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WO2011061383A1 - Hormigón autocompactante ligero con fibras estructurales para rehabilitación de forjados de edificios - Google Patents

Hormigón autocompactante ligero con fibras estructurales para rehabilitación de forjados de edificios Download PDF

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WO2011061383A1
WO2011061383A1 PCT/ES2010/070758 ES2010070758W WO2011061383A1 WO 2011061383 A1 WO2011061383 A1 WO 2011061383A1 ES 2010070758 W ES2010070758 W ES 2010070758W WO 2011061383 A1 WO2011061383 A1 WO 2011061383A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concrete
concrete according
light
fibers
aggregates
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/ES2010/070758
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English (en)
French (fr)
Inventor
Antonio Aguado De Cea
Domènec MASÓ GAMELL
Nayara Soares Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Original Assignee
Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitat Politecnica de Catalunya UPC filed Critical Universitat Politecnica de Catalunya UPC
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48—Metal
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    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0675—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0683—Polyesters, e.g. polylactides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00103—Self-compacting mixtures

Definitions

  • the present invention concerns a lightweight self-compacting concrete with fibers, referred to herein as HLACF, produced by a standard dosage, which contemplates the use of conventional materials associated with light aggregates of expanded clay, structural fibers and chemical additives (plasticizer, superplasticizer and cohesive ).
  • low density concretes are increasingly being applied structurally.
  • the possibility of reducing the concrete's own weight associated with the maintenance of mechanical strength allows reducing the loads applied to the foundations, resulting in technical and economic feasibility.
  • HAC self-compacting concrete
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) warp by action of its own weight, filling all the formwork sectors without the need for internal or external vibration and with the ability to overcome obstacles (for example reinforcement reinforcements), since its use allows to reduce the workforce at launch and improve the quality of the finishing of the pieces.
  • HACs contribute to noise reduction during commissioning, which allows concreting in places where there is sound control and is positive for workers' health.
  • a HAC must have high fluidity, resistance to segregation and ability to pass through obstacles (such as reinforcement bars).
  • obstacles such as reinforcement bars.
  • the incorporation of fibers in that type of concrete can affect the aforementioned ability or ability to pass the material through the obstacles, depending on the added content and the length of the fibers. Complications concerning the homogeneity of the material may also occur in the case of steel fibers.
  • the high density of these fibers promotes segregation, and it is necessary to increase the cohesion of the mixture, which reduces fluidity.
  • the incorporation of light aggregates in HAC demands increased cohesion, since these materials tend to float due to their low density.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26)
  • the present invention provides an alternative proposal for a HAC with the addition of fibers and light aggregates that achieves better performance with respect to the HAC concrete described in the aforementioned communication by Tasdemir et. to the.
  • the present invention provides, in a first aspect, a concrete that meets the performance required for structural application, in particular for the rehabilitation of building slabs, associated with a low density.
  • the behavior in the fresh state is of high fluidity and workability, being in the range of self-compacting concrete.
  • a lightweight self-compacting concrete with fibers is proposed, of the type that includes natural aggregates, light aggregates and fibers, characterized in that said light aggregates are of expanded clay and have been dosed so as to provide a low density (from 1,400 to 1,800 kg / m 3 ) associated with the possibility of pumping the mixture, the fibers are structural fibers (steel or polyester) and at least one plasticizing chemical additive, a calcareous filler and a cohesive methylcellulose additive is used.
  • a water / cement ratio of around 0.45, cement consumption between 425 and 475 kg / m 3 and a total of fines between 550 and 650 kg / m 3 have been used .
  • the natural aggregates used are from crushing and consist of a 0-4 mm sand and a 4-10 mm aggregate.
  • Light aggregates are made of expanded clay and have been used in two sizes and densities.
  • the light aggregate 6-16 mm has density 325 ⁇ 50 kg / m 3 and the light aggregate 3-10 mm has density 550 ⁇ 50 kg / m 3 .
  • the granular skeleton has been dosed so as to provide low density associated with the possibility of pumping the mixture.
