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Evaluación
de las Lechadas Cementantes para |
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Yahia, K.H. Khayat y B. Benmokrane
Resumen Este estudio, que tuvo por objeto investigar los efectos de las propiedades reológica y mecánica de algunas lechadas cementantes mejoradas sobre el comportamiento en tensión de los anclajes colados en ambiente seco o bajo el agua, aporta interesantes conclusiones y resultados que serán de gran utilidad, especialmente para trabajos de reparación bajo el agua. Se realizaron aproximadamente 110 pruebas de tensión en anclajes a base de lechada cementante colados en el laboratorio con la finalidad de estudiar las propiedades reológicas y mecánicas de las lechadas cementantes, su altura inicial de caída libre, así como la edad de prueba del comportamiento del anclaje en condiciones de colado en seco y colado bajo el agua. Los anclajes se hicieron con varillas de acero convencional de 19 mm con una longitud de cinco veces el diámetro de la varilla. Se investigaron dos diferentes alturas de colado en caída libre de la lechada, correspondiendo a 20 y a 200 milímetros. El cemento utilizado en esta investigación es de tipo 10 y un cemento mezclado con humo de sílice, en una relación agua / cementante de 0.40. En la elaboración de las lechadas cementantes se utilizaron diferentes concentraciones de aditivo reductor de agua de alto rango, aditivo modificador de la reología y humo de sílice. El reductor de agua y el modificador de reología se utilizaron para mejorar tanto la fluidez como la resistencia de cohesión del cemento en su entrada en el agua. Los resultados de las
pruebas indicaron que las lechadas cementantes bien dosificadas pueden ser
fácilmente depositadas en el agua, además de presentar cohesión
suficiente para resistir la entrada en el agua. La distribución de la
capacidad de carga entre las varillas del anclaje en las dos diferentes
condiciones de trabajo, colado en seco o colado bajo el agua, puede
disminuir cuando se utiliza una lechada de cemento con alto nivel de
resistencia a la entrada en el agua, lo que puede mejorarse por la
incorporación de un aditivo modificador de la reología y humo de
sílice. La resistencia de adherencia puede aumentar incorporando humo de
sílice, sin importar la condición de trabajo. Introducción La reparación, la estabilización y la rehabilitación de estructuras hidráulicas a menudo requieren la remoción del concreto deteriorado y la aplicación de un nuevo concreto o la reparación de las secciones ya existentes. Las varillas del anclaje siempre se utilizan en estas operaciones para unir las secciones reparadas a la base de concreto ya existente. El anclaje es muy utilizado en la ingeniería civil y de minas, en trabajos tales como el soporte de rocas y el refuerzo de elementos para lograr la estabilidad de las estructuras. Los barrenos del anclaje se perforan en las rocas o en las bases de concreto donde se introducen y fijan las varillas de acero utilizando resina prefabricada o una lechada a base de cemento. Anclajes así instalados han trabajado bien en ambientes secos. Sin embargo, la resistencia de tensión de los anclajes empotrados en presencia de agua puede ser significativamente más baja que la de los instalados en condiciones secas. Llama la atención el reconocimiento de un buen número de fallas en los anclajes empotrados utilizando resina de poliester y que trabajan bajo el agua.1, 3 Estas fallas ocurren porque existe una pérdida de resistencia de adherencia en la interface lechada-roca o lechada-concreto. Inspecciones realizadas en este tipo de fallas revelaron que la resina utilizada como lechada se encontraba muy blanda, siendo posible quitala con las manos. Sin embargo, el comportamiento a largo plazo de una resina vinil ester en un ambiente húmedo y alcalino no se ha identificado bien. Además, lechadas de anclaje hechas de resina de poliester pueden presentar un desplazamiento más significativo que los sistemas de anclaje que utilizan lechadas cementantes, tanto en condiciones de trabajo en seco como bajo el agua.3 El principal mecanismo para llegar a una resistencia de adherencia es la fricción desarrollada en las interfaces entre la lechada y las varillas de acero, como también entre la lechada y el material circundante, concreto o