Concreto Masivo en Clima Frio

Vaciado de Concreto masivo en Clima frío

Ing. Ruben Lara

Proyecto AntapaccayExpansion Tintaya

Temas a Revisar1. Definiciones.

2. Planeamiento.

3. Recursos.

4. Descripcion del trabajo.

Definiciones

CONCRETO MASIVO

El concreto masivo esta definido como cualquier volumen de concreto con las dimensiones suficientemente grandes para requerir que se tomen medidas para contrarrestar la generacion del calor de hidratacion del cemento y el consiguiente cambio de volumen a fin de evitar y reducir al minimo las fisuras o grietas (ACI 116R Cement and concrete terminology)

Muchos elementos estructurales grandes pueden ser suficientemente masivos para que la generacion de calor deba ser considerada. Particularmente cuando la dimension minima de la seccion transversal se excede a los 90 cm o cuando el contenido de cemento excede los 350 kg/m3. (ACI 211 1R 91 Standar practice for selecting proportions for normal, heavyweight and mass concrete)

En terminos operativos: cualquier concreto que exceda en su tiempo de vaciado una jornada de trabajo y que signifique una programacion especial en su ejecucion.

CLIMA FRIO

Se considera Clima frio para concreto si por más de 3 días consecutivos latemperatura media es menor a 5°C, y a su vez no es mayor a 10°C.

En general, se deberán tomar medidas especiales siempre que la temperaturaambiente descienda bajo los 5°C. El concreto puede sufrir daño considerablecuando la temperatura decrece al punto que el agua contenida en mezclasfrescas o en concretos jóvenes se congela.

. ¿Cuáles son los efectos del tiempo frío en el concreto?

Daño en concreto endurecido por congelación del agua contenida en suinterior. La presión interna provocada por el aumento de volumen del agua alcongelarse (cercano a un 10%) puede provocar destrucción irreparable.

No debera concretarse en dias donde se estime una temperatura ambiental menor a 5°C,en caso que se tenga que concretar, al concreto debe adicionarse agua caliente hasta con60°C.La temperatura del concreto se debe mantener por encima del 5°C y se aislara y calentaraposteriormente para mantener la temperature por encima de este valor, por lo menos los 3dias siguientes del vaciado.

¿Cuáles son los efectos del tiempo frío en el concreto?

Aumento en los tiempos de fraguado (tanto inicial como final). Disminución en la tasa de desarrollo de resistencia.

Cuáles son los objetivos principales de proteger el concreto durante tiempo frío?

Si se encuentra protegido delcongelamiento hasta que alcanzauna resistencia a compresión de45 kg/cm2, no se dañara por laexposición a un solo ciclo decongelamiento.Asegurar un desarrollo deresistencia del concreto quepermita una construcción segura yque altere lo menos posible losplazos de construcción.Evitar cambios violentos detemperatura (esfuerzos térmicospueden provocar fisuración).

¿Porqué se debe aislar el concreto en tiempo frío?

Para ello, se deben colocar capas protectorasen contacto directo con el concreto y deespesor adecuado a las condiciones detemperatura.

Una adecuada aislación permitirá aprovecharel calor proveniente de la hidratación ymantener una temperatura adecuada decurado.

Los métodos de curado incluyen el uso deplásticos y planchas de poliestireno, no esrecomendable curar con agua.

La aislación debe ser eficiente en presencia dehumedad.

El empleo de calefactores cuando latemperatura desciende por debajo de los5°C, que permitan generar un Microclima.

¿Qué características debe poseer una dosificación para mejorar eldesempeño en tiempo frío?

•Uso de cemento de Alto Calor de Hidratación.•Baja relación Agua/Cemento (A/C).•Mayores dosis de cemento.•Menores dosis de agua.•Mezclas que minimicen la exudación.

¿Cómo proteger del congelamiento al concreto recién colocado?

•Una medida básica es asegurar una temperatura mínima de colocación Estatemperatura depende básicamente del espesor del elemento. Dado que loselementos de menor espesor pierden calor más rápido, deben ser colocados amayores temperaturas.

