XVI FORUM DE CIENCIA Y TECNICA

AUMENTO DE CALIDAD Y ECONOMIA CON EMPLEO DE ADITIVOS QUIMICO Y MINERAL EN LOSAS HUECAS DE HORMIGON PRETENSADO

PREFABRICADO

Autores: Dr. Arq. Regino A. Gayoso Blanco Ing. Mercedes Rosell Lam

Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de

Construcción (CTDMC)

Ing. Mayte Vidal Martinez CTDMC Ing. Yenersky Bustios CUJAE Tec. Cesar D. Gayoso CTDMC Tec. Aurelio Lara Díaz CTDMC Tec. Raúl Hernández CTDMC Ing. Luis Orlando Cabrera CUJAE Ing. Georgys Suarez Pineda CUJAE

Planta Prefabricado José Marti . Rancho Boyeros. Empresa Prefabricada Habana Tec. Edenis Garcia Jefe Técnico Planta Tec. Amado Arteaga Jefe Planta Prefabricado

Ciudad Habana, Junio 19, 2006

XVI FORUM DE CIENCIA Y TECNICA

AUMENTO DE CALIDAD Y ECONOMIA CON EMPLEO DE ADITIVOS QUIMICO Y MINERAL EN LOSAS HUECAS DE

HORMIGON PRETENSADO PREFABRICADO

Autores: Dr. Arq. Regino A. Gayoso Blanco 30 Ing. Mercedes Rosell Lam 20

Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción (CTDMC)

Ing Mayte Vidal Martinez CTDMC 10 Ing. Yenersky Bustios CUJAE 10 Tec.Cesar D. Gayoso CTDMC 10 Tec. Aurelio Lara Díaz CTDMC 5 Tec. Raúl Hernández CTDMC 5 Est. Luis Orlando Cabrera CUJAE 5 Est.Georgys Suarez Pineda CUJAE 5

Planta Prefabricado José Marti . Rancho Boyeros. Empresa Prefabricada Habana Tec. Edenis Garcia Jefe Técnico Planta Tec. Amado Arteaga Jefe Planta Prefabricado

Ciudad Habana, Junio 19, 2006

Contenido:

1. Resumen 2. Introducción

3. Desarrollo

4. Evaluación Económica y Aporte Social

5. Conclusiones y Recomendaciones

6. Bibliografía

7. Anexos

1. Resumen.

Se presentan resultados de, estudios y ensayos experimentales obtenidos en

laboratorio y pruebas de escalado en planta de prefabricado, que confirman la

posibilidad de lograr, aumentos significativos de la productividad, control de

calidad, y ahorro de cemento Pórtland, mediante la introducción combinada de

aditivos superplastificantes y puzolanas, con contenido de zeolitas naturales,

en las tecnologías de producción de losas huecas pretensadas, producidas

con hormigones de altas prestaciones vibro-compactados.

Empleando en las mezclas áridos calizos triturados, producidos en la región

occidental y utilizados normalmente en la planta, se obtuvieron, a las 48 horas,

resistencias a compresión de 35.0 MPa, superiores a los 28.0 MPa

especificados para el destense e izaje de losas, y mas de 60 MPa a los 28

días, con contenido de cemento Pórtland no mayor de 360 kg/m3. La

introducción de estos resultados permitirán la factibilidad de, incrementar en

más de 1.5 veces las capacidades actuales de producción, ahorrar más del 10

%, en el consumo de cemento Pórtland, aumentar la calidad y seguridad

estructural de las losas huecas pretensadas de alta demanda en la ejecución

de obras de la Batalla de Ideas

En las investigaciones, realizadas se lograron modelos de correlación más

confiable de los ensayos no-destructivos, utilizados en el control de calidad:

esclerómetro, ultrasonido y frecuencia de resonancia, con los que se

determinaron, la resistencia a compresión y los módulos de elasticidad

correspondientes a hormigones de altas prestaciones, utilizando probetas

normalizadas conformadas en el laboratorio y testigos obtenidos en las losas

huecas producidas en planta.

Palabras claves: losas huecas pretensadas, hormigón de altas prestaciones,,

superplastificantes, puzolanas naturales, consistencia VeBe, ensayos NDT,

probetas y testigos perforados, compresión, modulo elasticidad, correlaciones.

2. INTRODUCCION Las losas huecas pretensadas son elementos estructurales de hormigón que

presentan conductos en toda la longitud de su sección transversal. Esta

característica permite, junto al aligeramiento de su peso, la posibilidad de

ejecutar instalaciones eléctricas e hidrosanitarias a través de ellos. Para su

fabricación es necesario el empleo de tecnologías de avanzada con alto grado

de mecanización debido a, que los hormigones que se emplean para su

fabricación son de consistencia seca y alta resistencia los que requieren de

una alta energía de compactación para lograr la conformación de estos

elementos. La losas huecas son utilizadas principalmente en, entrepisos,

cubiertas, muros de contención y paneles de cierre, debido a su alta capacidad

portante. La introducción de esta tecnología en Cuba fue sometida a un amplio

programa de investigación- desarrollo dirigido por el Dr. Arq. Enrique de Jongh

Caula, en el Centro de Investigaciones de la Construcción, en las que se

diseñaron y experimentaron sistemas constructivos de edificios para viviendas

y otras construcciones con resultados satisfactorios. Las máquinas utilizadas

en nuestro país son de origen canadiense las que emplean la tecnología del

hormigón vibro-compactado. Fueron introducidas originalmente por la firma

Spiroll y más recientemente por la Ultra Spam. Estas máquinas utilizan en la

conformación del hormigón un sistema de husillos que requieren vibraciones

de alta frecuencia las que alcanzan, en la tecnología Ultra Spam 7500

vibraciones /minuto (65 Hz)

En la actualidad las plantas que cuentan con tecnología de producción de

losas huecas pretensadas vibro-compactadas se encuentran muy extendidas

en Cuba, existiendo plantas en casi todas las provincias. Su producción está

actualmente dirigida, fundamentalmente, al programa de la batalla de ideas, por

lo que es necesario encontrar formas más rápidas y económicas de producción

de las losas huecas pretensadas para cubrir la demanda, sin dejar de tener en

cuenta el control de la calidad.

Investigaciones sobre el incremento de la resistencia y economía del hormigón

con procedimientos altamente mecanizados fueron realizados a fines de la

segunda guerra mundial por Y. Y. Sthaerman (en la URSS). En estas

investigaciones realizadas para la obtención de hormigones de altas

resistencias utilizando arena eólicas, de granulometría muy fina, como único

árido disponible se demostró que las vibraciones que se emplean normalmente

en el hormigón eran inadecuadas y que era posible obtener excelentes

resultados empleando las vibraciones de alta frecuencia (100 Hz y más) en los

procesos de mezclado. Los estudios y las investigaciones realizadas,

publicadas en 1963, (1) comprendieron los resultados del empleo de la vibro-

activación de la pasta de cemento, morteros y hormigones.

Estos resultados demostraron que la vibro-activación con alta frecuencia

mejora la laborabilidad del hormigón, y permitían la reducción del agua de

amasado.

De acuerdo con estos estudios, cuando se mezcla normalmente el cemento

con agua y se inicia la reacción producto de la hidratación, se crean películas

adhesiva que aíslan la parte central del grano de cemento y evita que el

proceso de hidratación continué más profundamente. Normalmente se puede

estimar que el diámetro del grano de cemento alcance las 50 micras y la

profundidad de penetración de la hidratación no sea mayor de 5 micras. En

este caso, un 48.8 % del cemento hidratado formara parte de la pasta de

cemento endurecida (efectividad de hidratación), y el 51,2 % restante serán

micro agregados de partículas de cemento, sin hidratar.

