EL HORMIGÓN Y SUS MATERIALES COMPONENTES · • Planta hormigonera con SGC implementado • CUC y...
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JORNADAS DE ACTUALIZACIÓN
TÉCNICA EN PAVIMENTOS URBANOS
EL HORMIGÓN Y
SUS MATERIALES
COMPONENTES
23-Agosto-18
UNLP Facultad de Ingeniería
Edificio Central, Salón Numa Tapia
Ing. Matías Polzinetti
Coord. Div. Tecnología del Hormigón
2 | 23-AGO-18
• Larga vida con bajo mantenimiento
• Diseño
• Materiales durables
• Calidad constructiva
• Mantenimiento correctivo a tiempo
(textura, juntas, reparaciones menores)
• Competitividad económica / bajo costo
integral
• Sustentables
• Materiales de disponibilidad local
• Agregados reciclados
• Materiales durables
• Acordes con la expectativa del usuario
• Seguros (textura)
• Confortables (planicidad “smooth”)
• Bajo ruido
• Sin deterioro prematuro
PAVIMENTOS DE HORMIGÓN: NECESIDADES Y
EXPECTATIVAS
3 | 23-AGO-18
• Seguridad
• Terminaciones, texturas y colores
• Simplicidad constructiva para el empleo de personal local
• Reducción del impacto ambiental
o Mayor reflectancia por superficies claras
o Menor efecto de isla de calor
o Menor requerimiento de iluminación
o Menores emisiones de CO2 por t de transporte
• Control de escorrentía en combinación con hormigones
porosos para áreas de bajo tránsito y bajo volumen de
vehículos pesados
• Reducción de afectación por tareas de construcción
PAVIMENTOS URBANOS: PARTICULARIDADES
4 | 23-AGO-18
PAVIMENTOS DE HORMIGÓN: DESAFÍOS ACTUALES
Antes Hoy
• Cementos “puros”
• Bajo o nulo uso de adiciones
minerales
• 2 fracciones de agregados (1
grueso y 1 fino); AG/AF = 65/35
• Acotado uso de aditivos químicos
(reductores de agua,
incorporadores de aire)
• MR = 4 MPa
• Sin mayores requerimientos sobre
la durabilidad de agregados
• Cementos binarios /ternarios / cuaternarios
• Posible incorporación de adiciones
minerales en planta elaboradora
• 3 o más fracciones de agregados, con
ajuste por curva granulométrica,
Shilstone,…
• Aditivos químicos: reductores de agua,
incorporadores de aire, pigmentos,
modificadores del tiempo de fraguado,
otros
• MR = 4,0 a 5,0 MPa
• Control estricto sobre materiales, siempre
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PARTICULARIDADES DEL HORMIGÓN
COMO MATERIAL…
1. Material no homogéneo (fases diferentes). Estructuralmente,
se comporta como isótropo y homogéneo
2. Resistencia a la compresión >> tracción
Esqueleto granular dentro de una matriz cementicia, que le
confiere movilidad a la mezcla en estado fresco, y provee
adherencia a los agregados en el estado endurecido
3. Dependiente de los materiales, y las condiciones de elaboración
4. Capacidad de ser moldeado
5. Reciclable
6. Fraguado
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HORMIGÓN FRESCO6 Requerimientos mínimos
1. Posibilidad de ser mezclado y transportado con los medios disponibles
2. Facilidad para llenado y ser compactado sin defectos
3. Sin segregación
4. Capacidad para ser terminado
5. Homogeneidad en cada pastón
6. Uniformidad entre diferentes pastones
• No depende exclusivamente del diseño del
hormigón
• Variación de parámetros reológicos en el
tiempo
• La característica del hormigón que puede
medirse es la consistencia.
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• Es la aptitud del hormigón de
mantenerse como una masa plástica
sin ningún tipo de segregación.
• Está relacionada con la
homogeneidad
• Factores que la promueven o
reducen:
- Contenido de material fino
(pasa 300 μm);
- la cantidad de agua;
- el asentamiento;
- aire intencionalmente incorporado.
• No existe método para medir la
segregación, o el grado de
cohesión. Sí cualitativamente.
HORMIGÓN FRESCOCohesión
• Para hormigones convencionales, se
fijan contenidos mínimos de material fino
(pasa tamiz #50)
Fuente (tabla): CIRSOC 201-05, Tabla 5.4
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• Caso particular de segregación
(agua), para casos de hormigones
con contenidos mayores de agua.
• Es “indeseable”, excepto para
superficies de exposición extensas
Exudación
HORMIGÓN FRESCOExudación
• Características:
‒ Formación de canales capilares
‒ Menor adherencia de la pasta con agregados y A°
‒ Formación de planos de debilidad
‒ Menor resistencia a la fricción (capa con alta relación a/c)
‒ Mayor porosidad y menor durabilidad
Acumulación de agua debajo de agregados y A°
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• El hormigón desciende en las zonas entre
barras y se fisura en coincidencia con ellas
• Un revibrado a tiempo puede eliminar el
problema
• Es más frecuente en hormigones de
consistencia muy plástica a muy fluida, en
elementos de mayor esbeltez. POCO
HABITUAL EN PAVIMENTACIÓN
HORMIGÓN FRESCOAsentamiento plástico
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HORMIGONES CONVENCIONALESHF: Temperatura
• A > temperatura, > velocidad de
reacción y menor “ventana de
trabajabilidad”
• Para clima frío: se limita la
temperatura mínima de
colocación del hormigón, de
mantenimiento, y gradientes
térmicos
• Para clima caluroso, se limita la
temperatura máxima de
colocación y gradientes
• Método de ensayo: IRAM 1893 o
ASTM C1064
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25
Rp
(M
Pa
)
Tiempo (h)
38°C 24°C 10°C
FF
IF
• Una de las variables que afecta la velocidad de las reacciones de
hidratación del material cementíceo
Imagen: Roberto Torrent. Curar o no curar?: Impacto en el desempeño
de las estructuras de hormigón (2018)
T MAX = 30-32 °C
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Si ↑ 1 °C Temp HF, ↑ 0,6 dm3 CUA para = As
Para reducir la temperatura del HF:
• Enfriar agregados mediante riego de acopios
• Reducir tiempo de mezclado
• Limitar transporte del hormigón
• Colocar el HF antes de los 30 min de elaborado
• Mantener acopios a la sombra
• Pintar de blanco los contenedores y silos
• Enfriar agua de amasado
• Utilizar cemento a la menor temperatura posible
HORMIGONES CONVENCIONALESImpacto de la temperatura en el HF
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• La resistencia mecánica es un parámetro
importante ya que, junto con el espesor, define la
capacidad portante del pavimento.
