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San Luis , 12 y 13 de Agosto de 2014

Control de Producción de Mezclas y Recepción de la Calzada de Hormigón

Ing. Diego Calo

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

2

Temario

Introducción

Control de Calidad

Estado Fresco

Estado Endurecido

Hormigón en climas

rigurosos

Control de Producción


3

Co

ntr

ol d

e C

ali

dad

Etapas en la obtención del Hormigón

Ta

rea

s

en

Ob

ra

Pla

nta

de

Ho

rmig

ón

Ela

bo

rad

o

Selección de los

componentes

Dosificación

Medición

Mezcla / Transporte

Colocación

Compactación

Curado

Hormigón

en

Estado Fresco

Minutos

u

horas

Días

o

Semanas

Fraguado

Hº Endurecido


4

Control de Calidad

• Puede definirse como el conjunto de

procedimientos técnicos empleados para lograr

que el producto final cumpla con los requisitos

especificados en el proyecto.

• Adicionalmente genera economía.

Estado Fresco

Estado Endurecido

Aplicación

en el Hº en :

5

Evaluación de los componentes

Ensayos de Aptitud Ensayos de caracterización

Objetivo Determinan la aprobación del uso de determinado componente

Indican las propiedades de los componentes

Frecuencia Baja Alta

Oportunidad Antes del inicio Durante toda la obra

Resultados En general que demandan mucho tiempo.

En general son rápidos, y se emplean en forma inmediata .

Ejemplos Desgaste Los Angeles Reactividad álcali-agregado Estabilidad en Na2SO4 Inmersión en etilenglicol Aptitud del agua de amasado Moldeos a 7, 28 y 56 días CET, etc.

Granulometrías Humedad Contenido de polvo Asentamiento Aire incorporado Temperatura, etc.


6

Propiedades deseables del Hº

En Estado Fresco:

• Trabajabilidad

• Tiempo de

fraguado

• Cohesión

• Exudación

En Estado Endurecido:

• Resistencia

• Estabilidad

dimensional

• Durabilidad

• Economía


7

Por qué interesa el estado fresco?

• Es el momento en que se puede

decidir si se coloca la mezcla,

hay que corregirla, o debe ser

rechazada.

• Aporta información temprana

sobre el comportamiento futuro

del Hº endurecido.

• Se deben maximizar los

controles en estado fresco a fin

garantizar el cumplimiento de

las exigencias.

8

HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO:

Propiedades deseables

– Trabajabilidad adecuada

– Cohesión (ausencia de

segregación)

– Se busca que el material sea

homogéneo (punto de vista macro)

– Temperatura (13 °C < T < 32° C)

– Tiempo de fraguado (acorde con los

tiempos de transporte, colocación,

compactación y terminación).


9

Control de Recepción :

Hº en Estado Fresco

• Es una práctica habitual que la consistencia del hormigón se

evalúe exclusivamente en forma visual, por lo se introduce una

gran variabilidad. Desconocemos la cantidad de agua que tiene la

mezcla.

• Recordemos que la resistencia y la durabilidad son fuertemente

dependientes de la a/c.

Por ello es imprescindible determinar el asentamiento, y las

propiedades en estado fresco.

• Posteriormente, se deberán moldear además probetas para

verificar el cumplimiento de la resistencia especificada.


10

Resistencia en función de a/c

ACI 211

100

200

300

400

500

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Relación a/c

R. c

om

pre

sió

n [

Kg

/cm

2]


11

Equipamiento necesario

• Se debe disponer en obra de un

equipamiento mínimo, para determinar el

asentamiento y el moldeo de probetas para

evaluar la resistencia a la compresión.

• Ellos son:

• Un tronco de cono IRAM 1536

• Una varilla de compactación normalizada

• Un juego de moldes cilíndricos de 15 x 30 cm

• Una carretilla, cuchara de albañil, metro, etc.


12

Toma de muestras

• No deberá estar alterada ni

contaminada

• Se toman al momento de la

descarga

• Se evitará la primera y última

porción del pastón

• Cantidad 40 % mayor que la

necesaria, y como mínimo 30 litros

• Siempre se remezclará

manualmente.


13

Trabajabilidad

• Es la facilidad con que el hormigón puede ser

mezclado, transportado, colocado y compactado

con los medios disponibles en obra.

• No depende exclusivamente del hormigón sino

también del equipamiento disponible, del tipo de

elemento a hormigonar y de los métodos de

colocación y compactación a utilizar.

