AUMENTO DE CALIDAD Y ECONOMIA CON

XVI FORUM DE CIENCIA Y TECNICA
AUMENTO DE CALIDAD Y ECONOMIA CON
EMPLEO DE ADITIVOS QUIMICO Y MINERAL EN
LOSAS HUECAS DE HORMIGON PRETENSADO
PREFABRICADO
Autores: Dr. Arq. Regino A. Gayoso Blanco
Ing. Mercedes Rosell Lam
Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de
Construcción (CTDMC)
Ing. Mayte Vidal Martinez CTDMC
Ing. Yenersky Bustios
CUJAE
Tec. Cesar D. Gayoso
CTDMC
Tec. Aurelio Lara Díaz
CTDMC
Tec. Raúl Hernández
CTDMC
Ing. Luis Orlando Cabrera CUJAE
Ing. Georgys Suarez Pineda CUJAE
Planta Prefabricado José Marti . Rancho Boyeros.
Empresa Prefabricada Habana
Tec. Edenis Garcia Jefe Técnico Planta
Tec. Amado Arteaga Jefe Planta Prefabricado
Ciudad Habana, Junio 19, 2006
XVI FORUM DE CIENCIA Y TECNICA
AUMENTO DE CALIDAD Y ECONOMIA CON EMPLEO DE
ADITIVOS QUIMICO Y MINERAL EN LOSAS HUECAS DE
HORMIGON PRETENSADO PREFABRICADO
Autores: Dr. Arq. Regino A. Gayoso Blanco 30
Ing. Mercedes Rosell Lam
20
Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción (CTDMC)
Ing Mayte Vidal Martinez CTDMC
Ing. Yenersky Bustios
CUJAE
Tec.Cesar D. Gayoso
CTDMC
Tec. Aurelio Lara Díaz
CTDMC
Tec. Raúl Hernández
CTDMC
Est. Luis Orlando Cabrera CUJAE
Est.Georgys Suarez Pineda CUJAE
10
10
10
5
5
5
5
Planta Prefabricado José Marti . Rancho Boyeros. Empresa Prefabricada Habana
Tec. Edenis Garcia Jefe Técnico Planta
Tec. Amado Arteaga Jefe Planta Prefabricado
Ciudad Habana, Junio 19, 2006
Contenido:
1. Resumen
2. Introducción
3. Desarrollo
4. Evaluación Económica y Aporte Social
5. Conclusiones y Recomendaciones
6. Bibliografía
7. Anexos
1. Resumen.
Se presentan resultados de, estudios y ensayos experimentales obtenidos en
laboratorio y pruebas de escalado en planta de prefabricado, que confirman la
posibilidad de lograr, aumentos significativos de la productividad, control de
calidad, y ahorro de cemento Pórtland, mediante la introducción combinada de
aditivos superplastificantes y puzolanas, con contenido de zeolitas naturales,
en las tecnologías de producción de losas huecas pretensadas, producidas
con hormigones de altas prestaciones vibro-compactados.
Empleando en las mezclas áridos calizos triturados, producidos en la región
occidental y utilizados normalmente en la planta, se obtuvieron, a las 48 horas,
resistencias a compresión de 35.0 MPa, superiores a los 28.0 MPa
especificados para el destense e izaje de losas, y mas de 60 MPa a los 28
días, con contenido de cemento Pórtland no mayor de 360 kg/m3. La
introducción de estos resultados permitirán la factibilidad de, incrementar en
más de 1.5 veces las capacidades actuales de producción, ahorrar más del 10
%, en el consumo de cemento Pórtland, aumentar la calidad y seguridad
estructural de las losas huecas pretensadas de alta demanda en la ejecución
de obras de la Batalla de Ideas
En las investigaciones, realizadas se lograron modelos de correlación más
confiable de los ensayos no-destructivos, utilizados en el control de calidad:
esclerómetro, ultrasonido y frecuencia de resonancia, con los que se
determinaron, la resistencia a compresión y los módulos de elasticidad
correspondientes a hormigones de altas prestaciones, utilizando probetas
normalizadas conformadas en el laboratorio y testigos obtenidos en las losas
huecas producidas en planta.
Palabras claves: losas huecas pretensadas, hormigón de altas prestaciones,,
superplastificantes, puzolanas naturales, consistencia VeBe, ensayos NDT,
probetas y testigos perforados, compresión, modulo elasticidad, correlaciones.
2. INTRODUCCION
Las losas huecas pretensadas son elementos estructurales de hormigón que
presentan conductos en toda la longitud de su sección transversal. Esta
característica permite, junto al aligeramiento de su peso, la posibilidad de
ejecutar instalaciones eléctricas e hidrosanitarias a través de ellos. Para su
fabricación es necesario el empleo de tecnologías de avanzada con alto grado
de mecanización debido a, que los hormigones que se emplean para su
fabricación son de consistencia seca y alta resistencia los que requieren de
una alta energía de compactación para lograr la conformación de estos
elementos. La losas huecas son utilizadas principalmente en, entrepisos,
cubiertas, muros de contención y paneles de cierre, debido a su alta capacidad
portante. La introducción de esta tecnología en Cuba fue sometida a un amplio
programa de investigación- desarrollo dirigido por el Dr. Arq. Enrique de Jongh
Caula, en el Centro de Investigaciones de la Construcción, en las que se
diseñaron y experimentaron sistemas constructivos de edificios para viviendas
y otras construcciones con resultados satisfactorios. Las máquinas utilizadas
en nuestro país son de origen canadiense las que emplean la tecnología del
hormigón vibro-compactado. Fueron introducidas originalmente por la firma
Spiroll y más recientemente por la Ultra Spam. Estas máquinas utilizan en la
conformación del hormigón un sistema de husillos que requieren vibraciones
de alta frecuencia las que alcanzan, en la tecnología Ultra Spam 7500
vibraciones /minuto (65 Hz)
En la actualidad las plantas que cuentan con tecnología de producción de
losas huecas pretensadas vibro-compactadas se encuentran muy extendidas
en Cuba, existiendo plantas en casi todas las provincias. Su producción está
actualmente dirigida, fundamentalmente, al programa de la batalla de ideas, por
lo que es necesario encontrar formas más rápidas y económicas de producción
de las losas huecas pretensadas para cubrir la demanda, sin dejar de tener en
cuenta el control de la calidad.
Investigaciones sobre el incremento de la resistencia y economía del hormigón
con procedimientos altamente mecanizados fueron realizados a fines de la
segunda guerra mundial por Y. Y. Sthaerman (en la URSS). En estas
investigaciones realizadas para la obtención de hormigones de altas
resistencias utilizando arena eólicas, de granulometría muy fina, como único
árido disponible se demostró que las vibraciones que se emplean normalmente
en el hormigón eran inadecuadas y que era posible obtener excelentes
resultados empleando las vibraciones de alta frecuencia (100 Hz y más) en los
procesos de mezclado. Los estudios y las investigaciones realizadas,
publicadas en 1963, (1) comprendieron los resultados del empleo de la vibroactivación de la pasta de cemento, morteros y hormigones.
Estos resultados demostraron que la vibro-activación con alta frecuencia
mejora la laborabilidad del hormigón, y permitían la reducción del agua de
amasado.
De acuerdo con estos estudios, cuando se mezcla normalmente el cemento
con agua y se inicia la reacción producto de la hidratación, se crean películas
adhesiva que aíslan la parte central del grano de cemento y evita que el
proceso de hidratación continué más profundamente. Normalmente se puede
estimar que el diámetro del grano de cemento alcance las 50 micras y la
profundidad de penetración de la hidratación no sea mayor de 5 micras. En
este caso, un 48.8 % del cemento hidratado formara parte de la pasta de
cemento endurecida (efectividad de hidratación), y el 51,2 % restante serán
micro agregados de partículas de cemento, sin hidratar.
