concretos de baja retracción

CONCRETOS DE BAJA RETRACCIÓN:
EL PRESENTE EN PISOS INDUSTRIALES Y
EL FUTURO EN PAVIMENTOS VIALES
Ing. Fredy A. Rodríguez V.
Especialista en Ingeniería de Pavimentos
Departamento de Soporte Técnico
Cartagena – Junio 2011
Holcim en Colombia y el mundo
Estamos presentes en más de 78 países del mundo, somos una de las
compañías más grandes mundialmente productora de cemento y
concreto. Somos la compañía líder en calidad.
En Colombia hacemos presencia en Cemento, Concreto y Agregados.
Tenemos 12 plantas de producción en el país.
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CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN
1. Introducción
2. Método de análisis
3. Resultados
4. Conclusiones y recomendaciones
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CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN
1. Introducción
2. Método de análisis
3. Resultados
4. Conclusiones y recomendaciones
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QUÉ ES LA CONTRACCIÓN?
La contracción es definida por la ACI 209 como:
«La disminución de volumen del concreto con el tiempo. Es debida a
cambios en el contenido de humedad y cambios físico-químicos en
el concreto, los cuales ocurren sin la presencia de esfuerzos
atribuibles a acciones externas del concreto».
Fuente: PCA. (2000). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. PCA.
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TIPOS DE CONTRACCIÓN
 Existen
varios tipos de
contracción en el concreto,
entre ellas tenemos:




Contracción química
Contracción autógena
Contracción plástica
Contracción de secado
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CINEMÁTICA DE LA LOSA
 Debido a las contracciones del concreto, los movimientos de las
losas y a las restricciones que pone la superficie de la base de
apoyo de las losas, es necesario inducir fisuras en el concreto, las
cuales conocemos como juntas.
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ALABEOS EN LAS LOSAS
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CONCRETOS DE BAJA RETRACCIÓN
 Los concretos de baja retracción son diseñados para
controlar el comportamiento normal del concreto a contraerse
como suma de la contracción plástica, contracción por secado
y contracción química.
Et = Ep + Eq+ Es
 Donde:
- Et = Contracción total
- Ep = Contracción plástica
- Eq = Contracción química
- Es = Contracción de secado
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CONCRETOS DE BAJA RETRACCIÓN
 Los concretos de baja retracción han sido usados exitosamente en
diferentes proyectos del país, especialmente en pisos industriales.
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LAS JUNTAS EN LOS PISOS INDUSTRIALES
 Con el uso de concretos de retracción controlada se pueden
reducir el número de juntas en las losas, las cuales son el
factor de mayor incidencia de costos en la vida útil del piso
industrial.
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LAS JUNTAS EN LOS PAVIMENTOS VIALES
 En los pavimentos de concreto viales, las juntas también son
un factor que afecta el desempeño del pavimento.
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FACTORES QUE AFECTAN LA LONGITUD DE LA LOSA
 Un pavimento vial con el menor número de juntas, tendrá
mejor desempeño que uno con juntas muy cercanas.
 La longitud máxima de una losa de concreto depende de:









Ancho máximo de las juntas de contracción
El tipo de material de sello
Los cambios de temperatura
El material de apoyo de la losa
La clase de agregado
La contracción del concreto
El módulo elástico y la relación de Poisson del concreto
El espesor de la losa
El módulo de reacción de las capas de apoyo a la losa.
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MÉTODO AASHTO 1993
 La Guía de diseño AASHTO
(AASHTO, 1993) sugiere un
método para el cálculo de la longitud máxima de la losa, el
cual involucra algunas de las anteriores variables.
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2. Método de análisis
3. Resultados
4. Conclusiones y recomendaciones
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REDUCIR LA CANTIDAD DE JUNTAS
 El objetivo que se debe perseguir para obtener pisos y
pavimentos viales de concreto más económicos, consiste en
reducir la cantidad de juntas, es decir hacer losas más
grandes.
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ECUACIÓN MÉTODO AASHTO
 La ecuación con la que se

W: Apertura de junta por
variaciones de temperatura y
contracción de secado del
concreto. Ancho de junta de
contracción.

C: Coeficiente de fricción entre la
losa de concreto y la base.

α: Coeficiente de dilatación térmica
del concreto, en función del tipo de
agregado usado.

L0: Longitud de la losa

∆T: Máxima variación de
temperatura esperada en el
concreto.

ε: Coeficiente de contracción del
concreto.

