Actualización Norma NCh170:2016
“Hormigón requisitos generales”(Durabilidad)
Gerardo Staforelli V.. Septiembre 2016
Introducción
• La norma NCh170 “Hormigón requisitos generales” esel principal documento de referencia para laespecificación del hormigón en Chile
• La nueva versión del año 2016 reemplaza a la del año1985, incorporando el desarrollo de la tecnología delhormigón y la industria de los últimos 30 años
Fechas de cambios Norma NCh 170
NCh170.Of52 NCh170.Of85 NCh170:2016
33 años 31 años
Enfoque nueva norma
Prescriptivo
1985
Transición
2016
Comportamiento
202X ?
CONSENSO
Estructura norma
• Temas– Generalidades– Clasificación y
requisitos– Diseño mezcla– Confección y entrega– Procesos constructivos– Anexos
• Indice1. Alcance y campo de aplicación2. Referencias normativas3. Términos y definiciones4. Clasificación por resistencia mecánica5. Requisitos y designación6. Requisitos por durabilidad7. Requisitos de materiales8. Diseño mezcla9. Confección hormigón10. Transporte11. Colocación12. Compactación13. Curado y protección14. Hormigonado ambientes agresivos15. Desmolde y descimbre16. Ensayos17. Frecuencia muestreo18. Anexos
Generalidades
1. Alcance
• Establece requisitos generales mínimos paraespecificar, confeccionar, transportar, colocar, curar,proteger, desmoldar y descimbrar, hormigones dedensidad entre 2000kg/m3 y 2800kg/m3, usados enhormigón simple y en hormigón reforzado.
• Clasifica a los hormigones por resistencia a compresióno resistencia a tracción por flexión y establece gradosde exposición, junto con los requisitos para especificarel hormigón por durabilidad.
Generalidades
2. Referencias normativas
• Se indica una serie de documentos indispensables parala aplicación de la norma.
• Por ejemplo se citan referencias relativas a ensayos dedurabilidad:• NCh2262 “Hormigón y mortero – Determinación de
la permeabilidad al agua – Método de lapenetración de agua bajo presión”.
• ASTMC227 Standard Test Method for PotentialAlkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations(Mortar-Bar Method)
Ensayo permeabilidad
Ensayo permeabilidad
Ensayo permeabilidad
Generalidades3. Términos y definiciones
• Se elimina el concepto de “relación Agua/Cemento”• Se introducen conceptos relativos a durabilidad:
• Ambiente agresivo• Durabilidad• Fisuración plástica
• Se incorpora el concepto de “Madurez”:• “… la resistencia que el hormigón alcanza a una
determinada edad depende de las temperaturas alas que ha estado sometido durante dicho período”
M: Madurez o Índice de Madurez, (° C - días) ó (°C-horas).T : temperatura promedio durante el intervalo de tiempo Δt (°C).Δt: intervalo de tiempo (días) ó (horas).T0: temperatura datum = -10 °C a 0 °C
Madurimetro
Curva resistencia-madurez
Clasificación y requisitos4. Clasificación del hormigón por resistencia mecánica
• Clasificación por resistencia a compresión:El hormigón se clasifica según su resistencia especificada acompresión, f´c, determinada en probetas cilíndricas de 150mmx 300mm
Tabla n°1 Clasificación de los hormigones por resistencia a compresión
Grado Resistencia especificada f´c MPaG05 5G10 10G15 15G17 17G20 20G25 25G30 30G35 35G40 40G45 45G50 50G55 55G60 60
5. Requisitos y designación del hormigón
• El hormigón debe cumplir la resistencia especificada de proyecto, los requisitos de durabilidad y otros requisitos particulares.
• La designación del hormigón debe considerar al menos:• Grado de resistencia mecánica• Fracción defectuosa• Tamaño máximo del árido• Asentamiento de cono
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón
“6.1.1 La durabilidad del hormigón depende de sus propiedades y de lapresencia de agentes internos o externos que generen ataque alelemento estructural.
