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PREFABRICADOS

Los agregados

La arena manufacturada y su aplicación es el área de mayor crecimiento en agregados para la construcción. Históricamente, la arena manufacturada ha sido un subproducto del proceso de trituración y cribado. Actualmente, debido a las restricciones ambientales y urbanas, la arena manufacturada se está convirtiendo en un producto muy solicitado.

La arena manufacturada puede usarse como un producto para controlar el costo y/o la calidad de la producción de agregados. Se ha reportado, tanto en la investigación como comercialmente, que la arena manufacturada ofrece ventajas de desempeño al concreto y a las mezclas de mortero. Las características específicas de un producto de alta calidad mejorarán las propiedades deseadas.

Mucha de la reticencia en el uso de la arena manufacturada para mezclas de concreto ha estado relacionada con el proceso. La producción de la arena manufacturada ha sido más bien un subproducto, y no tanto para un propósito especial. Se puede agregar valor a la operación total si se cambia el enfoque en la planta de trituración, de la producción de finos triturados a la producción de arena manufacturada de alta calidad.

En años recientes, se han llevado a cabo muchas investigaciones sobre la manufactura de arena, y existe una mejor comprensión de cómo sus características afectan a las propiedades del concreto. También se ha logrado un progreso notable en el desarrollo de nuevas tecnologías para el equipo y control del proceso.
La combinación de estos dos factores ha contribuido decisivamente a la creación de la tecnología y el dominio total de un proceso capaz de generar arena manufacturada de alta calidad, tomando en cuenta las características de los recursos de roca que se tengan y la demanda para tal arena manufacturada.

Aplicación
El uso de arena manufacturada se está incrementando año con año. Su uso continuado y cada vez más amplio será solamente el resultado de un mejor conocimiento acerca de su utilización y la implementación de la tecnología en el proceso que permita usarla exitosamente. La optimización del proceso para ajustarse a las características de la roca existente es la parte clave del proceso de diseño.

El uso de agregados en el concreto es para llenar los huecos. Esto debe hacerse de tal manera que el concreto tenga los atributos idóneos de desempeño en el campo, ya se trate de trabajabilidad, resistencia, bombeabilidad, o acababilidad. Cuando se produce a través del proceso correcto, la arena manufacturada mejora la calidad del concreto.

La experiencia en el campo ha demostrado que las propiedades de la roca existente tienen un efecto importante en el desempeño. La roca granulada más fina con alta resistencia intrínseca tiende a producir arenas manufacturadas que son angulares y tienen una deficiencia en los tamaños de partículas en el rango de 0.6–0.15 mm (por ejemplo, el basalto). Las rocas cristalinas tienden a producir una arena que tiene más partículas cúbicas y en donde todos los tamaños de las partículas están bien representados (por ejemplo, granito).

Una barrera importante al uso más amplio en el concreto es el contenido del rellenador (fracción del material de -0.075 mm). Las propiedades de la roca fuente tienen una gran influencia en la producción del rellenador o filler. Así pues, la investigación de las propiedades de la roca fuente es un paso obligado para producir arena manufacturada con el contenido adecuado del rellenador o filler.

En la manufactura tradicional del concreto no se han empleado grandes cantidades de arena manufacturada. Se clasifican las cantidades en exceso, y pueden acabar ya sea como desperdicio mineral en estanques de sedimentación o, cada vez más, se usa una clasificación por aire para clasificar el rellenador o filler.

Referencia: Stacy, Goldsworthy, en World Cement, abril de 2008.

PAVIMENTOS

Preparación de superficie usando escarificación
a alta velocidad

El proyecto de reconstrucción de la autopista Dan Ryan en Chicago, involucró la reconfiguración de rampas y pasos a desnivel, la instalación de alcantarillas mejoradas, la construcción de nuevos carriles, así como también la reparación de los carriles existentes. Parte del proceso de la reparación de los carriles en los puentes existentes consistió en preparar la superficie e instalar una capa superpuesta de concreto de microsílice. El Departamento de Transportación de Illinois exigió que se usara un equipo para remover el concreto débil en la superficie, incluyendo la capa superficial de concreto microfracturado que quedaba como resultado de la escarificación mecánica. Además, se especificaron resistencias mínimas a tensión por adherencia en la superficie preparada, de 1.2 y 1.0 MPa en la capa superpuesta adherida. Para satisfacer este requisito, se requirió esmerilado mecánico seguido por hidroescarificación a alta velocidad o simplemente escarificación a alta velocidad.

La remoción inicial se logró usando fresado mecánico, que dejó una superficie debilitada debido al fracturado del agregado grueso y a la creación de microfracturas en el substrato. La escarificación a alta velocidad removió las microfracturas, para un perfil de ¼ pulgada (0.64 cm), y dejó una superficie rugosa adherible. Normalmente, la hidroescarificación, hecha con un robot de hidrodemolición, tiene una tasa de producción de 372 a 557 m² por cada turno, de modo que para cumplir con los programas para capas superpuestas, el subcontratista introdujo el proceso hidreoescarificación. Se utilizó equipo montado en el camión con una cabeza escarificadora de 0.6 m de ancho, capaz de llevar 15,140 L de agua y de generar 248 MPa de presión de agua. El camión se conecta a un sistema de vacío que permite una operación de escarificación limpia y eficiente. Los rendimientos de producción promediaron 2787 m² por turno.

