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• Luis Copaja Quispe

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INGENIERÍA CIVIL

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAR)

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO GRUPO: CIV5-3.2

INTEGRANTES: CAYLLAHUE QUILLE WILIAN CAYO MONCCA EDUARDO RUBEN CCOSCCO MENDOZA DENIS SIVINCHA CASTILLO CARMEN YULISSA

2020

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo con las normas de la Universidad Católica San Pablo”

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA PARTE I: INVESTIGACIÓN: INTRODUCCIÓN La demanda en el crecimiento descontrolado en el sector de la construcción ha obligado a los ingenieros en optar por un crecimiento vertical como solución a este dilema, es por ello los edificios cada vez son más altos. La tecnología actual está proporcionando materias primas nuevas para elaborar aditivos haciendo posible la producción de concreto con mejores propiedades de resistencia y durabilidad. Esta investigación pretende abarcar a grandes rasgos todo lo relacionado al CAR; es decir evolución, pros y contras, aplicaciones, proceso constructivo y una comparación final entre un concreto de alta resistencia y un concreto convencional.

HISTORIA/EVOLUCIÓN Durante la evolución del concreto en las diferentes épocas también se desarrolló el denominado concreto de alta resistencia. En la década de los 50 consideraban como alta resistencia al concreto que tenía una resistencia en compresión de 350 kg/cm2 a los 28 días, tanto en la década de los 60 y 70 se empezó a comercializar con resistencias a la compresión de 500 y 600 kg/cm2; ya en el año 2000 se utiliza concretos vaciados en el sitio con una resistencia de 1400kg/cm2 a los 54 días. Poco a poco se ha ido incrementando el valor de la resistencia, se amplía la aplicación del concreto de alta resistencia, actualmente se usa en distintas partes del mundo. En los laboratorios ubicados en Perú, se producen concretos que alcanzan resistencias de 1200kg/cm2 a los 54 días y en obra más de 700kg/cm2. Con el desarrollo de la tecnología de los materiales especialmente en adiciones y aditivos de las investigaciones de laboratorio dirigidas a satisfacer la demanda de los profesionales por mejorar la resistencia de los concretos, ha sido posible un crecimiento en las construcciones de edificaciones tales como Chicago Water Tower Place o el puente East Huntington que fueron construidas gracias a la existencia de los concretos de alta resistencia. El comité 365 del ACI tuvo que definir los limites en los que se consideraba concreto de alta resistencia, esto debido a que surgieron diversos conceptos en los últimos años, aun así, esa definición quedo atrás puesto que no se consideraba a aquellos concretos en los que se empleaba técnicas y materiales inusuales. En el 2001 se empieza a producir concretos con resistencias mayores a 1200kg/m2 a los 28 días y al no ser la función del comité manejar con concretos impregnados con polímeros o preparados se integra la palabra exótico.

Tomando 400 kg/cm2 a los 28 días como el límite menor esta no nos indica que el material sufra cambios en sus propiedades para su producción; los cambios empiezan a partir de concretos de baja resistencia y se van incrementado. El comité 363 del ACI fijó los resultados de los ensayos empleados en concretos con resistencias a la compresión menores que el límite de 400 kg/cm2 a los 28 días. Las cuales son empleadas en la actualidad para predecir las propiedades del concreto o el diseño de elementos estructurales mediante ecuaciones empíricas. Por ello los ingenieros deben realizar una revisión de las ecuaciones usuales para determinar la aplicabilidad de estas en concretos de alta resistencia, a fin de contar con información de los niveles de resistencia en los que se trabaja actualmente. También es importante tomar precauciones al extrapolar datos de concreto de baja resistencia para concretos de alta resistencia. Si es necesario se tendrá que efectuar ensayos para obtener información de las materiales o aplicaciones. DESCRIPCIÓN El Comité 363 del American Concrete Institute ACI define el concreto de alta resistencia, como aquel concreto que cumple simultáneamente los requisitos de uniformidad y desempeño especial que no se logra empleando los materiales ni procedimientos tradicionales. Además, si el concreto logra una resistencia mayor o igual a 420 kg/cm2 pasado los 28 días, se definirá como concreto de alta resistencia. Una adecuada durabilidad y trabajabilidad permite denominarlas como concretos de alto desempeño. A diferencia de un concreto tradicional, los concretos de alta resistencia en su producción y control de calidad son más rigurosos, pero además es necesario que se les añada aditivos tales como microsílice, nanosílice y superplastificante, etc. Es importante tener presente que definir “alta resistencia”, depende de la ubicación geográfica y el avance tecnológico. Por ejemplo, en lugares en donde el concreto llega a 600 kg/cm2 en 28 días se comercializa; por otro lado, en lugares en donde el concreto se comercializa en su mayoría a 350 kg/cm2 y 28 días, ya entra en la clasificación como concretos de alta resistencia. Los procedimientos de selección, ensayo de materiales, dosificación, transporte, curado; juegan un rol importante en la determinación de un rango de resistencia del concreto. El conocimiento de la naturaleza del concreto y sus propiedades, los aditivos desarrollados hasta la fecha, la mejora en la calidad del cemento; hacen imposible la determinación de un límite. Este tipo de concreto está sujeto a fuerzas más grandes, y son comúnmente usados en elementos estructurales ya que posibilitan la reducción de sus secciones, logrando así ahorros en carga muerta y económicamente.

TIPOS Las clasificamos según los aditivos que se le añade: a) NANOSILICE Constituido en su mayoría por SiO2, está compuesto por partículas de dimensión nanométrico, caracterizado por sus propiedades puzolánicas que al reaccionar con el agua y el cemento alcanzan una mejora significante en sus propiedades actuando como reductores de agua, es decir es un nano aditivo en estado líquido. Tiene una configuración amorfa en su estructura. Cuadro 1 propiedades físicas y químicas del nanosilice ASPECTO COLOR Ph, 20 °C DENSIDAD (g/ml) 20 °c Contenido de cloruros

Líquido, turbio, poco viscoso Café claro 5.5 1.064 aprox. Menor al 0.01%

b) MICROSÍLICE: La microsílice contiene alta actividad puzolánica, por ellos se usa como un material cementante suplementario para mejorar las propiedades del concreto, otorgando concretos con altas resistencias a la compresión o incrementando la durabilidad ante la acción disolvente de la sal y a los sulfatos. Se emplea también para combatir la reacción álcali-agregado y disminuir el calor de hidratación. Los microsílices corresponden a 100 veces más fina que el cemento. Cuadro 2 propiedades física y químicas del microsílice ASPECTO Polvo COLOR Gris CRISTALOGIA Sólidos amorfos DENSIDAD (g/m3) 2.35 aprox. SUPERFICIE ESPECIFICA (m2/g) 24 aprox. INDICE DE ACTIVIDAD PUZOLANICA a los 7 142 aprox. días

C) SUPERPLASTIFICANTE (REDUCTOR DE AGUA DE ALTO RANGO): Mejora significativa de durabilidad e impermeabilidad valores mínimos de a/c (mejor economía). Las nuevas generaciones de superplastificantes no sólo pueden reducir el contenido de agua hasta un 40% sino que además pueden transformar el concreto de alta resistencia en un concreto muy manejable de alto asentamiento; concreto con a/c tan bajo como 0.24. Cuadro 3 Ventajas y desventajas de aditivos ventajas

desventajas

Nanosílice Microsílice Superplastificante • Gran poder • Mayor vida útil de la • Menor plastificante y estructura. relación reductor de • Fácil adquisición ya agua agua. que es un producto cemento. • No daña al de uso comercial. medio • Aumenta la ambiente ni a durabilidad los del trabajadores. concreto. • Evita la formación de cangrejeras en el concreto. • No es • Aumenta • Incrementa comerciable y considerablemente el costo de de fácil el costo de la adquisición producción del producción • Cualquier concreto. del adición de • Dañino para la salud concreto. agua, de los operadores y • Se requiere cemento u trabajadores que no personal otro aditivo usen protección capacitado alterará su (Causa silicosis) para su diseño, manejo. perjudicando la calidad del concreto.

APLICACIÓN Y USOS •

Aspectos generales

Debido a la rápida adaptación y aceptación en las industrias. Estos concretos de alta resistencia tienen un alto grado de aplicación en la construcción de edificios con concreto armado en todo el mundo está también se aplica en el rediseño de columnas de 35 Mpa a 700Mpa ayudando a tener más área y ahorro en acero, se utiliza en estructuras de estacionamiento al presentar baja permeabilidad gracias a la microsílice densificado que da mayor resistencia y durabilidad. Ahorro de cemento: Esto gracias a su alta eficiencia y rendimiento del microsílices; ahorro en concretos de alta relación a/c y los premezclados en cuanto al cemento. •

Edificios

El concreto de alta resistencia se emplea en edificios en las columnas como la de Chicago de 1972 con 62 Mpa de resistencia a la compresión más adelante llegaría a más de 100Mpa •

Control de corrosión

Los concretos con microsílice reducen la velocidad de impregnación del ion cloro debido a la baja permeabilidad. •

Sobrecapas:

Debido a la durabilidad, baja permeabilidad y alta resistencia puede ser usado como una capa de protección de losas de concreto, de puentes y de pavimentos. •

Puentes

En puentes, los concretos con microsílice inicialmente se usaban 1600 kg/m3 de microsílice, una relación agua cemento menor a 0.33 y en estas condiciones llegaban a resistencias de compresión de 700 hasta 1000 kg/cm2. En relación con el impacto no se han apreciado daños significativos en los puentes. Las estructuras de puentes han hecho posible apreciar que usando concretos con microsílice puede alcanzarse resistencia y durabilidad con menos cemento y menor desarrollo de temperatura. •

Pisos industriales resistentes al desgaste.

En fábricas industriales es común que se ponga en contacto ácidos derivados o por acción de transito con el piso de concreto que lo puede deteriorar.

• Concretos de alto rendimiento En la actualidad para obtener resistencia y economía se ha desarrollado procesos constructivos y modificaciones incorporadas para sacarlo máximo del empleo de aditivos y optimizar los concretos de alta resistencia. •

Aplicaciones especiales

Concreto de alta resistencia fue utilizado para los paneles prefabricados en una casa de fuerza, en la localidad de montaña en Estados Unidos se le empleó para que Protegiese la superficie expuesta. Copen indicó que los concretos de alta resistencia deberán tender a reducir deflexiones en una presa y mejorar la resistencia de las juntas de construcción. Anderson reportó el empleo de concreto de resistencia en pilotes de para cimentaciones marinas en noroeste de Estados Unidos, y que la protección de la corrosión del acero es mejorada cuando se emplea concretos de resistencia. •

Aplicaciones potenciales

El concreto de alta resistencia puede ser empleada para permitir una temprana remoción de los encofrados y evitar rehusó también para satisfacer la necesidad de altos módulos de elasticidad. La interrelación de concreto de alta resistencia y concretos de alta calidad pueden dar al concreto un comportamiento Excel ente a largo plazo, los cuales se pueden aplicar en hangares, almacenes, depósitos, fundiciones, garaje de parqueo, pisos industriales pesados etc.

PROCESO CONSTRUCTIVO Hasta ahora hemos conocido las aplicaciones, uso de aditivos, las definiciones, pero es necesario conocer el proceso de producción en general: •

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La zona y los requerimientos estructurales propiciarán determinadas especificaciones técnicas para el uso del concreto de alta resistencia para ser revisada por especialistas Para lograr un diseño óptimo los especialistas desarrollarán el diseño patrón y proceso de optimización que varía de acuerdo con la disponibilidad de materias primas en una región o país. La prueba industrial es la finalización del proceso de optimización obtenidas a partir de modelos óptimos con principios de desempeño en el laboratorio. Una vez elegida el diseño final los especialistas analizaran los procesos de obtención y propiedades de componentes, mezclado, transporte, llenado, curado y supervisión de propiedades al inicio de su vida útil para la colocación del concreto in situ. Después de todo el control y la corrección de todo aquello que pueda alterar la calidad del concreto; el concreto de alta resistencia culmina con

muy pocas o nulas observaciones en sus propiedades por una controlada producción en obra de forma industrial. Diferencia del concreto de alta resistencia con un concreto convencional en cuanto a su desempeño y relación a/c Relación agua cemento (a/c): •

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El concreto convencional tiene una relación a/c de 0.42 a 0.6 lo que indica que contiene más agua para la hidratación de las partículas de cemento; generando un aumento de permeabilidad, baja resistencia y problemas de retracción. El concreto de alta resistencia tiene una relación de a/c menor a 0.42 esto hace que sus propiedades mecánicas aumenten ya que no dependen de la hidratación de partículas de cemento si no de la separación entre las partículas de cemento. Como se generan concretos no trabajables necesitan aditivos químicos o adiciones minerales para aportar en el proceso de construcción.

Desempeño:

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Para la construcción de tonelería subterránea y estructuras con alta densidad de acero etc. Se necesita concreto de alta resistencia por presentar mejores propiedades que el concreto convencional. El concreto convencional tiene similares desempeños de un diseño de mezclas para varios proyectos. Muchas empresas de premezclado evalúan dichos concretos y van agregando nuevos componentes y un mejor diseño que reduce el costo de otros. Lo que no cambia es el proceso y los materiales de construcción de aquí se determinó cuatro deficiencias que presenta el concreto convencional. Debido a su corta vida útil y su permanente mantenimiento no los favorece para lugares severos. El desencofrado y la ganancia de resistencias toma mucho tiempo. No puede absorber energía. Necesita constante mantenimiento y reparación. Su resistencia al inicio es muy baja. Tenemos al concreto de alta resistencia que no presenta las deficiencias del concreto convencional. Porque tiene soluciones que mejoran sus propiedades en cada proyecto y que muestran resultados en desempeños muy altos y que necesitan una estricta evaluación técnica y económica.

PARTE II: APLICACIÓN: INFRAESTRAESTRUCTURA PUENTE CHILINAAREQUIPA RESUMEN DEL PROYECTO •

PROPUESTO PARA ATRAVESAR: El río Chili en la ciudad de Arequipa, con una altura de 50 m, 2 tableros paralelos de 11.30 m de ancho apoyadas en pilares de sección cajón y 562 m de largo construidas por el método de dovelas sucesivas. Solucionando el congestionamiento vehicular de 5 distritos Alto selva Alegre, Miraflores, Yanahuara, Cayma y Cerro Colorado.

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ZONA DE REFERENCIA: El proyecto está compuesto de dos puentes, el primero ubicado en el norte y el otro en el sur. Además, es del tipo hecho a base de estructuras cuenta con cinco vanos: 2 extremos y 3 vanos centrales. Tanto estribos como pilares se encuentran apoyados sobre una cimentación profunda de 20 y 30 m.

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PILOTAJE Y CIMENTACION: Ésta mega obra requirió de una cimentación profunda a través de pilotes perforados de 1.50 m de diámetro, llegándose a construir más de 130 pilotes agrupados en cabezales de hasta 26 y con profundidades superiores a los 20m. Requiriendo maquinaria y medios constructivos especiales y para la máxima seguridad en caso de sismos, su diseño obedece a la normativa americana AASHTO. Una vez que se concluyó con los pilotes de determinado pilar, se iniciaron los trabajos de cimentación y finalmente se prosiguió con el enmallado total para culminar con el vaciado y posterior encofrado de los pilares.

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IPERs Y PROCEDIMIENTOS: Por su gran envergadura y complejidad se necesitó buenos procedimientos y conceptos de seguridad. Así, se tienen procedimientos para el encofrado de pilares, la elevación de los carros de avance y la construcción de dovelas.

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MATERIALIZACION DE LOS PILARES: Estos se realizaron con encofrados trepantes en tramos de 5 m que luego de 7 días terminaban con cada tramo.

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DISEÑO ESTRUCTURAL: Este proyecto formo parte de un gran reto puesto que se encontraba en una de las zonas sísmicas más altas del mundo; es así como surgieron distintas ideas para su construcción. Se tuvo que descartar el puente de tipo atirantada y de arcos; puesto que había muchas variables como el tipo de terreno inadecuado, el costo, etc. Al final se tuvo que optar por el puente tipo viga pues era el que más se adaptaba a las necesidades del proyecto y no solo eso, también porque se obtendría una estructura ligera y se acomodaba con el paisaje.

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CARROS DE AVANCE Y SUPERESTRUCTURA: Se utilizo el método de construcción de volados sucesivos con carros de avance; que consiste en la ejecución de tramos del tablero llamados dovelas estas realizadas una vez culminadas los trabajos de superestructura. El armado de los carros de avance comenzó con el pre-montaje de todos los elementos en el suelo y donde la operación de estás estaba compuesta de varias fases: el lanzamiento de rieles, la nivelación, encofrado, ferrallado y carpintería, colocación de ductos y anclajes de postensado, vaciado de concreto en las dovelas y finalmente el tensado. Al ser un puente no muy convencional se realizaron muchos controles de calidad.

