Conceptualizacion Hormigon HCR. Una vision holistica

CONCEPTUALIZACION DEL HORMIGON COMPACTADO CON RODILLO (HCR).UNA VISIÓN HOLÍSTICA

F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Conceptualización Hormigón HCR. Una visión holística. SEPREM 1

Índice Cuestiones previas El conglomerante de los hormigones

HCR Los áridos de los hormigones HCR

Tamaño máximo Curva granulométrica Segregación y exudación

El hormigón HCR Concepto de consistencia Método de medición consistencia UC

Cantidad de agua y finos Hormigón HCR, enhebrado y

vibrado Hormigones de las presas de Bayona

(Erizana) y Santa Eugenia Propuesta tipo hormigón HCR

Unión de juntas Tipología y diseño de presas

HCR Paramentos Galerías Juntas funcionales Tomas y desagües de fondo Aliviaderos

Reparación de presas Medios de control de presas

HCR

2

F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Conceptualización Hormigón HCR. Una visión holística. SEPREM

Desarrollo presas de hormigón HCR

Principios del desarrollo Economía (relativa) Seguridad durante construcción Explotación

Combinación de ventajas y eliminación inconvenientes Presas hormigón convencional

Material caro.

Lentitud de puesta en obra-relativa-.

Poco Volumen.

No tiene problemas en: colocar órganos de desagüe en la

propia presa. erosión por vertido por coronación. explotación

Presas de materiales sueltos

Material barato.

Mucho volumen.

Órganos de desagüe fuera de la presa.

No soporta el vertido por coronación.

Rapidez puesta en obra-relativa -


3

Atención comentario Andriolo

Tipología Presas HCR

PRESAS HOMOGENEAS:

Las funciones de peso e impermeabilidad las desarrolla el hormigón HCR.

Presas de Gravedad

Presas Arco

PRESAS CON PANTALLA:

La función de peso la desarrolla el hormigón HCR y la de impermeabilidad una pantalla.

Presas de Gravedad

Presas de Relleno Cohesivo

Presas Arco


4

Suelo cemento = Material cohesivo

Cuestiones previas


5

En la construcción de presas deben emplearse materiales cuyas propiedades intrínsecas, su puesta en obra y la evolución de sus características sean susceptibles de control.

El hormigón HCR y el denominado hormigón convencional (vibrado internamente) son materiales porosos, cohesivos y dinámicos en su relación con el medio ambiente y tienen en común todos los conceptos de carácter intrínseco.

No existen diferentes concepciones del hormigón H.C.R., lo que existen son diferentes idiosincrasias, condiciones físicas y ambientales y diseños funcionales y estructurales.

Para unos determinados áridos y puesta en obra, un hormigón HCR bien dosificado es aquel que tiene una cantidad de finos - cemento + ceniza volante (puzolana) + finos activos o inertes añadidos - < tamiz 200 serie ASTM – y de agua -aditivos- que hacen que:

la porosidad del hormigón en estado fresco después de su puesta en obra sea mínima - función de relleno -.

el hormigón endurecido tenga las características físicas y mecánicas exigidas -función de ligante-.

La técnica del hormigón HCR para presas es una TECNICA CAMALEONICA, se acopla a muy diferentes condiciones y diseños.Se concretan las condiciones y diseño y se definen el hormigón y las condiciones de puesta en obra.

Cuestiones previasHormigones vibrados y hormigones HCR

6


Consolidación Vibración interna

Puesta en movimiento de las partículas mas finas y del agua -fluidificación-.

Se mueven y acomodan los áridos libremente.

Refluye el sobrante de agua de amasado (exudación).

Parte superior débil que exige su retirado con chorro de aire y agua.

La unión entre tongadas exige limpieza de superficie y extensión de capa de mortero

Consolidación compresión y vibración externa El hormigón debe soportar el paso de maquina pesada en

estado fresco. Fuerte compresión y ligero amasado por la vibración y efecto

de la circulación del rodillo. Se reduce la porosidad, a obligando al mortero a ponerse en

movimiento y rellenar huecos. Comentarios

Induce heterogeneidad. Las características del hormigón, tiempo entre

tongadas, mantenimiento de la superficie, tratamientos y medio ambiente determinan la calidad de la unión entre las mismas.

Componentes Hormigón HCR.