Un hormigón con una baja permeabilidad incrementa la durabilidaddel hormigón y colabora en la protección de las armaduras frente a lacorrosión. Lo anterior se puede evaluar por medio de ensayos dedesempeño del hormigón realizados en Laboratorio y/o terreno.
6.1.2 Para obtener un hormigón durable, resulta necesaria laimplementación de medidas adecuadas en el diseño de la mezcla, lafabricación, correctas prácticas de colocación, compactación, curado yprotección del hormigón. ”
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón
“6.2 Especificación del hormigón por durabilidad
6.2.1 El proyectista estructural debe asignar los grados de exposiciónde acuerdo con la severidad de la exposición prevista de los elementosde hormigón…
6.2.2 El proyectista estructural debe considerar, al asignar el grado deexposición, si el proyecto considera medidas especiales de proteccióndel elemento estructural…
6.2.4 Con el fin de proteger a las estructuras de hormigón reforzado encondiciones ambientales consideradas como no agresivas, se debeutilizar una dosis de cemento mínima de 240kg/m3.”
Clasificación y requisitos
Origen Patologías
40%
28%
18%
10%4%
Diseño
Construcción
Materiales
Utilización
Otros
Helene, Pe. Pereira F: Rehabilitación y Mantenimiento de Estructuras de Hormigón , 2007, Sao Paulo, Brasil.
Clasificación y requisitos
Que decía NCh 170 Of 85?
Clasificación y requisitos
6.3 requisitos de durabilidad debido a la
acción de agentes Internos
6.3.1 Contenido máximo de
sulfatos
6.3.2 Contenido Máximo de
Cloruros
6.3.3 Reacción árido álcali
6.4 Requisitos de durabilidad debido a exposición a agentes
externos
6.4.1 Congelación y deshielo
6.4.2 Ataque de sulfatos
6.4.3 Ataque por agentes externos
que provocan corrosión
6.4.4 Hormigones de baja
permabilidad
Para cada caso definencondiciones de exposición yrequisitos a cumplir tanto paramaterias primas como para elhormigón
Clasificación y requisitos6. Requisitos por durabilidad del hormigón
6. Requisitos por durabilidad del hormigón
6.3 Requisitos de durabilidad debido a la acción de agentes internos
• Sulfatos
• Cloruros
• Reacción árido-álcali
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Contenido máximo de sulfatos
El contenido máximo de sulfatos en el hormigón,expresado como SO4, debe ser menor o igual que el 2%del peso del cemento y corresponde a la contribucióntotal de los componentes del hormigón excluyendo elcemento.
Se pueden utilizar áridos y agua cuyos contenidos desulfatos superen los valores máximos establecidos enNCh163 y NCh1498, siempre que el contenido máximode sulfatos en el hormigón sea menor que loestablecido precedentemente.
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Contenido máximo de cloruros
El contenido máximo de iones cloruro solubles (Cl-) en el hormigón, aportados por todos sus componentes son:
Tabla n°3 Contenido máximo de iones cloruro solubles en el hormigón
Tipo de hormigónContenido iones cloruro (Cl-) solubles en agua
kg Cl-/m3 de hormigónHormigón reforzado y hormigón en
masa que contenga armadura1,20
Hormigón pretensado 0,25
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Reacción árido-álcali Cuando se disponga de áridos reactivos o
potencialmente reactivos (según NCh163 Métodoquímico ASTM C289) y el hormigón va a estar expuestoa un ambiente de alta humedad o sumergido, esposible utilizar estos áridos si se cumple alguna de lassiguientes condiciones: Se dispone de información respecto de obras similares, construidas
con materiales de la misma fuente, en las cuales no se haya presentado daño como consecuencia de reacción árido-álcali
Si se usa cemento Portland (NCh148), con álcalis solubles en agua ≤ 0,60% (expresado como sodio equivalente)
*** Se verifique expansión a 3 meses ≤0,05% o a 6 meses ≤0,10% (determinada en prismas de mortero según ASTM C227)
O se cuente con estudios especiales que permitan su uso.
