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E. becker, presentación sobre pavimentos con tar

Este documento presenta una conferencia sobre pavimentos construidos con hormigón con TAR. La conferencia aborda conceptos clave sobre el funcionamiento y diseño de pavimentos, incluyendo el uso de juntas para controlar la contracción, los factores que causan deterioro como las condiciones ambientales, y consideraciones de diseño para evitar fallas tempranas. También analiza el costo del ciclo de vida y estrategias de mantenimiento según el tipo de pavimento.

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22/03/2011 Conferencia sobre PAVIMENTOS CONSTRUIDOS CON TAR ALGUNAS CLAVES PARA OBTENER BUENOS RESULTADOS Ing. Edgardo BECKER ecker, Edgardo A. Ingeniero en Construcciones U.N.C.P.B.A. Matrícula Profesional N° 46309 Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires Miembro AIE (Asociación de Ingenieros Estructurales) N° 268 con el patrocinio de:
PRESENTE Y FUTURO DE LOS PAVIMENTOS PROYECTOS EJECUTADOS EN HORMIGÓN CON TAR Fuentes: ICPA – Instituto del Cemento Pórtland Argentino LOMA NEGRA CIASA – Gerencia de Ventas Técnicas 1.650 km 1.100 km Montevideo, 22/03/2011 2
PAVIMENTOS EJECUTADOS CON TAR ALGUNAS CLAVES PARA OBTENER UN BUEN RESULTADO ¿Qué preguntas deberíamos saber responder para obtener pavimentos durables y buen nivel de servicio? • ¿Cómo funcionan los pavimentos? • ¿Por qué materializamos juntas en los pavimentos de hormigón? • ¿Por qué se deterioran los pavimentos de hormigón? • ¿Qué deberíamos tener en cuenta en el diseño para evitar las fallas tempranas? • ¿Qué implica pavimentar con equipos de alto rendimiento (TAR)? • ¿Qué debemos conocer y hacer para evitar las fisuras tempranas durante la construcción? Montevideo, 22/03/2011 3
1ER PREGUNTA CLAVE CONCEPTOS BÁSICOS ¿Cómo funcionan los pavimentos? Montevideo, 22/03/2011 4
CONCEPTOS BÁSICOS DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SOBRE EL SUELO Pavimento Flexible Pavimento Rígido 5° 0,20 4,90 m 60° Montevideo, 22/03/2011 5
CONCEPTOS BÁSICOS INFLUENCIA DE LA UNIFORMIDAD DE LA BASE DE APOYO ESTADO INICIAL zona de suelo rígido zona de suelo muy compresible y/o bombeable ESTADO FINAL zona de suelo rígido Montevideo, 22/03/2011 6
PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARA PAVIMENTOS URBANOS (CARGA LIVIANA) Pavimento Flexible Pavimento Rígido 5 1 2,5 cm 2 7,5 cm 1 15 cm 6 3 20 cm 2 15 cm 4 3 1.- Carpeta de concreto asfáltico 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Base granular asfáltica (base negra) 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal3.- Subrasante VS > 3 % 4.- Subrasante VS > 5 % 5.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2) 6.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2) + riego de liga Montevideo, 22/03/2011 7
PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARA PAVIMENTOS INTERURBANOS (RUTAS) Pavimento Flexible Pavimento Rígido 6 1 6 cm 2 10 cm 1 25 cm 7 3 15 cm 2 15 cm 15 cm 4 3 5 1.- Carpeta de concreto asfáltico 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Base granular asfáltica (base negra) 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal3.- Subrasante VS > 3 % 4.- Subbase de suelo granular / suelo-cal 5.- Subrasante VS > 5 % 6.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2) 7.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2) + riego de liga Montevideo, 22/03/2011 8
ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 9
ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 10
ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 $ 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 11
ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA RUBROS A CONSIDERAR EN EL ANÁLISIS Costo de Construcción + Costo de Mantenimiento Rutinario + Costo de Reparación Mayor + Costo de Operación - Valor Residual Costo Total del Pavimento Montevideo, 22/03/2011 12
COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE 100 Ahorro de Combustible (*) 80 [litros/1000 km] 60 40 20 0 2,25 4,50 9,50 19,00 23,50 Peso bruto del vehículo [x 1000 kg] (*) Ahorro debido a la circulación en pavimento rígido respecto de circular sobre pavimento flexible en las mismas condiciones. Fuente: FHWA - Federal Highway Administration – Revista CEMENTO, N°13, Febrero de 1997 (páginas 16 a 19) Montevideo, 22/03/2011 13
COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE Pavimento Flexible Pavimento Rígido Montevideo, 22/03/2011 14
COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE ENERGÍA Pavimento de Asfalto Pavimento de Concreto 50 % ahorro en energía eléctrica Montevideo, 22/03/2011 15
COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DE LA ESTRATEGIA DE MANTENIEMIENTO SOBRE EL USUARIO Montevideo, 22/03/2011 16
ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA CASH FLOW Costo Mantenimiento 0 Rutinario Costos [$/m2] Costo Mantenimiento Mayor Costo Construcción 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 17
2DA PREGUNTA CLAVE CONCEPTOS BÁSICOS ¿Por qué materializamos juntas en los pavimentos de hormigón? Montevideo, 22/03/2011 18
JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Montevideo, 22/03/2011 19
JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Fisuras de contracción por secado Montevideo, 22/03/2011 20
JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Montevideo, 22/03/2011 21
3ER PREGUNTA CLAVE DURABILIDAD ¿Por qué se deterioran los pavimentos? Montevideo, 22/03/2011 22
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 23
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 24
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA σ = f (P, E , 1/h, 1/k) c Montevideo, 22/03/2011 25
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal CARGA CENTRAL q = k.y CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA σ = f (P, E , 1/h, 1/k) c Montevideo, 22/03/2011 26
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento Montevideo, 22/03/2011 27
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento Montevideo, 22/03/2011 28
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga Montevideo, 22/03/2011 29
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento zona afectada detalle de micro -fisuración bajo la carga Montevideo, 22/03/2011 30
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga D z Si σz > σz adm fisura Montevideo, 22/03/2011 31
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga detalle de posible micro -fisuración por alabeo forzado Montevideo, 22/03/2011 32
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 33
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 34
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 35
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche z D Montevideo, 22/03/2011 36
ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche zona afectada detalle de micro -fisuración superior por carga z de esquina sobre D losa alabeada Si σz > σz adm fisura Montevideo, 22/03/2011 37