7

CONGLOMERANTE. En sentido amplio - cemento + ceniza volante (puzolana) + finos activos o inertes añadidos - < tamiz 200 serie ASTM – Problema térmico

Poca cantidad de cemento , puzolanas naturales (si se dispone) y/o finos activos En España y países con disponibilidad

Cementos fríos, de bajo calor de hidratación, con alto contenido de CV Que su proceso de endurecimiento permita, con o sin material añadido, obtener

la calidad de unión deseada entre tongadas. ARIDOS

Que no influyan negativamente en el proceso de endurecimiento. Que faciliten la puesta en obra. Que tengan una granulometría compacta.

AGUA Características comunes a otros hormigones

ADITIVOS Que faciliten la puesta en obra. Que mejoren las características del hormigón endurecido.

CONGLOMERANTES DE LOS HORMIGONES HCR.INFLUENCIA DE LA CENIZA VOLANTE


Conglomerantes fríos. Países con disponibilidad

Elemento Calor hidratación(cal/gr)

Silicato tricálcico (SC3) 120

Silicato bicálcico (SC2) 62

Aluminato tricálcico (AC3) 207

Aluminoferrito tetracálcico

(AFC4)

100

Conglomerantes fríos: Reducir en la medida de lo

posible los contenidos en aluminato tricálcico y en silicato tricálcico.

Utilizar cementos en los que parte del Pórtland se sustituye por otros materiales con o sin propiedades puzolánicas.

9


Atención comentarios Andriolo relativos a los finos

Cemento Portland y Puzolanas


10

La norma ASTM C 150 define al cemento Pórtland como un conglomerante hidráulico producido al pulverizar el clinker y que consiste esencialmente de silicatos de calcio, conjuntamente con una o más formas de sulfato de calcio.

Las puzolanas son materiales silicoaluminosos que por sí solos poseen un bajo o nulo valor cementante, pero finamente dividido y en presencia de humedad y álcalis reaccionan generando compuestos con propiedades cementantes. Las puzolanas tienen los mismos componentes que el cemento pero en distintas

proporciones. La ceniza volante (CV) es una puzolana que se obtiene por precipitación

electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados.

En España se dispone de cenizas volante de calidad y finura semejante a la del cemento: atención comentarios Andriolo

Hidratación cemento Pórtland y del cemento Pórtland con CV


11

Reacción silicatos cálcicos del cementoCS + HO2...CSH + Ca(OH)2 + Calor

El CSH es la principal fase de hidratación y la responsable de la resistencia mecánica. La portlandita o hidróxido cálcico:

es el segundo producto más abundante en las pastas de cemento hidratado no aporta ningún beneficio a la capacidad mecánica de la pasta de cemento puede incrementar los espacios porosos al lixiviarse constituye de un 20 a un 25 % del contenido sólido.

Reacción ceniza volante (CV).CV + Ca(OH)2 + H2O... CSH + Calor

El principal producto de la reacción es la fase CSH (silicato de calcio hidratado), que es similar al producido en la reacción del agua con el cemento Pórtland y que contribuye a la generación de capacidades mecánicas.

Se producen además otros productos de hidratación muy similares a los producidos con cemento Pórtland: C2ASH8 (hidrato de gelenita), etringita, hidratos de aluminato de calcio, monosulfoaluminato

Evolución reacción CV y silicato cálcico hidratado12


Etringita, portlandita y monosulfoaluminato13


Composición óxidos cemento Portland y Ceniza Volante (Clase F)Granulometría de la arena


14

Óxidos Cemento Pórtland I/45 A (%) CV (%) (Antracita)SiO2 18,27 48,55Al2O3 5,83 25,45Fe2O3 1,58 9,09CaO 64,19 4,15MgO 1,79 0,91Na2O 0,35 1,78K2O 0,80 2,36SO3 3,19 1,65P.C. 3,38 4,65

Tamiz (mm) 2,50 1,25 0,63 0,32 0,16

% pasa 100 80,7 44,1 28,4 10,4

Se utiliza arena normalizada CEN EN 196-1. Es una arena natural de granos redondeados cuyo contenido de sílice es como mínimo el 98 %.

Calor de HidrataciónMétodo de Langavant


15

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 4 8 12 16 20 24

Cal

or g

ener

ado(

w/g

r)

T (h)

Influencia de la presencia de CV en el calor de hidratación

Calor generado 0 % CV Calor generado 30 % CV Calor generado 50 % CV

El calor generado a las 24 horas con un 50 % de sustitución es del orden del 50 % del calor generado por el cemento puro.

