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TECNOLOGIA DEL CONCRETO TRABAJO FINAL______________________________________________________________________

______________________________________________________________________Arq. Marcelo Cordero Alvear Arq. Pedro Espinosa Abad

UNIVERSIDAD DE CUENCAMAESTRIA EN CONSTRUCCIONES

Mdulo de Tecnologa del ConcretoProfesor: Ing. Gabriel Gmez

OBTENCION DE HORMIGONES DE ALTAS RESISTENCIASTEMPRANAS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES

PRETENSADOS MEDIANTE EL USO DE ADICIONES QUIMICAS(ADITIVOS)

Autores: Arq. Marcelo Cordero Alvear Arq. Pedro Espinosa Abad

Fecha: 12/Mayo/2010

1.- INTRODUCCION

Dentro de los diferentes tipos de estructuras que se usan en nuestro medio,

podemos observar que cada vez resulta ms frecuente recurrir a elementosestructurales de concreto preesforzado, particularmente pretensados. Comotodo sistema constructivo, se pueden encontrar ventajas y desventajascomparativas, pero siempre ser una excelente alternativa si hablamos deobtener en un proyecto de construccin grandes luces libres, concretosestructurales de alta resistencia, pero sobretodo agilidad en los procesos demontaje.

En el concreto, el preesfuerzo significa crear intencionalmente esfuerzospermanentes en una pieza o conjunto de piezas de hormign, con el fin demejorar su resistencia y comportamiento bajo condiciones de servicio. El ACI

(American Concrete Institue) lo define as: El concreto preesforzado, es elconcreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud ydistribucin que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas seequilibran hasta llegar a un grado deseado .

Segn el investigador Ing. Ivn Forcada Quezada nos acerca a la idea que elconcepto original del concreto presforzado consisti en introducir en vigassuficiente precompresin axial para que se eliminaran todos los esfuerzos detensin que actuarn en el concreto. Con la prctica y el avance enconocimiento, se ha visto que esta idea es innecesariamente restrictiva, puespueden permitirse esfuerzos de tensin en el concreto y un cierto ancho degrietas.


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Si hablamos de los diferentes mtodos de preesfuerzo, encontraremos do scategoras: el pretensado y el postensado. La diferencia radica en que alprimero se le tensan tendones (cables) entre anclajes externos antes devaciar el concreto, y ste al endurecerse y adquirir la resistencia requerida, se

adhiere firmemente al cable de acero, el mismo que es cortado al final,logrando un preesfuerzo y una precompresin del elemento estructural queva a trabajar bajo una determinada carga de uso que ha determinado elingeniero calculista. En el caso del concreto postensado, los tendones seesfuezan luego de que el hormign se haya endurecido y logrado laresistencia suficiente, mediante el uso de gatos que se soportan contra elmismo elemento de concreto endurecido.

Para motivos de nuestra investigacin, nos vamos a centrar en el estudio delconcreto dentro de los elementos estructurales pretensados, en los cualesse intentar tratar de analizar especficamente los condicionantes y

exigencias que un concreto debe cumplir dentro de ste sistema, peroponiendo nfasis especial en la importancia de obtener altas resistenciastempranas en este proceso.

Esquema grfico de cmo funciona el pretensado en u na viga de hormig n

2.- EL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIACOMO REQUISITO BASICO EN SISTEMAS PRETENSADOS

2.1.- GENERALIDADES

Por las mismas condiciones que el preesfuerzo as lo exige, es lgicosuponer que el concreto debe cumplir ciertas condiciones especficas paraque se pueda comportar apropiadamente dentro de este sistemaconstructivo. Partimos del hecho que necesariamente se requiere lograr unconcreto de mucho mayor resistencia para absorber primeramente el trabajode presfuerzo que no existe en un sistema reforzado convencional. Otro factordeterminante en la necesidad de obtener concretos ms resistentes en elsistema pretensado, es que el concreto de alta resistencia es menospropenso a tener agrietamiento por contraccin, que aparecen con mucha

frecuencia en concretos de baja resistencia antes de la aplicacin delpresfuerzo.


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Generalmente, la prctica actual del pretensado solicita resistencias a los 28das entre 280 a 350Kg/cm2 como mnimo. (a diferencia de los 170Kg/cm2que se exige en sistemas reforzados).

Comparacin de fc entre un concreto convencional y un concreto de alta resistencia Fuente: Manual tcnico Ho lcim Apasco. Mxico

Ahora bien, no hay que olvidar que al tratarse de un proceso deprefabricacin, los sistemas de concreto pretensado exigen desenmoldarformaletas en el menor tiempo posible, para poder reutilizarlas y acelerar elproceso de produccin y mejorar sustancialmente los rendimientos. Dealguna manera, sta es la columna vertebral de la de prefabricacin, casocontrario el sistema sera costoso y poco eficiente.