roca. Esta resistencia depende de las propiedades mecánicas de la roca y de la lechada, de la geometría del barreno y las varillas del anclaje y de la aspereza de la superficie del barreno perforado. Entre otros factores que afectan el desarrollo de la resistencia de adherencia en las varillas del anclaje, se encuentra la limpieza de los barrenos del anclaje. Por ejemplo, materiales de desmonte y escombros dejados en los barrenos perforados por percusión pueden dar por resultado una disminución de la resistencia de tensión. En contraste con los barrenos perforados por percusión, los perforados con extractor de corazones presentan una pequeña variación en la capacidad de carga de tensión entre los barrenos limpios o sucios.3 Generalmente, el anclaje de lechada cementante puede presentar una reducción de la capacidad de carga en el caso de barrenos sucios.3 Algunos estudios han mostrado que las propiedades mecánicas y elásticas de la lechada, in situ, tienen un importante efecto en el desarrollo de la resistencia de adherencia.4, 5 Estas propiedades pueden ser afectadas cuando la lechada cementante es colada bajo el agua. El objetivo de este
artículo fue investigar acerca de los efectos de las propiedades
reológica y mecánica de algunas lechadas cementantes mejoradas sobre el
comportamiento en tensión de los anclajes colados en ambiente seco o bajo
el agua. También se investigó el efecto de la edad de la lechada en el
momento en que se realizaron las pruebas así como la altura inicial de
caída libre de la lechada cementante en el agua durante el colado. Los
sistemas de anclaje se realizaron con varillas de acero reforzado de 19
mm. En esta investigación se utilizaron varios tipos de cemento para la
elaboración de las lechadas cementantes y se incorporaron diferentes
proporciones de aditivos reductores de agua de alto rango (HRWR, por sus
siglas en inglés), como también aditivos modificadores de la reología (RMA,
por sus siglas en inglés). Estas lechadas se hicieron utilizando una
proporción fija de agua / material cementante (a / mc) de 0.40. Las
pruebas de tensión se efectuaron en los días 3 y 21 después del colado
de la lechada. El día 3 se escogió para investigar el doble efecto de
HRWR-RMA en el desempeño del anclaje, toda vez que los aditivos pueden
retrasar la capacidad de fraguado de las lechadas cementantes.6 Importancia de la investigación El anclaje es muy utilizado en aplicaciones de ingeniería civil y de minas tales como el soporte de rocas y el refuerzo de elementos para lograr la estabilidad y buen desempeño de los sistemas. Cuando se utiliza una lechada cementante para realizar anclajes en el agua, la capacidad de carga del anclaje puede disminuir significativamente en comparación con la capacidad de carga de anclajes ubicados en áreas coladas en seco debido a la resistencia de entrada en el agua del cemento. Como resultado, deben proporcionarse anclajes de mayor longitud o utilizarse materiales sintéticos insensibles al agua, que son más caros. El comportamiento a largo plazo de los materiales sintéticos no está muy bien establecido, especialmente porque en algunos casos tales lechadas presentan un gran desplazamiento y una limitada durabilidad en ambientes alcalinos. Los informes presentados
indican que las lechadas cementantes estructurales mejoradas pueden
utilizarse para alcanzar un buen desempeño del anclaje bajo el agua.
Estas lechadas cementantes se dosifican usando materiales de fácil
adquisición, además de económicos, lo que facilita su utilización para
lograr la estabilidad y la durabilidad de estructuras coladas bajo el agua Programa experimental El programa experimental consta de dos fases. Las varillas de anclaje se colocaron en los barrenos perforados en bloques de concreto. En la investigación se efectuaron un total de 108 ensayos de tensión. Como se muestra en el
cuadro 1, la fase 1 consistió en probar 60 varillas de anclaje donde se
colocaron cinco tipos de lechadas cementantes, encima y bajo el agua, con
una altura inicial de caída libre de 200 mm. La fase 2 consistió en
probar 48 varillas de anclaje donde se colaron cuatro tipos de lechada
cementante, encima y bajo el agua, utilizando una altura inicial de caída
libre de 20 mm. En cada fase, la longitud de empotramiento de las varillas
se fijó como cinco veces el diámetro de la varilla (db).
