Vaciado de Concreto masivo en Clima frío
Ing. Ruben Lara
Proyecto Antapaccay Expansion Tintaya
Proyecto Antapaccay Expansion Tintaya
Tem emas as a Revi Revisa sarr 1. De Defi fini nici cion ones es.. 2. Pl Plan anea eami mien ento to.. 3. Recu currsos. 4. De Desc scri ripc pcio ion n de dell tr trab abaj ajo. o.
Definiciones CONCRETO MASIVO El concreto masivo esta definido como cualquier volumen de concreto con las dimensiones suficientemente suficientement e grandes para requerir que se tomen medidas para contrarrestar la generacion del calor de hidratacion del cemento y el consiguiente cambio de volumen a fin de evitar y reducir al minimo minimo las fisuras o grietas (ACI 116R 116R Cement and concrete terminology) Muchos elementos estructurales grandes pueden ser suficientemente masivos para que la generacion de calor deba ser considerada. Particularmente cuando la dimension minima de la seccion transversal se excede a los 90 cm o cuando el contenido de cemento excede los 350 kg/m3. (ACI 211 211 1R 91 Standar practice for selecting proportions for normal, heavyweight and mass concrete)
En terminos operativos: cualquier concreto que exceda en su tiempo de vaciado una jornada de trabajo y que signifique una programacion especial en su ejecucion.
CLIMA FRIO Se considera Clima frio para concreto si por más de 3 días consecutivos la temperatura media es menor a 5°C, y a su vez no es mayor a 10°C. En general, se deberán tomar medidas especiales siempre que la temperatura ambiente descienda bajo los 5°C. El concreto puede sufrir daño considerable cuando la temperatura decrece al punto que el agua contenida en mezclas frescas o en concretos jóvenes se congela.
. ¿Cuáles son los efectos del tiempo frío en el concreto? Daño en concreto endurecido por congelación del agua contenida en su interior. La presión interna provocada por el aumento de volumen del agua al congelarse (cercano a un 10%) puede provocar destrucción irreparable.
No debera concretarse en dias donde se estime una temperatura ambiental menor a 5°C, en caso que se tenga que concretar, al concreto debe adicionarse agua caliente hasta con 60°C. La temperatura del concreto se debe mantener por encima del 5°C y se aislara y calentara posteriormente para mantener la temperature por encima de este valor, por lo menos los 3 dias siguientes del vaciado.
¿Cuáles son los efectos del tiempo frío en el concreto? Aumento en los tiempos de fraguado (tanto inicial como final). Disminución en la tasa de desarrollo de resistencia.
Cuáles son los objetivos principales de proteger el concreto durante tiempo frío? Si se encuentra protegido del congelamiento hasta que alcanza una resistencia a compresión de 45 kg/cm2, no se dañara por la exposición a un solo ciclo de congelamiento. Asegurar un desarrollo de resistencia del concreto que permita una construcción segura y que altere lo menos posible los plazos de construcción. Evitar cambios violentos de temperatura (esfuerzos térmicos pueden provocar fisuración).
¿Porqué se debe aislar el concreto en tiempo frío? Para ello, se deben colocar capas protectoras en contacto directo con el concreto y de espesor adecuado a las condiciones de temperatura. Una adecuada aislación permitirá aprovechar el calor proveniente de la hidratación y mantener una temperatura adecuada de curado . Los métodos de curado incluyen el uso de plásticos y planchas de poliestireno, no es recomendable curar con agua. La aislación debe ser eficiente en presencia de humedad. El empleo de calefactores cuando la temperatura desciende por debajo de los 5°C, que permitan generar un Microclima.
¿Qué características debe poseer una dosificación para mejorar el desempeño en tiempo frío? •Uso de cemento de Alto Calor de Hidratación. •Baja relación Agua/Cemento (A/C). •Mayores dosis de cemento. •Menores dosis de agua. •Mezclas que minimicen la exudación.
¿Cómo proteger del congelamiento al concreto recién colocado? •Una medida básica es asegurar una temperatura mínima de colocación Esta temperatura depende básicamente del espesor del elemento. Dado que los elementos de menor espesor pierden calor más rápido, deben ser colocados a mayores temperaturas. •Concretos con temperaturas muy superiores a las recomendadas no aumentarán la protección al congelamiento. Por ello, la temperatura de colocación del hormigón debe ser, dentro de lo práctico, siempre cercana a la mínima recomendada y nunca superior a ésta en más de 10°C.