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EXPERIENCIA CONSTRUCTIVA: Considerada una de las obras de infraestructura más grandes del país, y una de las más resistentes a las fuerzas sísmicas. Requirió la participación de un consorcio constructor, la experiencia ingenieros que estuvieron en la construcción en voladizo de un tramo del Metro de Lima.

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SOLUCIONES DE ENCOFRADOS: Un producto nuevo de nombre Consola G fue aplicado por Ulma Perú para este proyecto, ya que involucraba considerable altura y concreto en voladizo, permitiendo con este un desencofrado sencillo. El reto más significativo de la obra fue la construcción de pilares, ya que el espacio interior era reducido. Para solucionarlos se usaron las consolas KSP, BMK, Sistema de andamio modular Brío y para soluciones de soporte dovelas interiores; y por último para los acabados se empleó el sistema de encofrado vertical Enkoform.

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ESTUDIOS REALIZADOS: En la elaboración del expediente técnico se realizaron distintos estudios especialmente para que pueda soportar una magnitud mayor a 9 sin colapsar, tomando en cuenta el historial de los sismos ocurridos. De igual manera se realizó un Estudio Geotécnico donde se encontró grava mal graduada y algunas zonas levemente limosas.

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VACIADO DE CONCRETO: Para este proyecto se instaló una planta dedicada de concreto a cargo de Concretos Supermix, la cual permitió abastecer casi la totalidad de la obra. Donde el volumen suministrado a la fecha es de 24,742.50 m3. También se ha utilizado diferentes tipos de concreto, pero con ciertas especificaciones necesarias. Para vaciado de dovelas (losa inferior, hastiales y tablero) se ha utilizado la tecnología de carros de avance. En Concretos Supermix, realizan continuamente las pruebas de agregados para concreto en estado fresco, endurecido y garantizando así un producto de calidad y un servicio en permanente evaluación.

PRESUPUESTO •

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAD=CAR): PUENTE CHILINA-AREQUIPA En Pilares f’c= 350 kg/cm2 Costo unitario directo S/. 497.48 /m3

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CONCRETO CONVENCIONAL (PUBLICACIÓN MENSUAL DEL GRUPO S10 COSTOS, CONSTRUCCIÓN, ARQUITECTURA E INGENIERÍA) O.E 2.3.3.56 CONCRETO PREMEZCLADO f’c=210 kg/cm2- VIGA CIMENTACIÓN Costo unitario directo s/.260.04 /m3 O.E 2.3.4.56 CONCRETO PREMEZCLADO f’c=210 kg/cm2- LOSA CIMENTACIÓN Costo unitario directo s/.258.52 /m3 O.E 2.3.7.56 CONCRETO PREMEZCLADO f’c=210 kg/cm2- COLUMNAS Costo unitario directo s/.312.87 /m3

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

De acuerdo con la diferencia en los costos unitarios del presupuesto entre un concreto de alta resistencia y uno tradicional podemos concluir que, aunque el CAR sea más costoso por presencia de aditivos, microsílices, etc.; se obtienen ventajas en la reducción de tiempo en llegar a resistencias altas y aumento en el área de piso utilizable. Además, es recomendable económicamente que agregar acero de refuerzo.

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Con el concreto de alta se construye superestructuras de puentes de mucha luz como el Puente Chilina. En las cuales se satisfacen ciertas aplicaciones como por ejemplo durabilidad, módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Cabe señalar que el concreto de alta resistencia no es garantía por sí mismo de durabilidad.

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A diferencia de los concretos normales el concreto de alta resistencia utiliza una baja relación agua/cemento.

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En un concreto de alta resistencia se logra observar ligero desgaste, a comparación del concreto convencional que a los 2 años ya se puede ver estos ligeros cambios. Por ello se considera un factor determinante para la elección para construir pilares de puentes.

REFERENCIAS

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PERÚ CONSTRUYE. (2014). PUENTE CHILINA-AREQUIPA DESAFÍOS A GRAN ALTURA, (30), 44-59. https://peruconstruye.net/wpcontent/uploads/2018/11/PC30.pdf PUBLICACIÓN MENSUAL DEL GRUPO S10 COSTOS, CONSTRUCCIÓN, ARQUITECTURA E INGENIERÍA. (2016). TORRE NAVARRETE, (270), 78-79. https://issuu.com/costos1/docs/armado_edicion_270_setiembre_2016_ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA INCORPORANDO PARTÍCULAS RESIDUALES DEL CHANCADO DE PIEDRA DE LA CANTERA TALAMBO, CHEPÉN. (2020). Retrieved 2 July 2020, from http://tesis.usat.edu.pe/bitstream/20.500.12423/1340/1/TL_ChavarryBoy Guido.pdf.pdf Lopez, E. R. (2002). Concretos de alta resistencia. Madrid, España: Alianza Editorial. Nilson, A. (2001). Diseño de estructuras de concreto. Colombia: Emma Ariza H

FACULTAD DE INGENIERIA Y COMPUTACION INGENIERIA CIVIL

Tecnología del concreto

Trabajo de investigación: CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE) Integrantes:  Enriquez Cosi, Cristopher  Guevara Bejar, Ariana  Manchego Huaycochea, Mirtha  Sanchez Samo, Melany Grupo: CIV5-3

2020

“El alumno declara haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

FIRMAS

1. INTRODUCCIÓN En la actualidad el concreto lanzado o shotcrete se usa para la construcción de revestimiento de túneles y canales y otros. Existen varios métodos de estabilización y aun así la enorme versatilidad, resistencia temprana, durabilidad y capacidad de adherencia a la roca/superficie que brinda el uso de shotcrete lo convierte en uno de los métodos más eficaces. Su sistema de colocación es ser proyectado neumáticamente a gran velocidad sobre la superficie donde se compacta rellenando grietas y evitando el desprendimiento, la mezcla de agregado pequeño forma una mezcla consolidándose por la fuerza del impacto en superficies verticales y horizontales. Con uso de aditivos se puede lograr un fraguado rápido que desarrolle alta resistencia. A nivel mundial la tecnología del concreto lanzado ha alcanzado niveles muy altos y en donde los estudios han demostrado grandes ventajas técnicas y económicas de esta tecnología, por su flexibilidad y velocidad. 2. HISTORIA/ EVOLUCION

Se han hecho muchas obras utilizando el shotcrete reforzado con fibras como el “Ferrovía Imperia” en Italia, el “Túnel Ferroviario Gotthard” en Suiza, el “Túnel Neckarwestheim” en Alemania, el “Túnel Guayasamín” en Ecuador. No se tiene información exacta sobre los orígenes del shotcrete en el Perú, pero su empleo ha sido en diferentes obras, sobretodo en minería de socavón. Entre algunas obras realizadas en el Perú tenemos el revestimiento de túneles en la mina “Chungar” en Cerro de Pasco, la mina “San Cristóbal” en Junín, la mina “Uchucchacua” en Oyón, mina “Quellaveco” en Moquegua, mina “Bateas” en Arequipa. 3. DESCRIPCIÓN: Definido como mortero u hormigón proyectado neumáticamente sobre una superficie a alta velocidad, de acuerdo al Instituto Americano del Concreto(ACI), se trata de un concreto especial, formado por una mezcla homogénea de cemento, agregado, aditivo, agua, transportado por conductos, impulsada de forma neumática y sobre una proyección de área, a través de una boquilla, esto con el fin de producir capas de material homogéneo que se adapte a la superficie de soporte y en el transcurso del tiempo ir adquiriendo resistencia. Sus características hacen de este un concreto apropiado para situaciones en las que se requieren respuestas rápidas frente a una geometría variable y difícilmente alcanzable por espacio y tiempo usando concreto convencional, es también por eso que con este concreto la calidad y producto final dependen de la fabricación, transporte y el método de puesta en obra, eligiéndose así un riguroso control en todo el proceso (AETOS, 2014).

Figure 1: Composición Shotcrete

Agregado grueso: Con frecuencia se usa agregado fino para el shotcrete, pero existen razones para el uso de agregado grueso en este tipo de concreto: ● ● ●

Se requieren menos materiales cementosos, debido a que el área superficial del agregado grueso es menor en comparación con el fino, permite el uso de menos cemento. Reduce la contracción por secado, debido a que se reduce el contenido de agua y cemento (Pasta). Reducción en los costos

Sin embargo, tampoco se pueden usar diámetros muy grandes, porque presentarían dificultades en el proceso.

Figure 2: Límites de Clasificación para Agregados Combinados Fuente: (Committee-ACI, 2016)

4. TIPOS 1. Shotcrete convencional: Sin aditamentos especiales, es el más usado en: ● ● ● ● ●

Estructuras nuevas como muros, techos, edificios, reservorios, canales, piscinas, etc. Revestimientos: Sobre rocas, tierra, túneles, taludes, para control de erosiones, etc. Reparación: Concretos deteriorados en diversas estructuras. Fortalecimiento y Refuerzo de tanques, muros, vigas, columnas, etc. Soporte terrestre, más comúnmente usado en túneles.

2. Shotcrete refractario: Utilizan material aglutinante y agregado refractario capaz de soportar altas temperaturas. Este tipo de concreto lanzado se ha convertido en un método importante de instalación para todo tipo de revestimientos de varias pulgadas a varios pies de espesor, y es utilizado en nueva construcción y para reparación y mantenimiento en acero y metales no ferrosos; químicos, minerales y cerámicos plantas de procesamiento; plantas de energía de vapor; e incineradores. (Committee-ACI, 2016) 3. Shotcrete especial: Es una mezcla patentada diseñada para ofrecer una protección resistente a la corrosión y ataques químicos. Se usa cemento Portland con aditivos u otros tipos de cementos que tienen propiedades especiales resistentes a la corrosión y a los químicos. 4. Shotcrete reforzado con fibras: La adición de fibras de acero o sintéticas en el shotcrete convencional (normalmente entre 0.3% y 1% de la fracción de volumen) puede proporcionar una flexión mejorada y capacidad de corte, tenacidad a la fractura y resistencia al impacto 5. APLICACIONES Y USOS 1-. Revestimiento de obras subterráneas como galerías, túneles y cavernas: el concreto lanzado ha reemplazado los métodos tradicionales de revestimiento de túneles y se ha convertido en una alternativa muy importante en la estabilización de túneles excavados. ●

Túneles y minas.

2-. Revestimiento e impermeabilización de obras hidráulicas. ● ●

Canales y drenajes Muelles, diques y represas

3-. Revestimiento refractario, protección contra corrosión química y refuerzo de estructuras de obras civiles. ● ● ● ●

Rehabilitación y refuerzo estructural. Estabilización de taludes y muros de contención. Recubrimiento sobre panel de poliestireno. Paraboloides, domos geodésicos y cascarones.

6. PROCESO CONSTRUCTIVO En la actualidad existen dos sistemas los cuales son la vía seca y la vía húmeda PROCEDIMIENTO PARA LA VÍA SECA ●

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Los áridos, el cemento y los aditivos se vierten en la tolva de proyección, mezclados previamente los cuales son impulsados con una manguera por medio de aire comprimido. A través de un dosificador paralelo situado en la boquilla en el momento de la proyección se incorpora el agua para la hidratación del cemento. Debido a sus limitados rendimientos de bombeo la dificultad para conseguir una homogeneidad en la calidad del producto final y la alta generación de polvo por eso este método ya no es tan usado.

PROCEDIMIENTO PARA LA VÍA HÚMEDA ●

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Se utiliza un hormigón dosificado y amasado en este caso el agua está incluida en la tolva de recepción, añadiendo en la boquilla de salida únicamente el acelerante de fragua y el aire de impulso Se requiere menos cantidad de volumen de aire para la proyección Mantiene la cantidad de agua del concreto La impulsión del concreto puede ser por aire comprimido o por bombeo, dependiendo de la máquina de proyección si es de flujo diluido (aire comprimido) o flujo denso (por bombeo) La velocidad de la proyección puede darse entre 20 a 100 m/s según el equipo a utilizar

REQUERIMIENTOS PARA LA PUESTA EN OBRA EN TÚNELES MAQUINARIA: ● ● ● ●

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Lo conveniente es usar sistemas que garanticen la calidad uniformidad y rendimiento en la obra del hormigón proyectado y que favorezcan a las condiciones laborales La presión del aire, caudal del aditivo acelerante y el rendimiento del bombeo son parámetros cuya lectura, control y regulación deben ser posibles durante el proceso de proyección Los equipos deben estar diseñados para el control del caudal del aditivo el cual debe corresponder al flujo del hormigón que se proyecta La pulsación (La interrupción puntual del flujo en su salida por la boquilla) que es propia de los equipos de bombeo de doble pistón debe ser mínima, esto es habitual cuando se bombean mezclas con baja trabajabilidad y su efecto perjudica en la compactación deficiente del hormigón proyectado y sobredosis de acelerante. Cuando se proyecten mezclas por vía húmeda se recomienda la lubricación de tuberías con lechada para el transporte de hormigón.

TEMPERATURA ●

La proyección del hormigón no deberá realizarse si la temperatura es menor a 5°C ya que el empleo de aditivos acelerantes mitigan el efecto de bajas temperaturas ya que activan la hidratación del cemento el cual produce una reacción exotérmica.

CONSISTENCIA ● ● ● ●

Una correcta consistencia facilita la proyección y bombeo evitando atranques y paradas inesperadas y reduciendo el desgaste de las tuberías Se recomienda el uso de consistencias liquidas que estén con conos entre 16 y 22 que aseguren un óptimo relleno del equipo de bombeo y evitan el fenómeno de pulsación. Es importante el mantenimiento de la consistencia de la mezcla hasta el momento del bombeo y la proyección. Para determinar la consistencia se aplicará la norma UNE-EN 12350-2

BOMBEABILIDAD ●

Tiene relación directa con la consistencia, pero también debe tener otras consideraciones: ★ El empleo de agregados de buena calidad y con una correcta granulometría y es preciso el empleo de arena correctora. ★ Correcta dosificación con una cantidad óptima de cemento ★ Adecuada relación agua cemento y empleo de aditivos superfluidificantes ★ Ajuste de la mezcla de áridos de acuerdo a los husos recomendados ★ Realizar un correcto mezclado para evitar amansamientos de agregado cemento o fibra

EJECUCIÓN DE LA PROYECCIÓN ● ●

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El objetivo principal es tener una pérdida por rechazo mínima La velocidad es usualmente (30-50m/s). La distancia de impacto depende de la tobera y la superficie del substrato: si la distancia es muy corta no es posible formar una capa uniforme ya que el chorro dispersará el material depositado y si la fuerza es muy elevada la fuerza de impacto será débil ósea no formará una capa bien adherida y compactada La distancia óptima entre la boquilla y la superficie del substrato está entre 1 a 2 metros, aunque variará en función de que la proyección se realice de forma manual o mecanizada, o si se están realizando trabajos de restauración.

RECHAZO O REBOTE ● ● ●

El rebote es producido durante la proyección y es un factor en la reducción de la calidad. El rebote no puede ser reutilizado Los factores que producen el rebote son: ★ Ángulo entre la boquilla y el sustrato: es importante mantener la boquilla en ángulo respecto a la superficie del sustrato. ★ Dosificación del acelerante: el porcentaje de rebote se reduce al usar cantidades ajustadas de acelerante de fraguado. Pero si es muy escasa la cantidad de acelerante puede perjudicar al fraguado y la resistencia temprana. Por otra parte, si se utiliza mucho puede crear una capa dura que genere rebote, pérdida de adherencia y dificulta la compactación ★ Distancia de la boquilla al sustrato: con una velocidad constante, la distancia condiciona la fuerza del impacto.