La efectividad de la hidratación podría ser aumentada con mayor finura en las
partículas de cemento. Si el diámetro promedio del grano de cemento se
disminuye con la finura de 50 a 30 micras, la efectividad de hidratación del
cemento puede alcanzar el 70%. Sin embargo, la producción de cementos de
mayor finura requiere mayor tiempo y consumo de energía en la molida
elevando el costo del cemento, y por otra parte las partículas mas finas con el
aumento de su superficie, originan mayor demanda de agua y mayor
aglomeración por lo que no se considera una solución recomendable.
Durante la vibro-activación, el grano de cemento es golpeado, logrando que
sus superficies se limpien de la película adhesiva, y se expongan nuevas
superficies no hidratadas que el agua puede alcanzar, acelerando la formación
de cristales pequeños con lo que se logra una mejor saturación del grano de
cemento debido a que la vibración a alta velocidad influye en la formación y
crecimiento de microcristales. La pasta vibrada adquiere, en poco tiempo, una
alta actividad, y aumento de la resistencia. Las vibraciones normales, mejoran
las propiedades del hormigón por una distribución más uniforme del grano de
cemento dentro de los áridos, pero no mejoran la apropiada reacción en la
pasta de cemento.
En las experiencias realizadas usando pasta vibro-activada mezcladas con la
arena y áridos gruesos, se conformaron probetas cúbicas de hormigón de
20x20x20 cm. las que alcanzaron resistencia media a compresión de, 22.0
MPa a los 3 días, 35.0 MPa a los 7 días, y 55.0 MPa los 28 días.
En la evaluación de sus resultados Sthaerman introdujo un factor de
comparación del rendimiento alcanzado por el cemento identificado como Ca,
el que se calcula mediante la ecuación.
Ca = (Kva./Zva)/(Ko/Zo).
Donde Kva. es la resistencia obtenida con el hormigón vibro-activado y Zva es el
contenido de cemento, Ko y Zo son los mismos parámetros sin la vibroactivación con igual consistencia. Los resultados obtenidos por Sthaerman
con la vibro activación alcanzaron para Ca el rendimiento de 1.6.
En Investigaciones realizadas en el año 1970, en Canadá, por C. Macinnis ( 2 )
se experimentaron varios procedimientos mecánicos y químicos para obtener
hormigones de alta resistencia a tempranas edades. Los procedimientos
desarrollados fueron el uso de aditivos químicos reductores de agua, la
revibración del hormigón y el mezclado de la pasta de cemento a alta
velocidad.
Se encontró que los aditivos reductores de agua eran, de todos los métodos
incluidos en el programa, los que más resistencia incrementaba en la mezcla
de hormigón. Con el empleo de los aditivos reductores de agua fue posible
incrementar en mas del 25 % las resistencia con relación a la mezclas de
morteros, de baja relación a/c < 0.35 y dosificación, cemento: arena, 1: 2 .5,
normales y con empleo de vibraciones. Debe notarse que las mezclas que
contienen aditivos reductores de agua facilitan la reologías de las mezclas con
relaciones agua -cemento más bajas que las empleadas normalmente, y esto
responde a que estos tipos de aditivos provocan en la mezcla una mejor
dispersión de las partículas y la obtención de mayores resistencias con menor
contenido de cemento.
Las experiencias realizadas incluyeron también el empleo de puzolanas
artificiales, fly ash, y otros productos puzolánicos, en proporciones superiores al
20 %, cuando se requiere la disminución del calor de hidratación en el
hormigón. En los resultados se lograron significativos incrementos de la
resistencia a compresión con bajos contenidos de adiciones puzolánicas.
En los procesos mecanizados incluido en las investigaciones la revibración es
considerada como la perturbación del proceso de endurecimiento o de
hidratación inicial del cemento. Inicialmente estos dos procedimientos han sido
utilizados para demostrar el incremento de la resistencia a compresión del
hormigón. Por lo menos dos teorías han sido desarrolladas para considerar el
llamado incremento de la resistencia. La
primera teoría considera
que el
mortero y el hormigón, se consolidan más densamente debido a la revibración,
permitiendo un mejor aprovechamiento de propiedades de los productos de
hidratación del cemento en el incremento de la resistencia. En la segunda
teoría se considera que las perturbaciones vibratorias, de alguna manera,
aceleran y amplían la formación de los
productos
de hidratación, en la
reacción entre el agua y el cemento, y por consiguiente pueden incrementar la
resistencia del hormigón El mezclado de alta-velocidad de antemano involucra
el proceso de preparación de la mezcla del mortero
con los
áridos para
producir el hormigón. Las altas resistencias a compresión obtenidas son
presumiblemente atribuidas a una mejor hidratación del cemento.
Las técnicas que se desarrollaron, fueron realizadas por separado, lo que es
cuestionable debido a que en la década de los 70, los aditivos químicos
reductores
de
comercialización
alto
rango
ampliaban
sus
por lo que resultaba de
campos
interés
de
aplicación
y
conocer los efecto
combinado de los aditivos químicos con la revibración, en cuanto a, la
dispersión de las partículas de cemento y el mezclado vigoroso de la pasta de
cemento.
Experiencias sobre la influencia de los aditivos químicos y la dispersión de las
partículas del cemento portland fueron publicados en 1941 por E. W. Scripture
( 4 ). En estos estudios se analiza las características de las partículas sólidas
de, aglomerarse y obrar mas como conglomerados que como partículas
aisladas, en la propiedad conocida como floculación, Esto se debe a la
ausencia de cargas electrostáticas lo que posibilita que las partículas se
peguen unas a otras cuando chocan y ello explica que cuando se introduce un
aditivo dispersante en el sistema sólido-liquido floculado, los grupos o
conglomerados, se desintegren y las partículas sólidas se distribuyan mas o
menos uniformemente por todo el medio acuoso en forma de partículas
individuales o discretas. Las acciones del aditivo dispersante se deben a su
orientación sobre las partículas sólidas mediante la cual estás llegan tener
cargas electrostáticas de igual signo, de tal modo que cuando chocan se
repelen mutuamente y no tienden a pegarse unas a otras
Los agentes dispersantes no deben confundirse con los agentes humectantes,
los emulsionantes y otros compuestos de naturaleza parecida que reducen la
tensión superficial del agua y de tal modo reducen la tensión interfacial entre el
agua y el sólido que se quiere humedecer. Los agentes emulsionantes son
compuestos que concentran su acción en la superficie de contacto entre la fase
continua, el agua y la emulsionada o dispersa, debido a las relaciones de
solubilidad de las dos partes de las moléculas. Además estos aditivos
humectantes o emulsionantes tienden a formar espumas y puede provocar
efectos extraños en cualquier sistema en particular.
La dispersión o la desfloculación del cemento Pórtland es importante en las
mezclas de hormigones y morteros. Puede en general señalarse que las
reacciones de las cuales dependen las valiosas propiedades del cemento son
reacciones de superficie. Por esta razón se ha desarrollado por los fabricantes
del cemento el aumento de la finura de trituración del clinker.
