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HORMIGONES ESPECIALES
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Hormigones especiales
Los hormigones especiales se obtienen:
Reemplazando componentes
Incorporando aditivos o adiciones o ambos
Muchos de los hormigones que hoy consideramos especiales,
probablemente en el futuro sern hormigones de uso habitual.
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HORMIGONES ESPECIALES
Desde el punto de vista del diseo, Qu podemos modificar?
Variables consideradas en el diseo: Resistencia
Docilidad
Aridos
Densidad del hormign
Otras propiedades
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HORMIGONES ESPECIALES
Resistencia:
Iniciales
Altas finales
Docilidad:
Fluidas
Secas
Autocompactantes
Aridos:
Densidad
Granulometra
Densidad:
Livianos
Pesados
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Docilidad
Fluidos
Autocompactante
Compactado seco (rodillado)
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HORMIGON FLUIDO
Diseo de la mezcla: Se dosifica para docilidad entre 5 y 7 cm de
asentamiento. Con aditivos de rango medio a alto, se debera disear
para cono entre 2 y 4 cm y reducir agua Se debe aumentar la cohesin
entre las partculas:
Aumentando el M5 entre 3 % y 5%, o Aumentando el peso del
cemento
De modo que aumente el contenido de material fino < 0,315
mm
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HORMIGON FLUIDO
Contenido de finos recomendado para el Hormign
Fluido
Dn, mm Contenido finos, kg/m3
40 400
20 450
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HORMIGON FLUIDO
Se agrega junto al agua inicial.
En camiones mixer debe adicionarse considerando el tiempo que
dura el efecto.
Un hormign fluido no es necesariamente un hormign
autocompactante
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USO DE ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA
Cuando se emplean aditivos plastificantes o superplastificantes,
es posible mantener la docilidad del hormign y la razn
agua/cemento, disminuyendo la dosis de cemento.
Los plastificantes deben permitir disminuir entre un 5% y un 12%
el agua para condicin sss. Los superplastificantes deben disminuir
a lo menos un 12%.
Permite obtener hormigones con altas resistencias iniciales o
finales, si se mantiene la dosis de cemento.
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USO DE ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA
Dosificacin: Se determina la proporcin de cemento, rido total,
rido grueso y fino.
El rido grueso se aumenta en:
g = (wdg)
w: masa de agua reducida
Se rebaja la arena en g.
Se contina el proceso.
Menos agua?...
Cmo?
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Hormign autocompactante
La utilizacin de este hormign permite:
Eliminar vibracin y por ende ahorrar energa y disminuir ruido y
reparaciones.
Significa ahorro en mano de obra, equipos, tiempo, etc.
Mejora terminaciones y permite procesos de hormigonado de
elementos altamente complejos como elementos delgados, muy esbeltos
o de difcil colocacin.
Hormign autocompactante
Para asegurar la cohesividad en el diseo de la mezcla, se
utilizan tres caminos: Aumentar el contenido de granos finos, en
general
menores a 0,125 mm lo que incluye al cemento, granos finos de la
arena y de adicin hidrulica como puzolanas, cenizas volantes,
etc.
Usar aditivos modificadores de la viscosidad (VMA) que reduzcan
sobre el 20% de agua
Una combinacin de las dos medidas anteriores.
Algunos mtodos de diseo, proponen contenidos de pasta en volumen
que oscilan entre 330 y 400 litros por m3 de hormign.