•Concretos con temperaturas muy superiores a las recomendadas noaumentarán la protección al congelamiento. Por ello, la temperatura decolocación del hormigón debe ser, dentro de lo práctico, siempre cercana a lamínima recomendada y nunca superior a ésta en más de 10°C.

Planeamiento

Planeamiento

Características del Elemento a ConcretarLargo =20.00 m Ancho = 20.00 m Alto = 3.20 m Volumen = 1280.00 m3

Características del Concreto a UtilizarDefinir tipo de concreto a utilizar, tamaño maximo del agregado, slump, fluido, superfluido, autocompactante.

Velocidad Programada de Vaciado•Se contempla una velocidad de vaciado de 61 m3/hora.

Elemento Celdas

Largo (m)

Ancho (m)

Alto(m)

Volumen(m3)

N°Celdas

Alto Celda(m)

20.00 20.00 3.20 1,280 10 0.32

Hora Inicio Hora Término

0:15 XX:XX YY:YY

0:1516.0 VVolúmen Celda Celda N° Volúmen Acumulado

Número de Celda

Volúmen Celda 16 m3Ancho Celda 2.5 mVelocidad de Vaciado 64.0 m3/hr

Tiempo Vaciado Elemento 20.0 hr

Condiciones de Borde:

Tiempo Mínimo Inicio Fraguado Concreto 150 min (de acuerdo a ACI 301)

Alto Celda 0.25 - 0.35 m (usualmente consideradas en función del largo de la botella del vibrador)

Velocidad Máxima Vaciado 0.80 m/hr (diseño de encofrado)

N°Celda

AlturaAcumulada

(m)

17:45 18:00 19:30 19:45 21:00 21:15 22:15 22:30 23:15 23:30 0:00 0:15 0:30 0:45 0:45 1:0010 3.20 16.0 832.016.0 944.016.0 1040.016.0 1120.016.0 1184.016.0 1232.016.0 1264.016.0 1280.0

Celda N°52 Celda N°59 Celda N°65 Celda N°70 Celda N°74 Celda N°77 Celda N°79 Celda N°80

15:45 16:00 17:30 17:45 19:15 19:30 20:45 21:00 22:00 22:15 23:00 23:15 23:45 0:00 0:15 0:309 2.88 16.0 704.016.0 816.016.0 928.016.0 1024.016.0 1104.016.0 1168.016.0 1216.016.0 1248.0


13:45 14:00 15:30 15:45 17:15 17:30 19:00 19:15 20:30 20:45 21:45 22:00 22:45 23:00 23:30 23:458 2.56 16.0 576.016.0 688.016.0 800.016.0 912.016.0 1008.016.0 1088.016.0 1152.016.0 1200.0


11:45 12:00 13:30 13:45 15:15 15:30 17:00 17:15 18:45 19:00 20:15 20:30 21:30 21:45 22:30 22:457 2.24 16.0 448.016.0 560.016.0 672.016.0 784.016.0 896.016.0 992.016.0 1072.016.0 1136.0


10:00 10:15 11:30 11:45 13:15 13:30 15:00 15:15 16:45 17:00 18:30 18:45 20:00 20:15 21:15 21:306 1.92 16.0 336.016.0 432.016.0 544.016.0 656.016.0 768.016.0 880.016.0 976.016.0 1056.0


8:30 8:45 9:45 10:00 11:15 11:30 13:00 13:15 14:45 15:00 16:30 16:45 18:15 18:30 19:45 20:005 1.60 16.0 240.016.0 320.016.0 416.016.0 528.016.0 640.016.0 752.016.0 864.016.0 960.0


7:15 7:30 8:15 8:30 9:30 9:45 11:00 11:15 12:45 13:00 14:30 14:45 16:15 16:30 18:00 18:154 1.28 16.0 160.016.0 224.016.0 304.016.0 400.016.0 512.016.0 624.016.0 736.016.0 848.0