La efectividad de la hidratación podría ser aumentada con mayor finura en las

partículas de cemento. Si el diámetro promedio del grano de cemento se

disminuye con la finura de 50 a 30 micras, la efectividad de hidratación del

cemento puede alcanzar el 70%. Sin embargo, la producción de cementos de

mayor finura requiere mayor tiempo y consumo de energía en la molida

elevando el costo del cemento, y por otra parte las partículas mas finas con el

aumento de su superficie, originan mayor demanda de agua y mayor

aglomeración por lo que no se considera una solución recomendable.

Durante la vibro-activación, el grano de cemento es golpeado, logrando que

sus superficies se limpien de la película adhesiva, y se expongan nuevas

superficies no hidratadas que el agua puede alcanzar, acelerando la formación

de cristales pequeños con lo que se logra una mejor saturación del grano de

cemento debido a que la vibración a alta velocidad influye en la formación y

crecimiento de microcristales. La pasta vibrada adquiere, en poco tiempo, una

alta actividad, y aumento de la resistencia. Las vibraciones normales, mejoran

las propiedades del hormigón por una distribución más uniforme del grano de

cemento dentro de los áridos, pero no mejoran la apropiada reacción en la

pasta de cemento.

En las experiencias realizadas usando pasta vibro-activada mezcladas con la

arena y áridos gruesos, se conformaron probetas cúbicas de hormigón de

20x20x20 cm. las que alcanzaron resistencia media a compresión de, 22.0

MPa a los 3 días, 35.0 MPa a los 7 días, y 55.0 MPa los 28 días.

En la evaluación de sus resultados Sthaerman introdujo un factor de

comparación del rendimiento alcanzado por el cemento identificado como Ca,

el que se calcula mediante la ecuación.

Ca = (Kva./Zva)/(Ko/Zo).

Donde Kva. es la resistencia obtenida con el hormigón vibro-activado y Zva es el

contenido de cemento, Ko y Zo son los mismos parámetros sin la vibro-

activación con igual consistencia. Los resultados obtenidos por Sthaerman

con la vibro activación alcanzaron para Ca el rendimiento de 1.6.

En Investigaciones realizadas en el año 1970, en Canadá, por C. Macinnis ( 2 )

se experimentaron varios procedimientos mecánicos y químicos para obtener

hormigones de alta resistencia a tempranas edades. Los procedimientos

desarrollados fueron el uso de aditivos químicos reductores de agua, la

revibración del hormigón y el mezclado de la pasta de cemento a alta

velocidad.

Se encontró que los aditivos reductores de agua eran, de todos los métodos

incluidos en el programa, los que más resistencia incrementaba en la mezcla

de hormigón. Con el empleo de los aditivos reductores de agua fue posible

incrementar en mas del 25 % las resistencia con relación a la mezclas de

morteros, de baja relación a/c < 0.35 y dosificación, cemento: arena, 1: 2 .5,

normales y con empleo de vibraciones. Debe notarse que las mezclas que

contienen aditivos reductores de agua facilitan la reologías de las mezclas con

relaciones agua -cemento más bajas que las empleadas normalmente, y esto

responde a que estos tipos de aditivos provocan en la mezcla una mejor

dispersión de las partículas y la obtención de mayores resistencias con menor

contenido de cemento.

Las experiencias realizadas incluyeron también el empleo de puzolanas

artificiales, fly ash, y otros productos puzolánicos, en proporciones superiores al

20 %, cuando se requiere la disminución del calor de hidratación en el

hormigón. En los resultados se lograron significativos incrementos de la

resistencia a compresión con bajos contenidos de adiciones puzolánicas.

En los procesos mecanizados incluido en las investigaciones la revibración es

considerada como la perturbación del proceso de endurecimiento o de

hidratación inicial del cemento. Inicialmente estos dos procedimientos han sido

utilizados para demostrar el incremento de la resistencia a compresión del

hormigón. Por lo menos dos teorías han sido desarrolladas para considerar el

llamado incremento de la resistencia. La primera teoría considera que el

mortero y el hormigón, se consolidan más densamente debido a la revibración,

permitiendo un mejor aprovechamiento de propiedades de los productos de

hidratación del cemento en el incremento de la resistencia. En la segunda

teoría se considera que las perturbaciones vibratorias, de alguna manera,

aceleran y amplían la formación de los productos de hidratación, en la

reacción entre el agua y el cemento, y por consiguiente pueden incrementar la

resistencia del hormigón El mezclado de alta-velocidad de antemano involucra

el proceso de preparación de la mezcla del mortero con los áridos para

producir el hormigón. Las altas resistencias a compresión obtenidas son

presumiblemente atribuidas a una mejor hidratación del cemento.

Las técnicas que se desarrollaron, fueron realizadas por separado, lo que es

cuestionable debido a que en la década de los 70, los aditivos químicos

reductores de alto rango ampliaban sus campos de aplicación y

comercialización por lo que resultaba de interés conocer los efecto

combinado de los aditivos químicos con la revibración, en cuanto a, la

dispersión de las partículas de cemento y el mezclado vigoroso de la pasta de

cemento.

Experiencias sobre la influencia de los aditivos químicos y la dispersión de las

partículas del cemento portland fueron publicados en 1941 por E. W. Scripture

( 4 ). En estos estudios se analiza las características de las partículas sólidas

de, aglomerarse y obrar mas como conglomerados que como partículas

aisladas, en la propiedad conocida como floculación, Esto se debe a la

ausencia de cargas electrostáticas lo que posibilita que las partículas se

peguen unas a otras cuando chocan y ello explica que cuando se introduce un

aditivo dispersante en el sistema sólido-liquido floculado, los grupos o

conglomerados, se desintegren y las partículas sólidas se distribuyan mas o

menos uniformemente por todo el medio acuoso en forma de partículas

individuales o discretas. Las acciones del aditivo dispersante se deben a su

orientación sobre las partículas sólidas mediante la cual estás llegan tener

cargas electrostáticas de igual signo, de tal modo que cuando chocan se

repelen mutuamente y no tienden a pegarse unas a otras

Los agentes dispersantes no deben confundirse con los agentes humectantes,

los emulsionantes y otros compuestos de naturaleza parecida que reducen la

tensión superficial del agua y de tal modo reducen la tensión interfacial entre el

agua y el sólido que se quiere humedecer. Los agentes emulsionantes son

compuestos que concentran su acción en la superficie de contacto entre la fase

continua, el agua y la emulsionada o dispersa, debido a las relaciones de

solubilidad de las dos partes de las moléculas. Además estos aditivos

humectantes o emulsionantes tienden a formar espumas y puede provocar

efectos extraños en cualquier sistema en particular.

La dispersión o la desfloculación del cemento Pórtland es importante en las

mezclas de hormigones y morteros. Puede en general señalarse que las

reacciones de las cuales dependen las valiosas propiedades del cemento son

reacciones de superficie. Por esta razón se ha desarrollado por los fabricantes

del cemento el aumento de la finura de trituración del clinker.