Lamentablemente toda la superficie lograda con la pulverización del cemento,
no esta expuesta a la reacción por su tendencia a la floculación al ponerse en
contacto con el agua durante el proceso de mezclado. Siendo tal vez mayor
esta tendencia cuanto mas fino es el solidó, de tal modo que hasta cierto punto
los resultados beneficiosos de la trituración se ha visto contrarestado por la
formación de grumos. La dispersión de las partículas incrementan la fluidez o
movilidad .Esto se debe
a que el
agua retenida en los grumos o
conglomerados de cemento floculado se escapa para unirse al medio ambiente
fluido en la que se mueven las partículas además que al desintegrarse los
grumos el tamaño de las unidades en el liquido se reduce de modo que puede
moverse con mayor facilidad
Estudios de interés sobre las influencias de los aditivos dispersantes fueron
publicados por M.Collepardi (3)
en 1980 en las cuales se divulgan los
procedimientos y técnicas de ensayos para caracterizar productos dispersantes
y reductores de agua de base polimérica obtenidos mediante
síntesis de
naftalenos sulfonados y diferenciarlos de los de base monomericas. En las
investigaciones se utilizan las técnicas de espectrometría UV, potencial Zeta,
Minislump Test, Difracción de Rayos X, (DRX) y Análisis Térmico Diferencial
(DTG) (5)
Aunque desde el año 1974 los aditivos superplastificantes son conocidos y han
sido empleados exitosamente en nuestro país en la producción y colocación de
los 2 millones de traviesas de hormigón de alta resistencia pretensadas,
identificada como Cuba 71 las que han demostrado, durante mas de 30 años
de explotación, su durabilidad en las vías férreas. Tanto en la industria del
prefabricado como en el hormigón premezclado existen posibilidades de
ampliar sus aplicaciones y beneficios en los diversos procesos que se han
desarrollado en estas tecnologías. Los resultados experimentales y estudios
que se presentan en esta ponencia confirmar estas posibilidades
3. DESARROLLO
En las pruebas de escalado experimentales de ensayo en el laboratorio
y
pruebas en Planta de Prefabricado se utilizaron materiales, Cemento Pórtland
y Áridos, empleados normalmente en el proceso de producción, así como,
aditivos químicos y adiciones minerales disponibles en el país. La
caracterización de las muestras de estos materiales se presenta
a
continuación:
3.1 Cemento Pórtland.
Se utilizo el cemento Pórtland procedente de la fabrica Mariel, calidad P-350
suministrado a granel a la Planta de Prefabricado. Las características del
cemento Pórtland y el cumplimiento de especificaciones se puede apreciar en
las siguientes Tablas:
Tabla 3.1. Ensayo físico del cemento Pórtland.
Características
Finura Blaine (cm2/g)
Peso Especifico (g/cm3)
Consistencia normal (%)
Fraguado Inicial (min.)
Fraguado Final
Retenido del tamiz(4900)
%
Cemento Pórtland Mariel
3235.58
3.14
23.4
45
1h 25min
2
Tabla 3.2. Análisis químico del Cemento Pórtland
Composición
óxidica
Muestra
ensayo de
laboratorio
(%)
Requisitos
NC 95: 2001
(%)
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
MgO
SO3
PPI(inicial)
RI
19.49
2.72
4.68
59.68
1.71
3.16
3.10
0.70
5.0
3.5
4.0
4.0
Tabla 3.3.Composición mineralógica del cemento Pórtland
Composición
Mineralógica
Muestra de
Laboratorio
(%)
C3S
C2S
C3A
C4AF
50.50
17.78
7.80
8.27
Tabla 3.4 Ensayos de resistencia a flexo-compresión. Probeta 40x40x160 mm
Resistencia a Flexión
S
V
Rm (MPa)
(MPa)
%
6.9
0.2
3
Edades
3
Resistencia a Compresión (MPa)
S
V
Rm (MPa)
(MPa)
%
12.7
0.5
4
7
8.2
0.1
1
29.1
1.8
6
28
9.0
0.5
2
37.1
3.7
10
Los ensayos de resistencias mecánicas del cemento fueron realizados
cumpliendo con los procedimientos establecidos por la norma cubana
NC95:2001. El cemento Pórtland cumplió con los requisitos especificados para
la calidad P-350.
3.2 Áridos.
En los ensayos de Laboratorio y en las pruebas de Producción en Planta se
utilizaron muestras de áridos procedentes de los Centros de Producción de las
zonas 1 y 2 ubicados en Provincia Habana.
Tabla 3.2.1
Abertura
Tamices(mm)
19.1
12.7
9.52
4.76
2.38
1.19
0.595
0.297
0.149
Fondo
Análisis Granulométrico de los Áridos. en % Pasado
Arena
Dragón
Camoa
100.0
100.0
94.4
82.2
56.4
31.5
17.6
7.8
2.0
0
Gravilla
Dragón
Camoa
100.0
71.5
31.2
0.7
-----0
Arena
Victoria
100.0
100.0
100.0
92.0
69.7
45.1
30.5
16.2
3.8
0
Granito
Quiebra
Hacha
100
99.0
63.0
1.7
0.2
0.2
0
--0
Tabla 3.2.2
Parámetros
PVS
PVC
PEC
PES
PEA
% Abs
Pesos Volumétricos y Específicos de los Áridos.
Arena
Dragón
Camoa
1520 Kg./m3
1650 Kg./m3
2.65 g/cm3
2.67 g/cm3
2.69 g/cm3
0.6
Gravilla
Dragón
Camoa
1480 Kg./m3
1630 Kg./m3
2.55 g/cm3
2.60 g/cm3
2.69 g/cm3
2.1
Granito
Quiebra
Hacha
1300 Kg./m3
1450 Kg./m3
2.40 g/cm3
2.48 g/cm3
2.62 g/cm3
3.6
Arena
Victoria 2
1460 Kg./m3
1630 Kg./m3
2.63 g/cm3
2.64 g/cm3
2.66 g/cm3
0.4
3.3 Aditivos.
Tabla 3.2.3. Aditivo SZ: Análisis Químico,Físico y actividad puzolánica
SiO2 Al2O3 Fe2O3 Mg O Ca O Na2O K2O
68,18 12,18 4,12
PPI
1,05 3,40 1,25 0,99 10,61
Propiedades
SZ
D50 (micron)
17,4
Superficie Específica
12553
cm2/g (Blaine)
BET m2/g
26.875
Características según ASTM C 618 -92a
N
SZ
Finura %. Retenido tamiz no. 325 ( 45 μ ) max. 34 29.4
Índice de Actividad. Cemento Pórtland min
Edad 7 días. % mínimo del mortero s/ adición
Edad 28 días mínimo del mortero s/adición
Índice de Actividad. Con Hidrato de Cal min
Edad 7 días ( MPa)
75 171
75 183
5.5 12.8
3.4 Ensayos y Pruebas Experimentales.
3.4.1 Conformación de probetas normalizadas con hormigones de
consistencia seca en el Laboratorio.
Las proporciones de materiales fueron determinadas en las mezclas, realizadas
en el laboratorio, a fin de cumplir el requisito de consistencia especificado de 25
a 35 seg. y la homogenización de la amasada en una mezcladora tipo mezcla
forzada existente en el Laboratorio.
El hormigón fue compactado en los moldes en tres capas en un tiempo no
mayor de 15 seg /capa Figura 4.1, utilizando en la compactación de las capas
la mesa vibradora del ensayo de consistencia VeBe, con una energía alrededor
de 3000 vibraciones por minutos, (50Hz) simulando con ello, en parte, la
compactación a que son sometidas los hormigones para la conformación de
losas huecas en el proceso de vibro – compactación con los hormigones de 0
asentamiento.
Figura 3.1 Conformación de probetas de 15 x 30 cm.
En las mezclas experimentales se ensayaron dos series empleando aditivos
súper plastificantes y adiciones minerales activa (SZ) :la empleada
en la
producción de losas huecas pretensadas en la planta José Martí de Boyeros,
con contenido de 410 kg/m3 y utilizando como árido grueso el granito de
tamaño máximo 9.52 mm y la dosificación diseñada en el laboratorio utilizando
un contenido de 360 kg/m3 y una composición granulométrica continua con
gravilla de tamaño máximo de 19.1 mm Las dosificaciones utilizadas en el
Laboratorio y los resultados de los ensayos con contenidos de cemento de 410
con el árido de tamaño máximo 9.52 mm (serie CC 41) y 360 kg/m3 con árido
de tamaño máximo 19.0 mm y granulometría continua (serie CC 36) y los
resultados de ensayos de las probetas normalizadas de dimensiones
Ø150x300 mm conformadas en el laboratorio, así como, las mediciones de
ensayos NDT antes de la rotura se pueden apreciar en las Tablas siguientes
Tabla 3.4.1 Proporciones, y Propiedades Reológicas - Ejecución 28/03/06
Arena
Aditivo
Serie Cemento
Granito Gravilla
Agua
Kg./m3
3
3
3
Kg./m
Kg./m
Kg./m
SZ N200
CC41 -1
CC41- 2
A/C
PV
const.
