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CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. INTRODUCCION:
La tecnología del concreto hoy en día ya no es una ciencia joven, y ha sufrido una revolución en su desarrollo a partir de la década de los años 80, hoy en día es muy sencillo lograr concretos especiales con ayuda de los numerosos productos de adición al concreto que se encuentran en el mercado, sin embargo el camino a la optimización del proceso de obtención de estos concretos es aun desconocido en muchos de criterios básicos de composición, dosificación y elaboración.
Los concretos de alto desempeño (CAD) o de alto performance (High Performance Concrete) son hoy en día, los que han alcanzado un mayor grado de optimización dado sus usos especiales; sus características mejoradas de resistencia y durabilidad son conocidas, siendo su uso una alternativa real en la construcción de diversas estructuras con requerimientos especiales, que pueden ser tanto del tipo estructural como medioambiental.
En el presente capitulo se desarrolla y discute las definiciones dadas por diferentes instituciones y autores para los CAP, así como se plantea una nueva definición basada en el uso optimizado de estos concretos.
1.2. DEFINICIONES:
Existen muchas diferentes definiciones de concreto de alto desempeño. Por lo cual no existe un definición universalmente aceptada; muchas instituciones reconocidas internacionalmente han definido a los concretos de alto desempeño cada cual con diferentes criterios de evaluación, algunas de estas definiciones son resumidas a continuación:
1.2.1.1. Definición del Instituto Americano del Concreto: (Russell 1999).
Un concreto de alto desempeño es el que reúne una combinación especial de requerimientos de desempeño y uniformidad que no siempre puede ser logrados usando materiales tradicionales, mezclado normal, criterios de colocación normales y practicas de curado ordinarias.
Un concreto de alto desempeño es un concreto en el cual ciertas características son desarrolladas para una aplicación y medioambiente particular.
Ejemplos de estas características que pueden ser consideradas criticas para una aplicación son:
1. Facilidad de colocación
2. Compactación sin segregación.
3. Propiedades mecánicas a largo plazo
4. Resistencia iniciales
5. Permeabilidad
6. Densidad
7. Calor de hidratación
8. Dureza
9. Estabilidad volumétrica.
10. Gran periodo de vida de servicio en un medioambiente severo.
Dado que muchas de las características de un concreto de alto desempeño son interrelacionadas, un cambio en una sola usualmente resulta en cambios en una o mas de otras características. Consecuentemente, si muchas características tienen que ser tomadas en cuenta en la producción de concreto para una aplicación, cada una de estas características debe ser claramente especificada en los documentos contractuales.
Comentario de la definición:
La definición propuesta en 1998 por el Subcomité THPC del ACI formado en 1991, es una definición general que intenta incluir una variedad de concretos que tienen propiedades especiales que no son comunes en un concreto convencional y no establece ningún parámetro máximo o mínimo que un determinado concreto deba cumplir a diferencia de otras definiciones.
1.2.1.2. Definición del Departamento federal de administración de carreteras de los Estados Unidos:
U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA 1998)
Un concreto de alto desempeño es diseñado para ser mas durable y si es necesario mas resistente que un concreto convencional. Los concretos de alto desempeño están compuestos de esencialmente los mismos materiales que un concreto convencional. Pero las proporciones son diseñadas para proveer la resistencia y durabilidad necesaria para los requerimientos estructurales y mediambientales de el proyecto.
Comentario de la definición:
Esta definición conjuntamente con la del Instituto Americano del Concreto son las mas aceptadas internacionalmente, sin embargo es importante destacar que el Departamento federal de administración de carreteras también a publicado otras definiciones anteriores, las cuales estaban orientadas a estructuras especificas como es el caso de los puentes.
1.2.1.3. Definición del Programa Estratégico de Investigación de Carreteras: (Zia, 1991).
a. Un concreto de alto desempeño debe cumplir con una de las siguientes características:
1. Resistencia a la compresión a los 28 días mayor o igual a 70 MPa (10 000 psi), o
2. Resistencia a la compresión a las 4 horas mayor o igual a 20 MPa (3 000 psi), o
3. Resistencia a la compresión a las 24 horas mayor o igual a 35 MPa (5 000 psi)
b. Un concreto de alto desempeño debe tener un factor de durabilidad mayor que 80% después de 300 ciclos de congelamiento y deshielo.
c. Un concreto de alto desempeño debe tener una relación agua/materiales cementicios menor o igual que 0.35.
Comentario de la definición:
La definición del SHRP abarca una resistencia especifica, durabilidad y características del diseño de mezclas. Se debe tener en cuenta que esta definición fue desarrollada primordialmente para los requerimientos en la construcción de carreteras y no para obras en general.
1.2.1.4. Definición de la Universidad de Tokyo (1990):
Un concreto de alto desempeño debe cumplir con las siguientes características:
1. Habilidad para llenar los encofrados con poco o sin esfuerzo externo de compactación.
2. Una mezcla cohesiva con baja segregación
3. Fisuración mínima a edades tempranas causadas por la contracción o las deformaciones térmicas.
4. Suficiente resistencia a largo plazo y baja permeabilidad.
Comentario de la definición:
En esta definición, el concreto de alto desempeñó es caracterizado como un “concreto nivelador” que compensa las practicas de construcción y detallado estructural deficientes y es una reflexión que hacen japoneses al énfasis en la construtibilidad tanto como a la resistencia y durabilidad del concreto.
