100 Años de Durabilidad Sika

7/23/2019 100 Aos de Durabilidad Sika

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100 Aos de DurabilidadDesde Sika-1 a SikaViscoCrete


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100 Aos de Durabilidad

Desde Sika

-1a Sika

ViscoCrete


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100 aos de durabilidad 2

Hormign impermeable 4

Hormign con alta durabilidad, que reduce la corrosinen las armaduras 6

Hormign resistente a ciclos de hielo / deshielo 8

Hormign resistente a sulfatos 10

Hormign resistente al fuego 12

Hormign resistente a la reaccin slico-alcalina 14

Hormign resistente a la abrasin 16

Hormign resistente a los productos qumicos 18

Hormign de alta resistencia 20

Hormign de retraccin controlada 22

ndice

Fundada por Kaspar Winkler en 1910, el nombre de Sika sigueasocindose a soluciones duraderas e impermeables. Los productosde Sika han contribuido al xito desde que se empez con aditivoimpermeabilizante para mortero, utilizado por primera vez en laimpermeabilizacin del Tnel Ferroviario de San Gotardo y siguiendopor todos los sistemas de impermeabilizacin diseados para una

amplia variedad de aplicaciones, entre las que actualmente se incluyeel Tnel de Base de San Gotardo, el tnel ms largo del mundo paratrenes de alta velocidad. Bien sea para sellar y prevenir de formaduradera la entrada de agua o para proteger este preciado lquido yprevenir sus fugas: dos lados de un reto exhaustivo que presentanpuntos muy complejos.

El diseo de un edificio estanco desde el stano hasta la cubiertarequiere el desarrollo de soluciones que abarquen una amplia gama deaplicaciones de instalacin prctica y de proteccin permanente. En elcaso de una estructura completa significara el sellado de superficiescomo los tejados, muros subterrneos o placas de cimentacin. Estosignifica asegurar la estanqueidad de las juntas de construccin y

expansin. Adems, las soluciones de impermeabilizacin en laszonas visibles han de cumplir exigentes requisitos estticos.

Adems del agua, las estructuras de los edificios estn expuestasa un gran abanico de fuerzas y de presiones, empezando por lasfuerzas mecnicas resultantes del tipo de construccin y continuandopor los diversos ataques externos. Las condiciones climticas de caloro fro extremo, el agua agresiva u otros productos qumicos, que estncontinuamente desgastando la superficie, y en casos extremos, elimpacto del fuego, transmiten una enorme presin en las estructurascomo conjunto y sobre todos los materiales del edificio.

El hormign, el material constructivo de este siglo, desempea un

papel fundamental en todas estas aplicaciones y requisitos. En elmundo actual de la construccin, el uso del hormign es omnipresente;no se concibe un edificio sin hormign. Este material de construccines duradero si se formula correctamente, se manufactura de formaindustrial con materias primas que cumplen con todos los requisitos,se cura y se utiliza de manera profesional. As es capaz de soportartodas las exigencias permanentemente.

El hormign ha moldeado el desarrollo sostenible de Sika y desde1910 Sika ha contribuido notablemente en el desarrollo del hormigncomo material de construccin duradero.

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50

40

30

20

10

70

0.30 0.40 0.50

60

Penetracindeaguae[mm]

Relacin A/C

Grosor del muro

Hormign AguaAire

qdqw

0.35 0.45 0.55 0.60

Estructuras de Hormign Impermeable

El objetivo es el diseo y la construccin de una estructura de hormign impermeable. Laimpermeabilizacin de una construccin se determina observando si se cumplen todos los requisitosdecisivos en cuanto a las limitaciones de permeabilidad del agua a travs del hormign, las juntas, las

partes de la instalacin, as como de las fisuras. Gracias a la aplicacin de un sistema muy bien definidoy calculado ha sido posible lograr construcciones con impermeabilidad duradera y de largo plazo. Todaslas partes implicadas deben interactuar estrechamente para minimizar la probabilidad de errores.

Consejos para el diseo de la mezcla de hormign y medidas recomendadas:

Penetracin de agua bajo presin hidrostticaEl lmite de permeabilidad se define como la cantidad mxima de agua que pu-ede penetrar en el hormign bajo una presin especfica durante un periodo detiempo definido.

Inmersin y contacto permanente con aguaEl lmite de permeabilidad al agua (para considerar un hormign impermeable) sedefine como g/m2x horas, en casos en los que la permeabilidad del agua es me-nor que el volumen evaporado sin presin durante un periodo de tiempo definido.

Componentes Descripcin Ejemplo de una frmula

ridos Se puede utilizar cualquier rido de calidad Se pueden utilizar ridos de cualquier tamao

Cemento Se puede utilizar cualquier cemento que cumpla con lanormativa local

Volumen de pasta de cemento tan bajo como sea posible conrespecto al mtodo de colocacin

Aditivos en polvo Ceniza volante o escoria de alto horno Suficiente cantidad de finos por el ajuste de contenido deconglomerado

Volumen de agua Agua fresca o reciclada que cumpla con los requisitos decontenido de finos

Relacin agua/cemento segn lasnormas con respecto a la exposicin

< 0.46%

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del lugar y de los requisitos de resistenciainicial

Agente impermeabilizante

SikaViscoCreteoSikaPlast o Sikament

Sika-1Sika-WT 120-L

0.60% 1.50%

1.50%

Requisitos de instalacin

Productos de curado

Cuidado en la instalacin y compactacin

Posterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficiesSika Antisol

Sellado de juntas Sellado de juntas de construccin y de movimiento,penetraciones y daos en la construccin

Sika-WaterbarsSikadur-Combiflex

Sistema SikaInjectoflex o/y Sika-FukoSikaSwell

Sistemas deimpermeabilizacin

Sistemas de membrana impermeable y flexibleSistema de membrana adherida

Sikaplan

Sikaproof-A

DIN 1045: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton (2001-07), Beuth-Verlag, Berlin DIN EN 206: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 1: Beton Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt (2001-07), Beuth-Verlag, Berlin

DAfStb Heft 555 Erluterungen zur DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlssige Bauwerke aus Beton US Army Corps of Engineers (USACE) CRD- C48-73 Permeability of Concrete British Standard BS 1881 Part 122

Normas y publicaciones de referencia


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La impermeabilidad del hormign frente al agua se determina por laimpermeabilidad de la matriz cementosa, por ejemplo, la porosidad capilar.

Algunos factores decisivos de dicha porosidad capilar son la relacin agua/cemento, el contenido y el tipo de materiales puzolnicos o de actividadhidrulica latente. Un superplastificante potente es utilizado para bajar larelacin agua/cemento. Esto permite disminuir el volumen de los poroscapilares en la matriz del hormign al tiempo que el hormign se trabaja conmayor facilidad. Estos poros son los caminos de migracin potenciales porlos que el agua penetra en el hormign. La eleccin del superplastificante

resulta importante a la hora de ayudar al constructor en obra a la hora dela colocacin del hormign. Ciertas cuestiones como clase de consistencia,su mantenimiento en el tiempo, una alta resistencia temprana y un buenterminado de la superficie pueden convertirse en factores influyentes. Unsegundo aditivo reacciona con los iones de calcio en la pasta del cementopara producir un revestimiento hidrofbico dentro de los propios poroscapilares; lo que consecuentemente bloquea los poros y proporciona unaproteccin efectiva incluso a 10 bares (100 metros de columna de agua).Cuando se llega al lugar, el hormign puede bombearse o tratarse segnlos mtodos convencionales. El hormign debe colocarse, compactarse ycurarse de acuerdo a las buenas prcticas del mismo.Un sistema correcto para tratar las juntas (juntas de construccin y demovimiento) es la clave para logar una estructura impermeable. Lassecuencias de vertido del hormign y el tamao del vano han de tenerse en

cuenta a la hora de reducir el riesgo de fisuracin por retraccin plstica.Se aconseja no exceder la relacin 3:1 para los poros de los muros enparticular; lo que significa que las juntas de construccin sern casiinevitables dentro de la estructura.Por un lado, un diseo correcto de cualquier tipo de junta es esencial. Pero,por otro lado, la colocacin e instalacin cuidadosa del sistema de juntasson decisivas para lograr la impermeabilizacin de las construcciones. Siexisten fugas de agua en el hormign estanco, esto suele deberse en lamayora de los casos a juntas de construccin mediocres. Asimismo, sedeben tener en cuenta otros detalles como los huecos de los espadines ylas penetraciones necesarias. Se dispone de diferentes sistemas de juntasdependiendo del nivel de proteccin que se necesite, desde la presin deagua exterior hasta el uso previsto de una construccin. Las juntas de

construccin se suelen sellar utilizando cintas hidroflicas que vienen envarias formas y tamaos y se hinchan si entran en contacto con agua. Estascintas suelen tener una superficie de proteccin que reduce el riesgo dehinchado prematuro, como en el caso de lluvia antes de que se vierta elhormign.Para las estructuras que requieren un mayor nivel de proteccin, haydisponibles sistemas de juntas ms avanzados, que pueden ofrecer unacombinacin de elementos hidroflicos mezclados en el propio tubode inyeccin de resina. Este mtodo proporciona una lnea de defensasecundaria excelente (Sistema Fuko@Sika).Para los casos en los que se necesiten juntas de dilatacin, se pueden sellarutilizando cintas de poliolefina aseguradas interna y externamente graciasa adhesivos epoxi especiales o waterbars tradicionales de PVC (SistemaSikadur@Combiflex SG).