4ta PREGUNTA CLAVE INFLUENCIA DEL CONSTRUCTOR Y DEL DISEÑADOR SOBRE LA DURABILIDAD ¿Qué deberíamos tener en cuenta en el diseño para evitar fallas tempranas? Montevideo, 22/03/2011 38
CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS Estado inicial Luego de algunas horas Luego de algunos días restricció n Montevideo, 22/03/2011 39
CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS ¿por qué se fisura el hormigón? tracc ión con p or n p cree ión ció sin cc o la t rac Tensión de tracción Tensión de tracción a r Menor relajación nt rand side que en caso a) o p r c eep o r ón c on or c r ee nc ia p c ci p te la trac ajación ndo ción sin rel sis c re era p tra nsid cree co or resistencia cc ión ión p tra lajac re No hay Edad de fisuración por fisuración contracción Tiempo Tiempo a) Hormigón fisurado b) Hormigón no fisurado Influencia de la contracción, creep y resistencia en el tiempo de fisuración. Fuente: E. Becker, 2005. “Deformaciones y Fisuración Temprana del Hormigón” . Trabajo de Tesis. Montevideo, 22/03/2011 40
CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS DETERMINACIÓN DE LA OPORTUNIDAD DE ASERRADO a id Demasiado uc Ventana de temprano para d ción in Tensiones aserrar aserrado trac n ia a ió tenc ns esis Te R Resistencia del hormigón = tensión generada por la restricción Resistencia mínima de aserrado Demasiado tarde para aserrar (fisuración descontrolada) Fraguado del hormigón Hormigón en Hormigón en estado endurecido estado fresco Tiempo Montevideo, 22/03/2011 41
ASERRADO DE JUNTAS ALGUNAS PATOLOGÍAS Aserrado temprano Foto: M. Dalimier, presentación sobre “Pavimentos de Hormigón con TAR”, 29/05/2008. Montevideo, 22/03/2011 42
ASERRADO DE JUNTAS ALGUNAS PATOLOGÍAS Aserrado tardío Foto: M. Dalimier, presentación sobre “Pavimentos de Hormigón con TAR”, 29/05/2008. Montevideo, 22/03/2011 43
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 44
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 45
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 46
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 47
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br Envolvente de nes so r tensiones io as rio nsinducidas la losa i d pe Te duc su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 48
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Envolvente de tensiones inducidas la losa 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 49
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción ¿de qué dependen las tensiones inducidas? Envolvente de tensiones inducidas la losa 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 50
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E Montevideo, 22/03/2011 51
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) E: módulo de elasticidad Montevideo, 22/03/2011 52
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? ¡OJO! Es una deformación restringida σ =ε.E depende del grado de restricción σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) E: módulo de elasticidad Montevideo, 22/03/2011 53
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? ¡OJO! Es una deformación restringida σ =ε.E variación de temperatura longitud σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) ∆l = α . ∆T . l E: módulo de elasticidad CET : coeficiente de expansión térmica Montevideo, 22/03/2011 54
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E os gad ón σ: tensión inducida agre ig tensión rm ia ε : deformación específica (∆l/l) n t ic ho ce me ta E: módulo de elasticidad pas deformación Montevideo, 22/03/2011 55
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E E = f (Epasta;Wpasta; Eag;Wag) os gad ón σ: tensión inducida agre ig tensión rm ia ε : deformación específica (∆l/l) n t ic ho ce me ta E: módulo de elasticidad pas deformación Montevideo, 22/03/2011 56
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 57
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento tipo y lisura de la base • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 58
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) tipo y contenido de AG • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 59
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • temperatura ambiente • asoleamiento • variación de temperatura • espesor de losa • módulo de elasticidad del agregado • velocidad de hidratación • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 60
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • temperatura ambiente • asoleamiento • variación de temperatura • espesor de losa • módulo de elasticidad del agregado • velocidad de hidratación • contenido de AG • tipo y contenido de cemento • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • relación a/c • aditivos • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 61
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado tipo de agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 62
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG diseño de la mezcla • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 63
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • relación a/c • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • resistencia • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 64
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • diseño de la mezcla • contenido de pasta • resistencia Montevideo, 22/03/2011 65
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento diseño como consecuencia • longitud de las losas de todo lo demás • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 66
ESTUDIO DE RIESGO DE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento diseño como consecuencia • longitud de las losas de todo lo demás • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado ATENCIÓN • contenido de AG DISEÑADO • módulo de elasticidad de la pasta o mortero RES • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 67
5ta PREGUNTA CLAVE TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) ¿Qué implica pavimentar con equipos de alto rendimiento (TAR)? Montevideo, 22/03/2011 68
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) INTRODUCCIÓN Montevideo, 22/03/2011 69
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS compuerta distribuidor dosificadora vibradores terminador molde de hormigón en extrusión espera concreto sentido de molde lateral avance Fuente: FHWA, 2007. IMCP Manual, Integrated Materials and Construction Practice for Concrete Pavements Montevideo, 22/03/2011 70
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS Nivelación Curado Texturizado Dirección de Avance Retoques Logística de obra Fratachado Distribución Suministro de Molde de Arrastre (sin fin o cuchilla) Extrusión Concreto (Molde) Pre esparcido fr ente Dosificación Viga O scilante al equipo (Compuerta) Inserción de Pasadores (DBI) Inserción de Barras de Unión (DBI) Montevideo, 22/03/2011 71
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS Nivelación Curado Texturizado Dirección de Avance Retoques Logística de obra ¿de qué estamos hablando????? Fratachado Distribución Suministro de Molde de Arrastre (sin fin o cuchilla) Extrusión Concreto (Molde) Pre esparcido fr ente Dosificación Viga O scilante al equipo (Compuerta) Inserción de Pasadores (DBI) Inserción de Barras de Unión (DBI) Montevideo, 22/03/2011 72