Contenido Ca (OH)2Balanza termogravimétrica


16

579

1113151719212325

3 7 14 28 56 90 125

Ca(

OH

)2 (%

)

T (dias)

Influencia de presencia de CV en el contenido de Ca(OH)2 durante el proceso de hidratacion

Ca(OH)2 0 % CV Ca(OH)2 30 % CV Ca(OH)2 50 % CV Ca(OH)2 70 %CV

Con un 70 % de CV de sustitución queda todavía un 6 % de Ca(OH)2 a los 125 días.

Permeabilidad al oxigenoMétodo UC

1

10

100

1000

7 28 50 90 180 365 720

Pox(

m2)

(x10

-17)

T (dias)

Permeabilidad oxigeno morteros consistencia constante

Pox 0 CV % Pox 20 % CV Pox 40 % CV

Pox 60 % CV Pox 80 % CV

1

10

100

1000

7 28 50 90 180 365

Pox(

m2)

(x10

-17)

T (dias)

Permeabilidad oxigeno morteros consistencia variable

Pox 0 % CV Pox 20 % CV Pox 40 % CV

Pox 60 % CV Pox 80 % CV

17


A los 90 días y hasta una sustitución del 80 % las permeabilidades son del orden de 10-17 m2 o lo que es igual 10-11 m/s

Influencia presencia de CV en el conglomerante


18

Inducen un retraso en el principio y fin de fraguado. Provocan un efecto plastificante. Reducen notablemente el calor generado durante el proceso de hidratación. Tienen un claro efecto puzolánico, consumiendo portlandita y generando

fundamentalmente silicatos cálcicos hidratados. A altas madureces potencian la estructura resistente hasta un alto porcentaje de

presencia de CV. A altas madureces reducen la permeabilidad al oxigeno hasta muy alto porcentaje

de presencia de CV En la estructura porosas

Al aumentar la madurez, la presencia de cenizas volantes, hasta un alto porcentaje, produce una reducción de la porosidad total abierta.

Al aumentar la madurez, la presencia de cenizas volantes, hasta un muy alto porcentaje, produce un incremento de los poros < 0,01 µm

Al aumentar la madurez la presencia de cenizas volantes en un conglomerante produce con generalidad un refinamiento de la red porosa, aumentando los poros < 0,1 µm y reduciendo los poros > 0,1 µm.

RetracciónCaracterísticas CV


19

Cinzas volantes Pego (P) (Hulla) Sines (S) (Antracita)

Perda ao rubro (%) 6.46 4.89

SiO2 (%) 42.64 49.13

Fe2O3 (%) 5.11 5.55

Al2O3 (%) 27.49 30.27

CaO (%) 10.98 5.41

MgO (%) 2.55 1.12

Na2O (%) 0.56 0.52

K2O (%) 0.95 1.32

SO3 (%) 0.22 0.17

Material vítreo (%) 76.5 80.4

Retracción


20

Retracción de morteros fabricados con cemento I 32,5R(A) y cenizas volantes tipo S con consistencia constante (esp.=90±4%).

Retracção de argamassascimento I32,5R(A) e cinzas S

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 200 400 600

Idade (dias)

Retra

cção

(x10

-3)

0%-ar

15%-ar

30%-ar

50%-ar

0%-água

15%-água

30%-água

50%-água

Retracción

Retracção de argamassascimento I32,5 R(A) e cinzas S ou P

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 100 200 300 400

Idade (dias)

Ret

racç

ão x

10-3

0%

30%-P

50%-P

75%-P

15%-S

30%-S

50%-S

Retracção de argamassas com cimento I32,5 R (A) ou cimento I32,5 R (B) e cinzas P

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 100 200 300 400

Idade (dias)

Res

trac

ção

x 10

-3

0%;I32(A)

30%;I32(A)

50%;I32(A)

75%;I32(A)

0%;I32(B)

30%;I32(B)

50%;I32(B)

75%;I32(B)

21


Retracción de morteros fabricados con cemento I 32,5R(A) y cenizas volantes tipo S y P con consistencia constante (esp.=90±4%).

Retracción de morteros fabricados con cemento I 32,5R(A) o I 32,5R (B) y cenizas volantes tipo P con consistencia constante (esp.=90±4%).

La ceniza tipo P tiene CaO 10,98 %

Importancia conocimiento características de los materiales

ARIDOS DE LOS HORMIGONES HCR.DISTRIBUCIÓN DE SÓLIDOS


Comentarios


23

Volumen huecos áridos: Los áridos deben tener una distribución que de lugar al menor número posible de huecos entre ellos, con lo cual será menor la demanda de pasta (agua + cemento + puzolanas + finos < tamiz 200 ASTM) para alcanzar una máxima compacidad (función de relleno).