  • the addition of filler or calcareous filler and plasticizing, superplasticizing and cohesive chemical additives is
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) absolutely essential to obtain the proposed concrete.
  • a cohesive agent a methylcellulose powder is used, which allows to achieve a synergy between the components of the mixture although they have different densities.
  • structural fibers (steel or polyester) of 30 mm in length and 0.5 mm in diameter have been used, around 0.4%, by volume.
  • the combined use of the additives, plasticizer and superplasticizer aims to obtain high fluidity along with maintaining that fluidity over time.
  • the cohesive additive is necessary, since obtaining cohesion by increasing the fine material present in the mixture implies an increase in the compactness of the paste and consequent elevation of the concrete's own weight.
  • the use of the cohesive additive has been essential and has resulted in homogeneous, workable and low weight concrete.
  • the buoyancy trend of light aggregate has been controlled and the fibers have also been distributed throughout the concrete.
  • the pouring of the components in the mixer has been done manually and in reverse order to the size of the aggregate; starting with coarse aggregates, up to cement and filler (or load).
  • the kneader has been set in motion for homogenization of dry materials.
  • the fibers have been added with the mixer in motion.
  • the cohesive additive which is a powder, is added with the kneader stopped, followed by movement for homogenization. Each time the kneader is promoted to homogenize the materials the movement is
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) about 30 seconds Water is added with the mixer in motion and the mixture is approximately 1 minute. Two liters of water are separated for addition together to the plasticizer and superplasticizer additives. These are added at the end, having a mixture of 1 minute after the plasticizer is added and 4 minutes after the superplasticizer is added.
  • the tests carried out in the experimental campaign for characterization of fresh concrete are: runoff (according to UNE 83361: 2007), runoff with the Japanese ring (according to UNE 83362: 2007), occluded air (according to UNE-EN 12350-2: 2006 ) and density (according to UNE-EN 12350-6: 2006).
  • the tests in the fresh state respond to the need to verify if the concrete produced is really self-compacting. In addition, they allow checking the homogeneity of the material through the existence of exudation and / or segregation of the mixture.
  • the tests proposed for mechanical characterization are: compressive strength (according to UNE 12390-3: 2003), tensile strength - Barcelona test (according to PrUNE 83515: 2007) and density (according to UNE-EN 12390-7: 2001).
  • the tests carried out in the hardened state are intended to characterize the mechanical properties of the concrete in order to verify whether they are compatible with the required structural specifications of the material.
  • Figures 1 and 2 show the appearance of fresh concrete in the runoff and runoff tests with the Japanese ring.
  • the runoff test performed with the inverted Abrams cone has shown that the concrete remains homogeneous when passing through restrictions, as shown in Figure 3.
  • Figures 4 and 5 want to reflect, on the one hand, the viability of the pumping, both horizontally and vertically and, on the other hand, the appearance of the concrete pumped at the end of the path. Description of some embodiments including pumping and application
  • the density of the material is increased, as a result of the hydration reactions of the cement and consequent increase in the compactness of the matrix.
  • the value found for the proposed material is between 1,400 and 1,800 kg / m 3 .
  • the mechanical resistances observed are around 20 MPa of compressive strength and 1.2 MPa of tensile strength, at 28 days.
  • the initiative to seek to carry out pumping tests for the HLACF is important because the commissioning is a condition regarding the application of said concrete in the rehabilitation of real structures.
  • the results obtained in the laboratory although they are very satisfactory, usually present changes, small or more significant, when produced on a large scale, at an industrial level. This can be the result of different factors, such as the storage conditions of the materials, the way they are poured into the mixer or concrete mixer truck, or the type / power of the equipment used to mix the materials.
  • the fact that it is necessary to pump the concrete is also a condition of great influence especially to the concretes that carry light aggregates, since these aggregates are very porous and
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) they must resist the pressure imposed by the pumping equipment well and not absorb excessive water.
  • the starting dosage of the HLACF used is presented in Table 1. However, due to the characteristics of the concrete in the fresh state, it has been necessary to increase water consumption by 15 kg / m 3 , resulting in a final value of 215 kg / m 3 . The range where industrial solutions can be moved is also presented in the aforementioned table 1.
