HORMIGONES MASIVOS

HORMIGONES MASIVOSTemas Relevantes para el Constructor

Carlos Edo. Fernández N.Jefe de Área EspecializaciónSalfacorp

Seminario Hormigones Masivos

21 al 22 de Julio de 2009

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

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.

II. Hormigón Masivo

�El Hormigón Masivo esta definido como " cualquier volumen de hormigóncon dimensiones lo suficientemente grandes para requerir que se tomenmedidas 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 suficientementeMasivos para que la generación de calor deba ser considerada, Particularmente cuando la dimensión minima de la sección transversal delelemento 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”

Definición Teórica

¿Como Definimos un Hormigón Masivo?

�Si consideramos un Hormigón Masivo aquellos de más de 100 m3

y con H 30 o superior tenemos:

No se consideran Muros, losas ni elementos esbeltos

Incidencia de Hormigones Masivos sobre Hormigones TotalesObra Centra Térmica

12298 m3 67%

6193 m333%

Incidencia de Hormigones Masivos sobre el totalObra Minera

19914 m3 60%

13373 m3 40%

30% a 40% son Hormigones masivos

30% a 40% son Hormigones masivos


…

¿Cuál es la Definición “practica de Obra” de Hormigón Masivo y cuales son abordados y controlados como tal?


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.


…

¿Cuantos Hormigones Masivos se Controlan?

Hormigones Controlados Obra Central Termica

Hormigones Controlados 2675 m3 14%

Hormigones no controlados15816 m3 86%

Hormigones Controlados Obra Minera

Hormigones No Controlados

28287 85%

Hormigones Controlados5000 m3 15%

10 a 15 % Hormigones Controlados como Masivos

10 a 15 % Hormigones Controlados como Masivos

Caso particular analizado para 2 Obras


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

…

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


Control de la Temperatura - Descimbre

“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.

1. Temperatura Máxima en el hormigón no debe superar los 70°C

Why Chemistry Matters in concrete by Vagn C. Johansen, Waldemar A Klemm, and Peter C. Taylor


Dificultades en Obra con el vaciado


COMPORTAMIENTO TEMPERATURAS HORMIGON AUTOCOMPACTANTE NÚCLEO - SUPERIOR

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

12-Ene 13-Ene 14-Ene 15-Ene 16-Ene 17-Ene 18-Ene 19-Ene 20-Ene 21-Ene

FECHA Y HORA MEDICIÓN

TEMPERATURAS ºC

Temperatura Núcleo Temperatura Superior



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)

…

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

3. Periodo a controlar la T° y mantener protegido el Hormigón


ACI 308R – 01: Guide to Curing Concrete

…

Nch 170.Of 85

ESPECIFICACION TECNICA POR COMPORTAMIENTO (ICH)

ET 003-06:DESMOLDE DE ELEMENTOS VERTICALES DE HORMIGÓN ARMADO

REQUISITOS MÍNIMOS PARA DESMOLDE DE ELEMENTOS VERTICALESEl 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.

Análisis de Tiempos de Descimbre


…

DIFERENCIAL DE TEMPERATURASUP - AMBIENTE

05 °C

15 °C

25 °C

35 °C

45 °C

55 °C

20-Abr

21-Abr

22-Abr

23-Abr

24-Abr

25-Abr

26-Abr

27-Abr

28-Abr

29-Abr

30-Abr

01-M

ay

02-M

ay

03-M

ay

04-M

ay

05-M

ay

06-M

ay

07-M

ay

08-M

ay

09-M

ay

FECHA Y HORA MEDICIÓN

TEMPERATURAS ºC

III. Temas Relevantes para el ConstructorGráfico de Control de Temperaturas para Hormigón H-35(90)-20-09

…

DIFERENCIAL DE TEMPERATURAS SUP - AMBIENTE

00 °C

10 °C

20 °C

30 °C

40 °C

50 °C

60 °C

FECHA DE MEDICIÓN

TEMPERATURAS


Gráfico de Control de Temperaturas para Hormigón Autocompactante

…

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.



Juntas o Cortes en HormigonesRazones 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


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





ACI 308R – 01: Guide to Curing Concrete

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.

Curado en los Hormigones Masivos


Curado en los Hormigones Masivos


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.

…

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.

IV Conclusiones

IV Conclusiones …

El tiempo de protección del elemento asícomo 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.

…

V. Consultas

Fin

Seminario Hormigones Masivos

21 al 22 de julio de 2009

Documents

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