Revista de la Construcción. Vol. 3 Nº 2 - 2004 · Leonardo Meza Marín: Constructor Civil...

Revista de la Construcción. Vol. 3 Nº 2 - 2004

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Estimados Lectores:

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Dr. Miguel Andrade GarridoEditor Responsable

Revista de la Construcción

Sin lugar a dudas nos encontramos en un momento privilegiado: en la eracristiana, se necesitaron casi 1800 años para que el conocimiento se duplicarapor primera vez; hoy en día el conocimiento se duplica cada 5 años y se estimaque para el año 2025 lo hará cada 70 días. Nuestra Revista de la Construcciónpretende ser protagonista de este cambio acelerado de nuevos conocimientoy una invitación permanente a la actualización del saber. Este cambio deparadigma nos impulsa necesariamente a ser cada vez mejor en toda nuestralabor educativa e investigativa, por ello es que nuestra metas están enfocadasa enfrentar con éxito los desafíos del presente y estar atento al futuro.

Considerando este contexto estamos muy satisfechos, especialmente por la reciente evaluaciónque nos ha realizado la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT) evaluaciónque nos ha reconocido internacionalmente como una Publicación Científica, y por tanto, cumple conlos requisitos especificados por LATINDEX. Estos aspectos se relacionan con características editoriales;de presentación de la revista; de gestión y política editorial y de los contenidos; organismo editor ycobertura ; Comité Editorial; autores; tipo de artículos; calidad científica de los artículos y de la revista.

En este quinto número presentamos algunas secciones nuevas en nuestra Revista: entre ellas, unaentrevista a la Profesora Ana María Carvajal, destacada investigadora de la Escuela de ConstrucciónCivil UC - primera de una serie a otros académicos-, en donde expone los principales resultados de susestudios en relación a la Durabilidad de los Hormigones en función de la acción del ambiente y de losproblemas de corrosión que esto implica. Además ofrece una serie de referencias bibliográficas que nosayudarán a seguir accediendo a las principales fuentes de información sobre el tema.

Por otra parte, por medio de estas líneas queremos felicitar a los nuevos titulados de NuestraEscuela. Estamos seguros que ellos son una importante contribución de profesionales jóvenes a lasociedad, que marcaran diferencia en el mundo laboral donde se desempeñen.

Como se puede apreciar, estamos comprometidos a seguir mejorando para transformarpositivamente nuestro trabajo y nuestro aporte a la sociedad. Es por esto que les queremos invitar aseguir apoyando nuestra Revista a través de su lectura, difusión, publicaciones, suscripciones ydonaciones, sin las cuales no sería posible concretizar este aporte al conocimiento.


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DirectorCristián Piera Godoy

Editor ResponsableMiguel Andrade Garrido ([email protected])

Comité Editorial:Cristián Piera Godoy: Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile. Diplomado en Gestión de Calidad,

Universidad Politécnica de Madrid, España.Director de la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Profesor titular de la Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile.Miembro Titular del Instituto de la Construcción.

Oladis Marici Trocónis de Rincón: Ingeniero Químico, Magister en Corrosión Universidad del Zulia, Venezuela.Consultora de la Gobernación del Estado de Zulia, Venezuela.

Victor Manuel Jarpa: Constructor Civil Pontificia Universidad Católica de Chile.Consejero de la Cámara Chilena de laConstrucción. Presidente de la Compañía de Seguros de Vida la Construcción. Presidente Royal & Sun Alliance Seguros

(Chile). Presidente del Instituto de la Construcción. Consejero de la Corporación Habitacional. Director Mapfre Garantías yCrédito S.A. Compañía de Seguros. Director Empresa Constructora DESCO S.A. Director Tecnomix. S.A. Director de

Integer.

José Charó Chacón: Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de ChilePremio a la Trayectoria Profesional, otorgado por el Instituto Chileno del Cemento y el Hormigón.

Profesor de la Escuela de Construcción Civil, Universidad Andrés Bello.

José Calavera Ruiz: Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.Ingeniero Técnico de Obras Públicas.

Catedrático Numerario de Edificación y Prefabricación de la Escuela Técnica de Ingenieros de Caminos de Madrid (UPM).Presidente de INTEMAC, España.

Manuel Recuero: Doctor en Ciencias Físicas, Universidad Autónoma de Madrid, España. Profesor Titular UniversidadPolitécnica de Madrid, E.T.S.I Industriales, España.

André de Herde: Ingeniero Civil, Arquitecto, Université Catholique de Louvain, Bélgica. Profesor Ordinario.Decano Facultad de Ciencias Aplicadas de la Universidad Católica de Lovaina. Bélgica.

Leonardo Meza Marín: Constructor Civil Pontificia Universidad Católica de Chile. Candidato a Doctor UniversidadPolitécnica de Madrid.