★ Otros factores que pueden influir: ➔ Composición de la muestra ➔ Presencia de esfuerzo con armadura, mallazos o cerchas ➔ Volumen y presión de aire ➔ Habilidad del operario ➔ Características del soporte FRAGUADO Y CURADO ●

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Los tiempos de inicio y final del fraguado del hormigón proyectado influyen en la obra como: espesor de aplicación, generación de rechazo, resistencia a compresión iniciales y evolución de resistencias El curado evita la pérdida de agua, permite la adecuada adherencia de capas y durabilidad. El curado debe aplicarse a los 15 o 20 minutos después de terminar la proyección ya que el proceso de hidratación comienza de forma inmediata. El curado puede realizarse aplicando un compuesto (filmógeno) el cual debe cumplir con la adecuada adherencia de las capas sucesivas o mediante la adición de un aditivo de curado interno al concreto

7. APLICACIÓN DISEÑO Y APLICACIÓN DE SHOTCRETE PARA OPTIMIZAR EL SOSTENIMIENTO EN LA UNIDAD ECONÓMICA SAN CRISTÓBAL - MINERA BATEAS (Torres, 2016) RESUMEN DEL PROYECTO Este se desarrolla en la Unidad económica San Cristóbal de la Minera Bateas, ubicado en el distrito minero de Caylloma, a 14 Km. al NW del pueblo de Caylloma, capital del mismo nombre, provincia de Caylloma, región de Arequipa, a una altitud de entre 4 500 a 5 000 m.s.n.m. Zona 19 y lugar 31-S según carta nacional. Sus coordenadas U.T.M. – WGS 84 son: Norte: 8 317 650 Esté: 192 58. La continuidad de avance en esta unidad está sujeta a labores de exploración, preparación y desarrollo para la explotación de los cuerpos mineralizados, por lo cual se plantea mejorar el sostenimiento. Dada las características geométricas, geomecánicas se decidió el uso de Concreto lanzado por el método de la vía húmeda. JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO El principal problema de la empresa minera es que a finales del 2015 han ocurrido incidentes y accidentes debido al desprendimiento de roca, convirtiendo las actividades en riesgosas a pesar de estar dando cumplimiento al reglamento de seguridad y salud ocupacional en minería, afectando psicológica y físicamente el desenvolvimiento de los trabajadores de la empresa. La mina, usaba malla soldada para evitar el desprendimiento de rocas, pero aun así se seguían presentando problemas por lo cual se busca mejorar la seguridad de los trabajadores, y también economizar en costos.

PRESUPUESTO a) Costo unitario concreto lanzado vía húmeda:

Tabla 1: Costo 1 metro cubico concreto lanzado Fuente: (Torres, 2016)

Tabla 2: Resumen de costos Fuente: (Torres, 2016)

b) Costo unitario malla electrosoldada:

Tabla 3: Costos herramientas Fuente: (Torres, 2016)

Tabla 4: Resumen de costos Fuente: (Torres, 2016)

PRESUPUESTO COMPARATIVO

TIPO DE SOSTENIMIENTO

SHOTCRETE DISEÑO 2016

MALLA ELECTROSOLDA DA

Área sostenida (m2 )

12.75

12.75

Total S/.

676.924

2996.38

Figure 3: Costos comparativos entre el Shotcrete y la malla Fuente: (Torres, 2016)

➢ Comparativo de costo directo entre 1 m3 de shotcrete y concreto normal

CONCLUSIONES ●

● ●

●

La aplicación del shotcrete en la unidad económica San Cristóbal, demostró ser más barata que el uso de mallas, adicionalmente que este cubre toda la superficie, disminuyendo en gran cantidad la ocurrencia de accidentes, por desprendimiento de rocas. El método dominante del futuro será el de proyección por vía húmeda ya que ofrece un mejor ambiente de trabajo, mayor calidad, uniformidad y producción. El uso de fibras en el concreto lanzado y convencional tiene más ventajas técnicas y económicas para el primero. En el caso del concreto lanzado la distribución homogénea de las fibras, el sistema de mezcla húmeda y proyección permite una mejora en la calidad y durabilidad del revestimiento en comparación con el concreto convencional. El costo del 1 m3 de concreto lanzado es superior al concreto normal, pero no estamos considerando la mano de obra, equipos, transporte, tiempo, etc.

RECOMENDACIONES ● ● ● ● ● ●

●

Se recomienda el método de vía Húmeda en ambientes cerrados ya que este presenta menor nivel de polución. Dada la superficie irregular de los túneles, es mucho más viable el uso de shotcrete, pudiéndose usar también en taludes, y otros. Se recomienda siempre mantener limpia la superficie donde se aplicará el concreto lanzado La distancia de la tobera a la superficie de recepción debe ser de 1.5 m y tener un ángulo de 90°. El concreto lanzado debe ser aplicado por capa de 1 pulgada de espesor si es demasiado grueso tiende a desprenderse. Se recomienda el uso de agregado grueso, ya que este disminuye los costos, claro está, no utilizando agregados de gran tamaño, pues dificultan la aplicación, y presentan problemas de adherencia en las superficies. Usar Implementos de seguridad(EPP) en todo momento.

BIBLIOGRAFÍA ●

● ● ●

ACI Committee 506, Guide to Shotcrete (Guía del Concreto Lanzado), ACI 506R-90, reaprobado en 1995, ACI Committee 506 Report, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1995, 41 páginas. SHOTCRETE- Guia de hormigón proyectado. Santiago: CHILE. AETOS. (2014). Diseño, fabricación y puesta en obra del hormigón proyectado en obras subterráneas. Torres, L. (2016). DISEÑO Y APLICACIÓN DE SHOTCRETE PARA OPTIMIZAR EL SOSTENIMIENTO EN LA UNIDAD ECONÓMICA SAN CRISTÓBAL - MINERA BATEAS (Tesis de pregrado). Universidad Nacional de San Agustín, Arequipa.

INGENIERÍA CIVIL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

RUELAS ARENAS ANNY JHELDY CARITA ORDOÑEZ WILSON JHON PAXI GARNICA JOSE ANTONIO MAMANI QUEA LUIS GUSTAVO VILLENA LOPEZ WALTHER QUINTO 2020

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

FIRMA

RESUMEN EJECUTIVO CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1. INTRODUCCIÓN 2. HISTORIA 3. DESCRIPCIÓN 4. APLICACIONES Y USOS. 4.1. APLICACIONES. 4.2. USOS. 5. PROCESO CONSTRUCTIVO 5.1. MATERIALES PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE 5.2. OBRAS CONSTRUIDAS CON HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

CAPÍTULO II: PROYECTO 2. RESUMEN DEL PROYECTO 2.2 JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO 2.3 PRESUPUESTO Y COMPARATIVO

CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1. INTRODUCCIÓN: En el ámbito de la construcción el concreto es muy importante y utilizado debido a sus propiedades y también es muy común. En la actualidad se ha avanzado en distintas ramas de la Ingeniería. Una de ellas es la Ingeniería Civil, se han encontrado distintas maneras de mejorar las propiedades del concreto. Durante este periodo se ha incorporado al mercado los distintos tipos de aditivos así como también concretos especiales que facilitan los métodos constructivos. También para poder cumplir con todos los requisitos de cada proyecto en específico. Siempre teniendo en cuenta que la resistencia de la estructura es primordial en toda estructura. Es de gran importancia conocer los mencionados avances porque existen proyectos que exigen distintos tipos de concreto. Así como debemos evaluar cada proyecto para comprender cuáles son sus necesidades. Existen estructuras de formas geométricas angostas donde no es posible realizar un vibrado. Otra situación donde se necesita dicho concreto es en estructuras donde se presenta congestionamiento de refuerzos por lo que presenta el mismo problema. En este caso es conveniente el uso del Concreto Autocompactante. Debemos comprender la importancia de un concreto compactado correctamente ya que aquel no compactado llega a tener entre 5% a 20% de aire atrapado en su interior. Esto afecta a la resistencia y permeabilidad del concreto. De esta manera baja la calidad de la estructura. En el siguiente trabajo presentaremos definiciones importantes para poder conocer más acerca de este concreto especial.

2. HISTORIA: Se remonta a los años de 1975 y 1976 periodo durante el cual se desarrolló un modelo muy cercano al actual. Este modelo surgió a partir del advenimiento de los superplastificantes y de componentes que juegan un papel importante en la determinación de las propiedades reológicas necesarias para el CAC (Concreto Autocompactante). En este momento el máximo revenimiento admitido por el ACI era de 175 mm (6”). Debido que un revenimiento mayor el sangrado del concreto aumenta fuertemente incluso utilizando grandes cantidades de cemento; con la utilización del superplastificantes fue posible producir concretos fluidos con flujo de revenimiento de 250 mm sin presentar sangrado o con un sangrado despreciable, siempre que se utilice una proporción de cemento adecuada. En este momento surgió el concepto de concreto rheoplástico, concreto que además de ser muy fluido es también muy cohesivo y como consecuencia tiene una baja tendencia a la segregación y sangrado. El principio básico para la producción de concretos fluidos no segregables e incluso autocompactables es la combinación de superplastificantes con un volumen considerable de finos, los cuales pueden obtenerse a partir de arenas muy finas, un incremento en el volumen de cemento y el uso de adiciones.

La evolución en el uso de los aditivos ha sido esencial para la caracterización del CAC; el aditivo superplastificantes de alto rango fue desarrollado a principios del año 2000, el cual pertenece a la evolución de los aditivos reductores de agua. Pero actualmente se desarrollaron los aditivos superplastificantes a base de polímeros de policarboxilatos o también denominados Hiperplastificantes que permiten obtener reducciones mayores de agua, con lo cual es posible el diseño del CAC. El Profesor Okamura de la Universidad de Tokio (Japón) introdujo en 1986 el concepto del CAC promoviendo estudios sobre la trabajabilidad del hormigón que dieron lugar al primer prototipo en 1988. Se promovió dicho concepto como respuesta una necesidad de la homogeneización y la consolidación de estructuras muy reforzadas con acero donde no era posible realizar un correcto vibrado. Grandes constructoras japonesas (Kajima Company, Maeda Company, Taisei Group Company) rápidamente tomaron las ideas. Los constructores usaron su investigación en su lugar de trabajo y desarrollaron facilidades para perfeccionar su propia tecnología de CAC. Cada compañía desarrolló su propio diseño de mezcla y entrenaron su propio personal para actuar como técnicos para ensayar mezclas de CAC en situ. A partir de la aparición del prototipo del CAC, se inició a nivel mundial una investigación intensiva en varios países, especialmente entre los institutos de investigación de grandes compañías de construcción. En Estados Unidos las investigaciones son conducidas por los productores de aditivos. En Europa las investigaciones se iniciaron en 1996 y fueron impulsadas por el financiamiento proveniente de la Unión Europea; realizadas con la colaboración de académicos y socios industriales; esta tecnología fue rápidamente implementada y explotada debido al descubrimiento de los beneficios potenciales derivados de su uso. Así nace el CAC, configurando una alternativa innovadora. El Concreto Autocompactante presentar una serie de ventajas en estado fresco (fluidez, cohesión, viscosidad, homogeneidad, trabajabilidad), ofrece unas excelentes propiedades en estado endurecido (resistencia, durabilidad, etc.), mejorando las condiciones de trabajo (actividad de compactación, ruido) y la productividad.

INGENIERÍA CIVIL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

RUELAS ARENAS ANNY JHELDY CARITA ORDOÑEZ WILSON JHON PAXI GARNICA JOSE ANTONIO MAMANI QUEA LUIS GUSTAVO VILLENA LOPEZ WALTHER QUINTO 2020

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

FIRMA

RESUMEN EJECUTIVO CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1. INTRODUCCIÓN 2. HISTORIA 3. DESCRIPCIÓN 4. APLICACIONES Y USOS. 4.1. APLICACIONES. 4.2. USOS. 5. PROCESO CONSTRUCTIVO 5.1. MATERIALES PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE 5.2. OBRAS CONSTRUIDAS CON HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

CAPÍTULO II: PROYECTO 2. RESUMEN DEL PROYECTO 2.2 JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO 2.3 PRESUPUESTO Y COMPARATIVO

CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1. INTRODUCCIÓN: En el ámbito de la construcción el concreto es muy importante y utilizado debido a sus propiedades y también es muy común. En la actualidad se ha avanzado en distintas ramas de la Ingeniería. Una de ellas es la Ingeniería Civil, se han encontrado distintas maneras de mejorar las propiedades del concreto. Durante este periodo se ha incorporado al mercado los distintos tipos de aditivos así como también concretos especiales que facilitan los métodos constructivos. También para poder cumplir con todos los requisitos de cada proyecto en específico. Siempre teniendo en cuenta que la resistencia de la estructura es primordial en toda estructura. Es de gran importancia conocer los mencionados avances porque existen proyectos que exigen distintos tipos de concreto. Así como debemos evaluar cada proyecto para comprender cuáles son sus necesidades. Existen estructuras de formas geométricas angostas donde no es posible realizar un vibrado. Otra situación donde se necesita dicho concreto es en estructuras donde se presenta congestionamiento de refuerzos por lo que presenta el mismo problema. En este caso es conveniente el uso del Concreto Autocompactante. Debemos comprender la importancia de un concreto compactado correctamente ya que aquel no compactado llega a tener entre 5% a 20% de aire atrapado en su interior. Esto afecta a la resistencia y permeabilidad del concreto. De esta manera baja la calidad de la estructura. En el siguiente trabajo presentaremos definiciones importantes para poder conocer más acerca de este concreto especial.

2. HISTORIA: Se remonta a los años de 1975 y 1976 periodo durante el cual se desarrolló un modelo muy cercano al actual. Este modelo surgió a partir del advenimiento de los superplastificantes y de componentes que juegan un papel importante en la determinación de las propiedades reológicas necesarias para el CAC (Concreto Autocompactante). En este momento el máximo revenimiento admitido por el ACI era de 175 mm (6”). Debido que un revenimiento mayor el sangrado del concreto aumenta fuertemente incluso utilizando grandes cantidades de cemento; con la utilización del superplastificantes fue posible producir concretos fluidos con flujo de revenimiento de 250 mm sin presentar sangrado o con un sangrado despreciable, siempre que se utilice una proporción de cemento adecuada. En este momento surgió el concepto de concreto rheoplástico, concreto que además de ser muy fluido es también muy cohesivo y como consecuencia tiene una baja tendencia a la segregación y sangrado. El principio básico para la producción de concretos fluidos no segregables e incluso autocompactables es la combinación de superplastificantes con un volumen considerable de finos, los cuales pueden obtenerse a partir de arenas muy finas, un incremento en el volumen de cemento y el uso de adiciones.

La evolución en el uso de los aditivos ha sido esencial para la caracterización del CAC; el aditivo superplastificantes de alto rango fue desarrollado a principios del año 2000, el cual pertenece a la evolución de los aditivos reductores de agua. Pero actualmente se desarrollaron los aditivos superplastificantes a base de polímeros de policarboxilatos o también denominados Hiperplastificantes que permiten obtener reducciones mayores de agua, con lo cual es posible el diseño del CAC. El Profesor Okamura de la Universidad de Tokio (Japón) introdujo en 1986 el concepto del CAC promoviendo estudios sobre la trabajabilidad del hormigón que dieron lugar al primer prototipo en 1988. Se promovió dicho concepto como respuesta una necesidad de la homogeneización y la consolidación de estructuras muy reforzadas con acero donde no era posible realizar un correcto vibrado. Grandes constructoras japonesas (Kajima Company, Maeda Company, Taisei Group Company) rápidamente tomaron las ideas. Los constructores usaron su investigación en su lugar de trabajo y desarrollaron facilidades para perfeccionar su propia tecnología de CAC. Cada compañía desarrolló su propio diseño de mezcla y entrenaron su propio personal para actuar como técnicos para ensayar mezclas de CAC en situ. A partir de la aparición del prototipo del CAC, se inició a nivel mundial una investigación intensiva en varios países, especialmente entre los institutos de investigación de grandes compañías de construcción. En Estados Unidos las investigaciones son conducidas por los productores de aditivos. En Europa las investigaciones se iniciaron en 1996 y fueron impulsadas por el financiamiento proveniente de la Unión Europea; realizadas con la colaboración de académicos y socios industriales; esta tecnología fue rápidamente implementada y explotada debido al descubrimiento de los beneficios potenciales derivados de su uso. Así nace el CAC, configurando una alternativa innovadora. El Concreto Autocompactante presentar una serie de ventajas en estado fresco (fluidez, cohesión, viscosidad, homogeneidad, trabajabilidad), ofrece unas excelentes propiedades en estado endurecido (resistencia, durabilidad, etc.), mejorando las condiciones de trabajo (actividad de compactación, ruido) y la productividad.