Planeamiento
Planeamiento Características del Elemento a Concretar Largo =20.00 m
Ancho = 20.00 m
Alto = 3.20 m
Volumen = 1280.00 m3
Características del Concreto a Utilizar Definir tipo de concreto a utilizar, tamaño maximo del agregado, slump, fluido, superfluido, autocompactante.
Velocidad Programada de Vaciado •Se contempla una velocidad de vaciado de 61 m 3 /hora.
Elemento
Celdas
Largo (m)
Ancho (m)
Alto (m)
Volumen (m3)
N Celdas
Alto Celda (m)
20.00
20.00
3.20
1,280
10
0.32
Volúmen Celda
16
m3
Ancho Celda Velocidad de Vaciado Tiempo Vaciado Elemento
2.5
m
64.0
m3/hr
20.0
hr
Condiciones de Borde:
Tiempo Mínimo Inicio Fraguado Concreto Alto Celda Velocidad Máxima Vaciado
150
min
0.25 - 0.35 m 0.80
(de acuerdo a ACI 301) (usualmente consideradas en función del largo de la botella del vibrador)
m/hr
(diseño de encofrado)
Hora Término
Hora Inicio XX:XX
0:15 0:1516.0
Volúmen Celda
YY:YY V
Celda N°
Número de Celda
Volúmen Acumulado
N° Celda
Altura Acumulada (m)
10
3.20
Secuencia de Vaciado 17:45 16.0
18:00
Celda N°52 15:45 9
2.88
16.0
2.56
16.0
11:45 2.24
16.0
1.92
16.0
8:30 1.60
16.0
7:15 1.28
16.0
6:15 0.96
16.0
5:30 0.64
16.0
5:00 0.32
7:00
0.3216.0
7:15
6:00
Celda N°1
8:00
5:15
6:45
9:15
7:45
5:45
6:30
64.016.0 Celda N°4
10:45
9:00
7:30
12:30
12:45
10:30
Celda N°23 7:45
8:45
12:15
18:00
10:15
848.0
14:30
16:00
720.0
12:30
14:00
592.0
10:30
12:00
Celda N°29
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
120 m in 0.64 m/hr
12:15 464.0
Avance Parcial
T iem po M áx . E sp era V ac ia do s/ Ce ld a
14:15
Celda N°37
Avance Acumulado
Velocidad Máx. Vaciado s/Encofrado Celas 1 @ 3
16:15
Celda N°45
352.016.0 Celda N°22
18:15
Celda N°53
480.016.0
256.016.0 Celda N°16
16:30
Celda N°30 9:00
960.0
608.016.0
368.016.0
20:00
Celda N°60
Celda N°38 10:45
19:45
736.016.0
14:15
21:30 1056.0
Celda N°66 18:30
Celda N°46
Celda N°31 9:15
16:15
496.016.0
176.016.0 Celda N°11
14:45
21:15
864.016.0
624.016.0
272.016.0
112.016.0 Celda N°7
11:00
18:15
22:45 1136.0
Celda N°71 20:15
Celda N°54
Celda N°39
Celda N°17 6:45
14:30
22:30
976.016.0
752.016.0
384.016.0
192.016.0 Celda N°12
6:00
13:00
20:00
23:45 1200.0
Celda N°75 21:45
Celda N°61 16:45
Celda N°47
Celda N°24 8:00
16:30
23:30
1072.016.0
880.016.0
512.016.0
288.016.0 Celda N°18
7:00
12:45
21:30
0:30 1248.0
1152.016.0
Celda N°67 18:45
0:15
Celda N°78 23:00
Celda N°72 20:30
Celda N°55 15:00
Celda N°32 9:30
18:30
640.016.0
400.016.0
128.016.0
32.016.0 Celda N°2
8:15
14:45
22:45
1:00 1280.0
1216.016.0
992.016.0
768.016.0
Celda N°40 11:15
20:15
0:45
Celda N°80 0:00
Celda N°76 22:00
Celda N°62 17:00
Celda N°48 13:15
Celda N°25
Celda N°8 5:30
11:00
208.016.0
80.016.0
16.016.0
9:45
16:45
23:45
1088.016.0
896.016.0