Las pruebas de tensión se realizaron en los días 3 y 21 después del
colado. Materiales Se utilizó cemento portland, tipo 10, de acuerdo con los estándares canadienses CSA-CAN A5 (similar al ASTM C150, tipo 1). También se usó un cemento que contenía aproximadamente 8 por ciento de humo de sílice, por peso, de acuerdo con los estándares canadienses CSA3-A5-M83. En el cuadro 2 se presenta la composición química de ambos cementos. Todas las lechadas cementantes seleccionadas en esta investigación tuvieron una relación fija agua / material cementante de 0.40. Se utilizó una base naftalénica HRWR en combinación con un RMA polisacárido de origen microbiano (goma tipo welan). La principal ventaja de la incorporación de RMA es el logro de la cohesión de las lechadas cementantes, reduciéndose de este modo el riesgo de asentamiento de los componentes del cemento y su resistencia a la entrada en el agua.6, 7 El RMA se utiliza normalmente en conjunto con el HRWR para aumentar la fluidez mientras se mantiene una cohesión adecuada. Todas las lechadas cementantes se mezclaron utilizando un mezclador de 2,000 rpm. Dos de las lechadas cementantes investigadas contenían humo de sílice no-densificado, a 3 y 5 por ciento. Se hizo na tercera lechada cementante con una mezcla de humo de sílice-cemento que contenía aproximadamente 8 por ciento de humo de sílice por masa de cemento. Las propiedades reológicas se evaluaron cinco minutos después de la introducción del cemento en el agua. La fluidez se evaluó usando un pequeño cono de revenimiento y un cono Marsh modificado de 4.56 mm de diámetro. Se utilizó un viscosímetro para evaluar la viscosidad coaxial y la fluencia de dichas lechadas cementantes.6, 7 La viscosidad aparente se determinó a una velocidad de 6 rotaciones, variando entre 3 y 600 rpm (correspondiente a una tasa de cortante de 5.1 a 1.020 s-1). Para las lechadas
cementantes coladas bajo el agua, la resistencia a la compresión, el
módulo de elasticidad Young y la relación de Poisson se determinaron
utilizando cilindros cuyas dimensiones eran 50 x 100 mm. Las muestras se
llenaron con agua y las lechadas cementantes se colaron directamente en el
molde desde la parte superior del mismo. Como en el caso de las coladas
bajo el agua, las lechadas cementantes coladas por encima del agua no se
sometieron a ninguna compactación. Proporción de las mezclas y propiedades de las lechadas cementantes Las proporciones de mezcla y las propiedades reológicas de una lechada cementante seleccionada se presentan en el cuadro 3. Las lechadas cementantes presentaron un revenimiento mínimo de 125 ± 5 mm, y el tiempo de flujo varió entre 40 y 66 s. Este intervalo de tiempo se refiere al tiempo necesario para llenar el cilindro graduado con 700 ml de lechada cementante.7 La viscosidad plástica y la fluencia se evaluaron teniendo en cuenta un comportamiento Bingham.6 Las lechadas cementantes presentaron valores de viscosidad plástica que variaron entre 0.44 y 0.760 Pa.s y valores de fluencia entre 8.6 y 18.0 Pa. La resistencia de entrada en el agua de las lechadas cementantes se evaluó midiendo la pérdida de masa resistente a la entrada en el agua, para lo que se utilizó una muestra de prueba de 500 ml que se colocó en una cantidad de agua similar y a una altura predeterminada.6, 7 La pérdida de masa se calculó como la diferencia entre la masa de la lechada cementante de 500 ml y la de la que se coló en el agua. Esta diferencia de masa se debe a la pérdida de materiales cementantes que se diluyen en el agua y son desplazados por ella. Como se indica en el cuadro 3, la incorporación de humo de sílice, para reemplazar ciertas partes del cemento, resultó en una mejoría de la fluidez y de la resistencia de entrada en el agua. Por ejemplo, las mezclas de las lechadas cementantes G4, G5 y G5-M, en las que se incorporó humo de sílice en 3, 5 y 8 por ciento, respectivamente, presentaron una mayor resistencia a la entrada en el agua que la lechada cementante G2, que contiene una mezcla HRWR-RMA idéntica pero sin la adición de humo de sílice. Por cada una de las mezclas
seleccionadas para hacer las lechadas cementantes, se colaron 14 cilindros
de 50 x 100 mm encima del agua y dentro del agua, a fin de evaluar la
