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Concreto autocompactante: avances en las posibilidades del diseño y el colado |
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El
diseño y el colado del concreto en estructuras cambian y evolucionan con
los avances tecnológicos que aspiran a incrementar al máximo la libertad
de diseño, aumentar la productividad y la rentabilidad y elevar el ambiente
general de trabajo del personal de la construcción. Las principales ventajas del CAC son las siguientes:
Propiedades del concreto
autocompactante Existen numerosos métodos para perfeccionar las proporciones de una mezcla de concreto y el concreto producido:
Propiedades del concreto fresco El CAC se caracteriza por un revenimiento (diámetro medido del concreto que fluye hacia fuera del cono de revenimiento) de 660 a 720 mm. Al medir el revenimiento (figura 1), se indica la fluidez del CAC y se determina la consistencia y cohesión del concreto. Aunque se han desarrollado otros métodos para determinar con mayor precisión la consistencia, fluidez y cohesión de tal concreto, la Caja L es el más comúnmente usado para probar el CAC (figura 2). Las características incrementadas de fluidez requieren consideraciones especiales durante la transportación y colocación del CAC, específicamente, presión incrementada sobre las cimbras. Cuando el concreto es colado en cimbras angostas, deben tomarse las precauciones para asegurar que el aire encerrado escape para evitar vacíos en el concreto acabado. El CAC puede ser bombeado desde la parte inferior del molde o ser vertido desde la parte superior. La altura máxima de caída recomendada es de menos de 2 metros, aunque se ha reportado buena calidad de superficie con alturas de caída de hasta 6 metros. El contenido de aire del CAC puede variar de 1.5 por ciento para concreto sin aire incluido hasta 4 a 6 por ciento para concreto con aire incluido. El tiempo de fraguado del CAC es sólo ligeramente más alto que el del concreto regular, dependiendo del tipo de RAAR utilizado. Si se requiere, pueden usarse retardadores y aceleradores de fraguado para controlar los tiempos de fraguado. El CAC produce un concreto fluido y cohesivo, que se mueve a través de cimbras intrincadas sin segregación o sangrado, manteniendo al mismo tiempo la distribución apropiada de huecos de aire. Esta tecnología permite la producción de concreto consistente, homogéneo y de alta calidad, colado con poca o ninguna vibración. Propiedades del concreto
endurecido Las propiedades del CAC son similares a las del concreto regular con igual relación a/mc. La homogeneidad del concreto autocompactante puede probarse por análisis microscópico. Los corazones barrenados tomados de elementos de muro a diferentes alturas no muestran diferencia en resistencia o composición. Los factores de durabilidad tales como difusión de cloruro o resistencia a la congelación y el deshielo muestran sólo pequeñas diferencias entre el CAC y el concreto fluidificado regular. En cuanto a las mediciones de contracción, los estudios presentan valores iguales o valores ligeramente más altos para el CAC. En cualquier caso, debe controlarse el contenido de agua para limitar el comportamiento de contracción del CAC. El CAC no es un concepto
nuevo para el diseño y colado del concreto. Una nueva generación de RAAR
permite el uso de concreto autonivelante en aplicaciones donde se requiere
una baja relación a/mc para lograr las propiedades requeridas del material.