  • the pumping has been done in both directions: horizontal and vertical. It is important to highlight that before pumping the concrete presented a slight excess of water and the beginning of exudation, although this problem was solved, thanks to the pressure imposed by the pump leading to water penetration (and also a little paste) in the pores of the light aggregate. Thus, the concrete becomes good, homogeneous and is suitable for the application.
  • Figures 4 and 5 show the pumping in the horizontal and vertical directions, respectively. It is observed that the concrete pumped in both directions has a good appearance and homogeneity. No exudation is visualized and light aggregates are equally dispersed in the mixture, with no segregation or buoyancy of those aggregates. In addition, the concrete flows and drains by unique influence of its own weight, so that the self-compaction of the material is observed.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) Structural compression aspect is not so relevant. It is important to highlight that the weather (sun and hot weather) can influence the dosage, a circumstance that occurred on the day of the contrast, so it may be necessary to increase water consumption.
  • the pumped concrete has characteristics in a fresh and hardened state that allow its application in the rehabilitation of floors.
  • the high workability is verified keeping the concrete homogeneous after pumping, even, as is the case, using light aggregates in the dry condition.
  • the heat that was on the day of production may have been responsible for increased water consumption, so that the compressive strength of concrete has decreased.
  • this is not limiting to the application of concrete in the rehabilitation of floors.
  • the concrete of this invention can find an application in the rehabilitation of floors where the structural element is the Catalan vault.
  • the concrete will be applied in this case on the vaults, the filling material being between the ceramic vault and the upper floor. This is applied in that way since the concrete is designed to resist the mechanical stress to which it will be exposed.

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Abstract

Hormigón autocompactante ligero con fibras estructurales para rehabilitación de forjados de edificios. Comprende un hormigón producido mediante una dosificación estándar, con utilización de materiales convencionales asociados a áridos ligeros de arcilla expandida, fibras y aditivos químicos, plastificante, superplastificante y cohesionante, éste último último consistente en un polvo de metilcelulosa. Se obtiene un material con características en estado fresco y endurecido bien definidas. El escurrimiento es del orden de 650 mm y reducción a 575 mm en la presencia del anillo japonés, siendo un material homogéneo y con buena capacidad de pasaje por obstáculos. En estado endurecido, presenta densidad en el entorno de 1600 kg/m3, con resistencia mecánica próxima a los 20MPa de resistencia a compresión y 1,2 MPa de resistencia a tracción, a los 28 días. El método comprende aplicar el hormigón producido en la rehabilitación de forjados, en el que el elemento estructural sea la bóveda catalana

Description

Hormigón autocompactante ligero con fibras estructurales para rehabilitación de forjados de edificios
Sector de la técnica
La presente invención concierne a un hormigón autocompactante ligero con fibras, denominado aquí, HLACF, producido mediante una dosificación estándar, la cual contempla la utilización de materiales convencionales asociados a áridos ligeros de arcilla expandida, fibras estructurales y aditivos químicos (plastificante, superplastificante y cohesionante).
Estado de la técnica anterior
La aplicación de los hormigones convencionales de densidad estándar en estructuras de edificios es práctica común en la industria de la construcción. El refuerzo convencional con barras de acero es utilizado en la mayoría de los casos de aplicación. Por otro lado la introducción de fibras en los hormigones es una técnica que tiene elevada aceptación, puesto que proporciona una respuesta adecuada a las necesidades estructurales presentes en muchas situaciones. Las fibras incorporadas en hormigones son responsables de mejorar la capacidad de absorción de energía del material, así como su ductilidad. Algunos estudios muestran que la energía de fractura de un hormigón convencional puede ser elevada en 40 a 50 veces en respuesta a la introducción de fibras de acero en la mezcla. Las fibras actúan como un puente entre las fisuras formadas, confiriendo resistencia residual a tracción al hormigón.
De la misma manera, los hormigones de baja densidad (hormigones ligeros) están siendo cada vez más aplicados estructuralmente. La posibilidad de reducción del peso propio del hormigón asociado al mantenimiento de la resistencia mecánica permite reducir las cargas aplicadas sobre las fundaciones, lo que resulta en viabilidad técnica y económica.
