Control de calidad de un proceso de producción de Hormigones de

Control de calidad de un proceso de producción
de Hormigones de Alto Desempeño (HAD)
Gauto, O. - Astori, R. - Sanguinetti, B.
Instituto de Estabilidad - Facultad de Ingeniería - UNNE.
Av. Las Heras 727 - (3500) Resistencia - Chaco - Argentina.
Tel./Fax: +54 (03722) 420076
E-mail: [email protected]
ANTECEDENTES
Los adelantos, en los últimos tiempos, en el conocimiento de las propiedades de los hormigones de alta resistencia,
sobretodo en lo que respecta a la durabilidad, contribuyó a que actualmente se los denomine Hormigones de Alto
Desempeño. Estos avances logrados en el laboratorio no tuvieron, en algunos casos, la misma repercusión en
aplicaciones reales. En algunos casos la alta resistencia no han sido acompañada en la práctica, por el incremento de la
durabilidad, que se estima obtener a partir de la alta compacidad de estos hormigones. En recientes documentos, se
informa sobre el deterioro prematuro de numerosas estructuras, atribuyéndose gran parte de las mismas, a las
diferencias existentes entre las condiciones de elaboración y curado en laboratorio y las reales de obra.
Se evidencia así la necesidad de disponer de un eficiente control del proceso de elaboración en la producción de
hormigones de alto desempeño para alcanzar las características de resistencia y durabilidad especificadas.
En el Instituto de Estabilidad de la Facultad de Ingeniería de la U.N.N.E. se han desarrollado hormigones con
resistencias superiores a 50 MPa. Una aplicación de este estudio, constituye su empleo en la construcción de un canal a
cielo abierto en el Área Metropolitana del Gran Resistencia.
Este trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el proceso de producción, control y puesta en obra de un hormigón de
alto desempeño elaborado en una planta automatizada, con el fin de detectar los posibles factores que alteran la calidad
del producto final.
MATERIALES Y METODOS
La secuencia metodológica y los métodos utilizados en el desarrollo de este trabajo de investigación, se detallan a
continuación:
a) Identificación y posicionamiento de todas las características que intervienen en el proceso, a la entrada, durante el
mismo y a la salida, graficado en un diagrama de flujo. (Gráfico Nº 1).
Las materias primas utilizadas en la elaboración del hormigón son: cemento, agua, fluidificante, agregado grueso
(piedra) y agregado fino (arena). Las tres primeras, se reciben en lotes suficientemente grandes como para asegurar la
constancia de sus características por largos períodos de tiempo, y son provistos por proveedores fijos. En
consecuencia, no son consideradas como características variables en el proceso.
Los parámetros de entrada que se controlan son:
-Módulo granulométrico del agregado grueso, determinada a través de un juego estándar de tamices.
-Módulo de fineza del agregado fino, determinado a través de un juego estándar de tamices.
-Porcentaje de humedad del agregado fino.
Como parámetro de salida se identificaron:
-La tensión de rotura a compresión del hormigón en MPa,
-El asentamiento en centímetro.
b) Verificación de la confiabilidad de los procedimientos que intervienen en el proceso de producción del hormigón, a
través del estudio R & R a todos los equipos e instrumentos de medición.
c) Generación de una Base de Datos históricos, donde se volcaron los valores de las características más importantes a
evaluar. Corresponden a muestras de cada pastón, sobre un total de 50 pastones elaborados en la planta. La planilla
confeccionada contiene:
Pastón
Fecha
MG.AG MG.AF.
HAF
(%)
Hora
Mixer
( Nº)
Edad
(días)
Prensa
( Nº)
Asent.
( cm)
Resist. a
Compresión
( Mpa)
d) Trazado de gráficos de control continuo de proceso.
Para el trazado de estos gráficos y su posterior estudio, se hicieron grupos de cinco muestras, tomadas de pastones
consecutivos, conformando un total de 10 grupos. El primero gráfico, muestra la variación de la resistencia promedio a
compresión del hormigón (Gráfico Nº 2). En el segundo, se puede apreciar el rango de variación de la resistencia
(Xmáx–Xmín) de cada grupo de muestras (Gráfico Nº 3).
e) División en tres niveles de los parámetros que intervienen en el proceso.
Para el análisis, de cómo cada característica inciden en la calidad del hormigón, se procedió a agruparlos según tres
niveles. A continuación, se graficaron los valores promedios de las resistencia para cada nivel y cada parámetro
(Gráfico Nº 4).
Gráfico Nº 1: Diagrama de Flujo del Proceso.