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Equipos necesarios: - Planta de hormigón: 200 m3/h (capacidad) - Silos de almacenaje: 500 t – 750 t (1,5 a 2 días de trabajo) - Palas cargadoras: 2 de 2-4 m3 - Camiones para transporte de H°: 6 unidades de 8-12 m3 c/u - Pavimentadora de moldes deslizantes - Equipo de curado - ¿Pala frontal para distribución? - Camión regador - Personal involucrado directamente en el proceso: 30 personas Montevideo, 22/03/2011 73
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Ancho de calzada: 8,40 m Espesor de pavimento: 0,25 m Volumen de hormigón: 2,10 m3/m Dosificación: - Cemento: 335 kg/m3 - Agua: 138 kg/m3 - Arenas: 666 kg/m3 - Piedras: 1.336 kg/m3 - Plastificante: 0,68 kg/m3 - Incorporador de aire: 0,07 kg/m3 Montevideo, 22/03/2011 74
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Avance esperado: 1.200 m3/día (570 ml/día) O sea: - Cemento: 400 t/día (14 camiones x 28 t) - Arena: 800 t/día (27 camiones x 30 t) - Piedra: 1.600 t/día (54 camiones x 30 t) ¡ 190 camiones / día !!!!! (sólo para materias primas del hormigón) Montevideo, 22/03/2011 75
TECNOLOGÍA DE ALTO RENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Certificación esperada: 1.200 m3/día x US$/m3 150.- O sea: ¡ US$ 180.000 / día !!!!! (sólo por el rubro CALZADA) Montevideo, 22/03/2011 76
6ta PREGUNTA CLAVE INFLUENCIA DEL CONSTRUCTOR SOBRE LA DURABILIDAD ¿Qué debemos conocer y hacer para evitar la fisuración temprana durante la construcción? Montevideo, 22/03/2011 77
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS CLASIFICACIÓN • Congelamiento temprano Fisuras • contracción en Estado • Plásticas • asentamiento Fresco • encofrados • Movimientos constructivos • base Tipos de Fisuras • contracción de agregados • contracción por secado • Físicas • mapeo (crazing) • corrosión de armaduras • reacción álcali-sílice Fisuras en • Químicas • carbonatación Estado • ciclos de congelación y deshielo Endurecido • Térmicas • variaciones estacionales de temp. • contracción térmica temprana • sobrecarga accidental • Estructurales • creep • cargas de diseño Fuente: Concrete Society - “Non-structural Cracks in Concrete”, Third edition (1992) Montevideo, 22/03/2011 78
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS pavimento CLASIFICACIÓN s • Congelamiento temprano Fisuras • contracción en Estado • Plásticas • asentamiento Fresco • encofrados • Movimientos constructivos • base Tipos de Fisuras • contracción de agregados • contracción por secado • Físicas • mapeo (crazing) • corrosión de armaduras • reacción álcali-sílice Fisuras en • Químicas • carbonatación Estado • ciclos de congelación y deshielo Endurecido • Térmicas • variaciones estacionales de temp. • contracción térmica temprana • sobrecarga accidental • Estructurales • creep • cargas de diseño Fuente: Concrete Society - “Non-structural Cracks in Concrete”, Third edition (1992) Montevideo, 22/03/2011 79
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS RECORDANDO EL CONCEPTO ¿por qué se fisura el hormigón? tracc ión con p or n p cree ión ció sin cc o la t rac Tensión de tracción Tensión de tracción a r Menor relajación nt rand side que en caso a) o p r c eep o r ón c on or c r ee nc ia p c ci p te la trac ajación ndo ción sin rel sis c re era p tra nsid cree co or resistencia cc ión ión p tra lajac re No hay Edad de fisuración por fisuración contracción Tiempo Tiempo a) Hormigón fisurado b) Hormigón no fisurado Influencia de la contracción, creep y resistencia en el tiempo de fisuración. Fuente: E. Becker, 2005. “Deformaciones y Fisuración Temprana del Hormigón” . Trabajo de Tesis. Montevideo, 22/03/2011 80
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Compuestos S-C-H Montevideo, 22/03/2011 81
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA grado de hidratación T = 0, α = 0 T = horas, α = 0,15 T = días, α = 0,6 cemento anhidro cemento en proceso cemento con estado de hidratación avanzado de hidratación T : tiempo desde el mezclado α: grado de hidratación C-S-H: silicatos de calcio hidratados Montevideo, 22/03/2011 82
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Volumen Ocupado [%] 100 80 Poros capilares Poros del gel 60 40 Productos de hidratación 20 Cemento anhidro 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Grado de Hidratación, α Volúmenes relativos en función del grado de hidratación para a/c = 0,50 Fuente: F. Irassar, 2004. Estructura de la Pasta de Cemento Pórtland. Apuntes de clase de la materia “Materiales Componentes del Hormigón” de la Maestría de Tecnología y Construcciones de Hormigón. Montevideo, 22/03/2011 83
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA 100 Poros del gel Poros capilares Volumen Ocupado [%] 80 60 40 Productos de hidratación 20 Cemento anhidro 0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Relación a/c [kg/kg] Fuente: F. Irassar, 2004. Estructura de la Pasta de Cemento Pórtland. Apuntes de clase de la materia “Materiales Componentes del Hormigón” de la Maestría de Tecnología y Construcciones de Hormigón. Montevideo, 22/03/2011 84
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Agua “extra” disponible en poros pequeños, incluso hasta α = 1 0.50 w/c Granos de cemento La contracción química inicialmente Fraguado inicial asegura alguna porosidad separados por agua de la pasta remanente aún en α = 1 0.30 Contracción w/c autógena Poros hasta HR interna y la presión de 50 nm vacíos poros se reduce a medida que los poros pequeños se vacían Incremento del grado de hidratación Fuente: Zachary C. Grasley & David A. Lange, 2005. “Autogenous Shrinkage as a Viscoelastic Response to Self-Desiccation” Montevideo, 22/03/2011 85
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA alta a/c (relación s ) c, agua/cemento, en a/ masa) f( = D baja a/c s) (relación c, agua/cemento, en ( a/ f masa) = D estado fresco estado endurecido Montevideo, 22/03/2011 86
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA r1 r1 r2 r1 r2 * r2 r1 * r2 ∆ Pc Esquema de un líquido entre 2 partículas esféricas en la superficie. Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 87
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Ecuación de Gauss – Laplace: Pc : presión capilar Pc – P v = γ . ( 1 r1 + 1 r2 ) Pv : presión de vapor r1 y r2 : radios de curvatura γ: tensión superficial del agua capilar Ecuación de Kelvin: Pc : presión capilar R . T . ln ( RH ) Pc – P v = Pv : presión de vapor M.v R : constante de los gases [8.314 J/mol.K] T : temperatura absoluta M : masa molar del agua v : volumen específico del agua Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 88
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Combinando ambas ecuaciones y suponiendo Pv = 0 y r1 = r2: 2γ R . T . ln ( RH ) Pc = r = M.v De acuerdo a Powers (1968), la presión capilar en la pasta de cemento es: Pc : presión capilar [MPa] γ .S γ : tensión superficial del agua capilar [N/m2] Pc = 1 . 10-3 . S : superficie específica del cemento [m2/kg] w/c w/c : relación a/c, en masa Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 89