S: Porcentaje de deformación
permisible del material de sello.
realizó el análisis es la que
se muestra a continuación:
CL0 T   
W
S
 Despejando L0, la ecuación
queda de la siguiente
forma:
WS
L0 
T   C
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ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
 Los siguientes son los valores asumidos para realizar el
análisis de sensibilidad:

W: 3 mm y 10 mm

C: 0,8 que corresponde a Bases Granulares

α: Para Areniscas es de 11.7 x 10-6/°C

∆T: 20°C


ε: La contracción del concreto se varió entre 0% y 0,15% a los 90
días, según ASTM C 157.
S: Se usó un valor del 50%.
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3. Resultados
4. Conclusiones y recomendaciones
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RESULTADOS
 Ejemplo para ancho de junta de contracción (W) de 3 mm y
contracción del concreto (ε) de 0,04% a los 90 días. Las
demás variables se mantienen con los valores mostrados en
la sección anterior.
L0 
3m  10 3  50%
 11.7  10 6


0.8
 20C  0.04% 
C


 3m
Longitud de la losa = 3 metros
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RESULTADOS
Tabla 1. Longitudes de losa en función de W y ε
3
Ancho admisible de la junta (mm)
4
5
6
7
8
9
10
8
5,6
4,3
3,5
3
2,6
2,2
2
1,8
1,7
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,1
Longitud máxima de la losa (metros)
10,7 13,4 16 18,7 21,4 24
7,5 9,4 11,2 13,1 15 16,8
5,8 7,2 8,6 10,1 11,5 13
4,7 5,9
7
8,2 9,4 10,5
3,9 4,9 5,9 6,9 7,9 8,9
3,4 4,3 5,1
6
6,8 7,7
3
3,7 4,5 5,2
6
6,7
2,7 3,3
4
4,7 5,4
6
2,4
3
3,6 4,2 4,8 5,4
2,2 2,8 3,3 3,9 4,4
5
2
2,5
3
3,5 4,1 4,6
1,9 2,3 2,8 3,3 3,7 4,2
1,7 2,2 2,6 3,1 3,5 3,9
1,6
2
2,4 2,9 3,3 3,7
1,5 1,9 2,3 2,7 3,1 3,4
1,4 1,8 2,2 2,5 2,9 3,2
26,7
18,7
14,4
11,7
9,9
8,5
7,5
6,7
6
5,5
5,1
4,7
4,4
4,1
3,8
3,6
Coeficiente de contracción
0,00%
0,01%
0,02%
0,03%
0,04%
0,05%
0,06%
0,07%
0,08%
0,09%
0,10%
0,11%
0,12%
0,13%
0,14%
0,15%
Fuente
Elaboración propia.
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RESULTADOS
Fuente
Elaboración propia.
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LOSAS DE MAYOR TAMAÑO
 Las losas pueden tener un mayor tamaño en la medida que
se permita un ancho de junta más amplio.
 Por durabilidad, el ancho de las juntas se debe restringir a
valores pequeños, como por ejemplo entre 4 mm y 6 mm.
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CONTRACCIONES TÍPICAS
 En la literatura técnica se encuentra que la contracción en
concretos normales a 90 días alcanzan valores cercanos a
0,09%, mientras que en concretos de baja retracción se
pueden encontrar valores del orden de 0,04% y 0,05% a 120
días.
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LA CONTRACCIÓN DE NUESTRO CONCRETO
 Los valores de contracción se pueden obtener dependiendo
del tamaño máximo y resistencia del concreto, pero el rango
ofrecido está ubicado entre (0,03% a 0,05%) a diferentes
edades y evaluados en ambiente seco.
 Se debe tener en cuenta que mezclas más ricas en cemento
presentan mayor contracción.
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EJEMPLO DE CÁLCULO
 Si fijamos un ancho de junta de 5 mm, un valor de
contracción para concreto de baja retracción de 0,04% y para
concreto normal de 0,08%, un espesor de pavimento de 200
mm, capa de apoyo base granular, gradiente de temperatura
20°C, agregado del concreto areniscas y rigidez del sello
50%.
 Calcular la longitud máxima de la losa.
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SOLUCIÓN

Si tenemos un pavimento de 200 mm de espesor,
siguiendo la regla empírica (Regla empírica de la longitud
de la losa 24 veces su espesor) encontraremos una
longitud de losa de 4,8 m.

