Flavio Rodríguez Olivares - Hormigones de altas prestaciones

Desafíos para mejorar la
productividad en grandes obras de
infraestructura
Desafíos para mejorar la productividad en
Grandes obras de infraestructura
Flavio Boris Rodríguez Olivares,
Gerente de Calidad Chile

Acciona R&D: On vanguard of sustainable development.
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Agua
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Infraestructuras
Sostenibilidad
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económico
Equilibrio ecológico
Progreso social
32.147 empleados
en 30 países, 5 continentes.
6.544 M€
en ventas en 2015.
1.147 M€
EBITDA 2014
Datos a 31.03.2015
ACCIONA, innovación y desarrollo sostenible
17,2M Ton
CO2 evitado en 2015

ACCIONA, presencia internacional
Mercados estratégicos
Otros paises donde opera
ACCIONA

+350
empleados
180,4 M€
inversión 2015
+75
patentes
ACCIONA, LA INNOVACIÓN EN CIFRAS

+160 investigadores
Equipo internacional y multidisciplinario
14 laboratorios
La primera empresa constructora europea en
poseer un Centro Tecnológico
2 talleres de producción
Para construir prototipos
CENTRO TECNOLÓGICO DE ACCIONA INFRAESTRUCTURAS. MADRID

NANOTECHNOLOGY APPLIED TO THE CONSTRUCTION SECTOR
 CAJONERO FLOTANTE
- Dique del Puerto industrial en Açu, Brasil
 TÚNELES MECANIZADOS
- Tren de alta velocidad de Pajares, España
Índice experiencias nanotecnología en construcción
 TÚNELES CONVENCIONALES
- Inyección de aire Chuquicamata subterránea, Chile.

PUERTO INDUSTRIAL
(AÇU, BRASIL)

1. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA.
2. KUGIRA
3. PROBLEMAS INICIALES ENCONTRADOS.
4. SOLUCIONES APORTADAS MEJORANDO LA CALIDAD.
5. OPTIMIZACIONES REALIZADAS.

Pérdida de trabajabilidad
45 min

1. El fraguado del hormigón debe estar entre 4 y 6 horas.
2. No debe haber grandes variaciones en la velocidad de fraguado.
1. Fraguado lento  disminuye productividad, genera
desprendimientos.
2. Fraguado rápido  peligro de que el encofrado se pegue.
Variaciones en el tiempo de fraguado.

Variaciones en el tiempo de fraguado.

Soluciones aportadas: CAMBIO DE ADITIVOS EN OBRA
- Superplastificante basado en policarboxilatos + nanosílice
- Cambio de retardante por estabilizante, menos influenciable por cambios
en tipos de cemento.
Segregación y exudación del
hormigón.
 Optimización de la dosificación.
 Presentación de nuevos aditivos.
Variaciones en el tiempo de
fraguado.
Pérdida de trabajabilidad
 Optimización de la dosificación actual.
 Control sobre la cantidad de agua añadida.

OVERVIEW
• In cooperation with CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute.
• Specimen have been inmersed in sea water at several setting times: 16 hours, 1, 2, 3, 7 and 28 days (28 days in
moist chamber and dry dock).
• Variation of compressive strength, water and oxygen permeability, porosity (mercury porosimetry and SEM) and
chloride penetration (rapid and normal) have been obtained. Some test are pending until June 2016.
4. Results

Water permeability
4. Results
No tendency was found with regards to
the influence of the early age exposure
to chloride environment on the water
permeability of the concrete.

Oxygen permeability
4. Results
No tendency was found as to the
influence of the exposure age. Besides,
under submerged conditions, oxygen
transport is a rather slow process and
corrosion of the reinforcement is
limited due to the lack of oxygen to
feed the cathodic reaction.

Mercury intrusion porosimetry
4. Results
Measurements have shown a significant
decrease (about 50 %) of the total pore
volume between 16 hours and 28 days
mature samples. But, its influence on the
durability of the concrete is limited. The main
reason is that, at early ages, the degree of
capillary saturation is expected to be higher
than at the age of 28 days and thus diffusion
is the only relevant mechanism for chloride
transport.

Scanning electron microscope (SEM)
4. Results
SEM images showed that at very early ages
(1d), the porosity of the cement paste is high
and mainly the clinker phases react. The
porosity then significantly decreases until the
age of 7 days.