Carlos Bosio Maturana: Ingeniero Civil - Universidad de Buenos Aires. Argentina Master en Dirección de EmpresasConstructoras e Inmobiliarias (MDI), Universidad Politécnica de Madrid.

Gerente Cámara Empresaria de Desarrolladores Urbanos Argentina.Director y Profesor Titular del Master en Dirección de Empresas Industriales (MDI), Universidad Católica Argentina

Javier Ramírez: Licenciado en Arquitectura, Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, Pue.Doctor (c) en Arquitectura, Unidad de Post-grado de Arquitectura, UNAM, México. Catedrático de la Maestría en

Urbanismo de la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, en la materia Ecología.

Miguel Andrade Garrido: Doctor en Ciencias de la Educación, Pontificia Universidad Católica de Chile.Profesor Auxiliar y Coordinador de Investigación y Publicaciones de la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia

Universidad Católica de Chile.

Dirección Postal Revista de la Construcción:Av. Vicuña Mackenna 4860, Macul. Santiago de Chile

Escuela de Construcción CivilPontificia Universidad Católica de Chile, Santiago

Fonos: 56-2-686.45.51 - 56-2-686.45.65Fax: 56-2-553.64.89

e-mail: [email protected]


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EVALUACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE LA PIEL ARQUITECTÓNICA EN LA GANANCIA TÉRMICA Y EL

CONSUMO DE ENERGÍA EN LOS HOTELES EN CUBA _________________________________________ 4LUIS ALBERTO RUEDA GUZMÁN, CUBA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA PARA PAVIMENTOS TIPO WHITETOPPING DELGADO _________________ 14ROSA HERRERA DE LA ROSA, CUBA

APLICACIÓN DEL CONCEPTO DE APRENDER SIRVIENDO EN LA FORMACIÓN DEL CONSTRUCTOR CIVIL _________ 27CARLOS AGUIRRE NÚÑEZ, MIGUEL ANDRADE GARRIDO, CHILE

DISEÑO Y PROPIEDADES DE HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑO ELABORADOS CON CEMENTO MEZCLA ________ 41V.L. BONAVETTI, O. CABRERA, H. DONZA, G. MENÉNDEZ, M. TREZZA, E.F. IRASSAR, ARGENTINA

PROPOSICIÓN DE UN NUEVO MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DE MORTEROS DE MÁXIMA COMPACIDAD BASADO EN EL

AUMENTO DE VOLUMEN __________________________________________________________ 52RICARDO GIANI DEL CH., ANDRÉS SOLAS A., PABLO MATURANA B., JAIME BUSTOS M., CHILE

ANÁLISIS DEL USO DEL MÉTODO RACIONAL PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, EL TÉRMINO K 69JOSÉ VERGARA, JOSÉ PEDRO MERY, CHILE

CONTRIBUCIÓN DE LAS PUZOLANAS NATURALES DE LA ZONA DEL COMAHUE A LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN _ 76JORGE L. FERNÁNDEZ, RODOLFO SÁNCHEZ, SEBASTIÁN A. BROWN, OSCAR R. BATIC, ARGENTINA

ESTUDIO DE LA CORROSIÓN DE HORMIGÓN ARMADO CON ACERO Y ACERO GALVANIZADO EN AMBIENTE SALINO.PARTE 1: RESULTADOS PRELIMINARES ________________________________________________ 83ROSA VERA, A. MARÍA CARVAJAL, MARÍA VILLARROEL, MARCELA CORTÉS, CHILE

CASO DE ESTUDO - COMPARAÇÃO ENTRE DOIS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE EM EDIFÍCIOS

RESIDENCIAIS EM BRASÍLIA - BRASIL _________________________________________________ 89ELIETE DE PINHO ARAUJO, MARIA MÔNICA DE ARAÚJO DA SILVA, BRASIL

EL HORMIGÓN ARMADO NO ES ETERNO ________________________________________________ 95ENTREVISTA A ANA MARÍA CARVAJAL

TITULADOS __________________________________________________________________ 97

SUMARIO


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EVALUACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE LA PIELARQUITECTÓNICA EN LA GANANCIA TÉRMICA Y EL CONSUMO DE ENERGÍA

EN LOS HOTELES EN CUBABUILDING MATERIALS EVALUATION OF THE ARCHITECTURAL SKIN ON

THERMAL GAIN AND ENERGY EXPENDITURE IN CUBAN HOTELAutor: Dr. Luis Alberto Rueda Guzmán

Profesor Auxiliar, Departamento de Diseño, Facultad de Arquitectura,CUJAE, La Habana, Cuba

email: [email protected]

Fecha de recepción : 28/10/2003Fecha de aceptación : 18/01/2004

RESUMEN:

El desarrollo turístico en Cuba es una importante priori-dad para el país, y se concentra fundamentalmente en lasplayas y costas de la isla, donde se han construido y seconstruyen numerosos alojamientos con fines turísticos,lo que ocasiona impactos ambientales. Estas instalacio-nes se convierten en colosos consumidores de energíadebidos, entre otras razones, al uso inadecuado de cie-rres o elementos de la envolvente arquitectónica. Las ha-bitaciones constituyen los espacios donde el turistapermanece por más tiempo y el elemento que más se re-pite para conformar el subsistema de alojamiento y portanto, sus soluciones de diseño, que influyen en la cargatérmica transmitida al espacio interior, repercuten de for-ma directa en el consumo de energía por climatizaciónartificial de la instalación hotelera. En esta investigaciónse estudian y se evalúan a través de sistemas automatiza-dos aplicados al diseño, los materiales de los cierres en elconsumo energético de las habitaciones de los hoteles deplaya, con vistas a proponer vías de solución que median-te un diseño arquitectónico más apropiado, permitan re-ducir el consumo de energía por climatización artificial enlos hoteles de playa en Cuba.

Palabras claves: Alojamiento turístico, Consumo de ener-gía, Materiales de construcción.

ABSTRACT:

The tourist development in Cuba is an importantpriority for the country, and is located mainly onbeaches and costs, where they have been builtseveral hotels what causes environmental impacts.These facilities become colossuses due energyconsumers among other reasons to the inadequateuse of closing building materials (coverings, wallsand windows). The guestrooms constitute thespaces where tourist remains for more time andthe bigger to conform the lodging subsystem andtherefore, their design rebound directly in theenergy expenditure of hotel. The closing buildingmaterials are studied and evaluated by means of asoftware for design in order to proposingappropriated design and allow to reduce energyconsumption in the beach hotels in Cuba.

Keywords: Tourist lodging, Energy expenditure,Building materials.

Páginas: 4 - 13


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1. INTRODUCCIÓN

Se ha planteado que “...el turismo está transformando laeconomía del país y representa el sector más dinámico decrecimiento de las inversiones... [1]” y el desarrolloperspectivo de la actividad turística ha sido una prioridadpara el gobierno cubano en la última década. Hoy día cons-tituye el recurso económico más importante de la econo-mía cubana, superando la suma de más de 2100 millonesde USD como fuente de ingresos [2]. Este desarrollo selocaliza, fundamentalmente, en las zonas costeras: playas,cayos e islotes.

Sin embargo, numerosos son los problemas que se apre-cian en el diseño de los hoteles ubicados en las playas. Alos problemas medioambientales se suman la pérdida deidentidad local y nacional, como se planteó en la 1ª Con-vención de Turismo del Nuevo Milenio [3]. Y de hechohan recibido atención en estas agendas los aspectos re-lacionados con el alto consumo de energía de las instala-ciones turísticas, cuya solución se hace imprescindible,debido a su impacto económico y ecológico, tal como sehizo constar en la 2ª Edición de la Convención ya cita-da. [4]

Reiterados son los problemas asociados al alto consumoenergético de las habitaciones en los Hoteles con DestinoSol y Playa (HDSP) como son: inadecuada orientación dela Planta Habitacional (PH); ausencia y usos inapropiadosde los elementos de protección solar; uso de tipologíashabitacionales no apropiadas e inadecuados cierres opa-cos y transparentes; por solo citar algunos. Esto no sólose debe a la importación de proyectos del exterior o alpoco surtido y la disponibilidad de recursos, sino tam-bién a la omisión o minimización de los requerimientosasociados al funcionamiento físico ambiental de las insta-laciones turísticas, como consecuencia, en ocasiones, deldesconocimiento de las alternativas y respuestas que ofre-ce un enfoque bioclimático de la arquitectura.

En la tesis de doctorado titulada “Influencia del Diseño enla Carga Térmica y el Consumo de Energía en Habitacio-nes de Hoteles con Destino Sol y Playa en Cuba” desarro-llada por el autor, se analizan de manera integral lasvariables de diseño que más influyen en el gasto energéti-co de estas instalaciones [5], sin embargo, en este traba-jo solamente se estudiarán los materiales constructivosde los cierres opacos y transparentes, con vistas a propo-ner recomendaciones de diseño para el ahorro energéti-co, valiéndose de medios informáticos aplicados.

