8/16/2019 Marco Teorico para diseño de mezclas

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1. MARCO TEORICO.

1.1. CONCRETO PARA PUENTES

En la década de 1950, cualquier concreto con una resistencia a la

compresión mayor a 35 MPa era considerado un concreto de alto

desempeño. Hoy en da, el !omité 3"3 del  American Concrete

Institute #$!%& de'ne (1  MPa como la )ase para que el concreto

pueda ser considerado HP!. *in em)ar+o, los lmites de

resistencia dependen principalmente de la u)icación +eo+r'ca

donde se produce dic-o concreto. En +eneral, la resistencia a la

compresión de los HP! se esta)lece entre " y 103 MPa. /oo)stante, la resistencia a la compresión es sólo uno de los

actores que determinan si un concreto se puede considerar

como de alto desempeño. El !omité 3"3 del $!% espec'ca que

un concreto puede de'nirse como HP! de acuerdo con la

acilidad de colocación, las propiedades a lar+o plao, la

resistencia a edad temprana y la dura)ilidad en am)ientes

se2eros, entre otros actores.

1.2. Selección de materiales

a selección de materiales para HP!4s tiene que ser estrictamente

controlada para ase+urar la calidad y la resistencia del concreto. a

elección del tipo de cemento es uno de los actores primordiales

para producir concretos de alto desempeño. Por eemplo, si es

necesaria la resistencia a edad temprana, de)e considerarse

cemento tipo %%%, y si el calor de -idratación es un tema rele2ante,

se de)e considerar cemento tipo %%.

os HP! tienen tpicamente una )aa relación a+ua6material

cementante. Esto +enera una necesidad de añadir aditi2os

qumicos al concreto. Para meorar las propiedades de

con+elamiento y descon+elamiento en HP! se utilian aditi2os

inclusores de aire. a -idratación temprana puede controlarse

utiliando retardantes en la mecla, lo que permite mayor

7e8i)ilidad en el -orario de colocación. am)ién es com:n

utiliar reductores de a+ua para aumentar la tra)aa)ilidad del

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!omo se mencionó anteriormente, las meclas HP! tienden a

requerir menor relación a+ua6material cementante comparadas

con meclas de concreto tradicional. *in em)ar+o, al aumentar la

cantidad de cemento en una mecla se incrementa el a+ua

necesaria para lo+rar una -idratación completa. Para ayudar a la

-idratación de la mecla pueden utiliarse aditi2os reductores de

a+ua de alto ran+o. !om:nmente, la relación a+ua6material

cementante para meclas HP! se encuentra entre 0,< y 0,50.

a dosi'cación del a+re+ado tam)ién es muy importante en el

diseño de meclas HP!. as prue)as -an demostrado que los

a+re+ados 'nos tienen mayor impacto so)re la mecla que los

a+re+ados +ruesos. os a+re+ados 'nos tienen muc-a ms rea

de super'cie por unidad de peso que los a+re+ados +ruesos.

Esto implica que los a+re+ados 'nos requieren ms pasta para

crear una ad-esión adecuada. as meclas con )ao contenido de

a+re+ado 'no y mayor proporción de a+re+ado +rueso requieren

menos pasta y son ms económicas. /o o)stante, la

tra)aa)ilidad de la mecla se reduce se2eramente conorme se

reduce el contenido de a+re+ado 'no en ella

!asi todas las meclas de concreto de alto desempeño utilian

al+:n tipo de aditi2o= minerales, qumicos o am)os. as adiciones

minerales, por eemplo, la cenia y el -umo de slice, se utilian

como sustitutos de cemento. as meclas HP! reemplaan

com:nmente entre el 10> y el (0> del cemento #por peso& por

una o 2arias adiciones minerales. as cenias 2olantes causan

tpicamente una reducción en la cantidad de a+ua requerida para

la mecla, mientras que el -umo de slice la aumenta. a

dosi'cación de aditi2os qumicos 2ara dependiendo de la mecla

requerida. En +eneral, la dosi'cación de aditi2o qumico es ms

alta para los HP! que para los concretos tradicionales.

Por lo +eneral, el desarrollo de concreto de alto desempeño

requiere lotes de prue)a para lo+rar la proporción de mecla

deseada. os lotes de prue)a se pueden realiar en la)oratorio o

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en campo. En la)oratorio, los especialistas en dosi'cación tienen

mayor control de los lotes de ensayo y ms posi)ilidades de

encontrar la meor com)inación de materiales. !uan; do el diseño

de mecla se -a determinado en el la)oratorio, se de)ern

reali1ar ensayos de campo de lotes compara)les a la producción

tpica. as condiciones de campo pueden producir para una

mecla resulta; dos dierentes a los o)ser2ados en la)oratorio

a manipulación y colocación del concreto de alto desempeño

son similares a las del concreto tradicional. En el maneo y

almacenamiento de los materiales para HP! tam)ién pueden

usarse los mismos procedimientos que para los concretostradicionales. ales materiales de)en ser adecuadamente

apilados, con -umedad y temperatura monitoreadas y

controladas. En lo posi)le, las plantas de)en estar u)icadas

cerca de los sitios de tra)ao para reducir el tiempo de

transporte.