Desde este punto de vista , nos acercamos a la idea de que en un sistema

pretensado n slo se debe contar con un concreto de alta resistencia sinoque ste pueda ser desmoldado y transportado en el menor tiempo posible.Aqu nace el concepto de obtener una alta resistencia inicial, que facilite yagilice estos procesos.

Como antecedente, se ha credo conveniente puntualizar en ciertos aspectosbsicos para establecer un marco terico ordenado que nos permitaentender a partir de un espectro ms amplio, el tema especfico de esteanlisis. Se har una aproximacin previa enfocada desde el concreto dealto desempeo, luego extraeremos de este tema el concepto de altaresistencia, para finalmente enfocarnos en el tema del concreto de alta

resistencia inicial y su influencia en el campo de la prefabricacin,especficamente.


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2.2.- CONCRETOS DE ALTO DESEMPEO

Al tratar de establecer conceptos bsicos para hablar acerca de concretos dealta resistencia, debemos aclarar primero lo que significa un concreto de altodesempeo. Si bien un concreto de alta resi stencia es de por s un concretode alto desempeo, se debe partir de ciertas puntualizaciones que nospermitan lograr una visin ms clara y objetiva acerca del estudio. Unconcreto de alto desempeo no se limita exclusivamente a tener altasresistencias iniciales. Existen muchas otras variables o parmetros, que setratan de exponer a continuacin partiendo de ciertas definiciones.

En la bsqueda de establecer criterios para definir el concreto de alta

performance o alto desempeo, el profesor Adam Neville mencionaba que:sus caractersticas especiales son tales que sus componentes y proporcionesson especficamente escogidas para tener las propiedades particularmenteapropiadas para el uso esperado de la estructura; estas propiedades sonusualmente una alta resistencia o baja permeabilidad.

Por otro lado, el Ing. Norteamericano C. H. Goodspeed llamaba concreto dealto desempeo (HPC) a cualquier concreto que satisface ciertos criteriospropuestos que superan las limitaciones de concretos convencionales,estos pueden incluir concretos con mejorada resistencia a la accin delmedio ambiente (durables) o un incremento de la capacidad estructuralmientras mantienen una adecuada durabilidad. Pueden tambin incluirseconcretos que reducen significativamente el tiempo de construccin sincompromiso de un largo periodo de servicio.

Sin embargo, existen muchas otras visiones de lo que significa hablar de unconcreto de alto desempeo. Si bien no se establece un concepto nico yuniversalmente aceptado; algunas instituciones muy reconocidasinternacionalmente han aportado con diferentes criterios de evaluacin. Seha recogido a continuacin la informacin que ms se direcciona hacianuestra investigacin:

- Definicin del Instituto Americano del Concreto: (ACI).

Un concreto de alto desempeo es el que rene una combinacin especialde requerimientos de desempeo y uniformidad que no siempre pueden serlogrados usando materiales tradicionales, mezclado normal, criterios decolocacin normales y prcticas de curado ordinarias. Adems, en dondeciertas caractersticas son desarrolladas para una aplicacin ymedioambiente particular.

Ejemplos de estas caractersticas que pueden ser consideradas crticaspara una aplicacin son:


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1. Facilidad de colocacin2. Compactacin sin segregacin.3. Propiedades mecnicas a largo plazo

4. Resistencias iniciales5. Permeabilidad6. Densidad7. Calor de hidratacin8. Dureza9. Estabilidad volumtrica.10. Gran periodo de vida de servicio en un medioambiente severo.

- Definicin de la Universidad de Tokyo (1990):

Un concreto de alto desempeo debe cumplir con las siguientescaractersticas:

1. Habilidad para llenar los encofrados con poco o sin esfuerzo externode compactacin.

2. Una mezcla cohesiva con baja segregacin3. Fisuracin mnima a edades tempranas causadas por la contraccin

o las deformaciones trmicas.4. Suficiente resistencia a largo plazo y baja permeabilidad.

-Definicin de la Fundacin de investigacin en Ingeniera Civil: Civil Engineering Research Foundation (CERF Technical Report 1994)

Al contrario de un concreto convencional, un concreto de alto desempeodebe tener uno o ms de estos requisitos.:

1. Fcil colocacin y compactacin.2. Alta resistencia inicial3. Exhibir propiedades mecnicas a largo plazo superiores, resistencia a

la abrasin o cargas de impacto, y baja permeabilidad.4. Exhibir estabilidad volumtrica y as menos deformaciones y menosfisuras.

5.Mayor periodo de resistencia a ataques qumicos, ciclos decongelamiento y deshielo o altas temperaturas.