Ahora bien los hormigones convencionales y los hormigones ligeros requieren energía y mano de obra considerables para que sean realizadas las actividades de puesta en obra y acabado. Una alternativa a dichos problemas es el uso de los hormigones autocompactantes (HAC, o SCC por sus siglas en inglés), es decir hormigones muy fluidos, homogéneos y estables, capaces de
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) deformarse por acción de su propio peso, llenando todos los sectores del encofrado sin necesidad de vibración interna ni externa y con capacidad para sortear obstáculos (por ejemplo armaduras de refuerzo), puesto que su utilización permite reducir la mano de obra en el lanzamiento y mejorar la cualidad del acabado de las piezas. Además, los HAC aportan reducción del ruido durante la puesta en obra, lo que permite el hormigonado en locales en que exista el controle sonoro y resulta positivo a la salud de los trabajadores.
En general, un HAC debe presentar elevada fluidez, resistencia a la segregación y habilidad de pasaje por obstáculos (como las barras de armadura). Con todo, la incorporación de fibras en ese tipo de hormigón puede afectar la citada capacidad o habilidad de pasaje del material a través de los obstáculos, dependiendo del contenido añadido y de la longitud de las fibras. Complicaciones referentes a la homogeneidad del material pueden ocurrir también en el caso de las fibras de acero. La elevada densidad de esas fibras propicia la segregación, siendo necesario elevar la cohesión de la mezcla, lo que reduce la fluidez. Igualmente, la incorporación de áridos ligeros en los HAC demanda elevación de la cohesión, puesto que esos materiales tienden a flotar debido a su baja densidad.
En los documentos WO-A-2006/056205, WO-A-2007/009408, US-A- 2007/0163470, CN-A-101 139192 y FR-A-2919602 se describen diferentes aplicaciones utilizando HACs.
Aunque sean observadas complicaciones como las citadas anteriormente, la literatura técnica es abundante en referencias de HAC con adición de fibras o áridos ligeros. Sin embargo, la combinación de los tres materiales no es comúnmente encontrada y las informaciones respecto a las propiedades del material en estado fresco y endurecido son insuficientes.
A manera de ejemplo cabe señalar que en el reciente congreso internacional SCC2008 celebrado en Chicago (USA), de las numerosas comunicaciones presentadas (128) sólo una de ellas incidía en este tipo de solución, Tasdemir et. al. (2008) "Comparison of workabilitty and mechanical properties of normal and lightweight SCCs with and without steel fibers". En dicha comunicación se describe un HAC (SCC) utilizando fibras de acero y árido ligero de piedra-pómez.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La presente invención aporta una propuesta alternativa de un HAC con adición de fibras y áridos ligeros que consigue unas mejores prestaciones respecto al hormigón HAC descrito en la referida comunicación de Tasdemir et. al.
Explicación de la invención
Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que permita obtener un HAC ligero con fibras es decir un HLACF, que posibilite aplicación estructural de un material de baja densidad y pueda ser lanzado en los más diversos sitios, incluso aquellos que no permiten la vibración del hormigón.
Para ello, la presente invención aporta, en un primer aspecto un hormigón que reúne las prestaciones requeridas para la aplicación estructural, en particular para la rehabilitación de forjados de edificios, asociadas a una baja densidad. Igualmente, el comportamiento en estado fresco es de elevada fluidez y trabajabilidad, estando en el rango de los hormigones autocompactantes.
De acuerdo con la invención se propone un hormigón autocompactante ligero con fibras, del tipo que incluye áridos naturales, áridos ligeros y fibras, caracterizado porque dichos áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido dosificados de modo que aporten una baja densidad (de 1.400 a 1.800 kg/m3) asociada a la posibilidad de bombeo de la mezcla, las fibras son fibras estructurales (de acero o de poliéster) y se utiliza al menos un aditivo químico plastificante, una carga calcárea y un aditivo cohesionante de metilcelulosa.
