Hidroeletrica Ituango

Las informaciones y conceptos expresados en esta conferencia se hacen con el

propósito de divulgar e informar de manera general sobre los temas relacionados con

el concreto.

ASOCRETO no es ni pretende ser asesor de proyectos específicos. Cualquier duda

en relación con obras específicas debe ser consultada por el interesado con los

diseñadores e interventores de la respectiva obra.

El uso que se haga de las informaciones y conceptos aquí expresados no conllevan

responsabilidad alguna para ASOCRETO ni para los conferencistas, ya que debe ser

utilizada por personas idóneas bajo su responsabilidad y criterio. Esta información no

sustituye las funciones y obligaciones de las personas contractualmente responsables

de la concepción, ejecución y vigilancia de los respectivos proyectos. Los conceptos

expresados no son asesoría para una obra en particular.

CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO HIDROELÉCTRICO ITUANGO

Presas

Ing. Alexandre Higa Consorcio CCC Ituango – Brasil Ing. Juan Diego Moreno Argos - Colombia

Conferencia patrocinada por:

1 – Características del proyecto

2 – Reactividad potencial álcali-agregados

3 – Reacción álcali-sílice y análisis petrográfico

4 – Referencias de obras con Metacaolín

5 – Mezclas de concreto y ensayos de control

6 – Fotos de la obra

TEMÁRIO

CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO

DISPOSICIÓN GENERAL (VISTA AGUAS ABAJO)

PRESA

VERTEDERO

TÚNEL VIAL

DISPOSICIÓN GENERAL (VISTA AGUAS ARRIBA)

CAPTACIÓN

PRESA

VERTEDERO

TÚNEL VIAL

TÚNELES DE DESVIACIÓN

EJECUCIÓN DE OBRAS

• Vías de Acceso:

• Inicio de Obra: Finales de 2009

• Obras de relevancia: Túnel de Chirí, Puente de Chirí,

Variante San Andrés de Cuerquia

• Plazo de ejecución: 36 meses

• Volumen de concreto 60.000 m3

OBRAS - TÚNELES DESVIACIÓN

ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO

CONCRETOS PROYECTO

Resistencia Temperatura

mcmin

Fisuración

ρmax,min

RAA

a/mc

ASPECTOS TÉCNICOS

Cemento • NTC 121 y NTC 321

• NTC 30 y NTC 31 (CCR)

• Contenido Álcali < 0,6%

• Cemento con Blaine < 4600 cm2/g

Agregados

• NTC 174

• Río San Andrés o excavaciones

• En masivos, T≤ 25°C (bajo techo)

ASPECTOS TÉCNICOS

Puzolana

• ASTM C-618 para clase F

• Dosificación por peso

• Uso según reactividad álcali-agregado

• T ≤ 60°C

Aditivos

• NTC 1299

• Masivos (superplastificantes y retardantes)

CONCRETOS CON CONTROL DE

TEMPERATURA

ACI 207

Requerimientos:

• a/mc ≤ 0,45

• T = 12°C

• T = 18°C

• T = 25°C

𝑇 =𝑇𝐶 ∗ 𝑊𝐶 + 𝑇𝑎𝑑 ∗ 𝑊𝑎𝑑 + 𝑇𝑎𝑓 ∗ 𝑊𝑎𝑓 + 𝑇𝑎𝑔 ∗ 𝑊𝑎𝑔 + 5 × 𝑇𝑎 ∗ 𝑊𝑎 − 80 ×𝑊ℎ

𝑊𝐶 +𝑊𝑎𝑑 +𝑊𝑎𝑓 +𝑊𝑎𝑔 + 5 × 𝑊𝑎 +𝑊ℎ

PRINCIPALES CANTIDADES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD

Excavación exterior en material común m3 2.358.255

Excavación exterior en roca m3 13.343.465

Excavación material de préstamo m3 3.335.700

Excavación subterránea m3 1.372.232

Remoción de derrumbes m3 296.795

Rellenos de la presa m3 20.074.800

Terraplenes de pruebas m3 115.000

Conformación de zonas de depósito m3 7.155.270

Pernos de anclaje BAR 8 y BAL 8 m 1.237.270

PRINCIPALES CANTIDADES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD

Pernos SRL 120 m 257.090

Concreto Lanzado m3 59.386

Concreto Reforzado m3 352.406

Concreto Compactado con Rodillo m3 342.500

Acero de Refuerzo kN 296.254

Malla de Refuerzo kN 53.440

Elementos metálicos varios kN 23.283

Perforaciones de drenaje y para inyecciones m 406.537

21

PRESA - PLANTA

PRESA - CORTE

VERTEDERO - CORTE

VERTEDERO - PLANTA

ATAGUIA EN CCR

TÚNEL VIAL

CONDUCCIÓN - PERFIL

CONDUCCIÓN

CENTRAL SUBTERRÁNEA

CAVERNAS PRINCIPALES Y GALERIAS

REACTIVIDAD POTENCIAL

ÁLCALI-AGREGADOS

REACTIVIDAD ÁLCALI-AGREGADOS

ETAPA 1

Primeros ensayos realizados

Noviembre de 2012

En noviembre de 2012, el Consorcio CCC Ituango inició la toma de muestras de rocas del Acceso a Casa Máquinas y Portal de Salida de Desviación para realizar ensayos de reactividad potencial álcali-agregado (ASTM C 1260). Los resultados demostraron altas expansiones álcali-agregado, alcanzando hasta 0,36% a los 28 días (especificado máx. 0,20%).


ETAPA 2

Confirmación de altas expansiones

Enero de 2013


En enero de 2013, se realizó nueva toma de muestras de rocas del Acceso a Casa Máquinas con la intención de confirmar los resultados obtenidos. Las altas expansiones álcali-agregado se confirmaron, alcanzando hasta 0,47% a los 28 días (especificado máx. 0,20%).


ETAPA 3

Ensayos con adición de Ceniza y Metacaolín

Febrero de 2013


En febrero de 2013, se inicia la toma de muestras de rocas para la realización de ensayos de reactividad adicionando Ceniza 1 y Metacaolín con porcentajes de 15% y 20% del peso de cementante o 17,6% y 25% del peso de cemento (dosificación máxima especificada: 20% del peso de cemento). A continuación, las curvas de expansión:



CENIZA Sin mitigación con 15% y 20% del cementante o 17,6% y 25% del cemento

METACAOLÍN Mitigación con 15% y 20% del cementante o 17,6% y 25% del cemento

ETAPA 4

Integración de ensayos

(Consorcio Constructor, Interventoría y Asesoría)

Mayo de 2013


Con el objetivo de integrar los ensayos realizados por las empresas involucradas, se acordó entre el Consorcio Constructor, la Interventoría y la Asesoría de la obra la realización de ensayos conjuntos adicionando Ceniza, Metacaolín, Humo de Sílice y Litio. Estos ensayos fueron realizados en tres laboratorios distintos, ASOCRETO, CONTECON y FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A., utilizando la misma muestra de roca, la cual fue tomada y enviada en conjunto con representantes de cada empresa. A continuación, el programa de ensayos acordado y sus respectivos resultados obtenidos:


Programa de ensayos acordados entre Consorcio, Interventoría y Asesoría:

a) Ceniza 1 • Cemento + Arena + 20% Ceniza 1 • Cemento + Arena + 25% Ceniza 1 • Cemento + Arena + 30% Ceniza 1 • Cemento + Arena + 35% Ceniza 1

b) Ceniza 2

• Cemento + Arena + 20% Ceniza 2 • Cemento + Arena + 25% Ceniza 2 • Cemento + Arena + 30% Ceniza 2 • Cemento + Arena + 35% Ceniza 2

c) Metacaolín

• Cemento + Arena + 15% Metacaolín • Cemento + Arena + 20% Metacaolín

d) Humo de Sílice

• Cemento + Arena + 15% Humo de Sílice • Cemento + Arena + 20% Humo de Sílice

e) Litio

• Cemento + Arena + 2% Litio


0,0%

0,1%

0,2%

0,3%

0,4%

0,5%

0% 10% 20% 30% 40%

EXPA

NSI

ÓN

A L

OS

28

DÍA

S (%

)

PORCENTAJE DE ADICIÓN

Resultados de ensayos – CENIZA 1


Mitigación integrada con 35% del cementante o 53,8% del cemento.

0,0%

0,1%

0,2%

0,3%

0,4%

0,5%

0% 10% 20% 30% 40%

EXPA

NSI

ÓN

A L

OS

28

DÍA

S (%

)


Resultados de ensayos – CENIZA 2



0,0%

0,1%

0,2%

0,3%

0,4%

0,5%

0% 10% 20% 30% 40%

EXPA

NSI

ÓN

A L

OS

28

DÍA

S (%

)


Resultados de ensayos – METACAOLÍN


Mitigación integrada con 20% del cementante o 25% del cemento.