Diagrama de Flujo
ENTRADA
PROCESO
Módulo
Granulométrico
Agregado Grueso
SALIDA
Peso del Material
Granular
Módulo de Fineza
Agregado Fino
Peso del
Cemento
% Humedad
Agregado Fino
Superf. Especifica
Cemento
Agua
Fluidificante
Peso del
Material
Elaborado
Peso del Agua
de Amasado
Volumen
Unitario de
Producción
INGRESO
DE DATOS
AL SISTEMA
MATERIALES
Tamizador
Software
Asentamiento
Hora de
Mezclado
Relación a/c
INGRESO
DE LOS
MATERIALES
Resistencia a
Compresión
MEZCLADO
HORMIGÓN
Balanzas
Reloj
Prensa
Secadero
Caudalímetro
Báscula
Cono de Abrams
Equipo Blaine
Dosificador
Software
Gráfico Nº 2: Variación de los Promedios de la Resistencia a Compresión.
Valores Promedios de Resistencia a Compresión (MPa.)
55
52.5
50
47.5
45
42.5
40
37.5
35
32.5
30
27.5
25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Gráfico Nº 3: Rangos de Variación de la Resistencia a Compresión
Rangos de Variación de la Resistencia a Compresión (Mpa.)
25
22.5
20
17.5
15
12.5
10
7.5
5
2.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Gráfico Nº 4: Incidencia de las variables sobre la resistencia, agrupadas según tres niveles.
División en niveles
50.00
MG.AG
45.00
MF.AF
%H.AF
40.00
Vol
35.00
A/C
Edad
30.00
Asentam
25.00
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
ANALISIS Y DISCUSION DE LOS RESULTADOS
De la base de datos relaciona, se puedo observar que los mismos son azarosos, no presentando características
particulares.
Al ordenar la Base de Datos en función de la resistencia, las mayores dispersiones respecto del valor óptimo de la
misma, se producen para valores de la variable %HAF más altos, y consecuentemente una mayor relación agua/
cemento. En cuanto al asentamiento respecto a la resistencia no se puede establecer relación alguna, pues se obtienen
valores altos de resistencia tanto con asentamientos muy bajos del orden de 2 cm, como con cercanos a 12cm. Esta
variación influye enormemente en lo que respecta a la colocación del hormigón en obra.
Del gráfico de promedios podemos observar que a pesar que los valores de resistencia se encuentran entre los valores
límites especificados en el pliego, muestran una dispersión considerable respecto de la resistencia óptima (42,5 MPa).
Además, el rango de variación de la resistencia en cada grupo de pastones analizados (Gráfico de rangos) es variable y
azaroso, lográndose el máximo (cercano a 20 MPa) para un promedio que arroja el valor óptimo.
De la división de los datos en niveles se desprende que existe una pérdida de resistencia cuando el asentamiento está en
el nivel intermedio (2). Para obtener valores de resistencia próximos a la cota óptima el MG. AG. debería encontrarse
próximo al nivel 1 al igual que el MF. AF. , el % H.AF. y la relación A/C. próximo al nivel 2.
CONCLUSIONES
Del análisis de las características más importantes que intervienen durante el proceso de elaboración
y control del hormigón, se detecta que la variable que mayor incidencia tiene en el mismo es el contenido de humedad
del agregado fino. Esto permite inferir que el sistema de ajuste del agua de amasado (agua + fluidificante + agua
retenida) no funciona correctamente en presencia de exceso de agua retenida. Se detecta el exceso de humedad de los
agregados pero el sistema de corrección no es efectivo. Como el ajuste de dosificación del fluidificante se realiza en
función del agua de amasado, también esta variable no es corregida correctamente, por lo que se observa que para
%HAF bajo, el asentamiento es mucho menor que para valores altos.
Por ello es indispensable, para optimizar el proceso y por ende el producto final, que el sistema realice un ajuste
adecuado del agua de amasado a fin de mantener la relación agua/cemento en el valor fijado para la resistencia a
compresión deseada. Surge la necesidad de investigar el funcionamiento del sensor de humedad de los áridos, y su
interrelación con el software de corrección de mezcla para que de esta manera se realice los ajuste en forma correcta.
Asimismo, se desprende que las características restantes del proceso no manifiestan relación definida con la
característica analizada. Al aplicar los filtros de la planilla, no presentan influencia significativa, la hora de producción,
el mixer y la prensa utilizados.
Como reflexión final podemos decir que el proceso de producción de hormigones de alto desempeño, con resistencias a
compresión superiores a los 40 MPa requiere de un control más estricto de los parámetros de diseño para lograr la
resistencia deseada. Asegurar que las dispersiones no sean excesivas, ya que esa situación origina mayor consumo de
cemento, y consecuentemente aumentan la posibilidad de ocurrencia de fisuración por retracción de secado, de gran
incidencia en la durabilidad del hormigón.
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