Rapid chloride migration test
The rapid chloride migration test
provides a good indication as to the
resistance of the concrete against
chloride ingress. The migration
coefficient decreases significantly with
the age of the concrete at the time of
the test. However, at the age of 28
days, DNT492 was found to be in the
range of values reported in the
literature. In practice however,
chloride transport through concrete
exposed under submerged conditions
occurs by means of diffusion
mechanism meaning that the
difference in chloride penetration
between specimens exposed at the
age of 1 day and 28 days is expected
to be rather small (as indicated by the
results from 6 months ponding
experiments).
4. Results

Optimizaciones realizadas.
NÚMEROS:
 2.3 l/m3 de NANOSÍLICE al 30%
 20 cajones sin nanosílice
 24 cajones con nanosílice
 144.000 m3 de hormigón con nanosílice
 330 tn de aditivo  80 tn de nanosílice

Optimizaciones realizadas.
Mejoras debidas en parte a la adición de nanosílice:
 Disminución de la dispersión de las resistencias
mecánicas.
 Ahorro de 20 kg/m3 de cemento.
 Obtención de hormigón más robusto y de mayor
calidad.

5. Conclusions
• The results clearly indicate a only weak influence of early age exposure on the
investigated concrete properties.
• Chloride ingress was higher in the surface zone of specimens exposed to artificial
seawater at early stage but after ca. 5 mm depth the chloride levels tend
towards the ones which were obtained with the dry dock reference.
• Since concrete cover for moderate-to-severe corrosion environments should be a
minimum of 40 to 50 mm, it seems that there will be no influence related to
chloride ingress in early age concrete summerged in seawater compared with
concrete summerged at 28 days at that depth.
• We can conclude then that docks built with the floating dock construction
method are durable in the same extent than with the dry dock method.

PAJARES TUNNEL (2004 – 2011)
42
 LOCATION: León - Asturias, Spain
 TOTAL PROJECT VALUE: SGD 1.2 b.
 FEATURES:
• 2x25 km HSR Tunnel
• Slates with high cover (up to 1000 m.) and squeezing
behavior.
• Karstified limestone closed with water and clay.
High resistance concrete for precast segments

Túneles Guadarrama (28 km)
y Pajares (24,6 Km)
Línea Ferroviaria de Alta
Velocidad en España
Túnel Pajares (24,6 Km) es.

TUNNEL PAJARES
44
hormigón de alta resistencia para la dovelas prefabricadas
• Desafío: Existencia de fenómeno de infiltración de grandes flujos de agua entre capas de pizarra e hidrología
compleja debido a la presencia de karst con el flujo de agua de hasta 2000 l / s.
• Innovación: Primer lugar en el mercado español que se usa hormigones de alta resistencia (hasta 130 MPa)
fabricado exclusivamente con materiales de canteras y plantas de hormigón de zonas circundantes.
• Ventajas :
 Excavación segura en área de material de alto límite elástico.
 Mayor durabilidad y fiabilidad, aún ante las altas tensiones de compresión.
 Las técnicas aprendidas para la elaboración de dovelas prefabricadas de
alta resistencia en los proyectos a largo plazo con materiales locales.

Nanotecnología en Construcción (NANOCONS) 45
RECOMENDACIONES PARA LA FABRICACIÓN DE
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA
Tanto en la EHE como en la bibliografía se establecen unas recomendaciones
para los hormigones de alta resistencia que a continuación se resumen:
• Cementos: Empleo de cementos del tipo 1 y corres
pondientes a las clases resistentes 42,5 o superior.
• Áridos: Empleo de áridos con coeficiente de des gaste Los Ángeles no
superior a 25, con un elevado grado de limpieza. Arenas con módulo de
finura próximo a 3. Árido grueso de tamaño máximo no superior a 20 mm
cuyo coeficiente de forma no sea inferior a 0,25.

• Dosificación de hormigón: El contenido de cemento estará comprendido entre
400 y 500 kg/m3, se emplearán relaciones agua/cemento inferiores a 0,40; no
se emplearán contenidos de humo de sílice superiores al 15 por 100.
• Fabricación y transporte: Tiempo de amasado superior al del hormigón
convencional en al menos un 50% y control exhaustivo de la humedad de los
áridos.
Un dato a tener en cuenta es que los HAR referenciados en la bibliografía son en
todos los casos hormigones de consistencia fluida, incompatibles para la
fabricación de dovelas.
RECOMENDACIONES PARA LA FABRICACIÓN DE
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

RECOMENDACIONESANÁLISIS DE MATERIALES
PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGONES DE
ALTA RESISTENCIA EN DOVELAS
Consideraciones previas:
• Empleo, dentro de lo posible, de materiales de la zona.
• Utilización del máximo de materiales ya empleados en la obra, cuyo
comportamiento ya era conocido.
Áridos
Se llevaron a cabo pruebas con áridos calizos y cuarcíticos de la zona y,
además, y con ofitas de canteras alejadas de la obra. En la Tabla 2 se
muestran las principales características físicas de los áridos.