Superficie especifica áridos: La pasta tiene que cementar los granos del árido, es decir, ha de formar una película que recubra a estos granos para que puedan unirse los unos con otros (función ligante). El volumen de pasta depende superficie específica de los áridos.

La granulometría de los áridos: Influye en: dosificación de conglomerante y agua.

a mayor tamaño máximo menor cantidad de pasta para alcanzar una determinada manejabilidad.

la segregación y exudación de la mezcla. Normalmente, los hormigones que cumplen estrictamente las condiciones de relleno

de huecos con pasta y creación de película de unión no suelen ser los más manejables, siendo preciso un exceso de pasta.

Curvas granulométricas compactas (Tipo Fuller)

0,005,00

10,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00

100,00

0,01 0,1 1 10 100

Curva Fuller cuadratica Tmax=76,1 Curva Fuller cubica Tmax=76,1 Curva Fuller cuadratica Tmax=63,5Curva Fuller cubica Tmax=63,5 Curva fuller cuadratica Tmax=50,8 Curva Fuller cubica Tmax=50,8

Tamaño

máximo

Tipo de Curva

Granulométrica

Demanda de

arena

Demanda de

finos < 0,07mm

Tmax=76,1 mm Fuller Cuadrática 25,11 3,03

Tmax=76,1 mm Exp=1/2,5 33,65 6,27

Tmax=76,1 mm Fuller Cúbica 39,91 9,73


Tmax=63,5 mm Exp=1/2,5 36,16 6,74



Tmax=50,8 mm Exp=1/2,5 39,56 7,37



Tmax=38,1 mm Exp=1/2,5 44,39 8,27


24


Demanda de agua para mojado áridos


25

La superficie específica para granos redondeados es función del diámetro D de los mismos y de su densidad real dr y viene dada por la expresión:

Se = 6/ dr D

La cantidad de agua de mojado en granos de diámetro no uniforme la cantidad de agua de mojado puede deducirse de la formula de Bolomey:

Q = 130/(Dmáx x Dmin)1/3

Q = Volumen de agua de mojado en l/m3 de árido

Dmin = Tamaño mínimo de la fracción del árido considerado, en mm, debiendo ser superior a 0.16 mm.

Dmax = Tamaño máximo de la fracción del árido en mm

Diámetro (mm) Superficieespecifica (cm2/g)

Agua demojado(l/m3)

0,16-0,32 144,2-72,1 330

0,32-0,63 72,1-36,6 222

0,631,25 36,6-18,4 141

1,25-2,20 18,4-9,2 89

2,50-5,00 9,2-4,6 56

5,00-10,00 4,6-2,3 35

10,00-20,00 2,3-1,15 22

20,00-40,00 1,15-0,57 14

40,00-80,00 0,57-0,29 9

80,00-160,00 0,29-0,14 6

Segregación


26

Decir que un hormigón debe ser homogéneo significa que debe ser uniformemente heterogéneo, es decir, que en cualquier parte de su masa los componentes del hormigón estén perfectamente mezclados y en la proporción prevista en el diseño de la mezcla.

Con una mezcla adecuada de componentes del hormigón, la homogeneidad de la masa se logra en la amasadora pero, durante el transporte, vertido y compactado, los elementos constitutivos del hormigón pueden separarse unos de otros. Si se tiene un hormigón con una curva granulométrica compacta y con una

dosificación pobre en agua los áridos más gruesos tienden a separarse (segregación).

Si se aumenta la cantidad de agua se mejora su cohesión y se irá eliminando la segregación.

Si la cantidad de agua es excesiva existe el riesgo de que se separe la pasta y el agua de la mezcla (exudación).