La absorcin de agua del hormign bajo presin mide la cantidadmxima de agua en mm durante un tiempo definido a una determinadapresin. (24 horas con 5 bares segn EN-12390-8)

Sika Waterbars son perfiles preconformados de PVC flexibles para lasjuntas de construccin y de movimiento que pueden someterse tanto aaltas como a bajas presiones de agua.

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Hormign con Alta Durabilidad, que reduce la Corrosin enlas ArmadurasEl hormign es un material de construccin ingenioso, porque si se combina con armadura de aceroadquiere una tremenda capacidad de carga. La combinacin con acero cuenta con la ventaja, encondiciones normales, de que el alto pH del hormign crea una capa pasiva de hidrxidos de hierro en

la superficie del acero que le sirve de proteccin frente a la corrosin. En particular, el acero puedeponer en peligro la durabilidad de la construccin en caso de que exista humedad y sal. Los proyectosde zonas costeras o en lugares en los que se utilizan agentes anticongelantes han de protegersepermanentemente de la corrosin del acero.


Daos en una estructura de hormign debido a un recubrimiento insuficiente y ala mala calidad del hormign

Medicin potencial de un muro de contencin situado a lo largo de unacarretera con mucho trfico en la que se utilizan grandes cantidades de salesanticongelantes. Menos de 10 aos de exposicin. Cuanto ms oscuro es el color,mayor potencial de corrosin.


ridos Se puede utilizar cualquier rido de calidad Se pueden utilizar ridos de cualquier tamao



Aditivos en polvo Ceniza volante o escoria de alto horno, humo de slice,puzolanas naturales

Volumen de agua Agua fresca o reciclada que cumpla con los requisitos decontenido de finos


< 0.46%

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del lugar y de los requisitos de resistenciainicialInhibidor de la corrosin


SikaFerroGard-901

0.60% 1.50%

10 12 kg/m


Productos de curado

Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin)en las superficiesSika Antisol

Sistemas de proteccin Proteccin de la superficie frente a la penetracin de clorurosy de carbonato clcico

Sika ofrece una amplia gama de soluciones rgidas y flexibles paraprevenir la penetracin del agua.Solucin Sika: Sikagard


ASTM C1202 - Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration ACI 222 - Protection of Metals in Concrete Against Corrosion ASTM C1582 / C1582M - Standard Specification for Admixtures to Inhibit Chloride-Induced Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete

Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States PUBLICATION NO. FHWA-RD-01-156;Authors Gerhardus H. Koch, Michiel P.H. Brongers, and Neil G. Thompson, CC Technologies Laboratories, Inc., Dublin, Ohio Y. Paul Virmani U.S. Federal Highway Administration,Turner-Fairbank Highway Research Center, McLean, Virginia J.H. Payer Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio

-5 -75 0 -145 15 -105 10 -25 0-125 -180 -160 -150 -140 -175 -175 -150 -135-150 -245 -170 -145 -190 -205 -155 -185 -170-155 -230 -145 -195 -185 -185 -185 -205 -205-175 -240 -210 -165 -215 -215 -210 -220 -190-215 -250 -175 -200 -200 -230 -215 -220 -190-210 -250 -210 -210 -205 -185 -235 -260 -210-255 -270 -310 -220 -225 -255 -280 -285 -235

-260 -280 -295 -300 -330 -240 -230 -285 -235-220 -280 -315 -245 -320 -295 -290 -275 -290-260 -320 -325 -305 -325 -335 -270 -310 -330

Escala de color

-300 >-250 >-200 >-150 >-100 >-50 >0


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sinSikaFerroGard

conSikaFerroGard

E (mV)

Potencial

Densidaddecorriente

andica

Densidaddecorriente

catdica

+i (A/cm2)

i (A/cm2)

sin SikaFerroGard

con SikaFerroGard

Das [d]

Corriente de corrosin integrada [A x d]24000

4000

20000

16000

12000

8000

40035030025020015010050

Las prcticas habituales de construccin aseguran que la corrosin dela armadura de acero es limitada. En estas prcticas se cuenta conunos mnimos en cuanto a la calidad del hormign (relacin agua/conglomerante, contenido de cemento, un mnimo de resistencia) yal revestimiento de armaduras de hormign. Sin embargo, existenmuchos casos, sobre todo en aquellos en los que el ambiente tieneun alto contenido en cloruros (sales anticongelantes, agua del mar o,incluso, componentes del hormign contaminados) en los que estosprocedimientos de proteccin bsica resultan insuficientes. Por ejemplo,entre los 583.000 puentes de Estados Unidos, los clculos indican que

aproximadamente el 15% son deficientes a nivel estructural debido a lacorrosin del acero y de la armadura de acero.Con el fin de prevenir la corrosin o retrasar el comienzo de la mismay, por lo tanto, aumentar la duracin de la estructura, se pueden dartres pasos adicionales para proteger el acero de la corrosin: mejorar lacalidad del hormign, utilizar inhibidores de la corrosin y aplicar capasde proteccin.Una mejora de la calidad del hormign significa reducir el nmero yel tamao de los poros capilares, lo que aumenta la densidad de lamatriz del hormign y, como resultado, impide el paso de cloruros o deCO2en el hormign. Si se reduce la relacin agua/cemento mediante laaplicacin de una mayor cantidad de reductores de agua o mediante eluso de materiales cementosos suplementarios, como la ceniza volante

o las puzolanas naturales, se consiguen oportunidades para mejorar eldiseo de la mezcla en la tecnologa del hormign.Cuando se elige mejorar la calidad del hormign para protegerlo de lacorrosin, se debe prestar especial atencin en ubicarlo correctamente,en el curado y en la retraccin potencial de la mezcla del hormign, yaque los cloruros y el CO2pueden penetrar hasta la armadura de aceroa travs de las pequeas grietas con independencia de la densidad dela mezcla del hormign.Los inhibidores de la corrosin se aaden a la mezcla durante el procesode dosificacin. Los inhibidores no influyen de manera significativa enla densidad del hormign o en la penetracin de cloruros o CO2, peroactan directamente en el proceso de corrosin. Los inhibidores de lacorrosin se pueden clasificar de muchas formas. Por un lado, comoun aditivo que retrasa el inicio de la corrosin o, por otro lado, como un

aditivo que reduce la velocidad de corrosin del acero embebido en elhormign, o ambos en casos del hormign que contiene cloruros.Segn otra definicin, estos inhibidores deben reducir la velocidad decorrosin y el rea daada de las barras de la armadura en hormigones

que contengan cloruros. Hoy en da los inhibidores principales son losproductos basados en nitrito de calcio o en aminosteres.Los revestimientos de proteccin y/o las pasivantes se utilizan parareducir la entrada de cloruros y de dixido de carbono. Dichas capaspueden aplicarse segn dos procedimientos bsicos: en la superficiedel hormign o en las barras de la armadura de acero antes de que se

embeban en el hormign.

El acero en el hormign que contiene cloruros; con y sin SikaFerroGard.SikaFerroGard desplaza los cloruros a la superficie del acero. Formauna capa de proteccin que mueve el potencial de corrosin y reduce ladensidad de corriente a un nivel muy bajo.

