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Propiedades del concreto autonivelante |
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J. Ambrosie y J. Pera*
Introducción El
concreto autocompactante (CAC; en inglés Self-compacting Concrete, SCC)
es un concreto que puede lograr la compactación sin vibración, únicamente
por su propio peso. Inicialmente se desarrolló en Japón en los primeros
años de la década de los noventa. Las primeras aplicaciones se hicieron
en complejos y delgados marcos de edificios con gran cantidad de refuerzo.
Más recientemente, se han usado volúmenes mucho más grandes de CAC en
las grandes estructuras de ingeniería civil en Japón, tales como un masivo
tanque de almacenamiento de LPG, o enormes anclas para el puente suspendido
Akashi-Kaikyo, con un claro de 2 kilómetros. Tal
concreto es costoso y su uso está limitado a la construcción de edificios
(habitacionales). Programa experimental Materiales Se
usó un cemento portland francés del tipo CPA-CEM I 52.5 PM. Su peso específico
fue de 3.1 y su finura Blaine de 360 m2/kg. Proporciones de las mezclas
La cantidad de partículas finas (cemento + aditivo mineral) se mantuvo
constante a 400 kg/m3, 260 kg/m3 de cemento portland y 140 kg/m3 de aditivo
mineral. Este contenido de aglomerantes es más bajo que el que usualmente
está presente en el CAC (500 kg/m3).2 La cantidad de AV se fijó en 1.3
kg/m3. La cantidad de agua de mezclado se mantuvo constante en 200 l/m3.
La cantidad del superfluidificador se ajustó a fin de obtener un flujo
estático en el rango de 550 a 600 mm en 10 segundos. Cualquiera que fuera la composición del CAN, el peso unitario fue aproximadamente el mismo, lo que indicaba que el almidón no contenía aire incluido Programa de pruebas
La tasa de sangrado (TS, en inglés rate of bleeding, RB) se midió sobre
una superficie de 550 cm2 y una profundidad de 10 cm, tres horas después
del colado. La TS se definió como la relación entre la cantidad de agua
que aparecía en la superficie de la muestra y la cantidad total del agua
contenida en el concreto colocado en el contenedor.
La arena contenía 8 por ciento de agregados más gruesos de 5 mm. Se consideró
que una diferencia de 5 por ciento entre los valores obtenidos para las
secciones inferior y superior era representativa de un CAN homogéneo.
Otsuki y otros11 y Van y otros,12 quienes también han desarrollado métodos
para evaluar la resistencia a la segregación del concreto autocompactante,
consideran que una diferencia del 10 por ciento es satisfactoria. Los
valores teóricos obtenidos para los diferentes concretos fueron los siguientes:
-a/g = 1.58 (Concretos 1, 4): 34.0 % -a/g = 1.25 (Concretos 2, 5): 37.6
% -a/g = 1.00 (Concretos 3,6): 41.5 % A fin de señalar la eficiencia del
agente de viscosidad, para cada serie de pruebas se preparó también un
concreto sin aquél. La cantidad del superfluidificador se adaptó a modo
de obtener un flujo de 550 mm.
Las resistencias a la compresión a 16 horas, 2, 7, 28, 90 y 180 días,
fueron medidas en seis cilindros (Æ = 110 mm; h = 220 mm), de acuerdo
con el estándar francés NFP 18-406. La desviación estándar fue menor de
3 por ciento. Se determinó el módulo de elasticidad a 28 días en las tres
muestras, con una desviación estándar menor de 5 por ciento. Resultados y discusión Sangrado del concreto autonivelante Tal como se muestra en la tabla 2, el sangrado del CAN fue limitado y no influyeron en él ni la a/g ni la naturaleza del aditivo mineral. Resistencia a la segregación Las
diferencias entre las cantidades de agregado grueso encontradas en las
secciones inferior y superior se muestran en la figura 3. Cuando no se
introduce ningún agente de viscosidad en el concreto, ocurre segregación
sin importar cuáles puedan ser las proporciones de la mezcla: la diferencia
entre las secciones inferior y superior pueden alcanzar 14 por ciento.
Desde un punto de vista técnico, cuando la cantidad del material cementante
en el concreto autonivelante está limitada a 400 kg/m, es necesario un
agente de viscosidad para asegurar la buena resistencia a la segregación. Resistencia a la compresión La
resistencia a la compresión de los diferentes concretos a las 16 horas
se muestra en la figura 4. Todos estos concretos presentaban una resistencia
mayor de 5 MPa, lo cual era uno de los requisitos principales del proyecto
a fin de mantener la misma distribución de tiempo en las operaciones de
desmoldado que con el concreto usual. 1) La a/g generalmente no tiene ningún efecto en la resistencia a 28 días: las diferentes resistencias observadas estaban en el rango de 35 a 38 MPa. 2) El uso de ceniza volante conduce a una a la resistencia más alta. 3) Mientras más baja es la relación a/g, más alto es el módulo de elasticidad. En la figura 7 se muestra la resistencia después de 180 días de hidratación. Se obtiene una resistencia más alta de 50 MPa cuando se usa ceniza volante, mientras que se limita a 40 MPa con piedra caliza pulverizada. Debido a la reacción puzolánica, la resistencia del CAN que contiene ceniza volante es de 25 a 35 por ciento más alta que la resistencia del concreto colado con piedra caliza pulverizada. La actividad puzolánica de la ceniza volante está claramente establecida en la figura 8, que ilustra el incremento de resistencia observado entre 28 y 180 días. Con ceniza volante, el incremento de la resistencia siempre es mayor de 133 por ciento, mientras que sólo supera 110 por ciento con piedra caliza pulverizada. Contracción
Se midieron tanto la contracción autógena como la contracción por secado.