• Depende de distintos factores, tales como: la
relación a/c, del conjunto de materiales, de la
compactación, del curado, y está influenciada por
la calidad de los ensayos.
• Módulo de elasticidad del hormigón:
HORMIGÓN ENDURECIDOResistencia a la compresión, flexión,
desgaste
ACPA
Alta rigidez Menor deformabilidad
Riesgo de fisuraciónBaja rigidez
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• Resistencia intrínseca del cemento
• Cantidad de aire incorporado
• Velocidad de reacción (hidratación)
• Fase agregado: resistencia, TM
• Interfase: textura del AG, TM, a/c,
composición del cto, polvo en AG
• Curado
• Resistencia del compuesto: basada en la
propia de los materiales, y el enlace /
unión entre ellos
• Relación directa con la porosidad (a/c)
• Otros factores a tener en cuenta:
HORMIGÓN ENDURECIDOResistencia a la compresión
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T0
Te
mpera
tura
Tem
pera
tura
Tiempo Tiempo
M1
M2
T0
Madurez
( )dtTTM i .0 −=
“DOS HORMIGONES EQUIVALENTES ALCANZAN LA
MISMA RESISTENCIA CUANDO SU MADUREZ ES IGUAL”
Resis
tencia
HORMIGÓN ENDURECIDOMadurez: Tiempo + Temperatura
𝑀 = 𝑇 + 10 . 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
• Admitido por CIRSOC 201-05
Útil para:• Momento de aserrado del hormigón de calzada
• Apertura al tráfico vehicular
• Tiempos de desmolde
• Control desarrollo de hormigones colocados en clima frío
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• Implementación opcional
• Útil para estimar la resistencia a la
compresión, teniendo en cuenta la
influencia del régimen de exposición de
temperaturas
• Se establece una correlación entre el
índice de madurez del hormigón (Stemp*tiempo), con respecto a una
curva Resistencia = f (madurez)
• Es aplicable a cada tipo de mezcla,
dosificación y conjunto de
materiales
• Puede emplearse para la resistencia a
la compresión, tracción por flexión, …
• Procedimiento: ASTM C 1074
HORMIGÓN ENDURECIDOMadurez: Tiempo + Temperatura
La esclerometría NO es un método
válido para estimar la resistencia a
la compresión in situ
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NUEVO REGLAMENTO CIRSOC 201:2005
Resistencia a la compresión
• Modificación del fractil para admisión de
resultados no conformes (5% → 10%)
• Admite distintas edades de diseño
• Diferente categorización de clases
resistentes de hormigón
• Modos de producción y recepción de
hormigón: Modo 1 y 2 CERTIFICACIÓN
• Control de producción + control de
recepción
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CIRSOC 201:1982 CIRSOC 201:2005
Clase del
hormigón
Resistencia
especificada
f’c (e.diseño)
Aplicación
H-15 15 HºSº
H-20 20 HºSº y HºAº
H-25 25
HºSº, HºAº y
HºPº
H-30 30
H-35 35
H-40 40
H-45 45
H-50 50
H-60 60
Clase del
hormigón
Resistencia
especificad
a σ’bk
(28 días)
Aplicación
H-I
H-4 4HºSº
H-8 8
H-13 13HºSº y HºAº
H-17 17
H-II
H-21 21
HºSº, HºAº y
HºPº
H-30 30
H-38 38
H-47 47
NUEVO REGLAMENTO CIRSOC 201:2005
Resistencia a la compresión: clases
Nueva IRAM 1666: ampliará incluyendo H-5, H-10,
H-80 y H100
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CEMENTOS
• Deben cumplir con la norma IRAM 50000 o 50002 (según corresponda), e
IRAM 50001 para cementos con propiedades especiales.
• Pueden ser cementos binarios / ternarios / cuaternarios
• 6 tipos de cemento de uso general (para TAR, 5) y 6 propiedades especiales.
• Uso General: CPN, CPF, CPC, CPP, CPE, CAH → IRAM 50.000
• Propiedades especiales: ARI, B, MRS, ARS, BCH, RRAA → IRAM 50.001
• 3 Categorías tipificadas: 30, 40 o 50
• Argentina: los cementos deben estar certificados por un organismo de tercera
parte (Res 130 y 240-92) para su uso en el mercado nacional.
• Más de 50 productos certificados actualmente.
• Pueden existir requerimientos particulares en la selección del cemento según
condición de ataque (durabilidad).
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CEMENTOS¿Qué contienen?
Co
mp
on
en
tes
necesari
os
Alita (Silicato tricálcico): SC3
Belita (Silicato dicálcico): SC2
Aluminato tricálcico: AC3
Ferroaluminato tetracálcico: AFC4
Clínker
Sulfato de
calcio
(Yeso)
Adiciones
minerales
Componentes
minoritarios
+
+
+
CementoC
om
po
nen
tes
op
cio
nale
sCo
mp
on
en
tes
pri
ncip
ale
s
4 componentes
Puzolanas
Naturales
Ceniza
volante
Escoria Granul.
Alto HornoFiller
Calcáreo
Arcillas
calcinadas
Son materiales que:
• Son capaces de reaccionar en presencia de
agua y a temperatura ambiente con el
hidróxido cálcico generado en la hidratación
de los silicatos del cemento, y formar
productos de reacción insolubles y de
elevada estabilidad, o bien
• Reaccionan directamente con el agua y
generan productos de reacción cohesivos.
