UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYAE.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos
Optimización técnica, económica y medioambiental de procesos constructivos mediante hormigón
proyectado por vía húmeda (TRA1999-0788)
A. Aguado, L. Agulló (I.P.), A. Josa, T. Garcia, J. Roncero
BEKAERT IBÉRICA, S.A.CEMENTOS MOLINS INDUSTRIAL, S.A.
FOMENTO DE CONSTRUCCIONES Y CONTRATAS, S.A.IBÉRICA DE GUNITADOS, S.L.
PAYMASA (Proyectos, Análisis y Medio Ambiente, S.A.)PROMOTORA MEDITERRÁNEA, S.A.
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-LÍNEAS DE ACTUACIÓN.
-Estudio relativo a la fluidez y cohesión de la mezcla en fresco (pasta-
mortero-hormigón): - ensayos gravitatorios- ensayos de reología
-Estudio relativo al material endurecido (hormigón proyectado)-Propuesta metodológica de dosificación.-Aplicación del análisis del ciclo de vida al hormigón proyectado.
-Materiales componentes (aditivos de última generación, fibras)-Viabilidad de nuevos componentes (caucho, escorias, áridos reciclados)
• trabajos de gabinete• trabajos en laboratorio (LTE)• trabajos in situ (obra túnel)
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- CONO DE MARSH.
15.5 cm
29 cm
6 cm
Diámetro de abertura: 8 mm para pasta 12.5 mm para mortero
Tie
mpo
de
Flu
idez
% sp/c
800 ml
200 ml
Punto de saturación
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- DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DEL PUNTO DE SATURACIÓN.
•Representar los puntos en una
gráfica log(T)-sp/c
•Determinar las inclinaciones y
: ij = tg-1[(yj-yj-1)/(xi+1–xi)]
ij = 180º-(ij-i+1, j-1)
•Seleccionar el punto de
saturación como aquel con un
ángulo dentro del intervalo
140º ± 10º.Sp/c (%)
Log
(tie
mp
o d
e fl
uid
ez)
yj
yj-1
yj-2
yj-3
yj-4
xi xi+1 xi+2 xi+3 xi+4
ij ij
i+1,j-1
tiemp
o de fluid
ez
j 140 00 ij
Punto de saturación
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- FLUIDEZ: SLUMP FLOW.
Valores recomendados:Diámetro final = 60-70 cmT50 = 3-5 segundos
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- FLUIDEZ: EMBUDO.
Tiempo recomendado: 10 segundos
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- BLOQUEO: CAJA L.
Slinding door
600
150
200
100
200
600
200
150
Gap - e
Bars
L - box test
e e e e
H1
H2
T20
T40
Concrete
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- COEFICIENTE DE BLOQUEO: CAJA L.
Variable: Distancia entre barras de armaduraCoeficiente de bloqueo > 0.8
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- COHESIÓN (SEGREGACIÓN).
1
2
4
3
100
100 100
100
160
160
800460
570 570
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- SEGREGACIÓN DE ÁRIDOS EN EL TUBO.
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-DOSIFICACIÓN HORMIGÓN PROYECTADO: NORMATIVAS.ACI AFTES AENOR EFNARC ASCE1990 1982 1994 1996 1995
Vía seca 0,30-0,50 0,30-0,40Vía húmeda 0,40-0,55 -
300-500 350-400 >300 300-500
40-75 mm 100-150 mm <75 mm
Finos > 17% (c+f) Finos > 2%
Según tamaño máx. Según tamaño máx. Según tamaño máx. Sí Según tamaño máx.
Sí
Sí
2,4-3,2
3-6% 2-4% 2-6% <6%
19,05 mm 16 mm 25 mm 16 mm 19,05 mm
Aluminatos: 2-8% Silicatos: 0-15%
5-10% (<15%) <15% 7-15%
2% en volumen 2-5% en peso 0,5-2% en volumen
Vía seca Sí 1-1,35Vía húmeda - 1-1,21
0,3-0,5 (<0,55)
2% cloruro cálcico2% cloruro cálcico
Tamaño máximo del árido
Cantidad de microsílice (cemento)
Contenido fibras de acero
Hc/Hp
Contenido de acelerante
Curva granulométrica
Rel. Cemento/árido total
Mód. Finura del árido fino
Humedad del árido fino (vía seca)
Variables principales
0,30-0,60
Cantidad cemento (kg/m3)
Relación a/c
Rel. Cemento/árido fino
Consistencia (vía húmeda)
Contenido de finos
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Planteamiento general.
- Hormigóncolocado=Hormigón de partida-variación por colocación
Variación por colocación ➾ rebote
incorporación de aire
- Caracterísitcas hc ➾ dato de proyecto
Evaluación de la variación por la colocación
Hp= Hc+variación por colocación
- 3 etapas ➾ evaluación de coeficientes de rebote
definición del hormigón colocado
determinación del hormigón de partida
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- rm rebote medio del hormigón proyectado
r1 coeficiente relativo al equipo técnico y humano de proyección
r2 coeficiente relativo a las características del soporte a proyectar
r3 coeficiente relativo a la composición del hormigón de partida2
32
22
12 rrrrm
- r1y r2 independientes de la dosificación ➾ obtener sus valores
óptimos de forma independiente a la dosificación
- r3 es función de los coeficientes de rebote parciales de sus
componentes:
pppp
gpspcpap
GSCA
rGrSrCrAr
3
-PROPUESTA METODOLÓGICA. Coeficientes de rebote.