528.016.0
304.016.0
Celda N°13 6:15
13:00
21:45
0:45 1264.016.0
Celda N°79 23:15
Celda N°68 19:00
Celda N°56 15:15
Celda N°33
Celda N°19
Celda N°5 5:15
9:30
18:45
0:30
1168.016.0
1008.016.0
656.016.0
416.016.0
144.016.0
48.016.0 Celda N°3
1
8:30
15:00
23:00
Celda N°73 20:45
Celda N°63 17:15
Celda N°41 11:30
Celda N°26
Celda N°9 5:45
11:15
20:30
0:15 1232.016.0
1104.016.0
784.016.0
544.016.0
224.016.0
96.016.0 Celda N°6
2
8:15
17:00
0:00
Celda N°77 22:15
Celda N°69 19:15
Celda N°49 13:30
Celda N°34 10:00
Celda N°14 6:30
13:15
22:00
912.016.0
672.016.0
320.016.0
160.016.0 Celda N°10
3
9:45
19:00
23:30 1184.016.0
Celda N°74 21:00
Celda N°57 15:30
Celda N°42 11:45
Celda N°20 7:30
15:15
23:15
1024.016.0
800.016.0
432.016.0
240.016.0 Celda N°15
4
11:30
20:45
Celda N°64 17:30
Celda N°50 13:45
Celda N°27 8:45
17:15
22:30 1120.016.0
928.016.0
560.016.0
336.016.0 Celda N°21
5
13:30
22:15
Celda N°70 19:30
Celda N°58 15:45
Celda N°35 10:15
19:15
688.016.0
448.016.0
10:00
Celda N°65 17:45
Celda N°43 12:00
Celda N°28 6
15:30
21:15 1040.016.0
816.016.0
576.016.0 Celda N°36
7
17:30
Celda N°51 14:00
21:00
944.016.0
704.016.0
13:45
19:45
Celda N°59 16:00
Celda N°44 8
19:30
832.016.0
Memoria de Cálculo Aislación Térmica Fundación MAT Stacker
Ecuación General Flujo de Calor
o o n d i e r d i t n s a e i l p o x P E
e r i A
Qk =
∆T λi
(1)
Concreto
Li 17.63Kcal/hr m2
Qk =
T1
Necesario para mantener el gradiente térmico de 20°C entre el núcleo y la superficie del concreto
(Ref. Seminario de Hormigones Masivos - ICH) Qk
Condición de Equilibrio Qk = T2
(2) T3 T4
L1
L2
L3
Condiciones de Borde: T1 = 70°C, T4 = 0°C (Ref. Seminario de Hormigones Masivos - ICH)
T1 - T2
= T2 - T3
= T3 - T4
L1
L2
L3
λ1
λ2
λ3
con T1 > T2 > T3 > T4
Definiciones Qk =
F lu jo d e Ca lo r ( Kc al /hr m2)
∆Τ=
Gradiente de Temperatura (°C)
λ=
Coeficiente de Conductividad Térmica (Kcal/hr m°C)
L=
Longitud de Pared (m)
Descripción
Medio
L
L/
Concreto
1
1.6000
1.4100
1.1348
Poliestireno Expandido
2
0.0889
0.0310
2.8677
Aire
3
0.0050
0.0220
0.2273
Medio 1 (Concreto) L1 =
1.6000m
λ1
1.4100Kcal/hr m°C
=
POLIETILENO e = 0.40 mm
Medio 2 (Poliestireno Expandido) CAPA DE AIRE e = 5 mm
L2 = λ2
=
POLIESTIRENO EXPANDIDO e = 3.5 " (1 CAPA 2" + 1 CAPA 1 1/2")
0.0889m 0.0310Kcal/hr m°C CONCRETO MASIVO MAT FUNDACION e = 3.20 m
Medio 3 (Aire) L3 = λ3
=
0.0050m 0.0220Kcal/hr m°C
Plan de Inspección y Ensayos de Concreto •Tanto el proveedor de concreto como el encargado de calidad del proyecto, deberán realizar las inspecciones y ensayos sobre concreto fresco y endurecido de acuerdo a los planes indicados. Será responsabilidad del proveedor de concreto el control de calidad de acuerdo a P.I.E. para obras de concreto.