(Excepto filler)
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CPN CPF
CPE CPC
CPP CAH
C 30
C 40
C 50
ARI ARS
MRS BCH
RRAA B
CEMENTOSDenominación
TAR
IRAM 50002IRAM 50001IRAM 50000
Ejemplo: CPN 50 (ARI, MRS)
Tipo CategoríaPropiedades
especiales¿Uso vial
con TAR?
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CEMENTOSAlgunas reglas para la selección
3 Reglas principales -SIEMPRE-:1. Deben ser conformes con la norma IRAM respectiva
2. Para hormigones de clase H25 o superior, categoría 40 o 50 (CIRSOC 201-
05)
3. Homogeneidad y control de calidad a lo largo del tiempo
Para condiciones especiales por durabilidad, o ante aplicación TAR, existen
requisitos particulares
Recomendaciones “generales orientativas”:
• Para resistencia a 28 d, guiarse por la categoría del cemento y no por su tipo
• La presencia de adiciones no necesariamente condiciona el desarrollo de resistencia.
• Hormigonado en clima caluroso: cementos de fraguado y endurecimiento no muy
rápido
• Hormigonado en clima frío: cementos de endurecimiento rápido
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• Hormigonado en ambientes secos y con viento que favorecen la
desecación: cementos con un contenido moderado de adición y con
endurecimiento no muy lento.
CEMENTOSCriterios para la mejor selección
• Durabilidad:
• Cuando la agresión es externa, la durabilidad de una depende de la
calidad del recubrimiento. El tipo de cemento juega un “rol” secundario
• En hormigones con agregados reactivos, es “clave” la correcta
selección del tipo de cemento.
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CEMENTOSLineamientos para validar incorporación de adiciones
minerales en planta hormigonera
Si se incorporan adiciones minerales al momento de la dosificación
del hormigón, verificar:
• Aptitud de cada adición por separado (IRAM 1667, IRAM 1593,
IRAM 1668, ASTM C1240): mensual
• Control de requisitos IRAM 50000 o 50002 para la combinación
cemento-adición: cada 3 meses
• Verificación de límites de composición del material cementíceo
resultante de la combinación: antes del primer uso y permanente
Otras recomendaciones:
• Planta hormigonera con SGC implementado
• CUC y a/c se reemplazan por CUMc y a/mc
• Combinación con cualquier cemento “base”
• El contenido excedente al límite de normas IRAM no se computa como parte
del CUMc ni para calcular la a/mc
• Estudios previos de prueba con pastones de hormigón
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• Por su origen, tienden a presentar mayor
variabilidad
• Ocupan entre el 60 y el 80 % del volumen
• Inciden tanto sobre aspectos funcionales
(Desgaste Superficial, pérdida de Fricción),
como de servicio (fisuración, roturas de
esquina, despostillamientos)
• Genéricamente deben cumplir las IRAM 1512 e
IRAM 1531
• Algunos criterios de normas de aptitud generales
pueden no ser los óptimos para hormigones de
calzada.
AGREGADOS
• Arenas de trituración: sustentabilidad + compensar gaps en granulometría AF +
reducción de costos + mejora resistencia mecánica.
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AGREGADOS
• Controlar presencia de impurezas
(arcillas, partículas carbonosas, ligeras y
friables, sales, materia orgánica, cloruros,
sulfatos, álcalis) por razones de diseño de
mezclas, producción y durabilidad.
• Cloruros: limitar en el global (H°) y no al
agregado específicamente
Cuidado con canto rodado silíceo
→ CTS afecta tendencia a la
fisuración longitudinal y transversal,
blowups, spalling, roturas de esquina,
escalonamiento, punchouts.
→ Si se utiliza CRS, combinar con
otros agregados de menor CET, y/o
tener en cuenta en el diseño de losas
Límite CRS: 50 % en volumen del AG
CET H = 10,5 . 10-6/°C (sugerido)
• Coeficiente LA < 20-40 %
• Coeficiente de pulimiento
acelerado > 40 %
• Lajosas < 25-30 % (→ Resist)
• Elongadas < 40 % (→ Trabaj)
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• Composición granulométrica: muy importante!!
o Orientado a reducir el contenido de pasta (durabilidad, estabilidad volumétrica)
o No es esencial encuadrarse en la IRAM 1627
o Existen criterios específicos para hormigones de calzada (especialmente si son
TAR)
o En US: AASHTO No 57 (AG) y AASHTO No 6 (AF), o requerimientos especiales
de DOTs.
• Provisión uniforme de agregados durante toda la etapa de producción.
AGREGADOSDirectrices
• Al menos, 3 fracciones granulométricas distintas (usualmente, 4), para ajustar
distribución granulométrica
o 2 fracciones gruesas, con al menos 1 con partículas con 2 o más caras rugosas
(trituradas) que represente 30-40 % del AG
• Emplear el mayor TM posible, aunque preferentemente < 1,5” (38 mm)
• Granulometría y contenido de pasa tamiz #50: optimizar contenido de pasta, CUC y
exudación.
• Para mejorar la resistencia a la abrasión, AF con al menos 25 % de origen silíceo
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Cook et al.
2013
Menor trabajabilidad, induce a
segregación y asentamiento de
bordesDificultades en
la terminación
superficial por
uso de arenas
de trituración
Trabajabilidad
pobre
24-34% de arena fina (#30-#200)
20%
16%
12%10%
20%
4% 4%
Rete
nid
o p
arc
ial (%
)
Tamiz
“Tarántula”
Densidad óptima
para la
trabajabilidad
adecuada y
necesaria
(Máxima
compacidad
puede afectar la
trabajabilidad)
AGREGADOS PARA CALZADA CON TARGranulometría para mezclas para TAR
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• Asegurar separación de fracciones
• Evitar mover acopios con cargador frontal
• No permitir circulación de vehículos sobre los acopios
• Minimizar el transporte de los agregados
• Minimizar la caída en altura de los agregados
• Evitar el vaciado y rodado de los agregados sobre superficies inclinadas (taludes de
3H:1V)
• Acopios de arena seca deben protegerse de la acción directa del viento, y
preferentemente húmedos.