6:15 6:30 7:00 7:15 8:00 8:15 9:15 9:30 10:45 11:00 12:30 12:45 14:15 14:30 16:00 16:153 0.96 16.0 96.016.0 144.016.0 208.016.0 288.016.0 384.016.0 496.016.0 608.016.0 720.0


5:30 5:45 6:00 6:15 6:45 7:00 7:45 8:00 9:00 9:15 10:30 10:45 12:15 12:30 14:00 14:152 0.64 16.0 48.016.0 80.016.0 128.016.0 192.016.0 272.016.0 368.016.0 480.016.0 592.0


5:00 5:15 5:15 5:30 5:45 6:00 6:30 6:45 7:30 7:45 8:45 9:00 10:15 10:30 12:00 12:151 0.32 0.3216.0 16.016.0 32.016.0 64.016.0 112.016.0 176.016.0 256.016.0 352.016.0 464.0


Avance Parcial 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

Avance Acumulado 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0

Tiempo Máx. Espera Vaciado s/Celda 120 min

Velocidad Máx. Vaciado s/Encofrado Celas 1 @ 3 0.64 m/hr

Secuencia de Vaciado

Memoria de Cálculo Aislación Térmica Fundación MAT Stacker

Pol

iest

ireno

Exp

andi

do

Aire

Ecuación General Flujo de Calor

Qk = ∆T λi

(1) Li

Concreto Qk = 17.63Kcal/hr m2Necesario para mantener el gradiente térmico de 20°C entre

el núcleo y la superficie del concreto

T1 (Ref. Seminario de Hormigones Masivos - ICH)

Qk Condición de Equilibrio

Qk = T1 - T2 = T2 - T3 = T3 - T4 con T1 > T2 > T3 > T4

T2 (2) L1 L2 L3

T3 λ1 λ2 λ3

T4

L1 L2 L3

Condiciones de Borde: T1 = 70°C, T4 = 0°C (Ref. Seminario de Hormigones Masivos - ICH)

Definiciones

Qk= Flujo de Calor (Kcal/hr m2)

∆Τ= Gradiente de Temperatura (°C)

λ= Coeficiente de Conductividad Térmica (Kcal/hr m°C)

L= Longitud de Pared (m)

Descripción Medio L λ L/λConcreto 1 1.6000 1.4100 1.1348

PoliestirenoExpandido 2 0.0889 0.0310 2.8677

Aire 3 0.0050 0.0220 0.2273

Medio 1 (Concreto)

L1 = 1.6000m

λ1 = 1.4100Kcal/hr m°C

Medio 2 (Poliestireno Expandido)

L2 = 0.0889m


Medio 3 (Aire)

L3 = 0.0050m


POLIETILENO e = 0.40 mm

CAPA DE AIRE e = 5 mm POLIESTIRENO EXPANDIDO e = 3.5 " (1 CAPA 2" + 1 CAPA 1 1/2")

CONCRETO MASIVO MAT FUNDACION e = 3.20 m

Plan de Inspección y Ensayos de Concreto•Tanto el proveedor de concreto como el encargado de calidad del proyecto, deberán realizar las inspecciones y ensayos sobre concreto fresco y endurecido de acuerdo a los planes indicados. Será responsabilidad del proveedor de concreto el control de calidad de acuerdo a P.I.E. para obras de concreto.

Recursos

•Personal OperativoEl trabajo se aborda en 2 turnos y un grupo de remate - terminación superficial.