Recursos •Personal Operativo El trabajo se aborda en 2 turnos y un grupo de remate - terminación superficial.
•Cuadrillas de Colocación de Concreto •Cuadrilla de Terminación •Personal de Apoyo •Personal de Apoyo Mecánico y Otros
EQUIPOS y MATERIALES De Vaciado: Planta de concreto, mixers, bombonas, vibradores, etc Eléctricos: grupo electrogenos, torres de iluminacion Protección de concreto: carpas, calentadores, etc
Dotación Planta de Concreto La dotación para el día del vaciado es la siguiente: Vaciado Concreto Masivo Fundación (MAT) Stacker Cantidad por turno Descripción
Estado
Primero
Equipo Camiones Mixer Camiones Bomba Tipo Pluma
Operando
20
Stand by
2
Operando
2
Stand by
1
Operando
20
Stand by
2
Personal Operadores Camiones Mixer Operadores Camiones Tipo Pluma
Operando Stand by
Mecánicos / Eléctricos Mantención
2 1
Operando
2
Mantenimiento Planta
Permanente
2
Laboratorista
Permanente
2
Supervisión
Permanente
2
TOTAL
58
Descripción del trabajo Trabajos Previos al Vaciado Dia previo: 1. Realizar las pruebas de posicionamiento de los equipos para definir sus emplazamientos asegurando su optima operatividad, por lo cuál se requiere contar con los 3 camiones bombas tipo pluma. 2. Acondicionar adecuadamente los accesos para el ingreso y salida de los camiones Mixer, efectuándose para ello un mantenimiento de caminos con motoniveladora y rodillo, así como, las áreas donde se posicionaran las bombas de concreto tipo camión pluma. 3. Asegurar la correcta ubicación y orientación de las torres de iluminación de manera tal que esta no afecten la normal y segura operación de bombas de concreto y camiones Mixer. 4. Realizar chequeo a la planta de concreto, camiones bomba tipo pluma y camiones concreteros, asegurando su perfecto estado. Asegurar lo siguiente: •Mantener las cantidades suficientes de agregados, para asegurar el suministro total de concreto estimado. •Considerar un generador stand by para la planta de concreto. •Considerar un camión cisterna de agua, cargado, en condición de stand by. •Considerar un camión cisterna cargado con petróleo. •Mantener stock mínimos de repuestos, esto es, correas de transmisión para motores, lubricantes, grasa, etc. •Asegurar la disponibilidad de personal electromecánico durante todo el vaciado de concreto, ante posibles fallas en la planta de concreto. •Poseer un plan de acción ante posibles eventos de tipo mecánico de camiones mixer durante el transito hacia y desde la planta de concreto.
Bomba N` 03
Bomba N` 01
Bomba N
Sentido del vaciado
Bomba N
01
02
Colocación •La colocación del concreto deberá ser autorizada y liberada por el Ingeniero de Campo Responsable, posterior a la verificación y recepción conforme de las armaduras, insertos y encofrados, de acuerdo a planos y demás antecedentes del proyecto. •El personal que participara en la colocación del concreto masivo deberá estar previamente instruido respecto al procedimiento de trabajo seguro, lo cuál deberá quedar oficializado a través de un registro firmado. •Definicio de secuencia de vaciado, por ejemplo:La colocación de concreto se abordará desde 1 frente de trabajo con 2 bombas que avanzarán en el mismo sentido, en capas de 32 cm. Se considera un tiempo mínimo de fraguado (formación de junta fría) de 180 minutos (3.0 horas), desde la preparación del concreto y hasta el término del vibrado, y que la velocidad máxima de vaciado de concreto no supere los 0.80 m/hr (condición de diseño del encofrado).