Lamentablemente toda la superficie lograda con la pulverización del cemento,

no esta expuesta a la reacción por su tendencia a la floculación al ponerse en

contacto con el agua durante el proceso de mezclado. Siendo tal vez mayor

esta tendencia cuanto mas fino es el solidó, de tal modo que hasta cierto punto

los resultados beneficiosos de la trituración se ha visto contrarestado por la

formación de grumos. La dispersión de las partículas incrementan la fluidez o

movilidad .Esto se debe a que el agua retenida en los grumos o

conglomerados de cemento floculado se escapa para unirse al medio ambiente

fluido en la que se mueven las partículas además que al desintegrarse los

grumos el tamaño de las unidades en el liquido se reduce de modo que puede

moverse con mayor facilidad

Estudios de interés sobre las influencias de los aditivos dispersantes fueron

publicados por M.Collepardi (3) en 1980 en las cuales se divulgan los

procedimientos y técnicas de ensayos para caracterizar productos dispersantes

y reductores de agua de base polimérica obtenidos mediante síntesis de

naftalenos sulfonados y diferenciarlos de los de base monomericas. En las

investigaciones se utilizan las técnicas de espectrometría UV, potencial Zeta,

Minislump Test, Difracción de Rayos X, (DRX) y Análisis Térmico Diferencial

(DTG) (5)

Aunque desde el año 1974 los aditivos superplastificantes son conocidos y han

sido empleados exitosamente en nuestro país en la producción y colocación de

los 2 millones de traviesas de hormigón de alta resistencia pretensadas,

identificada como Cuba 71 las que han demostrado, durante mas de 30 años

de explotación, su durabilidad en las vías férreas. Tanto en la industria del

prefabricado como en el hormigón premezclado existen posibilidades de

ampliar sus aplicaciones y beneficios en los diversos procesos que se han

desarrollado en estas tecnologías. Los resultados experimentales y estudios

que se presentan en esta ponencia confirmar estas posibilidades

3. DESARROLLO En las pruebas de escalado experimentales de ensayo en el laboratorio y

pruebas en Planta de Prefabricado se utilizaron materiales, Cemento Pórtland

y Áridos, empleados normalmente en el proceso de producción, así como,

aditivos químicos y adiciones minerales disponibles en el país. La

caracterización de las muestras de estos materiales se presenta a

continuación:

3.1 Cemento Pórtland.

Se utilizo el cemento Pórtland procedente de la fabrica Mariel, calidad P-350

suministrado a granel a la Planta de Prefabricado. Las características del

cemento Pórtland y el cumplimiento de especificaciones se puede apreciar en

las siguientes Tablas:

Tabla 3.1. Ensayo físico del cemento Pórtland.

Características Cemento Pórtland Mariel Finura Blaine (cm2/g) 3235.58

Peso Especifico (g/cm3) 3.14 Consistencia normal (%) 23.4 Fraguado Inicial (min.) 45

Fraguado Final 1h 25min Retenido del tamiz(4900)

% 2

Tabla 3.2. Análisis químico del Cemento Pórtland

Composición óxidica

Muestra ensayo de laboratorio

(%)

Requisitos NC 95: 2001

(%)

SiO2 19.49 - Fe2O3 2.72 - Al2O3 4.68 - CaO 59.68 - MgO 1.71 5.0 SO3 3.16 3.5

PPI(inicial) 3.10 4.0 RI 0.70 4.0

Tabla 3.3.Composición mineralógica del cemento Pórtland

Composición Mineralógica

Muestra de Laboratorio

(%) C3S 50.50 C2S 17.78 C3A 7.80

C4AF 8.27

Tabla 3.4 Ensayos de resistencia a flexo-compresión. Probeta 40x40x160 mm

Resistencia a Flexión Resistencia a Compresión (MPa) Edades Rm (MPa) S

(MPa) V % Rm (MPa) S

(MPa) V %

3 6.9 0.2 3 12.7 0.5 4

7 8.2 0.1 1 29.1 1.8 6

28 9.0 0.5 2 37.1 3.7 10

Los ensayos de resistencias mecánicas del cemento fueron realizados

cumpliendo con los procedimientos establecidos por la norma cubana

NC95:2001. El cemento Pórtland cumplió con los requisitos especificados para

la calidad P-350.

3.2 Áridos.

En los ensayos de Laboratorio y en las pruebas de Producción en Planta se

utilizaron muestras de áridos procedentes de los Centros de Producción de las

zonas 1 y 2 ubicados en Provincia Habana.

Tabla 3.2.1 Análisis Granulométrico de los Áridos. en % Pasado

Abertura Tamices(mm)

Arena Dragón Camoa

Gravilla Dragón Camoa

Arena Victoria

Granito Quiebra Hacha

19.1 100.0 100.0 100.0 100 12.7 100.0 71.5 100.0 99.0 9.52 94.4 31.2 100.0 63.0 4.76 82.2 0.7 92.0 1.7 2.38 56.4 -- 69.7 0.2 1.19 31.5 -- 45.1 0.2

0.595 17.6 -- 30.5 0 0.297 7.8 -- 16.2 -- 0.149 2.0 -- 3.8 -- Fondo 0 0 0 0

Tabla 3.2.2 Pesos Volumétricos y Específicos de los Áridos.

3.3 Aditivos. Tabla 3.2.3. Aditivo SZ: Análisis Químico,Físico y actividad puzolánica

SiO2 Al2O3 Fe2O3 Mg O Ca O Na2O K2O PPI

68,18 12,18 4,12 1,05 3,40 1,25 0,99 10,61

Propiedades SZ

D50 (micron) 17,4

Superficie Específica cm2/g (Blaine) 12553

BET m2/g 26.875

Características según ASTM C 618 -92a N SZ

Finura %. Retenido tamiz no. 325 ( 45 μ ) max. 34 29.4

Índice de Actividad. Cemento Pórtland min

Edad 7 días. % mínimo del mortero s/ adición

Edad 28 días mínimo del mortero s/adición

75

75

171

183

Índice de Actividad. Con Hidrato de Cal min

Edad 7 días ( MPa) 5.5 12.8

Parámetros Arena

Dragón Camoa

Gravilla Dragón Camoa

Arena Victoria 2

Granito Quiebra Hacha

PVS 1520 Kg./m3 1480 Kg./m3 1460 Kg./m3 1300 Kg./m3 PVC 1650 Kg./m3 1630 Kg./m3 1630 Kg./m3 1450 Kg./m3 PEC 2.65 g/cm3 2.55 g/cm3 2.63 g/cm3 2.40 g/cm3 PES 2.67 g/cm3 2.60 g/cm3 2.64 g/cm3 2.48 g/cm3 PEA 2.69 g/cm3 2.69 g/cm3 2.66 g/cm3 2.62 g/cm3

% Abs 0.6 2.1 0.4 3.6

3.4 Ensayos y Pruebas Experimentales.

3.4.1 Conformación de probetas normalizadas con hormigones de consistencia seca en el Laboratorio. Las proporciones de materiales fueron determinadas en las mezclas, realizadas

en el laboratorio, a fin de cumplir el requisito de consistencia especificado de 25

a 35 seg. y la homogenización de la amasada en una mezcladora tipo mezcla

forzada existente en el Laboratorio.

El hormigón fue compactado en los moldes en tres capas en un tiempo no

mayor de 15 seg /capa Figura 4.1, utilizando en la compactación de las capas

la mesa vibradora del ensayo de consistencia VeBe, con una energía alrededor

de 3000 vibraciones por minutos, (50Hz) simulando con ello, en parte, la

compactación a que son sometidas los hormigones para la conformación de

losas huecas en el proceso de vibro – compactación con los hormigones de 0

asentamiento.

Figura 3.1 Conformación de probetas de 15 x 30 cm.