El agua nuestro gran aliado en el manejo de los hormigones, no es un componente que se deba reducir por definición

Contenido de áridos 6-18 mm 50% 6-0 mm 50 %

Contenido conglomerante 280 Kg/cm2 Conglomerante 50 % de CV en peso. Variables a determinar

Resistencia compresión a 90 días Coeficiente de Variación =

Desviación típica/Media


27

Ensayos y Material de ensayoFinales años 80 principios 90

Influencia del contenido de agua y del tiempo de amasado en la homogeneidad de las mezclas


28

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Coe

ficie

nte

de v

aria

cion

(%

)

Res

iste

ncia

a c

ompr

esio

n R

c90

(Kg/

cm2)

Tiempo de amasado (s)

Influencia del tiempo de amasado en la Resistencia media a compresión a 90 días y en el Coeficiente de Variación

a/c=0,5 a/c=0,45 a/c=0,4 a/c=0,5 a/c=0,45 a/c=0,40

Con mas agua, hasta un limite, se logra la homogeneidad de la mezcla con menos tiempo de amasado y el coeficiente de variación es menor

Influencia del contenido de agua en la exudación de las mezclas


29

Influencia del contenido de agua en la exudación de las mezclas


30

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7

Res

iste

ncia

a tr

acci

on (k

g/cm

2)

Tiempo entre tongadas (h)

Evolucion Resistencia a Traccion de juntas horizontales en funcion de su madurezTemperatura 20º C, humedad ambiental 100% y 180 dias de edad de ensayo

Mezcla Vebe 20-25 s sin mortero

Mezcla Vebe 10-15 s sin mortero

Con mas agua mejora la calidad de unión de las tongadas, luego no se produce exudación

EL HORMIGON HCR.


Estados del Hormigón


32

El hormigón fresco es un estado del hormigón durante elcual los granos de sus constituyentes son susceptiblesde tener movimientos independientes los unos respectode los otros.

El hormigón endurecido es un sólido, un conglomerado,un medio poroso cohesivo y dinámico en su relación conel medio ambiente.

El hormigón


33

Para unos determinados áridos y puesta en obra, un hormigón HCR bien dosificado es aquel que tiene una cantidad de finos - cemento + ceniza volante (puzolana) + finos activos o inertes añadidos - < tamiz 200 serie ASTM – y de agua -aditivos- que hacen que: la porosidad del hormigón en estado fresco después de su

puesta en obra sea mínima - función de relleno -. Conformidad la puesta en obra y con el comportamiento

del hormigón en estado fresco. el hormigón endurecido tenga las características físicas y

mecánicas exigidas - función de ligante-.

CONSISTENCIA DE LOS HORMIGONESControl del hormigón en estado fresco


34

Los métodos y aparatos de medición de consistencias imitan en ciertos aspectos la forma de puesta en obra.

La consistencia: es una magnitud física producto de una medición en un

determinado aparato. es una característica que empareja hormigón - aparato y no es

una propiedad intrínseca del hormigón. permite clasificar a los hormigones, en laboratorio, según su

aptitud para ser puesto en obra. Con la aplicación de un método y aparato de medición

de consistencias se persigue definir un hormigón que después de puesto en obra tenga una mínima porosidad inicial.

El hormigón HCR. Cantidad de aguaHormigones dosificación por el lado húmedo

En todo hormigón, y para cualquier tipo de puesta en obra, si se varía su contenido de agua, a partir de una cantidad de agua la porosidad inicial no depende de la puesta en obra y su incremento es el agua añadida en demasía sobre la optima.

Los HCR, y los hormigones convencionales, se deben diseñar por el lado húmedo.

La garantía de obtener un hormigón homogéneo es mucho mayor frente a cualquier contingencia de puesta en obra.

La aptitud de las mezclas HCR frente a unión de tongadas es mejor.

En el entorno de una dosificación adecuada, los hormigones son menos segregables cuanto mayor es la cantidad de agua.


35

A un hormigón con una curva granulometría compacta, se le varia la cantidad de agua, se compacta (se mide su consistencia) con dos puestas en obra : A (enérgica) y B (mas liviana) y se determina la porosidad después de ser puesto en obra (medición de consistencia).

Consistencia 800 l/m3

Consistencia 400 l/m3

A partir de 165 l/m3 la porosidad no depende de la puesta en obra

Hormigón HCR, Enhebrado y Vibrado


36

Hormigón HCR

Hormigón que se compacta con compresión y vibración externa

Hormigón Enhebrado

Hormigón que se compacta con compresión y vibración externa o por vibración interna

Hormigón vibrado

Hormigón que se compacta con vibración interna

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190

Poro

sida

d (l/

m3)

Dosificacion agua (l/m3)

Relacion porosidad con dosificacion de agua

Porosidad despues puesta en obra

HCR

Enhebrado

HV

CONSISTENCIA


37

En todo hormigón, y para cualquier tipo depuesta en obra, si se varía su contenido deagua, a partir de una cantidad de agua laporosidad inicial no depende de la puesta enobra y su incremento es el agua añadida endemasía sobre la optima.

