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TEMA: CONCRETO DE POLVO REACTIVOCURSO : COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES Y SUS POSIBILIDADES ESTRUCTURALES

TRABAJO INDIVIDUALPRESENTADO POR :DIPLOMADO DISEO ESTRUCTURAL NUEVAS TENDENCIAS EN EDIFICACIONES URBANAS E INDUSTRIALES

ASPECTOS PRELIMINARESLa tecnologa del concreto hoy en da ya no es una ciencia joven; ha sufrido una revolucin en su desarrollo a partir de la dcada del 80; en la actualidad es muy sencillo lograr concretos especiales con ayuda de los numerosos productos de adicin que se encuentran en el mercado, sin embargo el camino a la optimizacin del proceso de obtencin de estos concretos es aun desconocido tanto en criterios de composicin, dosificacin y elaboracin.

Los concretos de alto desempeo (CAD) o de alto performance (High Performance Concrete) son, los que han alcanzado un mayor grado de optimizacin dado sus usos especiales; sus caractersticas de resistencia y durabilidad conocidas, siendo su uso una alternativa real en la construccin de diversas estructuras con requerimientos especiales, que pueden ser tanto del tipo estructural como medioambiental.

Existen muchas definiciones de concreto de alto desempeo. Por lo cual no existe un definicin universalmente aceptada; muchas instituciones reconocidas internacionalmente han definido a los concretos de alto desempeo con diferentes criterios de evaluacin, a continuacin presentamos la definicin efectuada por el ACI:

2DEFINICIN DE CONCRETO DE ALTO DESEMPEO

Definicin del Instituto Americano del Concreto: (Russell 1999):

Un concreto de alto desempeo es el que rene una combinacin especial de requerimientos de desempeo y uniformidad que no siempre pueden ser logrados usando materiales tradicionales, mezclado normal, criterios de colocacin normales y practicas de curado ordinarias.

Un concreto de alto desempeo es un concreto en el cual ciertas caractersticas son desarrolladas para una aplicacin y medioambiente particular.

Dado que muchas de las caractersticas de un concreto de alto desempeo son interrelacionadas, un cambio en una sola usualmente resulta en cambios en una o mas de otras caractersticas fisicas.

3TIPOS DE CONCRETO DE ALTO DESEMPEO

Concreto aislanteConcreto arquitectnicoConcreto auto-compactanteConcreto coloreadoConcreto compactado con rodilloConcreto de alto desempeoConcreto de polvo reactivoConcreto lanzadoConcreto ligero estructuralConcreto masivoConcreto pesadoConcreto permeableConcreto reforzado con fibrasEtc.

4INTRODUCCIONCONCRETO DE POLVO REACTIVOConocido como el concreto sin refuerzo; producto de una incesante investigacin, el concreto de polvo reactivo es un material ultra compacto, casi hermtico, resistente de llegar a fuerzas de hasta 810 Mpa (8300 kg/cm2); entre una de las ms importantes caractersticas que presenta este concreto es su flexibilidad como el metal, es por ello que este material est llamado a revolucionar los mtodos constructivos y la geometra de las obras mediante la supresin de las estructuras pasivas (Acero).

The Science News on line (www.sciencenews. org) ha publicado numerosas innovaciones en tecnologa del hormign tales como HPC; HSC; UHPC; Translucid concrete (Hormign translcido); GFRC; SFRC; Self-cleaning concrete (Hormign con auto limpieza); Reactive concrete powder (Polvo reactivo de hormign)

5CONCRETO DE POLVO REACTIVOCONCRETOS DUCTILESLa frmula, a base de polvos (arena de cristalera, cemento, cuarzo y humo de silicio) extremadamente finos; cuyo tamao de los elementos ms gruesos es de 500 micras (10-6 m) de dimetro; contiene otro compuesto clave: microfibras metlicas de 13 mm de largo y 200 micrmetros de dimetro.

El encargado del grupo de estudios de la direccin cientfica de Bouygues, Rgis Adeline, precisa: "Estas laminillas estn fabricadas a partir de un acero de muy alta calidad, con una resistencia de 2,600 MPa (megapascal = 10-6 Pascal), utilizado en la fabricacin de las carcasas radiales de los neumticos de coches". Su funcin es la de asegurar a los concretos de polvos reactivos una gran resistencia a la tensin. Desde ahora, estos nuevos concretos ya estn clasificados como dctiles, es decir, capaces de estirarse de la misma manera que los hacen ciertos metales.

