excelente

1. Concreto de ultra alto desempeño
Ultra High Performance Concrete-
UHPC.
Andrés Mauricio Núñez López, PhD.
Argos Cement, Colombia
Leader R&D
2015/06/11

2. 2
CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO.
Serna, R., P; Et. Al 2012

3. CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO.
3
Solicitación
Operación
Mantenimiento
Desempeño
sistema
Construcción
Forma
Propiedades
Estructurales
Producción
Microestructura
Componentes
Propiedades
material
Sostenibilidad
EconómicoSocial
Medioambiental
Diseño
por sostenibilidad
Fuente: Adaptado de Lepech M. D.
SIMSS

4. 4
Concretos de alto desempeño.
Objetivos
Desarrollar una gama de concretos de alto desempeño basado en un enfoque prestacional que permita a
Argos ofrecer soluciones y productos innovadores para la construcción de proyectos de infraestructura
diversos.
- Evaluar aplicaciones potenciales para infraestructura.
- Definir requerimientos básicos para los Concretos de Alto Desempeño basados en un enfoque de diseño
por altas prestaciones.
Definición
El concreto de alto desempeño, desarrollado en tres fases especificas como son el concreto flexible
el concreto de alta resistencia y los de ultra alto desempeño , entregan las mejores recursos para tener
estructuras mas esbeltas, mas versátiles , mas retadoras desde la arquitectura, así como nuevos enfoques
de visión del urbanismo , cambiando completamente la definición de material como rígido y de baja capacidad
de tracción.

5. 5
CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO.
Proyecto INNGENIO.
Desarrollo de prototipo con concreto
flexible.
• Resistencia a compresión.
• Franjas de productos.
• Resistencias f’c=50-100 MPa.
• Tenacidad/Ductilidad.
• Micro-fisuración distribuida.
• Capacidad de deformación Ԑ=3-5%.
• Resistencia a tracción ft=1-5Mpa.
• Compacidad.
• Tenacidad/ductilidad.
• Micro-fisuración distribuida.
• Alta resistencia f´c≥150Mpa.
• Capacidad de deformación Ԑ=1-4%
• Resistencia a tracción ft=7-20Mpa.
Concreto
de alta
resistencia
Concreto
Flexible
UHPFRC
Proyecto CUAD-
aplicaciones.
Evaluación de tres
aplicaciones especificas.
Es un material que reúne requisitos especiales de
desempeño y uniformidad, que no pueden ser alcanzados
con materiales convencionales y con prácticas normales
de mezclado, colocación y curado. ACI comité 323

6. 6
Principales características.
• Mejora la
resistencia
residual.
• Ofrece rotura
dúctil.
• Influenciado por
contenido, tipo,
distribución y
orientación de
las fibras
Tracción
• Mayor
capacidad de
absorber
energía.
• Compacidad de
la matriz alta.
Compresión
Flexión
• Mejora el
comportamiento
post-pico.
• Incremento de
la resistencia a
flexo-tracción.
• Aumento en la
capacidad de
carga máxima.
• Multi-fisuración.
• Previene la propagación de la fisuración.
Multi-cracking
HPFRCC
(Strain hardening)
σc,t
εεcε0
σc,2
σc,1 Conventional
concrete
HPFRCCσ
ε0,0040,85f’c/Ec
0,85f’c
Conventional
concrete

7. 7
Propiedades que gobiernan el comportamiento.
• Relación de aspecto (l/d).
Matriz cementante.
 Anclaje
 Adherencia
 Interacción fibra-matriz
 Afecta el comportamiento
mecánico.
 Trabajabilidad.
• Volumen.
• Orientación.
Fibras.
• Distribución granulométrica.  Compacidad.

8. Requerimientos de desempeño
8
Fácil colocación y compactación sin afectar la
resistencia
Altas propiedades mecánicas a largo plazo
Alta resistencia a edad temprana
Tenacidad
Estabilidad volumétrica
Durabilidad en ambientes severos
Acabado, texturas, apariencia

9. 9
Beneficios (desempeño).
Mayor manejabilidad
Mejores propiedades mecánicas
Resistencias a edades tempranas
Disminución de material (optimización de secciones)
Mayor durabilidad en ambientes agresivos
Ciclo de vida extendido (menor requerimiento de
mantenimiento)
Mayor estética

10. 10
Desarrollo prueba de tracción directa
Zona de
concentración
de esfuerzos
Esfuerzos de compresión
(N/mm2).
desplazamiento 2mm.
Probeta propuesta por la Pontificia
Universidad Javeriana-UPJ.
Probeta propuesta por UHPFRC-
JSCE, marzo 2008.
Isometria.
Unidades mm.
Dimensions.
Esfuerzos de tracción
(N/mm2).
Desplazamiento 2mm. Esfuerzos de tracción
(N/mm2).
Desplazamiento 2mm.
Esfuerzos de compresión
(N/mm2).
desplazamiento 2mm.