• Está influenciada además, por el clima, distancias

de transporte, tiempo y forma de descarga, etc.

• La característica del hormigón que puede medirse

es la consistencia.


14 Determinación de la Consistencia:

Asentamiento en el tronco de cono

• El cono se llenará en

tres capas de igual

volumen.

• Cada capa será

compactada con 25

golpes de varilla

normalizada.

• Al compactar la

segunda capa se debe

penetrar levemente la

primera.

CD Directory/TESTING/FRESHCONCRETE/161_22.jpg


15

Qué información entrega el cono?

• La propiedad del hormigón que

puede medirse es la consistencia

mediante el asentamiento en el

tronco de cono.

• Podemos además observar el

aspecto y la cohesión.

• Verificar el “Cierre adecuado”

de la mezcla (ausencia de

oquedades).

• Nos da idea de la trabajabilidad.

•Verificamos la ausencia de

segregación.


16

Cohesión

• Es la aptitud del

hormigón de mantenerse

como una masa plástica

sin ningún tipo de

segregación.

• Depende de:

– contenido de material fino

(pasa # 300 m);

– la cantidad de agua;

– el asentamiento;

– aire intencionalmente

incorporado.


17

Exudación • Se produce luego de la colocación y terminación del hormigón por

la sedimentación de las partículas sólidas de mayor P.e., y el

ascenso a la superficie del agua.

• Depende del contenido de material fino (pasa # 300 m), del cont. de

polvo, de la finura del cemento de la cantidad de agua, del tiempo

de fraguado y del aire intencionalmente incorporado.

• La exudación es necesaria

para evitar la fisuración

plástica.

• Una exudación excesiva se

transforma en un problema.

18

Control de producción H° Fresco

Peso Unitario y Contenido de aire

incorporado

Se determina el contenido de aire y se controla

el rendimiento de la fórmula de hormigón.

Controlar periódicamente la

terminación superficial y bordes de

calzada

Temperatura del hormigón fresco

Controlar la temperatura y llevar un registro,

complementarlo con la temperatura ambiente.

Frecuencia sugerida: Dos primeros camiones, y

cada vez que se realizan moldeos de probetas.

Asentamiento

Se evalúa la trabajabilidad, cohesión, etc.


19

Tiempo de Fraguado

• Se define como el tiempo a partir del cual el hormigón se transforma en un sólido.

• Depende del contenido y del tipo de cemento, de la relación a/c, del uso de aditivos.

• Está fuertemente influenciado por la temperatura de exposición.

• Condiciona el tiempo disponible para transportar, colocar, compactar y terminar el hormigón.

• Modifica los tiempos de aserrado y desencofrado

0

5

10

15

20

25

30

35

03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00

Tiempo [horas]

Re

sist

en

cia

a la

pe

ne

trac

ión

[M

Pa]

Aditivo A

Aditivo B

inicio

fin

Controles sobre el hormigón

endurecido


21

Resistencia:

compresión flexión y desgaste

• Es un parámetro importante ya que es

un material estructural y define, junto

con el espesor la capacidad de carga del

pavimento.

• Se debe cumplir con los requisitos y

supuestos establecidos en el cálculo

estructural, y en el Pliego de

Especificaciones.

• Depende de la relación a/c, del conjunto

de materiales, de la compactación, del

curado, y está influenciada por la

calidad de los ensayos.


22

Control de la resistencia del H° Eº

Moldeo de probetas cilíndricas:

Pastones

1

2 a 5

6 a 10

11 a 20

Muestras

1

2

3

4

• Moldeo a pie de obra, juegos de 2 probetas por edad y por

condición de ensayo como mínimo.

• Curado en condiciones normalizadas

• Condición de aceptación a la edad de 28 días, sin embargo se

recomienda contar con valores a 3 y 7 días. Autocontrol preventivo.


23

Moldeo de probetas

• Se deben colocar los moldes

sobre una superficie plana y

firme.

• Se llenan en tres capas de

igual volumen, y cada capa

se compactará con 25 golpes

de varilla normalizada.

• Al compactar la primera capa

se debe cuidar de no golpear

el fondo, y cuando se

compacte la segunda se

penetrará levemente la

anterior.

CD Directory/TESTING/FRESHCONCRETE/164_10.jpg


24

Conservación de las probetas

• Los moldes deben quedar

protegidos de la incidencia del

sol y de temperaturas extremas.

• Se debe evitar la evaporación

superficial.

• Se desmoldan luego de 24 horas

(o antes de enviar al laboratorio)

y se conservarán en condiciones

controladas de temperatura y

humedad hasta la fecha de

ensayo.