6CONCRETO DE POLVO REACTIVOCONCRETOS DUCTILESEstas propiedades aseguran la resistencia a los esfuerzos de cortante y a las solicitaciones locales de tensin. Los esfuerzos de tensin principales estn soportados por cables de pretensado de la estructura. Cabe sealar que las ventajas de la prxima generacin, an en fase de estudio, deberan aproximarse a las del acero en cuanto a la ductilidad, ya que los resultados en tensin se vuelven ptimos gracias a una reduccin de los valores.

El concreto de polvos reactivos es capaz de recuperar directamente las fuerzas de compresin, mediante una resistencia estndar de 200 MPa por compresin e incluso hasta 800 MPa a travs de la aplicacin de una presin durante la toma, seguida de un tratamiento de curado trmico a 250C. En la prctica, el material es muy poco poroso, dos veces ms resistente que cualquier roca natural conocida, adems de ser impermeable tanto al aire como a la penetracin de agentes agresivos tales como los iones de cloruros, mientras que la ausencia de poros capilares le confiere una mayor resistencia a los ciclos de hielo - deshielo.

7CARACTERSTICASConcreto de alto desempeo Resistencias entre 200 Mpa (2000 kg/cm2) - 810 Mpa (8300 kg/cm2) Porosidad muy bajaPartculas de tamao mximo menores a 300 mMejor distribucin de los agregadosBajo contenido de cementoFibras de aceroTratamiento con calor

Otras caractersticas que pueden ser consideradas son:

Facilidad de colocacin Compactacin sin segregacin.Propiedades mecnicas a largo plazoResistencia inicialesPermeabilidadDensidadCalor de hidratacinDurezaEstabilidad volumtrica.Gran periodo de vida de servicio en un medioambiente severo.

CARATERISTICAS DE LA MEZCLAMEZCLA DE HPR Composicin Tpica

Materiales kg/m3

Cemento 705.00Humo de Slice 230.00Cuarzo triturado 210.00Arena 1,010.00Superplastificante 17.00Fibras de acero 140.00Agua 185.00Agua / Ligante 0.26

9COSTO DEL HPRLa aplicacin prctica del HPR, por su costo relativamente alto, est todava limitada a cierto tipo de elementos estructurales en los que se requiere altas resistencias, ductilidad y durabilidad, adems de pesos reducidos. Pero se puede competir con facilidad con los elementos de acero estructural.

El precio promedio de un concreto de polvos reactivos es de 5,000 a 6,000 francos/ m3, frente a los 500 francos / m3 para un concreto clsico y los 45,000 francos / m3 para el acero ello puede parecer, a primera vista, elevado, sin embargo, la solucin parece competente, a travs de la integracin de dos condiciones previas: imaginar geometras que aprovechen totalmente las posibilidades arquitectnicas y tecnolgicas del material, teniendo a la vez una visin global del aspecto econmico de los proyectos. Para el medio nacional haciendo las equivalencias respectivas se puede tener que un concreto de polvo reactivo puede costar entre s/. 3,200 s/. 3,800 el metro cbico respecto de un concreto convencional de alrededor s/. 300 dependiendo la resistencia de este. Pero como se indica la supresin del acero de refuerzo puede equilibrar esta diferencia.10COMPARATIVO

Proyecto de Construccin Intercambio Vial de Asia Vigas Prefabricadas

VIGAS DE CONCRETO PRE ESFORZADOCONCRETO CONVENCIONALCONCRETO DE POLVO REACTIVOPARTIDAUNDMETRADOUNITARIOPARCIALMETRADOUNITARIOPARCIALCONCRETO DE f'c=100 Kg/cm2m314.50260.833,782.049.66260.832,520.73ENCOFRADO CARA VISTAm2751.0071.3453,576.34500.5471.3435,708.63ACERO DE REFUERZO Fy=4200 Kg/cm2kg9,688.506.1559,584.286,457.390.00ACERO DE PREESFUERZO T-MT-M45,000.002.0090,000.0029,992.502.0059,985.00CONCRETO f'c=350 Kg/cm2 m3m3101.50380.1938,589.2967.653,200.00216,479.20MONTAJEund6.0010,529.5863,177.484.0010,529.5842,118.32308,709.42356,811.88115.58%Mayor en cuanto a CostoResulta un costo mayor aplicando esta tecnologa pero bien valdra la pena en vista de una innovacin que se estara realizando, adems de que esta estimacin es solo superficial en todo caso la realizacin de los estudios previos nos daran las reales dimensiones de los elementos y un calculo mas acertado del mismo.(De datos en testigos se tiene que se pueden obtener esfuerzos iguales con cilindros 3 veces menor, para efectos del ejemplo se asume la tercera parte en cuanto a metrados)11CARATERISTICAS DE LA MEZCLAFluidez de HPR con Carboxilato (4%); rel. a/c = 0.25