Clasificación y requisitos
6. Requisitos por durabilidad del hormigón
6.4 Requisitos de durabilidad debido a exposición a agentes externos
• Congelación y deshielo
• Ataque externo de sulfatos
• Ataque por agentes externos que provocan corrosión
• Hormigón de baja permeabilidad
Clasificación y requisitos
• Congelación y deshielo
Notas: .- Tolerancia en contenido de aire ±1,5%.- Para hormigón de grado superior a G35 el contenido de aire se puede
reducir en 1%
Tabla 4 - Requisitos del hormigon sometido a la accion de congelacion y deshielo
Minimo grado de resistencia especificado
Mpa
Aire total %
Tamaño máximo nominal del árido Dn
mm
F0 Hormigon no expuesto a congelacion y deshielo
Sin restriccion Sin restriccion Sin restriccion
6,0 10
5,0 20
4,5 40
7,5 10
6,0 20
5,5 40
7,5 10
6,0 20
5,5 40
G30
G30
G35
Grado de exposicion
F1Hormigon expuesto a congelacion y
deshielo y ocasionalmente expuesto a humedad
F2
F3
Hormigon expuesto a congelacion y deshielo y en contacto continuo con
humedad
Hormigon expuesto a congelacion y deshielo y en contacto continuo con
humedad y expuesto a productos quimicos descongelantes
Clasificación y requisitos
• Ataque externo de sulfatos
Definición de grados de exposición
Tabla 5 - Grados de exposicion por sulfatos
Soluble en el suelo % en peso
Disuelto en agua ppm
S0 No agresivo < 0,10 < 150
S1 Moderada 0,10 ≤ SO4 < 0,20150 ≤ SO4 < 1 500
Agua de mar
S2 Severa 0,20 ≤ SO4 ≤ 2,00 1 500 ≤ SO4 ≤ 10 000
S3 Muy severa SO4 > 2,00 SO4 > 10 000
GradoContenido maximo SO4
Clasificación y requisitos
• Ataque externo de sulfatos
Requisitos para el cemento según grado de exposición
Tabla 6 - Requisitos del cemento para el hormigon en contacto con sulfatos
Porcentaje de expansion máxima según ASTM C1012
Contenido C3A en el cemento
%
S0 sin restriccion sin restriccion
S1 0,10 a 6 meses ≤ 8
S2 0,05 a 6 meses (2) ≤ 6
S3 0,05 a 6 meses (2) ≤ 5
Grado de exposicion
Requisitos del cemento (1)
(1) El cemento debe cumplir al menos uno de los dos requisitos (2) Si falla criterio expansión 6 meses, el cemento se puede usar si cumple con expansión máxima de 0,10% a un año
Clasificación y requisitos
• Ataque externo de sulfatos Requisitos para el hormigón en contacto con sulfatos
Para cada grado de exposición, se debe cumplir con el requisito de resistenciamínima especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis mínima decemento o profundidad de penetración de agua
Tabla 7 - Requisitos del hormigon en contacto con sulfatos
Grado de exposicionMinimo grado de
resistencia especificada
Dosis minima de cemento
kg/m3
Profundidad de penetracion de agua,
segun NCh2262 mm
S0 G17 - -
S1 G25 320 ≤ 40
S2 G30 340 ≤ 30
S3 G35 360 ≤ 20
Nota 1: Para el grado de exposicion S0 la dosis minima de cemento es 240 kg/m3
Nota 2: Para los grados de exposicion S1, S2 y S3 se debe cumplir con el minimo grado de resistencia especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis minima de cemento o profundidad de penetracion de agua.