Las pruebas de adherencia de la capa superpuesta involucraron una prueba de resistencia a tensión directa en la superficie preparada, así como también sobre la capa superpuesta. Para la superficie preparada, se requirió que el promedio de seis pruebas, de un área mínima de 56 m2, fuera de al menos 1200 kPa y cada prueba individual tuviera una resistencia mínima de 1100 kPa. Y para la superficie superpuesta, cada prueba individual tuviera una resistencia mínima de 1034 kPa. Las pruebas de adherencia en la superficie preparada fueron tan altas de hasta 2413 kPa con un promedio de 1586 kPa de un total de 60 pruebas de adherencia realizadas. Las pruebas de adherencia de las capas superpuestas también dieron resistencias a tensión tan altas de hasta 2413 kPa, siendo 1517 kPa el promedio de 63 pruebas.

Solamente se requirió una pasada para la escarificación y la limpieza, sobre aproximadamente 167,225 m2 a una remoción de ¼ pulgada (0.60 cm). Un camión de vacío conectado a una unidad de hidroescarificación controló el agua y recolectó los escombros. Una vez que el ingeniero y el contratista confirmaron la resistencia de adherencia necesaria, se colocó una capa superpuesta de concreto de microsílice reforzado con fibra.
Información adicional: kwinkler@ramparthydro.com

PREFABRICADOS

Aislamiento acústico en escaleras prefabricadas de concreto

El ruido de pasos se genera cuando el ruido propagado en las estructuras solidas se activa por pasos, patadas o golpes y por esta razón se excitan paredes y cubiertas, y con ello la emisión de ruido aéreo. Para comprobar las construcciones con relación al ruido de pasos, se emplean aparatos especiales normalizados: mecanismo de martillo o pelota de goma, que simulan una excitación de este tipo. La acústica generada en este caso se mide en dB (decibelios), en donde en Alemania la Norma DIN 4109 regula las disposiciones para aislamiento acústico en edificios.

Cubiertas, escaleras y pedestales son típicos transmisores de ruido de pasos. No sólo en escaleras de viviendas multifamiliares sino también en la propia casa. Las protecciones contra ruido de pasos aumenta la calidad de vida. La transmisión de ruido de pasos puede evitarse a través de diversas medidas constructivas. Debido a que las escaleras.

de concreto armado en función de lo complicado del cimbrado se producen de preferencia como elementos prefabricados, la protección contra ruido de pasos representa un desafío especial dado que las formas de las escaleras varían entre hélice y rectas con diferentes inclinaciones.

El sistema de protección contra ruido de pasos de Philipp cumple exactamente estos requerimientos. Éste ofrece al usuario la posibilidad, de adaptar por cuenta propia anclajes a las medidas necesarias de montaje, dependiendo de la inclinación de ascenso, lo que incrementa la flexibilidad del sistema. A través de este apoyo se logra una notable reducción del ruido de pasos en comparación con los apoyos habituales de pedestales. Los valores necesarios de acuerdo a la Norma DIN 4109 y garantizados por Philipp son, en este caso, el nivel de ruido de pasos normalizado evaluado, que especifica una indicación para la protección contra ruido de pasos para cubiertas. La medida mejorada del Philipp TSS System se ajusta al aislamiento acústico y al ruido de pasos según DIN 4109 (58dB). Esto quiere decir, que el ruido de pasos resultante oscila, según la carga, entre 39dB y 42dB, la que se encuentra aun por debajo de la protección incrementada de ruido de pasos (DIN 4109).

El Philipp TSS System está constituido de varios componentes individuales: el correspondiente anclaje roscado Philipp; el perno roscado que se enrosca en el anclaje, así como el apoyo TSS propiamente dicho.
Este apoyo TSS se fabrica en un elastómero de tipo neopreno. La distribución óptima de carga del perno, está garantizado por una placa de acero galvanizado, la cual se encuentra dentro del cuerpo de aislamiento acústico. La carga de este modo se encamina a través del elastómero al apoyo (mampostería, pared de concreto, etc.)

Durante el montaje, el perno se enrosca manualmente a través de un recorte en la pared hasta el tope, dentro del casquillo roscado. Esto es posible tanto antes como después del montaje de la escalera. A continuación se desliza completamente el apoyo de la escalera. Una capa de mortero se coloca en el cuerpo de aislamiento acústico, compensa pequeños desniveles. Esta capa de mortero asegura además la distribución de carga en la mampostería. El colado cierra el recorte creado y garantiza de esta manera la durabilidad del apoyo.

