Hormigones Sostenibles

Hormigones Sostenibles
Ing. Carlos Brunatti
Tucumán, octubre de 2014
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Sostenibilidad
Característica según la cual pueden satisfacerse las
necesidades de la población actual y local sin
comprometer la capacidad de las generaciones futuras
o de poblaciones de otras regiones de satisfacer las
propias.
El uso sostenible de un ecosistema se refiere al
empleo que los humanos hacemos de los recursos
naturales de forma que éste produzca un beneficio
continuo para las generaciones actuales siempre que
se mantenga su potencial para satisfacer las
necesidades y aspiraciones de las futuras.
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Desarrollo Sostenible
Se definen proyectos
viables desde los
Sociedad
aspectos económicos,
sociales y ambientales de
las actividades humanas.
Tolerable
Equitativo
Deben establecerse
Sostenible
indicadores de
desempeño del triple
Ambiente
Economía
efecto entre el bienestar
Viable
social, el ambiente y el
resultado económico.
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Sostenibilidad
Los tres componentes deben
permanecer equilibrados entre
ellos, balanceados
adecuadamente.
La misión del ingeniero o del
arquitecto es construir sin
generar impacto negativo
sobre el ambiente y la
sociedad.
De ahí, que aparecen los
términos “amigable” o “verde”.
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Hormigón
Es el material de mayor consumo
en el mundo luego del agua.
Su producción mundial alcanza los
12 billones de toneladas anuales.
Ello convierte a esta industria en el
usuario más importante de recursos
naturales del planeta.
Se espera que la demanda llegue a
18 billones por año, para el 2050.
Además de los materiales
naturales, hay involucrado un gasto
considerable de energía, lo que se
debe evaluar en el impacto
ambiental.
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Hormigón tradicional
Resulta de la combinación y la
mezcla de los componentes
mencionados en pastones
elaborados en plantas
hormigoneras fijas o móviles.
Implica movimiento de
materiales, mezclado y
transporte, los que requieren
moderados consumos de
energía, generando pequeñas
cantidades de residuos.
Planta móvil
elaboradora
Planta dosificadora
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Hormigón tradicional
Una mezcla típica contiene una
gran cantidad de agregados
(rocas y arena), una más
moderada de cemento y agua,
y un pequeña dosis de aditivo
químico.
La mayoría de estos
componentes, son productos
manufacturados, sub productos
o materiales extraídos de
yacimientos naturales.
Por eso, se debe verificar el
impacto que cada uno aporta al
total.
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Materiales componentes
Cemento
Pasta
Agua
Mortero
Agregado
fino
Hormigón
Agregado
grueso
Aditivos (eventualmente)
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Cemento
El proceso de fabricación del
clinquer requiere un importante
consumo de energía por
tonelada.
En la descarbonatación de la
caliza y el uso de combustibles
fósiles, se libera CO2.
Si se agregan adiciones, se
reduce el Factor Clinquer, así
como la energía consumida en la
producción del cemento y la
generación de CO2.
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MP + CA (materias primas y combustibles alternativos, AFR)
Petróleo
Arcilla, Aceites, Grasas
Agricultura
Plásticos, cáscara de mani, Catalizadores exhaustos
de arroz, torta de girasol,
marlo de maíz
Centrales
Térmicas
Cenizas volantes
Automotriz
Alimentaria
Arena de Moldeo, Pinturas,
Residuos, Neumáticos Usados
Plásticos, Vidrio,
Residuos de destilería
Química
Papelera
Solventes, Plásticos,
Catalizadores
Residuo de Molienda,
Ceniza de incineración
Siderurgia
Horno
Escoria,
Polvo del precipitador
electrostático, cenizas
Municipios
Residuo Urbano
Editorial
Plásticos, Solventes
Ceniza de incineración
Fundiciones
Escoria de Cobre
Construcción
Yeso, Madera,
aserrín y pallets
de madera
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Cementos
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Cementos
Composición en óxidos:
- CaO
C
- Na2O
- SiO2
S
- SO3
- Al2O3 A
- CO2
- Fe2O3 F
- H 2O
- MgO M
- K2O
K
N
S¯
C¯
H
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Cementos
Una composición química típica de un CPN es:
Nombre
Abreviatura
químico
Silicato tricálcico
C3S
Silicato dicálcico
C2S
Aluminato tricálcico
C3A
Ferritoaluminato
tetracálcico
C4FA
Sulfato de calcio
dihidratado
CSH2
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Cementos
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Cementos
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Requisitos
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Finura
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Fraguado
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Requisitos
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Agua
Es comúnmente agua potable, sin ningún proceso.
Tiene muy poca energía incorporada y ningún residuo.
Surge como tema
ambiental, pues es
un recurso que puede
llegar a ser escaso
en algunos lugares.
Ej: Río Desaguadero,
Provincia de San Luis
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Ensayos, IRAM 1601
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Agregados
Los agregados fino y grueso, se
obtienen generalmente por
minería, primarios. A veces
resulta como subproducto de otro
proceso (escoria granulada de
alto horno u hormigón reciclado),
secundarios.
Se los puede triturar y lavar,
fraccionándolos en diversos
tamaños de partículas para
satisfacer los requisitos de la
granulometría. En algunas
ocasiones se los puede secar.
Estos procesos llevan implícitos
cierta cantidad de energía.
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Agregados finos, IRAM 1512
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados finos
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Agregados gruesos, IRAM
1531
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados gruesos
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Agregados
Tamaño máximo del agregado grueso.
Distribución granulométrica de agregado
fino: Módulo de finura.
Distribución granulométrica del agregado
grueso.
Distribución granulométrica del agregado
total (IRAM 1627).