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA 1.000.000 Presión capilar [kPa] 100.000 10.000 1.000 100 10 1 0 20 40 60 80 100 Humedad relativa [%] Relación entre humedad relativa y presión (succión) basado en una combinación de las ecuaciones de Laplace y Kelvin. Fuente: E. Holt, 2001. Early Age Autogenous Shrinkage of Concrete. Montevideo, 22/03/2011 90
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA φagua Volumen de poros [cm3/cm3] φporo Vporos Volumen de poros vacíos Vagua Volumen de poros llenos de agua φο 10-2 10-1 100 101 102 Diámetro de poros [µm] Representación esquemática de la distribución de poros con énfasis en el estado de los poros de agua respecto del volumen total de poros [Koenders, 1997]. Fuente: E. Holt, 2001. Early Age Autogenous Shrinkage of Concrete. Montevideo, 22/03/2011 91
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Hidratación Contracción volumétrica No Aporte Sí externo de agua Auto disecación No ¿Poros y capilares conectados? Menisco Sí Sin contracción Contracción autógena Sin menisco autógena Cuándo y cómo se desarrolla la contracción autógena. Fuente: P.C. Aïtcin, G. Haddad & R. Morin, 2004. “Controlling Plastic and Autogenous Shrinkage in High-Performance Concrete Structures by an Early Water Curing”, ACI SP-220, Autogenous Deformation of Concrete, pp 69-82. Montevideo, 22/03/2011 92
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Antes Después Nivel de pasta de cemento en el frasco volumen de ∆V = agua que penetró en la pasta Antes Después Esquema de la experiencia de Le Chatelier. Fuente: P.C. Aïtcin, G. Haddad & R. Morin, 2004. “Controlling Plastic and Autogenous Shrinkage in High-Performance Concrete Structures by an Early Water Curing”, ACI SP-220, Autogenous Deformation of Concrete, pp 69-82. Montevideo, 22/03/2011 93
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA asentamiento plástico contracción química agua contracción agua química agua (estado fresco) Contracción autógena vacíos de hidratación agua de cemento acumulados exudación cemento cemento hidratado cemento cemento hidratado Inicial Inicio de Fraguado Endurecimiento Relación volumétrica entre asentamiento, contracción química y contracción autógena. Fuente: S. Kosmatka y otros, 2004. “Diseño y Control de Mezclas de Hormigón” (Portland Cement Association). Montevideo, 22/03/2011 94
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Montevideo, 22/03/2011 95
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Exudación de mezclas de hormigón para pavimentación con TAR a) Exudación de mezclas de pavimento b) Rango de exudación recomendado Montevideo, 22/03/2011 96
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DEL CAMBIO DE EXTESIBILIDAD Extensibilidad : capacidad de deformación del material 400 estado de transición Extensibilidad [x 106] 300 estado fresco estado 200 endurecido 100 0 1 2 4 6 8 10 1 3 7 Tiempo [h, días] Fuente: Concrete Society, 1992. “Nos-Structural Cracks in Concrete” , adaptado por el autor Montevideo, 22/03/2011 97
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DEL CAMBIO DE EXTESIBILIDAD Extensibilidad : capacidad de deformación del material 400 estado de transición Extensibilidad [x 106] 300 estado fresco estado 200 endurecido 100 peligr 0 1 2 4 o 6 8 10 1 3 7 Tiempo [h, días] Fuente: Concrete Society, 1992. “Nos-Structural Cracks in Concrete” , adaptado por el autor Montevideo, 22/03/2011 98
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA Las 4 acciones prácticas para evitar la fisuración temprana: 1) Minimizar la contracción temprana 2) Aumentar la extensibilidad de la mezcla 3) Disminuir la restricción entre la losa de pavimento y la base 4) Adecuado debilitamiento controlado (materialización de juntas) Montevideo, 22/03/2011 99
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 1) Minimizar la contracción temprana a) Utilizar 0,42 ≤ w/c ≤ 0,58 b) Utilizar un cemento adecuado (finura, contracción, resistencia) c) Minimizar el CUC (contenido unitario de cemento) d) Minimizar el volumen de pasta de cemento e) Maximizar el volumen de AG f) Evitar la pérdida temprana de agua g) Reducir la evaporación h) Realizar un curado húmedo i) Provocar una expansión controlada de la mezcla j) Reducir la contracción de la mezcla Montevideo, 22/03/2011 100
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 2) Aumentar la extensibilidad de la mezcla a) Utilizar piedra partida como AG b) Utilizar un AG de bajo módulo c) Utilizar fibras d) Incorporar aire en forma controlada Montevideo, 22/03/2011 101
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 3) Reducir la restricción entre la losa y la base a) Colocar una lámina que facilite el deslizamiento b) Colocar una capa de material compresible c) Maximizar la planicidad de la superficie de la base d) Pintar la superficie de la base con una lechada de cal Montevideo, 22/03/2011 102
RIESGO DE FISURACIÓN EN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 4) Adecuado debilitamiento controlado (juntas) a) Asegurar la alineación y ubicación de los pasadores b) Asegurar la alineación y paralelismo de las juntas c) Aserrar en el momento adecuado d) Aserrar con la secuencia adecuada e) Aserrar a la profundidad adecuada f) Diseñar una separación de juntas adecuada Montevideo, 22/03/2011 103
¡Gracias! ¿preguntas? edgardo.becker@lomanegra.com.ar ó edgardo.becker@hotmail.com ecker, Edgardo A. Ingeniero en Construcciones U.N.C.P.B.A. Matrícula Profesional N° 46309 Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires con el patrocinio de: Miembro AIE (Asociación de Ingenieros Estructurales) N° 268

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E. becker, presentación sobre pavimentos con tar

  • 1.
    22/03/2011 Conferencia sobre PAVIMENTOS CONSTRUIDOSCON TAR ALGUNAS CLAVES PARA OBTENER BUENOS RESULTADOS Ing. Edgardo BECKER ecker, Edgardo A. Ingeniero en Construcciones U.N.C.P.B.A. Matrícula Profesional N° 46309 Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires Miembro AIE (Asociación de Ingenieros Estructurales) N° 268 con el patrocinio de:
  • 2.
    PRESENTE Y FUTURODE LOS PAVIMENTOS PROYECTOS EJECUTADOS EN HORMIGÓN CON TAR Fuentes: ICPA – Instituto del Cemento Pórtland Argentino LOMA NEGRA CIASA – Gerencia de Ventas Técnicas 1.650 km 1.100 km Montevideo, 22/03/2011 2
  • 3.
    PAVIMENTOS EJECUTADOS CONTAR ALGUNAS CLAVES PARA OBTENER UN BUEN RESULTADO ¿Qué preguntas deberíamos saber responder para obtener pavimentos durables y buen nivel de servicio? • ¿Cómo funcionan los pavimentos? • ¿Por qué materializamos juntas en los pavimentos de hormigón? • ¿Por qué se deterioran los pavimentos de hormigón? • ¿Qué deberíamos tener en cuenta en el diseño para evitar las fallas tempranas? • ¿Qué implica pavimentar con equipos de alto rendimiento (TAR)? • ¿Qué debemos conocer y hacer para evitar las fisuras tempranas durante la construcción? Montevideo, 22/03/2011 3
  • 4.