• Vehículos de transporte limpios y, en lo posible, cubiertos.
• No acopiar agregados sobre terreno natural y/o vegetal.
• Evitar contaminación de agregados por presencia de polvo en suspensión en el
ambiente.
AGREGADOSManejo de acopios: recomendaciones
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• Sostenibilidad (ambiental + económico)
• Menor módulo de elasticidad E del hormigón y
aumentar la extensibilidad, aunque también
propenderían a más contracción por secado
• Menor densidad y mayor absorción de agua
• Incluidos en la IRAM 1531 (AG) a partir del 2016
• La norma IRAM 1531 limita su uso al 20 %
formando un agregado “mixto”
AGREGADOS RECICLADOS
• La fracción reciclada fina aún no está normalizada en su uso.
• Para hormigones pobres, hormigones para bases o incluso en calzada sería factible
mayor %.
• En ARG, la disponibilidad aún es reducida.
• Las normas suelen adoptar un criterio conservador y prescriptivo, y no
promueven un análisis prestacional.
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AGREGADOS RECICLADOS PARA HORMIGONES
“5.3.4 Para condiciones distintas a las indicadas en 5.3.1 son
necesarios estudios específicos y complementarios que demuestren la
aptitud del uso del agregado grueso mixto, sin deterioro de las
propiedades antes mencionadas y en función a las condiciones de
servicio previstas.”
• El control del contenido máximo de AGREGADO RECICLADO en el AG MIXTO se
realiza en masa.
• Admite reemplazo superior si se valida:
• La caracterización individual del agregado reciclado es opcional, aunque es preferible
por razones de producción.
• Ámbito de aplicación del agregado grueso mixto:
• Hormigones en masa o armados
• Estructuras bajo las clases de exposición (CIRSOC 201-05):
A1, A2, A3: No agresivo; Normal; Clima cálido y húmedo
M1: Marino al aire (+ 1 km línea de marea y contacto)
Q1: Agresividad química moderada
C1: Congelación y deshielo sin sales descongelantes
• Hasta clase H30
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AGREGADOS RECICLADOS PARA HORMIGONES
Requisitos UnidadMáximo
admisible
Método de
ensayo
a) finos que pasan el tamiz IRAM 75 m:
• agregados gruesos naturales.
• agregados gruesos de trituración, libres de arcilla (ver 5.1.2.2).
g/100 g
1,0
IRAM 15401,5
b) terrones de arcilla y partículas friables 2,0
IRAM 1647
c) materias carbonosas:
• cuando es importante el aspecto superficial. 0,5
• otros casos. 1,0
d) sulfatos, expresados como SO3. 0,075
e) otras sales solubles. 1,5
f) ftanita (chert) como impureza:
1,0
IRAM 1649
• en exposiciones C1,C2 1)
• en climas de exposiciones distintas a las correspondientes a
las exposiciones C1,C2 1) 2,0
g) otras sustancias perjudiciales:
• pizarras,
• micas como principal componente de la partícula,
• fragmentos blandos en escamas desmenuzables,
• partículas cubiertas por películas superficiales,
• esmectitas, piritas, serpentinas, ceolitas.
5,0
h) sustancias perjudiciales provenientes de hormigones
reciclados: fragmentos de madera, asfalto, plásticos, vidrios,
esmaltes, cerámicos, yeso.
Anexo E
“5.3.2 El agregado grueso reciclado debe estar constituido
como mínimo por un 95,0% de partículas de agregados
sueltos naturales, y de restos de agregados con mortero de
cemento adherido, o de restos de mortero de cemento
endurecido. Se debe determinar su composición según el Anexo E
de esta norma”
Fuente: Norma IRAM
1531:2016
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¿Qué sucede?Reacción entre (OH)- y ciertas especies
minerales potencialmente reactivas presentes
en agregados silíceos
• Agregados reactivos
• Compuestos silíceos amorfos
• Álcalis en cantidad suficiente
• Humedad (> 60%)
• Permeabilidad de la pasta y la interfase
• Temperatura y tiempo
• Porosidad del agregado
HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS)
Kamran M. Nemati
Producto de reacción: gel interior o en la
periferia del agregado, absorbe agua y se
expande.
Típicamente, fisuración en forma de “mapeo” y
forma un gel de color blanquecino en superficie.
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HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS). Análisis petrográfico
y detección de especies mineralógicas presentes
Reacción Minerales / RocasContenido máximo
(%)
Reacción álcali-sílice
(RAS)
Cuarzo fuertemente tensionado, microfracturado
5,0Cuarzo microcristalino (tamaño de grano promedio
menor que 62 m)
Ftanita, chert3,0
Calcedonia
Tridimita1,0
Cristobalita
Ópalo 0,5
Vidrio volcánico contenido en rocas volcánicas 3,0
Reacción
álcali-carbonato
(RAC)
Dolomita (tamaño de grano promedio menor que
50 m) 1)40,0 2)
1) Desde el punto de vista petrográfico, para que las rocas carbonáticas (calizas dolomíticas, dolomías, etc.) sean consideradas
potencialmente reactivas frente a la RAC, además de las características indicadas en esta tabla (cristales de dolomita de tamaño
de grano promedio menor que 50 m, en proporción mayor que 40%), es esencial la presencia de un residuo insoluble de
naturaleza arcillosa, mayor que 5%, determinado según la IRAM 165007-2.
2) Referido a la fracción carbonato.