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Agregados
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Hormigón
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Hormigón fresco
Las propiedades son importantes porque
afectan la elección del equipo necesario
para el manipuleo y la consolidación;
además, pueden afectar las del hormigón
endurecido.
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Hormigón fresco
Para que el hormigón endurecido sea de
adecuada calidad, el hormigón fresco
debe satisfacer los requisitos siguientes:
- ser fácilmente mezclable y transportable.
- ser uniforme en un pastón y entre
pastones.
- tener propiedades de fluido como para
llenar completamente los encofrados.
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Hormigón fresco
- poder ser compactado sin una excesiva
cantidad de energía aplicada.
- no segregar durante la colocación y la
consolidación.
- poder ser terminado adecuadamente, ya
sea contra encofrados o por medio de
llanas a tratamientos superficiales.
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Hormigón fresco
Trabajabilidad: representa una serie de
conceptos que enfatizan diversos
comportamientos del material, como:
consistencia, fluidez, movilidad,
bombeabilidad, compactibilidad,
terminabilidad, rigidez.
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Hormigón fresco
Se define como la cantidad de trabajo
mecánico o energía requerida para
producir la compactación completa del
hormigón sin segregación.
Es afectada por un gran número de
factores: contenido de agua, proporciones
de la mezcla, propiedades de los
agregados, tiempo, temperatura,
características del cemento, aditivos.
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Hormigón fresco
La trabajabilidad debería medir:
- compactibilidad o facilidad para que el
hormigón sea compactado y eliminados los
vacíos con aire.
- movilidad o facilidad con la que el hormigón
puede fluir en los encofrados, alrededor de las
armaduras y ser remoldeados.
- estabilidad, o la habilidad para que el hormigón
permanezca como una masa estable,
coherente, homogénea durante el manipuleo, y
la vibración sin que se segregue.
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Asentamiento
Se lo puede considerar como una medida
de la resistencia al corte del hormigón a
fluir bajo la acción de su propio peso.
Se puede describir al hormigón como de
trabajabilidad alta, media o baja o siendo
húmedo, seco, plástico.
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Asentamiento, IRAM 1536
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Contenido de aire
Hay dos tipos de aire: el incorporado y el
atrapado.
Los métodos describen el contenido de
aire total, aunque se lo expresa en
términos de volumen de hormigón, el aire
está presente en la pasta de cemento.
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Aparato de Washington
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Hormigón endurecido
Es necesario ensayarlo por varias
razones:
- en un nivel fundamental se pueden
emplear para verificar las leyes físicas que
gobiernan el comportamiento mecánico
del hormigón.
- para obtener información de rutina sobre
la calidad del hormigón.
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Hormigón endurecido
Preparación y curado en obra y en
laboratorio para el ensayo de rotura por
compresión, según IRAM 1524 y 1534.
Ensayo de resistencia a la rotura por
compresión, según IRAM 1546.
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Hormigón endurecido
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Hormigón endurecido
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Hormigón endurecido
Resistencia a la rotura por flexión, IRAM
1547
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Obtención de Hormigón “Verde”
Uso de agregados
Locales. Reduce
emisiones por el
transporte
Uso de vehículos
más eficientes para
el transporte
Hormigón
reciclado
como
agregado
Empleo de
Adiciones /
Reducción del
Factor Clinker
Resultado: Hormigón
de elevada calidad y
menor emisión de CO2
Reciclado y
recuperación de
aguas
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62
kg de CO2
emitido
por
tonelada
de cada
material
Material
Cemento
1000
Escoria Alto Horno
Hormigón tradicional
Cantidad por
m3 de
hormigó
n
Cantidad por
m3 de
hormigó
n
kg de CO2
emitido
por m3
de Hº
320
150
150
630
0
90
57
Cenizas Volantes
0
0
70
0
Humos de Sílice
0
0
10
0
149
770
104
0
330
26
50
560
35
0
240
19
Agregado grueso natural
135
Escoria enfriada al aire
80
Agregado fino natural
63
Arena de escoria
80
Aditivo
Agua
Agua reciclada
320
kg de CO2
emitido
por m3
de Hº
Hormigón "verde"
1100
800
0,21
2,5
0,0005
2,5
0,0005
0
180
0
0
0
INSTITUTO DEL
0 CEMENTO PORTLAND
0 ARGENTINO
180
0
63
64
Huella de Carbono
Es una medida del impacto que
producen las actividades
antrópicas sobre el ambiente,
determinada por las emisiones
de Gases de Efecto
invernadero.
Se mide en CO2 equivalente.
Para el caso de un material
abarca el consumo de energía
para su producción, las
emisiones y la generación de
residuos.
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Huella de Carbono: Acciones
Se están realizando
innovaciones en la tecnología
del hormigón para mejorar su
desempeño desde el enfoque
de la construcción sostenible.
Sin embargo, si se lo compara
con otros materiales de
construcción usuales, se lo
puede considerar ventajoso
desde el punto de vista del
consumo energético para su
obtención.
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Consideraciones finales
Empleo, en la fabricación de cemento, residuos como
materias
primas
y
combustibles
alternativos
Reducción del factor clínquer mediante el empleo de
adiciones activas y filleres.
Optimización del diseño de las estructural, teniendo en
cuenta el ciclo de vida.
Diseño de mezclas con baja relación agua-cemento,
obteniendo hormigones más resistentes y durables.
Reemplazo de los agregados convencionales, por
hormigón triturado y/o subproductos industriales
(agregados secundarios).
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Conclusiones
Empleo de
materiales adecuados y buenas
prácticas constructivas asegura la larga vida de una
estructura.
Control de calidad estricto.
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