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nov. 27 de 2018
Innovación y tendencias
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Resumen:

En años recientes se ha incrementado el interés del sector por el estudio de la durabilidad a edades tempranas de los concretos para cajones flotantes. Se trata de estructuras de grandes dimensiones que por su sección transversal aligerada – multicelular – pueden flotar una vez terminadas. Son, sin duda, las mayores piezas prefabricadas de concreto. El diseño y caracterización del material en los laboratorios permite la optimización de las mezclas y de los costos generales de colocación.

 *Artículo cortesía de Ing. Gabriel Pardo, Ing. Carlo Campinoti, Ing. Lina Maria Gaviria

Las tecnologías asociadas al concreto en obras civiles han tenido avances significativos en los últimos años. En la actualidad, las obras se diseñan y ejecutan con exhaustivos patrones de calidad y con una vida estimada de servicio de hasta 120 años. Esta demanda ha impulsado el empleo de nuevas tecnologías y materiales que permitan la fabricación y puesta en obra de concretos que cumplan con las exigencias de durabilidad.

Especialmente en estructuras situadas en ambiente marino, el criterio de durabilidad debe ser tenido bien en cuenta, ya que los costos asociados al mantenimiento constante de las estructuras expuestas a este tipo de condiciones pueden ser sumamente altos. Desde este punto de vista, el diseño de concretos deslizados para cajones flotantes y su caracterización previa en los laboratorios, empleando los equipos y sistemas más innovadores, permite el diseño de productos y mezclas hechas a medida para cada caso particular. La exhaustiva caracterización previa, permite la optimización de las mezclas y de los costos generales de la colocación del concreto.

Por otro lado, el creciente interés del sector por desarrollar concretos que hagan compatibles la óptima producción, en lo que a períodos de colocación de los cajones se refiere, con los requerimientos de calidad y durabilidad exigidos, nos ha llevado a estudiar el efecto de la durabilidad a edades tempranas, en contacto con agua marina, permitiendo así el desarrollo de soluciones que atenúen el efecto que puedan sufrir estos concretos por el ataque por cloruros en sus etapas iniciales.

Estructuras de concreto de grandes dimensiones – Cajones flotantes

Pie de foto: Estructuras de concreto de grandes dimensiones – Cajones flotantes. Crédito: Sika

Procedimiento de diseño y caracterización

El procedimiento de diseño y caracterización de concretos deslizados para cajones flotantes está formado por tres fases principales que se describen a continuación:

Caracterización de materiales y definición de las condiciones del entorno

La caracterización tanto física como química de los áridos y cementos a emplear en la fabricación, así como la consideración de las condiciones de deslizado, meteorológicas, transporte, tiempos abiertos, equipos de bombeo, planificación de la producción, entre otros; son claves y constituyen la base y el punto de partida del diseño de concretos deslizados para cajones. Esta caracterización permitirá así mismo, el diseño y posicionamiento de los productos químicos adecuados (aditivos poliméricos).

Diseño de mezcla: reología

Las características reológicas de la mezcla (fluidez, tixotropía) son las que permiten la optimización del proceso de producción y ofrecen capacidad de adaptación ante posibles modificaciones de las condiciones de deslizado. Por ello, se deben controlar los diferentes aspectos que afectan a la reología de este tipo de concretos: evolución de la consistencia en el tiempo, contenidos de aire, densidades.

Análisis calorimétrico y de resistencias iniciales

El aspecto más innovador del procedimiento diseño y caracterización de concretos para cajones flotantes es, tanto la medición de la calorimetría, que permite el estudio de la cinética de la hidratación del cemento en las mezclas y el efecto en la misma de los diferentes tipos de polímeros, como la medición continua del desarrollo de resistencias muy tempranas por medio de ultrasonidos, mediante su correlación con el módulo de elasticidad de la mezcla. Para ello se han desarrollado innovadores equipos como, Semament y Pulsmen, que permiten el análisis de estos parámetros.

Análisis con equipo PULSMEN

Pie de gráfico: Análisis con equipo PULSMEN. Crédito: Sika

Análisis con equipo SEMAMENT

Pie de gráfico: Análisis con equipo SEMAMENT. Crédito: Sika

Durabilidad del concreto deslizado a edades tempranas

El análisis del estudio de la durabilidad del concreto deslizado para cajones flotantes a edades tempranas se compone de una serie de etapas o procesos que se citan a continuación:

  • Caracterización de las tecnologías químicas que contribuyan a incrementar las prestaciones a edades tempranas.
  • Análisis de los mecanismos de acción para poder optimizar las matrices de diseño.
  • Desarrollo de metodologías y ensayos válidos para realizar proyecciones de vida en servicio.
  • Escalabilidad industrial de las propuestas de análisis.

Análisis de los perfiles de cloruros a edades tempranas

Pie de gráfico: Análisis de los perfiles de cloruros a edades tempranas, 4d. Crédito: Sika

Hallazgos

Debido a sus características constructivas y de exposición ambiental, el concreto utilizado para cajones flotantes tiene que ser extremadamente impermeable desde muy temprana edad. Esto evitará el ingreso de agua y cloruros que de otra manera penetraría por porosidad y por las micro-fisuras que se pueden generar durante su deslizamiento.

Las recomendaciones técnicas que se ha comprobado que son eficaces para subsanar estos inconvenientes son:

  • Elección de una combinación cemento-aditivo que sea rápida en el desarrollo de la hidratación, sin subir excesivamente la temperatura de fraguado.
  • Curva granulométrica de máxima compacidad y adecuado contenido de finos.
  • Mínima relación a/c con fluidez óptima para la compactación. 
  • Utilizar tecnologías que incrementen la durabilidad a edades tempranas: nanosílices, sílice coloidad, aditivos poliméricos.
  • Mejorar la durabilidad con fibras sintéticas estructurales, no oxidables y de elevada difusión en la matriz, para el control de las posibles grietas que se pudieran formar en el momento de deslizar el cajón en el agua.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

 

El aspecto más innovador del procedimiento diseño y caracterización de concretos para cajones flotantes es, tanto la medición de la calorimetría como la medición continua del desarrollo de resistencias muy tempranas por medio de ultrasonidos.

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Conclusión

El concreto utilizado para cajones flotantes tiene que ser extremadamente impermeable desde muy temprana edad para evitar el ingreso de agua y cloruros. La sinergia entre todos los componentes del concreto como resultado final de del trabajo conjunto entre constructor, diseñadores, inspección de obra y todos los proveedores involucrados, es un modelo de trabajo moderno y exitoso.

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