Kg./m3 seg.
410
857
1143
0
30
4
123
0.30
2454
40
410
857
1143
0
30
5
123
0.30
2423
25
Tabla 3.4.2 Ensayos Mecánicos y NDT Edad Ensayo -72 horas
Serie
CC41
1
CC41
2
Peso
12.4
12.3
12.4
12.4
12.3
12.4
Diam
15.1
15.0
14.8
15.1
15.0
14.8
Área
179.1
176.7
172.0
179.1
176.7
172.0
Altura
30.0
29.8
30.0
30.0
29.8
30.0
PV
2306
2334
2402
2308
2334
2403
Irm
36.7
38.2
38.8
39.0
38.5
37.2
Vp
-
Carga
60000
55000
60500
60000
55000
Rbm
Rb
33.5
31.1
35.2
33.5
34.2
35.5
33.9
Tabla 3.4.3 Ensayos Mecánicos y NDT Edad Ensayo 28 días.
Serie
CC41
1
CC41
2
Peso
12.5
12.6
12.4
12.5
12.5
12.5
Diam
15.01
15.05
14.72
14.96
15.05
15.04
Área
176.9
177.9
170.2
175.8
177.9
177.6
Altura
29.96
30.11
29.99
29.93
29.96
29.92
PV
2358
2353
2429
2375
2345
2352
Irm
-
Tabla 3.4.4 Proporciones, y Propiedades Reológicas
Serie
CC36
1
CC36
2
Arena
Cemento
Granito Gravilla
Kg./m3
3
Kg./m
Kg./m3 Kg./m3
Carga
68000
63500
63500
75500
75750
71500
Rbm
Rb
38.4
35.7
37..3
42..9
42.6
40..3
39.5
Ejecución 29/03/06
Aditivo
SZ N200
Vp
-
Agua
A/C
PV
const.
3
Kg./m
seg.
360
644
582
873
30
5
108
0.30
2467
25
360
644
582
873
30
4
108
0.30
2467
45
Tabla 3.4.5 Ensayos Mecánicos y NDT Ensayo 31/03/06
Serie
CC36
1
CC36
2
Peso
12.6
12.7
12.7
12.9
Carga
61000
60500
59500
50500
Rbm
(*) Se presentaron en la probeta oquedades por compactación insuficiente
Tabla 3.4.6
Serie
CC36
1
CC36
2
Peso
12.7
12.7
12.7
12.4
Diam
15.0
14.8
15.0
15.1
Área
176.7
172.0
177.2
179.5
Altura
30.17
30.15
30.08
30.10
PV
2363
2537
2383
2389
Irm
35.5
33.6
35.0
33.5
Edad: 48 horas
Vp
4316
4395
4297
4337
Ensayos Mecánicos y NDT Ensayo 26/04/06
Diam
14.86
14.77
14.83
14.83
Área
173.4
171.3
172.7
172.7
Altura
30.01
30.01
30.12
30.09
PV
-
Irm
-
3.5 Pruebas de Producción de losas huecas
planta, “José Martí” de Boyeros.
Vp
--4520
4451
Rb
34.5
35.2
33.6
28.1*
32.8
Edad: 28 días
Carga
89500
92000
90000
91500
Rbm
experimentales
Rb
51.6
53.7
52.1
53.0
52.6
en la
Las pruebas experimentales se realizaron en líneas de producción de losas
huecas, sin refuerzo, con las siguientes dosificaciones:
Prueba Experimental. Dosificaciones con Árido Grueso Zona 1 TM 19.0 mm
Materiales
Cemento Pórtland
Arena Dragón
Gravilla TM 19.0
Granito TM 9.5
Aditivo SZ
Aditivo S-3
Agua
A/C
Consistencia
VeBe seg.
SinAditivo (Normal)
P-0
1 m3
0.8 m3
410
328
1100
880
924
659
------100
80
0.25
33
Con Aditivo
1 m3
410
1100
924
--4.0
100
P -1
0.8 m3
328
880
659
--3.5
80
0.25
18
P-2
1 m3
0.8 m3
360
288
1151
921
980
784
--25
20
4.0
3.5
100
80
0.25
18
De las dosificaciones utilizadas en la producción, sin aditivos, identificada como
P-0 y de las pruebas P-1 y P-2, se tomaran muestras del hormigón contendido
en los cubos de 0.80 m3 , en vagones, antes de su entrega a las maquinas y
conformación de losas Con las muestras se conformaron 6 probetas
Ø
150x300 mm por cubo. Las muestras de hormigón fueron compactadas en el
Laboratorio de la Planta empleando la mesa vibradora del aparato VeBe, en 3
capas, así como, se determinaron los tiempos de consistencia del hormigón en
segundos aplicando el método de ensayo del consistometro VeBe.
De las losas conformadas con las dosificaciones, P-1 y P-2 (con aditivos
químicos y adiciones minerales) se cortaron, a las 48 horas, secciones de
losas de dimensiones 1000x1200x200 y de 300x1200x200 mm representativas
de las pruebas las que fueron trasladadas al Laboratorio del CTDMC para la
ejecución de ensayos NDT y extracción de testigos.
El desmolde de probetas, para los ensayos de esclerómetro y ultrasonido, se
realizaron antes de la rotura de probetas, a las 24 horas.
Durante la conformación de las losas experimentales se presentaron problemas
en la prueba P2 elaborada con el aditivo químico y mineral debido a que la
mezcla no presento la consistencia requerida. Aunque se obtuvo en el ensayo
del cono un asentamiento igual a cero, el tiempo de consistencia en el VeBe
fue aprox. igual a 10 segundos, resultando la mezcla poco consistente para la
conformación con la extrusora. Este aumento de la fluidez en la mezcla fue
originado por un exceso del agua contenido en la arena lo que requiere de
controles para poder ajustar el agua de amasado y evitar estos fallos. En la
repetición de la prueba se logro un mejor resultado mediante un mayor control
del agua de amasado De este último cubo se siguió el mismo procedimiento
que en los anteriores El hormigón entregado a la máquina vibro-compactadora
no presento fallos y se logo una buena conformación en la losa.
3.5.1 Resultados de Ensayos de las Pruebas en Planta.
Las siguientes tablas resumen los resultados de los ensayos de resistencia a
compresión de las probetas cilíndricas de 15 x 30 cm a las edades de 48 horas
y 72 horas, conformadas en la Planta.
Tabla 3.5.1 Resultados de pruebas de losas huecas .Probetas Edad 48 horas
Fecha Peso Diam Altura
Ensayo Kg
cm
cm
12.9 14.88 30.12
17/4/6
12.5 14.94 30.12
Área
cm2
173.9
175.3
PV
Irm
Vp
Kg/m3
m/seg
2463 30.7 4410
P-0
2367 28.5 4330
Media 29.6 4370
12.9 30.38 14.73 170.4 2492
32.1 4550
P-1
17/4/6
36.3 4490
12.8 30.13 15.05 177.9 2388
Media 34.2 4520
12.7 30.24 15.07 178.4 2354
35.1 4690
P-2
17/4/6
12.7 29.92 15.18 181.0 2345
36.8 4590
Media 35.9 4640
(1) Caída de resistencia por concentración de carga durante el ensayo
Serie
Rb
Carga
Kg
(MPa)
52000 29.9
50000 28.8
29.4
63000 36.9
59750 33.6
35.3
70000 39.2
55000 30.4
34.8
Tabla 3.5.2 Resultados de pruebas de losas huecas. Probetas Edad 72 horas
Serie
P-0
Fecha Peso Diam Altura Área
Ensayo Kg
cm
cm
cm2
12.5 15.08 29.88 178.6
18/4/6
12.5 14.92 30.12 174.8
P-1
18/4/6
12.9
12.7
14.92 30.05
14.82 30.06
174.8
172.5
P-2
18/4/6
12.7
12.9
15.00 30.09
14.91 30.08
176.7
174.6
PV
Kg/m3
2342
2374
Media
2456
2449
Media
2388
2456
Media
Irm
29.4
23.5
26.4
37.4
36.3
36.8
39.6
39.0
39.3
Vp
m/seg
4362
4399
4380.