3. DESCRIPCIÓN: El concreto autocompactables (CAC), conocida también como concreto auto-consolidante, es un excelente concreto que brinda un alto desempeño, este genera una elevada trabajabilidad y un incremento de productividad en el proceso de vaciado al igual una variedad de mejoras tanto en su calidad como en su durabilidad respecto al elemento trabajo, esto genera una vaciado sin problemas de elementos con alta densidad de refuerzo de acero para el que podríamos decir que hay una eliminación total de dependencia de la mano de obra, es un concreto altamente fluido sin segregación, que puede ser extendido en el sitio, llenando la formaleta y encapsulando el refuerzo, sin ningún tipo de consolidación mecánica. La fluidez del concreto Autocompactante (CAC) es medida en términos de colocación cuando se utiliza la versión modificada del ensayo de asentamiento (ASTM C 143). La extensión (flujo de asentamiento) del CAC varía rango típico de 18 a 32 pulgadas (455 a 810 mm) dependiendo de los requerimientos del proyecto. La viscosidad, como se observa visualmente por el rango en que se extiende el concreto, es una de las características importantes del CAC en estado plástico y puede ser controlada cuando se diseña una mezcla que satisfaga el tipo de aplicación que se va a construir. (Concreto Autocompactables, 2002). La consistencia del concreto autocompactables presenta viscosidad que lo caracteriza por la que se diferencia de los concretos convencionales de consistencia fluida, podemos definir la auto compatibilidad como la propiedad característica de algunos concretos de consistencia fluida y viscosa de compactarse sin necesidad de aportación de energía (vibración), rellenando los encofrados y discurriendo entre las armaduras sin que se produzca sangrado de la lechada ni bloqueo del árido grueso. Un concreto Autocompactante en estado fresco se puede decir que cumple con la condición de auto compacidad si cumple simultáneamente tres requisitos que son Capacidad de relleno, Capacidad de Paso y resistencia a la segregación. Tiene la capacidad de compactarse por acción de la gravedad que llena los encofrados y discurre entre las armaduras sin necesidad de aplicar medios de compactación internos o externos y manteniéndose, durante su puesta en obra, homogéneo y estable sin presentar segregaciones. En el presente trabajo se proyecta desarrollar un procedimiento de diseño de mezcla de concreto Autocompactante acorde en función de la resistencia a la compresión, por ende tenemos que entender el comportamiento de mezclas puesto que cuando se varía una dosificación de sus componentes, para ello en este análisis partimos con la generación de mezclas fluidas derivadas de concreto patrones normales de relación agua/cemento=0.50, 0.45y 0.40 donde se genera una reducción de agua y a cambió se le añade un aditivo superplastificantes(Sika Viscocretel-Policarboxilato modificado), junto con esto se hizo una variación en relación arena/piedra para luego analizar los cambios que puedan manifestarse el comportamiento de mezcla al variar su contenido de pasta, para proponer el diseño de mezcla se tuvo en criterio de aprobación los resultados obtenidos en los ensayos tanto de flujo y caja L. La consistencia del concreto autocompactables presenta cierta viscosidad que le caracteriza y, a la vez, la diferencia de los concretos convencionales de consistencia fluida, podemos definir la auto compatibilidad como la propiedad que presentan algunos concretos de consistencia fluida y viscosa de compactarse sin necesidad de aportación de

energía (vibración), rellenando los encofrados y discurriendo entre las armaduras sin que se produzca sangrado de la lechada ni bloqueo del árido grueso. Un concreto Autocompactante en estado fresco se puede decir que cumple con la condición de auto compacidad si cumple simultáneamente tres requisitos que son Capacidad de relleno, Capacidad de Paso y resistencia a la segregación. Una mezcla de concreto sólo puede clasificarse como Autocompactante si se cumplen los requisitos para estas tres características. (Joel & Omar, 2014)

Figura 3.1. Concreto Autocompactante

Figura 3.2. Concreto Autocompactante

4. APLICACIONES Y USOS. 4.1. APLICACIONES. El concreto Autocompactante puede ser empleado en todos los aspectos de construcción con concreto gracias a su mejor trabajabilidad y eficiencia. Éste se usa bastante en muros de concreto, ya que al tener una buena y mejorada fluidez, fluye a largas distancias. Se aplica en estructuras que tienen formas muy complejas, en proyectos donde la vibración y la compactación sean muy de carácter estricto, todo esto debido a su fácil colocación. El concreto Autocompactante con un aditivo incorporador de aire, para su estudio de fisuras originarias en losas de concreto armado.

4.2. USOS. - Muros de concreto. - Elementos de sección estrecha. - Estructuras altamente reforzadas. - Estanques, presas, túneles, muros y losas de edificios. - Elementos de difícil acceso para la compactación de concreto.

- Pisos industriales.

Figura 5.2.1. Usos de concreto Autocompactante

Figura 5.2.3. Usos de concreto Autocompactante

Figura 5.2.2. Usos de concreto

Figura 5.2.4. Usos de concreto Autocompactante

5. PROCESO CONSTRUCTIVO

Para el desarrollo y ejecución de esta investigación se siguió el procedimiento metodológico mostrado en el esquema.

Figura 6. Metodología

desarrollada durante la investigación.

5.1 MATERIALES PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE CEMENTO Se utilizó un cemento Portland tipo I que cumple las especificaciones de las normas NTC 121 y 321, el cual está compuesto principalmente por los elementos que se observan en la tabla 1. Es de anotar que el tipo de cemento utilizado presenta una adición de material calcáreo (CaCO3). Tabla 1. Composición química del cemento. Compon ente

SiO 2

% en 20,2 peso 0

Al2 O3

Fe2 O3

Ca O

Mg O

Na2 O

K2 O

SO3

PI

4,52

4,45

61,5 4

1,58

0,16

0,27

2,48

4,8

ESCORIA DE CARBÓN Se utilizó escoria de parrilla obtenida como sub-producto de la combustión de carbón en una caldera pirotubular. La escoria de carbón fue molturada hasta obtener un tamaño de partícula similar a la del cemento. El tamaño de partícula obtenido fue de 19,1 µm y la distribución granulométrica alcanzada se puede observar en la Figura 3, estos resultados muestran que se logró un tamaño de partícula similar a la del cemento la cual fue de 22,7 µm.

Figura 7. Distribución granulométrica de la escoria de carbón molida. AGREGADOS Se utilizaron agregados de la región que cumplen con las especificaciones de las Normas Técnicas Colombianas (NTC) para la producción de mezclas de concreto. La grava presentó un tamaño máximo de 12,5 mm (1/2 pulg) y un predominio de partículas angulares. La arena usada es silícea, extraída de un río de la región, y presentó un módulo de finura de 2,55 con predominio de partículas redondeadas, estas características físicas la hacen apropiada para producir concretos de características fluidas. Para la determinación de la proporción de los agregados se empleó como referencia la gradación ideal propuesta por Fuller y Thompson y se encontró que la combinación que exhibía un mayor ajuste granulométrico era la conformada por 40% de grava y 60% de arena (Figura 8). Figura 8. Distribución granulométrica de los agregados.

ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE Se usó un superplastificante (Sp) disponible comercialmente, el cual corresponde a un aditivo líquido, reductor de agua de ultra alto poder, para prolongar el tiempo de trabajabilidad y que está compuesto por resinas sintéticas y polímeros de última

generación. Este aditivo cumple con los requisitos de la norma ASTM C494 y se clasifica según los parámetros establecidos en esta norma como tipos A y F, su densidad es de 1.130 kg/m3. Diseño de mezclas Para el diseño de las mezclas de concreto Autocompactante se partió de una cantidad de material cementante (finos) de 480 kg/m3 y una relación agua/ cemento de 0,45 con el objetivo de lograr una resistencia mínima a la compresión de 35 MPa a los 28 días de curado. Para asegurar el cumplimiento de las propiedades en estado fresco, se utilizó el aditivo superplastificante mencionado anteriormente con una dosificación de entre 0,5% y 0,6%. La dosificación de las mezclas se puede observar en la Tabla 2. TABLA 2. Dosificación de mezclas de concreto elaboradas Mezcla

Cemento (kg/m3)

Escoria (kg/m3)

Agua (l/m3)

Sp (kg/m3)

Grava (kg/m3)

Arena (kg/m3)

Control

480

0

216

2.64

643

965

M-10%

432

48

216

2.64

643

965

M-20%

384

96

216

2.64

643

965

M-30%

336

144

216

2.64

643

965

M-50%

240

240

216

2.64

643

965

5.2 MÉTODOS DE AUTOCOMPACTANTE

PRUEBA

PARA

EL

CONCRETO

• “Slump Flow” o Prueba de la torta: Consiste en hacer el ensayo de asentamiento con el Cono de Abrams en una sola capa y sin compactación. Se mide el diámetro expandido, que puede variar entre 455 y 810 mm (entre 18 y 32 pulgadas). • Prueba del Anillo J: Consiste en realizar el ensayo de asentamiento dentro de un anillo, observándose como pasa el concreto a través de las barras, acorde con el procedimiento dado en la norma ASTM C 1621. • Prueba de la Caja L: Mide la habilidad del paso del Concreto Autocompactante a través de barras de refuerzo muy congestionadas. Consiste en colocar el concreto en la sección vertical; luego de abrir la compuerta, el concreto fluye al compartimiento horizontal pasando a través de unas barras de refuerzo ubicadas en la interfase de las dos secciones. • Prueba del Embudo V: Determina la habilidad del concreto para fluir a través de zonas restringidas. Se mide el tiempo en desocuparse el recipiente. El tiempo deseable para el Concreto Autocompactante es menor a 8 segundos. • Prueba para fluidez en refuerzo denso: Esta prueba consiste en una caja acrílica transparente en la que se ubica muchas varillas simulando un refuerzo denso de la

estructura. Se vierte el concreto en un extremo y se observa la fluidez y del grado de acomodamiento de la mezcla en la formaleta y alrededor de las barras.

Figura 9. Ensayos en estado fresco realizados, cono de Abrams (izquierda), caja en L (centro) y embudo en V (derecha).

5.3 OBRAS CONSTRUIDAS CON HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE La construcción más famosa por el uso de este hormigón es el puente colgante AkashiKaikyo en Kobe, Japón, inaugurado en 1998 y que en esa fecha poseía el mayor tramo libre entre apoyos en el mundo con 1.991 m.

Figura 10. Puente colgante Akashi-Kaikyo Entre las obras construidas con este tipo de hormigón destaca el Pabellón Puente de la Expo 2008 en Zaragoza. La arquitecta británica-iraní Zaha Hadid diseñó un magnífico e innovador edificio horizontal con planta de gladiolo tendido sobre el río Ebro. Se trata de una obra de enorme complejidad técnica y que fue reconstruida en tierra y posteriormente asentada en el río. El centro de control del sistema europeo de navegación por satélite (GNSS) fue proyectado por el arquitecto alemán Schulten Frank Architekten y ejecutado en hormigón y vidrio. En el conjunto destacan las tres torres inclinadas y oblicuas.

Figura 11. Pabellón Puente de la Expo 2008 en Zaragoza.

A. El concreto Autocompactante se emplea en todo tipo de obras: + Obras de infraestructura + Elementos prefabricados + Estructuras que tendrán un acabado aparente + Estructuras coladas de manera continua + Elementos de sección estrecha + Cualquier elemento donde se desee garantizar una adecuada consolidación del concreto + Columnas, trabes, muros Tilt-Up y muros donde el acero de refuerzo hace difícil el vibrado Ideal para densidades de acero media y alta. + Elementos con difícil acceso para efectuar la consolidación del concreto. + En estructuras con alta densidad de refuerzo, complejas y esbeltas + Tanques de aguas potables o residuales teniendo en cuenta las condiciones de durabilidad Ideal para reparaciones. B. Proyectos internacionales. En la práctica el CAC ha sido empleado para varias estructuras en orden de acortar el periodo de construcción en obras a gran escala, entre las más importantes podemos mencionar: • Los dos bloques de anclajes del puente Hakashi-Kaikyo (Hakashi Straits), con apertura en abril de 1988, consistía en la suspensión del puente con el alma más larga en el mundo, de 1991 m de luz.

• El tanque LNG que pertenece a Osaka Gas Company. La opción de usar el CAC en este proyecto en particular tuvo los siguientes méritos: - La altura de cada capa de colocación se incrementó de 3.0 m a 4.5 m. - El número de trabajadores se redujo de 150 a 50. - El período de construcción de la estructura se redujo de 22 a 18 meses. • En España, el CAC ha sido utilizado en El Puente del Barrio de las Fuentes en Zaragoza, los muros de la Cuarta Plaza del Ayuntamiento de Mollet del Vallés (Barcelona) y diversos túneles del tramo del AVE en Montblanc.9 • Puente Happy Hollow en Tennessee, USA. • Puente Confederación, Isla Príncipe Edward, Ganada. También en el campo de la reparación existen antecedentes de la aplicación de este tipo de concreto, bajo condiciones de contorno determinadas por zonas densamente armadas y con dificultad de acceso a las mismas. A modo de ejemplo se pueden ver un puente en Suiza, con resistencia a la compresión a 28 días de 40 MPa (Campion y Jost, 2000), y un puente en el Reino Unido, de resistencia a la compresión de 60 MPa a 7 días (Mcleish, 1996). Asimismo, en el campo de la prefabricación existen experiencias de aplicaciones en elementos de pequeño espesor y elevada densidad de refuerzo. (Skarendahi y Peterson, 1999). C. Proyectos nacionales. En el Perú ha incrementado considerablemente la utilización del CAC en proyectos, dentro de los de mayor envergadura podemos mencionar, Banco de la Nación (San Borja), Mercado Santa Anita, Edificio residencial Santa cruz. En Cajamarca se utilizó el CAC el centro comercial en Quinde (Paris)

CAPÍTULO II: PROYECTO 2.- RESUMEN DEL PROYECTO: El proyecto es “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO CARRETERA-CAMANÁDVQUILCA-MATARANI-TACNA. TRAMO: DESVÍO-QUILCA-MATARANI”. El objetivo del proyecto fue la ejecución de la carretera, puente y otras edificaciones que

requería, en base a las consideraciones técnicas establecidas con las mejoras necesarias. En el presente trabajo nos enfocaremos dentro del proyecto en el Puente Quilca, según las condiciones Topográficas de la zona, a las condiciones hidráulicas del río, al diseño geométrico del proyecto vial. Se planteó un puente de 240.85 m de longitud, compuesto por 6 tramos de 38.00 m y 44.00 m de longitud entre apoyos en pilares. El ancho de la calzada es de 7.80 m y cubre la superficie de rodadura de la vía y las bermas correspondientes. Nos enfocaremos en la infraestructura en los pilares y estribo derecho que se cimientan sobre pilotes 1.5 m de diámetro y 30 m de longitud. El estribo derecho de 9 .00 m de altura, su zapata es de 1.50 m la cual se albergan 12 pilotes con una capacidad de 150 toneladas. Para los pilotes se emplea un concreto clase C con f¨c= 280 kg/cm2.

2.2.- JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO: En una obra de tanta importancia como la que estamos presentando es importante tomar la decisión correcta para no cometer ningún error que a lo largo del tiempo podrían provocar daños irreparables. De esta manera, también se debe tomar en cuenta que en ocasiones debemos ver la realidad en el campo, ya que, siempre se presentan desafíos que como ingenieros debemos estar preparados para resolverlos de la mejor manera y que sea rentable. A continuación expondremos porque se utilizó concreto Autocompactante para el vaciado de los pilotes en el proyecto. Parte del proyecto consistía en construir un puente en Quilca. Se hicieron los respectivos estudios previos para poder obtener el diseño estructural del puente. Parte importante del puente eran los pilotes que conforman parte sustancial los cuales otorgan la mayor resistencia a la construcción. Evaluando el diseño flexo- compresión de los pilotes determinado de la siguiente manera:

Como se puede observar los pilotes están reforzados de manera que debían estar reforzados por 32 varillas. Esto satura al elemento y hace que la compactación del concreto que se iba a utilizar en dicho elemento sea casi imposible. Como sabemos la f’c= 280 kg/ cm2 por y concreto clase C para este elemento. Tenemos que tomar en cuenta que los pilotes tenían que pasar una prueba de integridad como lo especifican en el expediente técnico donde menciona que de presentarse alguna irregularidad en dicho elementos podían ser rechazados. Tomando en cuenta todas las especificaciones técnicas se realizó el vaciado de los pilotes mediante el sistema tremie. El sistema tremie consiste en que el concreto debe ser vaciado por un embudo, en la parte inferior de este embudo se debe colocar un tapón para poder contener el concreto que baja por la tubería así evitar que el aire entre en la mezcla y de manera uniforme vaciar el concreto en la excavación del pilote. Tenemos que considerar cuando se empiece a vaciar que la tubería debe estar entre 4 y 5 metros al interior de la excavación para que así no se den presiones mayores en el área donde va el concreto. De esta manera se evitaran posibles derrumbes en el pilote. Este sistema ayuda a que la tubería este embebida la profundidad necesaria. Lo cual exigió utilizar concreto Autocompactante de alta resistencia. Se aplicó la técnica de jet grouting, esta técnica se

caracteriza porque se realiza una perforación a una profundidad requerida y se inyecta el cemento que se mezcla con el terreno a su vez se expulsa parte de la misma, se controla luego la velocidad de ascenso y rotación con el cual se retira el monitor. Se empleó esta técnica para poder mejorar el terreno de fundación de la estructura y de esta manera incrementar su resistencia la licuefacción y asegurar la estabilidad del puente a largo plazo.