Con el fin de alcanzar las prestaciones requeridas, se ha utilizado una relación agua/cemento en el entorno de 0,45, consumo de cemento entre 425 y 475 kg/m3 y un total de finos entre 550 y 650 kg/m3. Los áridos naturales utilizados son provenientes del machaqueo y consisten en una arena 0-4 mm y un árido 4-10 mm. Los áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido utilizados en dos tamaños y densidades. El árido ligero 6-16 mm tiene densidad 325 ± 50 kg/m3 y el árido ligero 3-10 mm tiene densidad 550 ± 50 kg/m3. El esqueleto granular ha sido dosificado de modo a aportar baja densidad asociada a posibilidad de bombeo de la mezcla. La adición de fíller o cárga calcárea y aditivos químicos plastificante, superplastificante y cohesionante es
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) absolutamente imprescindible a la obtención del hormigón propuesto. Como cohesionante se utiliza un polvo de metilcelulosa, el cual permite conseguir una sinergia entre los materiales componentes de la mezcla aunque ellos presenten diferentes densidades. Por ultimo, se han utilizado fibras estructurales (de acero o de poliéster) de 30 mm de longitud y 0,5 mm de diámetro, en el entorno de 0,4%, en volumen.
El uso combinado de áridos naturales de densidad estándar y áridos ligeros responde a la necesidad de conseguir cierta trabajabilidad en base al esqueleto granular, que en este caso se obtiene mejor con los áridos naturales que no con las arenas artificiales procedente del machaqueo de áridos artificiales de mayor tamaño. Los áridos ligeros se dejan para la fracción mayor de los áridos. Asimismo, la razón de la incorporación del filler es por un lado, mejorar aspectos de la trabajabilidad y, por otro lado, incidir en la resistencia mecánica del hormigón, actuando como material fino y mejorando la compacidad de la matriz de cemento.
El uso combinado de los aditivos, plastificante y superplastificante, tiene como objetivo la obtención de una elevada fluidez juntamente con el mantenimiento de dicha fluidez con el tiempo. El aditivo cohesionante es necesario, puesto que la obtención de cohesión por medio del aumento del material fino presente en la mezcla implica en aumento en la compacidad de la pasta y consecuente elevación del peso propio del hormigón. Así, el uso del aditivo cohesionante ha sido imprescindible y ha resultado en hormigones homogéneos, trabajables y de bajo peso. La tendencia a la flotabilidad del árido ligero ha sido controlada y las fibras han sido igualmente distribuidas por todo el hormigón.
El vertido de los componentes en la amasadora se ha hecho de forma manual y en orden inverso al tamaño del árido; empezando por los áridos gruesos, hasta el cemento y el fíller (o carga). La amasadora ha sido puesta en movimiento para homogeneización de los materiales secos. A continuación, las fibras han sido adicionadas con la amasadora en movimiento. El aditivo cohesionante, lo cual es un polvo, es añadido con la amasadora parada, seguido de movimiento para homogeneización. Cada vez que la amasadora es ascendida para homogeneizar los materiales el movimiento es
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) aproximadamente de 30 segundos. El agua es adicionada con la amasadora en movimiento y la mezcla es aproximadamente 1 minuto. Dos litros de agua son separados para adición juntamente a los aditivos plastificante y superplastificante. Esos son añadidos al final, habiendo mezcla de 1 minuto después de la adición del plastificante y 4 minutos después de la adición del superplastificante.
Los ensayos realizados en la campaña experimental para caracterización del hormigón en estado fresco son: escurrimiento (según UNE 83361 : 2007), escurrimiento con el anillo japonés (según UNE 83362: 2007), aire ocluido (según UNE-EN 12350-2: 2006) y densidad (según UNE-EN 12350-6: 2006). Los ensayos en estado fresco responden a la necesidad de verificar si el hormigón producido realmente es autocompactante. Además, permiten comprobar la homogeneidad del material a través de la existencia de exudación y/o segregación de la mezcla.