En las mezclas experimentales se ensayaron dos series empleando aditivos

súper plastificantes y adiciones minerales activa (SZ) :la empleada en la

producción de losas huecas pretensadas en la planta José Martí de Boyeros,

con contenido de 410 kg/m3 y utilizando como árido grueso el granito de

tamaño máximo 9.52 mm y la dosificación diseñada en el laboratorio utilizando

un contenido de 360 kg/m3 y una composición granulométrica continua con

gravilla de tamaño máximo de 19.1 mm Las dosificaciones utilizadas en el

Laboratorio y los resultados de los ensayos con contenidos de cemento de 410

con el árido de tamaño máximo 9.52 mm (serie CC 41) y 360 kg/m3 con árido

de tamaño máximo 19.0 mm y granulometría continua (serie CC 36) y los

resultados de ensayos de las probetas normalizadas de dimensiones

Ø150x300 mm conformadas en el laboratorio, así como, las mediciones de

ensayos NDT antes de la rotura se pueden apreciar en las Tablas siguientes

Tabla 3.4.1 Proporciones, y Propiedades Reológicas - Ejecución 28/03/06

Aditivo Serie

Cemento

Kg./m3

Arena Kg./m3

Granito Kg./m3

Gravilla Kg./m3 SZ N200

Agua A/C

PV Kg./m3

const. seg.

CC-41 -1 410 857 1143 0 30 4 123 0.30 2454 40

CC-41- 2 410 857 1143 0 30 5 123 0.30 2423 25

Tabla 3.4.2 Ensayos Mecánicos y NDT Edad Ensayo -72 horas

Serie Peso Diam Área Altura PV Irm Vp Carga Rb

12.4 15.1 179.1 30.0 2306 36.7 - 60000 33.5 12.3 15.0 176.7 29.8 2334 38.2 - 55000 31.1

CC41 1

12.4 14.8 172.0 30.0 2402 38.8 - 60500 35.2 12.4 15.1 179.1 30.0 2308 39.0 - 33.5 12.3 15.0 176.7 29.8 2334 38.5 - 60000 34.2

CC41 2

12.4 14.8 172.0 30.0 2403 37.2 - 55000 35.5 Rbm 33.9

Tabla 3.4.3 Ensayos Mecánicos y NDT Edad Ensayo 28 días.

Serie Peso Diam Área Altura PV Irm Vp Carga Rb 12.5 15.01 176.9 29.96 2358 - - 68000 38.4 12.6 15.05 177.9 30.11 2353 - - 63500 35.7

CC41 1

12.4 14.72 170.2 29.99 2429 - - 63500 37..3 12.5 14.96 175.8 29.93 2375 - - 75500 42..9 12.5 15.05 177.9 29.96 2345 - - 75750 42.6

CC41 2

12.5 15.04 177.6 29.92 2352 - - 71500 40..3 Rbm 39.5

Tabla 3.4.4 Proporciones, y Propiedades Reológicas Ejecución 29/03/06

Aditivo Serie

Cemento

Kg./m3

Arena Kg./m3

Granito Kg./m3

Gravilla Kg./m3 SZ N200

Agua A/C

PV Kg./m3

const. seg.

CC36 1 360 644 582 873 30 5 108 0.30 2467 25

CC36 2 360 644 582 873 30 4 108 0.30 2467 45

Tabla 3.4.5 Ensayos Mecánicos y NDT Ensayo 31/03/06 Edad: 48 horas

Serie Peso Diam Área Altura PV Irm Vp Carga Rb 12.6 15.0 176.7 30.17 2363 35.5 4316 61000 34.5 CC36

1 12.7 14.8 172.0 30.15 2537 33.6 4395 60500 35.2 12.7 15.0 177.2 30.08 2383 35.0 4297 59500 33.6 CC36

2 12.9 15.1 179.5 30.10 2389 33.5 4337 50500 28.1* Rbm 32.8 (*) Se presentaron en la probeta oquedades por compactación insuficiente Tabla 3.4.6 Ensayos Mecánicos y NDT Ensayo 26/04/06 Edad: 28 días Serie Peso Diam Área Altura PV Irm Vp Carga Rb

12.7 14.86 173.4 30.01 - - -- 89500 51.6 CC36 1 12.7 14.77 171.3 30.01 - - -- 92000 53.7

12.7 14.83 172.7 30.12 - - 4520 90000 52.1 CC36 2 12.4 14.83 172.7 30.09 - - 4451 91500 53.0

Rbm 52.6

3.5 Pruebas de Producción de losas huecas experimentales en la planta, “José Martí” de Boyeros.

Las pruebas experimentales se realizaron en líneas de producción de losas huecas, sin refuerzo, con las siguientes dosificaciones: Prueba Experimental. Dosificaciones con Árido Grueso Zona 1 TM 19.0 mm

SinAditivo (Normal) Con Aditivo P-0 P -1 P-2 Materiales

1 m3 0.8 m3 1 m3 0.8 m3 1 m3 0.8 m3

Cemento Pórtland 410 328 410 328 360 288 Arena Dragón 1100 880 1100 880 1151 921 Gravilla TM 19.0 924 659 924 659 980 784 Granito TM 9.5 -- -- -- -- -- -- Aditivo SZ -- -- -- -- 25 20 Aditivo S-3 -- -- 4.0 3.5 4.0 3.5 Agua 100 80 100 80 100 80 A/C 0.25 0.25 0.25 Consistencia VeBe seg. 33 18 18

De las dosificaciones utilizadas en la producción, sin aditivos, identificada como

P-0 y de las pruebas P-1 y P-2, se tomaran muestras del hormigón contendido

en los cubos de 0.80 m3 , en vagones, antes de su entrega a las maquinas y

conformación de losas Con las muestras se conformaron 6 probetas Ø

150x300 mm por cubo. Las muestras de hormigón fueron compactadas en el

Laboratorio de la Planta empleando la mesa vibradora del aparato VeBe, en 3

capas, así como, se determinaron los tiempos de consistencia del hormigón en

segundos aplicando el método de ensayo del consistometro VeBe.

De las losas conformadas con las dosificaciones, P-1 y P-2 (con aditivos

químicos y adiciones minerales) se cortaron, a las 48 horas, secciones de

losas de dimensiones 1000x1200x200 y de 300x1200x200 mm representativas

de las pruebas las que fueron trasladadas al Laboratorio del CTDMC para la

ejecución de ensayos NDT y extracción de testigos.

El desmolde de probetas, para los ensayos de esclerómetro y ultrasonido, se

realizaron antes de la rotura de probetas, a las 24 horas.

Durante la conformación de las losas experimentales se presentaron problemas

en la prueba P2 elaborada con el aditivo químico y mineral debido a que la

mezcla no presento la consistencia requerida. Aunque se obtuvo en el ensayo

del cono un asentamiento igual a cero, el tiempo de consistencia en el VeBe

fue aprox. igual a 10 segundos, resultando la mezcla poco consistente para la

conformación con la extrusora. Este aumento de la fluidez en la mezcla fue

originado por un exceso del agua contenido en la arena lo que requiere de

controles para poder ajustar el agua de amasado y evitar estos fallos. En la

repetición de la prueba se logro un mejor resultado mediante un mayor control

del agua de amasado De este último cubo se siguió el mismo procedimiento

que en los anteriores El hormigón entregado a la máquina vibro-compactadora

no presento fallos y se logo una buena conformación en la losa.

3.5.1 Resultados de Ensayos de las Pruebas en Planta. Las siguientes tablas resumen los resultados de los ensayos de resistencia a

compresión de las probetas cilíndricas de 15 x 30 cm a las edades de 48 horas

y 72 horas, conformadas en la Planta.