•Cuadrillas de Colocación de Concreto

•Cuadrilla de Terminación

•Personal de Apoyo

•Personal de Apoyo Mecánico y Otros

EQUIPOS y MATERIALES

De Vaciado: Planta de concreto, mixers, bombonas, vibradores, etc

Eléctricos: grupo electrogenos, torres de iluminacion

Protección de concreto: carpas, calentadores, etc

Dotación Planta de Concreto

La dotación para el día del vaciado es la siguiente:

Vaciado Concreto Masivo Fundación (MAT) StackerCantidad por turno

Descripción Estado PrimeroEquipo Camiones Mixer Operando 20

Stand by 2Camiones Bomba Tipo Pluma Operando 2

Stand by 1PersonalOperadores Camiones Mixer Operando 20

Stand by 2Operadores Camiones Tipo Pluma Operando

2

Stand by 1Mecánicos / Eléctricos Mantención Operando

2

MantenimientoPlanta Permanente 2Laboratorista Permanente 2Supervisión Permanente 2

TOTAL 58

Descripción del trabajoTrabajos Previos al Vaciado

Dia previo:1. Realizar las pruebas de posicionamiento de los equipos para definir sus emplazamientos asegurando su

optima operatividad, por lo cuál se requiere contar con los 3 camiones bombas tipo pluma. 2. Acondicionar adecuadamente los accesos para el ingreso y salida de los camiones Mixer, efectuándose para

ello un mantenimiento de caminos con motoniveladora y rodillo, así como, las áreas donde se posicionaran las bombas de concreto tipo camión pluma.

3. Asegurar la correcta ubicación y orientación de las torres de iluminación de manera tal que esta no afecten la normal y segura operación de bombas de concreto y camiones Mixer.

4. Realizar chequeo a la planta de concreto, camiones bomba tipo pluma y camiones concreteros, asegurando su perfecto estado.

Asegurar lo siguiente: •Mantener las cantidades suficientes de agregados, para asegurar el suministro total de concreto estimado. •Considerar un generador stand by para la planta de concreto. •Considerar un camión cisterna de agua, cargado, en condición de stand by. •Considerar un camión cisterna cargado con petróleo.•Mantener stock mínimos de repuestos, esto es, correas de transmisión para motores, lubricantes, grasa, etc. •Asegurar la disponibilidad de personal electromecánico durante todo el vaciado de concreto, ante posibles fallas en la planta de concreto.•Poseer un plan de acción ante posibles eventos de tipo mecánico de camiones mixer durante el transito hacia y desde la planta de concreto.

Bomba N` 01

Bomba N` 03

Bomba N° 01

Bomba N° 02Sentido del vaciado

Colocación

•La colocación del concreto deberá ser autorizaday liberada por el Ingeniero de CampoResponsable, posterior a la verificación yrecepción conforme de las armaduras, insertos yencofrados, de acuerdo a planos y demásantecedentes del proyecto.

•El personal que participara en la colocación delconcreto masivo deberá estarpreviamente instruido respecto al procedimiento detrabajo seguro, lo cuál deberá quedar oficializado através de un registro firmado.

•Definicio de secuencia de vaciado, por ejemplo:Lacolocación de concreto se abordará desde 1 frentede trabajo con 2 bombas que avanzarán en elmismo sentido, en capas de 32 cm. Se consideraun tiempo mínimo de fraguado (formación de juntafría) de 180 minutos (3.0 horas), desde lapreparación del concreto y hasta el término delvibrado, y que la velocidad máxima de vaciado deconcreto no supere los 0.80 m/hr (condición dediseño del encofrado).

Vaciado

Durante la etapa de vaciado del concreto, seprocederá estrictamente de acuerdo a la secuenciade vaciado planificada, de manera tal que se tengatotal control de los tiempos de vaciado de cadacamión y así cumplir con los tiempos estimados devaciado de celdas evitando por un lado laformación de la junta fría y por otro respetar lapresión máxima del concreto fresco sobre losencofrados. Para esto será necesario que se lleveun registro a través de un cronograma decamiones mixer, este deberá registrar lo siguiente:

•Tiempo de trayecto (desde planta de concretohasta el lugar de vaciado)•Hora de inicio y término de vaciado.•Hora de salida del lugar de vaciado (retorno delcamión hacia planta)•La toma de muestras de concreto para inspeccióny ensayos se realizará de acuerdo al Plan deInspección y Ensayos de Concreto.