6. Demostrar durabilidad mejorada

De alguna manera, todas las definiciones coinciden en que se debe contarcon concretos de altas resistencias. Para motivos de nuestra investigacin,trataremos de puntualizar este concepto


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2.3.- CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA

Histricamente, desde el boom de la construccin de los rascacielos y elauge de la revolucin industrial, el metal ha sido el material predilecto encuanto a sistemas estructurales de gran envergadura. Sin embargo, con elpasar de los aos la tecnologa del concreto ha ido evolucionandoaceleradamente, trayendo consigo notables aumentos de resistencias,mejorando exponencialmente al mismo tiempo sus caractersticas comomaterial y sus posibil idades constructivas.

Por esta razn, se ha ido incrementando progresivamente su uso enestructuras de edificios especialmente desplazando al uso del acero enmuchos de los casos. Segn el Instituto Mexicano del Cemento y delConcreto, A.C., el principal factor que ha permitido esta evolucin ha sido elincremento producido en las caractersticas mecnicas del mismo. Valoresentre 60 y 80 MPa son actualmente fciles de obtener, y con una dosificacinan ms estudiada, junto a las adiciones de humo de slice, se puedenalcanzar valores superiores a los 80 o 100 MPa

De esta manera, la posibilidad de ir haciendo concretos cada vez msresistentes, ha ido multiplicando su uso y posibilidades como material deconstruccin. El ACI define a un concreto de alta resistencia como aquel quealcanza una resistencia igual o superior a los 500 Kg/cm 2 a los 28 das,usualmente estos concretos son considerados como del alto desempeo,sin embargo para cumplir esta condicin deben poseer adems otrascaractersticas como son una adecuada trabajabilidad y durabilidad.

Por otro lado, la NRMCA (National Ready Mixed Concret Association) nos diceque un concreto de alta resistencia es un tipo de concreto de altodesempeo, que comnmente tiene una resistencia a la compresinespecificada de 6000 psi (40 MPa) o ms. La resistencia a la compresin semide a los 56 o 90 das por lo general, o a alguna otra edad especificadadependiendo de su aplicacin. La produccin del concreto de alta resistenciarequiere mayor estudio as como un control de calidad ms exigente en

comparacin con el concreto convencional.

Segn la misma institucin (NMRCA), se buscar tener un concreto de altaresistencia para:

- Colocar el concreto en servicio a una edad mucho menor

- Reducir la seccin de las piezas estructurales

-Construir estructuras de grandes luces libres

- Mejorar la durabilidad de los elementos estructurales

-Satisfacer necesidades especficas de ciertas aplicaciones especialescomo por ejemplo mdulo de elasticidad y resistencia a la flexin.


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2.4.- VARIABLES BASICAS QUE INTERVIENEN EN LAS MEZCLAS DECONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA

Actualmente se entiende que una mezcla est conformada por 5 componentes:

cemento, agregados, agua, aditivos y adiciones. Las propiedades de unconcreto de alta resistencia estn dadas por las variaciones de tipo y cantidadde estos componentes. Se hace un recuento bsico de estas variables.

Material Variables

Cemento Tipo de cemento

Propiedades especiales

Agregados Normales, ligeros, pesados.

Naturales, chancados.

Gradacin, forma, textura.

Agua Limites de componentes dainos al

concreto

Adiciones Microslice, ceniza volante, etc.

Pigmentos.

Fibras

Aditivos Plastificantes, superplastificantes.

Acelerantes, retardantes, etc.

2.4.1.- CEMENTO

La eleccin del tipo de cemento Prtland a usarse es muy importante para losconcretos de alta resistencia por ser el cemento el componente ms activo delconcreto, y teniendo en cuenta que las propiedades fsicas y qumicas delconcreto dependen en gran medida de la cantidad y tipo de cemento elegido.Son los requerimientos del proyecto ya sean de resistencia o durabilidad losque determinan el tipo de cemento a usarse.

Cada uno de los componentes del cemento le proporciona caractersticasparticulares, dependiendo de las caractersticas que se quiera potenciar en lamezcla del concreto se erigir el tipo de cemento a usarse en su composicin.

Tabla de composicin para Cementos Tipo Prtland

En donde

Silicato triclcico ( C3S ). Responsable de las resistencias iniciales elevadas.Silicato biclcico ( C2S ). Responsable de las resistencias a largo plazo.Aluminato triclcico ( C3A ). Gobierna las resistencias a corto plazo.Ferroaluminato tetraclcico ( C4AF ). Prcticamente no aporta a las resistencias.