resistencia a la compresión en los días 3 y 21, así como el módulo de
elasticidad y la relación de Poisson a los 21 días. Las propiedades
mecánicas de las lechadas cementantes seleccionadas se presentan en el
cuadro 4. La resistencia a la compresión a los 21 días varió de 51 a 63
MPa para las pruebas en seco y de 33 a 47 MPa para las pruebas coladas
bajo el agua. La resistencia a la compresión del día 3 varió de 38 a 47
MPa para los especímenes colados encima del agua y de 27 a 35 MPa para
los que se colaron bajo el agua. El módulo de elasticidad de Young del
día 21 para los pruebas en seco varió de 15 a 18 Gpa, y de 13 a 15 GPa
para las pruebas de colado bajo el agua. La relación de Poisson para la
edad de 21 días fue de 0.17 a 0.22 para las pruebas en seco y de 0.22 a
0.25 para los especímenes colados bajo el agua. Instalación del anclaje y pruebas de tensión Las varillas del anclaje se instalaron en barrenos perforados en bloques de concreto no reforzado cuyas dimensiones fueron 500 x 450 x 200 mm. Como se muestra en la figura 1, cada bloque contiene seis barrenos de 54 mm de diámetro donde se instalaron seis varillas de acero. Los barrenos se formaron mediante la inserción de cilindros de poliestireno antes de colar el concreto. La resistencia a la compresión a los 28 días fue de 83 MPa y el módulo de elasticidad, de 38 GPa. Las anclajes se hicieron con varillas de acero convencional de 19 mm, con módulo de elasticidad de 200 GPa y resistencia al esfuerzo de fluencia de 400 MPa. Todos los anclajes fueron limpiados a lo largo de la extensión de anclaje, igual a cinco veces el diámetro de la varilla (5 db), y se colocó una protección de plástico en el resto de la varilla para prevenir la adherencia de la lechada cementante en esta superficie. Los anclajes se instalaron en barrenos limpios, secos y bajo el agua. Se selló la extremidad inferior de cada barreno y se centró bien la varilla, antes de realizar el colado de la lechada cementante. Se investigaron dos alturas iniciales de colado –20 y 200 mm–, para la caída libre de la lechada cementante (figura 2). En la fase 1 de esta investigación, la lechada cementante se coló directamente en los barrenos de anclaje a partir de su superficie superior, utilizando un tubo de 7 mm de diámetro, sometiendo así a la lechada cementante a una caída libre de 200 mm en el agua. En la fase 2, los tubos se insertaron en los barrenos para limitar la caída inicial de la lechada cementante en el agua a una altura de 20 milímetros. Las cinco mezclas de lechada cementante sometidas a una caída libre inicial de 200 mm fueron las G1, G2, G3, G4 y G5. Por otro lado, las mezclas G1, G2, G3-M y G5-M fueron sometidas a una altura de caída libre inicial en al agua de 20 mm. La mezcla G3-M es similar a la G3, pero con los contenidos de RMA reducidos de 0.05 a 0.04 por ciento. La mezcla G5-M es similar a la G5, pero con una dosis diferente de humo de sílice (cuadro 3). El curado de los bloques de concreto donde se colaron las lechadas cementantes para el anclaje de las varillas se realizó manteniendo la superficie superior de los bloques sumergida bajo 5 cm de agua (figura 1). En el caso de los bloques en que las lechadas cementantes se colaron en un ambiente seco, la superficie superior de los bloques fue sumergida bajo el agua un día después del colado de las lechadas cementantes. Los bloques tuvieron un curado al aire en el laboratorio con temperaturas de 20 ± 3 ° C. La superficie superior de los bloques se mantuvo en el agua hasta la edad de las pruebas. Los anclajes se cargaron
usando un gato hidráulico con capacidad de 500 kN. El peso aplicado se
midió utilizando una célula medidora de peso instalada en la cabeza del
anclaje. El desplazamiento de cada varilla de acero reforzado se midió en
el tope sin carga, usando un aparato de medición de la variación
diferencial lineal. Se utilizó un sistema de captura de datos para grabar