Fuente: IRAM 1531
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Método de
ensayo
Aplicable para evaluar agregados
Edad de
evaluación
Límite
máximo de
expansión
(%)
Afectados
por
Potencialmente reactivos
debido a la presencia de
IRAM
1674RAS Ver excepciones 16 días 0,10
IRAM
1700
60 ºC RAS y/o RAC
Ópalo, calcedonia, vidrio
volcánico, tridimita,
cristobalita, dolomita (RAC)13 semanas
0,04
Cuarzo tensionado y/o
microcristalino0,08
38 ºC RAS y/o RAC Sin restricciones 52 semanas 0,04
Cantos rodados silíceos del río Uruguay y agregados ígneos, metamórficos o
sedimentarios (granitos, granodioritas, gneises, areniscas) que deben su reactividad al
cuarzo tensionado deben ser evaluados mediante el ensayo de la IRAM 1700
(convencional o acelerado)
HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS): límites de análisis
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Prescriptivas Prestacionales(con evaluación previa
documentada)
1. Cemento RRAA, s/ IRAM 50001
2. Limitar contenido de álcalis en el hormigón
según el nivel de prevención que corresponda
3. Cemento de uso general (s/ IRAM 50000) que
contenga AMA en cantidad adecuada (tablas)
4. Hormigón que AMAs en cantidades que sean
conformes con la IRAM 50000 y con los
mínimos de tablas para prevenir RAS
5. Para el caso E (++severo), usar AMAs y
hormigón con bajo contenido de álcalis
1. Cemento que cumpla la IRAM 50000 o IRAM
5000+50002 que haya demostrado
comportamiento satisfactorio con los agregados
en evaluación (experiencia previa docum)
2. Cemento + AMA que hayan demostrado tener
un comportamiento efectivo para prevenir la
RAS
3. Usar inhibidores químicos
4. Cambiar el agregado, parcial o totalmente, por
otro agregado no reactivo
Evaluación de la efectividad inhibidora: con IRAM 1700 (<0,040% a 104 semanas –para los
casos 1 a 3-, a 52 semanas para el caso 4)), o con IRAM 1674 (<0,10% a 16 d)
HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS)
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Análisis del
Agregado (IRAM
1674/1700)
Definir el Grado de
Reactividad
Potencial
Nivel de
Riesgo de
RAS
Dimensión del
elemento y
Ambiente
Tipo de Estructura
y Riesgo de RAS
Categoría de la
Estructura
Nivel de
Prevención
Contenido Máximo
de Álcalis
Contenido Mínimo
de AMA
HORMIGÓN ENDURECIDOReacción Álcali-Sílice (RAS): esquema de decisión para medidas
prescriptivas
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0. Análisis del agregado → 1. Grado de Reactividad del Agregado
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado
reactivo:
Grado de reactividad
alcalina del agregado
Expansión del hormigón utilizando la
metodología y técnica de la IRAM 1700 1)
(%)Expansión del mortero a
16 días en el ensayo
IRAM 1674 2)
(%)A 52 semanas en el
ensayo tradicional
(38 ºC)
A 13 semanas en el
método acelerado
(60 ºC)
No reactivo Menor que 0,040 Menor que 0,040 Menor que 0,10
Moderadamente
reactivoDe 0,040 a 0,120 – 2)
Altamente reactivo Mayor que 0,120 Mayor que 0,040 Igual o mayor que 0,101) En caso de discrepancia entre los resultados obtenidos por los métodos de ensayo de la IRAM 1674 y el ensayo utilizando la
metodología y técnica de la IRAM 1700, ambos realizados sobre el mismo agregado, este último tiene prelación sobre el primero.
2) El método de ensayo de la IRAM 1674 no es adecuado para distinguir entre agregados de moderada y elevada reactividad. Por
esta razón, en ausencia de datos del ensayo utilizando la metodología y técnica de la IRAM 1700, los agregados que producen
expansiones iguales o mayores que 0,10%, se consideran altamente reactivos.
En proceso de estudio, la
incorporación del método para
evaluar el grado de reactividad
con el método
IRAM 1700-ACELERADO
40 | 23-AGO-18
1. Grado de reactividad del agregado → 2. Nivel de Riesgo de RAS
Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado reactivo
Dimensión del elemento
estructural y ambiente que lo
rodea
Grado de reactividad alcalina del agregado
(ver tabla B.1)
No reactivoModeradamente
reactivo
Altamente
reactivo
No masivo y seco 1) ,2) 1 1 2
Masivo y seco 1), 2) 1 2 3
Hormigón expuesto al aire
húmedo, enterrado o sumergido 3) 1 3 4
1) Se considera que un elemento estructural es masivo cuando su mínima dimensión lineal es mayor que 1 m. La definición del
término masivo, desde el punto de vista de la RAS, pretende destacar el hecho de que una estructura con esta dimensión mínima,
aún expuesta a un ambiente seco, posee un riesgo moderado de RAS debido al alto grado de humedad relativa que mantiene su
interior. En los elementos masivos, en contacto con ambientes secos, el riesgo de RAS existe debido a que la humedad
necesaria para la reacción es provista por la humedad interna del hormigón.
2) Un ambiente se considera seco cuando el valor medio anual del porcentaje de humedad relativa ambiente es menor que 60%.
3) Un elemento de hormigón, no masivo, inmerso continuamente en agua de mar no presenta un riesgo de RAS mayor que el de
un elemento similar expuesto al aire húmedo, enterrado en el suelo o sumergido en aguas no salobres.
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
41 | 23-AGO-18
3. Definir la categoría de la estructura
Pasos para establecer las medidas prescriptivas de USO de un agregado reactivo
Categoría de
la estructura
Riesgo
asociadoEjemplos 1)
S1 Bajo
− Elementos temporarios (vida útil en servicio requerida menor oigual a 5 años);
− Elementos de fácil reemplazo.
S2 NormalLa mayor parte de las construcciones y estructuras de ingeniería
civil con vida útil en servicio prevista entre 5 años y 75 años.