Vaciado Durante la etapa de vaciado del concreto, se procederá estrictamente de acuerdo a la secuencia de vaciado planificada, de manera tal que se tenga total control de los tiempos de vaciado de cada camión y así cumplir con los tiempos estimados de vaciado de celdas evitando por un lado la formación de la junta fría y por otro respetar la presión máxima del concreto fresco sobre los encofrados. Para esto será necesario que se lleve un registro a través de un cronograma de camiones mixer, este deberá registrar lo siguiente: •Tiempo de trayecto (desde planta de concreto hasta el lugar de vaciado) •Hora de inicio y término de vaciado. •Hora de salida del lugar de vaciado (retorno del camión hacia planta) •La toma de muestras de concreto para inspección y ensayos se realizará de acuerdo al Plan de Inspección y Ensayos de Concreto .
Terminación y Protección del Concreto Luego de finalizada la colocación del concreto, se comienza con el proceso de terminación final de la superficie. La cuadrilla de terminación procederá a verificar la posible aparición de fisuras superficiales, de tal manera de aplicar un frotachado final previo al inicio del fraguado y chequeo constante de la superficie. Una vez finalizada la terminación superficial se procede a colocar la membrana de curado que evitara la perdida excesiva del agua de amasado (SIKA ANTISOL o similar). Posterior a esto se procederá a cubrir toda la superficie con poliestireno expandido en un espesor de 50 mm, de acuerdo a resultados de la memoria de cálculo de aislación del concreto, con el objeto de evitar gradientes de temperatura inadecuados entre el núcleo de concreto y la superficie del mismo (no mayor a 20°C). Una vez endurecida la superficie de concreto.
Control de Variables Para conocer y controlar las temperaturas que experimentan el concreto masivo en el núcleo y la superficie durante su periodo de fraguado, se definirán puntos de medición de temperatura. Para esto se llevará a cabo la instalación de termocuplas en el núcleo de la fundación. Las termocuplas a utilizar deberán registrar en todo momento las temperaturas que presenta el concreto vaciado en el núcleo como en la superficie, mientras dure el proceso de curado, lo cuál deberá registrarse en una planilla cuyo formato y frecuencia es parte del plan de inspección y ensayos del laboratorio. Cuando el registro de monitoreo de temperaturas demuestre una disminución de las temperaturas en el núcleo así como en la superficie, se analizara la continuidad de los trabajos sobre la fundación así como el retiro de la protección térmica superficial para que la masa libere temperatura, controlando que la pérdida diaria de temperatura en la superficie de concreto no supere los 11 °C. De existir la fisuración normal esperada para este tipo de elementos, esta será evaluada y tratada mediante la colocación de una lechada a base de cemento y cal y su tratamiento se procurara mediante escobillado enérgico. El asentamiento (slump) del concreto requerido en el lugar de colocación es 5” ± 1”. La frecuencia de control de este parámetro se encuentra establecida en el plan de inspección y ensayo tanto del proveedor del concreto así como del laboratorio de servicio para muestreo y ensayos de materiales en campo.
Preparación de los Accesos •Para el acceso del personal, equipos y herramientas al lugar de trabajo se instalaran plataformas de trabajo tipo PERI de acuerdo a las indicaciones del proveedor y estándares de seguridad del proyecto. Se deben asegurar 4 accesos (en las esquinas) desde las trepas hacia a enfierradura.
Protección con Microclima Se deberá mantener una temperatura ambiente mínima de 5 °C, por lo que se conto con calefactores o estufas de potencia y en cantidad suficiente de manera tal de asegurar la temperatura ambiente requerida en el momento de vaciado de concreto. Además de lo anterior, se dispondrá sobre y lateralmente al área de trabajo de un sistema de encarpado, el cuál deberá desplegarse de manera rápida, segura y que no interfiera con la trompa de la bomba telescópica en operación, en el mismo sentido de avance del vaciado. Esta protección servirá también para proteger el concreto frente a posibles eventos de tipo climático, tale como, viento o tormentas eléctricas.