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Tipo de Cemento% del

Compuesto I II III IV V

C3S 48 40 62 25 38

C2S 27 35 13 50 37

C3A 12 5 9 5 4

C4AF 8 13 8 12 9

Fuente: Material para Ingenieria Civil. Ing Jos Gabriel Gmez

2.4.2.- AGREGADOS

La correspondencia entre la resistencia del concreto y la calidad y tipo deagregado usado en su composicin est dada por la adherencia que tiene lapasta con el agregado ms que por las caractersticas mecnicas del mismo.Diversos estudios muestran que para concretos de alta resistencia el tamaomximo del agregado grueso debe mantenerse lo ms pequeo posible.

Los investigadores Cordn y Guillespie atribuyen el incremento de la resistencia a la reduccin del esfuerzo de adherencia promedio debido al incremento del rea superficial del agregado que se da conforme disminuye su tamao mximo.

Otros anlisis han establecido que el agregado de roca triturada arroja mayoresresistencias que la grava de canto rodado, se supone que la razn para esto esla gran adherencia que se desarrolla entre la pasta y las partculas angulosas.Se recomienda entonces que el agregado para la produccin de concreto dealta resistencia sea limpio, 100% triturado y con el mnimo de partculas planasy/o alargadas.

La NMRCA recomienda adems, emplear en las mezclas de concretos unaarena de alta resistencia (de un modulo de finura mayor de 3.2) debido al grancontenido de finos de los materiales cementantes

2.4.3.- RELACION AGUA / MATERIAL CEMENTANTE

De igual manera, la NMRCA nos reitera que las mezclas con menor relacinAgua/Material Cementante obtienen mayor resistencia mecnica, pues dadauna menor cantidad de agua la separacin entre partculas ser menor y habrmayor enlace entre los componentes de las partculas de cemento,produciendo una mayor adherencia entre ellas.

El concreto de alta resistencia necesita por lo general tener una muy bajarelacin A/C, dicha relacin debe estar en el rango de 0.23 a 0.35. RelacionesA/C tan bajas solo se pueden obtener con muy altas dosificaciones de aditivosreductores de agua de alto rango (o superplastificantes), idea que ladesarrollaremos posteriomente.


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2.4.4.- ADICIONES

Las mezclas de concreto de alta resistencia tienen un alto contenido demateriales cementantes que incrementan el calor de hidratacin y posiblementeproduzcan una mayor contraccin por secado, creando un mayor potencial deagrietamiento. La mayora de las mezclas contienen una o ms adicionescomo cenizas volantes, cenizas de alto horno molidas, microslice, metacaolno materiales puzolnicos de origen natural.

2.4.5.- ADITIVOS

Los aditivos del concreto son productos qumicos solubles en agua y que seadicionan durante el proceso de mezclado en porcentajes no mayores del 5%de la masa de cemento, con el propsito de producir una modificacin en elcomportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones detrabajo. En esta definicin no caben, por ejemplo, las fibras sintticas ometlicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten laproduccin de concretos con caractersticas especiales o diferentes a lostradicionales y han dado un creciente impulso a la construccin. Este momentose han convertido en parte sustancial de la mezcla por uno u otro motivo.

Dado el universo tan amplio de aditivos en el mercado, nos limitaremos aenfocarnos ms adelante, a los que verdaderamente aporten al desarrollotemprano de resistencias, tema de nuestro estudio

3.- IMPORTANCIA DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA INICIAL ENLA FABRICACION DE ELEMENTOS PREESFORZADOS

Hablando especficamente de elementos preesforzados, no simplementenos remitimos a tratar de obtener concretos de alta resistencia como pilarfundamental en la prefabricacin, sino es igual de importante lograr altasresistencias a edades cada vez ms tempranas, por mltiples asuntos, enlos que buscar lograr principalmente: una rpida liberacin delpretensionamiento del concreto, tiempos muy cortos de desencofrado,rpido transporte y manipulacin de los elementos producidos, mejorar losprocesos de produccin y rendimientos, entre otros. Segn algunosmanuales tcnicos, la resistencia inicial supone ser la resistencia alcanzadapor un concreto durante las primeras 6 a 12 horas a 20C, 12 a 24 horas a10C entre 24 a 48 horas a 5C.

Segn un estudio que realiz la empresa SIKA, se establecieron 5 factores queinciden en el desarrollo temprano de resistencias a compresin, los mismosque se presentan de una manera grfica en la siguiente tabla:


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4- TIPOS DE ADITIVOS QUE INCIDEN DIRECTAMENTE EN ELDESARROLLO TEMPRANO DE RESISTENCIAS EN EL CONCRETO

Existe gran variedad de aditivos qumicos sin embargo los acelerantes,plastificantes y superplastificantes son los productos que ms comnmente hansido utilizados en el concreto para ayudarnos a desarrollar altas resistenciasiniciales.