    1ER PREGUNTA CLAVE CONCEPTOSBÁSICOS ¿Cómo funcionan los pavimentos? Montevideo, 22/03/2011 4
  • 5.
    CONCEPTOS BÁSICOS DISTRIBUCIÓN DECARGAS SOBRE EL SUELO Pavimento Flexible Pavimento Rígido 5° 0,20 4,90 m 60° Montevideo, 22/03/2011 5
  • 6.
    CONCEPTOS BÁSICOS INFLUENCIA DELA UNIFORMIDAD DE LA BASE DE APOYO ESTADO INICIAL zona de suelo rígido zona de suelo muy compresible y/o bombeable ESTADO FINAL zona de suelo rígido Montevideo, 22/03/2011 6
  • 7.
    PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARAPAVIMENTOS URBANOS (CARGA LIVIANA) Pavimento Flexible Pavimento Rígido 5 1 2,5 cm 2 7,5 cm 1 15 cm 6 3 20 cm 2 15 cm 4 3 1.- Carpeta de concreto asfáltico 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Base granular asfáltica (base negra) 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal3.- Subrasante VS > 3 % 4.- Subrasante VS > 5 % 5.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2) 6.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2) + riego de liga Montevideo, 22/03/2011 7
  • 8.
    PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARAPAVIMENTOS INTERURBANOS (RUTAS) Pavimento Flexible Pavimento Rígido 6 1 6 cm 2 10 cm 1 25 cm 7 3 15 cm 2 15 cm 15 cm 4 3 5 1.- Carpeta de concreto asfáltico 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Base granular asfáltica (base negra) 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal3.- Subrasante VS > 3 % 4.- Subbase de suelo granular / suelo-cal 5.- Subrasante VS > 5 % 6.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2) 7.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2) + riego de liga Montevideo, 22/03/2011 8
  • 9.
    ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DEACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 9
  • 10.
    ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DEACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 10
  • 11.
    ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DEACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO 5 4 Nivel de Servicio 3 2 $ 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 11
  • 12.
    ANÁLISIS DE COSTODEL CICLO DE VIDA RUBROS A CONSIDERAR EN EL ANÁLISIS Costo de Construcción + Costo de Mantenimiento Rutinario + Costo de Reparación Mayor + Costo de Operación - Valor Residual Costo Total del Pavimento Montevideo, 22/03/2011 12
  • 13.
    COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIADEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE 100 Ahorro de Combustible (*) 80 [litros/1000 km] 60 40 20 0 2,25 4,50 9,50 19,00 23,50 Peso bruto del vehículo [x 1000 kg] (*) Ahorro debido a la circulación en pavimento rígido respecto de circular sobre pavimento flexible en las mismas condiciones. Fuente: FHWA - Federal Highway Administration – Revista CEMENTO, N°13, Febrero de 1997 (páginas 16 a 19) Montevideo, 22/03/2011 13
  • 14.
    COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIADEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE Pavimento Flexible Pavimento Rígido Montevideo, 22/03/2011 14
  • 15.
    COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIADEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE ENERGÍA Pavimento de Asfalto Pavimento de Concreto 50 % ahorro en energía eléctrica Montevideo, 22/03/2011 15
  • 16.
    COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIADE LA ESTRATEGIA DE MANTENIEMIENTO SOBRE EL USUARIO Montevideo, 22/03/2011 16
  • 17.
    ANÁLISIS DE COSTODEL CICLO DE VIDA CASH FLOW Costo Mantenimiento 0 Rutinario Costos [$/m2] Costo Mantenimiento Mayor Costo Construcción 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Montevideo, 22/03/2011 17
  • 18.
    2DA PREGUNTA CLAVE CONCEPTOSBÁSICOS ¿Por qué materializamos juntas en los pavimentos de hormigón? Montevideo, 22/03/2011 18
  • 19.
    JUNTAS EN PAVIMENTOSDE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Montevideo, 22/03/2011 19
  • 20.
    JUNTAS EN PAVIMENTOSDE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Fisuras de contracción por secado Montevideo, 22/03/2011 20
  • 21.
    JUNTAS EN PAVIMENTOSDE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Montevideo, 22/03/2011 21
  • 22.
    3ER PREGUNTA CLAVE DURABILIDAD ¿Por qué se deterioran los pavimentos? Montevideo, 22/03/2011 22
  • 23.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 23
  • 24.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 24
  • 25.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA σ = f (P, E , 1/h, 1/k) c Montevideo, 22/03/2011 25
  • 26.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal CARGA CENTRAL q = k.y CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA σ = f (P, E , 1/h, 1/k) c Montevideo, 22/03/2011 26
  • 27.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento Montevideo, 22/03/2011 27
  • 28.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento Montevideo, 22/03/2011 28
  • 29.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga Montevideo, 22/03/2011 29
  • 30.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento zona afectada detalle de micro -fisuración bajo la carga Montevideo, 22/03/2011 30
  • 31.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga D z Si σz > σz adm fisura Montevideo, 22/03/2011 31
  • 32.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro -fisuración bajo la carga detalle de posible micro -fisuración por alabeo forzado Montevideo, 22/03/2011 32
  • 33.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 33
  • 34.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 34
  • 35.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche Montevideo, 22/03/2011 35
  • 36.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche z D Montevideo, 22/03/2011 36
  • 37.
    ALABEOS DE LOSASDE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche zona afectada detalle de micro -fisuración superior por carga z de esquina sobre D losa alabeada Si σz > σz adm fisura Montevideo, 22/03/2011 37
  • 38.
    4ta PREGUNTA CLAVE INFLUENCIADEL CONSTRUCTOR Y DEL DISEÑADOR SOBRE LA DURABILIDAD ¿Qué deberíamos tener en cuenta en el diseño para evitar fallas tempranas? Montevideo, 22/03/2011 38
  • 39.
    CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN YRESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS Estado inicial Luego de algunas horas Luego de algunos días restricció n Montevideo, 22/03/2011 39
  • 40.
    CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS ¿por qué se fisura el hormigón? tracc ión con p or n p cree ión ció sin cc o la t rac Tensión de tracción Tensión de tracción a r Menor relajación nt rand side que en caso a) o p r c eep o r ón c on or c r ee nc ia p c ci p te la trac ajación ndo ción sin rel sis c re era p tra nsid cree co or resistencia cc ión ión p tra lajac re No hay Edad de fisuración por fisuración contracción Tiempo Tiempo a) Hormigón fisurado b) Hormigón no fisurado Influencia de la contracción, creep y resistencia en el tiempo de fisuración. Fuente: E. Becker, 2005. “Deformaciones y Fisuración Temprana del Hormigón” . Trabajo de Tesis. Montevideo, 22/03/2011 40
  • 41.
    CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN YRESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS DETERMINACIÓN DE LA OPORTUNIDAD DE ASERRADO a id Demasiado uc Ventana de temprano para d ción in Tensiones aserrar aserrado trac n ia a ió tenc ns esis Te R Resistencia del hormigón = tensión generada por la restricción Resistencia mínima de aserrado Demasiado tarde para aserrar (fisuración descontrolada) Fraguado del hormigón Hormigón en Hormigón en estado endurecido estado fresco Tiempo Montevideo, 22/03/2011 41
  • 42.
    ASERRADO DE JUNTAS ALGUNASPATOLOGÍAS Aserrado temprano Foto: M. Dalimier, presentación sobre “Pavimentos de Hormigón con TAR”, 29/05/2008. Montevideo, 22/03/2011 42
  • 43.
    ASERRADO DE JUNTAS ALGUNASPATOLOGÍAS Aserrado tardío Foto: M. Dalimier, presentación sobre “Pavimentos de Hormigón con TAR”, 29/05/2008. Montevideo, 22/03/2011 43
  • 44.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 44
  • 45.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 45
  • 46.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 46
  • 47.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br nes so r io as rio ns c i d pe Te du su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 47
  • 48.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA Se fisura si no se hace el aserrado cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Ten s indu iones cida inter s ior d en e la losa e br Envolvente de nes so r tensiones io as rio nsinducidas la losa i d pe Te duc su in ra ca 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 48
  • 49.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción Envolvente de tensiones inducidas la losa 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 49
  • 50.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA cia a t racción R esisten Tensiones de tracción ¿de qué dependen las tensiones inducidas? Envolvente de tensiones inducidas la losa 0 2 16 28 40 52 Edad [hs] 10:30 12 24 12 24 12 Horario [hs] Horario [días] 1 2 Montevideo, 22/03/2011 50
  • 51.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E Montevideo, 22/03/2011 51
  • 52.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) E: módulo de elasticidad Montevideo, 22/03/2011 52
  • 53.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? ¡OJO! Es una deformación restringida σ =ε.E depende del grado de restricción σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) E: módulo de elasticidad Montevideo, 22/03/2011 53
  • 54.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? ¡OJO! Es una deformación restringida σ =ε.E variación de temperatura longitud σ: tensión inducida ε : deformación específica (∆l/l) ∆l = α . ∆T . l E: módulo de elasticidad CET : coeficiente de expansión térmica Montevideo, 22/03/2011 54
  • 55.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E os gad ón σ: tensión inducida agre ig tensión rm ia ε : deformación específica (∆l/l) n t ic ho ce me ta E: módulo de elasticidad pas deformación Montevideo, 22/03/2011 55
  • 56.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? σ =ε.E E = f (Epasta;Wpasta; Eag;Wag) os gad ón σ: tensión inducida agre ig tensión rm ia ε : deformación específica (∆l/l) n t ic ho ce me ta E: módulo de elasticidad pas deformación Montevideo, 22/03/2011 56
  • 57.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 57
  • 58.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento tipo y lisura de la base • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 58
  • 59.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) tipo y contenido de AG • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 59
  • 60.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • temperatura ambiente • asoleamiento • variación de temperatura • espesor de losa • módulo de elasticidad del agregado • velocidad de hidratación • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 60
  • 61.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • temperatura ambiente • asoleamiento • variación de temperatura • espesor de losa • módulo de elasticidad del agregado • velocidad de hidratación • contenido de AG • tipo y contenido de cemento • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • relación a/c • aditivos • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 61
  • 62.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado tipo de agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 62
  • 63.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG diseño de la mezcla • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 63
  • 64.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • relación a/c • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • resistencia • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 64
  • 65.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento • longitud de las losas • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • diseño de la mezcla • contenido de pasta • resistencia Montevideo, 22/03/2011 65
  • 66.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento diseño como consecuencia • longitud de las losas de todo lo demás • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado • contenido de AG • módulo de elasticidad de la pasta o mortero • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 66
  • 67.
    ESTUDIO DE RIESGODE FISURACIÓN TEMPRANA TENSIONES INDUCIDAS VS. RESISTENCIA ¿de qué dependen las tensiones inducidas? En resumen: • grado de restricción al movimiento diseño como consecuencia • longitud de las losas de todo lo demás • CET (coeficiente de expansión térmica) • variación de temperatura • módulo de elasticidad del agregado ATENCIÓN • contenido de AG DISEÑADO • módulo de elasticidad de la pasta o mortero RES • contenido de pasta Montevideo, 22/03/2011 67
  • 68.
    5ta PREGUNTA CLAVE TECNOLOGÍADE ALTO RENDIMIENTO (TAR) ¿Qué implica pavimentar con equipos de alto rendimiento (TAR)? Montevideo, 22/03/2011 68
  • 69.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) INTRODUCCIÓN Montevideo, 22/03/2011 69
  • 70.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS compuerta distribuidor dosificadora vibradores terminador molde de hormigón en extrusión espera concreto sentido de molde lateral avance Fuente: FHWA, 2007. IMCP Manual, Integrated Materials and Construction Practice for Concrete Pavements Montevideo, 22/03/2011 70
  • 71.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS Nivelación Curado Texturizado Dirección de Avance Retoques Logística de obra Fratachado Distribución Suministro de Molde de Arrastre (sin fin o cuchilla) Extrusión Concreto (Molde) Pre esparcido fr ente Dosificación Viga O scilante al equipo (Compuerta) Inserción de Pasadores (DBI) Inserción de Barras de Unión (DBI) Montevideo, 22/03/2011 71
  • 72.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) EQUIPOS DE MOLDES DESLIZANTES – COMPONENTES BÁSICOS Nivelación Curado Texturizado Dirección de Avance Retoques Logística de obra ¿de qué estamos hablando????? Fratachado Distribución Suministro de Molde de Arrastre (sin fin o cuchilla) Extrusión Concreto (Molde) Pre esparcido fr ente Dosificación Viga O scilante al equipo (Compuerta) Inserción de Pasadores (DBI) Inserción de Barras de Unión (DBI) Montevideo, 22/03/2011 72
  • 73.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Equipos necesarios: - Planta de hormigón: 200 m3/h (capacidad) - Silos de almacenaje: 500 t – 750 t (1,5 a 2 días de trabajo) - Palas cargadoras: 2 de 2-4 m3 - Camiones para transporte de H°: 6 unidades de 8-12 m3 c/u - Pavimentadora de moldes deslizantes - Equipo de curado - ¿Pala frontal para distribución? - Camión regador - Personal involucrado directamente en el proceso: 30 personas Montevideo, 22/03/2011 73
  • 74.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Ancho de calzada: 8,40 m Espesor de pavimento: 0,25 m Volumen de hormigón: 2,10 m3/m Dosificación: - Cemento: 335 kg/m3 - Agua: 138 kg/m3 - Arenas: 666 kg/m3 - Piedras: 1.336 kg/m3 - Plastificante: 0,68 kg/m3 - Incorporador de aire: 0,07 kg/m3 Montevideo, 22/03/2011 74
  • 75.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Avance esperado: 1.200 m3/día (570 ml/día) O sea: - Cemento: 400 t/día (14 camiones x 28 t) - Arena: 800 t/día (27 camiones x 30 t) - Piedra: 1.600 t/día (54 camiones x 30 t) ¡ 190 camiones / día !!!!! (sólo para materias primas del hormigón) Montevideo, 22/03/2011 75
  • 76.
