NEWCRETE - Associació de Consultors d'Estructures · 2020. 7. 6. · •Anejo 17: Recomendaciones para la utilización del HAC Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE Desarrollar un

NEWCRETE

Hormigón autocompactante con árido reciclado y fibras de acero

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INTRODUCCIÓN

• Proyecto de investigación INNOVADOR, tanto desde el punto de vista técnico como ambientalmente.

• Sin experiencias previas en la utilización de un nuevo hormigón (NEWCRETE), autocompactante, dotado con árido reciclado mixto y fibras de acero.


RAZÓN DE SER


• Elementos de pantalla

• Construcción de pilotes “in situ” (CPI):

CPI-1: Pilotes Camisa perdida

CPI-2: Pilotes de desplazamiento con azuche

CPI-3: Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas

CPI-4: Pilotes de extracción con entubación recuperable

CPI-5: Pilotes de extracción con camisa perdida

CPI-6: Pilotes perforados sin entubación con lodos tixotrópicos

CPI-7: Pilotes barrenados sin entubación

CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central

RAZÓN DE SER




Es el pilote más económico

Es el pilote más utilizado

- Cimentación profunda en edificación

- Elemento de contención en proyectos de infraestructuras

- Condiciones de ejecución delicadas

- Armado “forzado” en el hormigón fresco

- Penalizado estructuralmente (tope estructural, tensión

máxima a flexión)

- Creciente demanda de armado en longitudes elevadas

- Recubrimientos definidos por durabilidad (*)

RAZÓN DE SER




RAZÓN DE SER




RAZÓN DE SER


• Procedimiento constructivo de los pilotes CPI-8 Perforación con barrena del terreno

Relleno de la cavidad con lodos bentoníticos

Vertido del hormigón – Extracción del lodo

Hincado de la jaula de armado

RAZÓN DE SER

Problemas de ejecución durante la fase de hincado de

la jaula de armado


• Problemas típicos

RAZÓN DE SER

Jaulas de armado muy “potentes”

Problemas de ejecución

Acabados “defectuosos”


OBJETIVOS

• Desarrollo de un nuevo hormigón de altas prestaciones y con elevados contenidos de RCD’s para su uso en elementos estructurales en contacto directo con el terreno.

• Desarrollo de un sistema de tratamiento de RCD’s específico.

• Desarrollo de nuevos aditivos que permitan contrarrestar el efecto asociado a la presencia de RCD’s em la formulación.

• Desarrollo de nuevas técnicas de armado mediante fibras para elementos en contacto directo con el terreno.

• Validación del nuevo material y estucio de su comportamiento en ambientes de trabajo reales y de laboratorio.


RCD

Áridos reciclados procedentes de

hormigón

Áridos reciclados cerámicos

Áridos reciclados mixtos

Tipos de áridos reciclados

ÁRIDOS RECICLADOS


Asfalto 5%

Hormigón 57%

Cerámico 22%

Yeso 2%

Árido natural

13% otros

1%

Composición

ÁRIDOS RECICLADOS


MARCO NORMATIVO

• Normativa nacional y europea

• RILEM

• Instrucción española de Hormigón Estructural (EHE-08)

• Fédération International du béton (fib)

• DBV Merkblatt Stahlfaserbeton

• CNR-DT 204


MARCO NORMATIVO: EHE-08

Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE

Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados

contenidos de RCD’s

• Capítulo 10 (Art. 42): Cálculos relativos a los ELU Cuantías mínimas de armado



• Anejo 14: Recomendaciones para la utilización de HRF

“Para que las fibras puedan ser consideradas con función estructural, la resistencia característica residual a tracción por flexión fR,1,k, no será inferior al 40% del Límite de proporcionalidad (LOP) y fR,3,k, no será inferior al 20% del LOP”.






• Anejo 15: Recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados

“Para su aplicación en hormigón estructural, se recomienda limitar el contenido de árido grueso reciclado al 20% en peso sobre el contenido de árido grueso. […]. Siendo necesaria, para porcentajes superiores, la realización de estudios específicos…




• Tramo de prueba PROYECTO NEWCRETE:

Sustitución TOTAL (100%) del árido grueso por árido reciclado = 100% (Producto + sostenible medioambientalmente)


• Anejo 17: Recomendaciones para la utilización del HAC




Requisitos: Ensayo de escurrimiento (Cono de Abrams)


Definición: “Se define como hormigón autocompactante, aquel hormigón que se compacta por la acción del propio peso, sin necesidad de energía de vibración ni cualquier otro método de vibración…”


MARCO NORMATIVO

• La utilización de un hormigón dotado con RCD’s es factible, siempre y cuando se satisfagan las exigencias (de resistencia y durabilidad) impuestas por las normativas correspondientes.