Observando la tabla No. 1, la longitud de 4,8 m en un
concreto normal (0,08% de contracción para el ejemplo)
solo se podría alcanzar si se tiene un ancho de junta de 8
mm, es decir 3 mm mayor al admisible, por lo cual es
inminente el riesgo de fisuración.
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SOLUCIÓN
Tabla 1. Longitudes de losa en función de W y ε
3
Ancho admisible de la junta (mm)
4
5
6
7
8
9
10
8
5,6
4,3
3,5
3
2,6
2,2
2
1,8
1,7
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,1
Longitud máxima de la losa (metros)
10,7 13,4 16 18,7 21,4 24
7,5 9,4 11,2 13,1 15 16,8
5,8 7,2 8,6 10,1 11,5 13
4,7 5,9
7
8,2 9,4 10,5
3,9 4,9 5,9 6,9 7,9 8,9
3,4 4,3 5,1
6
6,8 7,7
3
3,7 4,5 5,2
6
6,7
2,7 3,3
4
4,7 5,4
6
2,4
3
3,6 4,2 4,8 5,4
2,2 2,8 3,3 3,9 4,4
5
2
2,5
3
3,5 4,1 4,6
1,9 2,3 2,8 3,3 3,7 4,2
1,7 2,2 2,6 3,1 3,5 3,9
1,6
2
2,4 2,9 3,3 3,7
1,5 1,9 2,3 2,7 3,1 3,4
1,4 1,8 2,2 2,5 2,9 3,2
26,7
18,7
14,4
11,7
9,9
8,5
7,5
6,7
6
5,5
5,1
4,7
4,4
4,1
3,8
3,6
Coeficiente de contracción
0,00%
0,01%
0,02%
0,03%
0,04%
0,05%
0,06%
0,07%
0,08%
0,09%
0,10%
0,11%
0,12%
0,13%
0,14%
0,15%
Fuente
Elaboración propia.
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SOLUCIÓN

Para el ejemplo, esta longitud (4.8 metros) es alcanzable si
se usa un concreto con una retracción menor o igual a
0,04%.

De esta forma se mantendrán las juntas con un ancho de 5
mm y se minimiza el riesgo de fisuración por contracción.
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CONCLUSIONES
 Los beneficios de usar concretos de baja retracción se hacen
más notorios a partir de la reducción de la contracción a
menos de 0,05%.
Fuente
Holcim Colombia S.A.
Elaboración propia.
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CONCLUSIONES
 Concretos de baja retracción en la construcción de losas de
concreto, ya sean en pisos industriales o pavimentos de
concreto.
 Beneficios técnicos:
- Aumenta de forma segura la dimensión de las losas
- Mantiene anchos pequeños en las juntas
- Reduce el riesgo de fisuración
 Beneficios económicos:
- Reduce el número de juntas
- Se minimiza el costo de mantenimiento periódico durante
la vida útil de la losa
- Se incrementa la durabilidad de la estructura.
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CONCLUSIONES
 Considerando
los análisis realizados anteriormente se
recomienda:

Para el diseño y construcción de losas de concreto, se
especifique no solamente el largo y ancho de las mismas,
si no también la contracción del concreto con el que se
puede alcanzar dichas dimensiones con menores riesgos
de fisuración.

Realizar un análisis técnico y económico de la
conveniencia de reducir el número de juntas en el piso y/o
pavimento de concreto vial, involucrando la etapa de
mantenimiento y rehabilitación con un período de análisis
no inferior a 20 años.
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CONCLUSIONES
 Estos análisis son muy comunes en la concepción de los
pisos industriales de concreto, mientras que en los
pavimentos de concreto viales no lo es, he aquí EL FUTURO
DE LOS CONCRETOS DE BAJA RETRACCIÓN EN LOS
PAVIMENTOS VIALES.
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RECOMENDACIONES
 No olvidar que el curado del concreto es una operación
fundamental y debe hacerse como mínimo 7 días de manera
continua.
 El concreto debe ser colocado y vibrado en el menor tiempo
posible, la colocación de concreto con grandes demoras
puede afectar el comportamiento del material.
 Un deficiente vibrado afecta el comportamiento a contracción
del concreto.
 El valor de contracción esperado en el concreto debe ser
definido por el diseñador de la estructura.
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RECOMENDACIONES
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RECOMENDACIONES
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PARA TERMINAR
 El concreto es un material semielaborado, para garantizar su
resistencia, acabado y durabilidad debe ser instalado con el
sistema constructivo adecuado, correctamente vibrado para
lograr la máxima densificación y curado (Holcim Colombia
S.A., 2011).
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PREGUNTAS
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