4602
4589
4595
4665
4678
4671
Carga
Kg
47000
46500
68500
69500
81500
85500
Rb
(MPa)
26.31
26.60
26.45
39.19
40.29
39.74
46.12
48.97
47.54
3.5.2 Ensayos NDT en Losas Hueca (P-1) realizadas en laboratorio
Tabla 3.5.3 de Registro. Mediciones Indirectas en la Superficie de la Losa
(Superficie Rugosa)
Largo
Ejes
A
B
C
D
E
Vp
S
V%
100 mm
T
Vp
µseg Km/seg
44.2
2.26
22.3
4.48
24.5
4.08
26.6
3.76
33.6
2.97
3.51
0.89
25.0
200 mm
T
Vp
µseg Km/seg
69.3
2.89
63.2
3.16
66.3
3.02
72.7
2.75
61.2
3.27
3.02
0.21
6.95
300 mm
T
Vp
µseg Km/seg
127.8
2.35
88.7
3.38
89.4
3.35
96.3
3.11
2.20
136.3
2.88
0.56
19.5
400 mm
T
Vp
µseg Km/seg
177.5
2.25
127.5
3.14
127.6
3.13
132.6
3.02
203.3
1.97
2.70
0.55
20.4
500 mm
T
Vp
µseg Km/seg
215.9
2.31
216.9
2.17
213.4
2.34
214.9
2.33
248.0
2.02
2.23
0.14
6.2
Vp
Indirecta
Km/seg
2.41
3.27
3.18
2.99
2.48
2.86
0.39
14.0
Vp
Directa
Km/seg
4.31
4.38
4.33
4.31
4.44
4.35
0.05
1.28
Tabla 3.5.4 de Registro. Mediciones Indirectas en Fondo de la Losa
(Superficie Lisa).
Largo
Ejes
A
B
C
D
E
Vp
S
V%
100 mm
T
Vp
µseg km/seg
22.4
4.464
22.6
4.425
22.3
4.484
24.0
4.167
22.0
4.545
200 mm
T
Vp
µseg km/seg
42.7
4.683
42.5
4.706
46.7
4.283
45.8
4.367
45.2
4.425
300 mm
T
Vp
µseg km/seg
69.9
4.292
68.3
4.392
69.2
4.335
66.4
4.518
69.0
4.348
400 mm
T
Vp
µseg km/seg
92.6
4.329
90.7
4.410
97.6
4.098
98.9
4.044
92.8
4.310
500 mm
T
Vp
µseg
km/seg
119.5
4.184
117.4
4.259
161.2* 3.102*
117.6
4.252
119.1
4.198
Vp
Indirect
km/seg
4.389
4.438
4.300
4.269
4.365
4.352
0.068
1.56
Vp
Direct
km/seg
4.44
4.40
4.27
4.27
4.46
4.370
0.09
2.11
3.5.3 Ensayos NDT en Losas Hueca (P-2) realizadas en laboratorio CTDMC
Tabla 3.5.4 de Registro. Mediciones Indirectas en Superficie Expuesta
Superficie Rugosa)
Largo
Ejes
A
B
C
D
E
Vp
S
V%
100 mm
T
Vp
µseg km/seg
53.9
1.85
65.4
1.53
59.4
1.68
57.6
1.74
52.3
1.91
200 mm
T
Vp
µseg km/seg
86.7
2.31
84.5
2.37
110.5
1.81
82.1
2.44
85.2
2.35
300 mm
T
Vp
µseg km/seg
149.6
1.34
151.3
1.32
179.8
1.11
108.9
1.84
159.7
1.25
400 mm
T
Vp
µseg km/seg
236.5
1.69
222.1
1.80
203.1
1.97
193.8
2.06
186.7
2.14
500 mm
T
Vp
µseg km/seg
277.8
1.80
287.1
1.74
219.7
2.27
266.9
1.87
247.3
2.02
Vp
Indirect
km/seg
1.80
1.75
1.77
1.99
1.93
1.85
0.106
0.57
Vp
Directa
km/seg
4.25
4.25
4.22
4.23
4.28
4.25
.023
0.54
Tabla 3.5.5 de Registro. Mediciones Indirectas en Fondo de la Losa
(Superficie Lisa)
Largo
Ejes
A
B
C
D
E
Vp
S
V%
100 mm
T
Vp
µseg km/seg
19.5
5.13
20.9
4.78
23.2
4.31
21.2
4.72
22.4
4.46
200 mm
T
Vp
µseg km/seg
41.8
4.78
43.5
4.59
46.2
4.33
42.3
4.73
45.0
4.44
300 mm
T
Vp
µseg km/seg
63.6
4.72
65.4
4.59
69.1
4.34
68.7
4.37
66.4
4.52
400 mm
T
Vp
µseg km/seg
89.2
4.48
89.1
4.49
94.0
4.25
95.4
4.19
94.7
4.22
500 mm
T
Vp
µseg km/seg
138.0
3.62
139.3
3.72
120.1
4.16
113.1
4.42
120.0
4.17
Vp
Indirect
km/seg
4.55
4.43
4.19
4.49
4.36
4.40
0.139
3.15
3.5.4 Mediciones con Esclerómetro en losa experimental P-1 sin refuerzo
Tabla No.3.5.6 Mediciones Verticales (-90o) en la Superficie Rugosa
Ejes
1
2
3
4
5
Ir-90
0.9586Ir90
+4.2408
A
B
C
D
E
Irm0
S
V%
30
34
28
34
36
30
30
34
35
34
25
36
42
32
34
27
30
35
30
31
36
34
36
32
24
30
33
36
33
32
33
28.76
31.63
34.51
31.63
30.67
33.00
35.87
38.75
35.87
34.91
35.68
2.07
5.80
Tabla No.3.5.7 Mediciones Horizontales (0 o)
Ejes
1
2
3
4
5
Irm
S
V%
A
B
43
39
42
50
40
41
43
41
40
43
41.3
1.5
3.6
3.5.5 Ensayos de los testigos extraídos de las Losas Huecas sin refuerzo.
Las siguientes tablas se presentan los resultados de ensayos obtenidos en los
testigos de Hormigón extraídos de las Losa Huecas Experimentales
Vp
Directa
km/seg
4.46
4.45
4.39
4.36
4.47
4.43
.048
1.09
•
Ensayos de la Serie Losa Hueca P-2 (S-3/SZ )
Tabla No 3.5.8. Mediciones NDT en Testigos Fecha Ensayo 23/05/06
No.
8
9
10
11
12
13
Peso
g
Ø
cm.
Área
cm2
L
cm.
Vol.
cm3
-30.2 1236
29.9 1224
2.950
2914
29.5 1207
7.22 40.94
2901
29.5 1207
2983
29.8 1220
PV
PV
kg/m3
Tp
µseg
Vp
m/seg
-2410
2417
2402
2445
63.9
63.7
63.0
66.7
68.4
4726
4694
4682
4423
4357
2418
Vp
4576.4
Ed
GPa
42.0
Obs.