S3 Elevado
Hormigones de alto desempeño o estructuras altamente críticas
con vida útil en servicio prevista mayor que 75 años o para las
cuales una reparación importante es imposible o muy costosa. Por
ejemplo:
a) instalaciones nucleares;
b) presas;
c) túneles;
d) puentes o viaductos importantes;
e) estructuras de contención de productos peligrosos.1)Si bien es responsabilidad de la autoridad responsable de la estructura, definir, en cooperación con el proyectista, el grado de
severidad de las consecuencias estructurales, económicas y ambientales derivadas de los efectos nocivos de la RAS, el listado
propuesto en esta tabla no debe considerarse taxativo y sólo busca asistir a aquéllos en la definición de la categoría de la estructura
a construir.
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
42 | 23-AGO-18
3. Nivel de riesgo y Categoría de la Estructura → 4. Nivel de Prevención a Adoptar
Nivel de riesgo de RAS (ver tabla B.2)Categoría de la estructura (ver tabla B.3)
S1 S2 S3
1 A A A
2 A B C
3 A C D
4 B D E
A: se acepta el agregado sin necesidad de adoptar medidas de acción preventivas. Es necesario, sin embargo,
asegurar mediante controles periódicos, que la reactividad del agregado extraído no ha cambiado.
B, C, D, E: se acepta el agregado adoptando medidas de acción preventivas (ver tablas B.5 y B.6).
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
43 | 23-AGO-18
4. Nivel de Prevención a Adoptar → 5a. Contenido Máximo de álcalis
Nivel de prevenciónContenido máximo de álcalis aportados por el cemento
(kg de Na2Oeq./m3) 1)
B 3,0
C 2,4
D 1,81) Para verificar que el contenido de álcalis del hormigón, aportado por el cemento, cumple con el requisito máximo
especificado en esta tabla, se procede como se indica en el ejemplo siguiente:
• Contenido de cemento del hormigón = 330 kg/m3
• Contenido total de álcalis del cemento, expresado en Na2O equivalente = 0,67% (valor correspondiente a la partida de
cemento a evaluar)
• Desviación estándar del contenido de álcalis del cemento = 0,03% (valor informado por el fabricante de cemento. En caso
contrario, se adopta un valor igual a 0,05%).
• Contenido máximo de álcalis en el hormigón aportados por el cemento = 2,4 kg Na2Oeq. /m3
Con estos datos, es posible calcular el contenido máximo de álcalis del cemento:
– 0,03% = 0,70%
Dado que el contenido de álcalis del cemento de la partida evaluada (0,67%) es menor que el máximo (0,70%), el contenido de
álcalis del hormigón cumple con el valor límite requerido.
100
kg/m330
/mONkg2,4
3
3eq.2
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
44 | 23-AGO-18
4. Nivel de Prevención a Adoptar → 5b. Contenido Mínimo de AMA
AMA
Contenido de
álcalis de la
adición
(% Na2Oeq.)
Contenido mínimo de adiciones en el cemento
(% en masa) 1); 2)
Nivel de
prevención B
Nivel de
prevención C
Nivel de
prevención D
Escoria granulada de alto
hornoMenor que 1,0 3) 25,0 35,0 50,0
Ceniza volante 4)Menor que 3,0 15,0 20,0 25,0
De 3,0 a 4,5 20,0 25,0 30,0
Puzolanas naturales
Las puzolanas naturales utilizadas deben cumplir con los requisitos de
la IRAM 50000 y demostrar ser efectivas en la inhibición de la RAS
cumpliendo con C.1 o C.2 (ver anexo C)1) Los contenidos de AMA indicados en esta tabla son válidos para cementos con contenidos de álcalis menores que 1% de Na2Oeq.
Cuando el porcentaje de Na2Oeq. del cemento se encuentre entre 1% y 1,25%, el contenido mínimo de AMA a emplear es el que
corresponde al nivel de prevención inmediato superior al requerido en función del riesgo de RAS previsto.
2) Combinación de adiciones: cuando se utilicen dos o más AMA se puede reducir el porcentaje individual mínimo de cada adición
establecida en esta tabla siempre y cuando la suma de las partes de cada adición sea mayor o igual a uno. Por ejemplo: si se usa
una combinación de ceniza volante y escoria, el porcentaje de ceniza volante puede ser reducido a un tercio del valor mínimo
siempre y cuando el porcentaje de escoria sea como mínimo dos tercios del valor mínimo indicado en esta tabla.
3) Se puede emplear una escoria granulada de alto horno cuyo contenido de álcalis sea mayor que 1% Na2Oeq., siempre que se
compruebe su efectividad para inhibir la RAS de acuerdo con C.1.
4) Cuando se empleen cenizas volantes con un contenido mayor que 4,5% de Na2Oeq., su efectividad para inhibir la RAS debe ser
comprobada de acuerdo con C.1.
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESCRIPTIVO
IRAM 50002
45 | 23-AGO-18
REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE (RAS). ANÁLISIS PRESTACIONAL
Puede comprender: 1) Cemento que haya demostrado ser efectivo
2) Combinación de cemento con AMA
3) Reemplazo parcial del agregado por otro
4) Uso de aditivos químicos específicos
Se evalúa la solución propuesta mediante:
1) Método del prisma de hormigón (IRAM 1700) -Tradicional
• Cuando se evalúa reemplazo parcial de agregado, se evalúa expansión a
52 semanas (< 0,040 %)
• Para otros casos, se evalúa expansión a 104 semanas (< 0,040 %)
• Dosificación según Anexo C de IRAM 1531-1512
2) Método de barra de mortero (IRAM 1674)
• Aplicable cuando se busca validar una solución con cemento o cemento +
adición.