Clasificación y requisitos
• Ataque por agentes externos que provocan corrosión
Definición de grados de exposición
Tabla 8 - Grados exposición que provocan corrosión
Agente externo Exposición en condiciones de servicio
C0 No agresivo No aplica Hormigón seco o protegido de la humedad ambiental
C1 Leve CO2Hormigón húmedo expuesto a altas concentraciones de CO2
C2-A Moderado CloruroHormigón sumergido completamente en agua que contiene cloruro
C2-B Severo Cloruro Hormigón húmedo expuesto a aire salino
C2-C Muy severo Cloruro
Hormigón expuesto a ciclos de humedad y a una fuente externa de cloruro proveniente de productos descongelantes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen
Grado
Clasificación y requisitos
• Ataque por agentes externos que provocan corrosión Requisitos para el hormigón
Para cada grado de exposición, se debe cumplir con el requisito de resistenciamínima especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis mínima decemento o profundidad de penetración de agua
Tabla 9 . Requisitos del hormigon segun grado de exposicion
Grado de exposicion
Minimo grado de resistencia especificado
Dosis minima de cemento
kg/m3
Profundidad de penetracion de agua segun NCh2262
mm
C0 G17 - -
C1 G17 270 ≤ 50
C2-A G20 300 ≤ 40
C2-B G25 330 ≤ 30
C2-C G35 360 ≤ 20
Nota 1: Para el grado de exposicion C0 la dosis minima de cemento es 240 kg/m3
Nota 2: Para los grados C1, C2-A, C2-B y C2-C se debe cumplir con el minimo grado de resistencia especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis minima de cemento o profundidad de penetracion de agua.
Nota 3: El proyectista estructural puede disminuir en 5 MPa el minimo grado de resistencia indicado en esta Tabla cuando se haya especificado la profundidad de penetracion de agua en lugar de la dosis minima de cemento. En todo caso, el minimo grado de resistencia debe ser > G17.
Clasificación y requisitos
• Hormigón de baja permeabilidad
Requisitos para el hormigón En estructuras en que se requiere que el hormigón tenga una baja
permeabilidad, se debe verificar que se cumplan los siguientes requisitos:
Tabla 10 - Requisitos de profundidad de penetracion de agua determinada segun NCh2262
Grado Condicion
P0 Hormigon en ambiente seco o en contacto con agua pero que no requiere baja permeabilidad
Sin restriccion
P1 Hormigon en contacto con agua que requiere baja permeabilidad
≤ 40
P2Hormigon en contacto con agua que requiere baja
permeabilidad y existe posibilidad de ataque quimico no considerado en subclausulas anteriores
≤ 20
Exposicion Profundidad de penetracion de agua mm
Clasificación y requisitos
Clasificación y requisitos
Underwater World Aquarium in Australia
Ensayos rápidos de “Durabilidad"
Procesos constructivos11. Colocación (temperaturas)
• Al momento de la colocación del hormigón se deben cumplir lascondiciones de temperatura siguientes:
a) la temperatura del hormigón debe ser menor o igual que 35ºC
b) la temperatura del hormigón debe ser mayor o igual que 5ºC
• La Especificación Técnica puede considerar otras temperaturasdistintas a las establecidas precedentemente.
• NOTAS respecto versión 851. Se elimina condición de temperatura hormigón menor 16°C para
hormigonado masivo (menor dimensión 0,80m)2. Se elimina restricción de temperatura ambiente menor 5°C
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
30,00
32,00
34,00
36,00Te
mpe
ratu
ra H
orm
igón
(ºC
)
Temperatura del Hormigón - RM
Temperatura Hormigón Temperatura ambiente (medía del día)
11. Colocación – Hormigonado en tiempo frío
• Se considera condiciones de hormigonado en tiempo frío cuando,durante los tres días previos al hormigonado, se registre unatemperatura media diaria menor que 5°C y la temperaturaambiente sea menor o igual que 10°C por más de 12 h, continuaso acumuladas, en un período de 24 h.