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Coeficiente Vía seca Vía húmeda
ra 11-13% 7-9%
rc 7-9% 5-7%
B=0,22 B=0,12
B=0,22 B=0,12
dm es diámetro medio representativo del árido correspondiente al diámetro de tamiz en mm con
el que pasa menos del 25% del material.
dm es diámetro medio representativo del árido correspondiente al diámetro de tamiz en mm con
el que pasa mas del 50% del material.
rs
rg
3mdB 3
mdB
3mdB 3
mdB
-PROPUESTA METODOLÓGICA. Coeficientes de rebote.
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón de partida.
- Relación entre hormigón colocado y de partida:
pmpmpc HrHrHH )1(
pcc CrC 1
pac ArA 1
psc SrS 1
pgc GrG 1
en peso
ppc
mc h
rh
1
en volumen
- Por componentes (en peso):
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón de partida.
- Relación entre hormigón colocado y de partida (en kg/m3):
p
c
mpa
c
cc r
Arh
AA
1
11'
p
c
mpc
c
cc r
Crh
CC
1
11'
p
c
mps
c
cc r
Srh
SS
1
11'
p
c
mpg
c
cc r
Grh
GG
1
11'
➾
c
p
ccmp r
CrC
1
11 '
c
p
acmp r
ArA
1
11 '
c
p
scmp r
SrS
1
11 '
c
p
gcmp r
GrG
1
11 '
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón colocado.
- Cemento:- Se deja a elección del usuario- Dosificación en hormigón de partida entre 375-425 kg/m3
cantidad de finos para facilitar el transporte
mayor porosidad del hormigón proyectado ➾ menor fc
3 2 5 3 7 5 4 2 5 4 7 5
3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0
c a n t i d a d d e c e m e n t o k g / m 3
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
fcm
a 2
8 d
ías
MP
a
V Í A H Ú M E D A
V Í A S E C A
v í a s e c a
v í a h ú m e d a
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón colocado.
2
t
ck Pacc
kf ➾
c
P
f
k
c
a t
ck
1
fck resistencia característica del hormigón colocado (kp/cm2)
k coef. que tiene en cuenta la categoría del cemento y edad edad del hormigón (Duriez)c volumen de cemento del hormigón colocadoa volumen de agua del hormigón colocadPt volumen de poros totales del hormigón colocado:
• 12% vía húmeda• 17% vía seca
-Cantidad de agua: a partir de la formulación de Feret (1896)
- Agua:
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón colocado.
- Curva granulométrica de referencia ➾ Bolomey (modificada)
MAXT
dbby )100(
y % en volumen que pasa por d
b parámetro adimensional (b=16)
d abertura tamiz (mm)
TMAX tamaño máximo real (mm)
- TMAX en función del tamaño máximo en el hormigón de partida
corregido por coeficientes que tienen en cuenta el sistema de
proyección (1), las características de la superficie de proyección
(2) y su posición (3).
321 maxMAX tT
- Áridos:
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón colocado.
0,950,98
ArenaArcilla blandaHormigónMaderaRocaAcero
0,981,000,980,94
Óptima 1,00
Buena 0,97
Regular 0,94
Influencia del sistema de proyecciónVía seca
Vía húmeda
Influencia de la superficie a proyectar
Influencia por las características de
la superficie
1 capa
2 ó más capas
Influencia por la posición de la
superficie
Suelo
1,00
Media 0,98
Dura 0,94
Blanda
ParedTecho
Influencia de la tixotropía de la mezcla
M ezcla co n inco rpo ració n de aditivo
, tipo plastificante y adicio nes tipo
, m icro sílice que m ejo ren las
.características tixo tró picas
M ezcla co n inco rpo ració n adicio nes
m ejo ren las características
.tixo tró picas
M ezcla sin agentes que m ejo ren las
características tixo tró picas
- Áridos:
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-PROPUESTA METODOLÓGICA. Hormigón colocado.
-Con la formulación de Faury (1944) se obtienen las cantidades
de árido fino y grueso del hormigón colocado:
scc IsS 025.11000
Ic volumen de huecos del esqueleto granular del hormigón
s , g peso específico del árido fino y grueso en kg/dm3
s , g proporciones de árido fino y grueso
tc PaI
a volumen de agua en hormigón colocadoPt volumen total de poros del hormigón colocado
- Áridos:
gcc IgG 025.11000
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-BML-VISCOSIMETER.
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-EQUIPO DE PROYECCIÓN POR VÍA HÚMEDA.
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-CAMPAÑA EXPERIMENTAL. Hormigón proyectado.
-Hormigón de referencia:-Cemento-Agua-Áridos (tamaño máximo de 12 mm)-Microsílice-Aditivo plastificante
-Variables de estudio:-Aditivos de autocurado interno-Acelerante libre de álcali-Incorporación de fibras sintéticas frente a las fibras
metálicas.
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-CAMPAÑA EXPERIMENTAL. Hormigón proyectado.
-Hormigón endurecido:-Densidad aparente y específica aparente-Porosidad-Resistencia a compresión-Modulo de deformación longitudinal-Retracción-Tenacidad
-Hormigón fresco:-Caracterización reológica-Densidad hormigón fresco-Consistencia-Rebote-pH
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-CAMPAÑA EXPERIMENTAL. Hormigón proyectado.
-Viabilidad de nuevos componentes
(vertiente medioambiental):
-caucho reciclado (neumáticos)
-escorias de incineradora
-áridos reciclados (hormigón de demolición)
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-RESULTADOS PREVISTOS.
-Científicos:-Artículos en revistas científicas/congresos
-Tecnológicos:-Recomendaciones para el diseño del material y
proceso constructivo de obras mediante hormigón
proyectado por vía húmeda.-Seminario/jornada de divulgación.