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FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVILTRABAJO CADEMICO:CONCRETOAUTOCOMPACTANTEASIGNATURA:INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN IIASESOR:ING. DÍAZ HUIZA LUISAUTOR:MONTALVÁN NARCIZO, ANDY GIOVANNIRIVERA SÁNCHEZ, ELVISZABARBURÚ LÓPEZ, WILLY FERNANDOCHIMBOTE — PERÚAGRADECIMIENTOAgradezco ...

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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO CADEMICO:

CONCRETO AUTOCOMPACTANTE

ASIGNATURA: INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN II

ASESOR: ING. DÍAZ HUIZA LUIS

AUTOR:

MONTALVÁN NARCIZO, ANDY GIOVANNI RIVERA SÁNCHEZ, ELVIS ZABARBURÚ LÓPEZ, WILLY FERNANDO

CHIMBOTE — PERÚ

2020

DEDICATORIA

Con amor profundo para dos seres maravillosos que nos enseñaron el valor de la vida y a no rendirnos ante las adversidades que se nos presenta día a día.

A mi madre: Flor Narcizo De: Montalvan Narcizo Andy

A

:

De: Rivera Sánchez, Elvis

Esto esta dirigido a Dios, mis padres y las personas que considero como parte de mi familia, ya que de ellos he aprendido a no mirar hacia atrás y a seguir firme para lograr mis objetivos.

De: Zabarburú López, Willy ii

AGRADECIMIENTO Agradezco a mi madre por apoyarme en todo momento; también por sus consejos, valores, la motivación constante que nos ha permitido ser personas de bien y sobre todo por su amor. A mi abuela por el ejemplo de perseverancia y constancia que los caracteriza; por el valor mostrado al salir adelante y por su invaluable amor. A mi familia por ser la base de nuestro aprendizaje y conocimiento del día a día llegando a ser nuestros ejemplos de motivación. Finalmente, a nuestro docente por su constante asesoramiento. Atentamente Montalvan Narcizo, Andy

Agradezco a

Atentamente Rivera Sánchez, Elvis

Agradezco a mis padres por darme el apoyo, guiarme para culminar mis estudios y llegar a completar mis anhelados sueños, por ello, tendré que aportar a la sociedad mis buenas obras y siempre con ética profesional. ya que lo aprendido vienen de la universidad y con ellos agradecer a cada uno de mis profesores.

Atentamente

iii

Zabarburú López, Willy Fernando

iii

INDICE DEDICATORIA.........................................................................................................II AGRADECIMIENTO....................................................................................................III INDICE DE CONTENIDOS..........................................................................................IV INDICE DE TABLAS......................................................................................................V INTRODUCCIÓN............................................................................................................1 CONCRETO AUTOCOMPACTANTE............................................................................2 DEFINICIÓN:...............................................................................................................2 1.

COMPONENTES DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE..........................4

1.1.

CEMENTO.........................................................................................................4

1.1.1.

PROPIEDADES DEL CEMENTO.............................................................4

1.1.1.1. Finura...........................................................................................................4 1.1.1.2. Consistencia.................................................................................................4 1.1.1.3. Fraguado......................................................................................................4 1.1.1.4. Resistencia a la compresión.........................................................................4 2.

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS...........................................................................5

3.

ADITIVOS QUÍMICOS........................................................................................6 3.1.

Aditivo súper plastificante/reducidor de agua de alta actividad.....................6

3.2.

Aditivo modulador de viscosidad....................................................................7

4.

DESARROLLO DE UN CONCRETO AUTOCOMPACTANTE DE ALTO

COMPORTAMIENTO..................................................................................................8 5.

APLICACIONES DEL CONCRETO AUTOCOMPACTADO...........................10

5.1. 6.

Factores que influyen en la aplicación..............................................................11 VENTAJAS DEL CONCRETO AUTOCOMPACTADO....................................12

6.1.

Ventajas para el constructor..........................................................................12

6.2.

Ventajas para el trabajador de la construcción..............................................13

6.3.

