Seminario Internacional de Buenas Prácticas y Mejoramiento del Desempeño de Hormigones para Pavimentos

2. Experiencias con el concepto de madurez aplicado a los
pavimentos de hormigón
Mauricio Salgado Torres - ICH

3. Contenidos
• Contexto del Uso del Concepto de Madurez en Pavimentos de Hormigón
• Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.
• Consideraciones y Beneficios de la Potencial Aplicación del Concepto de
Madurez en Pavimentos Urbanos.
• Análisis de un “Caso Puntual” de Aplicación Implementado en un Contexto
Urbano.
Experiencias con el concepto de madurez aplicado a los pavimentos de hormigón

4. Contexto del Uso del Concepto de Madurez en
Pavimentos de Hormigón
• Exigencias del mercado
(Lease: Mandantes y Usuarios).
• Rápida apertura al tránsito
(Asunto Critico)
• Competitividad.

5. Concepto de la Madurez del Hormigón
Por lo tanto, la madurez es una
medida de cómo ha progresado
la hidratación.
El método de madurez es una técnica para predecir la resistencia del hormigón
basada en la historia de la temperatura del mismo.
La resistencia aumenta con
la hidratación del
cemento.
La cantidad de cemento hidratado
depende del tiempo de curado del
hormigón y la temperatura.
El procedimiento para estimar la resistencia del hormigón usando los conceptos de madurez se
describe en la ASTM C 1074, Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity
Method.

6. Concepto de la Madurez del Hormigón
Considerando que la resistencia es función de la sumatoria de los
intervalos de tiempo, multiplicados por la temperatura del
hormigón, más 10°C.
Se le denomina a dicha sumatoria la “Madurez” del hormigón.

7. Concepto de la Madurez del Hormigón
El concepto de Madurez
asume que las muestras de
una mezcla de hormigón que
tengan la misma madurez,
tendrán resistencias similares,
independientemente de la
combinación de tiempo y
temperatura con la que se
alcance la madurez.

8. Índice de Madurez del Hormigón
El índice de madurez medido en el hormigón en
el sitio, en función de su desarrollo de
temperatura y edad, es utilizado para estimar el
desarrollo de la resistencia, basado en una
calibración predeterminada de la relación
tiempo-temperatura-resistencia desarrollada
sobre ensayos de laboratorio para esa mezcla.
Fuente: CIP39 - NRMCA
La relación temperatura-tiempo-resistencia de una
mezcla de hormigón es desarrollada con base en
ensayos de laboratorio.

9. Determinación de las resistencias en terreno
aplicando el método de madurez
• Establecer la relación resistencia-madurez para
la mezcla de hormigón en laboratorio.

10. Determinación de las resistencias en terreno
aplicando el método de madurez
• Obtener los valores de madurez de acuerdo a los datos de temperatura tomados en terreno.
• Comparar los valores de madurez obtenidos en terreno y en el laboratorio de acuerdo a los
distintos historiales de temperatura en cada caso.

11. Representatividad de la Curva de Madurez
• La curva de Madurez es representativa de aquel hormigón
que no sufra modificaciones significativas en el tipo de
cemento, tipo de árido y dosificación de la mezcla. Por lo
tanto, debería ser valida el uso de la relación tiempo-
temperatura-resistencia mientras no se presenten
variaciones en el tipo y cantidad de materiales que
obliguen a actualizar la curva de madurez vigente.

12. Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.
Aplicación de la Madurez como criterio para
la autorización de apertura al tránsito en
los contratos de pavimentación del MOP.
• Inicio de la implementación de la
aplicación del concepto en pavimentos en
contratos MOP desde 2011.
• Instructivo MOP vigente desde el 2012.
• Reducción significativa de los tiempos de
apertura al tránsito.
• Incentivo para la implementación de
mejoras y buenas prácticas constructivas.

13. Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.

14. Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.
Determinación de la relación tiempo-
temperatura-resistencia durante la etapa
de visación de las dosificaciones de las
mezclas de hormigón
CONTRATISTA
Inicio de los trabajos
de Pavimentación
Verificación de las lecturas de madurez en
terreno para autorizar la apertura al
tránsito con un porcentaje definido de la
resistencia especificada
INSPECCION TECNICA
28
Días
0
Entre 3 y 5 días (o menos) se han logrado
resistencias para habilitar la apertura al
tránsito sin uso de hormigones especiales

15. Algunos ejemplo de Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos
Interurbanos en Chile.
Reposición Ruta M50 Cauquenes – Chanco.
Tramo 2. Sector Tutuvén - Chanco
Pavimentación Recapado No
Adherido de Hormigón sobre Asfalto
Camino La Pólvora

16. Consistencia de las mediciones de madurez y el potencial para la
definición de los tiempos de corte en las juntas

17. Consideraciones y Beneficios de la Potencial Aplicación del Concepto
de Madurez en Pavimentos Urbanos.
Agilizar la rápida apertura al tránsito en obras de pavimentación urbana es una sentida
necesidad…
…por lo que implementando un procedimiento que facilite y respalde a quien toma la
decisión de autorizar la puesta en servicio del pavimento…
…no solamente beneficia a los actores involucrados sino que permitiría incentivar las
buenas prácticas de pavimentación para lograr este objetivo…
… e incluso evolucionar en algún momento en lo referente a control de recepción!!!

18. Beneficiarios de la Aplicación de la Madurez en Pavimentos Urbanos.
Actores
Mandante
(En Chile los Serviu´s).
Beneficios
El Mandante evitará el desgaste de prohibir el uso de una infraestructura que eventualmente podría
estar en condiciones de ser habilitada al tránsito.
El Mandante tendría más herramientas para verificar el comportamiento esperado del hormigón y
tomar decisiones a tiempo.
El Contratista podría agilizar asuntos administrativos pudiendo despejar zonas que normalmente tarda
mucho tiempo el recibir la autorización de apertura.
El Contratista podría mejorar sus rendimientos de avance y ejecución con lo cual tendría menor desgaste con
la comunidad.
El contratista podría tomar acciones correctivas a tiempo considerando los tiempos usuales de permanencia
de las faenas de pavimentación urbana
Los vecinos podrán evitar incomodidades en su vida cotidiana por la presencia de prolongadas faenas y
cierres en las áreas aledañas a sus viviendas.
Los usuarios evitarían verse afectados por largos periodos en sus tiempos de viaje producto de prolongados
cierres debidos a obras de pavimentación.
Vecinos y Usuarios
Contratistas

19. Implicaciones de la aplicación del Concepto de Madurez en
Pavimentos Urbanos.
Los tiempos de ejecución y la extensión de la mayoría de los trabajos de pavimentación urbana
son muy cortos, lo cual no daría margen para alcanzar a confeccionar la curva de madurez por
parte de los contratistas tal y como se hace en los contratos interurbanos en Chile.
La propuesta por tanto es poder contar con la curva de madurez perteneciente a la planta de
hormigón premezclado que provea al contrato…
… y realizar el monitoreo de las temperaturas del hormigón empleando sensores introducidos al
interior del pavimento…
…de modo de poder así deducir la respectiva resistencia del hormigón a partir de la
interpretación de la curva de madurez representativa y vigente.

20. Análisis de un “Caso Puntual” de Aplicación Implementado en un
Contexto Urbano.
Detalles de la Experiencia de Caso:
• Iniciativa del ICH contando con el apoyo de IDIEM (trabajo en terreno, ensayos de laboratorio y
análisis) y Litoral Ingeniería (suministro de sensores de Madurez).
• Obras de Pavimentación del Corredor Vicuña Mackena.
• 2 Tramos a cargo de 2 diferentes contratistas, cada uno de ellos con distinto proveedor de
hormigón.
• Protocolo de evaluación de la madurez acordado entre Serviu, contratistas (ICAFAL y CONPAX),
se recalco sobre la importancia de efectuar los trabajos dentro del régimen normal de trabajo

21. Metodología del Caso de Estudio
Caracterización del
Hormigón de cada uno
de los tramos de estudio
• Toma de probetas cilíndricas remoldeadas en terreno para ensayos de resistencia a la
compresión a diferentes edades (incluyendo una probeta que incluía un sensor de madurez)
• Determinación de la relación tiempo-temperatura-resistencia
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
• Colocación de sensores de madurez en el pavimento el día de la toma de datos y en fechas
posteriores en los tramos objetos de estudio.
• Toma de datos de temperatura con madurimetro en los sensores de madurez instalados, de
modo de deducir de estas lecturas la resistencia del hormigón a partir de la relación
tiempo-temperatura-resistencia obtenida en la caracterización inicial.
• Extracción de testigos y posterior ensayo a compresión de los mismos para corroborar los
valores deducidos de resistencia deducidos de las curvas de madurez.