PROPUESTA DE ANALISIS:1. Aptitud del hormigón para ser puesto en obra

(función de relleno).2. Nivel competencial (función ligante).

El hormigón HCR. Cantidad de finosFinales años 80 principios 90

El ensayo de consistencia UC de basa en someter a una muestra de hormigón en estado fresco, la que entra en una probeta de 15x30 cm, a un tiempo fijo - 30 segundos -de vibración con un peso de 8,5 kg encima, con la mesa de utilizada en la determinación de la consistencia Vebe, y medir el asiento que se genera.


38

Materiales

% CementoCeniza Volante

SiO2 19,50 48,60%

Al2O3 5,60% 24,80%

Fe2O3 2,24% 10,32%

CaO 61,40% 4,35%

MgO 2,44% 1,28%

Na2O 0,66% 0,44%

K2O 0,70% 3,20%

SO3 3,90% 1,65%

Apertura Tamiz (mm) ARIDO 1 ARIDO 2 ARIDO 3 ARIDO 438,1 100 100 100 10025,4 82,7 100 100 10019 42,4 99,2 100 100

12,7 1,2 25,7 100 1009,5 0,94 96,6 1006,35 53,7 1004,75 17,8 1002,36 0,8 75,41,18 43,40,6 26,70,3 17,50,15 11,3

0,075 8,3

39


Conglomerante 40 % cemento y 60 Ceniza Volante (en peso) Curva Fuller Cuadrática

Descenso UC y Tiempo VebeCurva Fuller Cuadrática


40

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

70

75

80

85

90

95

100

105

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Tem

po V

ebe

(s)

Asi

emto

UC

(mm

)

Contenido agua (I/m3)

Descenso UC y Tiempo Vebe C=250 Kg/m3

Asiento UC (mm) C=220 Kg/m3 Tiempo Vebe (s) C=220 Kg/m3

HCR

Enhebrado

HV

Descenso UC, Tiempo Vebe y PorosidadZona de máximos descensos UC

41


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

70

75

80

85

90

95

100

105

100 120 140 160 180

Por

osid

ad a

90

dias

(%)

Asi

emto

UC

(mm

)


Descenso UC C=250 Kg/m3 Porosidad 90 dias

Asiento UC (mm) Porosidad a 90 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 120 140 160 180 200

Por

osid

ad 9

0 di

as (5

)

Tiem

po V

ebe

(s(

Contenido Agua (I/m3)

Tiempo Vebe C=250 Kg/m3 Porosidad 90 dias

Tiempo Vebe Porosidad 90 dias

Método dosificación UCCantidad de finos y Cantidad de Agua


42

0

20

40

60

80

100

120

140

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

70 90 110 130 150 170 190

Tiem

po V

ebe

(s)

Asie

nto

UC

(mm

)


Dosificación UC

C= 160 Kg/m3 C=190 Kg/m3 C=220 Kg/m3 C=250 Kg/m3 C=280 Kg/m3

C=160 Kg/m3 C=190 Kg/m3 C=220 Kg/m3 C=250 Kg/m3 C=280 Kg/m3

Método Dosificación UCEnvolvente de máximos

Envolvente de MáximosConglomerante (Kg/m3) 160 190 220 250 280

Descenso UC 90 95 100 103 103Tiempo Vebe (s) 80 50 30 15 15Agua (I/m3) 110 120 130 140 160

Relación a/c 0,69 0,63 0,59 0,56 0,57


43

90

95

100

103 10380

50

30

15 150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

88

90

92

94

96

98

100

102

104

100 120 140 160 180

Tiem

po V

ebe

(s)

Des

cans

o U

C (m

m)

Cantidad de agua (I/m3)

Envolvente de máximos

Descenso UC (mm) Tiempo Vebe (s)

90

95

100

103 10380

50

30

15 150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

88

90

92

94

96

98

100

102

104

140 160 180 200 220 240 260 280 300

Tíem

po V

ebe

(s)

Des

cens

o U

V (m

m)

Cantidad de conglomerante (Kg/m3)

Envolvente de máximos

Descenso UC Tiempo Vebe (s)

Características envolvente de máximos


44

Conglomerante (Kg(m3)

(Agua (l/m3))

R. compresión (Kg/cm2)

Dsss(t/m3)

Porosidad (%)