1.2.1.5. Definición del Instituto de Concreto Pretensado :
Prestressed Concrete Institute (PCI Committee on Durability 1994)
Un concreto de alto desempeño es un concreto con o sin microsílice que tiene una relación agua/cemento de 0.38 o menos, resistencia a la compresión igual o mayor a 55.2 MPa (8000 psi) y permeabilidad (medida por AASHTO T-259 o T-277) 50% mas baja que la de un concreto convencional.
1.2.1.6. Definición de la Fundación de investigación en Ingeniería Civil:
Civil Engineering Research Foundation (CERF Technical Report 1994)
Al contrario de un concreto convencional, un concreto de alto desempeño debe tener uno o mas de estos requisitos.:
1. Fácil colocación y compactación.
2. Alta resistencia inicial
3. Exhibir propiedades mecánicas a largo plazo superiores, resistencia a la abrasión o cargas de impacto, y baja permeabilidad.
4. Exhibir estabilidad volumétrica y así menos deformaciones y menos fisuras.
5. Mayor periodo de resistencia a ataques químicos, ciclos de congelamiento y deshielo o altas temperaturas.
6. Demostrar durabilidad mejorada
1.2.1.7. Definiciones propuestas por diferentes investigadores:
Investigadores destacados en el área de la tecnología del concreto también han definido a este tipo especial de concreto, a continuación se desarrollan algunas de estas definiciones:
· Definición del Dr. Adam Neville (Reino Unido):
En discusión al concreto de alta performance, “sus características especiales son tales que sus componentes y proporciones son específicamente escogidas para tener las propiedades particularmente apropiadas para el uso esperado de la estructura; estas propiedades son usualmente una alta resistencia o baja permeabilidad”.
· Definición del Ing. C. H. Goodspeed (Estados Unidos):
Puede llamarse concreto de alto desempeño (HPC) a cualquier concreto que satisface ciertos criterios propuestos que superan las limitaciones de concretos convencionales, estos pueden incluir concretos con mejorada resistencia a la acción del medio ambiente (durables) o un incremento de la capacidad estructural mientras mantienen una adecuada durabilidad. Pueden también incluirse concretos que reducen significativamente el tiempo de construcción sin compromiso de un largo periodo de servicio. Por consiguiente no es posible dar una única definición de HPC sin considerar los requerimientos de desempeño dados por las condiciones de uso del concreto.
· Definición de los ingenieros Ryan y Potter (Australia):
Un concreto de alto desempeño es el que reúne múltiples criterios de desempeño los cuales son significativamente mas estrictos que los requeridos para concretos convencionales.
· Definición del Ing. Swany (Reino Unido):
Un concreto de alto desempeño tal como es diseñado para dar características optimizadas de desempeño para condiciones dadas de cargas, uso y condiciones de exposición, consistentes con los requerimientos de costo, ciclo de vida, y durabilidad. Un concreto de alto desempeño no necesariamente implica el uso de materiales costosos o procesos tecnológicos complejos sino que estos están condicionados por los requerimientos estructurales, de uso y de medioambiente.
1.2.1.8. Definición propuesta por el autor:
“Un Concreto de Alto Desempeño es aquel que alcanza la mayor efectividad y eficiencia ante los requisitos solicitados; estos concretos son eficientes por que poseen una dosificación optimizada según las consideraciones de trabajabilidad y economía; y son efectivos por que cumplen las características solicitadas, pudiendo ser estas de tipo estructural o medioambiental.”
Si bien esta definición no es especifica ante los requisitos que debe cumplir los concretos de alto desempeño, desarrolla de manera general los criterios para su elaboración; en la figura 1.1. se observan algunas de las características de la dosificación y del concreto para alcanzar un concreto de alto desempeño.
Fig. 1.1. Relación entre la dosificación y las características del concreto para lograr CADs.
Dada la gran generalidad de todas las definiciones, concluimos que no existe un solo tipo de concreto de alto desempeño, siendo algunos de los concretos que se consideran como concretos de alto desempeño los siguientes:
Estos son solo algunos de los concretos considerados como de alto desempeño, existiendo una gran variedad; como ya se menciono un concreto de alto desempeño será el concreto mas eficaz e eficiente que se puede elaborar según los requerimientos exigidos.
1.3. DEFINICIONES VARIAS:
Se hace necesario definir otros términos que se usan en el presente trabajo y que son de reciente uso o de uso poco común en la terminología de la tecnología del concreto:
1.3.1. Concreto de alta resistencia:
El ACI define a un concreto de alta resistencia como aquel que alcanza una resistencia igual o superior a los 500 Kg/cm2 a los 28 días, usualmente estos concretos son considerados como del alto desempeño, sin embargo para cumplir esta condición deben poseer además otras características como son una adecuada trabajabilidad y durabilidad.
1.3.2. Relación agua/materiales cementicios:
Esta relación se obtiene de dividir el total de agua de mezcla entre la suma del peso del cemento mas el peso de las adiciones utilizadas, estas pueden ser microsílice, ceniza volante, puzolanas naturales, filler calizo, etc.
1.3.3. Esqueleto granular:
Se define al esqueleto granular como el conjunto de materiales inertes del concreto, estos son los agregados tanto finos y gruesos, y se dice que esta optimizado cuando las proporciones entre los agregados finos y gruesos son las mejores para producir una mezcla especifica; recientemente se ha considerado a las fibras rígidas o flexibles como parte de este esqueleto, por las modificaciones que producen en este.