Tabla 3.5.1 Resultados de pruebas de losas huecas .Probetas Edad 48 horas

Serie Fecha Ensayo

Peso Kg

Diam cm

Altura cm

Área cm2

PV Kg/m3

Irm Vp m/seg

Carga Kg

Rb (MPa)

12.9 14.88 30.12 173.9 2463 30.7 4410 52000 29.9 P-0 17/4/6 12.5 14.94 30.12 175.3 2367 28.5 4330 50000 28.8 Media 29.6 4370 29.4

12.9 30.38 14.73 170.4 2492 32.1 4550 63000 36.9 P-1 17/4/6 12.8 30.13 15.05 177.9 2388 36.3 4490 59750 33.6 Media 34.2 4520 35.3

12.7 30.24 15.07 178.4 2354 35.1 4690 70000 39.2 P-2 17/4/6 12.7 29.92 15.18 181.0 2345 36.8 4590 55000 30.4 Media 35.9 4640 34.8

(1) Caída de resistencia por concentración de carga durante el ensayo Tabla 3.5.2 Resultados de pruebas de losas huecas. Probetas Edad 72 horas

Serie Fecha Ensayo

Peso Kg

Diam cm

Altura cm

Área cm2

PV Kg/m3

Irm Vp m/seg

Carga Kg

Rb (MPa)

12.5 15.08 29.88 178.6 2342 29.4 4362 47000 26.31 P-0 18/4/6 12.5 14.92 30.12 174.8 2374 23.5 4399 46500 26.60 Media 26.4 4380. 26.45

12.9 14.92 30.05 174.8 2456 37.4 4602 68500 39.19 P-1 18/4/6 12.7 14.82 30.06 172.5 2449 36.3 4589 69500 40.29 Media 36.8 4595 39.74

12.7 15.00 30.09 176.7 2388 39.6 4665 81500 46.12 P-2 18/4/6 12.9 14.91 30.08 174.6 2456 39.0 4678 85500 48.97 Media 39.3 4671 47.54

3.5.2 Ensayos NDT en Losas Hueca (P-1) realizadas en laboratorio

Tabla 3.5.3 de Registro. Mediciones Indirectas en la Superficie de la Losa (Superficie Rugosa)

Tabla 3.5.4 de Registro. Mediciones Indirectas en Fondo de la Losa

(Superficie Lisa).

Largo 100 mm 200 mm 300 mm 400 mm 500 mm

Ejes T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

Vp Indirect km/seg

Vp Direct

km/seg A 22.4 4.464 42.7 4.683 69.9 4.292 92.6 4.329 119.5 4.184 4.389 4.44 B 22.6 4.425 42.5 4.706 68.3 4.392 90.7 4.410 117.4 4.259 4.438 4.40 C 22.3 4.484 46.7 4.283 69.2 4.335 97.6 4.098 161.2* 3.102* 4.300 4.27 D 24.0 4.167 45.8 4.367 66.4 4.518 98.9 4.044 117.6 4.252 4.269 4.27 E 22.0 4.545 45.2 4.425 69.0 4.348 92.8 4.310 119.1 4.198 4.365 4.46 Vp 4.352 4.370 S 0.068 0.09

V % 1.56 2.11

3.5.3 Ensayos NDT en Losas Hueca (P-2) realizadas en laboratorio CTDMC Tabla 3.5.4 de Registro. Mediciones Indirectas en Superficie Expuesta Superficie Rugosa)

Largo 100 mm 200 mm 300 mm 400 mm 500 mm

Ejes T µseg

Vp Km/seg

T µseg

Vp Km/seg

T µseg

Vp Km/seg

T µseg

Vp Km/seg

T µseg

Vp Km/seg

Vp Indirecta Km/seg

Vp Directa Km/seg

A 44.2 2.26 69.3 2.89 127.8 2.35 177.5 2.25 215.9 2.31 2.41 4.31 B 22.3 4.48 63.2 3.16 88.7 3.38 127.5 3.14 216.9 2.17 3.27 4.38 C 24.5 4.08 66.3 3.02 89.4 3.35 127.6 3.13 213.4 2.34 3.18 4.33 D 26.6 3.76 72.7 2.75 96.3 3.11 132.6 3.02 214.9 2.33 2.99 4.31 E 33.6 2.97 61.2 3.27 136.3 2.20 203.3 1.97 248.0 2.02 2.48 4.44

Vp 3.51 3.02 2.88 2.70 2.23 2.86 4.35 S 0.89 0.21 0.56 0.55 0.14 0.39 0.05

V % 25.0 6.95 19.5 20.4 6.2 14.0 1.28

Largo 100 mm 200 mm 300 mm 400 mm 500 mm

Ejes T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

Vp Indirect km/seg

Vp Directa km/seg

A 53.9 1.85 86.7 2.31 149.6 1.34 236.5 1.69 277.8 1.80 1.80 4.25 B 65.4 1.53 84.5 2.37 151.3 1.32 222.1 1.80 287.1 1.74 1.75 4.25 C 59.4 1.68 110.5 1.81 179.8 1.11 203.1 1.97 219.7 2.27 1.77 4.22 D 57.6 1.74 82.1 2.44 108.9 1.84 193.8 2.06 266.9 1.87 1.99 4.23 E 52.3 1.91 85.2 2.35 159.7 1.25 186.7 2.14 247.3 2.02 1.93 4.28

Vp 1.85 4.25 S 0.106 .023

V % 0.57 0.54

Tabla 3.5.5 de Registro. Mediciones Indirectas en Fondo de la Losa (Superficie Lisa)

3.5.4 Mediciones con Esclerómetro en losa experimental P-1 sin refuerzo Tabla No.3.5.6 Mediciones Verticales (-90o) en la Superficie Rugosa

Tabla No.3.5.7 Mediciones Horizontales (0 o)

3.5.5 Ensayos de los testigos extraídos de las Losas Huecas sin refuerzo.

Las siguientes tablas se presentan los resultados de ensayos obtenidos en los

testigos de Hormigón extraídos de las Losa Huecas Experimentales

Largo 100 mm 200 mm 300 mm 400 mm 500 mm

Ejes T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

T µseg

Vp km/seg

Vp Indirect km/seg

Vp Directa km/seg

A 19.5 5.13 41.8 4.78 63.6 4.72 89.2 4.48 138.0 3.62 4.55 4.46 B 20.9 4.78 43.5 4.59 65.4 4.59 89.1 4.49 139.3 3.72 4.43 4.45 C 23.2 4.31 46.2 4.33 69.1 4.34 94.0 4.25 120.1 4.16 4.19 4.39 D 21.2 4.72 42.3 4.73 68.7 4.37 95.4 4.19 113.1 4.42 4.49 4.36 E 22.4 4.46 45.0 4.44 66.4 4.52 94.7 4.22 120.0 4.17 4.36 4.47

Vp 4.40 4.43 S 0.139 .048

V % 3.15 1.09

Ejes 1 2 3 4 5 Ir-90 0.9586Ir90 +4.2408 A 30 30 25 27 36 30 28.76 33.00 B 34 30 36 30 34 33 31.63 35.87 C 28 34 42 35 36 36 34.51 38.75 D 34 35 32 30 32 33 31.63 35.87 E 36 34 34 31 24 32 30.67 34.91

Irm0 33 35.68 S 2.07

V % 5.80

Ejes 1 2 3 4 5 Irm S V%

A 43 42 40 43 40 B 39 50 41 41 43 41.3 1.5 3.6

• Ensayos de la Serie Losa Hueca P-2 (S-3/SZ ) Tabla No 3.5.8. Mediciones NDT en Testigos Fecha Ensayo 23/05/06

S – Capa superior de la losa A – Capa Inferior (fondo de la losa) • Ensayos de la Serie Losa Hueca P-1 (S-3 )

Tabla 3.5.9. Mediciones NDT en Testigos Fecha Ensayo 23/05/06

No. Peso g

Ø cm.