Aplicaciones del concreto autocompactante El CAC para la reparación
de un puente en Rempenbruecke Un puente colado en obra en los Alpes suizos
a principios de la década de los sesenta mostró deterioro debido a la
corrosión inducida por cloruro. La estructura de concreto había perdido
algo de la sección transversal, así como también las varillas de acero
de refuerzo. Para la porción superior
de las vigas, el diseño original preveía el reemplazo del concreto removido
por una nueva capa de concreto lanzado. El contratista de la obra se dio cuenta rápidamente de que tenía que haber una solución más económica y que consumiera menos tiempo. Se tomó la decisión de colar una nueva viga entre las que ya había (figura 3). Las vigas ya existentes y el lado inferior del tablero del puente formarían tres lados de las vigas recién reparadas. Se amarraría un molde al lado inferior de las vigas existentes para crear el vacío que se convertiría en la nueva viga. El obstáculo principal era el colado del concreto en este vacío. El único acceso posible era desde la parte inferior de la cimbra. La solución requería el bombeo del concreto desde la parte de abajo. El área altamente reforzada no permitía vibración suficiente debido a las restricciones del acceso. La resistencia a la compresión requerida del concreto era de 40 MPa. El acero de refuerzo se colocó y fijó en el lado inferior del tablero del puente. El molde se colocó en su lugar, cerrando toda el área, y el CAC se bombeó a través de una única puerta de entrada (figura 4). Se taladraron agujeros a través del tablero para asegurar que el aire pudiera escapar desde dentro del molde. Para las proporciones de mezcla del CAC, véase la tabla 1. El CAC en la Plaza Meinhard, en Zurich Actualmente se está excavando un túnel de doble carril de 9.4 km de longitud entre Zurich y Thalwill, en el marco del Proyecto "Bahn 200". En la entrada del portal existía una sobrecarga mínima del suelo por debajo de los edificios. Tenían que tomarse medidas especiales para proporcionar apuntalamiento. Para este propósito, debía construirse una cortina de tubos por encima del futuro túnel, desde una zanja de construcción. Se instalaron 10 tubos (figura 5) entre 138 y 150 m en el subsuelo por medio de gatos portatubos. Los tubos fueron hechos de concreto, con un diámetro interno de 1.25 m y un espesor de pared de 15 cm. Se instaló una estación de gateo intermedio a un tercio de la longitud para usarse según se requiriera. El material excavado fue removido y transferido a una banda transportadora, y luego tomado desde los tubos por medio de volteadores. Se aplicó una suspensión de una lechada de bentonita para dar soporte al terreno circundante y lubricar la columna del tubo. Se plantearon altas demandas de precisión de la galería de avance para asegurar que la propulsión del escudo hidráulico del túnel básico formara un anillo continuo y apretado. El espacio extremadamente estrecho entre el futuro túnel y los edificios se mantuvo todo el tiempo. Una vez que los tubos se hubieron instalado, se llevó a cabo el lechadeado en dos fases de trabajo. En la primera fase, se lechadeó el espacio anular. A continuación, se inyectó y consolidó el suelo entre los tubos individuales gateados, por medio de cuatro puertos de lechadeado por metro de avance. Los tubos instalados se reforzaron con canastas masivas prefabricadas (figura 6). Las canastas se colocaron dentro de los tubos por medio de malacates. Una vez preparados de esta manera, los tubos se colaron con concreto en orden sucesivo. El colado del concreto de estos tubos se llevó a cabo usando CAC. Las proporciones de mezcla para esta operación se prepararon en coordinación con la planta de concreto y el productor del aditivo. Los requisitos de resistencia del concreto fueron de 35 MPa. La consistencia, sin embargo, representaba un reto mucho mayor debido a que el concreto tenía que llenar grandes tubos horizontalmente reforzados. El CAC se colocó bajo presión de bombas usando la energía cinética para que fluyera dentro de los tubos. Varios ductos de ventilación permitieron que el aire escapara de los tubos. Para las proporciones de mezcla del concreto, véase la tabla 2. Se tomaron muestras de corazones de una sección de 30 m de concreto de los tubos y se compararon con los cilindros tomados en la boquilla de relleno; los resultados revelaron la alta homogeneidad del concreto colocado. Dadas las condiciones locales, se determinó que una longitud de 50 m era la longitud de sección óptima para llenar los tubos. El revenimiento del concreto colocado variaba entre 70 y 75 cm. El CAC permitió terminar el proyecto a tiempo, manteniendo al mismo tiempo la calidad requerida del concreto durante toda la obra. Resumen La nueva tecnología del CAC puede eliminar o reducir en forma importante la necesidad de vibración y permitir así la reducción de costos de mano de obra, mejorando al mismo tiempo el ambiente general de trabajo para el personal de construcción. La colocación más rápida y el menor tiempo para la terminación pueden mejorar la productividad y la rentabilidad. El incremento de la fluidez y la consolidación puede mejorar la apariencia y elevar la durabilidad del elemento acabado. Michael J. Campion es gerente de Mercadotecnia de New Construction para la Corporación Sika, Lyndhurst, N.J. Tiene una experiencia de 10 años en la industria de la construcción y es miembro activo de PCI, NPCA, NRMCA Y CCIA. Philippe Jost es miembro del ACI y gerente de Mercadotecnia de Concrete Production para la Corporación Sika, N.J. Es miembro con derecho a voto del Comité sobre Concreto de Alto Desempeño y Durabilidad del PCI. Este artículo se publicó
en Concrete International y se reproduce con la autorización del American
Concrete Institute.
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Aquí se presentan las propiedades y ventajas del concreto autocompactante, y también se ilustra sobre los trabajos de diseño y colado realizados en dos construcciones que lo emplearon. La opción es sin duda atractiva para quien busca mejorar la productividad y el ambiente de trabajo de una obra.. |
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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