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Resumen de lmites recomendados para diseo de mezclas
Contenido de finos Aditivo modificador de viscosidad
Combinacin de ambos
Material cementante
450 - 600 385 - 450 385 - 450
Razn W/material cementante
0,28 0,45 0,28 0,45 0,28 0,45
Razn rido fino/mortero, %
34 - 45 40 40
Razn rido fino/total ridos,%
50 - 58 - -
Razn rido grueso/mezcla total, %
28 - 48 45 - 48 28 . 48
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Hormign autocompactante
Unas recomendaciones ms prcticas se dan a continuacin
Diseo de la mezcla: Dn 20 mm, ojal 10 u 12,5 mm Relacin
agua/fino entre 0,30 y 0,43 Contenido mximo de fino bajo 0,160 mm
entre 500 y
680 kg/m3 Fluidez medida como escurrimiento en el Cono
invertido entre 650 y 750 mm Uso de adiciones para mejorar
cohesividad (Aditivos
modificadores de la viscosidad)
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Experiencia UTEM: Dn = 12,5 mm
Se utiliz puzolana como adicin
Razn (agua/C+P) 0,34
Se us aditivo que redujo agua
Se consider que aire atrapado era de 20 l/m3
Dosis de agua reducida usada fue de 150 l/m3
ridos se determinaron usando frmula de compacidad, con mayor
proporcin de arena.
Hormign autocompactante
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Hormign autocompactante
Ensayos: en el proceso de
diseo de la mezcla es
fundamental verificar la
fluidez del hormign.
Se utiliza:
la caja L
el Cono Abrams invertido
Equipo U
El Equipo Japons
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Hormign autocompactante
Cono invertido: Permite verificar fluidez y
homogeneidad en el borde (exudacin)
Se llena el cono invertido sin compactarlo. Se levanta con
cuidado. Se mide el tiempo que se demora en tener un de 50 cm y
finalmente se mide el alcanzado.
Resultados deben estar entre 65 y 75 cm los mximos y entre 3 y 6
segundos se debe tener el 50
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Hormign autocompactante
Caja L: Se cronometra el tiempo que el
hormign requiere para recorrer 40 cm y luego el tiempo
transcurrido hasta llegar al final de la caja. Finalmente se mide
las diferencias de nivel del hormign.
Se llena por la parte superior, se levanta la compuerta y se
observa si el flujo es continuo
La fluidez a los 40 cm se obtienen entre 3 y 6 segundos y la
relacin entre los niveles debe ser >0,80
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Hormign autocompactante
Equipo en U: Fue propuesto por el Taisei
Group, y la autocompactabilidad est dada por la altura que
alcanza el hormign despus de fluir a travs de un obstculo. Se
definen como autocompactantes los hormigones que alcanzan una
altura mayor a 300 mm.
La columna de hormign tiene 680 mm de altura y 140 mm de dimetro
y el obstculo son 3 barras de 13 mm, separadas 50 mm
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Hormign autocompactante
Caracterstica Mtodo(s) de ensayo
preferido
Fluidez (medida por razn de flujo)
Escurrimiento del asentamiento de Cono
Viscosidad T500 para Ensayo de Escurrimiento o Embudo V
Capacidad de traspaso Caja L
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Hormign compactado con rodillo
Es un hormign con un bajo contenido de agua.
Son mezclas con baja retraccin plstica, exudacin.
Utiliza equipos de movimiento de tierra, en particular de
construccin de bases de pavimentos.
