Seminario Hormigones Masivos 21 al 22 de Julio de 2009
HORMIGONES MASIVOS Temas Relevantes para el Constructor Carlos Edo. Fernández N. Jefe de Área Especialización Salfacorp
Temas a Mostrar I. Objetivos Generales II. Definición de Hormigón Masivo III. Temas Relevantes para el Constructor Control de la Temperatura – Descimbre Juntas o cortes en los hormigones Curado
IV Conclusiones V Consultas
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I. Objetivos Generales Plantear definición Teórica y Práctica de Hormigón Masivo, mostrando además los puntos relevantes desde el enfoque del Constructor dejando planteadas dudas e inquietudes en relación a los criterios de como abordar estos definitivamente.
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II. Hormigón Masivo Definición Teórica El Hormigón Masivo esta definido como " cualquier volumen de hormigón
con dimensiones lo suficientemente grandes para requerir que se tomen medidas para contrarrestar la generación del calor de hidratación del cemento y el consiguiente cambio de volumen a fin de evitar o reducir al mínimo las fisuras o grietas” (ACI 116R Cement and concrete terminology).
Muchos elementos estructurales grandes pueden ser suficientemente
Masivos para que la generación de calor deba ser considerada, Particularmente cuando la dimensión minima de la sección transversal del elemento sólido se aproxima o excede de 2 a 3 pies (60 a 90 cm) o cuando el Contenido de cemento excede 600 lb/yd3 (350 Kg/m3) “ACI 211.1R-91 Standard Practice for Selecting Proportions for normal, Heavyweight, and Mass Concrete”
II. Hormigón Masivo ¿Como Definimos un Hormigón Masivo? Si consideramos un Hormigón
Incidencia de Hormigones Masivos sobre Hormigones Totales Obra Centra Térmica
Masivo aquellos de más de 100 m3 y con H 30 o superior tenemos: 12298 m3 67%
6193 m3 33%
Incidencia de Hormigones M asivos sobre e l total Obra Miner a
19914 m3 60%
No se consideran Muros, losas ni elementos esbeltos
13373 m3 40%
30% 30%aa40% 40%son son Hormigones Hormigonesmasivos masivos
II. Hormigón Masivo
¿Cuál es la Definición “practica de Obra” de Hormigón Masivo y cuales son abordados y controlados como tal?
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II. Hormigón Masivo Definición “Practica de Obra” En
términos
Operativos:
Cualquier Hormigón que exceda en su tiempo de vaciado una jornada normal de trabajo y que signifique una programación especial en su ejecución En
términos
Teóricos:
Fundaciones o Estructuras de hormigón Armado Mayores, que por definición o su función son elementos críticos, los cuales por exigencia de la Especificación Técnica y/o definición de la Obra dado su volumen se abordan como Hormigón Masivo en términos de control y protección, estableciéndose para esto un procedimiento.
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II. Hormigón Masivo ¿Cuantos Hormigones Masivos se Controlan? Hormigones Controlados Obra Minera
Hormigones Controlados Obra Central Termica
Hormigones Controlados 5000 m3 15%
Hormigones Controlados 2675 m3 14%
Hormigones no controlados 15816 m3 86%
Hormigones No Controlados 28287 85%
10 10aa15 15% %Hormigones Hormigones Controlados Controladoscomo comoMasivos Masivos Caso particular analizado para 2 Obras
II. Hormigón Masivo Solo el 40% de los hormigones Masivos se controlan como tal. La principal inquietud de Obra es que no falle el suministro y que no se generen Juntas frías.