Caliza Cuarcita Ofita
Tmáx(mm) 12 12 -
COLA 18 30 18
CoefForma 0,22 0,23 0,24
Mód.Finura 3,2 2,9 3,6
Peso específico (g/cm3) 2,66 2,60 2,79
Como árido se optó por las cuarcitas, cuya cantera se encuentra a 7 km de la obra, y
que además disponía de unas instalaciones capaces de garantizar el suministro para
las necesidades de la fabricación.

Conclusiones
Las principales conclusiones que se pueden extraer de los ensayos
previos realizados contradicen en gran parte las recomendaciones
establecidas en la bibliografía sobre el tema:
Las cuarcitas, cuyas características físicas son las
más alejadas de las recomendadas en la
bibliografía, conducen a las resistencias más
altas. Resultados que se justifican, a nuestro
entender, por la elevada resistencia que presentan
las cuarcitas en el ensayo Franklin de 2.760
kp/cm2 • Además, tal y como se muestra en el
análisis con microscopio de barrido electrónico
(Figura 1) las cuarcitas presentan un elevado
grado de rugosidad superficial, que facilita la
interacción pasta-árido, y, por tanto, las altas
resistencias alcanzadas.

También se llevó a cabo un estudio de fluorescencia de rayos X (EDX) del
que, como elementos destacables (Figura 2), se observó la presencia de
titanio, que aunque aparece como elemento minoritario, podría aportar
resistencia a la roca, debido a su gran densidad y dureza.

Cementos
Tipo de cemento Fabricante Fábrica
152,5 R TdVn La Robla
IIA-S 52,5 N TdVn La Robla
I 52,5 N TdVn Aboño
I 52,5 R Esp Portland Olazagutía
Aditivos
Debido a los buenos resultados mostrados
durante la fabricación de hormigones hasta
ese momento, se decidió emplear sólo el
superplastificante.
Adiciones
Se llevaron a cabo ensayos con humo de
sílice, micro y nano sílice.

• Como cemento se optó por emplear el cemento tipo CEM llA-S 52,5N
La Tabla 3 resume los resultados de los ensayos previos hechos con
las cuarcitas y el cemento CEM IIA-S 52,5 N,

Se observa la tendencia en el aumento de la resistencia a 28 días que
estimamos tiene dos causas principales: por un lado, la fase de adaptación de
los plantistas, y posteriormente, por la mejora de las condiciones
climatológicas, durante el periodo de curado, por mayor humedad ambiente.
Resistencias a 28 días Dosificación 280 HA-80/B/20 Nave 2, Un N° 1000

Proyecto Chuquicamata
Subterránea (Chile)
Actualmente en
ejecución.
Proyecto Chuquicamata Subterráneo

Proyecto Chuquicamata Subterráneo

Mejora en desempeño de ciclo de trabajo
• Aportando una reducción de tres horas en el ciclo completo de avance, hecho que
no solo repercute en el rendimiento del propio ciclo, sino que también favorece al
plazo final de ejecución.

Hipótesis de cálculo:
• En el cálculo adjunto se realizan hipótesis de resistencia a flexión, resistencia a corte y resistencia
a punzonamiento. Para los cálculos, se han usado las propiedades de los materiales siguientes:
• Hormigón: f'c= 30 Mpa
• Acero: AT56-50; fy=500 MPa; As=295 mm2/m

Conclusión:
Se comparó la resistencia de una capa de revestimiento de shotcrete de 280 mm de espesor reforzada con
doble malla de acero electrosoldada del tipo Acma C- 295, con una capa de shotcrete reforzado con
macrofibras sintéticas:
• Para alcanzar una resistencia a flexión equivalente, debe presentar un valor de Re 3 44,8%.
• Para tener una resistencia al corte, tanto en efecto viga como punzonamiento, igual o superior al shotcrete
con malla, el hormigón reforzado con macrofibras sintéticas debe contener una dosis mínima de fibras de
4,6 kg/m3y alcanzar f' e 30 MPa a los 28 días (dosis mínima utilizada en investigación de Altoubat el
al., 2009, documento adjunto).

Mejora en desempeño de ciclo de trabajo
• La mejora consistió en la sustitución de la malla acma 150x150x7.5 mm por fibra
sintética en los sostenimientos de las clases de soporte CS4, CS5 y CS6, con el fin de
agilizar los ciclos y minimizar el plazo de ejecución, sin repercutir en la capacidad
portante del conjunto.
 Cs4 se mejora en un 13,9% el rendimiento metro/día.
 Cs5 se mejora en un 12,3% el rendimiento metro/día.

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