Segn la norma ASTM C-494, los aditivos plastificantes y superplastificanteshan sido clasificados y combinados con la accin de aditivos reductores yaceleradores de fraguado, detalle que se muestra a continuacin en lasiguiente tabla:

Tipos de aditivos qumicos segn la norma ASTM C 494.

TipoCaractersticas

A Actan como reductores de agua.B Actan como retardadores del tiempo de fraguado.C Actan como acelerantes.D Actan como reductores de agua y retardadores de

fragua.E Actan como reductores de agua y acelerantes.F Actan como reductores de agua de alto rango.G Actan como reductores de agua de alto rango y

retardadores.

A diferencia de los plastificantes (tipos A, D y E), los superplastificantes (tipos Fy G) pueden reducir el contenido de agua de una mezcla hasta un orden del40%.De acuerdo con el departamento tcnico de Sika, la eleccin del aditivo parauna realizacin ideal estar influenciada por las propiedades fsicas y qumicasde las adiciones. stas pueden tener efectos en factores como la finura, elcontenido en carbono, los lcalis y el C3A. Se recomienda pues comprobarminuciosamente su compatibilidad si se quiere hacer algn cambio en estosconstituyentes.

Adems nos aclaran que los aditivos son normalmente regulares entre distintoslotes de entrega, pero si se cambia de proveedor o de tipo de aditivo del mismofabricante esto tendr un efecto significativo en la confeccin del hormign, porlo que deber comprobarse minuciosamente antes de cualquier cambio.


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En nuestro caso, los aditivos pueden ser clasificados inicialmente de lasiguiente forma genrica:

a) Aditivos que mejoran la trabajabilidad (Funcin superplastificante)

Dada una mezcla de concreto con una relacin agua/cemento, y cantidad decemento determinados, el aditivo se utiliza para incrementar la trabajabilidadde la mezcla, sin cambiar la caracterstica del diseo, siempre y cuando sehable de una correcta dosis y el tipo de aditivo apropiado. As mismo, en laprueba de cono de Abrahms el asentamiento puede ser incrementado demanera considerable.

Segn el cdigo Europeo al hablar del concreto auto-compactante, nos aclaraque el hormign prefabricado requiere de un tiempo de mantenimiento deconsistencia menor que el hormign que deba ser transportado y aplicado enobra. As mismo, la forma de actuar de los aditivos superplastificantes seencuadra dentro de alguno de los cuatro mecanismos mencionados acontinuacin:

- Adhesin del polmero sobre las superficies de las partculas- Repulsin electrosttica (dispersin)- Repulsin estrica- Bloqueo de los sitios reactivos superficiales de las partculas del cemento porlas molculas de superfluidificante.

b) Aditivos que incrementan la resistencia (Funcin reductor de agua)

Dada una mezcla de concreto con un asentamiento y cantidad de cementodefinidos, el aditivo se utiliza para encontrar la cantidad de agua + aditivo queproducir el asentamiento deseado; segn la dosis y tipo de aditivo, lareduccin de agua puede llegar hasta el orden del 40%, con el consiguienteincremento de resistencia, dada la menor relacin agua/cemento; esta funcines empleada para producir concretos de alta resistencia.

c) Aditivos que reducen la cantidad de cemento

Dada una mezcla de concreto con una relacin agua/cemento, asentamiento ycantidad de cemento definidos, el aditivo se usa para reducir la cantidad deagua, manteniendo constante la relacin agua/cemento, con la consiguientereduccin de la cantidad de cemento. Esta funcin ha sido muy empleada, sinembargo no es muy recomendada usarla para reducir al mximo la cantidad decemento, dada la reduccin en la durabilidad del concreto; si bien puedeconseguirse ahorros de hasta el 30% del contenido del cemento.


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d) Aditivos reguladores de viscosidad

Los aditivos moduladores de viscosidad (Viscosity Enhancer Admixture, VEA)

son usados cada vez con mayor frecuencia y se usan para ayudar a reducir lasegregacin, la exudacin y la sensibilidad a la variacin de otrosconstituyentes de la mezcla, especialmente para el contenido de humedad.Estos aditivos son capaces de modificar la cohesin sin alterarsignificativamente su fluidez .