El Departamento de Investigacin y Desarrollo de Sika, en Zrich, prob losefectos anticorrosivos de SikaFerroGarden las vigas de hormign fisuradas.Los ensayos se produjeron de acuerdo a las normas ASTM G 109 y se trataronde forma cclica con sales anticongelantes. Las mediciones peridicas de lacorriente de corrosin prueban la proteccin de SikaFerroGard.

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Rango de resistencia AOB = alto (WF-L > 80 %) Radio:

BOC= medio (WF-L = 80-25 %) Alto WF-L = 94 %

COD= bajo (WF-L < 25 %)

LPM AG, Beinwil Switzerland

Hormign Resistente a Ciclos de Hielo / Deshielo

Las sales anticongelantes atacan a las superficies de hormign y se consideran uno de los deteriorosms dainos para este tipo de estructuras, aunque se ha subestimado durante dcadas debido al usode enormes cantidades peridicas de estas sales. Gracias a una serie de tcnicas estructurales

adecuadas y al estudio de las mediciones tecnolgicas bsicas relativas al hormign, los materialesde construccin han demostrado una gran resistencia permanente a las heladas a pesar de laamenaza que representan las sales anticongelantes.


Merkblatt fr die Herstellung und Verarbeitung von Luftporenbeton, Forschungsgesellschaft fr Straen-und Verkehrswesen (FGSV) 2004 ACI 306R - Cold Weather Concreting ACI 201.2R - Guide to Durable Concrete, Chapter 4 - Freezing and Thawing of Concrete ASTM C 457 Standard Test Method for Microscopical Determination of Parameters of the Air-Void System in Hardened Concrete ASTM C666 / C666M - Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing



ridos Los ridos que se utilicen tienen que ser resistentes a lasheladas

Se pueden utilizar ridos de cualquier tamao

Cemento Se puede utilizar cualquier cemento que cumpla con lanormativa localEl cemento Portland puro para resistencia mxima


Aditivos en polvo Para una mayor compactacin Sikafume Hasta max. 4%

Volumen de agua Agua limpia, sin contenido de finos Relacin agua/cemento segn las normascon respecto a la exposicin

< 0,46%

Aditivos para hormign SuperplastificanteLa dosis depende de la frmula (el superplastificante y los

aditivos aireantes deben ser compatibles entre s)


0.60% 1.40%

Aditivos aireantes (tiempo de mezclado aprox. 90 seg.)La cantidad requerida de aditivos aireantes es altadependiendo del cemento y de la cantidad de finos de laarena

Dosis SikaAer:Burbujas de aire con:- un dimetro mx. de partculas de 32 mm- un dimetro mx. de partculas de 16 mm

0.10 0.80%

approx. 3.0 5.0%approx. 4.0 6.0%

Requisitos de instalacin El hormign resistente al hielo debe transportarsenicamente en camin hormigonera y debe mezclarse denuevo minuciosamente antes de su uso (aprox. 30 seg./m3).Han de realizarse mediciones peridicas del aire ocluido.Producto de curado

Cuidado en la puesta en marcha y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies

Sika Antisol

Las burbujas de aire que se introducen artificialmente por aditivos aireantesde aire generan espacios de expansin en las estructuras de hormign quepermiten un crecimiento aproximado del 10% del volumen de agua cuando stase congela y se convierte en hielo.

En el test BE II de acuerdo con la normativa D-R 400, las pruebas prismticasestn sujetas a la alternancia de cargas entre +20C y -20C, el cambio delongitud se mide y juzga en tres rangos de durabilidad (bajo / medio / alto). Elclculo se realiza de acuerdo con la ASTM C666.

D4

3

2

1

C

0

-0.5

B

A

300200100500Nmero de ciclos

400360

Cambiod

elongituden

ReduccinE-Mdulosen%

0

-4-8

-12

-16

-20

-24

-28

-32

-36

-40

-44

-16

-12

-8

-4


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Las temperaturas extremadamente bajas que producen la congelacindel agua son una gran amenaza en la estructuras de hormignespecialmente en zonas donde se construyen pistas y carreteras, perotambin para las estructuras que sufren la presin de la llovizna y delroco, tales como los muros de contencin, las calzadas, los puentes olas entradas de los tneles, as como los propios edificios.En los sitios en los que el hormign est cerca de la superficie, el aguase filtra en dicho material como resultado de la capilaridad. Si el aguase congela y se convierte en hielo, aumenta su volumen en casi un

10%, lo que significa que se ejerce una mayor presin en los huecosque el agua ocup. Dependiendo de las propiedades mecnicas delhormign (transferencia de tensiones), esta presin puede tener comoresultado cambios mnimos o en pequeas fisuras en la microestructuradel hormign. Una deformacin aislada podra considerarse un hechoinsignificante, pero las fluctuaciones en la temperatura durante elinvierno a lo largo de los aos se repiten en innumerables ocasiones.Las fisuras diminutas pueden provocar el descantillado de la superficie,mientras que el ataque al hormign contina producindose hasta llegara las zonas reforzadas, que a veces tambin resultan amenazadas.Las sales anticongelantes se emplean a menudo para evitar laformacin de hielo en las aceras y en las carreteras. Estos agentesllevan a cabo un deshielo rpido en las superficies de hormign, unproceso que extrae una cantidad considerable de calor del hormign

en un corto periodo de tiempo; lo que significa que en las zonas en lasque el hormign est cerca de la superficie, la temperatura se desplomams de 10C en 1 2 minutos. El uso de estas sales anticongelantescon el agua ya congelada genera unos picos de tensin mayores.Desde el punto de vista de la tecnologa del hormign, estas diferenciasde tensiones pueden medirse con dos mtodos primarios, aunqueambos son insuficientes por s solos. Por un lado, se debe mantener lamnima cantidad posible de agua en el hormign con alta resistencia ala congelacin y expuesto a sales anticongelantes, lo que reducir engran medida la cantidad de agua libre que correr por la estructura delhormign. Asimismo, hay que contar que el exceso de agua residual,que siempre est presente en el hormign, necesitar espacio para suexpansin. De este modo el incremento de volumen provocado por la

congelacin ser absorbido sin generar ninguna presin interna. Estoshuecos, introducidos de manera artificial y creados durante el procesode fabricacin con aditivos aireantes, tienen que ser lo ms pequeos,cerrados y esfricos posibles con un dimetro de entre 0,02 y 0,03 mm.Las burbujas con un tamao mayor no contribuyen a que el hormignsea altamente resistente a la congelacin. El nmero de burbujas,medido segn el ensayo de presin del aire antes de la colocacin delhormign, depende de la cantidad de pasta cementicia (15-20% delvolumen de dicha pasta) y debe estar entre el 4 al 6% del volumen delhormign.

Superficie prcticamente sinexposicin a la intemperie

Las sales anticongelantes esparcidas intensifican considerablemente lareaccin una vez que el agua se ha congelado y provocan un dao muchomayor en zonas en las que el hormign est cerca de la superficie.

Un mtodo muy utilizado para medir el nivel de congelacin del hormigny la resistencia a las sales anticongelantes consiste en la congelacin ydescongelacin sucesivas en una baera de agua a la vez que se realizanmediciones de la diferencia de tamao antes y despus de la prueba.

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Superficie muy expuesta a laintemperie


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Hormign Resistente a Sulfatos

Las estructuras de hormign, sobre todo en las construcciones subterrneas, aparte de estar expuestasa pesadas cargas y a usos durante dcadas, han de hacer frente a las presiones que provienen de lainfraestructura como fuerzas mecnicas permanentes, as como al agua agresiva. Sin embargo, el

hormign nunca se ha caracterizado por una gran durabilidad. Las soluciones que contienen sulfatos,como en el agua subterrnea natural o contaminada, constituyen un impacto que deterioraconsiderablemente el hormign, lo que finalmente puede provocar la prdida de resistencia, laexpansin del material, el descantillado de las capas superficiales y, en ltimo caso, la desintegracin.

DIN EN 206: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 1: Beton Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt (2001-07), Beuth-Verlag, Berlin ACI 201.2R 08 Guide to Durable Concrete, Chapter 6 - Chemical attack ASTM C 452 - Standard Test Method for Potential Expansion of Portland-Cement Mortars Exposed to Sulfate ASTM C 1012 - Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution

Muestras de hormign donde se aprecia el antes y despus del mismo sometidoa un ataque por sulfatos. El hormign muestra un aumento considerable delongitud debido al descantillado. Las primeras grietas han aparecido en lamuestra.I

Inmediatamente despus del proceso de curado al vapor, la superficie de hor-mign de los segmentos de un tnel hay que cubrirla con una emulsin epxicaacuosa que para que la absorban todos los poros, incluso los ms pequeos, y segenere una capa sellada protectora.