Área cm2

L cm.

Vol. cm3

PV kg/m3

Tp µseg

Vp m/seg

Ed GPa Obs.

1 2,946 29.6 1212 2431 62.1 4766 A 2 30.1 1232 62.2 4839 A 3 29.7 1216 65.4 4541 A 4 2,917 30.0 1228 2375 64.7 4637 5 29.7 1216 64.6 4597 S 6 30.0 1228 64.7 4637 S 7

7.22 40.94

29.5 1207 63.7 4631 S PV 2403 Vp 4664

42.0

S – Capa superior de la losa A – Capa Inferior (fondo de la losa) Los módulos de Elasticidad Dinámico (Ed) fueron determinados por correlaciones de las velocidades de propagación experimental de los testigos con las recomendadas por la norma Británica BS 1881: Part 203:1986 (6) En los módulos de Elasticidad Experimental determinados en ICIMAF se aplicaron las mediciones de frecuencia de resonancia y la expresión de cálculo:

Ed = K . n 2 l 2 .ς en Gpa Correlaciones entre módulos de dinámico y estático según BS 1881: Pat 203 :1986

Modulo Elasticidad (GPa) Velocidad de Pulsación km/seg. Dinámico Estático

3.6 24.0 13.0 3.8 26.0 15.0 4.0 29.0 18.0 4.2 32.0 22.0 4.4 36.0 27.0 4.6 42.0 34.0 4.8 49.0 43.0 5.0 58.0 52.0

No. Peso g

Ø cm.

Área cm2

L cm.

Vol. cm3

PV kg/m3

Tp µseg

Vp m/seg

Ed GPa Obs.

8 -- 30.2 1236 -- 63.9 4726 A 9 2.950 29.9 1224 2410 63.7 4694 A

10 2914 29.5 1207 2417 63.0 4682 A 11 2901 29.5 1207 2402 66.7 4423 S 12 2983 29.8 1220 2445 68.4 4357 S 13

7.22 40.94

S PV 2418 Vp 4576.4

42.0

3.5.6 Módulo de elasticidad dinámico realizado en el ICIMAF con testigos obtenidos en las losas experimentales.

Tabla 3.5.10. Mediciones NDT en Testigos Modulo de Elasticidad Dinámico. Frecuencia de Resonancia Edad 28 dias

Serie Testigo No n (Hz) ζ (km/m3) Vo = 2L.n E d = Vo ζ

GPa 1 6406 2458 3792 35.3 P-1

(S-3) 4 6845 2433 4107 41.0 9 6843 2458 4092 41.1 10 6943 2433 4096 40.8 11 6899 2433 4070 40.6

P-2 (S-3/SZ)

12(2) 6501 2483 3875 37.3 Tabla 3.5.11 Ensayo de rotura a compresión en Testigos Ensayo 23/05/06

Serie Ø cm

Area cm 2

h cm Esbeltez Factor

Correc*. Carga

kg Resistenc

MPa Resistenc MPa (*)

9.4 1.26 0.917 16000 39.08 35.84 P-1 (S-3) 7.22 40.9 10.05 1.39 0.937 20200 49.34 46.23

Resistencia Media 41.03 10.05 1.39 0.937 29200 71.32 66.83 11.60 1.61 0.976 24200 59.11 57.69 P-2

(S-3/SZ) 7.22 40.9 12.20 1.66 0.976 16600 40.55 39.58

Resistencia Media 54.7 (*) Calculado utilizando el Factor de Corrección ASTM C 42 -85 - Tabla 3.5.12 Resultados de los ensayos esclerómetro, ultrasonido y resistencia

a compresión de probetas conformadas en el Laboratorio Edades 48-72 horas.

Identificación probetas Edad horas

Vp m/seg Irm

Resistencia compresión

MPa 1 48 4410 30.7 29.9 P0 2 48 4330 28.5 28.8 1 48 4550 32.1 36.9 P1 2 48 4490 36.3 33.6 1 48 4690 35.1 39.2 P2 2 48 4590 36.8 30.4 1 72 4362 29.4 26.3 P0 2 72 4399 23.5 26.6 1 72 4602 37.4 39.2 P1 2 72 4589 36.3 40.3 1 72 4665 39.6 46.1 P2 2 72 4678 39.0 48.9

Grafico No. 5 Correlaciones experimentales entre el Índice de Rebote (Irm) Resistencia a Compresión del Hormigón incluyendo todas las edades, 48, 72 h y 28 días y comparación con la resistencia probable según NC 246:2003 (8)(14)

y = 1,3887x + 0,5545R2 = 0,3097

y = 1,4619x - 24,062R2 = 0,9991

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

30 32 34 36 38 40 42 44

Ir

R'b

m (M

Pa)

RtIrmLineal (Irm)Lineal (Rt)

Grafico No. 6 Correlaciones experimentales entre el Índice de Rebote (Irm) y las Resistencia a Compresión del Hormigón. Edad 48-72 horas (15)

Graf. 7 Resultados de mezclas conformadas en el Laboratorio

Graf. 8 Resultados de mezclas conformadas en Planta

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

48 Horas 72 HorasEdades

410 kg/m3 sin aditivo

410 kg/m3 con aditivo

360 Kg/m3 con aditivo (S3) y puzolana

Mpa Leyenda

Rb=28.0 Mpa(destense)P0

P1 P2P1

P2

P0

35.0 35.0

39.0

47.0

_________________________________

0

10

20

30

40

50

60

48 Hras 72 Hras 28 Días

Edades

360 Kg/m3

410Kg/m3

Leyenda

52.6

33.832.8

41.9

_____________________Rb=41.0 Mpa

(28 días)

Rb=28.0 Mpa(destense)

Mpa

_________________________________

4. EVALUACION DE RESULTADOS, EFECTOS ECONOMICOS APORTE SOCIAL 4.1 EVALUACION DE RESULTADOS 4.1.1 Los resultados de ensayos realizados en el laboratorio con probetas

normalizadas Ø 150x300 mm, empleando aditivos supeprlastificantes y

puzolanas naturales con contenido de zeolita (SZ), confirmaron la posibilidad

de obtener con contenidos de cemento de 360 kg/m3 , iguales resistencias a

compresión de, mas de 30 MPa, a las 48 horas con relación a las obtenidas a

las 72 horas con el contenido de 410 kg/m3 empleado actualmente en las

plantas de prefabricado.

A la edad de 28 días las mezclas con contenido de cemento de 360 kg/m3

también mostraron aumentos significativos alcanzando el rendimiento de 1.39

superior al 1.0 alcanzado con el contenido actual de 410 kg/m3

Estos resultados pueden ser explicados por la acción dispersantes de los

aditivos supeplastificantes , las adiciones de puzolanas naturales , y la mejor

composición granulométrica de los áridos triturados de origen calizo de las

zonas 1 y 2 empleada en el diseño del hormigón con contenido de 360 kg/m3

con lo que se logro el menor contenido de áridos finos.

4.1.2 En la correlación de ensayos NDT, esclerómetro y ultrasonido, los

hormigones de resistencia a compresión en el rango de los 30 MPa, superior

los 28 MPa, especificado para los ciclos de destense e izaje de losas en la

planta, registraron índices promedio de rebote de 38 y velocidades media de

propagación de 4,336 ms /seg.