2.3.- PRESUPUESTO Y COMPARATIVO Para este proyecto se tenía el siguiente presupuesto para el concreto clase C para los pilotes:

Sin embargo, en la revista de la empresa COSAPI mencionaron que utilizaron concreto Autocompactante donde no menciona a detalle los costos que tuvieron. Sin embargo, investigamos y pudimos obtener los siguientes costos de un concreto Autocompactante óptimo para poder comparar y analizar si esta propuesta es rentable y eficaz.

Cuadro 1.· Tiempo e implicación del personal para un forjado de 40 m3

Cuadro 2. Costos concreto por m3 (1.3% porcentaje optimo) con cemento Pacasmayo TIPO V.

del

Como podemos observar en los siguientes cuadros se puede hacer una comparación y decir que el Concreto Autocompactante es rentable la diferencia no es muy grande con respecto al precio. Haciendo una comparación en el cuadro 1 donde se ve que es rentable con respecto a contratación de operarios debido que para el CAC se necesitan menos operarios y el tiempo que es muy importante en obra también se disminuye al utilizar este tipo de concreto. Esto se debe a que se reduce el tiempo que normalmente un operario se demoraba en realizar el vibrado se omite debido a que este concreto es Autocompactante donde nos favorece también a la trabajabilidad y eficacia al vaciar el concreto. Además que también se comprobó que pueden llegar incluso a resistencias más altas que un concreto convencional.

REFERENCIAS    

Ministerio de Transportes y comunicaciones. (2012). PROVÍAS CONTRA LA CORRUPCIÓN. https://www.pvn.gob.pe/concurso-licitacion/licitaciones/2012-2/ Juan Manuel Fernández Vicent, J. M. F. V. (2008). JET GROUTING. http://terratest.com.pe/pdf/publicaciones/Jet_Grouting_Juan_Manuel_Fernandez.pdf CARRETERA QUILCA - MATARANI 5 MILLONES DE HORAS HOMBRE SIN ACCIDENTES CON TIEMPO PERDIDO. (2013). EL COSAPINO. https://www.cosapi.com.pe/Upload/revista/archivo/cosapino14_b.pdf UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA. (2015). NFLUENCIA DEL ADITIVO SIKA VISCO CRETE 3330 EN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE ELABORADO CON CEMENTO TIPO II Y V. http://repositorio.unc.edu.pe/bitstream/handle/UNC/382/T%20693.5%20P426%202015.pdf?seq uence=1&isAllowed=y

1. INTRODUCCION

INGENIERIA CIVIL CONCRETO PREMEZCLADO TECNOLOGIA DEL CONCRETO

Ancori Medina Jose Eduardo Huanca Nina Jorge Antonio Quenta León Karina Lizbeth Quenta Pereira Andrés Mauricio Vargas Tumba Gemma Juliana

SEMESTRE V CIV 5-3.2 2020 “Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

1. INTRODUCCION Es visible que en Arequipa la industria de la construcción se ha convertido en uno de los sectores más dinámicos en los últimos tiempos, sin duda esto ha sido generado por el aumento de la población, la misma que en afán de satisfacer sus necesidades básicas de vivienda y otras, han generado un crecimiento acelerado de la ciudad, existiendo actualmente en las zonas de expansión y numerosas edificaciones nuevas y otras en proceso de construcción, destacando principalmente viviendas y centros comerciales. Siendo característico en este tipo de edificaciones el uso frecuente del "concreto hecho al pie de obra" o concreto normal. Existe evidencia de que la mitad de los concretos normales, elaborados en obras menores, no cumplen con requisitos mínimos de resistencia, estipulados por el Código Sísmico. En el Perú y precisamente en la ciudad de Arequipa no se cuenta con estudios que evidencien las deficiencias del concreto normal o "concreto hecho al pie de obra", pero se presume que la situación es parecida, puesto que este tipo de concreto no se elabora con el debido control de calidad, por lo que lo más probable es que no cumpla con las especificaciones de resistencia y no garantice seguridad, por el contrario, generaría un riesgo latente, puesto que Arequipa está ubicada en una zonas I y II, según la zonificación sísmica del Perú. Con el paso del tiempo y debido que el concreto es el material de mayor incidencia y prioridad en las edificaciones, se han desarrollado nuevas tecnologías para mejorar su calidad y propiedades mecánicas. Conociendo estos antecedentes, se podría decir que con el uso del concreto premezclado se garantizaría la construcción de edificaciones con mayor seguridad, evitando a seguir aplicando procedimientos inadecuados que incrementan la informalidad en las construcciones; sin embargo no se cuenta con una data que muestre con certeza en cuanto sería mejor usar el concreto premezclado teniendo en cuenta la resistencia a la compresión y el costo, antes que utilizar un "concreto hecho al pie de obra". 2.

HISTORIA:

Es muy importante para desarrollar el presente proyecto de investigación saber la historia o antecedentes del proyecto, es por esto que exponemos lo siguiente: El concreto (u hormigón) comenzó a utilizarse desde épocas primitivas. En la búsqueda de un espacio para vivir, el hombre desarrolló técnicas precarias de construcción. La historia del concreto premezclado inició en 1872 con el ingeniero Deacon que expresó que “el concreto premezclado, preparado especialmente para ser empleado directamente en la obra, sería una gran ventaja para la industria de la construcción”. Ese mismo año se estableció en Inglaterra la primera planta de concreto premezclado en el mundo. Se continuó en Alemania en 1903, en Estados Unidos durante 1913, en Argentina en 1964. El concreto es uno de los materiales de construcción más versátiles y populares utilizado en la construcción de puentes, represas, canales, muelles y edificios; sin mencionar aceras, calles y carreteras entre otras.

3. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO PREMEZCLADO Desde el punto de vista general son dos las características principales de mayor consideración. Primero tenemos el grado de fluidez del material en estado fresco, la cual se conoce como manejabilidad o trabajabilidad. Aquí se engloban las características relativas a la mayor o menor facilidad para colocar el concreto. Para analizarlo se mide con un ensayo de asentamiento en el cono de Abrams este estudia el grado de plasticidad de la mezcla. Segundo tenemos el grado de resistencia que es capaz de adquirir el concreto, generalmente se mide a través de ensayos mecánicos de compresión sobre probetas normalizadas, con los resultados se puede hacer estimaciones sobre la resistencia a otros tipos de esfuerzos. 4. TIPOS DE CONCRETOS: a. Concreto premezclado estándar El concreto estándar es una mezcla de cemento, arena, piedra chancada huso 57, gravilla, agua y aditivo que posee la cualidad de endurecer con el tiempo, adquiriendo características que lo hacen de uso común en la construcción.

b. Concreto premezclado con aditivos plastificantes Son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor agua de la que se usaría en condiciones normales en el concreto, produciendo mejores características de trabajabilidad además de resistencia al reducirse la Relación Agua/Cemento.

c. Concreto premezclado con aditivos acelerantes Los aditivos acelerantes tienen el propósito de lograr que el concreto desarrolle resistencia rápidamente, esto hace que acelere el proceso de fraguado del cemento.

d. Concreto premezclado con aditivos super plastificantes Su empleo como plastificantes permite suministrar características auto nivelantes a concretos convencionales, lo que los hace ideales para vaciados con mucha congestión de armadura donde el vibrado es limitado.

e. Concreto premezclado con aditivos impermeabilizantes Esta es una categoría de aditivos que sólo está individualizada nominalmente pues en la práctica, los productos que se usan son normalmente reductores de agua, que propician disminuir la permeabilidad al bajar la Relación Agua/Cemento y disminuir los vacíos capilares. f.

Concreto premezclado con aditivos retardantes

Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, con miras a disponer de un período de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo. Su uso está orientado hacia obras hidráulicas donde se requiere optimizarla estanqueidad de las estructuras.

5. USOS Y APLICACIONES: El concreto premezclado en la actualidad es uno de los materiales más usados en la construcción gracias a que es un material que presenta mayor durabilidad, además que presenta varias ventajas por ejemplo; agiliza las tareas en la construcción, reducción en los costos de la mano de obra, reducción de los costos de herramientas y equipos. Algunas de sus aplicaciones son: -

5.1. CIMENTACIONES Y ZAPATAS El concreto premezclado se aplica en la cimentación y zapatas; estas se encargan transmitir las cargas al terreno es una parte estructural del edificio y mantener estructuras garantizando la estabilidad y evitando daños a los materiales estructurales y no estructurales.

-

5.2. LOSAS Y CUBIERTAS El concreto premezclado de aplica en las losas de concreto armado, es un elemento estructural, sirve como soporte para las cargas de ocupación como son cargas vivas y cargas muertas y sirve de separación entre pisos consecutivos de un edificio. Y la cubierta es un elemento constructivo delimitador del espacio, que generalmente se ubica en la parte superior de la construcción para proteger de las inclemencias atmosféricas

-

5.3. MUROS ESTRUCTURALES Son aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, tales como bóvedas, arcos, vigas o viguetas de forjados o de la cubierta.

-

5.4. COLUMNAS Y VIGAS Se utiliza concreto premezclado columnas y vigas; la columna aquel soporte vertical de longitud larga respecto a su sección transversal y la viga a un elemento estructural que trabaja principalmente a flexión y cuya longitud predomina sobre las otras dos dimensiones.

-

5.5. LOSAS Y PAVIMENTOS Un pavimento de concreto o pavimento rígido consiste básicamente en una losa de concreto simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa, debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre el pavimento lo que produce una buena distribución de las cargas de rueda.

6. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO PREMEZCLADO

El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de cuantro componentes esenciales, cemento, agua , agregados y aditivos , a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. 6.1.

Selección y manejo de materiales.

Los proveedores de materias primas deben cumplir con exigencias de calidad para la producción de los productos. Se compran grandes volúmenes de materiales debido a que la cantidad de concreto que se vende en la cementera es muy grande. Los agregados no los consiguen en Cozumel, lo importan ya que el de la Isla contiene sal y es perjudicial para construir.

6.2.

Programación.

Las materias primas se programan con base a las necesidades de los clientes. Rigiéndose a un estricto control de calidad que garantiza el producto final. 6.3.

Almacenamiento.

6.4.

Dosificación de la mezcla y centro de control.

La dosificación de la mezcla es elaborada de manera automatizada, por peso de material y con un banco de fórmulas alimentadas en la memoria del computador que opera el sistema.

6.5.

Transporte y entrega.

7. CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO. En el laboratorio se selecciona muestras de agregados y los lleva al laboratorio para asegurarse de su calidad. El laboratorista hace diferentes mezclas de concreto de diferentes fuerzas y las vierte en probetas cilíndricas para luego sumergirlas en agua y se curen. Estas mezclas se deben probar periódicamente, cada 3, 7 y 28 días. Si se le agrega aditivo las pruebas se hacen cada 3, 7, y 14 días.

La prueba consiste en aplicar fuerza sobre la probeta a las cuales se les pone una plantilla de azufre para que la presión sea uniforme, de esta manera se monitorea la resistencia ante la presión del concreto. Si el concreto no es de calidad la prueba se rompe o se fractura.

Para comprobar la consistencia del concreto se utiliza un cono. Se le introduce la mezcla del concreto hasta llenarlo, luego se alza el cono y la mezcla queda en la base, con un fluxómetro se mide la altura o el espesor que dejo. Si el concreto esta muy bajo, quiere decir que la mezcla es muy aguada y por lo tanto es de baja resistencia.

8. PROYECTO:

8.1.

Resumen de Proyecto

El proyecto consiste en la pavimentación de la zona céntrica de la cuidad de Ilave para solucionar problemas ocasionados por el mal estado en que se encuentran sus vías que intercomunican los barrios y urbanizaciones de la ciudad. -Pavimentación de la vía a nivel de pavimento rígido con un espesor de 20 cm y un ancho promedio de 4.70 m, la estructura del pavimento se dará a partir de la sub rasante compactada y mejorada, sobre el cual se colocará una capa de 20cm de sub-base. -Construcción de veredas de concreto con un ancho variable de 1.00m hasta 1.40m y con espesor de 10 cm. 8.2.

EVALUACION Y JUSTIFICACION DEL PROYECTO:

La realización del proyecto se llevó acabo debido al mal estado en que se encuentran las vías de la ciudad de Ilave, en la actualidad genera problemas de tránsito vehicular,

ocasionado deterioro en los componentes de las unidades vehiculares, requiriendo más tiempo para llegar a su destino sobre todo en tiempo de lluvias. Las vías que son importantes en la zona del barrio Nuevo San miguel es momento de solucionar los problemas de infraestructura vial, se debe priorizar la pavimentación de los Jirones: AREQUIPA, TUMBES, SAN NTONIO,ACORA, HUÁNUCO Y AYACUCHO, vías que intercomunica los barrios y urbanizaciones de la zona de la ciudad de Ilave, para tal efecto, se ha elaborado el Expediente Técnico denominado: “MEJORAMIENTO REHABILITACION DE INFRAESTRUCTURA VIAL URBANA EN EL BARRIO NUEVO SAN MIGUEL DE LA CIUDAD DE ILAVE -PROVINCIA DEL COLLAO - PUNO” que comprende los jirones (Jr. AREQUIPA, Jr. TUMBES, Jr. SAN ANTONIO, Jr. ACORA, Jr. HUÁNUCO Y Jr. AYACUCHO) para el financiamiento a través de la Municipalidad Provincial de El Collao. 8.2.1. OBJETIVO GENERAL El objetivo del presente proyecto es construir Infraestructura Vial en los Jirones AREQUIPA, TUMBES, SAN ANTONIO, ACORA, HUÁNUCO Y AYACUCHO, a fin de que las mismas brinden un optimó servicio de transitabilidad en beneficio de los pobladores del Barrio Nuevo San Miguel de la ciudad de Ilave. El financiamiento y ejecución es competencia del gobierno local y se busca lograr, mejorar las condiciones de transitabilidad vehicular y peatonal en Barrio Nuevo San Miguel de la Ciudad de Ilave. 8.2.2. META DEL PRESENTE PERIODO La meta física de este proyecto contempla: -881.68 m de pavimento rígido con una sección promedio de 4.70m. -1766.36 m de vereda con un ancho variable de 1.00m hasta 1.40m. -1766.36 m de sardineles.

8.2.3. TIEMPO DE EJECUCION El plazo de ejecución será de 90 días calendario.

8.3.

PRESUPUESTO Y COMPARATIVO:

En el proyecto que nosotros elegimos tomamos como base un presupuesto general para la obra de S/.1 393 935.41 como se muestra en el cuadro 3.1.

CUADRO 3.1 Resumen de presupuesto general de la obra. -De este presupuesto anteriormente visto destinamos cierto porcentaje a la compra de concreto premezclado, es por esto que en el siguiente cuadro 3.2. presentamos el costo de concreto IN SITU usado en la obra por m 3 siendo este un valor de S/. 395.00.

CUADRO 3.2 Costo de concreto pemezclado por m3

-Cotizamos el costo de concreto premezclado de la empresa distribuidora “Supermix” para comparar con el costo de nuestro concreto premezclado IN SITU usado en obra. -En el cuadro 3.3 presentamos la cotización del Concreto Premezclado de Supermix F´C=21 Mpa que es el mismo usado en obra con un costo de S/. 523.32. pero sin IGV, y bombeable; por lo que para obtener el costo que requerimos, calculamos el costo de este concreto premezclado sumando el IGV para precio de venta y quitando el costo de la tabla 3.4. que es costo de bomba pues no la empleamos en la obra.

CUADRO 3.3. Cuadro de costo concreto premezclado Supermix con bomba y sin IGV

CUADRO 3.4. Cuadro de costo de servicio de bomba Supermix

COSTO DE CONCRETO PREMEZCLADO SUPERMIX

COSTO DE CONCRETO PREMEZCLADO SUPERMIX BOMBEO 523.32 – 30.00 = 493.32  COSTO SIN BOMBA



S/. 523.32

–

COSTO SERVICIO DE

Finalmente comparamos en el cuadro 3.5 ambos precios el precio de concreto IN SITU usado en obra y el costo de precio del concreto en venta por supermix ambos con las mismas características:

CONCRETO PREMEZCLADO IN SITU

CONCRETO SUPERMIX S/. 493.32

PREMEZCLADO

S/. 395.00 CUADRO 3.5. Cuadro de comparación de precios de concreto premezclado

8.3.1. Obtenemos la diferencia de esta comparación siendo:

493.32 – 395.00 = 98.32

 Precio excedente del concreto premezclado Supermix.