Debido a que las escaleras sirven de ruta de escape en caso de incendios, el sistema de protección contra ruido de pasos fue verificado y confirmado con relación a la clase de resistencia contra el fuego F90 por el Instituto de ensayo de materiales Braunschweig.
Informes: info@philipp-gruppe.de; www.philipp- gruppe.de

TUBOS

Durabilidad para los tubos de concreto 2a. parte

El entorno físico de una tubería tiene influencia directa en el concreto que es dañado por las condiciones que rodean el tubo. En la mayoría de las tuberías se transportan líquidos mediante la fuerza gravitacional. Por esta razón resultan mecanismos de daños complejos, ya que por regla general debido a los tubos parcialmente llenos, se presentan combinaciones diferentes en el transporte de líquidos a través de la pared del tubo. Como resultado pueden generarse diferentes mecanismos de daños. Simultáneamente, hay diferencias de temperatura entre la superficie interior y exterior de la pared del tubo, que conducen a gradientes de temperatura sobre la sección de la pared del tubo. Las temperaturas dentro del tubo, por regla general, se mantienen constantes modificándose lentamente, mientras que las temperaturas exteriores durante el día pueden modificarse rápida y notablemente.

Tuberías expuestas a la atmósfera

Las tuberías de zonas abiertas están expuestas a ciclos de calor que pueden conducir a fallas por fatiga. Cuando los tubos se entierran en el suelo, la tierra aísla los tubos y las diferencias de temperatura a través de la sección de la pared del tubo son reducidas y constantes, independientemente del espesor de la pared del tubo. Cuando una tubería de aguas residuales, por el contrario, está expuesta directamente a la temperatura ambiente, que es mayor o menor que la temperatura de las aguas residuales y el aire en el interior del tubo, se generan –dependiendo del espesor de la pared del tubo– gradientes de temperatura sobre la sección de la pared, que resultan en tensiones de flexión debido al impedimento de deformaciones. En combinación con ello se generan fuerzas de tensión, que sobrepasan la resistencia a la tensión del concreto y con ello pueden conducir a formación de fisuras.

Aguas subterráneas ácidas

Los ácidos atacan el concreto en su superficie y se neutralizan a través de la alcalinidad del cemento. La generación de daños en el concreto, se ve influenciada por el valor pH y por el contenido de ácido del agua subterránea. En este caso la velocidad con la que se generan los daños depende con qué rapidez se sigue suministrando ácido y con ello de la velocidad de flujo de las aguas subterráneas que se encuentran en contacto con el tubo. Con aguas subterráneas en reposo, el ácido no continúa siendo suministrado y el producto de corrosión sobre la superficie del tubo, sirve como barrera para otro ataque. Por el contrario, con aguas subterráneas en movimiento, se continúa suministrando continuamente el ácido atacante y el efecto de protección de la capa de corrosión es menos efectivo. La publicación de la ACPA expresa, que aguas subterráneas con un valor pH de 5.0 o inferior y un contenido de ácido de 25 mg sobre 100g de terreno de cimentación, representa una situación potencial agresiva y debe ser estudiada con mayor detalle.

Sulfatos

Los sulfatos contenidos en el terreno de cimentación pueden atacar intensamente el concreto, debido a que reaccionan químicamente con los componentes de la pasta de cemento endurecida y con ello se generan componentes de sulfatos, con mayor volumen que los materiales de partida de la reacción. Esta expansión daña la microestructura interna del concreto. El empleo de concreto de alta densidad y reducida porosidad, como es habitual en la prefabricación industrial de tubos de concreto, es un método efectivo de impedir este problema. Cuando la concentración de sulfatos sobrepasa 1000 ppm, se deben emplear mezclas de cementos y bajo condiciones especialmente agresivas, 3000 ppm, los tubos deben ser protegidos con una capa protectora. No obstante no existe sustitución para un concreto con reducida relación agua/cemento, bien compactado y con tratamiento protector.

Cloruros

La penetración de cloruros no conduce a un ataque directo sobre el concreto; sin embargo, cuando los cloruros penetran hasta el acero de refuerzo, se puede destruir el efecto de protección pasiva generado por la alcalinidad de la pasta de cemento endurecida sobre el armado. De esta forma se produce la corrosión del acero de refuerzo y desprendimientos del concreto en función del incremento del volumen de los productos de corrosión. Para este procedimiento debe disponerse de suficiente oxigeno sobre la superficie del acero. El problema de la corrosión del acero ocasionada por los cloruros, es ante todo significativo en las regiones costeras, en las que las tuberías están expuestas a salpicaduras de agua y cambios cíclicos de humedad y secado. Cuando por el contrario, los tubos están totalmente sumergidos en agua de mar, la corrosión se impide debido a la carencia de oxígeno. También para el problema de la penetración de cloruros, el empleo de concreto de alta densidad y reducida porosidad representa una solución efectiva. Además, es importante, que se empleen aditivos como escoria de altos hornos o ceniza volante para garantizar una protección adicional. c

Referencia: Mark Alexander, University of Cape Town, Sudáfrica, A. M. Goyns, PIPES CC, Sudáfrica,
en PHI International, 21, 2008.