    TECNOLOGÍA DE ALTORENDIMIENTO (TAR) LOGÍSTICA DE OBRA ¿Qué significa hacer una obra de pavimento de hormigón? Impacto logístico, volumen de materiales involucrados en el proceso Ruta Nacional N°9 (autopista Córdoba-Rosario, tramo Armstrong): Certificación esperada: 1.200 m3/día x US$/m3 150.- O sea: ¡ US$ 180.000 / día !!!!! (sólo por el rubro CALZADA) Montevideo, 22/03/2011 76
  • 77.
    6ta PREGUNTA CLAVE INFLUENCIADEL CONSTRUCTOR SOBRE LA DURABILIDAD ¿Qué debemos conocer y hacer para evitar la fisuración temprana durante la construcción? Montevideo, 22/03/2011 77
  • 78.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS CLASIFICACIÓN • Congelamiento temprano Fisuras • contracción en Estado • Plásticas • asentamiento Fresco • encofrados • Movimientos constructivos • base Tipos de Fisuras • contracción de agregados • contracción por secado • Físicas • mapeo (crazing) • corrosión de armaduras • reacción álcali-sílice Fisuras en • Químicas • carbonatación Estado • ciclos de congelación y deshielo Endurecido • Térmicas • variaciones estacionales de temp. • contracción térmica temprana • sobrecarga accidental • Estructurales • creep • cargas de diseño Fuente: Concrete Society - “Non-structural Cracks in Concrete”, Third edition (1992) Montevideo, 22/03/2011 78
  • 79.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS pavimento CLASIFICACIÓN s • Congelamiento temprano Fisuras • contracción en Estado • Plásticas • asentamiento Fresco • encofrados • Movimientos constructivos • base Tipos de Fisuras • contracción de agregados • contracción por secado • Físicas • mapeo (crazing) • corrosión de armaduras • reacción álcali-sílice Fisuras en • Químicas • carbonatación Estado • ciclos de congelación y deshielo Endurecido • Térmicas • variaciones estacionales de temp. • contracción térmica temprana • sobrecarga accidental • Estructurales • creep • cargas de diseño Fuente: Concrete Society - “Non-structural Cracks in Concrete”, Third edition (1992) Montevideo, 22/03/2011 79
  • 80.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS RECORDANDO EL CONCEPTO ¿por qué se fisura el hormigón? tracc ión con p or n p cree ión ció sin cc o la t rac Tensión de tracción Tensión de tracción a r Menor relajación nt rand side que en caso a) o p r c eep o r ón c on or c r ee nc ia p c ci p te la trac ajación ndo ción sin rel sis c re era p tra nsid cree co or resistencia cc ión ión p tra lajac re No hay Edad de fisuración por fisuración contracción Tiempo Tiempo a) Hormigón fisurado b) Hormigón no fisurado Influencia de la contracción, creep y resistencia en el tiempo de fisuración. Fuente: E. Becker, 2005. “Deformaciones y Fisuración Temprana del Hormigón” . Trabajo de Tesis. Montevideo, 22/03/2011 80
  • 81.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Compuestos S-C-H Montevideo, 22/03/2011 81
  • 82.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA grado de hidratación T = 0, α = 0 T = horas, α = 0,15 T = días, α = 0,6 cemento anhidro cemento en proceso cemento con estado de hidratación avanzado de hidratación T : tiempo desde el mezclado α: grado de hidratación C-S-H: silicatos de calcio hidratados Montevideo, 22/03/2011 82
  • 83.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Volumen Ocupado [%] 100 80 Poros capilares Poros del gel 60 40 Productos de hidratación 20 Cemento anhidro 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Grado de Hidratación, α Volúmenes relativos en función del grado de hidratación para a/c = 0,50 Fuente: F. Irassar, 2004. Estructura de la Pasta de Cemento Pórtland. Apuntes de clase de la materia “Materiales Componentes del Hormigón” de la Maestría de Tecnología y Construcciones de Hormigón. Montevideo, 22/03/2011 83
  • 84.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA 100 Poros del gel Poros capilares Volumen Ocupado [%] 80 60 40 Productos de hidratación 20 Cemento anhidro 0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Relación a/c [kg/kg] Fuente: F. Irassar, 2004. Estructura de la Pasta de Cemento Pórtland. Apuntes de clase de la materia “Materiales Componentes del Hormigón” de la Maestría de Tecnología y Construcciones de Hormigón. Montevideo, 22/03/2011 84
  • 85.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Agua “extra” disponible en poros pequeños, incluso hasta α = 1 0.50 w/c Granos de cemento La contracción química inicialmente Fraguado inicial asegura alguna porosidad separados por agua de la pasta remanente aún en α = 1 0.30 Contracción w/c autógena Poros hasta HR interna y la presión de 50 nm vacíos poros se reduce a medida que los poros pequeños se vacían Incremento del grado de hidratación Fuente: Zachary C. Grasley & David A. Lange, 2005. “Autogenous Shrinkage as a Viscoelastic Response to Self-Desiccation” Montevideo, 22/03/2011 85
  • 86.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA alta a/c (relación s ) c, agua/cemento, en a/ masa) f( = D baja a/c s) (relación c, agua/cemento, en ( a/ f masa) = D estado fresco estado endurecido Montevideo, 22/03/2011 86
  • 87.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA r1 r1 r2 r1 r2 * r2 r1 * r2 ∆ Pc Esquema de un líquido entre 2 partículas esféricas en la superficie. Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 87
  • 88.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Ecuación de Gauss – Laplace: Pc : presión capilar Pc – P v = γ . ( 1 r1 + 1 r2 ) Pv : presión de vapor r1 y r2 : radios de curvatura γ: tensión superficial del agua capilar Ecuación de Kelvin: Pc : presión capilar R . T . ln ( RH ) Pc – P v = Pv : presión de vapor M.v R : constante de los gases [8.314 J/mol.K] T : temperatura absoluta M : masa molar del agua v : volumen específico del agua Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 88
  • 89.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Combinando ambas ecuaciones y suponiendo Pv = 0 y r1 = r2: 2γ R . T . ln ( RH ) Pc = r = M.v De acuerdo a Powers (1968), la presión capilar en la pasta de cemento es: Pc : presión capilar [MPa] γ .S γ : tensión superficial del agua capilar [N/m2] Pc = 1 . 10-3 . S : superficie específica del cemento [m2/kg] w/c w/c : relación a/c, en masa Fuente: Oskar Esping & Ingemar Löfgren, 2005. “Cracking Due to Plastic and Autogenous Shrinkage – Investigation of Early Age Deformation of Self-Compacting Concrete” (Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden). Montevideo, 22/03/2011 89