11. Desarrollo urbano a través del material
Desempeño
Alta resistencia Ductilidad
Flexión
Tracción
Concretos de Ultra Alto Desempeño (CUAD)

12. Evaluación en estado fresco
12
Tf min< Tf < Tf max
Prueba de fluidez, Cono
modificado de Marsh cone
(Basado en ASTM C939).
Components
Formulación del material
Cemento 1.0
Ceniza 1.2
Arena 0.8
a/cm 0.395
HRWRA/cm 0.015
Fibra (volume) 0.02
Low FT
0s 18s 30s
High FT
Dosificación inicial

13. Concreto Flexible
13
• Implica un limite en la
tenacidad de la matriz.
• Resistencia.
• Balance energético.
• Esfuerzo entre la fibra
y la matriz (Crack
bridging stress).
Criterios fundamentales.
 Interacción fibra-
matriz
𝐾 𝑚
2
𝐸 𝑚
≤ 𝜎0 𝛿0 − 𝜎 𝛿 𝑑𝛿 ≡ 𝐽 𝑏
′
𝛿0
0
𝜎0 > 𝜎𝑓𝑐 Li et al 1992
Propiedades que controlan el comportamiento
σ
σ0
σSS
δ0δSS δ

14. Concreto Flexible
Compresión Tracción Flexo-tracción
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 7 14 21 28
Stress(Mpa)
Age (days)
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Stress(Mpa) Strain (%)
0
100
200
300
400
500
0 5 10 15 20 25 30
Load(N)
Deflection (mm)

15. Concreto Flexible
Comportamiento a flexo-tracción

16. UHPFRC
Ømin < 200mm Ømax > 300mm
• Mezclas muy fluidas
• no arrastre de
fibras
• no homogenea.
• Segregación de
arena exceso de
agua.
• Mezclas auto-
compactantes.
• Adecuada distribución de
fibras
• Matriz homogénea.
230mm < Øideal < 260mm
Nota: Mix P137 g-8-7
planetaria; Ømedia =265mm
Diámetro de flujo.
Ømín< Øflujo < Ømáx
• Prueba de flujo estática
• Mezclas pesadas
• Perdida de
humedad
superficial
• Dificultad de
mover las fibras.
Propiedades en estado fresco.
Formulación del material
Cemento 1.0
Filler 0.42
HS 0.28
Arena 0.94
Agua 0.24
HRWRA/cm 2.75%
Fibra (Volumen) 2.0%

17. UHPFRC
Compresión Tracción directa
Flexo-tracción
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Stress(Mpa)
Age (days)
11,3Mpa
23,29Mpa
11,39Mpa

18. Concreto Convencional Bendable concrete

19. Soluciones mobiliario urbano
19
Maximum span ≤1m
Thickness 13mm
Material:
ρ=1800kg/m3
f´c=25Mpa
ft=5Mpa
E=19500Mpa
Loads:
400Kg/m2.
Security factor: 1,4

20. Mesa contemporánea
20
Proceso de
idealización
Correas
Angulo metálico “L”
Opción 1
Opción 2
Opción 3
Encofrado
cerrado
Desarrollo del encofrado

21. Mesa contemporánea
21
Modelo a escala
Secuencia de armado.
Geometría mallada
• Maximo desplazamiento vertical 0.766mm.
• Espesor 10mm
Simulación numérica

22. Mesa contemporánea
22
Proceso de elaboración del
encofrado
Ffllow =26s (With fiber).
Ffllow =41s (Without fiber).
La DUCTILIDAD, ALTA RESISTENCIA,
RESISTENCIA A FLEXIÓN Y ESBELTES son
características que provén los concretos de ultra
alto desempeño y ofrecen la oportunidad de
asumir con los retos de la ingeniería moderna.
Proceso de
vaciado
Acabado final
Procesos de desencofrado.

23. Concreto flexible
REALIDADES
Museo de arte moderno , Medellín
INNOVACIÓN
Mesa prototipo Argos

24. Ciudades innovadoras con materiales flexibles y
sostenibles
Alto desempeño.
Alto nivel de diseño Versatilidad
Sostenibilidad

25. 25
Aplicaciones (puentes).
Puente Akashi, Japón.
Puente sobre el canal Nord Amberland,
Canadá.
Puente peatonal Seonyu , Corea (Ductal).
Puente peatonal, Japón [Ductal]

26. 26
Aplicaciones (edificaciones).
Construcción de los rascacielos del centro de
Moscú.
Centro de entretenimiento multifuncional, Minsk -Bielorrusia.Biblioteca Nacional, Bielorrusia.
Rascacielo, (Minsk) Bielorrusia.

27. 27
Aplicaciones (estructuras singulares).
Estación LRT Shawnessy , Calgary, Canada (Ductal)
Fachada, USA [Ductal]Escaleras, Dinamarca [Hi-con] Paneles estación de tren, Mónaco [Ductal]
Viaducto Millau, Francia [BSI]

28. 28
Aplicaciones (Relevantes).

29. Concreto de ultra alto desempeño
Ultra High Performance Concrete-
UHPC.
Andrés Mauricio Núñez López, PhD.
Argos Cement, Colombia
Leader R&D
2015/06/11