0,0%

0,1%

0,2%

0,3%

0,4%

0,5%

0% 10% 20% 30% 40%

EXPA

NSI

ÓN

A L

OS

28

DÍA

S (%

)


Resultados de ensayos – HUMO DE SÍLICE



0,0%

0,1%

0,2%

0,3%

0,4%

0,5%

0% 10% 20% 30% 40%

EXPA

NSI

ÓN

A L

OS

28

DÍA

S (%

)


Resultados de ensayos – LITIO


Sin mitigación integrada con 2% del cementante o 2,04% del cemento.

ETAPA 5

Confirmación de ensayos con adiciones

Octubre a Noviembre de 2013


Con el objetivo de ampliar el muestreo y confirmar los resultados obtenidos, la Interventoría y Asesoría de la obra solicitaron nuevos ensayos con muestras de las Cavernas de Máquinas, de Almenara y de Transformadores. A continuación, las adiciones de los ensayos repetidos:

- Ceniza 2 - 25 y 30% del peso de cementante o 33,3 y 42,9% del peso de cemento;

- Metacaolín - 15 y 20% del peso de cementante o 17,6 y 25% del peso de cemento;

- Humo de Sílice - 15 y 20% del peso de cementante o 17,6 y 25% del peso de cemento;

- Litio - 2% del peso de cementante o 2,04% del peso de cemento.


CENIZA 2


Muestra Casa Máquinas Muestra Almenara

Muestra Transformadores

Mitigación con 25 y 30% del cementante o 33,3 y 42,9% del cemento.

METACAOLÍN




Mitigación con 15 y 20% del cementante o 17,6 y 25% del cemento.

HUMO DE SÍLICE




Mitigación con 20% del cementante o 25% del cemento.

Mitigación con 20% del cementante o 25% del cemento.

LITIO




Mitigación con 2% del cementante o 2,04% del cemento.

ETAPA FINAL

Ensayos con adiciones de:

- 10 y 13% de Humo de Sílice del peso de cemento.

- 15 y 18% de Metacaolín del peso de cemento.

Diciembre de 2013


Basados en todos los resultados obtenidos hasta el momento, fueron solicitados ensayos con porcentajes de 10 y 13% de Humo de Sílice y 15 y 18% de Metacaolín del peso de cemento, con la intención de definir el porcentaje óptimo de cada material. La muestra fue obtenida de la Caverna de Máquinas. A continuación, los resultados de los ensayos:


SIN ADICIÓN


Expansión de 0,48% a los 28 días.

HUMO DE SÍLICE 9,1% del peso de cementante o 10% del peso de cemento


SIN MITIGACIÓN. Expansión de 0,385% a los 28 días.

HUMO DE SÍLICE 11,5% del peso de cementante o 13% del peso de cemento



METACAOLÍN 13% del peso de cementante o 15% del peso de cemento



METACAOLÍN 15% del peso de cementante o 18% del peso de cemento



REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE Y

ANÁLISIS PETROGRÁFICO

Para que se de la reacción álcali-sílice, es necesaria la presencia de sílice reactiva, álcalis sodio y potasio y agua. Pero para que la reacción además produzca fisuración y expansión se requiere que las cantidades tanto de sílice reactiva como de álcalis disponibles, sean significativas y que el agua provenga de una fuente externa. Los áridos que se ven afectados por la ASR, son aquellos que en su composición cuentan con minerales silíceos. Por un lado, dependerá del tipo de mineral, y de su historia tectónica; y por otro, de la estructura, tamaño de los granos, porosidad, permeabilidad de la roca y de la composición de la misma.

REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE

Hay que tener en cuenta que a la hora de producirse la reacción, ésta será más rápida en tanto que más desordenada sea la estructura del mineral: si la forma de sílice está bien cristalizada o es relativamente densa, el ataque será superficial, mientras que si está pobremente cristalizada los iones hidroxilos y sodio o potasio entrarán en el interior, esto se puede apreciar en la figura abajo, Dent Glasser et al. (1980), en el caso (A) los iones no pueden penetrar y el ataque se reduce a la superficie, lo contrario sucede en el caso (B).