• En condiciones de tiempo frío, al momento de la colocación elhormigón debe tener una temperatura mayor que 5°C.
• Tanto al momento del hormigonado como durante el período deendurecimiento inicial del hormigón, se deben adoptar medidaspara asegurar que la temperatura del hormigón colocado nodescienda de 5°C.
Procesos constructivos
11. Colocación – Hormigonado en condiciones de altaevaporación de agua ( “tiempo caluroso”)
• Los principales factores que pueden producir condiciones parauna alta evaporación de agua en el hormigón son:
a) Alta temperatura ambientalb) Baja humedad relativa del airec) Alta velocidad del vientod) Alta temperatura del hormigón
• Para minimizar la aparición de fisuras a edades tempranas en elhormigón como consecuencia de la alta evaporación de agua, sedeben adoptar medidas de protección adecuadas, las que debenser definir previas a la colocación del hormigón.
Procesos constructivos
11. Colocación – Hormigonado en condiciones de alta evaporación de agua ( “tiempo caluroso”)
• Comentarios del ANEXO A:• La rápida pérdida del agua de amasado por evaporación
desde el hormigón fresco, produce alteraciones de las propiedades de éste, entre las que se pueden mencionar:• Pérdida de la docilidad requerida• Aceleración del fraguado, disminuyendo el tiempo
disponible para las operaciones de transporte, colocación, compactación y terminación
• Tendencia a la fisuración; plástica y/o por diferencial térmico en los elementos de hormigón
• Disminución de las resistencias mecánicas (28 días), aun cuando los resultados a edad temprana puedan resultar mayores
• Disminución de la durabilidad del hormigón
Procesos constructivos
11. Colocación – Hormigonado en condiciones de alta evaporación de agua ( “tiempo caluroso”)
• Comentarios del ANEXO A:• Cuando la tasa de evaporación estimada sea cercana al valor de
1,0 kg/m2/h aumenta el riesgo de fisuración, por lo que esnecesario adoptar medidas de precaución• velocidad de viento: se recomienda el uso de pantallas o
barreras• humedad relativa: se recomienda incrementar la humedad
relativa por medio de aporte de agua nebulizada al ambiente• temperatura ambiente en el lugar de hormigonado: se
recomienda generar sombra• temperatura del hormigón fresco: se recomienda reducir su
temperatura
En
Ob
ra
Procesos constructivos
Hormigonado en “tiempo caluroso”
Aplicación de lloviznas de agua
Protección contra el viento y el sol
13. Curado y protección – Plazo curado
• A menos que la especificación establezca algo diferente, se debeadoptar lo indicado a continuación:
a) a menos que se aplique lo indicado en b) o c) el curado sedebe realizar por lo menos durante 7 días
b) se permite discontinuar el curado cuando la resistencia realdel hormigón sea al menos de un 70% de la resistenciaespecificada. Para estimar la resistencia real se pueden utilizarmétodos como madurez, probetas curadas en condiciones deobra, testigos, u otros
c) se permite discontinuar el curado cuando la resistenciapotencial del hormigón medida en probetas de laboratorio seaal menos de un 85% de la resistencia especificada.
Procesos constructivos
Conclusiones
• Migración criterios prescriptivos hacia especificación porcomportamiento
• Eliminación de recomendaciones constructivas, pasando aun foco en el material hormigón
• Cambio de probeta cúbica para especificación y mediciónde la resistencia a comprensión del hormigón por probetascilíndrica establecida en el ACI-318
Conclusiones
• Incorporación de un capítulo completo dedicado a losrequisitos de durabilidad del hormigón
• Incorporación parámetro penetración agua (NCh2262)
• Incorporación de criterios de Madurez para el desmolde ydescimbre temprano de elementos estructurales dehormigón
Muchas gracias
Consultas …..???