2. ANTECEDENTES

En Cuba existen experiencias previas, que abordan la in-fluencia y evaluación de las variables de diseño, en el con-sumo energético de las edificaciones. En la Tesis dedoctorado “Reducción de la Ganancia de Calor en las Edi-ficaciones Climatizadas” se propone espesores recomen-dables de asilamientos térmicos para paredes y cubiertasexpuestas, y se estudian además diferentes tipos de vi-drios para ventanas sin proteger. [6]

La Norma Cubana 220-1(2002) estudia el papel de la en-volvente del edificio, en el epígrafe titulado “Edificaciones.Requisitos de Diseño para la Eficiencia Energética” [7].Este estudio establece requisitos muy generales de dise-ño para evaluar el comportamiento energético de un edifi-cio, con independencia del programa arquitectónico; peroexisten aspectos relacionados con la envolvente, la formadel edificio y el espacio interior, que son estudiados en eltrabajo con mayor profundidad y especificidad.

Por otra parte, profesores e investigadores del Centro deEstudio de Tecnologías y Energías Renovables (CETER)de la Facultad de Ingeniería Mecánica (ISPJAE), en con-junto con especialistas de TECNOMAT CARIBE, S.A., [8]han acumulado también una experiencia de trabajo muyvaliosa, enfocada hacia la influencia de la ventana conmarco de PVC y vidrio selectivo, en el consumo de ener-gía de las habitaciones hoteleras.

También se tiene en cuenta las experiencias internaciona-les, que en su mayoría están dirigidas al tema de la vivien-da y los edificios públicos, pero que además, sonaplicables a las habitaciones hoteleras. Estos estudioshacen énfasis en los materiales de las ventanas, más queen el diseño de la misma, que sí se detalla más en la tesisde doctorado. [9]

3. MÉTODO

A partir de definición de las variables de diseño objeto deestudio que intervienen en el ambiente térmico interior (novisual) mediante la carga térmica transmitida hacia el es-pacio interior y que condiciona el consumo de energía porclimatización en las habitaciones hoteleras [9], se evaluósu influencia mediante la simulación de casos, a través dela utilización de un sistema automatizado.

Se compararon los resultados obtenidos en uno de loscasos con mediciones a escala real, verificándose la utili-


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res referidos en las fuentes internacionales consultadasprovenientes de Europa (Inglaterra, España y Suecia) en-tre las cuales existen muy pocas diferencias. En estos ca-sos, se asumieron los valores de Conductividad y CalorEspecífico de los materiales en función de su Densidad.Algunos valores de Resistencia y Transmitancia Térmica,así como de Retraso y Amortiguamiento, se tomaron deGonzález [13]. Otros valores de Resistencia y Trans-mitancia fueron tomados de Alemany [14] y el resto, cal-culados por el autor. Otros de Retraso y Amortiguamientono fueron encontrados en ninguna de las fuentes consul-tadas.

Para la simulación automatizada de los casos de estudiose utilizó la biblioteca de materiales propia del programa,que coincide con las fuentes suecas, y el resto de los ma-teriales fue “construido” a partir de los datos de Densi-dad, Calor específico y Conductividad introducidos en elprograma automatizado. A partir de ella, se elabora la deelementos constructivos (tanto de paredes como de cu-biertas) y el programa, automáticamente calcula otros va-lores como la Transmitancia, Resistencia, Retraso térmicoy Amortiguamiento, los cuales no se hacen explícitos enlos resultados de la simulación. Todo esto es imprescin-dible, ya que la simulación se hace sobre la base del régi-men variable.

Por tanto, a pesar de que no fue necesario el cálculo deestos valores del comportamiento físico-térmico de loselementos de construcción para su simulación en los ca-sos de estudio, éste cálculo se hizo para el análisis cuali-tativo de los resultados del estudio automatizado. En lasTablas Nos 1 y 2 se muestran los valores de los indicadoresdel comportamiento físico-térmico de los materiales y ele-mentos de construcción empleados en el trabajo.

Tabla Nº 1: Muestra de materiales de cubierta

Materialρ C λ

Fuentekg / m3 Wh / Kg 0C W / m 0C

1 Soladura 1300 0.72 0.5 [15]2 Mortero de cemento 1800 1.044 0.93 [16]3 Arcilla 1300 0.72 0.5 [15]4 Hormigón armado 2100 0.94 1.28 [16]5 Hormigón 2300 0.86 1.7 [15]6 Cámara de aire 21 0C 1.201 1.008 0.024 [15]7 Aluminio 2.7 0.88 190 [15]8 Poliuretano 30 0.61 0.026 [16]9 P.V.C 1400 1.7 0.2 [17]

10 Madera Dura 800 2.5 0.16 [18] [19]

dad del software. Se realizó una valoración económica dealgunos de los materiales de mayor uso en Cuba y se ela-boraron con posterioridad las recomendaciones de dise-ño.