Ventajas para el propietario de la construcción.............................................13

CONCLUSIONES..........................................................................................................14

iv

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................15 ANEXOS………………………………………………………………………………………………………………………16

Indice de tablas Tablas 1 y 2: Limites granulométricos para agregados fino y grueso………………………….3

Tabla 3: Dosificación de las mesclas de concreto autocompactantes…………………….6 Tabla 4: Volumen Unitario de Agua…………………………………………………………..7

v

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la industria de la construcción, el diseño y el colado del concreto en estructuras, ha ido cambiando y evolucionando al igual que los avances tecnológicos que aspiran a incrementar al máximo la libertad de diseño de las obras. El concreto autocompactante por sus características se adapta fácilmente a las exigencias modernas, esto se debe básicamente a que tiene la capacidad de fluir y consolidarse bajo su propio peso y al mismo tiempo, es lo suficientemente cohesivo para llenar todos los espacios, de casi cualquier tamaño y forma, sin segregación y sangrado. Estas características, además de ser muy útiles en la construcción de estructuras complejas y densamente armadas, permiten reducir el tiempo de colocación de la obra y disminuir los costos asociados al proceso de compactación.

Para el concreto autocompactante es necesario el uso de superplastificantes y mayor cantidad de partículas finas, o el uso de agentes modificadores de viscosidad, que en conjunto logran una mezcla fluida y lo suficientemente cohesiva para no presentar segregación y sangrado (Kosmatka et al., 2004). Es decir, el concreto es el material de construcción más utilizado, debido a su versatilidad, durabilidad y economía. El concreto se usa en carreteras, calles, estacionamientos, puentes, edificios altos, presas, casas, pisos, paseos, veredas y muchas otras aplicaciones. Tomando en cuenta, a las partículas finas que incluyen tanto el cemento como las adiciones, ya sean reactivas o inertes.

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CONCRETO AUTOCOMPACTANTE

DEFINICIÓN: El concreto autocompactante es un excelente concreto de alto desempeño, ofrece elevada trabajabilidad, incremento de productividad en el proceso de vaciado de concreto, mejoras en la calidad y durabilidad del elemento trabajado, vaciado sin problemas de elementos con alta densidad de refuerzo de acero, eliminación total de la dependencia de mano de obra en la compactación de la mezcla, reduce el ruido, etc. Sin embargo, debido a que el concreto autocompactante es una mezcla de varios componentes, la tendencia a cambios en su comportamiento tanto al estado fresco como endurecido es mayor que la de los concretos convencionales, por ello la investigación sobre este tipo de mezcla es la única manera de entenderlo y manejarlo exitosamente. En el presente trabajo, se busca desarrollar un procedimiento de diseño de mezcla de concretos autocompactantes en función de la resistencia a la compresión. Para ello es necesario, en primer lugar, entender el comportamiento de las mezclas fluidas de concreto al variar la dosificación de algunos de sus componentes, dicho análisis partió con la generación de mezclas fluidas derivadas de concretos patrones normales de relación a/c= 0.50, 0.45 y 0.40, mediante reducción de agua y adicionando un aditivo superplastificante (Sika Viscocretel - Policarboxilato modificado), luego se varió la relación arena/piedra y finalmente se analizaron los cambios en el comportamiento de estas mezclas al variar el contenido de pasta. Las mezclas autocompactantes generadas para proponer el diseño de mezcla tuvieron como criterio de aprobación los resultados obtenidos en los ensayos de extensión de flujo y caja L. El contenido de aire también fue medido como criterio de aceptación. También se analizaron las variaciones en las propiedades de los concretos frescos y endurecidos de tres mezclas fluidas, la primera de ellas era un concreto con buena capacidad de fluir en un medio libre, pero mostraba bloqueo, la segunda mezcla tenía un buen comportamiento autocompactante y la tercera poseía buena capacidad de fluir sin bloqueo, pero mostraba cohesión excesiva, acompañada de desplazamientos lentos (alta viscosidad). Todas ellas fueron comparadas entre sí y con concretos patrones normales.[ CITATION Pin03 \l 3082 ]. Por ellos contamos con los limites granulométricos para agregado fino y agregado grueso.

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Tablas 1 y 2: Limites granulométricos para agregados fino y grueso.

1.

2. Tamiz

Porcentaje que pasa (en masa)

9.5 mm (3/8 pulg.) 4.75 mm (N° 4) 2.36 mm (N°8) 1.18 mm (N°16) 600 µm (N°30) 300 µm (N°50) 150 µm (N°100)

100 95 a 100 80 a 100 50 a 85 25 a 60 10 a 30 2 a 10

Fuente: American Society Of Testing Materials – ASTM C 33

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1. COMPONENTES DEL CONCRETO AUTOCOMPACTANTE 1.1. CEMENTO: Se define como cementos a los materiales pulverizados que poseen la propiedad que, por adición de una cantidad conveniente de agua, forman una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto bajo el agua como al aire y formar compuestos estables. [ CITATION Pin03 \l 2058 ] Para un concreto autocompactante al igual que un concreto convencional se puede utilizar cualquier tipo de cemento. Todo dependerá del uso que se le va a dar, la disponibilidad en el mercado, su finura a emplearse, y la calidad del concreto que se desee, entiéndase esto último como durabilidad, resistencia, etc. [ CITATION Pin03 \l 2058 ]por lo tanto deberá cumplir con la Norma Técnica Peruana NTP 334.009 o la Norma Técnica Americana ASTM C150.