En estado endurecido, los ensayos propuestos para la caracterización mecánica son: resistencia a compresión (según UNE 12390-3: 2003), resistencia a tracción - ensayo Barcelona (según PrUNE 83515: 2007) y densidad (según UNE-EN 12390-7: 2001 ). Los ensayos realizados en estado endurecido pretenden caracterizar las propiedades mecánicas del hormigón de modo a verificar si son compatibles con las especificaciones estructurales exigidas del material.
Los resultados obtenidos están en el entorno de 650 mm de escurrimiento. En la presencia del anillo japonés ese valor baja a 575 mm, de manera que la diferencia de las alturas del hormigón en el interior y exterior del anillo es de 5 mm, lo que indica homogeneidad y capacidad de pasaje por las barras del anillo.
En lo que sigue se presentan diversas figuras que ilustran el comportamiento del hormigón. Las Figuras 1 y 2 muestran el aspecto del hormigón fresco en los ensayos de escurrimiento y escurrimiento con el anillo japonés. El ensayo de escurrimiento realizado con el cono de Abrams invertido ha mostrado que el hormigón se mantiene homogéneo al pasar por restricciones, como muestra la Figura 3.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Por su parte las Figuras 4 y 5 quieren reflejar, por un lado, la viabilidad del bombeo, tanto en dirección horizontal como vertical y, por otro lado, el aspecto de los hormigones bombeados al final del recorrido. Descripción de unos ejemplos de realización incluyendo bombeo v aplicación
Con referencia a las figuras 1 y 2 se ha verificado que la densidad en fresco está en el entorno del 1380 kg/m3 y el porcentaje de aire ocluido próxima a los 8,5%.
Por otro lado en estado endurecido, la densidad del material es aumentada, resultado de las reacciones de hidratación del cemento y consecuente aumento de la compacidad de la matriz. El valor encontrado para el material propuesto está entre 1.400 y 1.800 kg/m3. Las resistencias mecánicas observadas están en el entorno del 20 MPa de resistencia a compresión y 1 ,2 MPa de resistencia a tracción, a los 28 días.
Los experimentos realizados con ocasión de la verificación industrial del HLACF según la presente invención, se apoyan en la campaña experimental realizada con anterioridad, en la que se ha establecido la dosificación óptima mediante ensayos en laboratorio. El objetivo de la contrastación industrial fue la de validar los resultados obtenidos en laboratorio en escala real. Ello culminó en una prueba de bombeo del HLACF realizada en 28 Julio 2009, en la planta de hormigón preparado de PROMSA, en La Garriga.
La iniciativa de buscar realizar pruebas de bombeo para el HLACF es importante porque la puesta en obra es un condicionante respecto a la aplicación de dicho hormigón en la rehabilitación de estructuras reales. Los resultados obtenidos en laboratorio, aunque sean muy satisfactorios suelen presentar cambios, pequeños o más significativos, cuando se produce en gran escala, a nivel industrial. Ello puede ser resultado de diferentes factores, como las condiciones de almacenamiento de los materiales, la forma de vertido de esos en la amasadora o camión hormigonera, o el tipo/potencia del equipo utilizado para mezclar los materiales. El hecho de ser necesario bombear el hormigón es también un condicionante de gran influencia especialmente a los hormigones que llevan áridos ligeros, ya que estos áridos son muy porosos y
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) deben resistir bien la presión impuesta por el equipo de bombeo y no absorber excesiva agua.
Los materiales utilizados en la prueba de bombeo realizada han sido los mismos que los utilizados en unos experimentos previos de HLACF en laboratorio. Sin embargo, la forma de almacenamiento y vertido de esos en el camión hormigonera es distinto. Como se trata de la producción de un volumen elevado de hormigón (3 m3) el vertido ha sido automatizado en la central.
La dosificación de partida del HLACF utilizado se presenta en la Tabla 1. Con todo, debido a las características del hormigón en estado fresco, ha sido necesario aumentar el consumo de agua en 15 kg/m3, resultando en un valor final de 215 kg/m3. El rango donde se pueden mover soluciones industriales se presenta asimismo en la citada tabla 1.