• La sustitución parcial o total del armado convencional por fibras de acero, en elementos en contacto directo con el terreno como pilotes y/o pantallas, garantiza una mejor calidad del elemento construido (∄problemas derivados en el proceso de hincado de la jaula de armado).


A0: Coordinación del consorcio

A1: Estudio estado del arte y objetivos

A2: Formulación, valorización RCDs y estabilización elementos

A3: Ensayos comportamiento y ciclo de vida. Tramos de prueba

A4: Seguimiento y conclusiones

A5: Difusión

PROYECTO NEWCRETE


PRUEBA PILOTO: Materiales empleados

• Cemento

• Áridos NATURALES

• Agua

• Aditivos

Hormigón “convencional”

• Cemento

• Árido fino NATURAL

• Árido grueso RECICLADO

• Agua (hidratación + saturación)

• Fibras de acero

• Aditivos

Hormigón “NEWCRETE”



Parámetro Tipo de árido reciclado

AR4/12 AR12/20

ρ aparente (t/m3) 2,67 2,61

ρ saturada superficie seca (t/m3) 2,29 2,35

ρ seca (t/m3) 2,06 2,19

Absorción a 24h (%) 11,06 7,30

• Árido RECICLADO:

100% de sustitución (fracción gruesa) 2 fracciones granulométricas: AR4/12 y AR12/20 Naturaleza “MIXTA” (hormigón + cerámica + impurezas)



• Fibras de acero:

Fibras de acero bajo en carbono Extremos conformados Cuantía de fibra entre 20 y 30kg/m3

Propiedad Tipo de fibra

M503 M502

Material Acero

Resistencia a tracción (N/mm2) 1200 180 1000 150

Longitud (mm) 35 4 50 5

Diámetro (mm) 0,75 0,08 1,0 0,1

Esbeltez 46 50

Nº fibras/kg 8000 3000


PRUEBA PILOTO: Fabricación

• Fecha de realización: 14 de marzo – 13 de abril de 2012 (2 fases) • Lugar de realización: Planta de hormigonado UNILAND. Zona Franca. Barcelona

• Dosificaciones totales: 7 • Dosificaciones con árido reciclado: 6 • Dosificaciones con fibras de acero: 3



• Dosificaciones realizadas

Material Contenido (en kg/m3)

A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2

Cemento 355 370 370 370 370 370 370

Arena natural 0/4 1230 1200 1240 1210 1210 1260 1260

Árido natural 6/12 580 -- -- -- -- -- --

Árido reciclado 4/12 -- 590 540 180 200 520 180

Árido reciclado 12/20 -- -- -- 360 390 -- 340

Fibra acero 35 mm -- -- 20 -- -- 20 --

Fibra acero 50 mm -- -- -- -- -- -- 20

Agua 170 165 170 150 170 175 160

Inhibidor BASF -- -- -- -- 1,5 -- --

POZZOLITH 390GV 2,2 2,6 2,6 2,2 2,6 2,6 2,6

GLENIUM C303SCC 6,8 6,8 7,3 6,8 6,8 7,3 7,3

Relación a/c 0,479 0,446 0,459 0,405 0,459 0,473 0,432



¿En que influye la utilización de árido reciclado y fibras en la fase de fabricación del hormigón “NEWCRETE”?

Hormigón convencional

Hormigón “NEWCRETE”

Áridos NATURALES (Baja absorción: 0.5-2%)

Áridos RECICLADOS (Alta absorción: 5-15%)

Saturación previa de los áridos



• Pre-saturación de los áridos reciclados: Tratamiento “físico” Aporte “extra” de agua de saturación Tratamiento “químico” Utilización de aditivo inhibidor de absorción

Tratamiento “físico” Tratamiento “químico”



• Verificación de la AUTOCOMPACTABILIDAD del hormigón:

Ensayo de extensión de flujo (Cono Abrams invertido)

Diámetro de “torta” Presencia de segregación Presencia de LABIO

RECHAZO DE LA AMASADA ACEPTACIÓN DE LA AMASADA

Aceptación /rechazo de la amasada



Relleno de probetas:

• Probetas cilíndricas

• Probetas cúbicas

• Probetas prismáticas


PRUEBA PILOTO: Transporte a obra

• Distancia de trayecto: 7 km • Tiempo de trayecto: 20 – 30 min.