el peso aplicado y medir el desplazamiento a una tasa de 5 kN/s. Resultados de prueba y comentarios Los resultados se presentan y se discuten en términos de capacidad de carga y desarrollo de la resistencia de adherencia. El término capacidad de carga se refiere a la fuerza axial por unidad de longitud de empotramiento (N/m), requerida para extraer la varilla de acero del barreno al que se aplicó la lechada. El promedio de capacidad de carga presentado en este artículo se basa en el promedio de tres pruebas. La resistencia promedio de un anclaje (MPa) se puede obtener dividiendo la capacidad máxima de carga por la superficie de área de la longitud de lechada cementante. El promedio de la resistencia de adherencia se evaluó suponiendo una distribución uniforme de la adhesión, y se expresa como sigue: p = P p db La (arreglar ecuación) donde p es el promedio de la resistencia de adherencia (MPa), P es la capacidad de carga del anclaje (kN), db es el diámetro de la varilla (mm) y La es la longitud de anclaje (mm). En todos los casos presentados en esta investigación, la falla del anclaje fue una falla por cortante que se ubicó en la interface entre la lechada cementante y la varilla del anclaje. Las relaciones típicas de desplazamiento para los anclajes ocurridas en los días 3 y 21 se muestran en las figuras 3 y 4, respectivamente. El desplazamiento corresponde al desplazamiento neto de la varillas desde que se coloca el LVTD en la punta sin carga de la varilla. Generalmente, los anclajes con lechada cementante colada en el agua y ensayada a los tres días después de colada, tuvieron un comportamiento similar en lo relativo al desplazamiento por carga. Sin embargo, las mezclas G4 y G5 que contenían humo de sílice de 3 a 5 por ciento, respectivamente, presentaron alta rigidez y, de este modo, sufrieron menor desplazamiento antes de la falla. Comparando las propiedades mecánicas de varias lechadas cementantes seleccionadas, queda claro que las lechadas cementantes que contenían humo de sílice (G4, G5 y G5-M) desarrollaron una resistencia a la compresión y un módulo de elasticidad mucho más alto que aquellas lechadas cementantes elaboradas sin humo de sílice (cuadro 4). 4. Efectos del colado bajo el agua sobre la capacidad de carga Esta parte de la investigación consiste en una serie de 20 pruebas, fuera y dentro del agua, realizadas con cinco tipos de lechadas cementantes. La prueba de tensión se realizó en los días 3 y 21 después de la instalación del anclaje. En el cuadro 5 podemos encontrar los valores promedio de la capacidad de carga y de la resistencia de adherencia obtenidos en los sistemas de anclaje que utilizaron las cinco lechadas cementantes diseñadas para caer libremente en el agua desde una altura de 200 milímetros. Las figuras 5 y 6 muestran las variaciones promedio de la capacidad de carga obtenidas de los anclajes en los ensayos realizados en los días 3 y 21, respectivamente. Los resultados confirman las consideraciones previas en lo concerniente a la reducción de la capacidad de carga para las lechadas cementantes que fueron coladas en el agua, en comparación con las que se colaron encima, sin importar el día del ensayo.1, 3 Esta reducción se debe a la pérdida de materiales cementantes cuando las lechadas son coladas en el agua, lo que reduce la eficacia de la resistencia y del valor de la relación agua / material cementante. La proporción máxima de carga que se logró a los tres días en el ensayo de tensión, entre los anclajes bajo el agua y los secos, varió de 49 a 58 por ciento. En el caso de las muestras evaluadas a los 21 días, la proporción máxima de resistencia de tensión entre anclajes bajo el agua y secos, varió de 56 a 81 por ciento. Para todos los casos, la resistencia de adherencia aumentó entre 3 y 21 días (cuadro 5). Los sistemas de anclajes probados a los 21 días tuvieron un mayor porcentaje de resistencia a la tensión que los probados a los tres días, en la condición de colados bajo el agua. También, la capacidad de carga en la relación bajo el agua-seco obtenida para anclajes probados a los tres días y la de los que se probaron a los 21 días varió de 41 a 59 por ciento. Sin embargo, en el caso de las coladas en seco, esta relación fue de 63 a 73 por ciento. Lo que esto indica es que el desarrollo de resistencia obtenido entre los días 3 y 21 es más alto cuando el anclaje se encuentra en áreas coladas en seco. Como se puede ver en el cuadro 5, la resistencia a la tensión de las lechadas cementantes coladas bajo el agua a los 21 días es bastante similar a la que se obtiene a los tres días, excepto para las lechadas cementantes