4. RESULTADOS

4.1 Caracterización de los Cierres

Los cierres son todos aquellos elementos que en su con-junto conforman la piel de la habitación. Su función prin-cipal es actuar como barrera aislante entre el espaciointerior y exterior de la misma, protegiendo así al hués-ped de la acción de los agentes externos: soleamiento,lluvia, viento, ruido, insectos, agentes contaminantes, en-tre otros, aunque también deben permitir el paso de lasvisuales y la entrada de luz. Se clasifican en dos gruposfundamentales: Cierres opacos (cubiertas y paredes) yCierres transparentes (ventanas)

4.1.1 Cierres opacos. Cubiertas

La cubierta es uno de los elementos que más debe influiren el comportamiento del objeto de estudio. Se estima quealrededor del 33 % de la radiación solar que penetra alinterior de la edificación, lo hace a través de la cubierta[10]. Se considera un elemento de marcada presencia enel conjunto hotelero, teniendo en cuenta que la mayoríade las habitaciones se desarrollan hasta tres niveles dealtura y en ocasiones uno y dos niveles, es decir, más dela tercera parte de las habitaciones de los hoteles presen-tan cubierta expuesta al exterior.

De acuerdo con los objetivos del trabajo, se realizó unabúsqueda de los suministros con mayor disponibilidad enel mercado y que se emplean actualmente en la construc-ción de instalaciones hoteleras del país. Esta muestra seobtuvo a partir de la recopilación de información de va-rias empresas de proyecto dedicadas al diseño de hotelesy firmas nacionales y extranjeras suministradoras de losproductos. [11] [12]

Entre los principales indicadores de los cuales depende elcomportamiento térmico de los materiales y elementos deconstrucción se encuentran: Conductividad (λ), Calor es-pecífico (c), Resistencia térmica (R), Transmitancia tér-mica o Coeficiente Global de transferencia Térmica (U),Retraso térmico (τ) y Amortiguamiento (µ). No existennormas cubanas que establezcan los valores de estosindicadores para los materiales y elementos constructi-vos que se usan en el país; por tanto, se tomaron los valo-


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Tabla Nº 2: Relación de los elementos de la cubierta

ElementoEspesor R U τ

Fuentemm m2 0C / W / m2 0C

µh

W1 Vigueta y bovedilla 292 0.34** 1.36** 0.06** 9.5**

con enrajonado ysoladura *[14]

2 Losa spiroll con enra- 292 0.4* 2.5* **[13]jonado y soladura ***[5]

3 Panel de poliuretano 56 1.92*** 0.52***y aluminio

4 Panel de poliuretano 56 2.22*** 0.45***y PVC

4.1.2 Cierres opacos. Paredes

Normalmente las paredes exteriores no tienen función es-tructural en las instalaciones turísticas, para permitir unamayor relación visual interior-exterior. Estas paredes porser las que reciben la radiación solar en la habitación,constituyen el objeto de estudio del presente trabajo. Enlas Tablas Nos 3 y 4, se muestran los valores de losindicadores empleados para los materiales y elementosconstructivos de paredes.

Tabla Nº 3: Muestra de materiales de pared

Materialρ C λ

Fuentekg / m3 Wh / Kg 0C W / m 0C

1 Mortero de Cemento 1800 1.044 0.93 [16]2 Hormigón Armado 2100 0.94 1.28 [16]3 Hormigón 2300 0.86 1.7 [15]4 Arcilla cocida 1800 0.97 0.73 [16]5 Cámara de Aire a 21 0C 1.201 1.008 0.024 [15]6 Poliestireno expandido 1400 1.7 0.036 [18] [19]

(E.P.S)

7 Lámina de P.V.C 1400 1.7 0.2 [17]8 Lana mineral 50 0.7 0.035 [15]9 Madera Dura 800 2.5 0.16 [18] [19]

4.1.3 Cierres transparentes. Ventanas

La ventana es la parte de la piel de la habitación que per-mite la comunicación visual con el exterior. A diferenciade las paredes, las ventanas que limitan el espacio de lahabitación, aun cerradas, permiten la iluminación y la co-municación visual con el exterior. Constituyen una de lasvariables de los cierres que mayor influencia ejerce en lacarga térmica de la habitación, según varias fuentes. [8][10]

Las ventanas comúnmente usadas en habitaciones de ho-teles están conformadas por dos grandes elementos: elmarco y el paño. Debido a las necesidades de contactovisual, el material del paño con mayor uso y disponibili-dad en el país es el vidrio, éste se clasifica de acuerdo conla cantidad de capas (simples u ordinarios y dobles), co-lor (claros y de color) y permeabilidad a la luz y calor(reflectantes o absorbentes). Esta clasificación coincidecon la Norma Cubana NC-220 - 1, que contempla tres co-lores fundamentales: claro, gris y bronce. [7]