PRUEBA PILOTO: Puesta en obra


PRUEBA PILOTO: Extracción de bataches Bataches en excavación estéril


• Testigos prismáticos:

PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos


• Testigos cilíndricos cortos:



• Testigos cilíndricos largos:



• Placas



PRUEBA PILOTO: Campaña experimental

• Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651

Comportamiento FRÁGIL (sección superficial del batache)

Comportamiento DÚCTIL (sección profunda del batache



• Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651

Batache Probeta LOP fR1 fR2 fR3 fR4

2

2R1 2.3059 0.2325 0.1277 0.0897 0.0844

2R2 3.1716 0.1804 0.1261 0.1104 0.1101

2A1 2.7756 0.4034 0.2306 0.2056 0.1742

2A2 3.4643 0.6369 0.4419 0.3498 0.3431

2V1 3.3518 0.8151 0.6603 0.5452 0.4716

2V2 3.3120 1.3780 1.2779 1.2390 1.1366

5

5R1 2.2398 0.5165 0.3335 0.3082 0.2992

5R2 3.2761 1.5110 1.3955 1.2539 1.0322

5A1 2.6409 0.8383 -- -- --

5A2 2.3131 0.5158 0.2997 0.2874 0.2392

5V1 -- -- -- -- --

5V2 1.9023 0.6382 0.4194 0.3547 0.2829

6

6R1 2.8536 0.1750 0 0 0

6R2 3.2509 0.3251 0.1265 0 0

6A1 3.6926 0.1289 0 0 0

6A2 3.8680 0.4383 0.3402 0.3018 0.2705

6V1 3.2215 2.1686 2.0687 1.9758 1.8119

6V2 3.1990 1.3160 1.2933 1.2760 1.1853


• Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota

a) Resistencia a compresión

b) Módulo de elasticidad

c) Densidad aparente

d) Porosidad

e) Velocidad de ultrasonidos

f) Peso específico

g) ¿Cuantía de fibras?













• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real”



Control de desplazamientos verticales Control de abertura de fisura

• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real”



• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real” (Diagrama Carga – Desplazamiento)

Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)



• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real” (Diagrama Carga – Abertura fisura)

Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)



• Testigos cilíndricos cortos o Ensayos de durabilidad

Continúa la realización de ensayos …


TRABAJOS COMPLEMENTARIOS

Aplicación de Fibras Estructurales a los Pilotes tipo CPI 8

Autor

Heisin Ramos Salcedo

Tutores Javier Ainchil Lavin Albert de la Fuente Antequera


ANÁLISIS SECCIONAL

EQUILIBRIO




1,00

10,00

100,00

0 10 20 30 40 50 60

Mu

(k

N-m

)

Cf (kg/m3)

Dp45

Dp55

Dp65

Dp85

Dp45 Mu= 1E-05Cf

3 - 0,0035Cf2 + 0,5964Cf + 5,0259

R2=1

Dp55 Mu= 2E-05Cf

3 - 0,0065Cf2 + 1,1047Cf + 9,3193

R2=1

Dp65 Mu= 3E-05Cf

3 - 0,0103Cf2 + 1,7989Cf + 16,048

R2=1

Dp85 Mu= 8E-05Cf

3 - 0,0239Cf2 + 4,0596Cf + 34,265

R2=1

ANÁLISIS SECCIONAL: Curvas Cf - Mu


APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES

ACCIONES



APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES

ACCIONES



LINEAS FUTURAS

• Fibras estructurales no férricas • Fibras recicladas • Fibras como vectores trasmisores

de otras propiedades en el tiempo • Pavimentos de carreteras,

puertos, aeropuertos, naves industriales ¿se trata de hormigón estructural? ¿es de aplicación la EHE?

• Revisión CTE • Revisión normativas obra civil:

PG3, ROM Pavimentos • Maduración /fisuración/ fibras • IRI / Curling / Fibras


http://www.cdti.es/index.asp


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