4.1.3 Los resultados de ensayos realizados en las pruebas de escalado en la

planta de prefabricado, con materiales y dosificaciones empleados en la

producción, con y sin empleo de aditivos superplastificantes y adiciones

minerales, también confirmaron las posibilidades de mayor economía en el

consumo de cemento y aprovechamiento de las capacidades de producción en

la planta. En comparación con los hormigones, sin empleo de aditivos, se

obtuvieron a las 48 horas con las dosificaciones de 360 kg/m3 las resistencias

a compresión de 35 MPa , superior a los 29 MPa obtenidas con los hormigones

con contenido de 410 kg/m3 sin aditivos químicos empleados actualmente en

la planta. Los significativos incrementos obtenidos, a las edades tempranas,

pueden se explicados por el efecto dispersantes y aumento de superficie de

hidratación de las partículas de cemento característico de los aditivos químicos

superplastificantes utilizados y del efecto de relleno (filler) de las puzolanas

naturales micronizadas con contenido de zeolita en los microporos con

aumento de la compacidad y de la resistencia del hormigón en las mezclas con

contenido de 360 k/m3 .

De acuerdo con estas experiencias iniciales el incremento de la resistencia a

compresión por dispersión de partículas de cemento puede alcanzar mas del

15 % con relación a los hormigones vibro compactados, con baja relación

agua/cemento < 0.35, que no emplean aditivos superplastificantes ,a edades

tempranas del hormigón, menos de 72 horas.

4.1.4 Los resultados de los ensayos de resistencia a compresión del hormigón

en las dosificaciones con aditivos químicos y puzolanas naturales con

contenido de zeolitas micronizadas confirmaron también, en las pruebas

realizadas en testigos extraídos de las losas a edades superiores a los 28 días,

notables incrementos de la resistencia, superiores a los 50 y 60 MPa, lo que

determina la posibilidad de alcanzar hormigones de altas resistencias y

prestaciones en las tecnologías de producción de losas huecas vibro-

compactadas con contenido de cemento de 360kg/m3 . Esta posibilidad

permitirá, con la innovación tecnológica de introducción de aditivos

superplastificantes y puzolanas naturales con contenido de zeolita micronizada

(SZ), alcanzar el rango de rendimiento del cemento de 1.6 similar al obtenido

con los procesos mecánicos de vibro activación de pasta, morteros y

hormigones que se reporta en la literatura

4.1.5 Los ensayos NDT realizados en las secciones de losas experimentales

obtenidas en las pruebas P1 y P2 con contenidos de 410 y 360 kg/m3

empleando aditivos supèrplastificantes y puzolanas naturales también

confirmaron el registro de rebotes promedios de mas de 35, correspondiente a

los hormigones de alta resistencias. En las velocidades de propagación directa

se registraron valores promedio de 4,400 m/seg. No obstante en la aplicación

de estos métodos, en el control de calidad, los ensayos indicaron la necesidad

de utilizar tipos de transductores que pudieran realizar mediciones sobre

superficies irregulares como las que presentan las losas huecas actualmente.

También como resultado de las investigaciones se estudiaron correlaciones

entre el esclerómetro y la resistencia a compresión para lograr aumentos de la

confiabilidad. Las precisiones de estos ensayos y su evaluación estadística

requieren continuación de las investigaciones para lograr resultados que

puedan ser introducidos en los procedimientos de control de calidad en las

plantas de producción de losas huecas pretensadas.

4.1.6 De interés para los diseños de las losas y las investigaciones sobre el

incremento de la seguridad estructural, resultan las investigaciones sobre las

propiedades elásticas de los hormigones vibro-compactados combinadas con

el empleo de adiciones químicas y minerales Estos resultados han sido

incluidos en los estudios a largo plazo de las pruebas realizadas con el fin de

determinar las reservas de resistencia existente y el incremento de las posibles

economías por mayores seguridades en el diseño estructural. En estos

estudios se incluyen la determinación de las influencias de los factores

geométricos de forma y dimensiones de las probetas sometidas a ensayo, en

especial en la determinación de los módulos de elasticidad dinámico, cuando

se emplean testigos perforados como los obtenidos en las losas

experimentales

4.2 EFECTOS ECONOMICOS Y SOCIALES La factibilidad de reducir los ciclos de producción de losas huecas pretensadas

tiene un significativo efecto económico y social.

En los cálculos estimados se considera que una reducción de los ciclos

actuales de 72 a 24 horas permitirá un alto aprovechamiento de las

capacidades de producción de las maquinas extrusoras y la amortización de

las inversiones realizadas en estas tecnologías a mas corto plazo

Estimando en las losas huecas de 0.20 ms de espesor una velocidad de

extrusión de 2 ms / min y un volumen de hormigón de 0.13 m3 /m lineal de

losas, se pudiera alcanzar la conformación de 0.26 m3 de hormigón / min lo

que representa en líneas de producción de 180 ms que conforman 24 m 3 /

línea (30 cubos de 0.80 m3 / línea) la posibilidad de producir, una línea en

aprox. 1.5 hora. (24 / 0.26 = 92.min / 60 min = 1.5 h)

El alcance de estos ciclos permitirían la posibilidad de producir 5 líneas de

losas huecas de 0.20 ms de espesor en jornadas de 8 horas, equivalentes a

180 x 5 = 1000 ms lineales de losas huecas diarias por maquina.

Considerando la existencia de 15 maquinas para la conformación de losas de

0.20 m en el país se puede calcular una capacidad potencial nacional de 15.0

Mms lineales de losas huecas diarias

La factibilidad de alcanzar en ciclos de producción 1000 ms cada 24 horas por

maquina permitiría la producción de elementos estructurales para, por ejemplo,

elementos de pared, entrepiso, y cubiertas, del sistema Gran Bloque y la

posibilidad de entregar 7 viviendas diarias, de alto impacto social, para el

cumplimiento de los planes de Obras de la Batalla de Ideas.

Con los efectos económicos empresariales calculados se pudieran obtener,

ingresos estimados de 30.000 CUC diario, y más de 7,000.0 MCUC anuales lo

que permitirán amortizar, a corto plazo, las inversiones requeridas para lograr

una alta eficiencia y productividad en el proceso y en los procedimientos del

control y aseguramiento de calidad industrial

La producción anual de hormigón de (24m3x5 x265 = 31.8 MM3), 32.0 MM3 /

año lo que se pueden alcanzar con la reducción de los ciclos de producción

pudieran representar también ahorros en el consumo de cemento de, mas de (32.0 X 0.05 ton.) 1.6 Mt/año, aplicando los resultados de la innovación

tecnológica de introducción de los aditivos superplastificante y puzolanas

naturales con contenido de zeolitas micronizadas, en la producción de losas

huecas pretensadas vibro-compactadas

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Los resultados de ensayos en el laboratorio y las pruebas de escalado

realizadas en la producción de losas huecas pretensadas, en la planta de

prefabricado de Rancho Boyeros, confirman la posibilidad de lograr

significativos incrementos en la capacidad de producción y la economía en el

consumo de cemento con la innovación tecnológica de introducción de aditivos

superplastificantes y adiciones de puzolanas naturales con contenido de zeolita

micronizada.

