fisuramiento temprano de losas en clima frio

Día del conocimiento

Fisuramiento temprano de losas de concreto en clima frio

Lima. Diciembre 2012

Rev0 / 01-07-08

Presentación:Ing. Carlos Tupayachi Marmanillo

Introducción

El fisuramiento de concreto en condiciones de Clima Frio, es un tema estudiado y se tiene publicaciones de instituciones reconocidas como del: ACI (American Concrete Institute). PCA (Portland Cement Association).ACPA (American Concrete Pavement Association), etc.Pese a existir extensas y muy bien elaboradas publicaciones, se sigue repitiendo errores en la ejecución de obra, careciendo de una herramienta integre todas las variables y que ayude a identificar el potencial de fisuramiento de una losa de concreto expuesta a condiciones de clima adverso.

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Datos Generales

Obra: Pavimentación de la zona de Estacionamiento, en el Nuevo Campamento

Ubicación: Campamento Minero Yanacancha

Cliente: C. M. Antamina Ejecuta: CHACON Contratistas

Generales SA Supervisa: GMI SA Ppto de Obra: US$ 1.4 M Calendario de ejecución:

1ra. Etapa de AGO/2011 a ENE/2012. 2da Etapa de MAY/2012 a JUL/2012

Meta Física: 20,000 m2 de pavimento

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Ubicación Geográfica: Región: Ancash, Provincia: Huari, Distrito: San Marcos -

Yanacancha

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Área de TrabajoNuevo Campamento de Yanacancha

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Antecedentes

Características del Clima:

Temperatura del medio ambiente: De 23.8 °C A -1.5°C

Humedad relativa:DE 60.5% A 84.9%

Ráfagas de viento - diaria:DE 12m/seg A 19 m/seg

Velocidad promedio de viento:DE 2.0m/seg A 2.9 m/seg

Altimetría: 4200 msnm

(FUENTE: Compañía Minera Antamina, 1998)

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Antecedentes

Características del terreno de Fundación (base granular) :

Máx. Densidad Seca : 2.34

Humedad Optima : 5.63%

CBR: 96%Tipo de Suelo: A-1

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Antecedentes

Características del concreto, proporcionado por la empresa UNICON :

Resistencia de diseño f’c=30 MPa Tamaño máximo del agregado 3/4” Tipo de piedra: canto rodado Arena: Modulo de fineza 2.98% Aditivo incorporador de aire SIKA

Aer: Porcentaje 6% Aditivo Plastificante Pozzolith

130N: Slump inicial 7.5” Aditivo Acelerante de fragua

Pozzolith NC534 Calidad de Agua: PH 7.43 Relación agua/cemento A/C : 0.455

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Antecedentes

Diseño Original de losa, de acuerdo a Exp. técnico:

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10.60 m

5.30m

Controles por parte de la Supervisión de Obra

CONTROLES PREVIOS A LA PRODUCCION Y AUTORIZACION PARA EL INICIO DE TRABAJOS DE CONCRETO

Certificado de calibración de balanzas de agregados y cemento. Informe de verificación de balanzas de agregados y cemento. Registro de uniformidad de mixer 530, mixer 515, mixer 518. Certificado de operatividad de mixer 530, mixer 515, mixer 518. Ensayo de granulometría de arena. Ensayo de granulometría de piedra Huso 67. Ensayos químicos de agua. Certificado de calidad de cemento Atlas 1P Certificado de calidad de aditivo plastificante Pozzolith 130N Certificado de calidad de aditivo acelerante Pozzolith NC534 Certificado de calidad aditivo incorporador de aire Sika Aer Informe de verificación de equipos de laboratorio: Olla de Washington. Diseño de concreto f’c=30MPa Diseño de concreto con acelerante f`c=30 Mpa Resultado de Ensayos en estado fresco: Temperatura, aire incorporado, slump,

perdida de trabajabilidad. Resultados de Ensayos en estado endurecido: Resistencia a la compresión a los 03 y

07 días.11

Controles por parte de la Supervisión de Obra

CONTROLES DURANTE LOS TRABAJOS. Diferenciamos dos tipos de controles:

1. Los que son de responsabilidad del Ejecutor de Obra, quien efectúa sus propios controles de calidad con VB de la Supervisión de Obra (Suelos, Topografía, Concreto), que son de rutina y de forma continua.

2. Los controles aleatorios de responsabilidad de la Supervisión de Obra, que sirven para contrastar y recomendar correctivos.