Del anlisis, hemos credo conveniente realizar un listado especfico de aditivosy sus principales caractersticas, los mismos que estn ntimamenterelacionados con la obtencin de resistencias tempranas en el concreto, el

mismo que se detalla a continuacin:4.1.- ADITIVOS USADOS COMERCIALMENTE Y SUS CARACTERSTICAS

-Plastiment BV 40ASTM C-494 Tipo A Plastificante, reductor de agua, productor de resistencias.PropiedadesLa adicin de este aditivo permite reducciones de agua hasta un 15%. Esto setraducir en un notable crecimiento de las resistencias a todas las edades,dada la baja en la relacin agua/cemento. Produce resistencias mayores atemprana edad.-Plastocrete RMC-HEASTM C-494 Tipo EPlastificante, reductor de agua y acelerante de resistencias.PropiedadesProduce altas resistencias a temprana edad, aumenta la manejabilidad de lamezcla, incrementa conjuntamente la resistencia inicial y final del hormign,permite un rpido desencofrado.

-Sigunit L-22Acelerante de fraguado y resistencias iniciales.PropiedadesRpido fraguado, Rpida obtencin de resistencias iniciales. Es compatible conplastificantes, superplastificantes y microslica.

-Sika ViscoCrete-2100ASTM C-494 Tipos A y FReductor de agua de alto rango y superplastificante.PropiedadesProporciona excelente plasticidad mientras mantiene la trabajabilidad por msde una hora. Dependiendo de su dosificacin, se obtienen reducciones de aguaentre 10% y hasta un 45%. Bajas relaciones agua cemento producenhormigones ms durables, ms densos y menos permeables.


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-Sika ViscoCrete-10Norma EN934-2Superplastificante y reductor de agua de alto rango.

PropiedadesReduce el agua hasta un 30%. Bajas relaciones agua cemento producenhormigones ms durables, ms densos y menos permeables. Mejora la fluides,facilita la colocacin y compactacin.

-Sikament - N 100ASTM C-494, ASTM C-1017 y NTC 1299. Aditivo tipo F.Superplastificante reductor de agua de alto poder.PropiedadesPermite reducir, de acuerdo con la dosis usada, hasta un 30% del aguaobtenindose un incremento considerable de las resistencias a todas las

edades. Ideal para la elaboracin de prefabricados. Incrementa la resistenciafinal del concreto en un 40% aprox. a los 28 das. Densifica el concreto ymejora su adherencia al acero de refuerzo.

-Sikament HE 200Norma ASTM-C 494 Tipo FSuperplastificante Acelerante.PropiedadesSuperplastificante, reductor de aguade alto poder. Promueve la rpidaganancia de resistencia del hormign a edades tempranas sin influencianegativa sobre la resistencia final. No contiene cloruros por lo cual puedeusarse en todo tipo de estructuras reforzadas, as como en estructuraspretensadas o postensadas. Reduce el agua de amasado entre el 10% y el25%, dependiendo de la dosis usada.

-Sikament MRASTM C-494 Tipos A y FReductor de agua multi-propsito y superplastificante.PropiedadesUsado, tanto en concreto premezclado as como en plantas de prefabricados. Proporciona excelente plasticidad, manteniendo la trabajabilidad hasta unahora. Obtiene reducciones de agua entre un 5% y hasta un 25% dependiendode la dosificacin. Proporciona altas resistencias tempranas para undesmoldado rpido.

-Sikaplast N-100ASTM C-494 Tipos A y F.Aditivo reductor de agua de alto rangoPropiedadesUsado, tanto en hormign premezclado as como en plantas de prefabricados.Proporciona excelente plasticidad, leve prdida de la trabajabilidad hasta unahora. Obtiene reducciones de agua entre un 5% y hasta un 25% dependiendode la dosificacin. Proporciona altas resistencias tempranas para undesmoldado rpido en hormigones estructurales, altas resistencias finales,permitiendo flexibilidad en el plan mayor de ingeniera. La alta efectividad


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plastificante, hace que reduzca los defectos de la superficie en elementos dehormign y mejore la apariencia esttica.

-Sika ViscoCrete-20 HE

Superplastificante de alto rendimiento.PropiedadesEspecialmente adecuado para la confeccin de hormigones de altas resistencias iniciales, hormign prefabricado, hormign con altas resistenciasiniciales. Produce un rpido desarrollo de las resistencias iniciales, reduce eltiempo de encofrado y desmoldeo.

5- EJEMPLOS DE APLICACIN EN NUESTRO MEDIO

5.1.- CASO PRACTICO 1:EJEMPLO DE OBTENCIN DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

(Sntesis de la tesis: OBTENCION DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA; de PatriciaVilca Aranda, Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional de Ingeniera)

El propsito del estudio fue desarrollar una tecnologa apropiada para obtenerconcretos de alta resistencia, haciendo uso de superplastificantes y adicionesde microslice. La metodologa seguida plantea optimizar la proporcin de losagregados para obtener la menor cantidad de vacios. Luego, efectuar undiseo patrn con la mejor proporcin de agregados, para despus disear el

concreto con aditivo tomando como base el concreto patrn y finalmentedisear el concreto con aditivo mas microsilice adoptando como referencia losdiseos anteriores.