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HORMIGON COMPACTADO SECO
Uso en pavimentos:
Resistencia a hendimiento
Indice de Soporte CBR 65%
Cemento 10% de los slidos secos
Dn 20 mm
Agua segn Proctor Modificado (5 al 7%)
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HORMIGON COMPACTADO SECO
Segn PCA, el ACT debe estar comprendido en la siguiente banda
granulomtrica:
Tamiz, mm % que pasa
25 100
20 90-100
12.5 70-90
10 60-85
5 40-60
1.25 20-40
0.160 6-18
#200 2-8 mcsoto - 2015
HORMIGON COMPACTADO SECO
Calles: El amasado se realiza en
plantas tradicionales o de alimentacin continua
Vaciado con camin tolva, cuidando la pendiente de cada
Dependiendo del tipo de terminacin superficial, extendido con
motoniveladora o con extendedora
Se colocan capas de 20 cm
Debe realizarse riego entre extendido y compactacin
Compactacin con rodillo liso, primero esttico y luego
dinmico
Compactacin final con rodillo neumtico
Control de densidad con densmetro o cono de arena. 95 a 97% de
densidad Proctor
Curado: depende de puesta en servicio: doble tratamiento
asfltico o humedad permanente
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HORMIGON COMPACTADO SECO
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HORMIGON COMPACTADO SECO
Uso en represas:
Dosis de cemento entre 100- 150 kg/m3
Dn 50 mm
Utilizacin de adiciones hidrulicas
Agua para densidad mxima segn Proctor Modificado
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HORMIGON COMPACTADO SECO
Presas:
Vaciado con camin tolva
Compactacin con rodillo liso y final con neumtico
Control de docilidad con Aparato VEBE
Control de densidad con densmetro o cono
Dn desde 6 hasta 3/8
Vg vara entre 63-64% hasta 42-48%
Se realiza curado hmedo entre capa y capa
Espesor de capa entre 30 a 50 cm
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HORMIGON COMPACTADO SECO
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Modificacin de la resistencia
Alta resistencia inicial
La resistencia est especificada antes de los 7 das
Superresistentes
Las resistencias a 28 das superan los 70 MPa
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Alta resistencia inicial
Se debe relacionar la resistencia a la edad especificada con la
de 28 das.
Se requiere uso de cementos de grado alta resistencia, alguna
adicin (slica fume o micro slice), aditivos reductores de agua.
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Hormigones de alta resistencia inicial
Son hormigones cuyo requisito es obtener una resistencia mnima a
una edad menor a 28 das.
Al ser una resistencia mnima, el hormign debe disearse para que
la probabilidad de incumplimiento sea 1%
La base del diseo de la mezcla ser una resistencia lmite:
fr0= f0 + s t (MPa)
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La resistencia a 28 das sera:
fr = fr0 k
en que k se puede estimar segn la informacin de la fbrica
Se estima la razn agua/cemento que satisfaga a fr
Se reduce el agua por el uso de aditivos.
Hormigones de alta resistencia inicial
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A partir de la informacin de la fbrica se puede pronosticar la
resistencia de 28 das
fr = 1/ke fr0
fr: resistencia requerida a 28 das, MPa
fr0: resistencia requerida inicial, MPa
ke: factor de resistencia a la edad inicial
k7: % de resistencia a 7 das
Ei: edad inicial dada, das
7log28log
log28log
10011 7
iEkek
Hormigones de alta resistencia inicial
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Hormigones de alta resistencia inicial
Ejemplo:
Se requiere un hormign que tenga una resistencia 25 MPa a los 5
das. Se va a usar un cemento que de acuerdo a la informacin de
fbrica, alcanza a los 7 das un 70% de su resistencia a compresin de
los 28 das
326,25,3250 rf
7log28log
5log28log
100
7011
ek
0
1r
e
r fk
f
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Hormign superresistente
Son hormigones que alcanzan altas resistencias a 28 das.
Las resistencias a compresin son 70 MPa.
La utilizacin de estos hormigones permite construir edificios de
mayor altura, al poder disminuir las secciones y/o espesores de los
elementos.
Superresistentes
Se trabaja con razones agua/(cemento + adicin) menores a 0,30,
con adicin de slica fume, aditivos reductores de agua, mayor
proporcin de arena, Dn 20 mm, cemento de alta resistencia.
Mejora la compacidad.
Control del hormign
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Hormign superresistente
La slica fume es una adicin que permite saturar los huecos o
macroporos del hormign.