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Fisuramiento Temprano en losas de Concreto

Marco Teórico: Contracción (Shrinkage)

1. Contracción Intrinseca: Proceso F-Q, intercambio del agua contenida en los poros del gel y los poros capilares con el cemento aún no hidratado, generando cambio de volumen. En términos generales, no produce fisuración.

2. Contracción por secado: Se produce por la pérdida de humedad de la pasta debido a la acción de agentes externos.

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Marco Teórico - :2. Contracción por secado (0.04% – 0.08%):

2.1 Agregados. A menor “Tamaño Máximo” > Contracción A menor “Módulo de Fineza global”>Contracción

2.2 Aditivos. Reductores de agua: Reduce contracción ≈ 30% Incorporadores de aire hasta 5%: No contrae Acelerantes: Incrementa contracción ≈ hasta 50% Puzolana (cementos puzolanicos): Incrementa contracción, se

refleja en estructuras de secciones delgadas.2.3 Duración curado húmedo.

“ …la duración del curado húmedo del concreto NO reduce la contracción por secado… propicia el desarrollo de las características resistentes del concreto y su capacidad de soportar esfuerzos generados por la contracción…” (Pasquel, 1998).

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2.4 Geometría En función al diseño del espesor de losa y TMA, se determina la geometría de la losa. (sugerido por la PCA).

2.5 Curvado y Alabeo. “…Directamente relacionado a la contracción por secado. Por eso, si se hace un esfuerzo por reducir la contracción por secado, también se reducirá el curvado…” (ACI 360R).

(Se mide desde la esquina en dirección diagonal hacia adentro)

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Espesor de losaTM < 3/4" TM > 3/4"

5" 3 m 4 m6" 3.7 m 4.6 m7" 4.3 m 5.5 m8" 4.9 m 6.1 m9" 5.5 m 7 m10" 6.1 m 7.3 m

AgregadoESPACIAMIENTO DE JUNTAS DE CONTRACCION

Marco Teórico:

LONGITUD CRITICA POR ALABEOEspesor de losa Gradiente Termico

11 °C 17°C 21°C

4" 6.3 m

6" 7.8 m 8.1 m

8" 10.2 m 10.5 m

10" 11.4 m 12.0 m


2.6 Condiciones de Clima

Presentará problemas de contracción con tasas de evaporación mayor a 1.0 kg/cm2/hora

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Marco Teórico:

Velocidad de evaporación afectada por condiciones ambientales, FUENTE: PCA, Portland Cement Association


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PROBLEMAS !!!!LOSAS FISURADAS…


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En la presente Supervisión de Obra se identificó 03 tipos de fisuramiento:

TIPO “1”Transversal.

Fisuramiento por Corte tardío

Fuente: ACPA American Concrete Pavement Association


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TIPO “2”Erratico.

Fisuramiento por alta fricción con Sub Base

Fuente: ACPA American Concrete Pavement Association


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TIPO “3”Mixto.

Fisuramiento por Corte tardío y Fisuramiento por alta fricción con Sub Base


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Acciones correctivas

RE-Diseño de geometría de losa:

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10.60 m

5.30m

5.20 m

4.70 m

Acciones de Seguimiento y Control

Granulometria de Concreto Fresco (Uniformidad).

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MUESTREO A INICIO DE VACIADO (A)

1 1/2 1 3/4 1/2 3/8 4 8 16 30 50 100

200

100 96.1 83.2 64.5 53.3 38.1 29.7 21.6 13.5 5.1 0.9 0.2

MUESTREO A TERCIO DE VACIADO (B) 100 97.3 85.5 62.7 50.9 34.2 25.4 18.1 11.2 4.2 0.8 0.3

DIFERENCIA (A-B) 0.0 1.2 1.7 1.8 2.4 3.9 4.3 3.5 2.3 0.9 0.1 0.1

Unidad muestrada: Camión mixer Nº B3J - 905 MUESTREO A INICIO DE VACIADO (A)

1 1/2 1 3/4 1/2 3/8 4 8 16 30 50 100

200

100 95.8 84.1 65 55.3 39.1 29.3 20.8 12.9 4.9 1.2 0.4

MUESTREO A TERCIO DE VACIADO (B) 100 97.8 89.3 72.3 60.7 42.2 31.4 21.7 12.9 4.0 0.7 0.4

DIFERENCIA (A-B) 0.0 2.0 5.2 7.3 5.4 3.1 2.4 0.9 0.0 0.9 0.5 0.0


Controles de granulometría del agregado fino,(%) que pasa la malla 200= 8.40 y MF= 2.74

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Registro de Temperatura Ambiente y Temperatura de Concreto (Durante 5 meses), DT≈ 8°C.