1.1.1. PROPIEDADES DEL CEMENTO 1.1.1.1.

Finura: La finura del cemento influye en el calor liberado y en la velocidad de hidratación. A mayor finura del cemento, mayor rapidez de hidratación del cemento y por lo tanto mayor desarrollo de resistencia. Cumple con la norma ASTM C325, C430.

1.1.1.2.

Consistencia: La consistencia se refiere a la movilidad relativa de una pasta de cemento o mortero recién mezclado o bien a su capacidad de fluir, cumple con la norma ASTM C230. 24

1.1.1.3.

Fraguado: El fraguado como el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad del concreto (o mortero de cemento). La velocidad de fraguado viene limitado por las normas estableciendo un periodo de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual debe producirse el principio y fin del fraguado. Cumple con la norma ASTM C150.

1.1.1.4.

Resistencia a la compresión: En términos generales, la resistencia

mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados, la pasta de cemento endurecida y la cantidad de vacíos que este posee por la adherencia que se produce en ambos materiales. La resistencia es medida a los 7, 14, 21 y 28 días, teniendo estas que

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cumplir los valores mínimos. Para determinar la resistencia a la compresión se realiza

un

ensayo

de

compresión

de

acuerdo

a

la

norma

NTP

339.034[ CITATION Oka70 \l 2058 ]. 2. TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS Entre el concreto que producen las empresas de concreto certificado y el concreto que finalmente queda colocado en el elemento de la obra, frecuentemente existe una importante variación de la calidad, debida a las deficiencias en las prácticas constructivas que modifican negativamente el comportamiento del material en el lugar en donde mejor desempeño debería de tener, que es en la estructura. Deficiencia en la calidad de la mano de obra en la colocación y vibrado del concreto, falta de supervisión y escasa trabajabilidad de algunas mezclas, pueden llegar a distorsionar el buen desarrollo de las propiedades del concreto endurecido y su compactado en la estructura. Este cambio en la calidad del concreto colocado afecta de diversas formas a las construcciones: • Modifica el comportamiento estructural del elemento fabricado con concreto, provocando un cambio en su desempeño al variar las propiedades mecánicas en diferentes secciones de los elementos estructurales como columnas, vigas y losas. • Afecta la durabilidad de la estructura al presentar segregación del concreto por mala colocación, derivando en concentración de finos en la superficie del elemento y favoreciendo la presencia de fisuras por contracción que permiten la penetración de agentes agresivos para concreto y el acero de refuerzo; estos agentes afectan la durabilidad del elemento. Las oquedades por mala colocación generan cambios en la sección, menor adherencia con el acero de refuerzo y exposición del mismo, así como mayor permeabilidad. Durante más de cuarenta años, las dos principales características evaluadas en la obra al concreto han sido, el revenimiento para el concreto en estado fresco y la resistencia a la compresión para el concreto en estado endurecido. Hoy, la resistencia a la compresión es el requisito mínimo que el concreto cumple, a pesar de lo cual no es un indicativo directo de la calidad del mismo ni del desempeño en la estructura a través del tiempo. El revenimiento es, hasta ahora, la propiedad del concreto con que se busca correlacionar la facilidad de colocación del material y la correcta consolidación en la estructura. Sin embargo esta característica no ha garantizado la homogeneidad y consolidación del concreto en la estructura debido a que en el proceso de colocación interviene la mano de obra. Por otro lado las filosofías actuales de diseño sismo-resistente, en su afán por lograr estructuras con alta ductilidad, han generado

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elementos congestionados de acero en aquellas zonas donde se requiere que la estructura disipe energía por deformaciones inelásticas, y es precisamente allí donde se requiere que el concreto tenga una adecuada colocación, pero debido a la gran cantidad de acero de refuerzo, es donde se presentan frecuentes problemas de colocación[ CITATION CHU \l 2058 ].

Tabla 3: Dosificación de las mesclas de concreto autocompactantes.