25

Con lo visto hasta aquí

¿Aseguramos buenos niveles

de resistencia en nuestro

pavimento?...


26

... No, pues la resistencia del Hormigón en el

pavimento dependerá de:

• Hº empleado

• Compactación

• Curado

• Temperatura

• Evaluado en probetas

(Resistencia Potencial)

• Evitar defectos de

compactación en todo el

espesor

• Uniformidad y tiempo de

protección.

• Controla la velocidad de

evolución de resistencia


27

Control de recepción del Hormigón de

Calzada

Extracción de testigos calados del Pavimento para la determinación de:

Resistencia a la Compresión

Espesores

Evalúan la resistencia efectiva, se

tiene en cuenta:

La compactación recibida

Las condiciones de curado


28

Compactación

• Durante y/o inmediatamente luego de la colocación el hormigón debe

ser compactado hasta la máxima densidad posible, sin producir

segregación.

• Nunca se debe colocar Hº sobre otro que aun no ha sido

compactado.

• Todo hormigón debe

compactarse, salvo casos

especiales.

• Evitar tocar las armaduras con

los vibradores.

• Las tareas de compactación y

terminación se deben

completar antes de que se

haya iniciado el fraguado.


29

Defectos en la Compactación

DEFICIENTE

• Oquedades, cuando el espacio entre partículas de agregado

grueso no se llena con mortero.

• Pérdidas importantes de resistencia.

• Aire atrapado en forma excesiva.

• Juntas frías.

• Asentamiento plástico.

• Fisuras.

EXCESIVA

• Segregación

• Pérdidas de resistencia superficial.

La energía de compactación está relacionada con la consistencia del Hº


30

Compactación (preguntas frecuentes)

• Puedo remplazar la

compactación por otra

menos enérgica si empleo

un hormigón más fluido?

• Es bueno que la piedra se

“asiente” y suba el

mortero, para asegurar una

correcta textura y

terminación?

• Qué control visual puedo

efectuar para asegurar la

correcta compactación?

• Sí, ciertamente, pero

crece notablemente la

tendencia a la fisuración

• No, porque el mortero

contrae más que el

hormigón y aumenta el

riesgo de fisuras

• Asegurar el contacto

entre hormigón y la

regla. Verificar ausencia

de burbujas y oquedades


31

Agua en la superficie


32

Curado

• Todo hormigón debe curarse.

• El curado consiste en evitar el secado

prematuro del hormigón.

• Hay distintos procedimientos de curado

eficiente. (evitar el secado – agregar agua)

• El curado debe prolongarse hasta tanto se

asegure una adecuada resistencia.

• El curado temprano sirve para evitar la

fisuración plástica en el caso de elementos

superficiales como pavimentos.


33

Efecto del Curado en la resistencia

Un curado

adecuado,

garantiza

una correcta

evolución de

las

resistencias.


34

Qué aspectos pueden evaluarse

en un sistema de curado?

• Eficiencia

• Metodología de

aplicación

• Momento de la

aplicación

• Procedimiento

constructivo

• Retardo en el régimen de

secado

• Facilidad, homogeneidad de

la protección

• Mientras más temprano,

mejor. Contribuye a reducir

fisuración plástica

• Evaluar ompatibilidad con

procedimientos futuros a

realizar


35

Métodos de curado


36

Aplicación de la membrana de curado

• Se aplica con inyectores que aseguren la correcta dispersión del producto.

• Debe asegurarse la homogeneidad (agitación del tanque, pigmento blanco)

• La dosis media es de 200 a 300 g/m2

• SE APLICA ANTES DE QUE SEQUE LA SUPERFICIE, inmediatamente luego del texturado.

37

Curado:

Buena

aplicación

38

Mala

distribución

del curado

39

Efectos del

curado

defectuoso


40

• Plásticas

• Contracción

Fisuras no debidas a cargas:

momento de aparición

• A las pocas horas. Típico mapeo, puede haber fisuras paralelas

• Luego de varias horas hasta algunos días, típicamente transversal a la mayor dimensión


41

Hormigón en tiempo frío

El Reglamento CIRSOC, indica que existe condición de

tiempo frío cuando:

La temperatura media diaria es menor a 5 °C durante

tres días consecutivos.

El Código ACI, establece además del requisito anterior,

el siguiente:

Temperatura ambiente menor o igual a 10 °C durante 12

horas consecutivas dentro de las primeras 72 horas

posteriores a la colocación del hormigón.