Como vemos ambos concretos tienen las mismas características como f´c= 21 Mpa, pero la diferencia radica en que uno es elaborado de forma manual en obra, y el otro es elaborado por una empresa, la cual hace uso de diferentes insumos y materiales para su elaboración y garantía.

INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN “CONCRETO RECICLADO” TECNOLOGIA DEL CONCRETO

APELLIDOS Y NOMBRES Anco Alvar, Harol Camargo Monroy, Fernando Chirinos Mendoza, Marvin León Palomina Rojas, Jhon Yucra Castro, Jhon Meler GRUPO CIV 5-3.1 CIV 5-3.3 2020 – I

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo con las normas de la Universidad Católica San Pablo”

_________________________

1. INTRODUCCIÓN El reciclaje de residuos de la construcción, ha sido de interés en grandes proyectos relativos a la rehabilitación y reconstrucción después de desastres o guerras, pero también debe serlo en lugares como el nuestro, pues son muchas las porciones de paisaje que se han ido perdiendo debido a la extracción de materias primas para la confección de materiales para la construcción, como también los problemas de su vertido, que afectan no sólo lo estético, sino la vida útil de los rellenos sanitarios y, por consiguiente, las condiciones de habitabilidad urbana. La aceptación o no del concreto reciclado por parte de la población fue el aspecto que motivó a que una investigación previa, desarrollada en un marco eminentemente técnico, se constituyera en un proyecto de investigación para la Maestría en Hábitat. Después de conseguir óptimos resultados en cuanto a las características físicas mecánicas del hormigón confeccionado con escombros, tales como su resistencia, durabilidad y textura, se pensó que la introducción de este material compuesto en el campo de la construcción era cuestión de días. Sin embargo, dos años después de mostrar el producto a la comunidad académica, industrial y civil en general, este seguía siendo visto como algo “muy bonito”, interesante y “ecológico”, pero no más; proyectos que pudieron en su momento (1999 – 2000) haber sido construidos con este material, fueron desarrollados finalmente con el concreto tradicional, “la verdad es que la gente apenas se le diga que su vivienda está hecha con escombros va a pegar el grito”, era el argumento de los directores de proyectos y fiduciarias .

2. HISTORIA El uso del concreto reciclado data de tiempos posteriores a la segunda guerra mundial, se podía observar como los países europeos enfrentaban la destrucción de sus ciudades y por ende la acumulación de escombros. Esta problemática motivó a que los desechos se utilizaran en la elaboración de concreto para la reconstrucción de ciudades, en especial los países como Gran Bretaña y Alemania.

“Figura 1: 2da Guerra mundial” Los reportes realizados en esas épocas por ingleses, alemanes y rusos hablaban de las propiedades de concreto reciclado y de sus muy buenos resultados; esto incentivó a que los Estados Unidos investigaran sobre el tema. Dentro del contexto latinoamericano México D.F, en 1994 nace la empresa CONCRETOS RECICLADOS, S.A, la cual se dedica al reciclaje, trituración y clasificación de los desechos de la construcción y/o demolición.

“Figura 2: Empresa Mexicana de Concretos Reciclados”

El 22 de abril de 2009, en la región de Valencia, en la carretera que une Manises y Paterna, se inauguró el primer puente atirantado a nivel internacional construido sólo con concreto reciclado, con 165 m de longitud, para desplazar 14.000 vehículos diarios, se usó 348 m 3 de agregado reciclado.

“Figura 3: Puente de Valencia”

3. DESCRIPCIÓN Los residuos generados por la industria de la construcción, los metales y la madera son los materiales que mayor potencial de reúso tienen, sin embargo, los residuos de concreto, tejas, y ladrillos, son componentes que también han demostrado a nivel mundial, tener un potencial importante de reúso o reciclaje, que permiten reducir de manera importante su disposición para una nueva construcción. •

AGREGADO A PARTIR DE RESIDUOS DE CONCRETO

Respecto de los agregados reciclados, éstos se fabricaron de acuerdo al mismo procedimiento de trituración y cribado utilizado en los agregados naturales, con la diferencia de que la materia prima fue concreto premezclado. En este caso se realizó una trituración primaria manual y posteriormente se siguió con el proceso de fabricación mostrado en la siguiente figura.

“Figura 4: Proceso del tratamiento del Concreto Reciclado”

3.1.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas estudiadas para los agregados gruesos fueron la granulometría, coeficiente de forma, humedad, absorción, densidad relativa y peso volumétrico compactado. Los resultados se presentan en conjunto para los agregados naturales y reciclados con fines de comparación. Las propiedades físicas estudiadas para el agregado fino fueron la granulometría, módulo de finura, humedad, absorción, densidad relativa y peso volumétrico compactado. 3.1.1. GRANULOMETRÍA La granulometría de los agregados gruesos, naturales y reciclados, se controló de acuerdo a la norma ASTM C 33 para tener las mismas condiciones y así tener una base de comparación. En la siguiente gráfica se muestran las curvas granulométricas de los dos tipos de agregados gruesos.

“Figura 5: Estándares que debe cumplir un Concreto Reciclado” 3.1.2. HUMEDAD La humedad que todos los agregados (naturales, reciclados y arena) tenían en el momento de los experimentos se midió siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 566. Los valores obtenidos se presentan en la “Tabla 1. Humedades de los agregados”. Se observa claramente que los agregados gruesos reciclados tenían una humedad mayor que la de los naturales. Estos valores de humedad se utilizaron para realizar las proporciones de las mezclas de concreto, ya que se previnieron variaciones en las mismas.

“Tabla 1: Humedades de los agregados”

3.1.3. ABSORCIÓN Esta propiedad se midió de acuerdo con la norma ASTM C 127 y 128, para agregados gruesos y finos, respectivamente. Los resultados de la “Tabla 2. Absorción de los agregados". Es evidente que los agregados gruesos reciclados son notablemente más absorbentes que los naturales. Sin embargo, ambos están dentro de los rangos normales, al igual que la arena.

“Tabla 2: Absorción de los agregados” 3.1.4. DENSIDAD RELATIVA La densidad relativa de los agregados se midió de acuerdo con las normas ASTM C 127 y 128, para agregados gruesos y finos, respectivamente. En la “Tabla 3.Densidad relativa (adimensional)”, se presentan los resultados. Se aprecia que la densidad de los agregados reciclados fue menor que la de los naturales, lo cual podía esperarse, ya que el contenido de pasta de cemento en el material reciclado disminuye la densidad global del agregado.

“Tabla 3: Densidad relativa (adimensional)”

3.1.5. PESO VOLUMÉTRICO COMPACTADO Esta propiedad se midió de acuerdo con la norma ASTM C 29. El peso volumétrico compactado de un agregado usado para concreto de peso normal, varía de 1200 a 1760 kg/m3. Los valores obtenidos en el laboratorio están dentro de este intervalo en la “Tabla 4. Peso volumétrico compactado”.

“Tabla 4: Peso volumétrico compactado”

3.2.

PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO

3.2.1. ASENTAMIENTO Para obtener el asentamiento o revenimientos de las mezclas de concreto se utilizó el procedimiento establecido en la norma ASTM C 143. En la Tabla 5 se presentan los revenimientos obtenidos. Como se puede apreciar la mayoría de los revenimientos se encuentran dentro de los límites de tolerancia (± 2.5 cm) que están establecidos en la fracción 6.1.2 de la norma ASTM C 94. Sólo la mezcla CR300 estuvo fuera de los límites.

“Tabla 5: Revenimientos”

3.2.2. CONTENIDO DE AIRE El contenido de aire de las mezclas de concreto se obtuvo de acuerdo con el procedimiento que se establece en la norma ASTM C 231. En la “Tabla 6. Contenidos de aire obtenidos” se presentan los contenidos de aire obtenidos de las seis mezclas elaboradas.

“Tabla 6: Contenidos de aire obtenidos” 3.3.

PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO

3.3.1. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 39. Las resistencias a la compresión obtenidas se presentan en la “Tabla 10. Resistencias a la compresión de los concretos”.

“Tabla 7: Resistencias a la compresión de los concretos”

3.3.2. RESISTENCIA A LA TENSIÓN Para un concreto de peso normal, la resistencia a la tensión se estima en 1.20 a 1.50 veces la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión, para concretos clase dos y clase uno, respectivamente. Esta propiedad se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 496. Las resistencias a la tensión que alcanzaron las mezclas de concreto se presentan en la “Tabla 8. Resistencias a la tensión de los concretos”. Como se puede observar en esta tabla, los concretos reciclados alcanzaron valores de resistencia a la tensión, ligeramente menores que los concretos naturales: 96% para el CR200, 92% para el CR300 y 84% para el CR400.

“Tabla 8: Resistencias a la tensión de los concretos” 3.3.3. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN La resistencia a la flexión o módulo de ruptura para un concreto de peso normal se considera como 2 y 1.4 veces la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión para concretos clase uno y clase dos, respectivamente. Para obtener los valores de resistencia a la flexión que alcanzaron los concretos, se siguió el procedimiento establecido en la norma ASTM C 78. En la “Tabla 9. Resistencias a la flexión de los concretos” se presentan las resistencias a la flexión de los concretos estudiados.

“Tabla 9: Resistencias a la flexión de los concretos”

4. APLICACIONES Y USOS La mayor utilización de un agregado de concreto reciclado se basa en reconstrucciones de pavimentos. Debido a que no hay una normativa específica para este tipo de agregados, por lo pronto se están utilizando como bases, sub bases granulares y sub bases de concreto. Los agregados de concreto reciclado también se usan para la fabricación de concretos ya sea reemplazando parcial o totalmente a los agregados. En menor medida hay también se fabrican adoquines con agregado de concreto reciclado. El empleo en estructuras de concreto no está limitado para el concreto reciclado, pues aún con la disminución de resistencia que presenta éste, se puede solucionar con una adición extra de cemento cuyo costo puede compensarse con un bajo precio del agregado de reciclaje. Hay que recordar el buen comportamiento del concreto con áridos reciclados a la acción del congelamiento y deshielo, lo que puede hacerlo socorrido en climas con dichas condiciones para toda la aplicación del reciclado de concreto viejo como se acostumbra para una fuente nueva de agregados. El punto más importante en la aplicación del concreto reciclado, lo constituye el factor económico. Si el costo del agregado reciclado es menor que el de agregado natural, su uso será extenso. Si existen circunstancias como la no existencia de agregados naturales disponibles o, arenas donde el agregado natural no es suficiente para atender la demanda, así como lugares en los que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes para permitir buena economía del proceso, dependerá su uso y aplicación para cada lugar en particular.

5. PROCESO CONSTRUCTIVO 5.1.

Proceso de reciclaje

Para la obtención del concreto reciclado, primero se realiza una separación de los residuos.

“Tabla 10: Cuadro de clasificación de residuos” Luego de haber realizado una debida separación de los residuos. Estos pueden ser trasladados a una planta de reciclaje o también se puede instalar los equipos en obra si las condiciones del terreno lo permiten. Una vez los residuos se encuentren debidamente separados se procede con una limpieza manual para evitar cualquier material contaminante.

“Figura 6: Proceso de Reciclaje del Concreto” El proceso que se sigue en una planta de reciclaje es básicamente el mismo que una planta de extracción de agregados, con la particularidad de que en las fajas transportadoras se colocan electroimanes para separar los restos de material ferroso del concreto triturado, después de este proceso se procede a un tamizado y separación por tamaño de partícula, posteriormente se almacena y se finaliza el proceso.

6. RESUMEN DEL PROYECTO

Después de realizar un análisis de las propiedades físicas y mecánicas del concreto reciclado. Se pudo determinar que su uso es adecuado para desarrollar una diversidad de proyectos. Ya que este se desempeña de forma aceptable en casi todas las aplicaciones de la ingeniería civil. Se recomienda su uso en elementos que no estén expuestos a acciones de desgaste debido a que los agregados producto de concreto reciclado presentan pérdidas del 20 a 45 % y esto establece un limitante en su uso. Es por eso que en la actualidad se utiliza en la elaboración de base y sub-base de vías. Actualmente se está investigando para que este material sea viable en más aplicaciones.

6.1.

Proceso constructivo de un pavimento Básicamente el proceso es el mismo, la única variable es el uso de agregados obtenidos por el reciclaje de concreto proveniente de una demolición en vez del agregado convencional.

“Figura 7: Capas donde va el Concreto Reciclado” ⦁ Sub-rasante: Es el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo natural debidamente perfilado y compactado para que los materiales que se coloquen sobre ella se acomoden uniformemente y tenga una resistencia homogénea en toda la superficie. Cuando el suelo natural no es el adecuado se hace un proceso de mejoramiento y compactación. ⦁ Sub –base: Compuesta por materiales granulares. Esta debe tener un perfilado y compactado, Su principal función es poder distribuir uniformemente las cargas aplicadas sobre el pavimento hacia la sub rasante. ⦁ Base: En esta capa se utilizan materiales granulados de excelente gradación ya que es la que protegerá el resto de capas de posibles deformaciones. ⦁ Carpeta de rodadura: La cual está compuesta por losas de concreto las cuales están limitadas por juntas transversales y longitudinales. Cuya función es aislar cada losa de movimientos ajenos al pavimento, para evitar fracturas en esta. Es tanto en la capa de sub-base, como la de base donde utilizamos el concreto reciclado. El utilizar agregados de concreto reciclado, favorece desde un punto de vista económico. Ya que el precio de este material es menor al de un agregado natural. Costo aproximado de S/. 8.50 por m3.

Actualmente en Perú se están elaborando ladrillos, broquetas y adoquines, reciclando el concreto obtenido de las demoliciones. Estos ladrillos son utilizados en muros perimetrales. El mortero obtenido con estos agregados necesita un diseño de mezcla especial ya que estos agregados tienen un porcentaje de absorción elevado. Es cierto que económicamente el precio de estos agregados es bajo pero para su uso en mortero necesitaría de aditivos lo cual elevaría el costo por m3.

7. PRESUPUESTO Y COMPARATIVO

“Figura 8: Costos y comparación de un Concreto Reciclado y un Concreto Natural”

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8.1.

Conclusiones - El agregado reciclado a partir de concreto puede presentar mezclas de buena calidad y con un comportamiento mecánico parecido al de los concretos naturales, claro siempre y cuando se presente un manejo correcto del mismo, como una buena granulometría y un buen diseño de mezclas considerando las características ya presentadas en este informe. - Los concretos reciclados en casi todas las propiedades mecánicas presentan valores por debajo de los alcanzados por un concreto convencional, al hacer un diseño de mezclas se debe tener en cuenta estas propiedades como referencia para aumentar algunos valores en el diseño y así aumentar la resistencia. - Los agregados de concreto reciclado son una buena alternativa en pro de la conservación del medio ambiente, ya que los agregados naturales son recursos limitados que en algún momento pueden escasear y la explotación de éstos trae consigo destrucción de paisajes. - Los agregados de concreto reciclado han sido recomendados para la construcción de bases y sub bases de pavimentos, ya que sus propiedades son parecidas a los agregados naturales, excepto que tienen un mayor desgaste en la prueba de la máquina de los Ángeles.

8.2.

Recomendaciones - Que los gobiernos y otros sectores clave publiquen o saquen estándares con normas y se proporcione detalles para que el público determine tasas de recuperación del concreto reciclado. - Desarrollar incentivos económicos que permitan el avance de la infraestructura. - Adoptar una legislación que promueva la reutilización con el mayor valor agregado tanto económico como técnico y ambiental.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS •

Ascencio, A.(2014). Efectos de los agregados del concreto reciclado en la resistencia a la comprensión sobre el concreto f´c=210 kgf/cm2.Universidad Nacional de Cajamarca. Cajamarca.

•

BEDOYA, Carlos Mauricio. Confección del concreto reciclado mediante el aprovechamiento de residuos de la construcción. Trabajo de grado. Escuela de construcción. Universidad Nacional de Colombia. Medellín, 1998.

•

Martínez-Soto, I. E., & Mendoza-Escobedo, C. J. (2006). Comportamiento mecánico de concreto fabricado con agregados reciclados. Ingeniería, investigación y tecnología.