En las meclas HP! la medición y el control de peso de los

materiales son muc-o ms importantes que en las meclas de

concreto tradicional. Por lo tanto, se  recomienda utiliar

dosi'cadores automticos de peso.  El contenido de -umedad de

los a+re+ados 'nos de)e  monitorearse continuamente para

ase+urar la adecuada relación a+ua6material cementante en la

mecla.

El premeclado de los concretos de alto desempeño tam)ién es

similar al del concreto tradicional. 3a mecla puede -acerse en una

planta de premeclado, en un camión transportador o mediante

una com)inación de los dos. ?e)ido a la +ran importancia de la

relación a+ua6material cementante en la mecla, la operación

adecuada de la mecladora de)e ser monitoreada cuidadosamente.

@na )aa relación a+ua6material cementante di'culta el proceso de

meclado de los HP! e impone una mayor demanda so)re la

maquinaria utiliada.

os HP! pueden ser transportados en camiones mecladores

tradicionales, 2olquetas, sistemas de )om)eo o )andas

transportadoras. En 2iaes cortos, los camiones me1cladores

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pueden transportar HP! ya mecla; dos, y en 2ia5es ms lar+os

solamente los componentes, añadiendo el a+ua de manera

controlada en el destino  'nal. as 2olquetas solo transportan

meclas secas y el  a+ua se añade en sitio. El )om)eo puede ser

ideal para meclas con alto asentamiento, pero requieren equipos

de )om)eo y de colocación. as )andas transportadoras pueden ser

e'cientes para el transporte entre distancias cortas,

apro8imadamente de 50 m a 100 m. ?e)e prestarse atención

especial a la 2i)ración de la )anda para e2itar la se+re+ación de la

me1cla durante el transporte.

1.!. Uso en p"entes.El concreto de alto desempeño -a 2isto recientemente mayores

aplicaciones en el diseño y construcción de puentes de carretera. as

2i+as pre0a)ricadas y pretensadas que utili1an HP! son capaces de

alcan1ar mayores luces, ms espaciamiento entre 2i+as y menor

peralte comparadas con las 2i+as de concreto tradicionales. as

luces ms lar+as pueden ayudar a reducir el n:mero total de 2anos,

disminuyendo el n:mero de apoyos necesarios y re)aando as el

costo de la su)estructura. El mayor espaciamiento entre 2i+as puede

reducir el n:mero total de 2i+as necesarias. Esto puede conducir a

una disminución del tiempo de 0a)ricación y del costo total.

HP! que para concretos tradicionales y con recuencia es

necesario producir 2arios lotes de prue)a antes de alcanar las

relaciones óptimas.

as prue)as de resistencia son una parte unda; mental para

determinar las proporciones de mecla para HP!. Es ms di0cil

realiar ensayos en HP! que en concretos tradicionales, pues sus

resistencias pro; medio tienen mayor 2aria)ilidad en los

resultados. Esto implica que para que una mecla de HP! sea

aceptada a tra2és de ensayos, normalmente de)er tener una

resistencia superior a la de diseño

El uso de HP! en losas de puentes ayuda a prolon+ar la 2ida :til. os

HP! tienden a ser menos permea)les que el concreto tradicional y

)rindan meor protección al acero de re0uer1o contra la penetración

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de cloruros y la corrosión. ?el mismo modo, las losas construidas con

HP! tienen meor resistencia a ciclos de con+elamiento y descon+ela;

miento, a la erosión por el uso de descon+elantes y a la a)rasión

por tr'co que aquellas 0a)ricadas con concreto tradicional.

?e)e prestarse especial cuidado a los eectos del alto contenido

de cemento en las losas de puentes, con el 'n de minimiar la

aparición de +rietas a edades tempranas. a rpida adquisición de

resistencia de las meclas HP! sumada al c-oque térmico

causado por la -idratación del concreto, puede contri)uir a

incrementar la aparición de 'suras en los primeros das tras la

colocación, y dic-as 'suras pueden tener un impacto ne+ati2o en

la dura)ilidad. $ minimiar este pro)lema pueden ayudar

medidas especiales de curado y de control térmico, tales como la

aplicación de mantas aislantes tras el pico térmico.