Tabla 1 - Dosificación de partida
Dosificación Dosificación
Materiales
(kg/m3) (kg/m3)
Cemento 450 425-475
Fíller calcáreo 100 75-125
Arena 0-4 500 450-550
Árido 4-10 80 70-90
Árido ligero 3-10 85 70-100
Árido ligero 6-16 85 70-100
Plastificante 2,7 2,5-3,0
Superplastificante 8,73 8,25-9,25
Pasta adhesiva 0,85 0,75-1 ,00
Fibras 6 5-7
Agua 200 190-225
Total 1518 — El orden y la forma de vertido de los materiales en el camión hormigonera se muestran en la Tabla 2. Como se observa, los áridos ligeros se han vertido manualmente, mediante una grúa ligera. En la explotación industrial los áridos estarán en silos y se incorporarán a una hormigonera mediante cinta transportadora.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Tabla 2 - Orden y forma de vertido de los materiales en el camión hormigonera
Materiales Forma de vertido
Árido ligero Vertido manual, en seco
Áridos naturales, fibras, fíller
Desde la cinta transportadora calcáreo y aditivo cohesionante
Desde de los silos de la central
Cemento
dosificadora
Red urbana de agua y parte de agua de
Agua
reciclaje (proceso realizado en la planta)
Aditivos plastificante y Desde de los silos de la central superplastificante dosificadora
En esta contrastación se han realizados diversos ensayos de caracterización en estado fresco y endurecido. En estado fresco han sido escurrimiento (UNE 83361 : 2007), escurrimiento con el anillo japonés (UNE 83362: 2007), aire ocluido (UNE-EN 12350-2: 2006) y densidad (UNE-EN 12350-6: 2006), mientras que en estado endurecido: resistencia a compresión de probetas (UNE 12390-3: 2003) y resistencia a tracción - ensayo brasileño (UNE 83306: 1985).
Resultados
Tras el amasado del hormigón se ha realizado el ensayo de escurrimiento, el cual ha indicado la necesidad de ajusfar la dosificación, por lo que se ha aumentado en 15 litros el consumo de agua, tal como se ha dicho previamente. Los resultados en estado fresco se presentan en la Tabla 3 y corresponden a las muestras tomadas antes y después del bombeo. En ella se observa que los resultados obtenidos muestran un hormigón autocompactante y la densidad está en el rango establecido (1.400 a 1.800 kg/m3).
El bombeo se ha realizado en las dos direcciones: horizontal y vertical. Es importante resaltar que antes del bombeo el hormigón presentaba un ligero exceso de agua e inicio de exudación, si bien este problema quedaba resuelto, gracias a que la presión impuesta por la bomba conduce a la penetración del agua (y también un poco de pasta) en los poros del árido ligero. Así, el hormigón pasa a tener buen aspecto, homogeneidad y resulta adecuado a la aplicación.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Tabla 3 - Resultados en estado fresco
Figure imgf000010_0001
Las Figuras 4 y 5 muestran el bombeo en las direcciones horizontal y vertical, respectivamente. Se observa que el hormigón bombeado en las dos direcciones presenta un buen aspecto y homogeneidad. No se visualiza exudación y los áridos ligeros están igualmente dispersos en la mezcla, no habiendo segregación o flotabilidad de esos áridos. Además, el hormigón fluye y escurre por influencia única de su propio peso, de manera que se observa la autocompactación del material.
Los resultados en estado endurecido se presentan en la Tabla 4. En ella se observa que la resistencia a los 28 días es algo inferior a los 20 MPa inicialmente obtenidos en laboratorio. Ello puede deberse a que se ha aumentado el consumo de agua y, en consecuencia, la relación agua/cemento (de 0,45 hacia 0,48). Sin embargo, esa disminución en la resistencia no limita la aplicación del HLACF en rehabilitaciones de forjados unidireccionales, donde el
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) aspecto estructural a compresión no es tan relevante. Es importante resaltar que el clima (sol y mucho calor) puede influir en la dosificación, circunstancia que se presentó el día de la contrastación, por lo que puede ser necesario aumentar el consumo de agua.