22. Caracterización del
Hormigón de cada uno
de los tramos de estudio
Contrato 1
R(M) = 12.63ln(M) - 62.12
r² = 0.979
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 1.000 2.000 3.000 4.000
Resistencia(MPa)
Madurez ( ºC x h)
R(M) = 14.88ln(M) - 74.94
r² = 0.996
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 1.000 2.000 3.000 4.000
Resistencia(MPa)
Madurez ( ºC x h)
Contrato 2

23. Caracterización del
Hormigón de cada uno
de los tramos de estudio
R(M) = 14.88ln(M) - 74.94
r² = 0.996
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 1.000 2.000 3.000 4.000
Resistencia(MPa)
Madurez ( ºC x h)
R(M) = 12.63ln(M) - 62.12
r² = 0.979
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 1.000 2.000 3.000 4.000
Resistencia(MPa)
Madurez ( ºC x h)
Contrato 1 Contrato 2
M= 2.019 M= 1.512

24. Contrato 1
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12
Madurez
Temperatura
Días
5,08
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12
4,95
M= 2.019

25. Contrato 1
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS
0
500
1000
1500
2000
2500
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12
4,45
M= 2.019

26. Contrato 2
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS
3,16
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8
3,25
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7
M= 1.512

27. Contrato 2
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS
M= 1.512
0
500
1000
1500
2000
2500
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
3,4

28. Contrato 1
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
COMPARACIÓN DE RESISTENCIAS - MÉTODO DE MADUREZ Y TESTIGOS
M= 2.019
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
ResistenciadeTestigos(MPa)
Resistencia por Madurez (MPa)
Comparación de Resistencias
Madurez VS Testigos Madurez VS Testigos/0.85
Resistencia
(Mpa)
Por Madurez
Resistencia
(Mpa)
Testigo
Resistencia
(Mpa)
Testigo/0.85
25,4 19,5 22,9
27,7 21,6 25,4
30,5 24,4 28,7
33,8 29,5 34,7
35,9 32,1 37,8
39,2 35,2 41,4

29. Contrato 2
Seguimiento de los
pavimentos de los
tramos de estudio
COMPARACIÓN DE RESISTENCIAS - MÉTODO DE MADUREZ Y TESTIGOS
M= 1.512
Resistencia
(Mpa)
Por Madurez
Resistencia
(Mpa)
Testigo
Resistencia
(Mpa)
Testigo/0.85
27,0 21,9 25,8
31,2 26,3 30,9
33,6 30,5 35,9
35,1 33,0 38,8
35,4 32,9 38,7
37,4 34,9 41,1
40,8 38,9 45,8
42,5 41,4 48,7 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
ResistenciaporTestigos(Mpa)
Resistencia Por Madurez (MPa)
Comparación de Resistencias
Madurez VS Testigos Madurez VS Testigos/0.85

30. Conclusiones para el caso urbano
• Sabiendo que la experiencia se llevo a cabo en temporada de clima frío, sin aplicar técnicas especiales de
curado o protección del hormigón y sin aumentar la resistencia solicitada en los hormigones colocados, se
pudo corroborar que la resistencia especificada es posible alcanzarla mucho antes de lo esperado y en
consecuencia un porcentaje de dicha resistencia que se adopte para permitir la circulación de tránsito.
• Se pudo chequear a través de la comparación con ayuda de testigos la consistencia de los valores
deducidos de la curva de madurez lo cual refuerza la factibilidad de la tesis planteada como instrumento
para agilizar la apertura al tránsito de los trabajos de pavimentación.
• Se pretende evaluar las ganancias de emplear procedimientos que contribuyan al curado y desarrollo de la
resistencia, así como el efecto positivo que podría tener el llevar a cabo los trabajos de pavimentación en
mejores condiciones climatológicas propias de otras temporadas del año.

31. Agradecimientos:
IDIEM: Jacques Bornad
Litoral: Javier Covarrubias
Serviu Metropolitano: Orlando Zuñiga y Equipo de Trabajo de la
subdirección de Pavimentación
ICAFAL y CONPAX

32. Mauricio Salgado Torres – ICH
msalgado@ich.cl
Muchas Gracias!!!!
Preguntas???