III. Temas Relevantes para el Constructor Control de la Temperatura - Descimbre Juntas o cortes en los hormigones Curado
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III. Temas Relevantes para el Constructor Control de la Temperatura - Descimbre 1. Temperatura Máxima en el hormigón no debe superar los 70°C 2. La gradiente térmica entre la temperatura del núcleo y la superior no debe superar los 20°C 3. Periodo a controlar la T° y mantener protegido el Hormigón - Descimbre
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III. Temas Relevantes para el Constructor 1. Temperatura Máxima en el hormigón no debe superar los 70°C “Curing concrete above certain critical temperatures may lead to the expansion and cracking associated with DEF” (delayed ettringite formation). “DEF results from a chemical reaction, or sets of reaction, that are still not well understood at the present time, but the diagnosis is relatively simple; deterioration results from paste expansion in the affected concrete”. “Regarding DEF, however, a high concrete temperature at an early age is a very important parameter. At certain temperatures, generally above 70 °C, and more frequently above 80°C, ettringite becomes unstable because its solubility increases.” “ El curado del hormigón por encima de ciertas temperaturas críticas puede conducir a la expansión y fisuración asociadas con la DEF” (formación de etringita diferida). “Los resultados DEF de una reacción química o conjuntos de reacciones, no están aún bien comprendidas en este momento, pero el diagnostico es relativamente simple; de la expansión de la pasta en el hormigón afectado, resulta el deterioro.” Considerando la DEF, sin embargo, una temperatura alta del hormigón a una edad temprana es un parámetro muy importante. A ciertas temperaturas, generalmente por encima de 70 °C, y mas frecuentemente por encima de 80 °C, la etringita se vuelve inestable porque aumenta su solubilidad. Why Chemistry Matters in concrete by Vagn C. Johansen, Waldemar A Klemm, and Peter C. Taylor
III. Temas Relevantes para el Constructor Dificultades en Obra con el vaciado
III. Temas Relevantes para el Constructor COMPORTAMIENTO TEMPERATURAS HORMIGON AUTOCOMPACTANTE NÚCLEO - SUPERIOR 100,0 90,0 80,0 º S A R U T A R E P M E T
70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0
12-Ene
13-Ene
14-Ene
15-Ene
16-Ene
17-Ene
18-Ene
19-Ene
20-Ene
21-Ene
FECHA Y HORA MEDICIÓN Temperatura Núcleo
Temperatura Superior
III. Temas Relevantes para el Constructor 2. La gradiente térmica entre la temperatura del núcleo y la superior no debe superar los 20°C
Diseño y Control de Mezclas de Concreto; PCA (Portland Cement Association)
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III. Temas Relevantes para el Constructor 3. Periodo a controlar la T° y mantener protegido el Hormigón 3.3.3 Form removal and curing formed surfaces - …When forms are removed and protection is discontinued, the concrete should be cooled gradually to ambient temperature at rates not exceeding 14 C (25 F) in 24 hrs. The concrete can be cooled gradually by replacing the forms with coverings that retain less heat when the forms are removed. When the temperature differential between the concrete surface and the ambient air is less than 14 C (25 F), forms can be removed and protection discontinued without the need for gradual cooling 3.3.3 Descimbre y curado de las superficies - ... Cuando se descimbra el moldaje y se retira la protección, el hormigón debe enfriarse gradualmente a la temperatura ambiente a un ritmo no superior a 14 C (25 F) en 24 horas. El hormigón puede ser enfriado gradualmente mediante el retiro de las protecciones que retienen menos calor cuando se eliminan los moldajes. Cuando el diferencial de temperatura entre la superficie del hormigón y el ambiente es inferior a 14 C (25 F), el moldaje puede ser descimbrado y retirada la protección sin necesidad de enfriamiento gradual ACI 308R – 01: Guide to Curing Concrete
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III. Temas Relevantes para el Constructor Análisis de Tiempos de Descimbre
Nch 170.Of 85 REQUISITOS MÍNIMOS PARA DESMOLDE DE ELEMENTOS VERTICALES El tiempo de desmolde de elementos verticales se determinará para que satisfaga la mas restrictiva de las siguientes condiciones: II.1.1. Asegurar que el hormigón colocado no se deforme ni sufra daño superficial más allá de lo permitido en la Especificación Técnica de Tolerancias Dimensionales, ET 004-06, de acuerdo al tipo de terminación definida para el elemento. II.1.2. La resistencia mínima del hormigón colocado para que pueda ser desmoldado será de 20 kgf/cm2. ESPECIFICACION TECNICA POR COMPORTAMIENTO (ICH) ET 003-06:DESMOLDE DE ELEMENTOS VERTICALES DE HORMIGÓN ARMADO
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III. Temas Relevantes para el Constructor
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Gráfico de Control de Temperaturas para Hormigón H-35(90)-20-09 DIFERENCIAL DE TEMPERATURA SUP - AMBIENTE
55 °C 45 °C º S A R U T A R E P M E T
35 °C 25 °C 15 °C 05 °C
r b A 0 2
r b A 1 2
r b A 2 2
r b A 3 2
r b A 4 2
r b A 5 2
r b A 6 2
r b A 7 2
r b A 8 2
r b A 9 2
r b A 0 3
y a M 1 0
FECHA Y HORA MEDICIÓN
y a M 2 0
y a M 3 0
y a M 4 0
y a M 5 0
y a M 6 0
y a M 7 0
y a M 8 0
y a M 9 0
III. Temas Relevantes para el Constructor Gráfico de Control de Temperaturas para Hormigón Autocompactante DIFERENCIAL DE TEMPERATURAS SUP - AMBIENTE 60 °C
50 °C
40 °C S A R U T A R E P M E T
30 °C
20 °C
10 °C
00 °C
FECHA DE MEDICIÓN
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II. Hormigón Masivo Es impracticable en términos de plazos y costos no descimbrar los encofrados manteniendo la estructura protegida hasta que no se alcance la gradiente térmica indicada.