El comportamiento térmico de los materiales y elementosde las ventanas, depende de: Absortividad (a),Reflectividad (r), Transmisión (t), Emisividad (e) yTransmitancia térmica (U), respectivamente. Del total dela radiación solar que incide sobre el vidrio ordinario, un7 % es reflejado hacia el espacio exterior, un 13 % es ab-sorbido por el material y luego una parte es irradiada ha-cia el exterior nuevamente y la otra hacia el interior de lahabitación, mientras que cerca de un 80 % es transmitidohacia el interior de la habitación (Johansson, 1999). [20]

Los valores de los indicadores térmicos de los vidrios ymarcos varían de acuerdo al productor. En este trabajo seha utilizado información referida a fabricantes de Inglate-rra y España [10]. Los vidrios reflectivos transmiten me-nos calor hacia el interior de la habitación que los de colory que los claros. Las ventanas con vidrio reflectante y gas

Tabla Nº 4: Relación de los elementos constructivos de la pared

ElementoEspesor R U µ τ

Fuentemm m2 0C / W W / m2 0C h

1 Bloques de hormigón 200 0.41* 2.4* 0.23** 5**2 Panel de hormigón armado aislado 135 0.96*** 1.04***

con EPS (Caribean Sodeal) *[14]3 Panel de hormigón armado 170 0.27*** 3.63*** 3.8* **[13]

sin aislar ***[5]4 Ladrillo de arcilla macizo 170 0.38* 2.63* 0.22** 4.5**5 Bloque de PVC con lana mineral 160 2.9*** 0.34***6 Panel de madera dura 50 0.31*** 3.2*** 1.3*


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Argón transmiten 4 veces menos calor que la de vidriosimple ordinario de 3 – 6 mm, 2 veces menos que la dedoble vidrio ordinario y 1,5 veces menos que la de doblevidrio con recubrimiento de baja emisividad.

rios especialistas entrenados en su uso, y además que yaha sido aplicado en Cuba con resultados satisfactorios porel Ministerio de la Construcción, el CETER y la propia Fa-cultad de Arquitectura.

Tabla Nº 5: Propiedades de ventanas

Tipo de ventana Cámara Transmitancia Emisividad Fuentede aire (mm) (U)(W/m2k) Frente (%) Detrás (%)

Vidrio simple ordinario 3 - 6 mm 5.9 90 90 [21]Doble vidrio de paño ordinario 12 3.2 90 90

30 2.9 90 90Doble vidrio con recubrimiento 12 2.2 20 20 [19] [21]de baja emisividadDoble vidrio reflectante con gas Argón 12 1.4 90 90 [22]

Debido a que la definición del material del marco de laventana no depende directamente de la acción deldiseñador o arquitecto, no se tiene en cuenta en la simu-lación, a pesar de su influencia en la ganancia térmica dela habitación, según estudios realizados en Cuba en losúltimos años. [23]

4.2 Selección y uso del software para la simulación

En la actualidad el uso de los programas automatizadospara la simulación del comportamiento térmico de las edi-ficaciones no es una novedad, sin embargo en Cuba suaplicación se puede consideran aun incipiente. Su uso enlas instalaciones hoteleras, tiene lugar mayormente en lasEmpresas de Proyecto dedicadas al diseño de este tipo deprograma arquitectónico, por parte de especialistas en cli-ma, fundamentalmente ingenieros mecánicos, y en cen-tros de investigación vinculados a las universidades(CETER, CUJAE) con el propósito de diseñar los sistemasde climatización, y en ocasiones, para fundamentar la se-lección del tipo de ventana a utilizar en las habitaciones.Sin embargo, no han sido empleados para la evaluaciónintegral de las soluciones de diseño.

De los múltiples programas desarrollados a escala inter-nacional para la evaluación de la iluminación, ventilación,transferencia térmica y comportamiento de ventanas [24],[25], se ha escogido para su empleo en el presente traba-jo el DEROB LTH (Respuesta Dinámica a la Energía de losEdificios), creado en Texas en 1979 y desarrollado y per-feccionado posteriormente por la Universidad de Lund en1999. La selección de este programa responde a que es elúnico disponible en Cuba (en su versión más actual y com-pleta) para los fines de este trabajo, a la existencia de va-

El programa consiste en ocho módulos, seis de los cualesse utilizan para calcular los valores de las temperaturas,la calefacción y las cargas de climatización. Esta ultima deacuerdo a los objetivos del presente trabajo, constituye lavariable fundamental a evaluar. En sus cálculos no estaincluida la Humedad Relativa, lo cual no resulta determi-nante en casos como éste, en que se trata de edificacio-nes climatizadas, donde la humedad relativa es reguladapor el sistema de climatización artificial.