Componentes Descripcin Ejemplo de una frmularidos Se puede utilizar cualquier rido de calidad Se pueden utilizar rido de cualquier tamao

Cemento Tiene que cumplir la normativa EN 206 con una resistencia media alta a los sulfa tos y la ASTM C-150 de cementos resistentes asulfatos


Aditivos en polvo Ceniza fina o escoria de alto horno, humo de slice, puzolanasnaturales

Sikafume 4.0 8.0%

Contenido de aguaTiene que cumplir la normativa EHE-08 dependiendo del tipo deexposicin

Relacin agua/cementoI

IIaIIbIIIa; IIIbIIIcIV

< 0.65< 0.60< 0.55< 0.50< 0.45< 0.50

Aditivos para hormign SuperplastificanteEl tipo depende del emplazamiento y de los requisitos de resistenciatemprana


0.60% 1.50%


Producto de curado

Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad(compactacin) en las superficiesSika Antisol

Sistema de proteccin /Sistema de curadoespecial

La resistencia del hormign a productos qumicos es muy limitada.Las capas de proteccin adecuadas pueden proteger de formaduradera las superficies de hormign frente a la intemperie

Curado especial de los segmentos de los tneles yaprediseados una vez desmoldado con Sikagard


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El ciclo de vida previsto para una estructura de hormign se aseguramediante el diseo adecuado de la mezcla, que se adapta a los diversosimpactos dependiendo del tipo de exposicin. El sulfato que contieneel agua reacciona con el aluminato triclcico (C3A) del cemento paraformar etringita (tambin taumasita bajo ciertas condiciones), quellevan a un incremento del volumen. Dicho aumento provoca altaspresiones internas en la estructura del hormign que puede conllevarla formacin de grietas y descantillado. Este tipo de ataque se clasificaen el grupo de los ataques qumicos, en los que un hormign estndar,

que no ha tomado ninguna medida en particular, puede sufrir daossignificativos. La experiencia demuestra que la prdida de adhesin yde resistencia son a menudo daos ms graves que los producidos porla expansin y las grietas.La resistencia del hormign a sulfatos est determinada por laresistencia a sulfatos de la matriz del cemento, as como por sucapacidad de soportar la difusin de los iones de sulfato a travs de sumatriz. El hormign que pretende ser resistente a los sulfatos debe teneruna alta impermeabilidad, as como una alta resistencia a compresin.Asimismo, deben utilizarse cementos con bajo contenido en C3A y Al2O3con el fin de reducir el nmero de reacciones que lo deterioren. Resultaaconsejable aadir humo de slice, ya que contribuye a crear una mayordensidad en la matriz del cemento, por lo que se mejora la unin entre

la matriz del cemento y los ridos, lo que da como resultado una mayorresistencia a compresin.Segn la EN 206-1, el ataque de los sulfatos se considera como unataque de exposicin qumica. Por ello, la clase de exposicin estdeterminada por la cantidad de sulfato que se prev contenga el aguaque estar en contacto con el hormign. Segn la clase de exposicin,se requerir una cantidad mnima de cemento combinada con unarelacin mxima de agua/cemento, as como la utilizacin obligatoriade cemento con una alta resistencia a los sulfatos.En los tneles la durabilidad es de una importancia decisiva y el ataquede los sulfatos es constante, por lo que se convierte en un reto. Estoocurre sobre todo en los casos de tneles con segmentos prefabricadospara la tuneladora y el soporte rocoso, donde es necesario proyectar

hormign. En las excavaciones en las que se cuenta con el ataquede sulfatos, es complicado cumplir con todos los requisitos tcnicosa menos que se tomen las medidas apropiadas segn la mezcla dehormign que se haya diseado. En el caso del hormign proyectado,es obligatorio usar aceleradores libres de sustancias alcalinas paraconseguir la resistencia adecuada.

Forma clsica del ataque del sulfato asociado a la formacin de etringi tao de yeso. Crecimiento de una gran cantidad de bastones de etringita enla pasta del cemento sometidos a soluciones del exterior.

Ncleos de etringita formados en la pasta de hormign vieja. El esquemade la derecha muestra una pasta de dos aos sometida a ataques desulfatos. Se ven claramente los ncleos de etringita formados con C-S-H.

La utilizacin de segmentos de tneles rpidos e industriales requierela produccin de ciclos de tan slo unas horas, con una temperaturamxima de desarrollo del hormign de 60C.Pero es muy complicado con cementos convencionales resistentesa sulfatos, ya que estos cementos muestran una resistencia inicialms baja. Una mezcla de hormign que contenga humo de slice yun superplastificante cumple ambos criterios, pero este sistema esmuy sensible al curado debido a la formacin de grietas. Si se aplicauna emulsin epxica de base acuosa inmediatamente despus deldesencofrado de los segmentos, se puede producir un hormign librede micro-grietas.

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Hagerbach Test Gallery (VSH) Suiza1400

400

1200

1000

800

600

200

0

Tiempo [min]

1209060300 150

Temperatu

ra[C]

Curvas de fuego

ISO 834

ZTV-Tunnel (D)

RWS (NL)

Hc inc

Hormign Resistente al Fuego

La amenaza del fuego est presente siempre en todas partes. Este peligro inminente depende del tipode exposicin y, naturalmente, difiere si la construccin amenazada es un paso subterrneo parapeatones, un tnel en una carretera o un garaje subterrneo de un rascacielos. El hormign es el

material portante en casi todas las estructuras construidas y, por lo tanto, existe un alto riesgo, ya quetoda la estructura se derrumbara si se produjera un fallo en dicho material. Por ello, el hormign, conindependencia del tipo de peligro del que se trate, tiene que formularse de manera adecuada oprotegerse con medios externos con el fin de evitar posibles fallos en caso que se produzcan altastemperaturas en un incendio.


ZTV-ING Teil 5: Tunnelbau ACI 216 - Code Requirements for Determining Fire Resistance of Concrete and Masonry Construction Assemblies

ASTM E119 - Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials VBB Merkblatt, Schutzschichten fr den erhhten Brandschutz fr unterirdische Verkehrsbauwerke, 2006 VDV-Frderkreis, Fire Protection in vehicules and tunnels for public transport, 2005



ridos ridos del tipo de los carbonatos: caliza, dolomita, yesos sonmejores ya que se calcinan.Los ridos que contienen slice no resultan tan buenos.




Contenido de agua Agua fresca o reciclada que cumpla con los requisitos decontenido de finos


< 0,48%

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del emplazamiento y de los requisitos deresistencia temprana


0.60% 1.20%

Polmeros o hilos monofilamentos de polipropileno SikaFibers 2.0 3.0 kg/m

Requisitos de instalacin Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies

Proteccin pasiva delhormign

Morteros l igeros de aplicacin mediante proyeccin Sikacrete-F 25 40 mm

Estas curvas de evaluacin simulan el perfil de la temperatura dentro del tnel. Elejemplo de la curva RWS est basada en la mxima exposicin posible en el peorescenario; se define como un fuego en un camin cisterna con una capacidad decarga de 50 m3con un 90% de hidrocarburo lquido (combustible).

En una cmara de horno especial, se puede replicar la trayectoria del fuego,probar los revestimientos y evaluar. Se mide la evolucin de la temperatura envarios puntos y se registra.