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Controles de Temperatura, para medir la efectividad de la cobertura sobre las losas de concreto.

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Se registró:•Protección con carpa y lona, a 3.0 m de altura.•Protección con bastidores y lona a 20 cm de altura.


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REGISTRO DE SLUMP EN OBRA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Registro de Slump - diario, para acciones correctivas por parte del proveedor de Concreto.

1er MES 5 Meses


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Cobertor de piso. Cobertor en carpas


ASERRAMIENTO DE LOSA: De acuerdo a Proyecto: Luego de 4 a 6 horas del vaciado. De acuerdo a Condiciones de Obra: Luego de 23 horas del

vaciado, debido a problemas de astillamiento.

30FOTOGRAFIAS – (ACPA) American Concrete Pavement Association

Corte muy temprano – astillamiento NO aceptable

Corte tempranoAstillamiento leve

Corte en tiempo correctoSin Astillamiento


Intervalo de tiempo para Corte de Losa:

Intervalo de tiempo para la Obra:

31FUENTE– (ACPA) American Concrete Pavement Association

Acciones de Seguimiento y ControlProceso Constructivo

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Problema de segregación Inicial, por uso de bomba, altura de caída.


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Mala practica en el proceso de vibrado, Primero se ejecutaba con Vibrador tipo Aguja, para luego vibrar y emparejar con Regla Vibratoria.


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Actividad de Alisado de superficie: Luego de 3.0 a 4.30 h del vaciado , por lentitud en el fraguado inicial

Actividad de aserramiento de losas de concreto: Luego de 23 h, por astillamiento excesivo

Con referencia al Diseño (Expediente Técnico)

• La geometría y modulación de losas del Exp. Técnico Fue necesario redimensionar a módulos mas pequeños, reduciendo el área en aproximadamente el 55%, para liberar tensiones en la interface losa-terreno de fundación y disminuir contracciones iniciales.

Con referencia a las características del Concreto: De acuerdo al diseño el TM

del agregado es de ¾”, variable que contribuye con la Contracción Inicial del concreto, no pudiendo incrementar el TM por consideraciones de bombeo.

Variabilidad Inicial del Slump, que repercutió de forma negativa, para determinar los tiempos de alisado, curado y aserramiento de juntas de concreto.

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Con referencia a las características del Concreto: La utilización de aditivos como

Incorporador de Aire y Plastificante, contribuyen con la disminución del efecto de contracción temprana del concreto.

La utilización de aditivos como Acelerantes y el tipo de cemento puzolanico, incrementan el potencial de contracción inicial del concreto

Con referencia a las condiciones de clima: La altimetría por si sola no

es un problema (4200 msnm), el problema es la condición de Clima Frio que representa.

De acuerdo a las variables “locales” la temperatura del aire, humedad relativa, temperatura del concreto, y velocidad del viento; representa tasas de evaporación menores a 1 kg/cm2/hora, lo que significa que no constituye un riesgo potencial para el fisuramiento por evaporación.

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Con referencia a las condiciones de clima Local: El diferencial de temperatura

ambiente durante el día (11.6°C) y la temperatura del concreto (19.3°C) es de aproximadamente 8 °C, que no constituye un factor que contribuya al fisuramiento.

El diferencial de temperatura absoluto del día a la noche es de 25.3°C, que si constituye un potencial alto que contribuye al fisuramiento temprano de losas de concreto, por lo que es necesario la colocación de cobertores nocturnos que ayuden a desarrollar al concreto sus propiedades resistentes.

Con referencia al proceso Constructivo: Mala práctica constructiva

en el vibrado de concreto fresco.

Mala práctica constructiva en los tiempos de curado temprano.

Mala práctica constructiva en la determinación de la hora de aserrado de juntas

Se requiere capacitar al personal técnico sobre las labores de colocación de concreto fresco y acabado, por constituir la mano de Obra no capacitada, un potencial de riesgo para el fisuramiento de losas de concreto fresco.

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El proceso de aprendizaje constituye un ciclo permanente de Teoría – Obra y viceversa

GRACIAS…

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