LO QUE DEBES SABER SOBRE EL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

Experto

Ingeniero Civil

RESUMEN: 

En Colombia, debido al desconocimiento de las bondades de los concretos de alta resistencia, la resistencia promedio con la que se trabaja es de tan solo 24 MPa; resistencia comparativamente baja con respecto a otros países donde la resistencia promedio se encuentran 48 MPa.

Teniendo en cuenta esta diferencia significativa, es importante conocer el camino para poder nivelarse, considerando las prácticas y los beneficios con este tipo de concreto y visualizando las obras en donde ya se implementaron.

El siguiente gráfico permite relacionar la resistencia promedio nacional vendida, con la resistencia que se ha vendido a nivel mundial en los años referenciados:

Los concretos de alta resistencia, a pesar de producirse hace varios años, desde siempre han presentado una debilidad importante: el costo. Sin embargo, el panorama ha venido cambiando gracias al uso de aditivos de última generación, que poco a poco han facilitado su inclusión.

Para el desarrollo de un diseño “óptimo” de mezcla, especialmente de los concretos de 7000 psi a 14000 psi, se deben tener en cuenta consideraciones especiales en el material cementante, agregado grueso y aditivos, además de los parámetros iniciales de diseño como las relaciones agua/material cementante, arena/agregado, fino/agregado, tamaño máximo y asentamiento, entre otros.

Burj Dubai, Émiratos Árabes. Con 818 m de altura es el rascacielosmás alto del mundo y pertenece a la generación de las construcciones elevadas de concreto de alta resistencia

Materiales de diseño

Cementante

Los hormigones en mención tienen que desarrollarse a partir de mezclas binarias, es decir, mezclas que incluyan escoria, ceniza o humo de sílice. La influencia de un segundo cementante es significativa debido al comportamiento puzolánico que le es propio, además de la finura que ayuda a densificar, generando concretos menos permeables y alcanzando mayores resistencias.

Así mismo, estos materiales suplementarios aportan tanto a la durabilidad como a la resistencia frente al ataque de cloruros, sulfatos y la reacción álcali agregado.

Agregado grueso

El agregado, catalogado como el material inerte en la mezcla, toma un papel fundamental debido a la trabazón que genera la interacción de las redes de cementante y el material grueso; de esta forma, los materiales cuyas superficies son rugosas y angulares permiten un mejor amarre de la mezcla en términos de su comportamiento mecánico.

El tamaño máximo del agregado también es fundamental, debido a que un menor tamaño permite lograr mezclas más densas, siendo los tamaños recomendados los de 3/8” y ½”. Sin embargo, es importante considerar que entre menor sea el tamaño, mayor es la cantidad de cementante necesaria para la mezcla, dando como resultado mezclas menos “óptimas” en términos de producción.

Aditivos

No hay diseños en donde el trabajo de un aditivo llegue a notarse más que en estos tipos de mezcla; en estos diseños el trabajo de plastificar, de disminuir agua y el de sostener la manejabilidad de la mezcla, se evidencia de una forma significativa por la misma exigencia de las condiciones del diseño.

Los aditivos superplastificantes de última generación, pueden entregar una combinación perfecta para proporcionar una reducción de agua significativa, así como también una manejabilidad y un sostenimiento teniendo en cuenta las especificaciones de la obra.

Efecto de los plastificantes y superplastificantes en el porcentaje de reducción de agua.

Tres input de diseño que no pueden descuidarse

1. Relación agua/material cementante

La curva de relación agua/material cementante es imperativa y esta tiene que desarrollarse siempre con las proporciones del material cementante suplementario considerado.

Así mismo, esta curva puede llegar a tener variaciones en los aditivos utilizados, por ejemplo, en el caso del paso de una resistencia de 6000 psi a 7000 psi, puede pasar de plastificante a superplastificante.

Las relaciones para los diseños evaluados de 7000 psi a 14000 psi pueden estar entre 0.25 a 0.40, teniendo en cuenta que los componentes de la mezcla no incluyen ningún agente acelerante de la actividad (nano sílice o un material cementante suplementario de alto costo como el humo de sílice). Para el rango de resistencias mencionadas, los diseños pueden seguir siendo de un costo no tan elevado debido a su materia prima.

2. Relación arena/agregado

Esta relación es fundamental, puesto que dependiendo de sus características físicas, además de que su contenido dentro de la mezcla sea alto, puede llegar a afectar considerablemente los contenidos de agua. Es importante la mínima relación arena agregado posible, manteniendo la mejor manejabilidad y trabajabilidad de la mezcla; la inclusión de grava fina dentro del diseño, favorece estas características en la mezcla.

Considerar una relación inicial entre 0.35 y 0.43, es un buen punto para ir ajustando la mezcla en términos de contenido de arena respecto a facilidad de colocación y resistencia.

3. Asentamiento

El asentamiento recomendado para el desarrollo de mezclas de alta resistencia es mayor a 8”; los asentamientos de 4” a 6” presentan inconvenientes con el manejo en obras debido a su alta viscosidad y peso. Estos tipos de concretos con asentamientos de 9” permiten el fácil manejo y aplicación.

La alta viscosidad de estos concretos se debe a las cuantías de cementante y altas dosificaciones de aditivo superplastificante, el cual es necesario para facilitar la defloculación de las partículas cementantes, permitiendo las reducciones significativas de agua.

Palabras más, palabras menos, para la consecución de los diseños de 7000 psi a 14000 psi, debe tenerse en cuenta el uso de adiciones, agregados de tamaño máximo de 3/8” y ½” y el uso de superplastificantes con policarboxilatos. Además, tienen que considerarse relaciones de agua – material cementante inferiores a 0.40, arena – agregado entre 0.35 y 0.43 y asentamientos mayores a 8”.

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Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

«Sin embargo, es importante considerar que entre menor sea el tamaño, mayor es la cantidad de cementante necesaria para la mezcla, dando como resultado mezclas menos “óptimas” en términos de producción».

CONCLUSIÓN

Con las anteriores consideraciones, se desarrollan las curvas de agua – material cementante, por material cementante binario o ternario utilizado; esto es crucial como input de diseño y como curva de optimización de producto.

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Acerca del autor

  • Profesión: Ingeniero Civil
    País: Colombia

    Soy Ingeniero Civil de la Universidad Militar Nueva Granada, MIC en Ingeniería Estructural de la Universidad de los Andes, MSc en Ingeniería Estructural y de Materiales de Cardiff University. Actualmente adelanto un Doctorado de la University of Sheffield. He obtenido diferentes reconocimientos como The Presidential Academic Award de la Presidencia de los Estados Unidos y The South Wales Institute of Engineering Award en el Reino Unido. Tengo experiencia en investigación para diferentes compañías como la British Petroleum y Corus Group Steel Producer. Actualmente soy Jefe de Desarrollo Técnico de Argos.

    'El fundamento del desarrollo técnico radica en la confianza que tienes del crecimiento de tus conocimientos y la del equipo del cual haces parte'.

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