G4 y G5. Como ya se ha mencionado con anterioridad, en el caso del colado en agua de la lechada cementante, algunos componentes del cemento son lavados y desplazados por el agua. Por otra parte, cuando el colado se hace bajo el agua, el tiempo de fraguado de la lechada cementante puede retrasarse debido al hecho de que aumenta la relación efectiva agua / material cementante, lo que da por resultado una reducción de la resistencia. Los resultados presentados en el cuadro 4 indican que la resistencia de entrada en el agua tuvo un gran efecto en la reducción de la capacidad de carga de los sistemas bajo el agua y seco. La figura 7 ilustra el efecto de la entrada en el agua en el porcentaje máximo de resistencia de tensión de las pruebas colada bajo el agua y colada en seco. Sin importar el día de la prueba, el aumento de la resistencia de entrada en el agua de las lechadas cementantes resulta en una mejoría del porcentaje de la capacidad de carga en la relación bajo el agua-seco. Sin embargo, este aumento fue mayor para los 21 días que para los tres días. Generalmente, las lechadas cementantes de las mezclas G4 y G5 tienen una capacidad de carga mayor que la de las otras tres mezclas de lechada cementante, especialmente a los 21 días (figura 8). Más aún, tales lechadas exhibieron una mayor relación de resistencia de adherencia que las otras tres lechadas, sin importar las condiciones de colado (cuadro 5). El mayor porcentaje en la capacidad de carga obtenida en la relación bajo el agua-seco corresponde a las lechadas cementantes G4 y G5, sin importar el día de la prueba. La incorporación del humo de sílice resultó en una resistencia de adherencia mayor que la presentada por las lechadas cementantes hechas sin humo de sílice. Como se puede ver en el cuadro 4, las lechadas cementantes G4 y G5 presentaron la mejor resistencia de entrada en el agua debido a la incorporación de RMA y humo de sílice. Entre tanto, el efecto combinado de utilizar una baja dosis de humo de sílice en adición con RMA para mejorar la resistencia de entrada en el agua, dio por resultado un incremento neto de la resistencia a la tensión en la relación bajo el agua-seco de los sistemas de anclaje. 4. Efecto de la altura inicial de caída libre de la lechada de cemento en el agua sobre la capacidad de carga Esta parte del estudio consistió en llevar a cabo 16 series de ensayos, cada una con tres ensayos de tensión. Cuatro tipos de lechadas cementantes se colaron encima y dentro del agua, y se probaron a tres y 21 días después del colado. El cuadro 6 muestra los valores promedio de la capacidad de carga y de la resistencia de adherencia de los sistemas probados. La figura 9 muestra la variación promedio de las capacidades de carga obtenidas para los sistemas de anclajes que tienen lechada cementante de las mezclas G1 y G2 con una altura de caída libre inicial en el agua de 20 y 200 milímetros. Como se puede observar,
cuando se comparan los resultados presentados en los cuadros 5 y 6
relativos a las lechadas cementantes mejoradas que se consideran en este
estudio, la altura inicial de caída no tiene efecto significativo sobre
la capacidad de carga para los anclajes colados encima del agua.
Observaciones similares pueden hacerse en los anclajes bajo el agua y
probados a los 21 días. Para el caso del anclaje bajo el agua con lechada
cementante de mezcla G1, se puede observar que la reducción de la
distancia inicial de caída, de 200 a 20 mm, resulta en un aumento de 25
por ciento de la capacidad de carga (32 a 40 kN) en las pruebas realizadas
a los tres días. Las lechadas cementantes de mezcla G2, que tuvieron una
pérdida de masa de 7 por ciento en la entrada en el agua, también
muestran una reducción entre las capacidades de carga cuando la distancia
inicial de caída se redujo de 200 a 20 mm. Sin embargo, cuando se
utilizó la mezcla G2, la reducción la caída libre inicial en el agua
resultó en una mejoría de aproximadamente 10 por ciento en la carga de
tensión (36.8 a 40 kN). El efecto de la caída libre inicial en el agua
es más significativo en la carga de tensión de los anclajes probados a
los tres días que en la de los probadas a los 21 días. Esta mejoría fue
menor que la obtenida con las lechadas cementantes de mezcla G2.