Asimismo, tiene un efecto qumico reactivo con el cemento, ya que
reacciona con la cal libre y forma silicato de calcio hidratado
insoluble en agua
Es un polvo, de granos esfricos (0,1 ) amorfo de SiO2
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HORMIGON SUPER RESISTENTE
DOSIFICACIONES TIPICAS
W/C+SF 0,23 0,26 0,29
Cemento AR kg/m3 645 546 451
Silica Fume 38 32 27
Gravilla 1025 1040 1041
Arena 591 703 791
Agua 158 148 144
SP cc/kg cem 52 36 22
Aireante 3 2 2
Densidad kg/m3 2512 2509 2484
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Su control debe realizarse sobre probetas de menor tamao
(cilindros de 10 x 20 cm), cuidando el efecto de las placas de
carga.
HORMIGON SUPER RESISTENTE
Tips de fabricacin:
Son mezclas muy estables, por la presencia de SF (sedimentacin o
exudacin).
La SF puede estar en aditivos lquidos o en polvo.
Requieren mayores tiempos de amasado
ridos
Livianos
Densidad menor a 1800 kg/m3
Pesados
Densidad mayor a 2800 kg/m3
Reforzados con fibras
Fibra reemplaza rido grueso
Hormign poroso
Hormign sin rido fino en forma total o parcial
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Hormign liviano
A menor densidad, menor es la aislacin acstica.
Tienen bajo coeficiente trmico, por lo que son buenos aislantes
trmicos. La aislacin trmica depende del dimetro de los poros, ya
que el aire es el mejor aislante trmico.
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HORMIGONES LIVIANOS
Clasificacin y Caractersticas
Propiedad Densidad, kg/m3 Resistencia, MPa
Aislante 400 800 1 3
Medio 800 1400 3 8
Estructural 1400 - 1800 15 - 30
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HORMIGON CORRIENTE LIVIANO
Estructura interna Compacta Porosa
Densidad, kg/dm3 >2,00 < 1,80
Resistencia, f() W/C W/C y poros
Aislacin acstica Buena Baja
Aislacin trmica Baja Buena
HORMIGONES LIVIANOS
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HORMIGONES LIVIANOS
Densidad, kg/dm3 Aislacin Resistencia, MPa
0,25 0,80 Buena < 3 MPa
0,80 1,40 Mediana 3 8 MPa
1,40 1,80 Baja 8 18 MP
Hormign Liviano Estructural: resistencia cilndrica 17 MPa
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Hormigones livianos
Se pueden obtener de dos formas:
Utilizando ridos livianos
Disminuyendo la densidad del hormign incorporando
controladamente aire.
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HORMIGON LIVIANO CON PPEE
Base de dosificacin Densidad y resistencia del hormign segn
Especificacin Tcnica
Segn densidad, se estima volumen de PPEE compactadas
Segn resistencia, se estima dosis de cemento de grado
corriente
Se disea para consistencia seca (W entre 120 y 150 l/m3 ) y aire
atrapado segn Dn est entre 2% y 3%
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HORMIGON LIVIANO CON PPEE
Densidad hormign
Dh, kg/m3
Volumen Perlitas compactadas
Pr, l/m3
1400 650-750
1200 700-800
1000 800-900
800 900-1000
600 1000-1100
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HORMIGON LIVIANO CON PPEE
Resistencia 28 das
MPa
Cemento grado corriente
Cp, kg/m3
8 400-425
6 380-400
5 350-380
4 320-350
2 300-320
1,5 280-300
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Tips:
Antes de agregar las perlitas, stas deben humedecerse.
El orden de carguo es agua, cemento, perlitas y arena.
HORMIGON LIVIANO CON PPEE
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Base de la Dosificacin:
Cemento: 8 a 10 sacos/m3 (340 425 kg/m3)
Arenas finas
Razn agua/cemento: 0,60 a 0,70
Agente espumante segn frmula:
Va:volumen agente espumante; Ve: volumen espumacin:
E:rendimiento
Densidad del hormign: segn requerimiento
mcmEe
Va
V 3/3103
HORMIGON LIVIANO DE ESPUMA
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HORMIGON LIVIANO DE ESPUMA
Espuma es una burbuja de aire rodeada de una pelcula de agua
Hormigones Pesados
Los hormigones pesados tienen propiedades similares a las del
hormign corriente, salvo en su densidad que ser superior a 3000
kg/m3.