4.3 Casos de estudio

Los modelos geométricos utilizados en los casos de estu-dio, corresponden con las diferentes tipologías de Plan-tas Habitacionales [9]. El parámetro definido en cada unade las variables de diseño, se evaluaron sólo en la tipologíade Planta Doble, cuya habitación tipo constituye por logeneral la más numerosa en las instalaciones turísticas yademás menor cantidad de cierres expuestos al solea-miento.

Figura Nº 1: Geometrías de las tipologías de la PH obtenidaspor el DEROB - LTH


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4.4 Resultados del proceso de simulación

Entre los resultados de la simulación que ofrece el DEROBLTH se encuentran las temperaturas de cada una de lassuperficies interiores del volumen (espacio); la distribu-ción espacial de la Temperatura Operativa y de los por cien-tos de personas en condiciones de confort según elmétodo de Fanger [14], ambos en gráficos bidimen-sionales con escala de colores; la Temperatura Operativapromedio del local y la carga de climatización (enfriamientoo calefacción) requerida. De acuerdo con los objetivos delpresente trabajo, se seleccionaron como datos finales desalida los dos últimos, que permiten una rápida compara-ción de la carga térmica resultante, así como la carga declimatización en cada uno de los modelos simulados,las cuales tienen una influencia directa en el consumo deenergía.

Para la validación del uso del DEROB LTH se compararonlas cargas de climatización obtenidas en una habitacióndel Hotel Las Praderas [23] y un modelo construido por elsoftware a escala real de similares características. Los re-sultados obtenidos muestran una diferencia de estimaciónde 9.4 % , lo que significa más de un 90 % de eficienciadel software. [5]

4.4.1 Influencia de los elementos constructivos depared

Existe una correspondencia directa entre los valores de“U” y la carga acumulada diaria en los elementos de lasparedes simuladas. El comportamiento de los materialesde construcción generalmente empleados en Cuba (hor-migón armado, bloque hueco de mortero y ladrillo con

valores de U entre 2,4 y 3,63) resulta muy similar desdeel punto de vista de su influencia en la carga de climatiza-ción de las habitaciones, y con ellos se obtienen los ma-yores valores (entre 17,6 y 18,3 kW h). Los menoresvalores de la carga de climatización acumulada diaria (13.0kW h) se obtienen, sin embargo, con elementos tiposándwich (U = 0.34), que incluyen capas de materialesaislantes. Usando madera no se obtienen reducciones sig-nificativas. La solución simulada con panel de cierre demadera dura de 5 cm de espesor (U = 3.2) presenta unacarga acumulada de 17,4 kW h).

4.4.2 Influencia de los elementos constructivos decubierta

Al igual que sucede con los elementos constructivos de lapared, en la cubierta también existe una correspondenciadirecta entre la Transmitancia térmica o el Factor Globalde Transferencia (U) y la carga de climatización acumula-da durante el día. Los casos con elementos de uso tradi-cional en el país, como la vigueta y bovedilla (U = 1.36) yla losa spiroll (U= 2.24), ambas con enrajonado y soladura,presentan los mayores valores de carga (superior en lalosa spiroll por su menor espesor). Los menores valoresse obtienen con los paneles de Poliuretano recubierto conaluminio (U = 0.52) o con PVC (U = 0.45) por la presenciadel material aislante.

Figura Nº 2: Variación de la magnitud de la carga de climatizacióncon respecto a “U” en los elementos constructivos de pared.

Figura Nº 3: Variación de la carga de climatización con respectoa “U” en los elementos constructivos de cubierta.

4.4.3 Influencia de los materiales de la ventana(vidrio)

La variación de la carga de climatización obtenida en losejemplos simulados con ventanas de uno o dos paños devidrio de 6 mm no es significativa (0.8 kW h), a pesar deque la diferencia entre la U de ambas ventanas sí es con-siderable (5.9 y 3.2 respectivamente) Sin embargo, la uti-lización de un recubrimiento de baja emisividad en la doble


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capa de vidrio (U = 2.2) disminuye la carga en más de 3.5kW h, mientras que con gas Argón en una cámara de 12mm y doble vidrio (U = 1.4) la carga decrece en algo másde 5.8 kW h.

rias superiores a los 13 kWh, reducciones entre 5 y 13kWh y reducciones inferiores a 5 kWh). Los materiales deconstrucción de los cierres se agrupan en los dos últimosgrupos.

Los valores de carga de climatización que se han obteni-do corresponden a una habitación en un día. Si se consi-dera la carga total de climatización del subsistema dealojamiento de un hotel a lo largo de un año, el impactoeconómico y ambiental de las decisiones de diseño resul-ta considerable.

4.5 Valoración económica de los ahorros energéticospor climatización en las habitaciones

La influencia relativa de las variables de diseño estudia-das implica una reducción de la carga de climatización enla habitación, y con ello, de los costos por el consumoenergético del hotel.