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III. Temas Relevantes para el Constructor Juntas o Cortes en Hormigones Razones Operativas, Técnicas o Económicas obligan a definir Juntas o Cortes en los Hormigón Masivos 10.1…” joints should be provided at proper intervals and locations in mass concrete to control random cracking, to accommodate volumetric changes, and to facilitate construction. The two principal types of joints used in mass concrete are contraction and construction joints.” 10.1…”las juntas deben proveerse en intervalos y lugares apropiados en los hormigones masivos para controlar la fisuración aleatoria, para acomodar los cambios volumétricos y para facilitar la construcción. Los dos principales tipos de juntas utilizados en hormigones masivos son las de contracción y construcción.”
ACI 224.3R-95 – Joints in Concrete Construction
III. Temas Relevantes para el Constructor 3.2.2.1…”The main concern in joint placement is to provide adequate shear transfer and flexural continuity through the joint. Flexural continuity is achieved by continuing the reinforcement through the joint with sufficient length past the joint to ensure an adequate splice length for the reinforcement. Shear transfer is provided by shear friction between the old and new concrete, or dowel action in the reinforcement through the joint. Shear keys are usually undesirable (Fintel 1974)” La principal preocupación de la ubicación de la junta es proveer una adecuada transferencia de los esfuerzos de corte y flexión a través de la junta. La continuidad de los esfuerzos de flexión es asegurada con la continuidad de las armaduras de refuerzo a través de la junta y con el largo suficiente para el anclaje de estos. El esfuerzo de corte es transmitido a través de la fricción propia de la unión de ambas caras de los elementos (nuevo y antiguo), o bien mediante la instalación de dowels adicionales. El uso de llaves de corte no es recomendable.
ACI 224.3R-95 – Joints in Concrete Construction
III. Temas Relevantes para el Constructor
III. Temas Relevantes para el Constructor
III. Temas Relevantes para el Constructor
III. Temas Relevantes para el Constructor Curado en los Hormigones Masivos 3.3.2 Methods and duration of curing For reinforced mass concrete, curing should be continuous for a minimum of 7 days or until 70% of the specified compressive strength is obtained, if strength is the key concrete performance criterion. 3.3.2 Métodos y duración del curado Para Hormigones Masivos reforzados, el curado debe ser continuo durante un mínimo de 7 días o hasta obtenido el 70% de la resistencia a la compresión especificada, si la resistencia es el criterio de desempeño clave concretas.
ACI 308R – 01: Guide to Curing Concrete
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III. Temas Relevantes para el Constructor Curado en los Hormigones Masivos
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III. Temas Relevantes para el Constructor
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IV Conclusiones Es necesario definir en términos teórico-práctico “Hormigones Masivos”, que permita controlar el porcentaje que realmente se requiere de estos, permitiendo además clarificar conceptos al respecto.
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IV Conclusiones Se requiere generar de acuerdo a nuestra realidad (tipos de Obras, tipos de componente del hormigón, formas de trabajo, condiciones geográficas, etc.) una normativa que permita una estandarización referida a Hormigones Masivos.
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IV Conclusiones
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El tiempo de protección del elemento así como el necesario para su descimbre debe estar dado por la resistencia necesaria para que el Hormigón resista por si mismo las variaciones volumétricas producidas por gradientes térmicas. Bajo este concepto la resistencia minima especificada para descimbre debiera ser 150 Kgf / cm2, que corresponde a 70% de un Hormigón H20.
IV Conclusiones Dado que en los Hormigones Masivos el primer concepto a analizar es el volumen y esto lleva a definir etapas en la construcción del elemento, por temas técnicos, operativos, prácticos o económicos, es necesario formular por todos los actores en la construcción (Calculista, Ingeniero y Constructor), la “necesidad de juntas”, debiéndose también con una normativa nacional estandarizar estas.
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V. Consultas