P. agua x10-11(m/s)

P. oxigeno x 10-17 (m2)

7 días 28 días 90 días 28 días 90 días 28 días 90 días 28 días 90 días

160 (110) 108,7 139,0 222,8 2,398 7,92 6,94 3,62 3,98 3,62 2,43

190 (120) 109,7 189,3 260,5 2,427 6,45 6,25 4,69 2,57 2,62 1,80

220 (130) 127,4 206,7 275,8 2,420 5,81 5,81 3,21 2,65 2,28 1,78

250 (140) 183,9 245,4 341,4 2,435 5,33 5,16 3,31 3,13 1,25 1,07

280 (160) 198,8 281,6 318,0 2,415 5,25 5,13 1,77 1,36 1,52 1,23

Descenso UC y Tiempo Vebe C=250 Kg/m3 y a=140 I/m3Variación árido grueso / árido fino


45

0

20

40

60

80

100

120

70

75

80

85

90

95

100

105

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9

Tie,

po V

ebe

(s)

Asi

ento

UC

(mm

)

Relacion Arido grueso/Arido fino

Descenso UC y Tiempo Vebe Variaciones Ag/Af , C=250 Kg/m3 y a= 140 l/m3

Asiento UC variacion Ag/Af Tiempo Vebe variacion Ag/Af

Curva Fuller Cuadrática

Curva Fuller Exp=2,5

Curva Fuller Cubica

Se reduce contenido de arena

Descenso UC y Tiempo Vebe C=250 Kg/m3Agua =140-150 I/m3 Variación árido grueso / árido fino


46

0

20

40

60

80

100

120

70

75

80

85

90

95

100

105

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9

Tie,

po V

ebe

(s)

Asi

ento

UC

(mm

)

Relacion Arido grueso/Arido fino

Descenso UC y Tiempo Vebe Variaciones Ag/Af y C=250 Kg/m3

Asiento UC variacion Ag/Af Agua=140 l/m3 Asiento UC Variacion Ag/Af Agua=150 l/m3

Tiempo Vebe variacion Ag/Af Agua=140 l/m3 Tiempo Vebe variacion Ag/Af Agua=150 l/m3

Curva Fuller CuadráticaCurva Fuller Exp=2,5

Zona Posible DosificaciónC=250 Kg/m3Agua 140 y 150 l/m3Curva granulométrica entre Fuller con Exp= 1/ 2 a 1/2,5

Hacia el óptimo

Corrección agua

Subfamilia de óptimos lado húmedo:• Curva Fuller Cuadrática• Asiento UC= 103 mm• Tiempo Vebe = 10 s• Agua: unos 150 l/m3• Cantidad finos < 0,075 mm: unos 350 Kg/m3• Orden de características a 90 días :

• Resistencia compresión = 350 Kg/m3• Permeabilidad agua =10-11 m/s• Permeabilidad oxigeno=10-17 m2

Proceso final de dosificación Resultado proceso inicial

Subfamilia de óptimos lado húmedo: Curva Fuller Cuadrática Asiento UC= 103 mm Tiempo Vebe = 10 s Agua: unos 150 l/m3 Cantidad finos < 0,075 mm: unos 350

Kg/m3 totales (con finos granulometría) Orden de características 90 días

Resistencia compresión = 340 Kg/m3 Permeabilidad agua = 10-11 m/s Permeabilidad oxigeno = 10-17 m2

Adecuación características de los finos a requisitos de proyecto Variar las proporciones de contenido de finos

(cemento + puzolanas + finos<200 ASTM) Reinicio de proceso para analizar si el cambio de

finos tiene influencia en el comportamiento de hormigón fresco. Revisión contenido de finos Revisión cantidad de agua

Conglomerante (Kg(m3)

(Agua (l/m3))

R. compresión (Kg/cm2)

7 días 28 días 90 días

160 (110) 108,7 139,0 222,8190 (120) 109,7 189,3 260,5220 (130) 127,4 206,7 275,8250 (140) 183,9 245,4 341,4280 (160) 198,8 281,6 318,0


47

1ª Prueba: 80 Kg/m3 de cemento + 80 Kg/m3 de CV + 120 Kg/m3 finos añadidos + 150 l/m3 agua2ª Prueba: 90 Kg/m3 de cemento + 90 Kg/m3 de CV + 100 Kg/m3 finos añadidos + 150 l/m3 agua!!!!!CONOCIMENTO FINOS!!!!!!!

Presa de Bayona (1985)Error. Sin método de dosificación.