Tabla 4 - Resultados en estado endurecido
Resultados
Ensayos de resistencia (MPa) Antes del Después del bombeo bombeo
3 días 16,3 14,7
Resistencia a
7 días 14,9 14,8 compresión
28 días 17,8 17, 1
Resistencia a tracción 7 días 1 ,80 1 ,49
De los resultados observados, se concluye que la implementación industrial del HLACF se ha realizado con éxito. El hormigón bombeado presenta características en estado fresco y endurecido que permiten su aplicación en la rehabilitación de forjados. La alta trabajabilidad se verifica manteniéndose el hormigón homogéneo después del bombeo, incluso, como es el caso, utilizándose áridos ligeros en la condición seca. El calor que hacía en el día de la producción puede haber sido responsable por aumento del consumo de agua, de manera que la resistencia a compresión del hormigón ha disminuido. Con todo, eso no es limitante a la aplicación del hormigón en la rehabilitación de forjados.
El hormigón de esta invención puede encontrar una aplicación en la rehabilitación de forjados en donde el elemento estructural es la bóveda catalana. El hormigón se aplicará en dicho caso sobre las bóvedas, siendo el material de relleno entre la bóveda cerámica y el piso superior. Ello es aplicado de esa manera puesto que el hormigón es diseñado para resistir a los esfuerzos mecánicos a los cuales será expuesto.
Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)

Claims

Reivindicaciones
1 .- Hormigón autocom pactante ligero con fibras, del tipo que incluye áridos naturales y áridos ligeros y fibras, caracterizado porque dichos áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido dosificados de modo que aporten una baja densidad (entre 1 .400 a 1 .800 kg/m3) asociada a la posibilidad de bombeo de la mezcla, las fibras son fibras estructurales (de acero o de poliéster) y se utiliza al menos un aditivo químico plastificante, una carga calcárea y un aditivo cohesionante de metilcelulosa.
2.- Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho aditivo cohesionante de metilcelulosa se aporta en polvo.
3. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque se utiliza además un aditivo superplastificante.
4. - Hormigón según la reivindicación 3, en donde dicho aditivo químico superplastificante se escoge de un grupo que comprende los reductores de agua a base de policarboxilatos (con consumo entre 1 ,8 y 2,1 % sobre el peso de cemento).
5. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho aditivo químico plastificante se escoge de un grupo que comprende los reductores de agua polifuncionales (con consumo entre 0,5 y 0,7 % sobre el peso de cemento).
6. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque dicha carga calcárea está entre 75 y 125 kg/m3.
7. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque dichas fibras estructurales (de acero o de poliéster) son de aproximadamente 30 mm de longitud y aproximadamente 0,5 mm de diámetro utilizándose en el entorno del 0,4%, en volumen del total del hormigón.
8. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque presenta: una relación agua/cemento en el entorno de 0,45;
un consumo de cemento entre 425 y 475 kg/m3, y
un total de finos entre 550 y 750 kg/m3,
en donde los áridos naturales utilizados son provenientes del machaqueo y consisten en una arena 0-4 mm y un árido 4-10 mm.
9. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque los áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido utilizados en al menos dos tamaños y densidades distintos.
10. - Hormigón según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos áridos ligeros comprenden:
un árido ligero 6-16 mm de densidad 325 ± 50 kg/m3, y un árido ligero 3-10 mm de densidad 550 ± 50kg/m3, habiéndose dosificado el esqueleto granular de manera que se aporte la citada baja densidad asociada a posibilidad de bombeo de la mezcla.
1 1 . - Hormigón según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque presenta autocompactabilidad en estado fresco, con diámetro de apertura en el ensayo de escurrimiento del orden de 650 mm y reducción a 575 mm en la presencia del anillo japonés, con buena capacidad de pasaje por obstáculos.
12. - Hormigón según la reivindicación 1 , caracterizado porque tiene una densidad en estado endurecido en el entorno de 1 600 kg/m3, con una resistencia mecánica en el entorno de 20 MPa de resistencia a compresión y 1 ,2 MPa de resistencia a tracción, a los 28 días.
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