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El hormign es un material de construccin fabricado con componentesno combustibles como el cemento, ridos y agua. La conductividadtrmica del hormign es de 1,5 a 3,0 W/mC aproximadamente, por loque este material resulta adecuado como proteccin contra el fuego yaque resiste los efectos del calor directo antes de que el acero se debilitehasta el punto de colapso estructural. La resistencia al fuego se definecomo la capacidad de una estructura para cumplir con las exigenciasrequeridas (funcin de soporte de carga y/o funcin de separacin) enuna exposicin al fuego determinada y durante un periodo de tiempo

especfico (integridad). La resistencia al fuego se aplica a los elementosconstructivos y no a los propios materiales, pero las propiedades delos mismos afectan a la resistencia del elemento del que forman parte(Eurocode 2). Los modelos tiempo-temperatura relacionan el tipo decombustible consumido, el volumen del combustible, los efectos deventilacin y la localizacin del fuego. En la mayora de los casos latemperatura del fuego crece rpidamente en minutos, lo que puedellevar al comienzo de un astillamiento cuando la humedad inherenteen el hormign se convierte en vapor y se expande. El escenario msgrave de todos es el que representa la curva RWS de los Pases Bajos,que representa un enorme fuego de hidrocarburos dentro de un tnel.Existen varias opciones disponibles para mejorar la resistencia alfuego del hormign. La mayora de los hormigones contienen cemento

Portland o cemento mezclado Portland que empieza a degradarlas propiedades importantes por encima de los 300C y a perder laresistencia estructural por encima de los 600C. Por supuesto que laprofundidad de la zona debilitada puede ir de unos pocos milmetrosa muchos centmetros dependiendo de la duracin del fuego y de latemperatura mxima alcanzada. El cemento con alto contenido enaluminio, que se utiliza para proteger los revestimientos refractarios quealcanzan temperaturas de hasta 1.600C, es el que mejor rendimientomuestra durante un incendio y resulta excelente para temperaturassuperiores a 1.000C.La eleccin del rido influir en gran medida en la presin trmica quese desarrolla durante el calentamiento de una estructura de hormign.Los ridos del tipo de los carbonatos como la caliza, la dolomita y los

yesos son mejores en caso de incendio ya que se calcinan cuando secalientan y liberan CO2. Este proceso requiere calor, as que la reaccinabsorbe una parte de la energa exotrmica del fuego. Los ridos quecontienen slice no suelen dar tan buenos resultados en los incendios.Por ltimo, cuando el rendimiento trmico est relacionado con laconductividad trmica del hormign, el uso de ridos ligeros puedemejorar la resistencia al fuego del hormign en ciertas condiciones.Los polmeros o las fibras monofilamentadas de polipropileno pueden

En sayos de exposicin al fuego de hormign que contiene distintosagregados. Descantillado de la superficie y sinterizacin, se puedecomprobar el desarrollo de la temperatura en diversos grosores.

Si un intrads necesita una proteccin, se recomienda la utilizacin deun refuerzo con malla de alambre.

contribuir de manera significativa a la reduccin del fenmeno de"spalling", por lo que se mejora la resistencia al fuego del hormign.En un incendio, dichas fibras se derriten alrededor de los 160C y secrean canales por los que el vapor de agua resultante se escapa conlo que se minimiza la presin de los poros y el riesgo de descantillado.En condiciones en las que el riesgo de colapso estructural es inaceptable,los diseadores examinan otras formas de proteger el hormign de los

efectos del fuego. Las alternativas van desde el aumento de espesorlocalizado del hormign hasta el revestimiento utilizando protectores decalor con pinturas intumescentes, sistemas de paneles de protecciny morteros ligeros que se aplican proyectados. El propsito de estossistemas pasivos de proteccin frente al fuego depende del tipo de tnelas como de la manera en la que se quiere proteger.

< 250C

< 380C

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Hormign Resistente a la Reaccin Slico-Alcalina

Los ridos constituyen la mayor parte del hormign, por lo que su influencia en el hormign fresco yendurecido es considerable. Los fabricantes de hormign, con el fin de ahorrar costes y energa, secentran en la utilizacin de ridos de reas cercanas. Las fuentes de ridos de alta calidad se han

reducido gradualmente, como resultado la industria de materiales de construccin y los constructoresde la mayora de los proyectos e infraestructuras buscan soluciones para utilizar ridos de menorcalidad. La reaccin slico-alcalina (ASR), que puede ocurrir en los ridos, presenta un reto importantey puede afectar a la durabilidad del hormign.

ASTM C 1260 - Standard test method for potential alkali reactivity of aggregates (mortar-bar method), ASTM Standards in Building Codes 68185.

ASTM C 1293 - Standard test method for concrete aggregates by determination of length change of concrete due to alkali-silica, ASTM Standards in Building Codes 686691. AFNOR P18-594 (2004) Granulats: Mthodes dessais de ractivit aux alcalis, Association Franaise de Normalisation, Paris, France. AFNOR P18-454 (2004) Bton: Ractivit dune formule de bton vis--vis de lalcali- raction (essaie de performance). Association Franaise de Normalisation, Paris, France.


El dao producido por los sulfatos se hace visible a menudo al cabo de las dca-das. Por tanto, se necesita determinar de manera precisa el riesgo para estimarel potencial dao ridos-lcali.

Los granos de slice amorfos en los que han reaccionado los ridos con los ionesalcalinos, formando un gel que se expande al contacto con el agua. Por tanto, losridos se han hinchado y agrietado a la vez que se expanda la parte amorfa (unamasa negra y agrietada)

Consejos para el diseo de la mezcla de hormign y medidas recomendadas:Componentes Descripcin Ejemplo de una frmula

ridos Se debe determinar previamente el potencial ASR de losridos


Cemento Preferiblemente cementos con escoria de alto horno granula-da o ceniza volante


Aditivos en polvo Humo de slice, ceniza volante o escoria de alto hornogranulada

Sikafume 3.0% 6.0%

Contenido de agua Agua limpia, sin contenido de finos Relacin agua/cemento segn lasnormas con respecto a la exposicin

< 0.48

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del emplazamiento y de los requisitos deresistencia temprana


0.60% 1.20%

Aditivos especiales que limiten la reaccin ASR SikaControl-ASR 2.0 10.0 kg/mAcelerantes de hormign proyectado si se utiliza ste Sigunit-AF 3.0% 6.0%


Agentes de curado

Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficiesSika Antisol

Sistema de proteccin Adems de ridos libres de alcalinos y de reactivos, el hor-mign debe contener humedad para que ocurra la reaccin

ASR. Si es una estructura expuesta al agua, la superficie dehormign tendr que protegerse

Sika ofrece una amplia variedad de soluciones flexibles y rgidas queprevienen la entrada de agua.Soluciones: Sikagard, SikaPlan


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EMPA EMPA

Los grandes proyectos de infraestructuras como presas, carreteraso pistas de aeropuerto, requieren enormes cantidades de ridos,que se extraen de las zonas ms prximas al lugar de construccin.Algunos ridos pueden mostrar un creciente o elevado riesgo de ASR.La reaccin Slico-Alcalina es una reaccin qumica que ocurre entrela slice amorfa del rido y la solucin para los poros (lcali) de lamatriz del cemento. La reaccin tiene como resultado un aumento delvolumen del hormign que causa fisuras y descantillado cuando lasfuerzas generadas exceden la resistencia a traccin del hormign. Lascondiciones indispensables para que la reaccin se produzca son lahumedad en el hormign, un alto contenido alcalino en la solucin delos poros y ridos reactivos. Para evitar dicha reaccin ASR, ser de granimportancia disear correctamente la mezcla. Una eleccin adecuadade las soluciones puede evitar daos derivados de una reaccin ASR,incluso aunque se utilicen ridos altamente reactivos.El clinker aporta la mayor parte de la proporcin de los materialesalcalinos. Cuanto mayor contenido de cemento tenga la mezcla, msalcalina ser. Los cementos mezclados introducen un bajo contenidode materiales alcalinos. Una relacin agua/cemento bajo se considerael factor clave para conseguir un hormign denso e impermeable. Unhormign denso ralentiza la difusin de materiales alcalinos libres y la

migracin del agua hacia los ridos. Para que ocurra la reaccin ASR,se necesita que los ridos sean altamente sensibles a las sustanciasalcalinas, como es el caso de las piedras calizas con slice, calizasarenosas, gneis y cuarcita muy deformada. Los ridos porosos,fisurados, erosionados o machacados tienen una mayor capacidad dereaccin que los que cuentan con una estructura densa y una superficieredondeada. Los aditivos puzolnicos como ceniza volante, escoria dealto horno granulada y polvo de slice reaccionan y consumen ioneshidrxilos (alcalinos) durante la hidratacin. Esta reaccin reduce elvalor del pH de los poros, por lo que disminuye la posibilidad de queocurra una reaccin ASR. Los aditivos puzolnicos difieren en formay reactividad dependiendo de su procedencia, pero, generalmente, su

efecto es ms homogneo si se aade al proceso de trituracin delcemento en vez de en el momento de la mezcla. Sin embargo, aqunos encontramos con un punto de discusin sobre si la eficacia de losaditivos reduce la velocidad de reaccin ASR.Los aditivos como acelerantes tradicionales del hormign proyectado

En la superficie del hormign secode este pilar de un puente, puedenobservarse muy bien los daos origi-nados por la reaccin ASR. Los daospueden aparecer al cabo de aos o dedcadas.