Terminación y Protección del Concreto

Luego de finalizada la colocación del concreto, secomienza con el proceso de terminación final de lasuperficie. La cuadrilla de terminación procederá averificar la posible aparición de fisurassuperficiales, de tal manera de aplicar unfrotachado final previo al inicio del fraguado ychequeo constante de la superficie.Una vez finalizada la terminación superficial seprocede a colocar la membrana de curado queevitara la perdida excesiva del agua de amasado(SIKA ANTISOL o similar). Posterior a esto seprocederá a cubrir toda la superficie conpoliestireno expandido en un espesor de 50 mm,de acuerdo a resultados de la memoria de cálculode aislación del concreto, con el objeto de evitargradientes de temperatura inadecuados entre elnúcleo de concreto y la superficie del mismo (nomayor a 20°C). Una vez endurecida la superficiede concreto.

Control de Variables

Para conocer y controlar las temperaturas que experimentan el concreto masivo en el núcleo y la superficie durante su periodo de fraguado, se definirán puntos de medición de temperatura. Para esto se llevará a cabo la instalación de termocuplas en el núcleo de la fundación. Las termocuplas a utilizar deberán registrar en todo momento las temperaturas que presenta el concreto vaciado en el núcleo como en la superficie, mientras dure el proceso de curado, lo cuál deberá registrarse en una planilla cuyo formato y frecuencia es parte del plan de inspección y ensayos del laboratorio.

Cuando el registro de monitoreo de temperaturas demuestre una disminución de las temperaturas en el núcleo así como en la superficie, se analizara la continuidad de los trabajos sobre la fundación así como el retiro de la protección térmica superficial para que la masa libere temperatura, controlando que la pérdida diaria de temperatura en la superficie de concreto no supere los 11°C.

De existir la fisuración normal esperada para este tipo de elementos, esta será evaluada y tratada mediante la colocación de una lechada a base de cemento y cal y su tratamiento se procurara mediante escobillado enérgico.

El asentamiento (slump) del concreto requerido en el lugar de colocación es 5” ± 1”. La frecuencia de control de este parámetro se encuentra establecida en el plan de inspección y ensayo tanto del proveedor del concreto así como del laboratorio de servicio para muestreo y ensayos de materiales en campo.

Preparación de los Accesos

•Para el acceso del personal, equipos y herramientas al lugar de trabajo se instalaran plataformas de trabajo tipo PERI de acuerdo a las indicaciones del proveedor y estándares de seguridad del proyecto. Se deben asegurar 4 accesos (en las esquinas) desde las trepas hacia a enfierradura.

Protección con Microclima

Se deberá mantener una temperatura ambiente mínima de 5°C, por lo que se conto con calefactores o estufasde potencia y en cantidad suficiente de manera tal de asegurar la temperatura ambiente requerida en elmomento de vaciado de concreto. Además de lo anterior, se dispondrá sobre y lateralmente al área de trabajo deun sistema de encarpado, el cuál deberá desplegarse de manera rápida, segura y que no interfiera con la trompade la bomba telescópica en operación, en el mismo sentido de avance del vaciado. Esta protección servirátambién para proteger el concreto frente a posibles eventos de tipo climático, tale como, viento o tormentaseléctricas.

Plan de Contingencia

Como plan de contingencia se considera tomar las siguientes medidas de seguridad:

•Falla suministro Planta de Concreto: De ocurrir una falla mayor en todo el sistema, que impida un vaciado continuopor debajo de los 24 m3/hora, en la planta de concreto, se procederá de inmediato a preparar una junta deconstrucción, bajo la supervisión del ingeniero responsable y Ia aprobación del Ingeniero de Terreno. Esta junta estáconsiderada de acuerdo a la secuencia de llenado como una junta fría, la cual al estar vaciando a sección completaen la altura de la cimentación, y con un ángulo de 45°, permite cortar la cimentación sin mayor riesgo.

•Falla eléctrica en la Planta de Concreto: se contara con personal de mantenimiento eléctrico en forma permanenteen la planta durante toda la etapa de vaciado del concreto. En caso que no se pueda reparar el daño se contara conun generador de 150 KVA y petróleo suficiente para continuar con el trabajo de colocación de concreto masivo.

