ec on cr e t o sn oma si v o s, p ue sl ama y o rp a r t ed el c a l o rd eh i d r a t a c i ó ng en er a doe ns uma s as ed i s i p ar á pi d ame nt e ,p orl oq uen os e
pero en grandes gener andi f er enc i al essi gni fi cat i v osent r el at emper at ur ai nt er i oryl ae xt er i or , vol$menes el calor generado por el calor de hidrataci%n se disipa mu& lentamente lo "uegenera elevadas temperaturas en la masa de concreto. Yl asal t ast emper at ur asenel c onc r e t opr oduc enuns i gni fi cat i v odi f er enc i al ent r el at emper at ur ai nt er i oryl a del ambi ent e,l oqueas uv ezpr ov oc au nc ambi odev ol ume ndi f er enc i al yporl ot ant or e s t r i c c i on esi n t er nas
q uer e s ul t a ne nd ef o r ma c i o ne syt e ns i o ne sd et r a c c i ó ne nl ama s ad el c o nc r e t oq uepu ed enc a us a rfi s u r a c i ó n del el ement oes t r uc t ur al .
'ara la colocaci%n de concretos masivos se debe desarrollar un plan para asegurar "ue el concreto en obra no alcance una temperatura interna ma&or a los 160( ) *+1(# yqu ec u i d art a mb i é nq uedu r a nt eel durante las primeras 36 horas desde su colocaci%n. Ha per i ododedi s i pac i óndec al orel di f er enc i al ent r eel núc l eoi nt er noyl asuper fi ci edel c onc r e t onosuper el os 35ºF( 1. 6 º C) .Ac ont i nuac i ónsede t al l ael t i empoenqu es epuedenes t ab i l i z art ér mi c ament edi s t i nt o spu nt os d en t r od eu ne l e me nt oe s t r u ct ur a l :
¿DE QUÉ DEPENDE EL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DENTRO DE UN ELEMENTO ESTRUCTURAL? Bá si c ame nt edel o ss i g ui e nt e sas pe ct o s: • • • •
Temperatura iniia "#e $$ai%n& #e $nret$' ($umen #e eement$ "#imen)i$ne)&* #i)ipai%n #e a$r' C$n#ii$ne) am+ientae) , pr$tei%n #e $nret$ en e eement$' Cura#$ #e $nret$'
- ENTONCES. ¿POR QUÉ /A- QUE TOMAR MEDIDAS ESPECIALES CON LOS CONCRETOS MASI(OS?
Si t uv i er aq uedefi ni r l oenunaf r as e,es t as er í a:c ont r ol del ast empe r a t ur asmáx i masdel c onc r e t o.Porl o s i gui ent e:
La #ura+ii#a# a ar0$ pa1$ #e iert$) $nret$) pue#e 2er)e $mpr$meti#a )i a temperatura m34ima #urante a) primera) 5$ra) p$)teri$re) a 2aia#$ e4e#e e ran0$ #e 678 a 697: ; "#e 97'7 a <='>: C&' E meani)m$ primari$ au)ante #e #a$ e) a #e@$rmai%n retar#a#a #e ettrin0iteB' E)te @en%men$ pue#e au)ar e4pan)i%n interna , a0rietamient$ #e $nret$ , n$ )er e2i#ente 5a)ta 2ari$) a$) ue0$ #e 2aia#$' Tiemp$ #e en@riamient$ "pr$e)$ $n)truti2$&' o Minimi1ai%n #e a p$)i+ii#a# #e a0rietamient$ au)a#$ p$r a e4pan)i%n o trmia , p$)teri$r en$0imient$ a en@riar)e' Temperatura) )$+re 68: ; "><.<: C& pue#en au)ar re#ui%n en a re)i)tenia o #e $nret$' E)tar aerta )$+re e p$)i+e #i@erenia #e temperatura m34im$ entre a p$ri%n m3) aiente #e eement$ , a )uperie minimi1a a pr$+a+ii#a# #e a0rietamient$ trmi$. 0enera#$ p$r a #i@erenia en $ntrai%n entre punt$) en a ma)a Fue )e enuentran a #i@erente) temperatura)' !sta di-erencia causa es-ueros de tensi%n "ue pueden o
•
eceder la capacidad de tensi%n del concreto.