  • 90.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA 1.000.000 Presión capilar [kPa] 100.000 10.000 1.000 100 10 1 0 20 40 60 80 100 Humedad relativa [%] Relación entre humedad relativa y presión (succión) basado en una combinación de las ecuaciones de Laplace y Kelvin. Fuente: E. Holt, 2001. Early Age Autogenous Shrinkage of Concrete. Montevideo, 22/03/2011 90
  • 91.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA φagua Volumen de poros [cm3/cm3] φporo Vporos Volumen de poros vacíos Vagua Volumen de poros llenos de agua φο 10-2 10-1 100 101 102 Diámetro de poros [µm] Representación esquemática de la distribución de poros con énfasis en el estado de los poros de agua respecto del volumen total de poros [Koenders, 1997]. Fuente: E. Holt, 2001. Early Age Autogenous Shrinkage of Concrete. Montevideo, 22/03/2011 91
  • 92.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Hidratación Contracción volumétrica No Aporte Sí externo de agua Auto disecación No ¿Poros y capilares conectados? Menisco Sí Sin contracción Contracción autógena Sin menisco autógena Cuándo y cómo se desarrolla la contracción autógena. Fuente: P.C. Aïtcin, G. Haddad & R. Morin, 2004. “Controlling Plastic and Autogenous Shrinkage in High-Performance Concrete Structures by an Early Water Curing”, ACI SP-220, Autogenous Deformation of Concrete, pp 69-82. Montevideo, 22/03/2011 92
  • 93.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Antes Después Nivel de pasta de cemento en el frasco volumen de ∆V = agua que penetró en la pasta Antes Después Esquema de la experiencia de Le Chatelier. Fuente: P.C. Aïtcin, G. Haddad & R. Morin, 2004. “Controlling Plastic and Autogenous Shrinkage in High-Performance Concrete Structures by an Early Water Curing”, ACI SP-220, Autogenous Deformation of Concrete, pp 69-82. Montevideo, 22/03/2011 93
  • 94.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA asentamiento plástico contracción química agua contracción agua química agua (estado fresco) Contracción autógena vacíos de hidratación agua de cemento acumulados exudación cemento cemento hidratado cemento cemento hidratado Inicial Inicio de Fraguado Endurecimiento Relación volumétrica entre asentamiento, contracción química y contracción autógena. Fuente: S. Kosmatka y otros, 2004. “Diseño y Control de Mezclas de Hormigón” (Portland Cement Association). Montevideo, 22/03/2011 94
  • 95.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Montevideo, 22/03/2011 95
  • 96.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA SOBRE LA CONTRACCIÓN DE LA PASTA Exudación de mezclas de hormigón para pavimentación con TAR a) Exudación de mezclas de pavimento b) Rango de exudación recomendado Montevideo, 22/03/2011 96
  • 97.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DEL CAMBIO DE EXTESIBILIDAD Extensibilidad : capacidad de deformación del material 400 estado de transición Extensibilidad [x 106] 300 estado fresco estado 200 endurecido 100 0 1 2 4 6 8 10 1 3 7 Tiempo [h, días] Fuente: Concrete Society, 1992. “Nos-Structural Cracks in Concrete” , adaptado por el autor Montevideo, 22/03/2011 97
  • 98.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS INFLUENCIA DEL CAMBIO DE EXTESIBILIDAD Extensibilidad : capacidad de deformación del material 400 estado de transición Extensibilidad [x 106] 300 estado fresco estado 200 endurecido 100 peligr 0 1 2 4 o 6 8 10 1 3 7 Tiempo [h, días] Fuente: Concrete Society, 1992. “Nos-Structural Cracks in Concrete” , adaptado por el autor Montevideo, 22/03/2011 98
  • 99.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA Las 4 acciones prácticas para evitar la fisuración temprana: 1) Minimizar la contracción temprana 2) Aumentar la extensibilidad de la mezcla 3) Disminuir la restricción entre la losa de pavimento y la base 4) Adecuado debilitamiento controlado (materialización de juntas) Montevideo, 22/03/2011 99
  • 100.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 1) Minimizar la contracción temprana a) Utilizar 0,42 ≤ w/c ≤ 0,58 b) Utilizar un cemento adecuado (finura, contracción, resistencia) c) Minimizar el CUC (contenido unitario de cemento) d) Minimizar el volumen de pasta de cemento e) Maximizar el volumen de AG f) Evitar la pérdida temprana de agua g) Reducir la evaporación h) Realizar un curado húmedo i) Provocar una expansión controlada de la mezcla j) Reducir la contracción de la mezcla Montevideo, 22/03/2011 100
  • 101.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 2) Aumentar la extensibilidad de la mezcla a) Utilizar piedra partida como AG b) Utilizar un AG de bajo módulo c) Utilizar fibras d) Incorporar aire en forma controlada Montevideo, 22/03/2011 101
  • 102.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 3) Reducir la restricción entre la losa y la base a) Colocar una lámina que facilite el deslizamiento b) Colocar una capa de material compresible c) Maximizar la planicidad de la superficie de la base d) Pintar la superficie de la base con una lechada de cal Montevideo, 22/03/2011 102
  • 103.
    RIESGO DE FISURACIÓNEN PAVIMENTOS ACCIONES PARA EVITAR FISURACIÓN TEMPRANA 4) Adecuado debilitamiento controlado (juntas) a) Asegurar la alineación y ubicación de los pasadores b) Asegurar la alineación y paralelismo de las juntas c) Aserrar en el momento adecuado d) Aserrar con la secuencia adecuada e) Aserrar a la profundidad adecuada f) Diseñar una separación de juntas adecuada Montevideo, 22/03/2011 103
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    ¡Gracias! ¿preguntas? edgardo.becker@lomanegra.com.ar ó edgardo.becker@hotmail.com ecker, Edgardo A. Ingeniero en Construcciones U.N.C.P.B.A. Matrícula Profesional N° 46309 Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires con el patrocinio de: Miembro AIE (Asociación de Ingenieros Estructurales) N° 268