El aumento de volumen provocado porla presin resultante de una reaccin

ASR, que se observa en las muestrasde ensayo con los cambios en las me-didas. Normalmente las muestras seguardan en condiciones de alta inten-sidad (temperatura, humedad, cargasadicionales) con el fin de acelerar lareaccin.

pueden aportar altas cantidades de sustancias alcalinas, que aumentanen gran medida la reactividad de la solucin de los poros. En el caso delos ridos que se consideran sensibles, se debe utilizar aceleradoreslibres de lcalis.La experiencia nos ha demostrado que la inclusin de aditivosespeciales puede cercar la reaccin ASR, lo que previene su expansin.Otra solucin posible es aadir un agente inclusor de aire para crear un

espacio artificial de expansin (poros de aire) para la reaccin de losproductos. Si el hecho de que pueda ocurrir una reaccin ASR le causauna gran preocupacin, se recomienda llevar a cabo pruebas previaspara determinar el potencial de reaccin.

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Hormign Resistente a la Abrasin

Los valles y los impresionantes caones son testigos naturales de la indiscutible fuerza del agua. Enprimer lugar en las obras de ingeniera hidrulica, pero tambin en zonas de trfico con grandescargas o con cuerpos rodantes pesados, las superficies de hormign experimentan una presin

considerable y, a veces, incluso hasta abrasiva. Los daos dependen en gran medida del tipo de carga.La exposicin de la superficie a fuerzas rodantes, de friccin o de percusin diferencia los diferentestipos de daos, as como las medidas de prevencin.

DAfStb-Richtlinie "Betonbau beim Umgang mit wassergefhrdenden Stoffen (2004) Betonabrasion im Wasserbau; Dr. Frank Jacobs; TFB Technische Forschung & Beratung fr Zement und Beton, Wildegg Schweiz; TEC21 2004 ACI 201.2R 08 Guide to Durable Concrete, Chapter 8 ABRASION ASTM C 779 - Standard Test Method for Abrasion Resistance of Horizontal Concrete Surfaces ASTM C 1138 - Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete (Underwater Method)



ridos Los ridos que se utilicen tienen que ser los de mayor durezaposible


Cemento Cualquier cemento que cumpla con la normativa local Volumen de pasta de cemento tan bajo como sea posible con respectoal mtodo de colocacin

Aditivos en polvo Polvo de slice para aumentar la compactacin Sikafume hasta un mximo de 8%


< 0,45

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del emplazamiento y de los requisitos deresistencia inicial


0.80 1.60%

Fibras sintticas SikaFiber 3 4 kg/mRequisitos de instalacin Productos de curado Cuidado en la instalacin y compactacin

Posterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies SikaAntisol

Recubrimientode la superficie

La dispersin de los materiales por la superficie, aumentala durezaCapa de proteccin

Sikafloor 0.3 1.5 mm

Las superficies de hormign en agua dulce se ven amenazadas sobre todo porfuerzas adicionales, como las de friccin, las de las aristas vivas y las de abra-sin, as como la de la temperatura debido a la exposicin al hielo.

Las carreteras de hormign y otras reas de accesibilidad pblica, sobre todo lasque cuentan con un alto volumen de trfico o cargas concentradas, estn sujetosa grandes cargas mecnicas, adems de abrasin, y a menudo se enfrentan alriesgo de una superficie lisa y manchada (pulida).


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Durante el paso de las dcadas e incluso de los siglos, la exposicin a laabrasin puede provocar diversos tipos de daos. Antes que las cargasrodadas en las carreteras con trfico, se debe tener en cuenta el trficopesado entre el que se incluyen las ruedas de acero, la exposicin alagua, con o sin transporte adicional de sedimentos. En zonas con trficointenso, el tipo y el peso de las ruedas son factores decisivos para lacarga en general. En el caso de abrasin por agua, es la velocidad dela corriente, la cantidad y el tipo de sedimentos los que son cruciales.Con el fin de aumentar la resistencia a la abrasin, la estrategia de

dimensionamiento adecuada, en la mayor parte de los casos, es la deconstruir superficies duras. Sin embargo, si la exposicin tambin se veafectada por fuerzas de percusin o de friccin, entonces la capacidadde absorcin de la superficie desempea un papel crucial, que puedecontradecir con el enfoque de la dureza. El principio bsico ms crticoen este concepto es la instalacin apropiada del hormign (prevencinde la subida de finos a la superficie provocada por una vibracinexcesiva) y un curado excelente, as las propiedades del hormignemergen a las zonas cercanas a la superficie. Adems, la superficiedebera ofrecer la menor resistencia posible a un ataque por abrasin.Las superficies muy lisas ofrecen el menor potencial para dicho ataque.La comprobacin de los patrones de daos resulta bastante sencilla yse lleva a cabo evaluando la abrasin de la superficie, la condicin de

la capa de lechada del cemento y de los ridos cercanos a la superficie.El hormign con una alta o reforzada resistencia a la abrasin deberademostrar una fuerza de compresin de aproximadamente 50 MPa. Lasuperficie puede reforzarse contra la abrasin de forma considerablecon el uso de micro slices y/o endurecedores repartidos por toda lasuperficie. Para aumentar la resistencia contra los ataques especialeso percutores, hay que mejorar la dureza y la resistencia a la flexin delhormign, que puede lograrse con el uso de refuerzos de fibra en lamezcla. La mejora de dicha capacidad del hormign en general puedellevarse a cabo mediante la mezcla de polmeros sintticos que refuercenla dureza de la pasta del cemento en la matriz, que adems intensificanla adhesin con los ridos. Finalmente, debe existir una diferenciacinadicional entre las distancias de transporte y las zonas de construccin

para facilitar la disipacin de la energa. En estas zonas, se recomiendael uso de un hormign de alta resistencia reforzado con fibras sintticascon una resistencia superior a 80 MPa y su correspondiente resistenciaa la flexin.

Debido a una exposicin continua, la capa de cemento se erosiona enuna primera fase, y posteriormente ridos cada vez m grandes sefrotan, se golpean y se lavan de la pasta de cemento.

Las superficies industriales tambin experimentan una alta abrasindebido al rodaje continuo y a las pesadas cargas situadas siempre enlos mismos sitios. Las capas de hormign y los dispersantes especialespueden reforzar la adherencia del suelo y minimizar el desgaste.

En la construccin, ha de prestarse especial atencin al diseo de loscantos. Se tiene que tratar de una manera especial tanto si se trata dejuntas de dilatacin en carreteras, como de bordes de desprendimientoen construcciones hidrulicas; la construccin nicamente con hormignsuele ser insuficiente. Se debe incorporar juntas especiales fabricadas a

menudo con acero.

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Hormign Resistente a los Productos Qumicos

El agua es la fuente de toda la vida, pero tambin un bien escaso. El agua potable, por tanto, debeprotegerse frente a la contaminacin, mientras que el agua residual debe ser tratada antes dedevolverse a las corrientes. Se considera que las aguas residuales en s mismas y sus tratamientos

son exposiciones qumicas para las construcciones de hormign donde se almacenan. El diseoadecuado del hormign y una buena planificacin debe llevarse a cabo para asegurar la durabilidad dela estructura. Sin embargo, la resistencia del hormign a los ataques qumicos est limitada, por loque hay que prever y anticipar los sistemas de proteccin de la superficie en caso de una fuerteexposicin.

ACI 201.2R 08 Guide to Durable Concrete, Chapter 6 - Chemical attack ASTM C 88 - Standard Test Method for Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate Cemsuisse Leaflet MB 01 Concrete erosion in biological basins in wastewater treatment facilities June 2010 Chemischer Widerstand: DAfStb-Richtlinie "Betonbau beim Umgang mit wassergefhrdenden Stoffen (2004)


La disolucin de los componentes de calcio en la matriz del cemento puededeberse al ataque de los cidos, de las sales, a las grasas o a los aceites anima-les o vegetales. La degradacin del hormign se produce normalmente de unaforma muy lenta.