A
A
A
S
S
S
S – Capa superior de la losa
A – Capa Inferior (fondo de la losa)
•
Ensayos de la Serie Losa Hueca P-1 (S-3 )
Tabla 3.5.9. Mediciones NDT en Testigos Fecha Ensayo 23/05/06
No.
1
2
3
4
5
6
7
Peso
Ø
g
cm.
2,946
Área
cm2
L
cm.
29.6
30.1
29.7
2,917 7.22 40.94 30.0
29.7
30.0
29.5
Vol.
cm3
1212
1232
1216
1228
1216
1228
1207
PV
PV
Tp
Vp
Ed
3
kg/m µseg m/seg GPa
2431
62.1 4766
62.2 4839
65.4 4541
2375
64.7 4637
42.0
64.6 4597
64.7 4637
63.7 4631
2403
Vp 4664
Obs.
A
A
A
S
S
S
S – Capa superior de la losa
A – Capa Inferior (fondo de la losa)
Los módulos de Elasticidad Dinámico (Ed) fueron determinados por correlaciones de
las velocidades de propagación experimental de los testigos con las recomendadas
por la norma Británica BS 1881: Part 203:1986 (6) En los módulos de Elasticidad
Experimental determinados en ICIMAF se aplicaron las mediciones de frecuencia de
resonancia y la expresión de cálculo:
Ed = K . n 2 l 2 .ς en Gpa
Correlaciones entre módulos de dinámico y estático según BS 1881: Pat 203 :1986
Velocidad de
Modulo Elasticidad (GPa)
Pulsación
km/seg.
Dinámico
Estático
3.6
3.8
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
24.0
26.0
29.0
32.0
36.0
42.0
49.0
58.0
13.0
15.0
18.0
22.0
27.0
34.0
43.0
52.0
3.5.6 Módulo de elasticidad dinámico realizado en el ICIMAF con
testigos obtenidos en las losas experimentales.
Tabla 3.5.10. Mediciones NDT en Testigos Modulo de Elasticidad Dinámico.
Frecuencia de Resonancia Edad 28 dias
Serie
P-1
(S-3)
P-2
(S-3/SZ)
Testigo
No
n (Hz)
ζ (km/m3)
Vo = 2L.n
E d = Vo ζ
GPa
1
4
9
10
11
12(2)
6406
6845
6843
6943
6899
6501
2458
2433
2458
2433
2433
2483
3792
4107
4092
4096
4070
3875
35.3
41.0
41.1
40.8
40.6
37.3
Tabla 3.5.11 Ensayo de rotura a compresión en Testigos Ensayo 23/05/06
Serie
Ø
cm
Area
cm 2
P-1
(S-3)
7.22 40.9
P-2
(S-3/SZ)
7.22 40.9
h
Factor
Esbeltez
cm
Correc*.
9.4
1.26
0.917
10.05
1.39
0.937
Resistencia Media
10.05
1.39
0.937
11.60
1.61
0.976
12.20
1.66
0.976
Carga Resistenc
kg
MPa
16000
39.08
20200
49.34
29200
71.32
24200
59.11
16600
40.55
Resistencia Media
Resistenc
MPa (*)
35.84
46.23
41.03
66.83
57.69
39.58
54.7
(*) Calculado utilizando el Factor de Corrección ASTM C 42 -85 -
Tabla 3.5.12 Resultados de los ensayos esclerómetro, ultrasonido y resistencia
a compresión de probetas conformadas en el Laboratorio Edades 48-72 horas.
Identificación
P0
P1
P2
P0
P1
P2
probetas
Edad
horas
Vp
m/seg
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
48
48
48
48
48
48
72
72
72
72
72
72
4410
4330
4550
4490
4690
4590
4362
4399
4602
4589
4665
4678
Irm
30.7
28.5
32.1
36.3
35.1
36.8
29.4
23.5
37.4
36.3
39.6
39.0
Resistencia
compresión
MPa
29.9
28.8
36.9
33.6
39.2
30.4
26.3
26.6
39.2
40.3
46.1
48.9
Grafico No. 5 Correlaciones experimentales entre el Índice de Rebote (Irm)
Resistencia a Compresión del Hormigón incluyendo todas las edades, 48, 72 h
y 28 días y comparación con la resistencia probable según NC 246:2003
(8)(14)
60
y = 1,3887x + 0,5545
R2 = 0,3097
55
50
y = 1,4619x - 24,062
R2 = 0,9991
R'bm (MPa)
45
40
35
Rt
Irm
Lineal (Irm)
Lineal (Rt)
30
25
20
15
30
32
34
36
38
40
42
44
Ir
Grafico No. 6 Correlaciones experimentales entre el Índice de Rebote (Irm) y
las Resistencia a Compresión del Hormigón. Edad 48-72 horas (15)
Mpa
60
52.6
50
Leyenda
41.9
_____________________
40
32.8
33.8
____________________
_____________
30
Rb=41.0 Mpa
(28 días)
360 Kg/m3
410Kg/m3
Rb=28.0 Mpa
(destense)
20
10
0
48 Hras 72 Hras
28 Días
Edades
Graf. 7 Resultados de mezclas conformadas en el Laboratorio
Leyenda
Mpa
47.0
50
P2
45
39.0
35.0
40
35
30
410 kg/m3 sin aditivo
410 kg/m3 con aditivo
35.0
P1
P1
P2
_________________________________
P0
P0
25
360 Kg/m3 con aditivo (S3)
y puzolana
Rb=28.0
(destense)
Mpa
20
15
10
5
0
48 Horas
72 Horas
Edades
Graf. 8 Resultados de mezclas conformadas en Planta
4. EVALUACION DE RESULTADOS, EFECTOS ECONOMICOS
APORTE SOCIAL
4.1 EVALUACION DE RESULTADOS
4.1.1 Los resultados de ensayos realizados en el laboratorio con probetas
normalizadas Ø 150x300 mm, empleando aditivos supeprlastificantes y
puzolanas naturales con contenido de zeolita (SZ), confirmaron la posibilidad
de obtener con contenidos de cemento de 360 kg/m3 , iguales resistencias a
compresión de, mas de 30 MPa, a las 48 horas con relación a las obtenidas a
las 72 horas con el contenido de 410 kg/m3 empleado actualmente en las
plantas de prefabricado.
A la edad de 28 días las mezclas con contenido de cemento de 360 kg/m3
también mostraron aumentos significativos alcanzando el rendimiento de 1.39
superior al 1.0 alcanzado con el contenido actual de 410 kg/m3
Estos resultados pueden ser explicados por la acción dispersantes de los
aditivos supeplastificantes , las adiciones de puzolanas naturales , y la mejor
composición granulométrica de los áridos triturados de origen calizo de las
zonas 1 y 2 empleada en el diseño del hormigón con contenido de 360 kg/m3
con lo que se logro el menor contenido de áridos finos.
4.1.2
En la correlación de ensayos NDT, esclerómetro y ultrasonido, los
hormigones de resistencia a compresión en el rango de los 30 MPa, superior
los 28 MPa, especificado para los ciclos de destense e izaje de losas en la
planta, registraron índices promedio de rebote de 38 y velocidades media de
propagación de 4,336 ms /seg.
4.1.3 Los resultados de ensayos realizados en las pruebas de escalado en la
planta de prefabricado, con
materiales y dosificaciones empleados en la
producción, con y sin empleo de aditivos superplastificantes
y adiciones
minerales, también confirmaron las posibilidades de mayor economía en el
consumo de cemento y aprovechamiento de las capacidades de producción en
la planta. En comparación con los hormigones, sin empleo de aditivos, se
obtuvieron a las 48 horas con las dosificaciones de 360 kg/m3 las resistencias
a compresión de 35 MPa , superior a los 29 MPa obtenidas con los hormigones
con contenido de 410 kg/m3 sin aditivos químicos empleados actualmente en
la planta. Los significativos incrementos obtenidos, a las edades tempranas,
pueden se explicados por el efecto dispersantes y aumento de superficie de
hidratación de las partículas de cemento característico de los aditivos químicos
superplastificantes utilizados y del efecto de relleno (filler) de las puzolanas
naturales micronizadas con contenido de zeolita en los microporos
con
aumento de la compacidad y de la resistencia del hormigón en las mezclas con
contenido de 360 k/m3 .