El ent endi mi ent odel ospr i nc i pi osbás i c osdel at ec nol ogí adel c onc r et or e f er ent esal c al ordehi dr at ac i ónyl os g r a d i e nt e st é r mi c osqu es eg en er a ne ne li n t e r i o rd eu nag r a nma sad ec on cr e t oyl a sp r u e ba sd el a bo r a t o r i o , p er mi t i e r o nl l e ga rado sac u er d osb ás i c o sc onl aCh i c a goBr i d gean dI r o nCo mp an yCB&I ,e mp r e s aac ar g o del aa mpl i ac i óndel ar e fi ner í a.
6'
#ontrolar la temperatura del concreto )u)titu,en#$ e a0ua #e a me1a $n un
p$rentaGe #e 5ie$ en e #i)e$ #e $nret$ utii1a#$' H' !l preen-riamiento de los agregados. utii1an#$ a)per)$re) $n a0ua @ra $ntr$an#$ Fue en nin0Jn m$ment$ )e e4e#iera a reai%n AKC $ntrata#a' T od oses t o sc on t r o l e ss er e al i z ar o ns i g ui e nd ol o sp ar á me t r o se x pu es t o se nl an or ma t i v aACI2 07 . 1 ,l o gr a nd o c ump l i rc one lr e qu er i mi e nt od et e mp er a t u r aes t a bl e ci d oe nl a se sp ec i fi c ac i o ne sd el c on cr e t op ue s t oe no br a : 28±2° C. Da doel é x i t odees t aop er a c i ó n,CB&In osh ae nc o me nd ad or e al i z a rt r e sv ac i a doma s i v o smá s ,l oc ua ln os p l a nt e ae lr e t odeme j o r a re s t aha za ñadei n ge ni e r í ac ol o ca nd oc onéx i t ol o s30 0. 0 00m3dec on cr e t oqu e hac enf al t ac onc l ui rl aampl i ac i óndel ar e finer í a.
DATOS CLA(E* Enl ac ol o ca ci ó nd el c on cr e t o ,s eu t i l i z ar o n2p l a nt a sd ec on cr e t oc on2l í n ea sd ep r o du cc i ó nc ad au na ,5 a ut o bo mb as ,t r a ba j a nd ot r e sdema ne r as i mu l t á ne ayq ue da nd od osd es op or t e .Ser e qu i r i ól ama nodeob r a de180per sonas. Seu t i l i z ar o n3 7me zc l a do r a s( mi x e r )p ar at r a sl a da re lc on cr e t od es del a sp l a nt a sh as t al a sa ut o bo mb as ,1 98 t o ne l a da sd eh i e l o ,1 00 7. 5t o ne l a da sd ea ce r o . . 3 00m3co nc r e t op l á s t i c or e l a ci ó nA/ C0 , 5co ns us t i t u ci ó nd el 8 0% d el a gu ap or #oncreto utiliado 3 hi el opar acont r ol a rt emper a t ur adel ame zc l a.
MONITOREO DE RESISTENCIAS* Re si s t e nc i a s3Dí a s:8 7% Re si s t e nc i a s7Dí a s:1 00 %
ata de vaciado:1 46 . 6m3 / h or a . Si t ei nt er e sas abermáss obr et emper at ur ayc on cr e t oengr andesobr as ,t ei n vi t oal eerel ar t í c ul o s o b r emaneG$ trmi$ #e $nret$ en a me0a$+ra P$re III. u r a do rq uí mi c omá si n un da c i ó nc o na gu ad ur a nt e7d í a s . #urado de la estructura :c
-Se emo r ea t :h t t p : / / 3 60 gr a do sb l o g. c om/ i n de x . p hp / n ue v or e co r d e l v a c i a do d e c o nc r e t o ma si v o ma sg r a nd ed ec ol o mb i a / # s t h as h. e Fz Pd j q u. d pu f
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