En cuanto a los minerales, se debe tener en cuenta que el cuarzo es la forma más común de sílice y tiene una disposición ordenada del tetraedro de silicio y oxígeno que es estable bajo condiciones normales. Por otro lado, el ópalo es la forma más desordenada y reactiva de sílice, forma una retícula aleatoria de tetraedros con espacios entre los grupos de moléculas. En la Tabla a continuación, preparada por el CSIR en Pretoria, detallan varios de los minerales y rocas potencialmente nocivos para las reacciones álcali-árido, entre los cuales se destacan:



MINERALES

Ópalo

Calcedonia

Tridimita

Cristobalita

Cuarzo vitrificado Criptocristalino, microcristalino

Cuarzo de grano grueso Intensamente

fracturado, granulado y deformado con

incrustaciones

Sílice volcánica cristalizada Intermedia y básica

Cuarzo jaspeado

ROCAS

Rocas ígneas

Granitos con más del 30 % de cuarzo

deformado, caracterizado por un ángulo de

extinción ondulante de 25º o más.

Granodiorita

Charnockites

Piedra Pómez

Riolitas

Andesitas rica en cristales volcánicos.

Dacitas

Latitas

Perlitas

Obsidianas

Toba volcánica

Basaltos Calcedonia; cristobalita; palagonita;

vidrio volcánico básico

ROCAS

Rocas sedimentarias

Areniscas Cuarzo deformado; 5 % o más de

sílice; ópalo

Grauwacas Cuarzo deformado; cuarzo

microcristalino a criptocristalino

Limos Cuarzo deformado ; cuarzo microcristalino

a criptocristalino

Pizarras

Tillitas Cuarzo deformado ; cuarzo microcristalino

a criptocristalino

Sílice Cuarzo criptocristalino; calcedonia; ópalo

Sílex

Diatomita Ópalo; cuarzo criptocristalino

Calizas arcillosas dolomíticas

Dolomías arcillosas cálcicas

Calcita arcillosa dolomítica con Cuarzo

ROCAS

Rocas metamórficas

Gneis Más del 30 % de cuarzo deformado,

caracterizado por un ángulo de extinción

ondulante de 25º ó más.

Esquistos

Cuarcitas Cuarzo deformado; 5 % o más de sílice

Corneanas Cuarzo deformado; cuarzo

microcristalino a criptocristalino

Filitas

Argilitas


OTRAS SUSTANCIAS

Vidrio sintético Gel de sílice

Muestra: ARENA SAN ANDRES

ANÁLISIS PETROGRÁFICO NORMA ASTM C-295

Cerca del 62% de la muestra contiene tobas, dacitas, cherts, metareniscas, metalimolitas, metatonalitas, granofelsas, hornfelsas, milonitas, cataclasitas, gneiss, cuarcita, cuarzo policristalino, cuarzo con extinción ondulante, las cuales contienen partículas que las hacen potencialmente reactivas al álcalis, rasgo a tener en cuenta para su uso en mezclas de concreto.

Microfotografías de agregados bajo el estéreo microscopio mostrando: A. Neiss (Nss). B. Filita (Fil).

Muestra: GRAVA 1 ½” SAN ANDRES


Cerca del 43% de la muestra contiene tobas, pumitas, andesitas, chert, milonitas, cataclasitas, cuarcita, cuarzo policristalino y cuarzo con extinción ondulante, las cuales contienen partículas que las hacen potencialmente reactivas al álcalis, rasgo a tener en cuenta para su uso en mezclas de concreto.

Microfotografías de agregados bajo el microscopio petrográfico mostrando: Gneis esquistoso (Esq), visto con nicoles paralelos y nicoles cruzados, respectivamente (C y D).

Muestra: GRAVA ¾” SAN ANDRES


Cerca del 43% de la muestra contiene tobas, andesitas, riolitas, pórfido dacitico, dacitas, cherts, metatonalitas, metareniscas, milonitas, cataclasitas, gneiss, cuarcita y cuarzo policristalino, las cuales contienen partículas que las hacen potencialmente reactivas al álcalis, rasgo a tener en cuenta para su uso en mezclas de concreto.

Microfotografías de agregados bajo el microscopio petrográfico mostrando: Neiss (Nss), visto con nicoles paralelos y nicoles cruzados, respectivamente (A y B).

Muestra: M13 REZAGA DEL TÚNEL DE ACCESO


Cerca del 81% de la muestra contiene gneis, cataclasitas, milonitas, cuarcitas, cuarzo policristalino y cuarzo con extinción ondulante, las cuales contienen partículas que las hacen potencialmente reactivas al álcalis, rasgo a tener en cuenta para su uso en mezclas de concreto.

Microfotografías de agregados bajo el microscopio petrográfico mostrando: Neis milonitico (Ne), vista con nicoles paralelos y nicoles cruzados, respectivamente (A y B).