42

Temperaturas bajas < 5°C

Efecto

Retardo del fraguado

Retardo en la

hidratación del

cemento

Consecuencia

•Mayor tendencia a la


•Aumento en los tiempos

de desmolde y aserrado

•Menor resistencia inicial

•Mayor resistencia final

•Prolongación del curado

Daños por Congelamiento

• No hay mecanismo alguno para proteger al hormigón

joven del deterioro por congelamiento, el único recurso

práctico es evitar que se congele.

• Se deben tomar precauciones en el momento de la

colocación del hormigón y algunas horas posteriores, Hº

joven con resistencia menor a los 4 MPa.

• Dado que el agua no está a la presión atmosférica sino

que está sometida a diferentes grados de tensión en

función del diámetro del capilar que ocupa, las

temperaturas para provocar su congelamiento son

inferiores a 0 °C. Como dato práctico, debemos

preocuparnos por temperaturas inferiores a -5 °C.

El AII no es suficiente para evitar el daño

por congelamiento en el hormigón joven


45

Relación entre temperatura del aire y el

comportamiento del hormigón

- 10 °C 0 °C 5 °C 15 °C

Fresco

Joven

f’c < 4 Mpa

Endurecido

f’c > 4 Mpa

Precauciones Retardo

fragüe

Evolución lenta

de la resistencia

Evolución

lenta de

resistencia

Deterioro

irreversible

Hum < Sat crít.

Hum > Scrít sin AII

Hum > Scrít. + AII

No hormigonar

- 5 °C


46

Tiempo frío: recomendaciones prácticas

• Utilizar relaciones a/c menores a 0,45

• El AII reduce la demanda de agua, aunque no sea requisito

por no estar afectado a ciclos de congelamiento y deshielo.

• Se ha verificado experimentalmente el aporte de la membrana

de curado (resina) en la conservación de la temperatura del

Hº.

• Comenzar la jornada de trabajo con temperatura > 2ºC en

ascenso.

• No colocar hormigón con temperatura inferior a 16ºC,

(Disposición CIRSOC).

• Finalizar la jornada con temp. amb. de 5ºC en descenso.

• Empleo de film o mantas para cubrir el pavimento.

47

Hormigón en tiempo frío

• A pesar de que el pavimento no esté sometido a ciclos de

congelamiento y deshielo, se deben tomar precauciones en el

momento de la colocación del hormigón y algunas horas

posteriores, Hº joven con resistencia menor a 4 MPa

• Se debe prevenir el

deterioro asociado con la

expansión de volumen que

sufre el agua al congelarse.

• Monitorear y registrar la

evolución de temperaturas

en la sección de hormigón

y del ambiente.

Control de temperatura en Hormigón Joven

-5

0

5

10

15

20

25

15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00

05-Jun 08-Jun 13-Jun

Hora del día

Tem

per

atu

ra [

ºC]


49

Hormigón en tiempo caluroso

Se define como tiempo caluroso, a cualquier combinación de

elevada temperatura ambiente, baja H.R. y vientos, que

tiendan a perjudicar la calidad del Hº fresco.

Recaudos Generales:

Se prestará especial cuidado en las tareas de curado.

Trabajar con la menor demanda de agua y cemento posible.

Diseñar la mezcla con el menor contenido de arena, que

permita trabajabilidad y terminación adecuadas.

Mantener los acopios de áridos gruesos saturados.

Regar la cancha, previo a la colocación del Hº.

Controlar la evolución de las temperaturas.


50

Temperatura altas

Efecto

Aceleración del fraguado

Evaporación rápida

Aceleración de las

reacciones de hidratación

Mayor Gradiente Térmico

durante las primeras horas

Consecuencia

Menor tiempo disponible

Riesgo de juntas frías

Mayor tendencia a la


Más demanda de agua

Mayor resistencia inicial

Menor resistencia final

Mayor Riesgo de Fisuración

Térmica


51

Recaudos adicionales

• Aplicar el compuesto de curado en la dosis

apropiada tan pronto se finalicen las tareas

de terminación.

• Verificar una correcta distribución del

producto y el tiempo de formación de la

membrana.

• Verificar elasticidad y comportamiento.

• Bajo condiciones rigurosas puede

considerarse la adopción de medidas de

protección adicionales:

• Incorporación de pantallas, mantas, para

proteger el pavimento del sol y/ viento.

• Modificar los horarios de pavimentación.