12CARATERISTICAS DE LA MEZCLAResistencia a Compresin 28 das = 105 MPa

13CARATERISTICAS DE LA MEZCLACurvas de esfuerzo deformacin en compresin para HCR en comparacin con hormign de resistencia normal (HRN) y de alto desempeo (HAD).

HPR prensadoy confinadoHPR no prensado y confinadoHPR (Mezcla 1)HADHRN14EJEMPLO DE USOPuente Peatonal de Sherbrooke, en Quebec - Canad27 de noviembre de 1997

Caractersticas:

Estructura de 60 m de largo, prefabricado en dos meses y luego montado a pie de obra por medio de una gra con semi tramos de 52 toneladas, es una obra fina y esbelta.La bveda superior, compuesta por dos vigas (25 x 22 cm) sobre montadas por una losa nervada de 3 cm de espesor, est unida a una bveda inferior (dos vigas de 38 x 32 cm) por 48 diagonales de 3.80 m de largo y 150 mm de dimetro, no es ms que una estructura de enrejado, fina y muy aireada, que hace pensar en una construccin de tipo metlico. Y cual es la particularidad de esta estructura ? es que ella no se trata de metal. Toda la pasarela est realizada en concreto, sin ninguna armadura pasiva. Cul es el secreto de esta hazaa? La utilizacin de un concreto de polvo reactivo, un nuevo concreto preparado y desarrollado en los laboratorios de la direccin cientfica de Bouygues. 15EJEMPLO DE USOPuente Peatonal de Sherbrooke, en Quebec - Canad27 de noviembre de 1997

16EJEMPLO DE USOFerrocarril Quinghai-Tibet

En China, luego del xito obtenido con el uso del HPR, en el ferrocarril Quinghai-Tibet, se est utilizando en escala apreciable, este material.

China produce y comercializa el HPR, exportando su tecnologa en forma similar al DUCTAL, de Francia y de Australia. 17EJEMPLO DE USOUSO DEL HORMIGN DE POLVO REACTIVO EN PUENTES DE TRFICO VEHICULAR EN CARRETERASMayor durabilidad e incremento de la vida de servicio con costo de mantenimiento reducido.Reduccin de cargas muertas hasta el 60% de las requeridas con hormign convencional y equivalentes a las de estructura de acero.Excelente ductilidad que permite una respuesta mejorada frente a eventuales sobrecargas.Su elevado Mdulo de Rotura por flexin reduce la demanda de acero de refuerzo.Alta resistencia a la penetracin de agentes agresivos debido a su reducida porosidad capilar.La mnima deformacin por retraccin y por fluencia facilita su uso en elementos preesforzados y su trabajabilidad le permiten una buena adaptacin y acabados con cualquier tipo de encofrados.

18EJEMPLO DE USOPuente Wapello County: Iowa U.S.A,Las vigas son de 35,6 m de longitud y no contienen refuerzo pasivo (Acero), con excepcin del utilizado para la losa hormigonada en sitio.

19REFERENCIAS BIBLIOGRFICAShttp://www.inecyc.org.ec/documentos/Presentaciones_seminario/Hormigones_alto_desemp.pdf

http://www.imcyc.com/revista/1998/diciembre/quebec.html

BOUYGUES / Sr. Rgis Adeline, jefe del Grupo de Estudios, Direccin Cientfica / 1, Avenue Eugne Freyssinet / F-78061 St. Quentin en Yvelines / Tel.: 33 1 30 60 23 11 / Fax: 33 1 30 60 48 61.

Mxico: Centro Francs de Prensa Industrial y Tcnica / Evelyne De Bruyne / Tel.: 282 98 31 / Fax: 282 98 34.

Pasarela de Sherbrooke (Canad). Foto Bouygues

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