48

DensidadSecat/m3

PorosidadHormigón %

Porosidadmortero %

P. Oxigeno

(m2)x10-7

P. Agua

(m/s) x10-10

R. tracción

Kg/cm2

Resistenciacompresión

Kg/cm2

ModuloElasticidad

Kg/cm2

Erizana 2,21 12,8 18,38 39 9,00 16,5 151,7 118,2

ERIZANA H.C.R.

Áridos.

100/50 560

50/20 570

20/6 538

6/0 532

Cemento.

PA-350 90

C. Volantes. 90

Agua. 100

Tiempo Vebe 25- 30 s

Caso Nº Porosidad Kagua Koxigeno Dseca

1Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Inferior 100,36 181,88 300,7 99,55

Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Inferior 109,6 1003,77 881,98 98,29

2

Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Medio 113,44 546.97 224,86 98,91

Inferior 120,51 584,53 839,77 98,36

Presa Bayona (Erizana)49


Presa Santa Eugenia (1988)Inicios aplicación método UC


50

DensidadSecat/m3

PorosidadHormigón %

Porosidadmortero %

P. Oxigeno

(m2)x10-7

P. Agua

(m/s) x10-10

R. tracción

Kg/cm2

Resistenciacompresión

Kg/cm2

ModuloElasticidad

Kg/cm2

Santa Eugenia

2,38 6,6 14,48 1,30 1,80 32,4 348,9 216,3

Erizana 2,21 12,8 18,38 39 9,00 16,5 151,7 118,2

S. EUGENIA HCR

Áridos.

100/70 520

70/30 540

30/15 385

15/5 385

5/0 430

Cemento.

PA-350 125

C. Volantes. 90

Agua. 105

Tiempo Vebe 10-15 s

Caso Nº Porosidad Kagua Koxigeno Dseca

Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Inferior 100,00 100,00 100,00 100,00

Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Inferior 100,00 100,00 100,00 100,00

Superior 100,00 100,00 100,00 100,00

Medio 100,00 100,00 100,00 100,00

Inferior 100,00 100,00 100,00 100,00

Filtración total presa = 1,7 l/mFiltración por drenes < 1 l/m

Presa Santa Eugenia51


Estudios previos y proceso de dosificación


52

Estudios de los materiales Cementos Puzolanas Áridos, especialmente las arenas y sus finos. En todos

los hormigones de presas, y en el HCR más, la caracterización y conocimiento de la influencia de los finos<200 ASTM en el proceso de endurecimiento y en la durabilidad es de transcendental importancia. Estudio fase mortero (influencia del contenido de finos)

Proceso de dosificación. Método UC Determinación cantidad de finos y agua Determinación distribución de finos

!!!!Conocimiento exhaustivo !!!!

Propuesta Tipo Hormigón Compactado con Rodillo (HCR)

Distribución áridos curva tipo Fuller cuadrática (1/2), aceptándose como limite el tipo Fuller con exponente (1/2,5) .

Tmáx. de 60 a 80 mm. Con coeficiente de forma adecuado utilizar la parte baja del huso, si no la alta.

Dosificación de agua por el lado húmedo para reducir su tendencia a la segregación y estabilizar la mezcla, asiento UC de referencia 100 mm y tiempo Vebe de referencia 10 s.

Determinar la familia estable de la mezcla.TAMIZ Exp=1/2 Exp=1/2,5 Exp=1/2 Exp=1/2,5(mm) FULLER FULLER FULLER FULLER

80 100,00 100,0060 100,00 100,00 86,60 89,1350 91,29 92,97 79,06 82,8640 81,65 85,03 70,71 75,7930 70,71 75,79 61,24 67,5520 57,74 64,44 50,00 57,4315 50,00 57,43 43,30 51,1910 40,82 48,84 35,36 43,535 28,87 37,01 25,00 32,99

2,5 20,41 28,05 17,68 25,001,25 14,43 21,26 12,50 18,950,63 10,25 16,16 8,87 14,400,31 7,19 12,17 6,22 10,850,16 5,16 9,34 4,47 8,330,08 3,65 7,08 3,16 6,31


53

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,01 0,1 1 10 100

Por

cent

aje

pase

(%)

Tamaño apertura Tamiz (mm)

Huso Hormigón HCR

Curva Fuller Tmax=60 mm Esp=1/2 Curva Fuller Tmax=60 mm Exp=1/2,5Curva Fuller Tmax=80 mm Exp 1/2 Curva Fuller Tmax=80 mm Exp=1/2,5

No se desecha la posible utilización de tamaños mayores

Atención comentario Andriolo hormigones Japoneses

Conceptualizacion Hormigon HCR. Una vision holistica

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