INGENIERÍA CIVIL CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

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ALVAREZ ZEBALLOS NICOLAS  COPAJA QUISPE LUIS MIGUEL  MERMA CCAHUANA MONICA   TAPIA FALCON GISSELL  ZUÑIGA HUAMAN BRAYAN

5TO SEMESTRE

2020

“Los alumnos miembros de este grupo declaramos haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo, haciéndonos responsables y solidarios ante la eventualidad de una infracción a las mismas, asumiendo las consecuencias y repercusiones de ser el caso”

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

2

HISTORIA/ EVOLUCIÓN

2

DESCRIPCIÓN

2

3.1. VENTAJAS DEL CCR

4

3.2. DESVENTAJAS DEL CCR

5

3.3. PROPIEDADES DEL CCR

5

3.3.1. RESISTENCIA MECÁNICA

5

3.3.2. PROPIEDADES ELÁSTICAS

5

3.3.3. PERMEABILIDAD

6

3.3.4. DENSIDAD

6

3.3.5. DURABILIDAD

7

APLICACIONES Y USOS

7

4.1. CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO(CCR) APLICADO A PAVIMENTOS. 7 4.2. CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO(CCR) APLICADO A PRESAS. SELECCIÒN DE MATERIALES PARA CCR

7 7

5.1. CEMENTO

8

5.2. PUZOLANA

8

5.3. AGREGADOS

8

5.4. GRANULOMETRÍA

8

5.5. AGUA

8

5.6. ADITIVOS

8

PROCESO CONSTRUCTIVO DE PAVIMENTOS CON CCR

8

APLICACIÓN

9

RESUMEN DEL PROYECTO

9

JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO

9

PRESUPUESTO Y COMPARATIVO BIBLIOGRAFÍA

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1

CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO 1. INTRODUCCIÓN La American Concrete Institute(ACI) define al CCR como “concreto compactado mediante compactación con rodillo”, concreto de consistencia seca, asentamiento cero y de trabajabilidad tal que se consolida por vibración externa con rodillos bibratorios. El concreto compactado con rodillo es un método constructivo que está siendo aplicada en diversos países de Latinoamérica y Europa, dando así resultados favorables en la construcción de pavimentos. Por otra parte el CCR tiene una amplia aplicación; se aplica en represas, pavimentos urbanos y rurales, pisos industriales, aeropuertos entre otras.

2. HISTORIA/ EVOLUCIÓN En 1865, en Escocia se realizó el primer pavimento de concreto compactado con rodillos, ya que en esa época aún no se había desarrollado la técnica de vibración, la que se introdujo en todos los campos de la Ingeniería Civil y por lo tanto se introdujo también en la construcción de pavimentos en los años 30, después de la Primera Guerra Mundial. Hasta entonces los pavimentos se compactan con rodillos, la técnica de compactado con rodillos en la construcción de pavimentos se abandona con la llegada de la técnica de vibración y por la no disponibilidad de equipos de compactación, Alrededor de 1970 se retoma la técnica de compactado con rodillo gracias a que aparece equipos eficientes y modernos, en esta etapa y con la reaparición de CCR se realizan los primeros pavimentos en España-Barcelona. A partir de 1980 en todo el mundo se empieza a emplear la construcción de pavimentos con la técnica del CCR.

3. DESCRIPCIÓN El CCR, usa principio de tecnología del concreto ,materiales cementantes, y la mecánica de suelos tanto para su colocación como para los grados de compactado(curvas de densidad y humedad)para tener una densidad seca máxima con un contenido de humedad óptimo, por su baja relación de a/c,el consumo de cemento puede variar desde 40 hasta 380Kg/m3, según sea el tipo de aplicación; para bajos consumos de cemento, el CCR presenta una apariencia semejante a la de las gravas tratadas con cemento. EL CCR contiene los mismo materiales que un CCV,la diferencia radica en las proporciones de los materiales, lo que le permite soportar mayores esfuerzos de compresión y durabilidad, las condiciones que se aplican para su construcción son: ● Tiene una baja relación de a/c ,entre ​0.30  -  0.40​, al tener baja contenido de agua hace que el concreto sea más durable. ● Es una mezcla seca(rígida) que hace que no tenga asentamiento. 2

Aplicaciones van desde usos industriales y viales a. Industrial ❖ Puertos ❖ Aeropuertos ❖ Estacionamientos de carga pesada ❖ Patios de maniobra (carga y descarga) b. Uso vial y Represas ❖ Carpeta de rodadura ❖ Base ❖ Pavimento urbano y rural Consideraciones:  ➢ El  CCR  debe  tener  la  suficiente  humedad  para  permitir  la  adecuada  distribución  del  mortero  conglomerante  en  el  concreto  durante  el mezclado y  la operación de compactación vibratoria.  ➢ CCR  similar  al  concreto  convencional  vibrado  y  superior  a  la  base  granular  establecida con cemento    ➢ La mezcla es tan rígida que el rodillo vibratorio puede inmediatamente compactarse después de su colocación.

Colocación de CRR Fuente: (​Martinez Bernardo, 2010​)

Compactación CRR 3

Fuente: (​Ramirez Reynaga, 2012​)

Terminado CRR Fuente: (​Martinez Bernardo, 2010​) 3.1. VENTAJAS DEL CCR ● Alta capacidad de soporte inicial, lo que le permite al pavimento ser liberado al tráfico después de su terminación. ● Alta resistencia, durabilidad, trabajabilidad, alta capacidad de carga y poca deformación de la superficie (mínima). ● Técnicas rápidas de construcción. El proceso de construcción de CCR implica una colocación casi continua de material (inmediata). ● El CCR se produce y coloca utilizando equipos comunes y de amplia existencia dentro de las empresas constructoras. En caso de obras menores sometidas a tráficos livianos, se utiliza maquinaria común (rodillo vibratorio, rodillo neumático y motoniveladora); y para obras sometidas a tráficos mayores se utiliza maquinaria (finisher, rodillo vibratorio y rodillo neumático). 3.2. DESVENTAJAS DEL CCR ● Dificultad de conseguir una buena regularidad superficial extendiendo con motoniveladora. ● Trabajará como revestimiento, no es adecuada y el curado es deficiente, el CCR sufrirá un desgaste superficial acelerado. ● Necesita de un buen control de fabricación y en obra, humedad, terminación superficial y resistencias. 3.3. PROPIEDADES DEL CCR Palomarez Carmona en el año 1998, nos dice que las diferencias entre las propiedades del CCR endurecido y el CCV obedecen básicamente a las diferencias en las proporciones de la mezcla, la granulometría y el contenido de vacíos.

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3.3.1. RESISTENCIA MECÁNICA Depende de la relación agua/cemento. ● Resistencia a la flexión o módulo de rotura: ​Es una medida de la resistencia a la tracción. ● Resistencia a la tracción​: CCR depende del contenido de cemento, de la calidad de los agregados, de la adherencia pasta – agregado y el grado de compactación de la mezcla. ● Tracción indirecta: ​Son más fáciles de realizar, pueden ser menos sensibles a la desecación y presencia de micro fisuras. (Fuente: US Army Corps of Engineers, 2006). ● Tracción directa:​ Producen resultados muy variables. ● Resistencia a la compresión: Capacidad de un concreto endurecido de soportar cargas y permite prever el comportamiento de la estructura bajo condiciones de carga establecidas. Se ve afectada por relación agua-cemento, calidad de los agregados y el grado de compactación alcanzado. La determinación de la resistencia a la compresión se determina igual que un concreto convencional según la norma, con cilindro de altura de 12 pulgadas y 6 pulgadas de diámetro. En la aproximación a suelos, hay dos métodos comunes para preparar cilindros de CCR (Alvarado Aguirre José, 2014). 3.3.2. PROPIEDADES ELÁSTICAS Dependen de la edad, el tipo de agregado y la relación agua/cementante o calidad de la pasta. Módulo elástico del concreto (Módulo de elasticidad: de 210.000 a 386.000Kg/cm2) aumenta con la edad y con el contenido de cemento. La discontinuidad de la pasta, por ser su volumen insuficiente, provocará la aparición de un volumen de vacíos elevado, lo cual afectará negativamente al módulo elástico. ● Consistencia: CCR difiere notablemente apariencia del concreto normal de asentamiento medible con los procedimientos habituales. El esfuerzo vibrante requerido es mucho mayor que el necesario para vibrar concreto convencional. ● Cambio Volumétrico: ​Debido a la pérdida de humedad o retracción de secado: ❖ La retracción por secado: CCR es más bajo, debido a su menor contenido de agua de amasado frente a un concreto convencional, esto es debido a que el principal efecto de la desecación superficial es la microfisuración de la pasta alrededor de las partículas del agregado. 5

❖ Cambio de volumen autógeno: ​Disminución del volumen del concreto debido a la hidratación del cemento debido al tipo de agregado, mezcla y propiedades materiales, se produce en un tiempo mucho más largo que la contracción por secado. ● Factor Madurez: ​Concreto compactado pierde progresivamente su trabajabilidad, el agua libre se combina con la pasta, perdiendo su papel de lubricante. ● Fluencia y capacidad de deformación: ​Fluencia es directamente proporcional al volumen de pasta, contenido en una unidad de volumen de concreto (Alvarado Aguirre José, 2014). 3.3.3. PERMEABILIDAD El CCR con baja permeabilidad tiene generalmente una baja relación agua/cementante, se ha mezclado y consolidado de manera adecuada, con mortero adecuado y suficiente para llenar todos los vacíos y concreto que se ha curado adecuadamente para permitir la hidratación continua del cemento. Los valores de ensayo para CCR bien compactados están típicamente comprendidos entre 1,5 y 150 X 10-8mm/s. (US Army Corps of Engineers, 2006). 3.3.4. DENSIDAD Depende de la dosificación utilizada y del grado de compactación, densidad CCR entre 2240 y 2560kg/m3. 3.3.5. ​ ​DURABILIDAD Para determinar la durabilidad de un concreto es la calidad del concreto, que a su vez depende de la calidad de los materiales componentes, la dosificación utilizada en la confección y el proceso de fabricación.

4. APLICACIONES Y USOS 4.1. CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO(CCR) APLICADO A PAVIMENTOS. ● El contenido de cemento en el CCR varía desde 300kg/m3 a 360kg/m3 por lo que es un concreto con cero slump. ● La resistencia a la compresión que este soporta varía desde 28MPa a 42MPa (280-420 kg/cm2). ● El tamaño máximo nominal (TMN) del agregado es de 3/4”(19mm) y para superficies más tersas es de 5/8”(16mm).

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● Su colocación se hace mediante capas cuyo espesor varía entre 12 y 25cm, para vías de minería el espesor es de 1m. Para esto se emplea maquinarias usadas para el extendimiento del asfalto. 4.2. CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO(CCR) APLICADO A PRESAS. ● En presas hidráulicas el concreto compactado con rodillo es usado en toda la presa o como una capa protectora en la sección superior. ● El tamaño máximo nominal (TMN) del agregado es de 6”(150mm). ● La mezcla de concreto es transportada por medio de camiones o camiones mezcladores (camión mixer). ● La resistencia que se llega a obtener varía desde 7MPa a 32MPa (70-320kg/cm2). ● Su colocación se hace mediante capas cuyos espesores varían entre 15 y 42cm.

5. SELECCIÒN DE MATERIALES PARA CCR Los materiales constituyentes del CCR son los mismos utilizados en el concreto tradicional, es decir, grava, arena, cemento, agua y, cuando es necesario, aditivo. 5.1. CEMENTO El CCR puede ser hecho de cualquiera de los tipos básicos de Cemento Portland. Para la aplicación en masa. ● Aplicaciones en masa: cemento con baja generación de calor ​(TIPO I). ● Baja generación de calor a edades tempranas .​Es el más utilizado, por sus características de baja generación de calor en edades tempranas (TIPO II)​. ● (TIPO III) ​no es recomendable por acortar el tiempo para la compactación y mayor calor en edades tempranas. 5.2. PUZOLANA Una de las principales funciones de la puzolana es la de ocupar espacio que de otra forma sería ocupado por el cemento o el agua. Ocupar este espacio con agua produce una reducción de la resistencia del concreto y ocuparlo con cemento puro se traduce en problemas derivados del calor de hidratación. 5.3. AGREGADOS El agregado ideal para concreto compactado debe consistir en un cierto tipo de materiales triturados que cumplan con las siguientes características generales:

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● Que resista lo suficiente como para no triturarse bajo la acción de la compactación de rodillos vibratorios. ● Como agregado fino debería emplearse arenas naturales con una granulometría continua.Debe limitarse el tamaño máximo del agregado grueso. 5.4. GRANULOMETRÍA Cuanto mayor sea el tamaño del agregado utilizado en la mezcla de CCR, es más probable que se produzcan problemas relacionados con la segregación durante el transporte, colocación y compactación. con un agregado de tamaño máximo nominal igual o inferior de ¾´´ (19 mm) es el que se usa para pavimentos. 5.5. AGUA El agua utilizada en mezclas de CCR debe estar libre de cantidad excesivas de álcalis, ácidos o material orgánico que pueden inhibir la ganancia de resistencia. 5.6. ADITIVOS Los aditivos reductores de agua y los retardadores de fraguado son los más usados.

6. PROCESO CONSTRUCTIVO DE PAVIMENTOS CON CCR Una vez se produce el CCR en una planta dosificadora, se inicia el proceso constructivo, al descargar la mezcla resultante en camiones de volteo que harán su transporte al sitio del proyecto. Su transporte, manejo, colocación y compactación se hace utilizando equipos de construcción para movimiento de tierras: Transporte mediante camiones, máquina niveladora y compactación con compactadores vibratorios. Un aspecto importante a considerar en cuanto al transporte se refiere, es la distancia de acarreo, la cual debe ser estudiada detenidamente para calcular el número adecuado de camiones de volteo que permitan la colocación en forma continua. La colocación se hace normalmente en capas cuyo espesor puede variar entre 12 y 25cm. Seguidamente el camión de volteo se aproxima en reversa y se coloca frente a la extendedora de alta densidad. Durante el recorrido la máquina extendedora va compactando la mezcla colocada, a la vez que deja el acabado final de la superficie.

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Una vez que la superficie se encuentra en perfectas condiciones y que ha transcurrido el suficiente tiempo para que el compactador de rodillo se pueda apoyar sobre el concreto, se debe hacer la compactación de la mezcla. Además se debe tomar en cuenta que la primera entrada del rodillo debe ser sin vibración, la segunda vez debe vibrarse sólo el rodillo delantero y la tercera debe ser igual que la primera sin vibración.

APLICACIÓN I. RESUMEN DEL PROYECTO El proyecto hidroeléctrico de Chaglla que está ubicado en la cuenca del río huallaga de la región de Huánuco que está entre los distritos de Chaglla y Chinchao esta central hidroeléctrica produce una energía anual de 2500GWH/año a la red eléctrica nacional, se realizó un diseño preliminar durante la ejecución del plinto, cuando se empezó la ejecución de la presa se determinó que las características y resultados eran diferentes a los estudios realizados anteriormente lo cual provocó una modificación dando lugar a una solución de ingeniería completamente diferente.

II. JUSTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO El CCR fue usado como un muro que sirve de base de apoyo del plinto con la finalidad de sobrepasar la zona de la falla geológica del macizo rocoso para que la estructura del plinto no lo atraviese. Las dimensiones de este muro hecho con CCR es de 18m de altura, 8m de longitud y un promedio de 67m de ancho; el volumen de este muro es de 16537m3 de concreto compactado con rodillo. El proceso constructivo del CCR se hace mediante capas por lo que cada capa debe tener un grado de compactación aceptable de acuerdo a estudios hechos las capas deben tener un espesor de 30cm para asegurarnos de tener un grado de compactación de 101% con un rodillo liso CS-56 de 14 toneladas dando 6 pasadas, pero este proceso con CCR genera zonas porosas entre capas donde el agua puede entrar o infiltrarse por lo que se debe poner una cara de concreto convencional en la parte superior para garantizar la impermeabilización, éste tendrá un espesor de 0.50m como mínimo y con una resistencia mayor a 12MPa para luego continuar con capas de CCR el cual debe tener una resistencia mayor a 10MPa, por lo que el muro tendrá 1077m3 de CCV y 14972m3 de CCR.