REFERENCIAS DE OBRAS

CON METACAOLÍN

REFERENCIAS DE OBRAS CON METACAOLÍN

El Metacaolín se ha usado extensamente en el mundo: Primer uso reportado: Represa Engenheiro Sousa Dias (Jupía) 1551MW. Rio Matogrosso (1962). Consumo 250 000 ton de MK.


El Metacaolín se ha usado extensamente en el mundo:

Brasil: Hidrelétrica Irapé Hidrelétrica Amador Aguiar I e II

- Uberlandia, MG Porto Acu - Sao Joao da Barra, RJ Piuer IV - Sao Luis, MA Embrapor - Santos, SP Companhia Siderúrgica do

Atlântico - Itaguaí, RJ Estação de Tratamento de Esgoto

Alegria - Rio de Janeiro, RJ Barragem João Leite


El Metacaolín se ha usado extensamente en el mundo:

Estados Unidos: Benicia-Martinez Bridge U.S Navy Submarine Magnetic

Silencing Facility Diemer Water Filtration Plant Route 67 Missouri River Bridge Brayton Point Cooling Towers I-5 California Truck Tunnel Tappan Zee Bridge I-87 Bridge over Hudson River Erie Chanel restoration (NY-USA)

MEZCLAS DE CONCRETO Y

ENSAYOS DE CONTROL

MEZCLAS DE CONCRETO

Basado en los resultados de ensayos, se definió la utilización de concretos convencionales y lanzados con adición de 18% de Metacaolín del peso de cemento en estructuras de concreto específicas, las cuales fueron definidas por el diseñador. A continuación, las mezclas de concreto convencional y lanzado utilizadas en la construcción del Proyecto Hidroeléctrico Ituango:

MEZCLAS DE CONCRETO

Lanzado Convencional

0,45 0,50

DL 134 DL 165

Concretero Concretero

CEMENTO 381 288

METACAOLÍN 69 52

AGUA 203 170

ARENA TRITURADA LAVADA (Rezaga) 1154 858

AGREGADO GRUESO TRITURADO 19mm 538

AGREGADO GRUESO TRITURADO 25mm 1043

ADITIVO REDUCTOR DE ÁGUA 1 2,60 2,31

ADITIVO REDUCTOR DE ÁGUA 2 1,58 1,09

ACELERANTE 22,50

FIBRA METÁLICA 40

19 25

19 ± 2 16 ± 2ASENTAMIENTO (cm)

CONCRETO LANZADO Y CONVENCIONAL

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

CÓDIGO DEL DISEÑO

CEMENTO (TIPO)

PROPORCIONES DE

LOS MATERIALES

Kg/m3

TAMAÑO MÁXIMO (mm)

ENSAYOS DE CONTROL

CONTROL DE CALIDAD Cumpliendo con las Especificaciones Técnicas de la Obra, el Consorcio realiza periódicamente ensayos de reactividad álcali-sílice, adicionando Metacaolín al 18% del peso de cemento. A continuación, el último resultado de ensayos de reactividad potencial realizado en Junio de 2014:

ENSAYOS DE CONTROL

Expansión de 0,17% a los 28 días. Mitigación con 15,25% del cementante o 18% del cemento.

FOTOS DE LA OBRA

FOTOS DE LA OBRA

Campamento del Consorcio

FOTOS DE LA OBRA

Vista aérea de la obra 1

FOTOS DE LA OBRA


FOTOS DE LA OBRA


FOTOS DE LA OBRA

Pre-ataguía y Túneles de Desvío Aguas Arriba

FOTOS DE LA OBRA

Ataguía de CCR

FOTOS DE LA OBRA

Lleno Prioritario de la Presa

FOTOS DE LA OBRA

Contra Ataguía

FOTOS DE LA OBRA

Margen Izquierda

FOTOS DE LA OBRA

Túnel Vial y Galería a Pozos de Compuertas

FOTOS DE LA OBRA

Túnel Vial - Excavación

FOTOS DE LA OBRA

Túnel Vial - Pavimento

FOTOS DE LA OBRA

Caverna de Transformadores

FOTOS DE LA OBRA

Caverna de Almenara

FOTOS DE LA OBRA

Caverna de Máquinas

“Jamás sacrificar la calidad de la

Ingeniería, sea para ganar más, sea

para perder menos”

Sebastião Ferraz de Camargo

Documents

Hidroeletrica Ituango