De acuerdo con estas experiencias iniciales el incremento de la resistencia a
compresión por dispersión de partículas de cemento puede alcanzar mas del
15 % con relación a los hormigones vibro compactados, con baja relación
agua/cemento < 0.35, que no emplean aditivos superplastificantes ,a edades
tempranas del hormigón, menos de 72 horas.
4.1.4 Los resultados de los ensayos de resistencia a compresión del hormigón
en las dosificaciones
con aditivos químicos y puzolanas naturales con
contenido de zeolitas micronizadas confirmaron también, en las pruebas
realizadas en testigos extraídos de las losas a edades superiores a los 28 días,
notables incrementos de la resistencia, superiores a los 50 y 60 MPa, lo que
determina la posibilidad de alcanzar hormigones de
altas resistencias y
prestaciones en las tecnologías de producción de losas huecas vibrocompactadas
permitirá,
con contenido de cemento de 360kg/m3 . Esta posibilidad
con la innovación
tecnológica de
introducción
de
aditivos
superplastificantes y puzolanas naturales con contenido de zeolita micronizada
(SZ), alcanzar el rango de rendimiento del cemento de 1.6 similar al obtenido
con los procesos mecánicos de vibro activación de pasta, morteros y
hormigones que se reporta en la literatura
4.1.5 Los ensayos NDT realizados en las secciones de losas experimentales
obtenidas en las pruebas P1 y P2 con contenidos de 410 y 360 kg/m3
empleando
aditivos
supèrplastificantes
y
puzolanas
naturales
también
confirmaron el registro de rebotes promedios de mas de 35, correspondiente a
los hormigones de alta resistencias. En las velocidades de propagación directa
se registraron valores promedio de 4,400 m/seg. No obstante en la aplicación
de estos métodos, en el control de calidad, los ensayos indicaron la necesidad
de utilizar tipos de transductores que pudieran realizar mediciones sobre
superficies irregulares como las que presentan las losas huecas actualmente.
También como resultado de las investigaciones se estudiaron correlaciones
entre el esclerómetro y la resistencia a compresión para lograr aumentos de la
confiabilidad. Las precisiones de estos ensayos y su evaluación estadística
requieren continuación de las investigaciones para lograr resultados
que
puedan ser introducidos en los procedimientos de control de calidad en las
plantas de producción de losas huecas pretensadas.
4.1.6 De interés para los diseños de las losas y las investigaciones sobre el
incremento de la seguridad estructural, resultan las investigaciones sobre las
propiedades elásticas de los hormigones vibro-compactados combinadas con
el
empleo de adiciones químicas y
minerales
Estos resultados han sido
incluidos en los estudios a largo plazo de las pruebas realizadas con el fin de
determinar las reservas de resistencia existente y el incremento de las posibles
economías por mayores seguridades en el diseño estructural. En estos
estudios
se incluyen la
determinación de las influencias de los factores
geométricos de forma y dimensiones de las probetas sometidas a ensayo, en
especial en la determinación de los módulos de elasticidad dinámico, cuando
se
emplean
testigos
perforados
como
los
obtenidos
en
las
losas
experimentales
4.2 EFECTOS ECONOMICOS Y SOCIALES
La factibilidad de reducir los ciclos de producción de losas huecas pretensadas
tiene un significativo efecto económico y social.
En los cálculos estimados se considera que una reducción de los ciclos
actuales de 72 a 24 horas permitirá un alto aprovechamiento
de las
capacidades de producción de las maquinas extrusoras y la amortización de
las inversiones realizadas en estas tecnologías a mas corto plazo
Estimando en las losas huecas de 0.20 ms de espesor una velocidad de
extrusión de 2 ms / min y un volumen de hormigón de 0.13 m3 /m lineal de
losas, se pudiera alcanzar la conformación de 0.26 m3 de hormigón / min lo
que representa en líneas de producción de 180 ms que conforman 24 m
3
/
línea (30 cubos de 0.80 m3 / línea) la posibilidad de producir, una línea en
aprox. 1.5 hora. (24 / 0.26 = 92.min / 60 min = 1.5 h)
El alcance de estos ciclos permitirían la posibilidad de producir 5 líneas de
losas huecas de 0.20 ms de espesor en jornadas de 8 horas, equivalentes a
180 x 5 = 1000 ms lineales de losas huecas diarias por maquina.
Considerando la existencia de 15 maquinas para la conformación de losas de
0.20 m en el país se puede calcular una capacidad potencial nacional de 15.0
Mms lineales de losas huecas diarias
La factibilidad de alcanzar en ciclos de producción 1000 ms cada 24 horas por
maquina permitiría la producción de elementos estructurales para, por ejemplo,
elementos de pared, entrepiso, y cubiertas, del sistema Gran Bloque y la
posibilidad de entregar 7 viviendas diarias, de alto impacto social, para el
cumplimiento de los planes de Obras de la Batalla de Ideas.
Con los efectos económicos empresariales calculados se pudieran obtener,
ingresos estimados de 30.000 CUC diario, y más de 7,000.0 MCUC anuales lo
que permitirán amortizar, a corto plazo, las inversiones requeridas para lograr
una alta eficiencia y productividad en el proceso y en los procedimientos del
control y aseguramiento de calidad industrial
La producción anual de hormigón de (24m3x5 x265 = 31.8 MM3), 32.0 MM3 /
año lo que se pueden alcanzar con la reducción de los ciclos de producción
pudieran representar también ahorros en el consumo de cemento de, mas de
(32.0 X 0.05 ton.) 1.6 Mt/año, aplicando los resultados de la innovación
tecnológica de introducción de los aditivos superplastificante y puzolanas
naturales con contenido de zeolitas micronizadas, en la producción de losas
huecas pretensadas vibro-compactadas
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Los resultados de ensayos en el laboratorio y las pruebas de escalado
realizadas en la producción de losas huecas pretensadas, en la planta de
prefabricado de Rancho Boyeros, confirman la posibilidad de lograr
significativos incrementos en la capacidad de producción y la economía en el
consumo de cemento con la innovación tecnológica de introducción de aditivos
superplastificantes y adiciones de puzolanas naturales con contenido de zeolita
micronizada.
En los ensayos del laboratorio se demuestra también que en el diseño del
hormigón vibro-compactado se pueden lograr economías empleando las
composiciones granulométricas continuas que permiten disminuir el contenido
de áridos finos hasta un 30 % empleando las fracciones de áridos gruesos con
tamaño máximo nominal de 20 -5 mm especificado por la NC 251-2005
5.2 Los resultados obtenidos en planta demuestran la posibilidad de reducir
significativamente los ciclos de producción actual, de 72 horas, a 48 horas con
ahorro de cemento y aumento de la calidad y la seguridad estructural de las
losas huecas pretensadas mediante la innovación tecnológica de introducir en
la producción, aditivos químicos dispersantes del tipo superplastificantes y
adiciones de puzolanas naturales con contenido de zeolitas micronizada
5.3 La reducción de los ciclos a 24 horas con mayor aprovechamiento de la
capacidad industrial
mediante la innovación tecnológica de introducir en la
producción, aditivos químicos dispersantes y adiciones de puzolanas naturales
con conteniendo zeolitas micronizadas incluye la necesidad de, emplear
sistemas efectivos de curado del hormigón ,del control de calidad automatizado
de la humedad y de las propiedades reologicas del hormigón, en el estado
fresco, controlando sistemáticamente, mediante el ensayo VeBe garantizando
el tiempo de consistencia adecuada, de 25-35seg, para la conformación de las
losas, sin defectos , rechazos o roturas ,en los procesos mecanizados
producción de losas huecas con hormigones vibro-compactado
de
5.4 Se debe continuar los estudios y programas experimentales de la
introducción confiable de los métodos alternativos
NDT
para aumentar la
seguridad del control de calidad de la producción y poder aprovechar, con
mayor seguridad y eficiencia, las ventajas y los efectos económicos y sociales
que ofrece la innovación tecnológica de introducir en la producción, aditivos
químicos dispersantes y adiciones de puzolanas naturales con conteniendo
zeolitas micronizadas
5.5
Se recomienda continuar el programa de generalización de ensayos y
pruebas de escalado en plantas de producción de losas huecas pretensadas
para la extensión nacional de los beneficios económicos y científico-técnico
obtenidos en los Laboratorios del CTDMC y la planta de prefabricado de
Rancho Boyeros con participación de la Docencia.