Los materiales utilizados para la preparacin de los concretos fueron CementoPortland Tipo I, aditivo superplastificante Viscocrete 1110 de Sika; microsliceSikafume, y agregados de las siguientes caractersticas:

Propiedad Unidad Agregado Fino Agregado Grueso

Peso unitario suelto Kg/m3 1679 1355

Peso unitario compactado Kg/m3 1874 1474Peso especifico Kg/m3 2,6 2,7Porcentaje de absorcin % 0,9 0,8Contenido de humedad % 0,8 0,4Modulo de finura 3,1 7,4

De acuerdo al procedimiento emprico fijado para establecer la relacinfino/grueso se determinaron la siguiente composicin para un concreto patrn,sin aditivos ni adiciones, con tamao mximo nominal, de 1 y de pulgadas.


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Material para 1m3 de Concreto Cantidad

Cemento (kg) 700.00

Agua (Lt) 282.74

Arena (kg) 673.56Piedra (kg) 594.91

Asentamiento 3.5

La dosificacin del concreto con adiciones se estableci en base a ensayosprevios con contenido de 10% y 15% de microslice, para obtener unaresistencia optima, conforme se aprecia en el grafico:

La dosificacin resultante para el concreto de tamao mximo nominal de fue la siguiente, tomando en la recomendacin del fabricante para ladosificacin del aditivo qumico:

Material para 1m3 de concreto Cantidad

Cemento (kg) 700.00

Agua (lt) 206.24

Arena (kg) 796.65

Piedra (kg) 703.63

Aditivo (lt) 1.5% 9.72

Microslice (kg) 15% 105.00

A/C 0.29

Asentamiento 3.8

El desempeo de los concretos diseados, respecto de sus resistencias, seresume en los siguientes grficos:


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Entre las conclusiones de este estudio se debe tener en cuenta lo siguiente:El concreto con aditivo superplastificante con dosificacin de 1.5% (del peso

del cemento) reduce la cantidad de agua en 28%.La resistencia a la traccin del concreto con aditivo, a los 90 das de edad se

incrementa en 12%, y en el concreto con aditivo mas microslice se incrementaen 73%.La resistencia a la compresin del concreto se incrementa conforme aumenta

su edad.Concreto patrn a los 28 das = 100% (638.09 kg/cm2)Concreto patrn mas aditivo (1.2%) a los 90 das = 127% (812.12 kg/cm2)Concreto patrn mas aditivo (1.5%) mas microslice (15%) a los 180 das =219% (1400.5 kg/cm2).

La alta resistencia a la compresin del concreto en estado endurecido, sedebe a una buena dosificacin y al uso de un aditivo superplastificante ms lamicroslice.

5.2.- CASO PRCTICO 2:

OBTENCIN DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA INICIAL (Sntesis de ensayos: CONCRETOS USADOS EN LA PLANTA DE HORMIGONESPRETENSADOS PRETENSA Cia. Ltda.. CUENCA-ECUADOR, Ao 2010)

El uso de hormigones de alta resistencia temprana en esta planta depretensado de la ciudad de Cuenca est en relacin directa con losrendimientos solicitados. Es decir la necesidad de desmolde de las piezasfabricadas en el menor tiempo posible. El tiempo promedio de desmolde de laspiezas es de mximo 3 das, para lo que es necesario que el hormign hayaadquirido una resistencia a la compresin de 250 a 280 kg/cm2 dependiendode las condiciones de diseo de los elementos prefabricados.

DosificacinEn esta fbrica de elementos estructurales pretensados la dosificacin en lamezcla del concreto se la realiza mediante volumen de los materiales.

El diseo establecido para esta dosificacin es el siguiente:

Material para 1m3 de Concreto Unidad Cantidad

Cemento (380 kg x m3, aprox) m3 0.148Arena m3 0.296Grava 3/4 m3 0.556

La relacin Agua / Material Cementante est entre 0.36 y 0.40 dependiendo deladitivo que usado en la mezcla, como veremos ms adelante.77


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Aditivos

Los aditivos usados por PRETENSA Ca. Ltda. para la fabricacin de sushormigones son de marca Sika Ecuatoriana S.A., su dosificacin se realizasegn recomendaciones de los fabricantes y son los siguientes:

* Sikament HE 200, superplastificante acelerante sin cloruros.* Sikament N 100, superplastificante de alto poder.* Sika ViscoCrete-2100, aditivo reductor de agua de alto rango.

Resultado de Ensayos de Laboratorio

El laboratorio elegido por PRETENSA Ca. Ltda. para realizar las pruebas desus concretos es el Laboratorio de Suelos y Concretos dirigido por el Ing.