Comparando los resultados presentados en el cuadro 3, se puede ver que la
lechada cementante de mezcla G2 presentó una mejor resistencia a la
entrada en el agua que la lechada cementante de mezcla G1. Entre tanto, un
aumento de la resistencia de entrada en el agua de la lechada cementante
conduce a una disminución de la influencia de la altura inicial de caída
libre en la capacidad de carga del sistema de anclaje. Resultados
similares se obtuvieron para anclajes bajo el agua que utilizaron mezclas
G3 y G3-M. Sin embargo, cuando se utiliza la mezcla G3 que contiene humo
de sílice a 8 por ciento, el nivel de mejoría de la capacidad de carga
es más apreciable que el que se obtiene con la mezcla G5 que contiene 5
por ciento de humo de sílice. Esto puede deberse al doble efecto que
resulta de la reducción de la altura inicial de caída libre en el agua
de 200 a 20 mm y del aumento de la dosis de humo de sílice de 5 a 8 por
ciento, lo que mejora la resistencia de adherencia. Conclusiones Se investigó el efecto de las propiedades reológica y mecánica de las lechadas cementantes, en condiciones de colado bajo el agua y colado en seco, así como el efecto de la altura inicial de caída libre de la lechada cementante en el agua sobre la capacidad de carga de las varillas de anclaje. Con base en los resultados presentados en este artículo, se pueden extraer las siguientes conclusiones: 1. Una mejoría de la resistencia a la tensión o de la resistencia a la compresión in situ de las lechadas cementantes coladas en el agua es directamente proporcional a la resistencia de entrada en el agua 2. Anclajes colados bajo el agua que utilizan lechadas cementantes que contienen humo de sílice entre 3 y 5 por ciento, presentan un alto nivel de rigidez cuando se comparan con otras lechadas cementantes que no contienen humo de sílice. Sin embargo, en las pruebas en seco, los anclajes presentaron un comportamiento similar de desplazamiento al estar sometidos a la carga, con o sin la presencia de humo de sílice. 3. La diferencia de resistencia a la tensión entre los sistemas de anclaje bajo el agua y seco puede disminuir si se utiliza una lechada de cemento conveniente que tenga una alta resistencia a la entrada en el agua. Esto puede lograrse incorporando un RMA y humo de sílice. El uso de estos aditivos en conjunto con HRWR puede dar por resultado lechadas cementantes fluidas, aún cohesivas, como las de las mezclas G4, G5 y G5-M que contienen humo de sílice en 3, 5 y 8 por ciento, respectivamente. 4. La distancia inicial de caída libre de las lechadas cementantes en el agua y la edad de las pruebas pueden afectar significativamente la capacidad de carga, especialmente en el caso de las lechadas cementantes con altos niveles de pérdida de material en su entrada en el agua. 5. Sin importar la edad de la prueba, la altura inicial de caída libre de las lechadas cementantes en el agua no afecta la resistencia a la tensión de los anclajes colados en seco. Reconocimientos: Este estudio fue financiado por Hydro-Québec y Natural Science & Engineering Research Council (NSERC), de Canadá. Referencias. 1. McDonald, J.E., "Evaluation of Vinil Ester Resin for Anchor Embedment in Concrete", Technical Report REMR-C5-20 (U.S. Army Corps of Engineering, Washington, 1989), 53 pp. 2. _____, "Anchor Embedment in Hardened Concrete under Submerged Conditions", Technical Report REMR-CS-20 (U.S. Army Corps of Engineering, Washington, 1990), 42 pp. 3. Best, J.F. and McDonald, J.E., "Evaluation of Polyester Resin, Epoxy, and Cement Grouts for Embedding Reinforcing Steel Bars in Hardened Concrete", Technical Report REMR-CS-23 (U.S. Army Corps of Engineering, Washington, 1990), 69 pp. 4. Ballivy, G., Benmokrane, B. & Aitcin, P.C., "Field Study on the Uplift Capacity of Cement Grouted Rock Anchors" (en francés), Canadian Geothechnical Journal 23 (24) (1986), 481-489. 5. Benmokrane, B., Chennouf, A. & Mitri, H.S. "Laboratory Evaluation of Cement Grouts and Grouted Anchors", International Journal of Rock Mechanics, and Min.Sci.& Geomech. Abst. 32 (7) (1995) 633-642. 6. Khayat, K.H. & Yahia, A., "Effects of Welan Gum-High-Range Water Reducer Combination on Rheology of Cement Grouts", ACI Materials Journal 94 (5) (1997) 365-372. 7. "Correlations between Rheological Parameters, Consistency, and Washout Resistance of Estructural Cement Grouts", ASTM Journal, (in press), 23 pp. Los autores pertenecen al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Sherbrooker en Québec, Canadá. Este artículo se publicó en Materials and Structures y se reproduce con la autorización del RILEM |
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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