El ataque de los sulfatos se produce en primer lugar por los sulfatos en el agua.Cuando reaccionan con la matriz del cemento endurecida, se produce un au-mento del volumen que daa la estructura.


ridos Los ridos que se utilicen tienen que ser de calidad alta yresistentes a la congelacin


Cemento Cementos resistentes a los sulfatosCementos con un alto contenido en carbonato clcicoCementos que contengan polvo de slice

Volumen de pasta de cemento tan bajo como sea posible con respectoal mtodo de colocacin

Aditivos en polvo Polvo de slice, ceniza fina o escoria de alto horno Sikafume 3.0 6.0%


< 0.45

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del emplazamiento y de los requisitos deresistencia inicial


0.80 1.60%

Requisitos de instalacin Producto de curado Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies SikaAntisol

Sistema de proteccin La resistencia qumica del hormign presenta altos lmites.Si se superan dichos lmites, las superficies de hormignpueden protegerse con capas de forma duradera

Sika ofrece una amplia variedad de soluciones que previenen laentrada de productos qumicosSolucin Sika: Sikagard, Sikafloor& Sikalastic

Dibujo: BetonSuisse Merkblatt 01Dibujo: BetonSuisse Merkblatt 01

Ataque de sulfatos Ataque de cidos

Largo original


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El agua se utiliza principalmente para regar y para beber. Adems deestas aplicaciones, el agua se usa en la industria, en la agricultura, comomedio de transporte y de muchas otras formas en la vida diaria. El agua yotros lquidos se conducen en tuberas y se almacenan en tanques; tantode agua limpia como residual. El contacto de una superficie de hormigncon agua se produce principalmente en las actividades de conduccin ode almacenamiento. Normalmente los tanques utilizados para almacenaragua potable o para purificar aguas residuales, as como las tuberas parasu conduccin, se fabrican con hormign. El hormign es un material

de construccin importante sobre todo en los tratamientos de aguasresiduales en las fosas de sedimentacin, en los depsitos de aireacin(descomposicin de sustancias orgnicas), nitrificacin y desnitrificacin(conversin de aluminio y nitrato) o, incluso, en su limpieza. Por tanto,el reto es disear estructuras de hormign que resistan a la exposicinde diversas sustancias qumicas y que, al mismo tiempo, soportenpresiones. La frmula del hormign resistente a sustancias qumicas, eltratamiento y la limpieza de los depsitos tienen que adaptarse entre sy, en los lugares en los que sea insuficiente la resistencia del hormign,ser necesario protegerlo con capas especiales.La resistencia a productos qumicos, en este caso, significa la propiaresistencia a la corrosin y a la erosin del hormign. De todos los tiposconocidos de ataques por "spalling" como la accin hielo/deshielo (con

y sin sales descongelantes), la reaccin ASR (reaccin slico-alcalina),exposicin a los sulfatos y a la abrasin mecnica, en las instalacionesde tratamiento de aguas residuales, en particular, predomina la agresinde productos qumicos y disolventes. El agua que se trata en este tipode instalaciones, no obstante, vara en gran medida para describir comouniforme el ataque a las superficies de hormign. Un factor decisivo dela calidad del agua en general es tambin su dureza (fh). Por un lado,la superficie del hormign se ve atacada por una mezcla de productosqumicos, mientras que por otro lado, en la superficie tambin ocurrenfuerzas mecnicas (por ejemplo, fuerzas durante el proceso delimpieza). Por ello, los finos, que ya se haban disuelto, se desgastanpero se adhieren a la estructura de hormign. Este proceso se aceleracuando nos encontramos con un agua dbil (dureza < 15fh o 8,4dH)

y con una reduccin del valor del pH en la superficie del hormign (porejemplo, una pelcula biolgica). El diseo del hormign, el curado y suposterior limpieza de la superficie se tiene que adaptar dependiendo dela exposicin.Mientras que para una limpieza mecnica, se considera que unasuperficie de hormign compacto y resistente es ptima, un hormigncon un alto contenido en calcita tolera mejor los productos de limpiezaqumicos. La resistencia del hormign a este tipo de productos tieneunos lmites de resistencia altos. Si se exceden estos lmites, lassuperficies de hormign slo podrn protegerse de forma duradera concapas apropiadas.

Se puede observar los fuertes lavados y los daos del hormign en laszonas de los tanques con salpicaduras de agua de las cuencas de tra-tamiento biolgico.

Las capas de proteccin basadas en resina epoxi se aplican a toda lasuperficie despus de la remodelacin de la superficie de hormign conun mortero reparador y resistente a los sulfatos reforzado con materialsinttico.

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Hormign de Alta Resistencia

Los hormigones de alta resistencia o superhormigones no son meramente tecnologas punteras parala investigacin cientfica, sino que tambin siguen encontrando nuevas aplicaciones en la praxis. Losmateriales de construccin con altas o las ms altas propiedades (compresin, resistencia a la flexin,

elasticidad y ductilidad) estn encontrando su sitio en la tecnologa del hormign, tanto si se trata deun plano esttico (por ejemplo, diseo) o de condiciones extremas (por ejemplo, terremotos). Ladurabilidad y la fuerza del hormign son en este caso interdependientes.


Los hormigones de alta resistencia o superhormigones casi siempre estnreforzados con fibras estructurales que sern sintticas o de acero en funcin delos requisitos exigidos.

Los requisitos ms importantes para conseguir elevadas propiedades mecnicasson la determinacin del contenido de finos ms apropiado y del volumen depasta de cemento.

211.4R - Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete Using Portland Cement and Other Cementitious Materials Technische Universitt Mnchen, Hochfester Beton, 2004


ridos Se puede conseguir una dureza excepcional si se utilizanridos de alta resistencia

Curva granulomtrica bien distribuida con poca cantidad de finos

Cemento Uti lizacin de alto contenido de cemento de gran resistencia Volumen de pasta de cemento tan bajo como sea posible conrespecto al mtodo de colocacin

Aditivos en polvo Refuerzo de las uniones entre los ridos y la matriz delcemento polvo de slice

Sikafume 5.0 10.0%

Volumen de agua Agua limpia, sin contenido de finos Relacin agua/cemento segn las

normas con respecto a la exposicin

< 0,38

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende de la fluidez y a la consistencia

Fibras sintticas

SikaViscoCrete

Sika Fiber

1.0 4.0%

3 4 kg/m

Requisitos de instalacin Un curado meticuloso que empiece cuanto antes y que durede dos das (para los elementos interiores) a tres das (paralos elementos exteriores), sobre todo si se utiliza polvo desliceProductos de curado

Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies

SikaAntisol

394370345321292273249225 466442418

Curva granulomtrica con bajocontenido en arena

404380355332319286253240 476452428

Curva granulomtrica con altocontenido en arena

Aglomerado

Pasta de mortero fino

L/m3

Contenido de cemento kg/m3 400 450 600 650500 550 700 750

375350325300275250225200 450425400

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

Relacinag

ua/cemento0.45

0.50

0.15Hormignautoco

mpactado


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En la tecnologa del hormign, el de alta resistencia se define por suresistencia de compresin entre 60 y 120 MPa despus de 28 das.Los superhormigones son los que tienen una resistencia a compresinpor encima de los 150 MPa. Los hormigones de alta resistencia secaracterizan por una compresin mejorada, tanto la resistencia a laflexin como a la tensin, as como la ductilidad junto con una reforzadadurabilidad. El cemento denso y la matriz aglomerante con unapermeabilidad extremadamente baja son factores que mejoran la durezadel hormign. Adems, en los de alta resistencia, la matriz y los ridosse unen significativamente mejor. Una matriz con mayor densidad seconsigue empleando relaciones de agua/cemento y agua/ridos bajos.La unin entre la matriz y los ridos se mejora si se utilizan materialespuzolnicos, entre los ms comunes: el humo de slice.La retraccin total de dicho hormign es igual que la del normal, mientrasque los valores de retraccin qumica son superiores, entre los que seencuentra el de retraccin por deshidratacin. Se reduce la fluencia y unamatriz de hormign denso aumenta la resistencia a los contaminantes.Los retos estn presentes a lo largo de todo el proceso de produccin.Las frmulas especiales con concentraciones altas de materialesconocidos (cementos, aditivos o fibras) y de otros nuevos materialespreviamente desconocidos en el hormign (ridos cermicos) se tienen

que llevar a cabo en instalaciones de mezclado mejoradas y utilizarsecomo mezclas autocompactantes. Los aditivos de hormign no slotienen la funcin de reducir extraordinariamente la cantidad de agua,sino que aumentan considerablemente la fluidez y plasticidad de loshormigones. El hormign de alta resistencia ofrece una gran variedad deposibilidades de aplicacin gracias a la versatilidad de sus caractersticastcnicas. Hoy en da su primera aplicacin es en la variante del hormignpretensado. Es muy adecuado para elementos de compresin comopilares con pesadas cargas y muros de edificios altos, sobre todo enzonas vulnerables a terremotos. Asimismo, los puentes diseados conhormign pretensado requieren una fuerza de compresin reforzada, loque facilita la construccin de puentes con tramos amplios y esbeltas

dimensiones.Las estructuras que soportan exposiciones severas requieren laaplicacin de un hormign de alta resistencia. Algunos ejemplospueden ser los elementos sujetos a cargas mecnicas y qumicas comolas superficies industriales, las reas con trfico denso, las estructurasen alta mar y las plantas de tratamiento de aguas residuales.Por otra parte, se necesita el hormign de alta resistencia en lasconstrucciones donde se requieren estructuras especiales comocentrales hidroelctricas, torres de refrigeracin y chimeneas.