Guillermo Vlez N. Se han tomado para este anlisis informes de laboratoriocomprendidos entre el 31 de marzo y el 27 de abril de 2010 debido a que eneste periodo de tiempo se usaron varios tipos y mezclas de aditivos en laelaboracin de los hormigones. Los ensayos se realizaron sobre cilindros dealtura = 30 cm y dimetro = 15 cm. En el siguiente cuadro se resumen losresultados de los ensayos realizados, tomando en cuenta diferentes tipos ymezclas de aditivos a iguales edades de rotura de las probetas para establecerrelaciones de resistencia a la compresin entre las diferentes muestras.


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Para simplificar el cuadro promediamos los valores de Esfuerzos de Rotura auna misma edad y de las probetas fabricadas con un mismo tipo de aditivo.

Edad de Ensayo Esfuerzo de Rotura Aditivo

(dias) (kg/cm2)2 158.5 0.6% Sikament HE 200 + 0.6% Sikament - N100

3 233 0.6% Sikament HE 200 + 0.6% Sikament - N100

1 89.75 Sika ViscoCrete-2100



1 112 Sika ViscoCrete-2100 + Sikament HE 200

2 248.5 Sika ViscoCrete-2100 + Sikament HE 200

Del cuadro anterior podemos establecer el siguiente grafico de relacin entrelas resistencias adquiridas por los diferentes concretos estudiados.

Conclusiones del ensayo

Se concluye que la mejor mezcla es la obtenida con la adicin de unacombinacin de un aditivo reductor de agua de alto rango (Sika ViscoCrete-2100) y un superplastificante acelerante (Sikament HE 200). Esta mezcla alsegundo da de su fabricacin ha adquirido una resistencia adecuada para eldestensado de las piezas, lo que elevara el rendimiento de produccin de laplanta.


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5- CONCLUSIONES GENERALES

- El concreto de alta resistencia, con respecto al tradicional presentaalgunas ventajas, en las que se destacan: mejores propiedadesmecnicas, mayor durabilidad; menos riesgo de fisuracin y daos enpiezas premoldeadas, especialmente durante el manejo y transporte delas mismas; y un mejor acabado como consecuencia de su mayorcontenido de finos.

- En el caso de hormigones premezclados de alta resistencia pueden sertransportados en la forma convencional, pero el tiempo del transporte

debe ser lo ms reducido posible para evitar prdidas por asentamiento.

- El curado de los hormigones de alta resistencia debe ser un procesomucho ms cuidadoso y exhaustivo que en hormign normal. Manteneruna humedad y temperatura adecuada que permita una continuahidratacin del cemento.

- Si el diseo lo permite, es satisfactorio combinar dos tipos de aditivo enuna misma mezcla, por ejemplo si se quiere usar un plastificante y unreductor de agua. Con esto se consigue una alta resistencia pero granmanejabilidad

- En el caso del concreto pretensado, se ha visto que la mejor opcin almenos en nuestro medio, es usar un hiperplastificante reductor de aguade alto rango, pues permite destensar cofres desde el segundo da, conmuy altas resistencias iniciales.. Eso lo vuelve indispensable yfundamental en este tipo de proceso constructivo.

6- BIBLIOGRAFIA

- Aditivos para la Produccin de Concreto . Universidad de Sonora, Mxico.

- El Concreto en la Prctica, Qu, por qu y cmo?, Concreto de AltaResistencia . CIPes 33. National Ready Mixed Concrete Association. 1998.

- Concret de Alta Resistencia. Holcim Apasco, Mxico.

- Soluciones con sistemas SIKA. Conceptos y Tecnologa SIKA para laProduccin de Concretos de Alta Resistencia Inicial . Sika S.A.

- Manual Tcnico de Productos Sika . Sika Ecuatoriana S.A. 2010.


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- Influencia de los Agregados Ptreos en las Caractersticas del Concreto .

Jos Luis Chan Yam, Rmel Sols Carcao, Eric Ivn Moreno. Artculo deDivulgacin, Chan J., et. al . / Ingeniera 7-2 (2003) 39-46.

- Aditivos del Concreto . Conferencia inicial del Seminario "Aditivos yAdiciones en el Concreto- organizado por el Capitulo de Ingenieros Civiles,Asocem e Indecopi.

- Tesis de Grado Obtencin del Concreto de Alta Resistencia . Patricia A.Vilca Aranda. Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional deIngeniera. 2008.

- Material para Ingeniera Civil . Ing Jos Gabriel Gmez. Bogot. 2010.

- Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-05) yComentario (ACI 318SR-05). (Versin en espaol y en sistema mtrico).Comit ACI 318 Reglamento Estructural para Edificaciones. American ConcreteInstitute. 2005

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