Los hormigones pesados se utilizan principalmente en obras o
zonas con radiacin, ya que tienen la capacidad de absorber
radiaciones.
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Hormigones pesados
Dos formas:
Rocas mineralizadas
Granallas o trozos de acero
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Hormigones pesados
Cuando se trata de radiaciones de onda corta, como los rayos X ,
gamma, se puede usar cualquier tipo de hormign pesado.
Cuando se trata de emisiones atmicas, neutrones, se deben usar
ridos pesados como la barita
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Hormigones pesados
Los ridos ms utilizados son:
Barita: BaSO4
Magnetita: posee principalmente xido ferroso frrico (Fe3O4)
Limonita: parecida a la magnetita en composicin, pero que
contiene molculas de agua.
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Hormigones con fibras
Las fibras se incorporan al hormign para mejorar algunas
propiedades: Resistencia a la traccin (disminuye fisuracin)
Resistencia al impacto
Resistencia a erosin y cavitacin
Absorcin de energa
En general, se sabe que la resistencia ltima del hormign puede
aumentar hasta 5 veces al adicionar fibras.
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Hormigones con fibra
La longitud de la fibra es importante pues garantiza el anclaje
en la matriz hormign (25 a 100 mm)
Los dimetros son variables: Las fibras textiles (nylon,
polipropileno, polister, rayn) tienen 0,15 mm
Vidrio: 0,015 a 0.005 mm Acero: 0,75 a 0.25 mm
El aspecto vara entre 50 y 200 El aspecto es la razn entre
la
longitud de la fibra respecto a su dimetro.
Para aspectos sobre 75 se espera que aumente la resistencia
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Hormigones con fibras
Problemas: La trabajabilidad
disminuye cuando aumenta el % de fibra o su aspecto es >100.
Para evitar, se usa plastificantes
Segregaciones: dosis de agua (w/c)
Dispersiones: Dn
Formacin de bolas: % fibra
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Hormigones con fibras
Orden de carguo:
Aridos
Fibras
Cemento
Agua con aditivos
Ms tiempo de amasado y de compactacin
En el caso del camin hormigonera, se pueden agregar al final
Hormigones con fibras
La cantidad de fibra a agregar, depende del tipo de fibra.
La dosis de fibra puede expresarse en % o en volumen.
Segn la dosis de fibra y el tipo de fibra, puede ser necesario
revisar el contenido de rido grueso y/o el uso de aditivos
plastificantes o superplastificantes.
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Hormigones con fibras En el caso de fibras de acero, para
controlar
retraccin mnimo de 20 kg/m3. Dosis media entre 15 y 24 kg7m3
puede requerir aditivo plastificante y ajuste de rido grueso.
Sobre 24 kg/m3 hay que usar sper plastificante y ajustar rido
grueso
Si las fibras microsintticas se usan entre 300-900 g/m3 , se
mantiene dosificacin del hormign.
Si stas se usan sobre 1,8 kg/m3 se ajusta rido grueso .
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Hormigones porosos
Son hormigones con una gran permeabilidad que tienen entre un
15% y un 25% de vacos.
No tienen granos finos
La pasta une los ridos gruesos y al mismo tiempo genera una
cantidad de vacos al separar los granos gruesos.
La permeabilidad que alcanzan son del orden de 200 L/m2/min o
una velocidad de 0,34 cm/s
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Hormign poroso
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Colocacin
Bombeo
Actualmente es corriente
Ferrocemento
Mortero y mallas de alambre
Hormign Proyectado
Va seca
Va hmeda
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Ferrocemento
Ms que un hormign, es un mortero con altas dosis de cemento
Est compuesto de mallas de acero superpuestas sobre las que se
coloca el mortero.
Tiene poco espesor y permite darle diferentes formas.