• Límite: 0,10 % a 16 d
En proceso de estudio, la
incorporación de validación
con método acelerado (3 m) de
la IRAM 1700
Fuente: Anexo C IRAM 1531
46 | 23-AGO-18
Frecuencias de control (IRAM 1601)
• Para agua de red: anual
• Para agua de pozo, río, lluvia,
subterráneas, de mar: trimestral **
• Para agua reciclada: trimestral
> Repetir en caso de cambio de
origen o duda
AGUA DE AMASADO
Compuesta por:
• Agua agregada a la mezcla
• Humedad superficial de los agregados
• Agua proveniente de los aditivos
Requisitos
• Químicos
• Físico-mecánicos
TF (dif ≤ ± 25%)
R7d (dif > -10%)** Si 3 muestras consecutivas son conformes, puede
ampliarse a 1 control por año
Tipos de agua admisibles:
• Agua de red potable
• Agua proveniente de la recuperación de
procesos de la industria del hormigón
• Agua procedente de fuentes
subterráneas
• Agua de lluvia
• Agua superficial natural
• Aguas residuales industriales
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• Aptitud y control: IRAM 1663
• Identificación unívoca, por tipo y lote / partida
• Verificar la el efecto, la dosis y la
oportunidad de adición según datos del
fabricante y pruebas de laboratorio y
producción.
• Si se usa más de 1, no mezclarlos antes del
ingreso a la mezcladora, y verificar
compatibilidad
ADITIVOS QUÍMICOS
Evaluación de compatibilidad
En pastas de cemento
• Calorimetría
• Extendido mini-slump (FHWA HRT 06-079)
• Fluidez por método del cono de Marsh (Mét. Modif Univ Sheerbrooke)
En mortero:
• Evaluaciones comparadas sobre TF, resistencia, contenido de aire
En hormigón:
• Comportamiento general vs fórmula de obra – desempeño habitual
48 | 23-AGO-18
Jeknavorian, Grace US
• Repulsión estérica
• Repulsión electrostática
Kenny, GCPat Argentina
ADITIVOS QUÍMICOS
Reductores de agua
• Mejores resultados se obtienen al dosificarlos una vez que el
cemento ha entrado en contacto con agua, y se ha iniciado
el mezclado (tiempo de espera > 20 a 30 s).
• Los superplastificantes se dosifican a pie de obra
49 | 23-AGO-18
P.K. Mehta and P.J.M. Monteiro,
Concrete: Microstructure, Properties, and
Materials.
University of Berkeley
ADITIVOS QUÍMICOS
Incorporadores de aire• Mejora la trabajabilidad / movilidad en estado fresco
• < tendencia a la segregación / < fricc. Interparticular
• Mejora la durabilidad frente a ciclos de C-D y acción
de sales descongelantes
• > Cohesión
• < Exudación
• Puede provocar disminución de resistencia mecánica
50 | 23-AGO-18
“Un hormigón bueno y
uno mal están
constituidos por los
mismos materiales, y la
diferencia radica en
cómo están hechos…”
Adam Neville
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• Resistencia a la compresión: ~ H30
• Resistencia tracción x flexión: ~ 4,0 a 4,5 MPa
• a/c ~ 0,40 - 0,55
• Asentamiento: 7-10 cm (molde y regla)
• Exudación: ajustar según caso
• Contenido de aire: sin incorporador, excepto C-D
HORMIGONES CONVENCIONALES PARA
PAVIMENTOS URBANOS
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Características:
• Contenidos moderados de material cementicio
(CUC < 350 kg/m3)
• Ligero mayor contenido de agregados
(MF AgTotal ~ 5,5 a 6,0; AF ~ 36-40 %)
• a/c ~ 0,40-0,42
• Resistencia tracción por flexión: ~ 4,5 MPa
• Capacidad de exudación: 1-3 % -tip-
• CET Hormigón ≤ 10,5 . 10-6 (1/°C)
• En Argentina, con cemento “TAR” (IRAM 50002)
• Aire: 3-4 % (cohesión-trabajabilidad)
• Empleados en condiciones de alta productividad requerida
• Supone un elevado consumo de materias primas, con un alto nivel de uniformidad
• Hormigones de consistencia seca (As = 2-4 cm). Aprovechan alta densificación
lograda por TAR
HORMIGONES ESPECIALESHormigones TAR (Terminadoras de encofrado deslizante)
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HORMIGONES ESPECIALESFast-Track
• Empleados especialmente en obras de
reparación o cuando se requiere una muy rápida
habilitación al tránsito con el fin:
o Reducir molestias en el tránsito
o Reducir los costos económicos asociados al
no-tránsito
• Habitualmente permiten una habilitación
dentro de las 24 h posteriores (Mezclas tipo I:
en 6 a 8 h; mezclas tipo II: en 20 a 24 h)
• Para la habilitación, suele considerarse alcanzar el 80 % del MR especificado (→ en
compresión, equivale usualmente a f´cm = 22-25 MPa para habilitar)
• Resistencia inicial especificada (según distintas reparticiones internacionales, y para
usos de reparación o construcción nueva)
o Compresión: 8 a 24 MPa
o Flexión: 1,8 a 2,8 MPa
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HORMIGONES ESPECIALESFast-Track
• Estrategias
1. Seleccionar un material cementicio de
mayor reactividad (finura,
composición, aditivos)
2. Incrementar el contenido unitario de
cemento ( > 350 kg/m3)
3. Utilizar a/c suficientemente bajas (~
0,40), compensando si es necesario la
consistencia con reductores de agua
Habilitación dentro de 8 h: CUC: 425 a 525 kg/m3 a/c= 0,36 a 0,40
Habilitación dentro de 24 h: CUC: 400 a 475 kg/m3 a/c = 0,40 a 0,43
4. Curado y protección térmica intensiva
5. Uso de acelerantes de fraguado y endurecimiento) -No a base de cloruro de
calcio-
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• Se utilizan por razones estéticas,
seguridad u otras
• Incluyen un agente colorante en su
dosificación, en estado pulverulento o en
una solución líquida
• Ajustar dosis según tipo de productos,
dosificación, color de los demás
materiales, y color deseado.
• Los aditivos líquidos con pigmentos
permiten eludir problemas de suciedad
• Dosis habitual: del 2 al 5 % de la masa de
cemento.