En los ensayos del laboratorio se demuestra también que en el diseño del

hormigón vibro-compactado se pueden lograr economías empleando las

composiciones granulométricas continuas que permiten disminuir el contenido

de áridos finos hasta un 30 % empleando las fracciones de áridos gruesos con

tamaño máximo nominal de 20 -5 mm especificado por la NC 251-2005

5.2 Los resultados obtenidos en planta demuestran la posibilidad de reducir

significativamente los ciclos de producción actual, de 72 horas, a 48 horas con

ahorro de cemento y aumento de la calidad y la seguridad estructural de las

losas huecas pretensadas mediante la innovación tecnológica de introducir en

la producción, aditivos químicos dispersantes del tipo superplastificantes y

adiciones de puzolanas naturales con contenido de zeolitas micronizada

5.3 La reducción de los ciclos a 24 horas con mayor aprovechamiento de la

capacidad industrial mediante la innovación tecnológica de introducir en la

producción, aditivos químicos dispersantes y adiciones de puzolanas naturales

con conteniendo zeolitas micronizadas incluye la necesidad de, emplear

sistemas efectivos de curado del hormigón ,del control de calidad automatizado

de la humedad y de las propiedades reologicas del hormigón, en el estado

fresco, controlando sistemáticamente, mediante el ensayo VeBe garantizando

el tiempo de consistencia adecuada, de 25-35seg, para la conformación de las

losas, sin defectos , rechazos o roturas ,en los procesos mecanizados de

producción de losas huecas con hormigones vibro-compactado

5.4 Se debe continuar los estudios y programas experimentales de la

introducción confiable de los métodos alternativos NDT para aumentar la

seguridad del control de calidad de la producción y poder aprovechar, con

mayor seguridad y eficiencia, las ventajas y los efectos económicos y sociales

que ofrece la innovación tecnológica de introducir en la producción, aditivos

químicos dispersantes y adiciones de puzolanas naturales con conteniendo

zeolitas micronizadas

5.5 Se recomienda continuar el programa de generalización de ensayos y

pruebas de escalado en plantas de producción de losas huecas pretensadas

para la extensión nacional de los beneficios económicos y científico-técnico

obtenidos en los Laboratorios del CTDMC y la planta de prefabricado de

Rancho Boyeros con participación de la Docencia.

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ANEXOS

Entrega del hormigón con aditivo S3/SZ

Ensayo de asentamiento Método VeBe

Compactación de Probetas con aditivos

Conformación de losa con aditivo S3/SZ

Tiempo de Consistencia seg. VeBe

Conformación de Probetas para Ensayos

Esclerómetro. Índice de Rebote (Irm)

Velocidad- Propagación Directa en Losas Esclerómetro Impacto Vertical en losas

Ultrasonido. Velocidad Propagación (Vp)

Velocidad Propagación Indirecta en Losa Impacto horizontal en losas

Extracción de testigos Ø 72 x300 mm en losas experimentales.

Ensayos de resistencia a compresión en testigos .superficies maquinadas

Determinación de Modulo Dinámico en testigos. Frecuencia de Resonancia

Rotura normal del ensayo a compresión

CONTROL DE PRODUCCIÓN DE LOSAS HUECAS PRETENZADAS. DIAGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DEL HORMIGON.

No se define frecuencia de ensayos

Conformación de probetas φ15x30

Caracterización de Materiales

Absorción total de áridos

Análisis granulométrico y Tamiz 200

Ensayo Minicono Cemento y Aditivos

Dosificar y mezcla de Hormigón Verificación Software Batching Plant

Cubo hormigón Muestreo cubo Hormigón (50 litros x cubo)

Control hormigón Estado Fresco

Control Hormigón Endurecido

Esclerómetro

Ultrasonido y Resonancia

Ensayo a Compresión y

Flexión

Consistencia Vebe

Densidad

Extracción Testigos φ70x300mm

Esclerómetro

Ultrasonido y Resonancia

Ensayo a Compresión Cálculo de Rbk

Producción de losa

Evaluación estadística y correlación de resultados de ensayo

Ensayo Estructural de Losas

pretensadas

¿?NO

Rechazo Cubo hormigón

SI

NO

1. Relación de Normas y Ensayos Aplicadas al Control de Calidad

Control No. Ensayo NC ASTM Frecuencia

1 % Absorción Áridos 186 C -566 diaria 2 Análisis Granulométrico 178 eventual 3 Tamiz 200 200 eventual 4 Minicono 235 opcional 5 Consistometro VeBe EN 12350 C-1170 diario 6 Densidad 222 diario 7 Conformación Probetas 221 diario 8 Esclerómetro 246 diario 9 Ultrasonido 231 diario 10 Extracción Testigos 318 eventual 11 Rotura Probetas 244 eventual

2. Equipos de Ensayos para Control de Calidad del Hormigón en Planta de Producción de Losas Huecas Pretensadas

No Equipos y Utensilios Cantidad. 1 Balanza 20 kg 1 2 Bascula 100 kg 1 3 Serie tamices Normalizados 1 4 Tamiz 200 2 5 Estufa Ventilada 1 6 Consistometro VeBe 1 7 Cronometro 1 8 Mezcladora 50 litros –Eje Vertical 1 9 Probetas Ø150x300 mm 18 10 Prismas 100x100x400 6 11 Esclerómetro NR 1 12 Ultrasonido 1 13 Extractora Testigos 1 14 Broca Ø 72 mm 2 15 Broca Ø 50 mm 2 16 Prensa de Ensayo. 100-125 ton 1 17 Cocina Eléctrica 1 18 Moldes Capping Azufre 1 19 Vagón 2 20 Palas 2 21 Cucharas 2 22 Cubos 2 23 Bolsas polietileno 50

3. Personal del Laboratorio Calificación Cantidad

Ingeniero Civil/Arquitecto 1 Técnico Medio 2 Ayudantes 1 Total 4

Tabla Comparativa entre las Tecnologías Ultra- Span y Spiroll espesor 0.20

Características Geométricas y Propiedades de LosasHuecas

Propiedades UM Spiroll Ultra Span Área neta mm2 126147 138658 Momento de Inercia mm4 650.68x106 683.03x106 Centroide Parte Inferior mm 100 100 Modulo Sección Superior mm3 6507x103 6830x103

Modulo Sección Inferior mm3 6507x103 6830x103

Ancho del Ala mm 260 314 Relación v/s mm 47.8 52.2 Peso Propio Kg./m2 267.8 292.18

R’bk MPa 35 41 Resistencia al Destense MPa 25 28 Peso Unitario Kg./m3 2400 2400 Estado Límite del Acero MPa 1860 1860 Tensión del Cable MPa 1395 1395 Tipo de Cable ---- Baja Relajación Baja Relajación

Tabla Ubicación Nacional de Plantas de Producción Losas Huecas

Espesor (m) Provincias

Cantidad líneas Prov.

Longitud (m)

Total (m) m2/año

0.15 0.20 0.30 Total

P. del Río 3 120 360 432 1 1 - 2 Pinar

del Río S.

Cristób 14 120 1680 2016 1 1 1 3

20 180 3600 4320 Ciudad Habana

4 140 560 672 2 2 2 6

Provincia Habana 6 180 1080 1296 1 - - 1

Matanzas 6 180 1080 1296 1 2 - 3

Cienfuegos 6 120 720 864 1 1 - 2

Villa Calla 6 180 1080 1296 1 2 - 3

Ciego de Ávila 3 180 540 648 - 1 1 2

Camaguey 6 180 1080 1296 1 - - 1

Las Tunas 3 180 540 648 - 1 - 1

Holguín 6 140 840 1008 - 1 - 1

Moa 3 180 540 648 - 1 - 1

Granma 3 180 540 648 1 1 - 2

Santiago de Cuba 3 180 540 648 - 1 - 1

Total 78 2920 13100 15720 10 (34%)

15 (52%)

4 (14%) 29