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III. PRESUPUESTO Y COMPARATIVO

FUENTE: TESIS PUCP-ESTEBAN JULIAN AGUILA SAENZ-2013

FUENTE: TESIS PUCP-ESTEBAN JULIAN AGUILA SAENZ-2013

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7. BIBLIOGRAFÍA ● Alvaro Aguirre,Jose.(2014).​Estudio descriptivo de la tecnología del concreto con rodillo y sus aplicaciones en pavimentos.Recuperado de:

https://repository.unimilitar.edu.co/ ● Rocha Pitta, Márcio.Estado del arte de los pavimentos del concreto compactado con rodillo.ASOCEM.recuperado de​: http://web.asocem.org.pe/asocem/ ● A ​ guila Sáenz,esteban.(2013).Metodologías constructivas de la base del plinto de la central hidroeléctrica chaglla.PUCP.recuperado de :

https://pdfs.semanticscholar.org/ ● Toxement.(2013).Soluciones expertas para la construcción. euclid chemical. Recuperado de: ​ h ​ ttp://www.toxement.com.co/

● Zavaleta Cadenillas, Edisson.(2017).Concreto compactado con rodillo aplicado a pavimentos utilizando método de compactación de suelos.Universidad Nacional de Cajamarca.Recuperado de:

http://repositorio.unc.edu.pe/ ● Gutiérrez Ortiz, Edilberto​.(2002).​Concreto compactado con rodillo CCR - pavimento.CONCYTEC.Recuperado de:

https://alicia.concytec.gob.pe/ ● Maldonado,Yandry.​Concreto compactado con rodillo.GEOLOGÍAWEB. Recuperado de: ​https://geologiaweb.com/

● Escalaya Advincula,Miriam; Alva Hurtado,Jorge.Diseño de mezclas de concreto compactado con rodillo utilizando conceptos de compactación de suelos.XIV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. Recuperado de :​ h ​ ttp://www.jorgealvahurtado.com/

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INGENIERÍA CIVIL TECNOLOGÍA DEL CONCRETO “PATOLOGÍA DEL CONCRETO”

Ximena Najar Becerra Jose David Florez Chilo Ubaldo Karlos Puma Alvarez 2020 Semestre V

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

RESUMEN EJECUTIVO CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1. INTRODUCCIÓN 2. DESCRIPCIONES 3. APLICACIONES E INTERVENCIONES CAPÍTULO II: INVESTIGACION CASO REAL 1. HISTORIA DE LA CONSTRUCCIÓN 2. CONCRETO DE LA ÉPOCA 3. PATOLOGÍAS DE LA CONDICIÓN DE SUS ESTRUCTURAS:

CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO 1.

INTRODUCCIÓN:

Para poder identificar y caracterizar los defectos y/o daños del concreto, así como delimitar su localización y cantidad en una estructura, debe entonces acudirse a la "PATOLOGÍA DEL CONCRETO". Esta disciplina permite, de manera sistemática y ordenada, desarrollar una serie de pasos secuenciales para llevar a cabo una investigación que permita elaborar un diagnóstico (con sus causas), de modo que esté a su vez permita emitir un pronóstico del comportamiento de la estructura, bajo las condiciones de servicio esperadas para el futuro. Con base a las recomendaciones del ACI 364.1R se ha desarrollado un esquema en el cual se visualiza que usualmente hay una investigación preliminar y una investigación profunda o detallada. La investigación, el diagnóstico de daños y fallas, y el pronóstico del comportamiento de una estructura de concreto, son trabajos muchas veces complejos, que obligan a la especialización y demandan la necesidad de trabajar con especialistas en diversos campos de la Ingeniería y la Tecnología, pero principalmente geotecnia; tecnología; control de calidad y patología del concreto; estructuras y construcción. Desde luego, estos trabajos no solo incluyen elementos técnicos; sino también, aspectos de durabilidad, funcionalidad, estética, seguridad y comportamiento en servicio. El nivel de detalle requerido en un informe de esta naturaleza puede variar desde la simple valoración de la superficie estructural y funcional, basada en la inspección visual superficial durante una inspección preliminar, hasta una profunda investigación y procedimiento de evaluación que combine técnicas especiales de inspección y ensayo. Por ello, es muy importante definir de común acuerdo con el dueño del proyecto o la entidad contratante del estudio, el alcance de los trabajos a realizar (lo cual es recomendable que se materialice por escrito), debido a que se pueden generar las siguientes modalidades de informes: a) Reporte técnico de observaciones: Se elabora un documento donde se indican los antecedentes del proyecto y se enumeran las circunstancias observadas en el reconocimiento; así como, los resultados de los exámenes efectuados en la visita al sitio del proyecto. b) Informe de inspección, evaluación y diagnóstico: Es un documento que se elabora con el objeto de emitir un "dictamen" y se basa en una inspección (que puede estar acompañada de mediciones, auscultación y/o exploración); unos ensayos y análisis de los mismos; y una evaluación estructural c) Informe de inspección, evaluación, diagnóstico y recomendaciones de rehabilitación: Un informe de inspección, evaluación, diagnóstico y recomendaciones de rehabilitación,

incluye lo descrito en el párrafo anterior, más las recomendaciones a que haya lugar, en virtud del pronóstico que se establezca.

2.

DESCRIPCIÓN:

Las estructuras de concreto simple o reforzado, generalmente son diseñadas y construidas para satisfacer un conjunto de requisitos arquitectónicos, funcionales, estructurales, de comportamiento, de estabilidad, y de seguridad, durante un cierto periodo de tiempo, sin que se generen costos inesperados por mantenimiento o reparación. Este periodo de tiempo constituye la vida prevista o vida proyectada en servicio. Normalmente, para edificaciones convencionales este periodo de tiempo puede ser de 50 años. Sin embargo, para obras de infraestructura, algunas recomendaciones estipulan hasta 100 años o más. Lo anterior, no implica necesariamente que, al cumplirse el periodo de vida en servicio, la estructura deba ser demolida; sino que el costo de su mantenimiento para garantizar las condiciones originales hacia el futuro es probable que se incremente por encima del que se considera apropiado durante la vida prevista en proyecto. Por ello, al cabo de la vida de servicio debe estudiarse si el futuro costo de mantenimiento está razonablemente justificado (técnica y económicamente), o si es más apropiado demoler y reconstruir la estructura. La Patología del Concreto se define como el estudio sistemático de los procesos y características de las “enfermedades” o los “defectos y daños” que puede sufrir el concreto, sus causas, sus consecuencias y remedios. Se entiende por Patología a aquella parte de la Durabilidad que se refiere a los signos, causas posibles y diagnóstico del deterioro que experimentan las estructuras del concreto. El deterioro es la degradación de los atributos de un material, de un elemento constructivo y de un sistema constructivo. La degradación es la pérdida de propiedades y características en el tiempo, así la durabilidad es un principio de diseño en la ingeniería y construcción. Los concretos constituidos con materiales apropiados convenientemente proporcionados y bien consolidados, aseguran la durabilidad de las construcciones. El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción; otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil; y otros pueden ser consecuencia de accidentes. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura, la cual incluye: 1. Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura, incluyendo cargas de diseño, el microclima que la rodea, el diseño de ésta, la vida útil estimada, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso que recibe, la cronología de daños, etc.

2. Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura. 3. Auscultación de los elementos afectados, ya sea mediante mediciones de campo o pruebas no destructivas. 4. Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico, tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; verificación de características especiales o adicionales, según requerimientos. 5. Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo 6. Conocimiento del tipo, cantidad y magnitud de los procesos de degradación de las armaduras de refuerzo, los cuales determinan, a través del tiempo, la resistencia, rigidez y permeabilidad de la estructura; recordando que sus condiciones superficiales influyen, y todo ello se refleja en su seguridad, funcionalidad, hermeticidad y apariencia; en suma, en su comportamiento y vulnerabilidad. 7. Verificación que el acero de refuerzo cumpla con la resistencia requerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con las especificaciones indicadas en los planos y memoria de cálculo de las estructuras. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas correspondientes. El estudio de la durabilidad de las estructuras de concreto armado y pretensado ha evolucionado gracias al mayor conocimiento de los mecanismos de transporte de líquidos y gases agresivos en el concreto, y así se permite evaluar la vida útil de una estructura en el tiempo, expresada en número de años y no en criterios subjetivos del tipo “más o menos adecuada” para un cierto grado de exposición. Se requiere, conocer, evaluar y clasificar el grado de agresividad del ambiente y, por otro lado, conocer el concreto y la estructura, estableciendo entonces una correspondencia entre ambos, es decir, entre la agresividad del medio y la durabilidad del concreto de la estructura. El deterioro del concreto se puede ver adicionalmente afectado por el efecto de tres factores: la humedad, la temperatura, y la presión. El factor principal es la humedad en el concreto y no en la atmósfera circundante, aunque ésta última contribuye con los fenómenos de deterioro en la medida que se presentan ciclos de humedecimiento y secado en el concreto. El efecto de la temperatura es muy importante por cuanto ella incide en la velocidad con la cual pueden ocurrir los fenómenos de deterioro en el concreto. Las reacciones químicas se aceleran con el aumento de la temperatura, considerándose que un aumento de la temperatura de 10°C dobla la velocidad de la reacción. Los climas tropicales se consideran más agresivos que otros. La presión atmosférica y el régimen de vientos tienen incidencia sobre la durabilidad al contribuir al deterioro debido a la erosión de partículas arrastradas por el viento; que pueden promover los ciclos de humedecimiento y secado; o afectar los ciclos de enfriamiento y calentamiento de la superficie de la tierra.

Trataremos de explicarles los procesos que sigue la patología del concreto, donde se aprecia que los defectos se manifiestan mediante fenómenos que exhibe el concreto tales como manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Por esto, se adelanta una investigación de la estructura, que incluye una investigación preliminar y una investigación profunda ya antes mencionada, las cuales comprenden un conocimiento previo, antecedentes o historial sobre aspectos como las cargas de diseño, el microclima que rodea la estructura, el diseño, la vida útil, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso, procesos de medición y ensayo y cronología de datos, entre otros; una inspección visual; una auscultación de los elementos afectados mediante mediciones de campo y pruebas no destructivas; una exploración mediante remociones y sondeos; una evaluación o análisis estructural donde se revise la capacidad estructural y se determine la resistencia residual de la estructura mediante métodos empíricos, analíticos o pruebas de carga; y una extracción, análisis y ensayo de muestras mediante ensayos de evaluación física, mecánica, química, biológica y/o microscópica que permitan establecer mecanismos de daño. Posteriormente se correlacionan los antecedentes; las inspecciones, mediciones, ausculta miento y exploraciones, realizados a los elementos afectados de la estructura; y, los resultados de los ensayos físicos, mecánicos, químicos, biológicos y petrográficos obtenidos de las muestras extraídas, para establecer y diagnosticar apropiadamente el tipo, la magnitud y la cantidad de los diferentes daños en los elementos y estructuras evaluadas, con sus más probables causas de ocurrencia. Con base en el diagnóstico, se evalúa la condición de servicio y se genera un pronóstico sobre el comportamiento futuro de los elementos afectados y de la estructura en general.

3.

APLICACIONES E INTERVENCIONES:

En caso de que el pronóstico sea optimista, se puede realizar una intervención adecuada, según la norma ACI 364.1R. · Preservación: Es un proceso en la cual se mantiene la estructura en su condición presente, para contrarrestar posteriores deterioros. · Restauración: Proceso para restablecer los materiales, la forma o la apariencia que tenía una estructura en una época determinada. · Reparación: Es el proceso de reemplazo o corrección de materiales, componentes o elementos de una estructura, los cuales se encuentran deteriorados, dañados o defectuosos. · Rehabilitación: Proceso de reparar o modificar una estructura hasta llevarla a una condición deseada. · Reforzamiento: Proceso mediante el cual se incrementa la capacidad de una estructura o de parte de ella para resistir cargas.

En caso de que el pronóstico sea pesimista, es posible que la estructura deba demolerse, parcial o completamente. En estos casos se da origen a la ingeniería forense, es decir, aquella encargada del estudio de los restos de los elementos de la estructura afectada (por ejemplo, por sobrecargas, sismos, fuego, explosiones u otras) norma ACI 364.1R. CAPITULO II: INVESTIGACION CASO REAL Construcción canal de Panamá patología nuevas y antiguas LOS 100 AÑOS DEL CONCRETO : 1. HISTORIA DE LA CONSTRUCCIÓN: Canal originario, Inicio en 1904 (EE. UU) fueron los encargados tomo 10 años esta construcción (esclusas de Miraflores, Pedro Miguel, Gatún) los equipos utilizados para la construcción fueron sobre rieles. El concreto de la época era masivo no tenía acero de refuerzo y era muy grueso, la construcción de las compuertas fue en sitio; se traían planchas de metal y se abrían hueco para meter los remaches ya que no existía la soldadura eléctrica (en la actualidad sigue funcional). 2. CONCRETO DE LA ÉPOCA: • Equipos utilizados de la época fueron equipos a vapor por lo que tomo más tiempo; las excavaciones que se hicieron fueron por arriba de 1050 millones de m^3 de material; utilizaron equipos; voladuras; ferrocarril y gran mano de obra (con la finalidad de unir el océano pacífico y océano atlántico) • La construcción de los fueron construido con concreto las formaletas usadas fueron metálicas montadas sobre rieles del tren y corrían de un lado a otro depende del vaciado del concreto, • En el muro central lleva una alcantarilla y en la parte de atrás tiene una forma escalonada para poner rellenos de tierra y darle más peso a la estructura; la formaleta de la alcantarilla era acero redondo de 18 pies de diámetro aproximadamente; presionaban la formaleta y la dejaban caer para otro vaciado; utilizaron aproximadamente 38 veces en sus vaciados; • El muro de concreto de la cámara de las esclusas equivale a un edificio de 6 pisos y su alcantarilla podía entrar una locomotora de tren (18 pies de diámetro). Material utilizado: • El material de piedra venia de los ríos del pueblo nombre de dios; era piedra de canto redondo; la arena era del rio; el agua utilizado era agua dulce (rio Chagres); el cemento era de nueva York que venias en barriles y lo tras portaban a los centros de mezclas; crearon una maquinaria donde separaron agregados de piedra y arena (maquinaria ingeniosa) La mezcladora de concreto a medida que fabricaba concreto lo ponía en vagones y se llevaba a obra (eran barias); utilizaron vehículos férreos; también tenían equipos portátiles móviles (buena logística); para los vaciados grandes utilizaron grúas con cables donde movían baldes de concreto de un lado a otro; utilizaron muchos tipos de vaciados de concreto; no existía control de calidad de concreto. • Los vaciados se dieron con equipos mencionados anterior mente; vaciaron aproximadamente de 3.5 millones de m3 de concreto; un dato interesante fue que no descansaban en la obra es decir que trabajaban 24 hora 7 días a la semana

3. PATOLOGÍAS DE LA CONDICIÓN DE SUS ESTRUCTURAS: • Las pruebas de laboratorio en cilindro a comprensión de distintas áreas escogidas de las esclusas arrojaron 1500 psi; 2500psi; 1000psi; en algunas áreas muy selectivas dieron 750 psi y en otras 2800 psi • El concreto en general se encuentra en muy buen estado a pesar de la edad del concreto • En algunas áreas de las esclusas las paredes muestran una perdida de material de aproximadamente 2 milímetros causados por: (cloruraciòn; ataques químicos ambientales, carbonatación, sales, ataques alcalinos, eflorescencia por carbonatación, microorganismos y crecimiento vegetal) • Clima es tipo tropical (región centro América); húmedos cambiantes (lluvias 9 meses al año aproximadamente); los equipos mecánicos están sumergido bajo agua dulces y saladas (metal y concreto); la humedad relativa oscila entre los 28 y 30 grados centígrados. CONCRETO DEL CANAL AMPLIADO: permitir vida de diseño funcional de 100 años para la estructura de las cámaras y tinas de las esclusas, cumplir con requisitos para la estructura que retiene agua; relación agua cemento máximo de (0. 4); permeabilidad máxima de 1000 coulombs de acuerdo con ASTM C 102 control de diferencia entre temperatura interna y externa. CRITERIOS MUROS Y ESTRUCTURAS sisimicos Basados en antecedente históricos; modelos matemáticos geotécnicos Perfiles geológicos, perfiles geotécnicos con ciertos parámetros muros de las esclusas Condiciones de permeabilidad de los suelos adyacentes Análisis de progresión; interacción y modelaje de estructuras Estas estructuras si usaron acero estructural Mezclas Cemento Argos Puzolana 12 y 25 % Micro sílice 5y 8% Agregados Basalto grueso como fino Toma de agua Lago gatun, Miraflores Tipos de concreto Clase I Clase II Clase III Clase IV Clase V Clase VI Clase VII Clase VIII Clase IX Clase X

Estructural marino Masivo interior Estructural Pobre Tremie Miscelánea Pérvio Estructural prefabricado Estructural marino de alta resistencia Estructural marino de alta

Estructura de esclusa Encapsulado por estructural marino Edificio y otros Nivelación y relleno No estructural Drenaje bajo losas Tapas Áreas de flujo de alta velocidad Puertos

resistencia puertos

Pruebas de aseguramiento de calidad • Cemento • Granulometría de agregados grueso y fino • Módulos de finesa del agregado fino • Revenimiento y temperatura Tipos de mezclas Áreas de baja salinidad < 0.6 g/l

Áreas de moderada salinidad