• No siempre mayor cantidad conduce a
mayor intensidad de color
HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados
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• Requisitos de aptitud para pigmentos: norma
ASTM C979
o Norma EN 12878: procedimiento para
evaluación de color en morteros y
hormigones
• Se incorporan con los agregados, con el
cemento, o diferido respecto al amasado inicial
• Ajustar dosis según tipo de productos,
dosificación, color deseado, …
• Aumentan la viscosidad de las mezclas frescas,
y pueden afectar propiedades resistentes
• No se sugiere usar negro de humo ni
ftalociaminas (estabilidad de color)
HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: pigmentos
• Deben ser:
o Inertes
o Mantener el color en la vida útil, y deben resistir la acción de la luz y el intemperismo
o pH estable
o Insolubles en agua
o Fácil de ser hidratados en el mezclado con cemento y agregados
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Color final
• Contenido Unitario de Cemento
• Tipo y color del material cementicio
• Tipo y color del agregado
• Tipo de pigmento y dosis
• Relación a/c
• Impurezas en agregados y agua de
amasado
• Colocación y compactación
• Curado: tiempo, temperatura, % HR,
método (con CLFMC, con vapor, calor
+ humedad, con aporte de agua a
temperatura ambiente, sin aporte a
temperatura ambiente, ….)
• Uso combinado con otros aditivos
Estabilidad de color
• Foto-deterioro por radiación solar
(ultravioleta)
• Régimen de exposición de
temperatura
• Polución ambiental (polvo, hollín,
suciedad, lluvia ácida / impurezas en
forma de óxido de azufre)
• Edad
• Transporte de agua (livixiados,
formación de eflorescencias,
manchas de corrosión
HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: factores el color final y su estabilidad
en el tiempo
58 | 23-AGO-18
HORMIGONES ESPECIALESHormigones Coloreados: casos
> Metrobus 9 de Julio
Intersección peatonal con
hormigón rojo
> Metrobus Av Cabildo
Hormigón negro en
intersección entre calzada
de hormigón gris y
calzada asfáltica
Av. Córdoba y San Martín >
Hormigón negro en intersección entre
calzada de hormigón gris y calzada asfáltica
59 | 23-AGO-18
o Mejorar resistencia mecánica
o Aumentar posibilidad de deformación
o Controlar de fisuración
o Aumentar la tenacidad
o Mejorar la durabilidad
El uso de fibras en el hormigón puede
contribuir a:
• Fibras disponibles en una gran variedad de largos, formas, espesores, y materiales
• No suelen utilizarse intensivamente.
• Pueden ser estructurales o no estructurales
• De acero, poliméricas u otros materiales
• Cuidado con la formación de erizos
HORMIGONES ESPECIALESHormigones reforzados con fibras (HRF)
60 | 23-AGO-18
• Tipos: trefiladas, cortadas en láminas, rascado en caliente, fundidas, entre otros
• Objetivo: mejorar prestaciones del hormigón endurecido:
o Mayor resistencia a la tracción por flexión (R150,3 > 20% MR)
o Menor tendencia a la fisuración
o Mayor resistencia a la fatiga
FIBRAS DE ACERO
HORMIGONES ESPECIALESHormigones reforzados con fibras (HRF)
• Normas de especificación: UNE 83500-1,
ASTM A820
• Dosis: 20 kg/m3 – 100 kg/m3 (30 kg/m3)
• Largo mínimo: 1,5 a 2,0 TMA del AG
• Relación de aspecto ≥ 50
61 | 23-AGO-18
• Pueden ser de uso estructural y no estructural.
• De polipropileno, polietileno de alta densidad, aramdia,
nylon, poliéster, entre otras.
• Microfibras: contribuyen a minimizar la fisuración por
contracción plástica (Diámetro menor que 0,30 mm)
• Macrofibras estructurales: aportan cierta
capacidad residual resistente (Diámetro
mayor que 0,30 mm)
• Dosis: de 2 a 9 kg/m3 (4 kg/m3)
• Para macrofibras estructurales, largo: al
menos, 2 a 3 veces el TMA
• Normas de especificación: UNE 83500-2,
ASTM C1116
FIBRAS POLIMÉRICAS
HORMIGONES ESPECIALESHormigones reforzados con fibras (HRF)
62 | 23-AGO-18
ESPECIFICACIÓN DEL HORMIGÓN
• Especificación de pedido: 1) Por dosificación a utilizar
2) Por propiedades
• La especificación de la clase resistente objetivo debe incluir la definición del fractil
de rechazos admisible (5 %, 10 %, … )
Ante requisitos especiales, debe indicarse: Valor nominal objetivo
Método de ensayo
Criterio de conformidad
• La producción de hormigón elaborado debe cumplir IRAM 1666 (sea producción
externa o del constructor)
• La certificación de la planta (MODO 1) no es obligatoria, pero sí preferible. El
CIRSOC 201-05 habilita calificación MODO 1 por intervención de la Dirección de la
Obra.
• Los criterios de aceptación y rechazo son los que establece el PETG o PETP, o el
reglamento / código al que haga mención.
63 | 23-AGO-18
• Diseño racional de mezclas.
• Para cada nueva dosificación, deben realizarse ensayos iniciales de prueba, previos a
la obra
• Presentación de fórmula de obra para cada mezcla de hormigón a utilizar, y
acompañada de resultados de ensayos de caracterización. Revisión periódica.
ESPECIFICACIÓN DEL HORMIGÓN
• Registros documentados de la provisión de cada material y resultados de ensayos para
caracterización y/o evaluación de conformidad.
• Plan de control de materiales y del hormigón durante la obra
• Dosificación en masa. Se acepta agua dosificada en volumen (calibrado) y aditivos
(calibrado el vaso volumétrico y densidad conocida del aditivo).
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
San Martín 1137, 1° Piso (C1004AAW)
Ciudad Autónoma de Buenos Aires
PAVIMENTOS URBANOS DE HORMIGÓN
1-El hormigón y sus materiales componentes
23 de Agosto de 2018
Ing. Matías Polzinetti
(011) 4576-7692