Para resistencias de compresin superiores a 150 MPa, el hormigncorriente no puede hacer nada. Los ridos de piedras se reemplazan,por ejemplo, por ridos de finos de origen cermico, y toda la matriz nosrecuerda ligeramente al hormign clsico. En la ilustracin se muestra elcomportamiento de fluidez de un UHPC de 200 MPa.

Los componentes de construccin que soportan grandes presiones, talescomo columnas y vigas, se fabrican con hormign de resistencia alta.Una alta resistencia a las fuerzas externas hace tambin que este tipode hormign se convierta en una capa de proteccin para los demselementos de construccin.

Debido a que dicho hormign no slo ofrece una alta resistencia, sinotambin temprana, se emplea preferentemente cuando los tiemposde trabajo en las zonas de trfico son limitados (en casos de obrasurgentes) o cuando se quiere reducir el tiempo programado.

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Hormign de Retraccin Controlada

Atcin, P.C et Al, Integrated view of shrinkage deformation, Concrete International, September, 1997. Al-Manaseer, Akthem et Al, conclusions of the ACI-RILEM Workshop on Creep and Shrinkage in Concrete Structures, ACI Concrete International, March, 1999. Helene, Paulo R.L, Carbonatacin del Concreto y corrosin del acero de refuerzo. Asocreto, Memorias de la Reunin del Concreto, Cartagena, Septiembre 2000. Neville, Adams, Tecnologa del concreto, IMCYC, Mxico, 1984. Book 2. ACI 223 - Standard Practice for the Use of Shrinkage-Compensating Concrete



ridos Un volumen alto de ridos puede reducir la retraccin porsecado


Cemento La retraccin por secado puede reducirse con un volumen depasta de cemento bajo


Contenido de agua Un bajo contenido de agua favorece la reduccin de laretraccin plstica y de la retraccin por secadoLa retraccin autgena puede ocurrir con relaciones de agua/cemento inferiores a 0,4

Relacin agua/cemento < 0.45

Aditivos del hormign SuperplastificanteEl tipo depende del lugar y de los requisitos de resistenciatemprana


0.80 1.50%

Agente reductor de la retraccin SikaControl 0.5 1.5 %

Fibras pequeas de polipropileno pueden reducir los efectosde la retraccin plstica

SikaFiber 1 3 kg/m

Requisitos de instalaciny de curado

Un proceso de curado que empiece lo antes posible y que semantenga durante un periodo de tiempo suficiente para quetenga una influencia significativa en la retraccin plstica ypor secadoProductos de curado

Cuidado en la instalacin y compactacinPosterior curado para asegurar una alta calidad (compactacin) enlas superficies

SikaAntisol

La prevencin de fisuras contribuye a la durabilidad de las estructuras de hormign, ya que las fisurasfacilitan la penetracin del agua y de los contaminantes. Los cdigos de construccin actualesespecifican los lmites para el ancho de las fisuras dependiendo de las condiciones ambientales en las

que se construye la estructura y su funcin prevista. Una de las razones principales por las que seforman fisuras en el hormign es por la retraccin relacionada con la deformacin temprana delhormign. Estas fisuras no slo comprometen la esttica, sino que reducen la durabilidad y la utilidaddel hormign. Existen diferentes tipos y fenmenos de retraccin que se pueden controlar con lasmedidas correctas.

Fisuras producidas por la retraccin plstica en un pavimento de hormigndebido a una proteccin insuficiente de la superficie, antes del secado prematuro

Comparacin entre laboratorios de experimentos llevados a cabo en el InstitutoFederal de Tecnologa de Zurich para determinar el rendimiento de las mezclasde hormign con retraccin reducida


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2.0 % SikaControl-401.5 % SikaControl-40

1.0 % SikaControl-40

Referencia

Condiciones:

23 C / 50 % r. h.

0.000

-0.100

-0.200

-0.300

-0.400

-0.500

-0.600

-0.700

-0.800

30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

Das

Retraccinporsecado(partespormiles)

Medicin: 2 aos

Reduccin de la retraccin: 36%



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Para la prevencin de las fisuras por retraccin hay que tener en cuentadiversos factores, empezando por un diseo estructural adecuado, lasespecificaciones del hormign y terminando por una prctica adecuada deconstruccin que incluya la instalacin correcta del hormign, compactaciny un minucioso curado. La identificacin de los distintos tipos de retraccindel hormign es el primer paso para actuar apropiadamente con respectoa la tecnologa del hormign. Los tipos de retraccin del hormign incluyen:retraccin qumica, retraccin plstica, retraccin antgena, retraccin porsecado y retraccin por carbonatacin. Las ms importantes y con mayorimpacto son la retraccin qumica, la plstica y la de secado.En el caso de la retraccin qumica, los productos de hidratacin reforzadosdurante el proceso de hidratacin ocupan un menor volumen que elvolumen total de las materias primas de forma individual; lo que resultaen un descenso de las dimensiones del hormign en general mientrasel hormign est todava blando. Tras la colocacin del hormign, estareduccin del volumen produce pequeos poros y fisuras. Una medidaefectiva es la recompactacin del hormign.La retraccin plstica muestra por s misma una reduccin del volumencausado por la evaporacin del agua, lo que provoca la contraccin delhormign en todas las direcciones. La mayor parte de la retraccin seproduce al principio en el plano horizontal, sobre todo en la superficie queest en contacto con el aire. Este tipo de retraccin es de las ms comunese importantes. Algunos factores que influyen son la humedad relativa,

la temperatura y el viento. Cuanto ms severas sean las condicionesde secado, mayores son los valores de retraccin. La deformacin porretraccin se duplica cuando la velocidad del viento es de 1 m/s y escinco veces superior cuando el viento sopla a 3 m/s. La retraccin plsticapuede controlarse con un curado inicial que empiece tan pronto como seaposible para evitar la entrada de agua en la mezcla del hormign.La retraccin antgena es un cambio de volumen que ocurre tras lacolocacin inicial del hormign debido a la hidratacin, ya que esteproceso requiere agua y, por ello, se reduce el agua interna. Tiene el mismoefecto que las fugas de agua causadas por evaporacin en la superficie; elhormign se retrae. Las mezclas de cemento que tengan una relacin agua/cemento superior a 0,4 no se vern afectadas por este fenmeno. Este tipode retraccin adquiere gran importancia en los casos en los que se utilizahormign de resistencia alta con relaciones bajas de agua/cemento.La retraccin por secado en el hormign endurecido est causadanormalmente por la evaporacin de agua en los capilares de la pasta decemento hidratada. La prdida de agua es un proceso progresivo quetiende a estabilizarse con el tiempo, dependiendo de las dimensiones delelemento estructural.

Los factores de influencia principales son las dimensiones de loselementos de hormign, la humedad ambiente relativa y la relacin agua/cemento. Las posibles medidas incluyen una reduccin del volumen de lapasta del cemento y la aplicacin de ridos que reduzcan la retraccin.

Cubrir inmediatamente o curar las superficies de hormign que estnexpuestas a los elementos es el paso ms importante para la proteccin delas mismas.

Comportamiento de la retraccin en hormigones que contienen ridosreductores de la misma, mediciones a los dos aos para completar ladisminucin de la retraccin por el secado


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