Plan de Contingencia Como plan de contingencia se considera tomar las siguientes medidas de seguridad: •Falla suministro Planta de Concreto: De ocurrir una falla mayor en todo el sistema, que impida un vaciado continuo por debajo de los 24 m3/hora, en la planta de concreto, se procederá de inmediato a preparar una junta de construcción, bajo la supervisión del ingeniero responsable y Ia aprobación del Ingeniero de Terreno. Esta junta está considerada de acuerdo a la secuencia de llenado como una junta fría, la cual al estar vaciando a sección completa en la altura de la cimentación, y con un ángulo de 45 °, permite cortar la cimentación sin mayor riesgo. •Falla eléctrica en la Planta de Concreto: se contara con personal de mantenimiento eléctrico en forma permanente en la planta durante toda la etapa de vaciado del concreto. En caso que no se pueda reparar el daño se contara con un generador de 150 KVA y petróleo suficiente para continuar con el trabajo de colocación de concreto masivo. •Falla de equipos generales: todos los equipos a utilizar tienen un equipo stand by de respaldo. En caso de fallar un camión bomba se continuara el vaciado con el camión bomba de respaldo. Si por alguna otra causa el flujo disminuye a menos de 24m3/h, se suspenderá la faena en forma coordinada y acordada con ingeniería de terreno para obtener una condición de plano inclinado lo más cercano a 45 °. En tal caso no se incorporara malla u otro elemento en la junta. La continuidad de la faena de colocación de concreto de requerirse, se efectuara solo realizando una limpieza con aire.
Identificación de Riesgos y Probables Consecuencias SECUENCIA DE TRABAJO
PROBABLES CONSECUENCIAS E IMPACTOS Caídas a nivel. Mala revisión de herramientas. Colisión y/o volcamiento.
MEDIDAS DE CONTROL
Traslado de personal, herramientas, equipos y maquinaria pesada al lugar de trabajo.
Caídas igual o distinto nivel. Atropellos, atrapamientos, golpeado por o contra, volcamiento, colisión, choques.
Respetar accesos habilitados, caminar con precaución en tránsito de vehículos. Uso de EPP. Manejo defensivo.
Visualización del área de trabajo.
Golpeado contra. Caída de materiales y equipos.
Chequeo de herramientas y equipos
Preparación de equipos previo al vaciado de concreto (camión bomba, vibradores, iluminación nocturna).
Mantener superficie de trabajo limpias y ordenadas. Codificar con cinta de color del mes. Uso de EPP, manejo defensivo.
Ordenar el área antes de comenzar los trabajos. Trabajo en equipo, coordinación de la actividad. Golpeado por o contra. Tropiezo con cables Respetar accesos habilitados. Mantener eléctricos. Caídas igual o distinto nivel. Shock ordenadas las extensiones eléctricas. eléctrico. Caminar con precaución.
Vaciado, compactación y terminación del concreto. T/Dia T/Noche
Atropellos. Atrapamiento. Caídas. Golpeado por o contra. Sobreesfuerzo por manejo de materiales, herramientas, equipos y/o malas posturas de trabajo. Proyección de hormigón en partes del cuerpo, dermatitis , quemaduras por agentes químicos, daño ocular. Contaminación ambiental (suelos).Falta de iluminación
Desplazamientos con precaución. Trabajo en equipo. Conocimiento y coordinación de la secuencia de las actividades. Uso de EPP. Manejo correcto de herramientas y equipos. Implementar iluminación en T/Noche en accesos de personal y áreas de trabajo.
Curado del concreto.
Intoxicación con membrana de curado. Tropiezo de con manguera de agua. Resbalamiento con superficie mojada y lisa de concreto.
Caminar con precaución. Conocimiento de la actividad.
Abandono del área de trabajo.
Caí das. Golpeado por o contra.
Sacar todo el emento que se usó para realizar el trabajo y dejar el área li bre.
Respuesta Ante Emergencias •Si las condiciones de trabajo iniciales son modificadas por cambios en la etapa de trabajo, cambios de condiciones ambientales y/o climáticas (vientos, lluvia, clima, etc), cambios en las condiciones iniciales de trabajos (interferencias, etc.), los trabajos deberán ser detenidos y se evaluarán los riesgos nuevamente por el profesional a cargo de la actividad, efectuando el AST que corresponda incorporando dichas variables en el análisis de riesgo. •De resultar que los riesgos añadidos por la nueva condición no se pueden controlar se deberá comunicar al Departamento de ES&H. •La persona que tiene la facultad de suspender o modificar los trabajos, es el ingeniero a cargo (Jefe de Terreno). •Por accidentes con daños a personas aplicar Flujograma de Aviso de Accidentes