Ha sido muy utilizado en la fabricacin de embarcaciones, desde
las primeras experiencias en 1849
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Experiencias en Chile
Viviendas fundamentalmente desarrolladas en proyectos
Universidad del Bo Bo y Cementos Bo Bo, desde 1994.
Slo en el ao 2009, se construyeron ms de 2000 viviendas.
Embarcaciones: la empresa Sitecna en Puerto Montt ha
desarrollado ms de 400 plataformas flotantes para la industria
pesquera, as como diversos tipos de embarcaciones.
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Lo habitual es que se especifique una resistencia mecnica
En algunos casos, la impermeabilidad y/o la durabilidad
Puede tambin especificarse la proporcin cemento: rido
Las dosificaciones son similares al hormign bombeado.
Hormign proyectado
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Las mezclas deben cumplir especificaciones segn su uso.
En general, para ambientes que requieren durabilidad
considerar:
Mnimo de cemento: 330 kg/m3
Razn agua/material cementicio 0,55
Hormign proyectado
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Hormign proyectado
La mayora de los hormigones proyectado contienen adiciones,
especificndose:
Adicin Contenido mx.
Microslice 15% del cemento
Polvo de roca (incluyendo finos de la arena)
12% de la arena
Pigmento 6% del cemento
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El control de resistencia se hace en paneles cuyas dimensiones
mnimas sean 600 x 600 mm y espesor suficiente para extraer testigos
de una longitud mnima de 100 mm.
Hormign proyectado
min. 100
La resistencia mnima para extraer testigos debe ser 6 MPa
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Dependiendo del equipo utilizado, muchas veces se
requiere un pitonero y un ayudante
Hormign proyectado Durabilidad y resistencia
High performance
Alta docilidad
Superresistente
Gran durabilidad
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Hormigones high performance
La denominacin de high perfomance concrete se debe a P.K.Mehta y
P.C.Atcin, quienes en 1990 proponen un mtodo para el diseo de
mezclas de hormign que pudieran garantizar al mismo tiempo: Alta
docilidad
Alta resistencia mecnica, y
Alta durabilidad
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Hormigones high performance
El ACI (1993) lo defini como: un hormign que satisface
principalmente tanto las condiciones necesarias para la puesta en
obra y la compactacin del hormign fresco sin segregacin, como la
resistencia mecnica inicial y la tenacidad, para la estabilidad
volumtrica o la vida til en ambiente agresivo.
Segn esta definicin, la durabilidad no sera obligatoria segn
ACI.
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Hormigones high preformance
Una alta durabilidad no significa slo una baja w/c y baja
porosidad, sino que tambin una disminucin de la fisuracin por
factores hidrulicos o trmicos.
Se pueden definir como hormigones que tienen capacidad de
resistir no slo cargas mecnicas, sino que ser diseados para tener
un buen comportamiento frente a las condiciones ambientales
(resistencias fsico-qumicas = durabilidad)
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Hormigones de altas prestaciones
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Hormigones de altas prestaciones
Las mezclas utilizadas tienen algunos parmetros a considerar:
Razn W/C entre 0,38-0,44
Uso de microslice u otras adiciones activas como cenizas
volantes o escoria bsica.
Uso de aditivos: plastificantes, incorporador de aire,
retardador (si es necesario) y superplastificante.
Las dosis de cemento pueden ser menores (260 a 340 kg/m3) cuando
se usan adiciones
Green concrete
Hormign que disminuya las emisiones de carbono
Las emisiones estn relacionadas con la fabricacin de cemento o
el uso de mezclas conglomerantes para disminuir el uso de
clinquer
Otro aspecto es el reciclado de ridos y de agua
En resumen: respeto por el medio ambiente
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Hormigones especiales
El avance tecnolgico continuar y se desarrollarn nuevos
hormigones.
Los actuales hormigones especiales, sern en el futuro hormigones
de uso habitual.