BIBLIOGRAFIA
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American Concrete Institute. May. 1970 No.5 Poceedings V.67
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Journal of the American Concrete Institute. Nov-Dic. 2001 , pag.
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12. M. Vidal, Y. Bustio, R. Gayoso, E. Díaz -Obtención de
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CUJAE2000
13. M.
Rodríguez
González,
C.
Recarey
Estimación
de
las
propiedades físico-mecánicas del hormigón aplicando las técnicas
ultrasónicos
.Tesis
Grado
Científico
UCLV
Facultad
de
Matemática, Física y Computación Año 2001
14. Y Lucio, R. Gayoso, Y Bustios Introducción de Ensayos
Destructivos y Convencionales en le Control de Calidad y
Economía de las Losas Huecas Pretensadas .Trabajo de Diploma
Facultad de Ingeniería Civil CUJAE-Junio 2005
15. L. O. Cabrera, G. Suárez, R. Gayoso, Y.Bustios
Efectos
combinados químico-mecánicos en la economía de producción de
losas huecas pretensadas. Trabajo de Diploma Facultad de
Ingeniería Civil CUJAE-Julio 2006
16. ASTM C 42; 85 Drilled Cores and Sawed Beams Obtaining and
Testing.
.
ANEXOS
Entrega del hormigón con aditivo S3/SZ
Conformación de losa con aditivo S3/SZ
Ensayo de asentamiento Método VeBe
Tiempo de Consistencia seg. VeBe
Compactación de Probetas con aditivos
Conformación de Probetas para Ensayos
Esclerómetro. Índice de Rebote (Irm)
Ultrasonido. Velocidad Propagación (Vp)
Velocidad- Propagación Directa en Losas
Velocidad Propagación Indirecta en Losa
Esclerómetro Impacto Vertical en losas
Impacto horizontal en losas
Extracción de testigos Ø 72 x300 mm en
losas experimentales.
Determinación de Modulo Dinámico en
testigos. Frecuencia de Resonancia
Ensayos de resistencia a compresión
en testigos .superficies maquinadas
Rotura normal del ensayo a compresión
CONTROL DE PRODUCCIÓN DE LOSAS HUECAS PRETENZADAS.
DIAGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DEL HORMIGON.
No se define frecuencia de ensayos
Absorción total de áridos
Caracterización de Materiales
Análisis granulométrico y Tamiz 200
Ensayo Minicono Cemento y Aditivos
Dosificar y mezcla
de Hormigón
Verificación Software Batching Plant
Muestreo cubo Hormigón (50
litros x cubo)
Cubo hormigón
Rechazo Cubo
hormigón
NO
NO
Control hormigón
Estado Fresco
¿?
SI
Consistencia
Vebe
Densidad
Control Hormigón
Endurecido
Conformación de
probetas φ15x30
Esclerómetro
Producción de losa
Ultrasonido y
Resonancia
Esclerómetro
Extracción Testigos
φ70x300mm
Ultrasonido y
Resonancia
Ensayo a Compresión
Cálculo de Rbk
Evaluación estadística y correlación
de resultados de ensayo
Ensayo Estructural
de Losas
pretensadas
Ensayo a
Compresión y
Flexión
1. Relación de Normas y Ensayos Aplicadas al Control de Calidad
Control
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ensayo
% Absorción Áridos
Análisis Granulométrico
Tamiz 200
Minicono
Consistometro VeBe
Densidad
Conformación Probetas
Esclerómetro
Ultrasonido
Extracción Testigos
Rotura Probetas
NC
ASTM
186
C -566
178
200
235
EN 12350 C-1170
222
221
246
231
318
244
Frecuencia
diaria
eventual
eventual
opcional
diario
diario
diario
diario
diario
eventual
eventual
2. Equipos de Ensayos para Control de Calidad del Hormigón en Planta de Producción
de Losas Huecas Pretensadas
No Equipos y Utensilios
1
Balanza 20 kg
2
Bascula 100 kg
3
Serie tamices Normalizados
4
Tamiz 200
5
Estufa Ventilada
6
Consistometro VeBe
7
Cronometro
8
Mezcladora 50 litros –Eje Vertical
9
Probetas Ø150x300 mm
10 Prismas 100x100x400
11 Esclerómetro NR
12 Ultrasonido
13 Extractora Testigos
14 Broca Ø 72 mm
15 Broca Ø 50 mm
16 Prensa de Ensayo. 100-125 ton
17 Cocina Eléctrica
18 Moldes Capping Azufre
19 Vagón
20 Palas
21 Cucharas
22 Cubos
23 Bolsas polietileno
3. Personal del Laboratorio
Calificación
Ingeniero Civil/Arquitecto
Técnico Medio
Ayudantes
Total
Cantidad.
1
1
1
2
1
1
1
1
18
6
1
1
1
2
2
1
1
1
2
2
2
2
50
Cantidad
1
2
1
4
Tabla Comparativa entre las Tecnologías Ultra- Span y Spiroll espesor 0.20
Características Geométricas y Propiedades de LosasHuecas
UM
Spiroll
Ultra Span
Área neta
mm2
126147
138658
Momento de Inercia
mm4
650.68x106
683.03x106
Centroide Parte Inferior
mm
100
100
Modulo Sección
Superior
mm3
6507x103
6830x103
Modulo Sección
Inferior
mm3
6507x103
6830x103
Ancho del Ala
mm
260
314
Relación v/s
mm
47.8
52.2
Peso Propio
Kg./m2
267.8
292.18
R’bk
MPa
35
41
Resistencia al Destense
MPa
25
28
Kg./m3
2400
2400
Estado Límite del Acero
MPa
1860
1860
Tensión del Cable
MPa
1395
1395
Propiedades
Peso Unitario
Tipo de Cable
----
Baja Relajación Baja Relajación
Tabla Ubicación Nacional de Plantas de Producción Losas Huecas
Provincias
Cantidad
Longitud Total
líneas
m2/año
(m)
(m)
Prov.
Espesor (m)
Total
0.15
0.20
0.30
P. del
Río
3
120
360
432
1
1
-
2
S.
Cristób
14
120
1680
2016
1
1
1
3
20
180
3600
4320
2
2
2
6
4
140
560
672
Provincia Habana
6
180
1080
1296
1
-
-
1
Matanzas
6
180
1080
1296
1
2
-
3
Cienfuegos
6
120
720
864
1
1
-
2
Villa Calla
6
180
1080
1296
1
2
-
3
Ciego de Ávila
3
180
540
648
-
1
1
2
Camaguey
6
180
1080
1296
1
-
-
1
Las Tunas
3
180
540
648
-
1
-
1
Holguín
6
140
840
1008
-
1
-
1
Moa
3
180
540
648
-
1
-
1
Granma
3
180
540
648
1
1
-
2
Santiago de Cuba
3
180
540
648
-
1
-
1
Total
78
2920
Pinar
del
Río
Ciudad Habana
13100 15720
10
15
4
(34%) (52%) (14%)
29