Fuente: Rev. LatinAm. Metal. Mater. vol.35 no.1 Caracas jun. 2015

3. ADITIVOS QUÍMICOS 3.1. Aditivo súper plastificante/reducidor de agua de alta actividad El aditivo súper plastificante es imprescindible para producción de concreto autocompactable. No todos los tipos son utilizables. Los aditivos basados en naftalensulfonatos (como el Rhebuild 1000) o los condensados de melamina (como el Rhebuild 2500), no ofrecen suficiente poder reductor de agua y en consecuencia, los tipos utilizables son los basados en éter policarboxílico modificado (Glenium SCC), capaces de reducir agua en valores superiores al 35%. Independientemente del poder reductor de agua, las características del aditivo deben ajustarse a las de cada aplicación (en función de si se demanda elevada resistencia inicial, prolongado mantenimiento de la consistencia, etc.) y en correspondencia al tipo de cemento, adición y áridos empleados.

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En este aspecto, si se emplean las adiciones más adecuadas para cada aplicación el efecto del aditivo sobre el desarrollo de resistencias o sobre el fraguado no es tan acusado, especialmente en el caso de emplear cenizas, donde éstas colaboran de forma muy importante en el mantenimiento de la consistencia y dejan las particularidades del aditivo en segundo plano.

Este razonamiento no es válido en los casos donde se demanda elevada resistencia inicial. Ante estas situaciones las particularidades del aditivo en el desarrollo de resistencia si son muy trascendentes. Para nuestras mezclas, usaremos Glenium 3030 NS, el cual es un aditivo reductor de agua de alto rango, cumple con la especificación ASTM C 494 para aditivos reductores de agua (tipo A) y aditivos reductores de agua de alto rango, (tipo F). El rango de dosificación de este aditivo recomendada para aplicaciones tipo F, es de 390 a 1,170/100 Kg. de cemento.

Este aditivo puede adicionarse a la mezcla con el agua inicial o con el agua final de mezclado.

Tabla 4: Volumen Unitario de Agua.

Fuente: (ICG) Concreto, Diseño de mezcla, Ing. Enrique Rivva López, 2da Edición; Pág. 58

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3.2. Aditivo modulador de viscosidad Los aditivos moduladores de viscosidad son productos que confieren cohesión interna a la masa sin apenas pérdidas de fluidez. El empleo de este tipo de aditivo puede no ser imprescindible en el caso de emplear las adiciones y el cemento en su calidad óptima. En estos casos, el aporte de finos será suficiente para mantener la cohesión interna y el empleo de aditivo modulador de viscosidad en estos casos podría incluso ser perjudicial por la elevada cohesión de la masa, que requeriría elevados volúmenes de concreto para su autocompactación.

El uso de modulador de viscosidad es imprescindible en el caso de insuficiencias en el aporte de finos+. En estos casos, el modulador de viscosidad representa una gran ayuda para mantener concretos con contenidos de finos inferiores a los recomendados en perfecto estado de cohesión interna, manteniendo la fluidez de la masa. El uso del modulador de viscosidad ofrece grandes resultados como elemento tolerador de las variaciones en las características de los materiales. Por ejemplo, si el árido puede ofrecer ligeras variaciones en su contenido de humedad (hecho que podría implicar obtener concretos con insuficiente fluidez en el caso del defecto de concretos totalmente disgregados en el caso del exceso), al emplear modulador de viscosidad estas variaciones pueden ser toleradas, obteniendo resultados más uniformes y seguros, independientemente de las ligeras variaciones de las características de los materiales empleados.

La dosificación de todos los componentes básicos del concreto autocompacto deberá mantener un equilibrio que debe ser estable durante todo el tiempo que dure el ciclo de aplicación. En nuestras mezclas usaremos como modulador de viscosidad el Rheomac VMG 358, que nos ayuda a evitar la segregación y es compatible con el reducidor de agua que utilizaremos. El fabricante recomienda usar de 130 a 650 ml/100 Kg. de cemento, y aplicarlo con el agua inicial de mezclado, alternativamente puede adicionarse después de que todos los demás ingredientes del concreto se han mezclado perfectamente.

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4. DESARROLLO DE UN CONCRETO AUTOCOMPACTANTE DE ALTO COMPORTAMIENTO. El concreto autocompactante es una mezcla que puede compactarse en todos los rincones de una cimbra únicamente por medio de su propio peso y sin necesidad de compactación por vibración. A pesar de su alta fluidez el agregado grueso no tiene segregación. Se utilizó una cimbra modelo para observar si el concreto autocompactante fluía bien a través de los obstáculos . El concreto se coloca en la torre derecha, fluye a través de los obstáculos, y se eleva en la torre izquierda. Los obstáculos se escogieron de modo que simul...