52

25

30

35

40

45

50

55

60

9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00

Hora

Te

mp

era

tura

[ºC

]Efecto de la hora de colocación en la

temp. del pavimento


53 53

Control de Producción: Metodología

Se debe apuntar a un control preventivo, como

herramienta rápida para la toma de decisiones.

Establecer un control intensivo sobre la calidad y

uniformidad de los componentes.

Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje,

medición y mezclado en la planta de Hº.

Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, medidos

con precisión, en las proporciones adecuadas,

producirán hormigones de buena calidad

Objetivo: Verificar los supuestos en la Etapa de diseño, y

cumplimentar las exigencias del PET.


54

Gráficos de Control

Cuando se efectúa el control de cualquier proceso, en

nuestro caso la producción de hormigón, es común utilizar

gráficos de control para poder evaluar si el proceso está

controlado o no, es decir si hay tendencias en los

resultados.

Los gráficos de control deberían permitir, básicamente, dar

respuesta a las tres preguntas siguientes:

1) ¿se han producido cambios significativos en el

proceso?

2) ¿cuándo se produjo el cambio?

3) ¿de qué magnitud es el cambio?


55

Gráficos de Variación Individual

(Gráfico de Shewhart)

• Este es el gráfico de control más difundido y también el

más simple que se puede concebir.

• Consiste en ir graficando los resultados en forma

individual ordenados cronológicamente.

• Es muy útil para detectar valores individuales

excesivamente altos o bajos, pero no es bueno para

detectar tendencias.

• Carece de un "factor histórico", dado que la ubicación

de cada punto es independiente de los demás

resultados.

• No nos resulta sencillo decir qué paso ni cuando pasó.

Ir a Gráfico


56

Gráfico de Medias Móviles

• Se representan en forma cronológica los promedios de

los últimos “n” resultados.

• Dado que en los criterios de aceptación del CIRSOC y

de la IRAM 1666 se utiliza la media móvil de 3, resulta

conveniente usar este valor de “n”.

• En general se representa la media móvil superpuesta a

los valores individuales.

• Este tipo de gráfico permite apreciar mejor algunas

tendencias.

• Existe cierto "factor histórico", ya que la ubicación de

cada punto depende no sólo del último valor sino de

los n-1 (2 en nuestro ejemplo) que lo precedieron.

Ir a Gráfico


57

Ejemplo: Gráficos de Control

250

270

290

310

330

350

370

390

410

430

450

0 50 100 150 200

Testigo Nº

Re

sis

ten

cia

a l

a c

om

pre

sió

n [ K

g / c

m 2

]

Requisito de resistencia mínima


58

Gráficos Cusum

• Se representa la suma acumulada (Cumulative Summation) de las

diferencias entre los valores individuales y cierto valor objetivo.

• Lo que importa es la pendiente del gráfico y no el valor de las

ordenadas. El gráfico debe siempre acompañarse de una escala

(roseta) donde se indican los valores que corresponden a cada

pendiente.

• Es mucho más poderoso para detectar tendencias pues posee un

fuerte "factor histórico“ ya que la ubicación de cada punto depende

de sí mismo y de todos los valores anteriores.

• Nos da respuesta a las tres preguntas básicas, ya que nos indica

si se ha producido un cambio significativo, señala también

claramente cuándo se produjo el cambio y, nos permite

cuantificar la magnitud del cambio producido.


59

Gráfico CuSum: Confección

Valor Nº [1]

Resistencia [2]

Diferencia [3]

Sumatoria [4]

1 339 -11 -11

2 310 -40 -51

3 348 -2 -53

4 312 -38 -91

5 362 12 -79

6 321 -29 -108

7 335 -15 -123

8 345 -5 -128

9 372 22 -106

10 340 -10 -116

11 366 16 -100

12 328 -22 -122

13 388 38 -83

14 398 48 -35

15 379 29 -6

16 365 15 9

17 323 -27 -18

18 378 28 10

19 382 32 42

20 425 75 117

[1] Nº de orden

[2] Resultado del ensayo

[3] Diferencia entre cada valor

individual y el objetivo

[4] Sumatoria acumulada de los

valores obtenidos en col. 3

Valor Objetivo F´cm= 350 kg/cm2

El gráfico se confecciona

utilizando la columna 1 y la

columna 4

Se requiere incorporar una

roseta que indique el valor de

las pendientes


60

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Ensayo Nº

350

325

300

375

400

Ejemplo: Gráfico CuSum


MUCHAS GRACIAS

Ing. Diego Calo

Coordinador Departamento Técnico de Pavimentos

[email protected]

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