•Falla de equipos generales: todos los equipos a utilizar tienen un equipo stand by de respaldo. En caso de fallar uncamión bomba se continuara el vaciado con el camión bomba de respaldo. Si por alguna otra causa el flujodisminuye a menos de 24m3/h, se suspenderá la faena en forma coordinada y acordada con ingeniería de terrenopara obtener una condición de plano inclinado lo más cercano a 45°. En tal caso no se incorporara malla u otroelemento en la junta. La continuidad de la faena de colocación de concreto de requerirse, se efectuara solorealizando una limpieza con aire.

Identificación de Riesgos y Probables Consecuencias

SECUENCIA DE TRABAJO PROBABLES CONSECUENCIAS E IMPACTOS

MEDIDAS DE CONTROL

Chequeo de herramientas y equipos

Caídas a nivel. Mala revisión de herramientas. Colisión y/o volcamiento.

Mantener superficie de trabajo limpias y ordenadas. Codificar con cinta de color del mes. Uso de EPP, manejo defensivo.

Traslado de personal, herramientas, equipos y maquinaria pesada al lugar de trabajo.

Caídas igual o distinto nivel. Atropellos, atrapamientos, golpeado por o contra, volcamiento, colisión, choques.

Respetar accesos habilitados, caminar con precaución en tránsito de vehículos. Uso de EPP. Manejo defensivo.

Visualización del área de trabajo.

Golpeado contra. Caída de materiales y equipos.

Ordenar el área antes de comenzar los trabajos. Trabajo en equipo, coordinación de la actividad.

Preparación de equipos previo al vaciado de concreto (camión bomba, vibradores, iluminación nocturna).

Golpeado por o contra. Tropiezo con cables eléctricos. Caídas igual o distinto nivel. Shock eléctrico.

Respetar accesos habilitados. Mantener ordenadas las extensiones eléctricas. Caminar con precaución.

Vaciado, compactación y terminación del concreto.T/DiaT/Noche

Atropellos. Atrapamiento. Caídas. Golpeado por o contra. Sobreesfuerzo por manejo de materiales, herramientas, equipos y/o malas posturas de trabajo. Proyección de hormigón en partes del cuerpo, dermatitis, quemaduras por agentes químicos, daño ocular. Contaminación ambiental (suelos).Falta de iluminación

Desplazamientos con precaución. Trabajo en equipo. Conocimiento y coordinación de la secuencia de las actividades. Uso de EPP. Manejo correcto de herramientas y equipos.Implementar iluminación en T/Noche en accesos de personal y áreas de trabajo.

Curado del concreto. Intoxicación con membrana de curado. Tropiezo de con manguera de agua. Resbalamiento con superficie mojada y lisa de concreto.

Caminar con precaución. Conocimiento de la actividad.

Abandono del área de trabajo.

Caídas. Golpeado por o contra. Sacar todo elemento que se usó para realizar el trabajo y dejar el área libre.

Respuesta Ante Emergencias

•Si las condiciones de trabajo iniciales sonmodificadas por cambios en la etapa detrabajo, cambios de condicionesambientales y/o climáticas (vientos, lluvia,clima, etc), cambios en las condicionesiniciales de trabajos (interferencias, etc.), lostrabajos deberán ser detenidos y seevaluarán los riesgos nuevamente por elprofesional a cargo de la actividad,efectuando el AST que correspondaincorporando dichas variables en el análisisde riesgo.

•De resultar que los riesgos añadidos por lanueva condición no se pueden controlar sedeberá comunicar al Departamento deES&H.

•La persona que tiene la facultad desuspender o modificar los trabajos, es elingeniero a cargo (Jefe de Terreno).

•Por accidentes con daños a personasaplicar Flujograma de Aviso de Accidentescon Daños a Personas.

- Gracias -

Concreto Masivo en Clima Frio

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