Los valores obtenidos después de 180 días de hidratación se muestran en
las figuras 9 y 10. De la figura 9 parece desprenderse que el uso de la
piedra caliza pulverizada limita la contracción autógena, cualquiera que
sea la a/g. Esto puede explicarse por una contracción química más alta
asociada con la reacción puzolánica entre la ceniza volante y el cemento,
tal como informaron Jutnes y otros.13 La contracción por secado está en
el rango de 570 a 640 µm/m. Estos valores están por debajo de los observados
en algunos CAC colados con relaciones más bajas de agua/material cementante
(0.30 a 0.40): 1000 a 1200 µmm.14,15 Durabilidad del concreto autonivelante Se
midió la permeabilidad al agua del CAN de acuerdo con la prueba E 02/27
desarrollada por CEBTP, después de 90 días de hidratación, en discos que
tenían un diámetro de 110 mm y una altura de 50 mm. Consideraciones económicas Las
composiciones respectivas y los costos relativos de un concreto ordinario
y de uno de los concretos autonivelantes (mezcla número 6) se presentan
en la tabla 3. Estos costos incluyen únicamente las materias primas. De
la tabla 3 parece derivarse que un metro cúbico de concreto autonivelante
es 12 por ciento más caro que un concreto ordinario. Conclusiones Con base en los resultados obtenidos en esta investigación, pueden sacarse las siguientes conclusiones: 1) Puede desarrollarse un concreto autonivelante (CAN) a un costo reducido si se usa un agente de viscosidad barato (almidón modificado), y se limita el contenido del superfluidificador en el rango de 4.2 a 5.0 kg/m3, y el material cementante a 400 kg/m3. 2) Tal CAN presenta una resistencia a la compresión a 28 días mayor de 30 MPa, cualquiera que sea la relación arena/agrava. Pueden observarse resistencias de hasta 57 MPa después de seis meses de hidratación. 3) El uso del almidón como agente de viscosidad limita considerablemente el sangrado del concreto. 4) El uso de la ceniza volante como un material cementante complementario conduce al incremento del sangrado y de la contracción autógena, pero también aumenta la resistencia a la compresión. 5) La fracción de agregado grueso en el concreto tiene sólo un efecto muy ligero en la resistencia, pero incrementa el sangrado del CAN. El desarrollo del CAN para la construcción de edificios de varios pisos (25,000 m3 de concreto) ha demostrado que tal solución es interesante e innovadora. Permite principalmente - una colocación del concreto simplificada y más rápida, lo que representa mayor productividad y facilidad de las tareas; - un mejoramiento de la nivelación de las losas y la calidad de la superficie de concreto, y - la supresión total de los ruidos por vibración. Tabla 1. Proporciones de las mezclas del CAN ___________________________________________________________ Mezcla 1 2 3 4 5 6 ___________________________________________________________ Componentes (kg/m3) Cemento: C 260 260 260 260 260 260 Ceniza volante: CV 140 140 140 - - - Piedra caliza pulverizada - - - 140 140 140 Arena (0/5 mm): Ar 1,100 1,000 900 1,100 1,000 900 Grava (5/16) mm): G 700 800 900 700 800 900 Agua (l/m3): A 200 200 200 200 200 200 Superfluidificador (kg/m3) 4.73 4.60 4.23 5.03 4.60 4.30 Almidón (kg/m3) 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 _____________________________________________________________ A/(C + CV) 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 ______________________________________________________________ Ar/G 1.58 1.25 1.00 1.58 1.25 1.00 ______________________________________________________________ Peso unitario (kg/m3) 2,320 2,340 2,340 2,310 2,340 2,350 _______________________________________________________________
Tabla 2. Sangrado ___________________________________________________________ Adición mineral Ar/G sangrado (%) ___________________________________________________________ Ceniza volante 1.58 0.0 1.25 0.3 1.00 0.0 ____________________________________________________________ Piedra caliza pulverizada 1.58 0.0 1.25 0.8 1.00 0.0 _____________________________________________________________
Tabla 3. Costos relativos de los concretos ordinario y autonivelantes
(materias primas)10 ___________________________________________________________
Componentes Ordinario Autonivelante ___________________________________________________________
Cemento 260 260 Piedra caliza pulverizada 85 140 Agregados 1,855 1,800
Superfluidificador - 4.30 Agente de viscosidad - 1.30 Reductor de agua
1.30 6.50 ____________________________________________________________
Costo de 1 m3 (US $) 38.40 43.00 ______________________________________________________________
Costo extra del CAN (%) + 12% _____________________________________________________________
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En este estudio se evaluaron las propiedades de un concreto autonivelante elaborado para el colado de losas en la construcción de edificios. Sus autores hacen consideraciones relativas al costo y mencionan entre los beneficios una mayor productividad y simplificación del trabajo y el mejoramiento de la nivelación de las losas y de la calidad de la superficie de concreto; resultados sin duda para tener en cuenta. |
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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