En las Tabla 6 aparecen las reducciones del consumo deenergía que pueden lograr. En cada caso se ha tomadocomo referencia el menor valor obtenido, ya que se pre-tende estudiar el comportamiento relativo de la variablebajo las mismas condiciones y no sus resultados absolu-tos. Se ofrece la reducción del consumo de energía porclimatización en kW h (diaria) y MW (anual), su equiva-lencia en moneda libremente convertible (Dólares ameri-canos), igualmente de forma diaria y anual, además de lareducción en consumo de toneladas de petróleo anual-mente. Se presentan los valores unitarios (por habitación)y a escala de un hotel de 300 habitaciones, que es unacapacidad promedio. Para ello se ha considerado que lahabitación permanece ocupada el 80 % del año, es decir,

292 días y el costo de 1 kW h es igual a 0.12USD. [26]

Una instalación hotelera en el país debe recu-perar su costo de inversión entre 9 y 11 años ylos altos consumos energéticos por climatiza-ción en los hoteles obstaculizan la pronta recu-peración económica [27] [28]. Por tanto, en lasvariables de diseño estudiadas, debe evaluarseel monto de la inversión en comparación con elaporte económico que se obtendría con la re-ducción del consumo energético en ese perío-do de amortización.

Figura Nº 4: Variación de la magnitud de la carga de climatiza-ción con respecto a “U” en las ventanas según su material.

4.4.4 Influencia relativa de las variables de diseño enla carga de climatización de las habitaciones

Resulta necesario analizar comparativamente (en conjun-to) el peso relativo de cada una de las variables de diseño,con vistas a proponer las recomendaciones de diseño.Para esto, se ha confeccionado un gráfico resumen, don-de se muestra el rango en el que pueden variar los valoresde la carga de climatización de acuerdo con las decisio-nes de diseño que se tomen en cada una de las variablesestudiadas [5].

Como se aprecia, se establecen tres rangos de reduccio-nes relativas de energía de climatización (reducciones dia-

Figura Nº 5: Gráfico resumen de la influencia relativa de las variables de diseñoen la carga de climatización.


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En la Tabla 7 se muestra un análisis económico de loselementos constructivos estudiados que mayor reducciónde carga de climatización y costo por este concepto re-presentan en paredes (panel de PVC con lana mineral),cubiertas (panel de poliuretano y aluminio) y ventanas (vi-drio doble y antecámara de gas argón), con respecto a losusados tradicionalmente (muro de bloques de Hormigónde 150 mm; cubierta de vigueta y bovedilla con enrajonadoy soladura, y vidrio simple de 6 mm, respectivamente).

Excepto en la solución de cubierta, en los otros tres casosse justifica plenamente la inversión inicial, ya que esto re-dunda en un saldo positivo por la reducción de los costosde explotación (consumo energético) en el plazo de amor-tización previsto. En el caso de la cubierta no se justificala inversión en elementos de poliuretano y aluminio, yaque la reducción del consumo energético que esto produ-

ce no es suficiente para amortizar la inversión en el plazonecesario, sin considerar los costos de mantenimiento.

De las variantes analizadas, el elemento que más rápida-mente sería amortizado (4 meses) es la ventana de doblevidrio y cámara de gas argón, sobre todo porque a diferen-cia de lo que pudiera pensarse, los costos iniciales no difie-ren sustancialmente de la ventana de vidrio simple ordinario(ventana mínima de 2.4 m2), y las reducciones de energíaalcanzan casi los 6 kW h diarios por habitación.

4.6 Recomendaciones de diseño

4.6.1 Ventanas

• No emplear ventanas de vidrio doble de 6 mm, pues elincremento del costo no justifica los reducidos ahorrosde energía que se producen.

Tabla 6: Relación de los costos de las reducciones energéticas por climatización

Material constructivo Pared (U) Material constructivo Cubierta (U) Material vidrio, Ventana (U)

0.34 1.04 2.4 2.63 3.2 3.63 0.45 0.52 1.36 2.24 1.4 2.2 3.2 5.9Reducción kWh 5.26 3.1 0.21 0.66 0.76 - 2.95 2.5 1.5 - 5.83 3.55 0.79 -diaria USD 0.63 0.37 0.02 0.08 0.09 - 0.35 0.3 0.18 - 0.7 0.42 0.09 -

Reducción MW 1.53 0.9 0.06 0.19 0.22 - 0.86 0.73 0.44 - 1.7 1.03 0.23 -

anual Ton. 0.43 0.25 0.01 0.05 0.06 - 0.24 0.2 0.12 - 0.48 0.29 0.06 -USD 184 108 5.84 23.4 26.3 - 102.2 87.6 52.6 - 204.4 122.6 26.3 -

Reducción kWh 1578 930 63 198 228 - 885 750 450 - 1749 1065 237 -diaria USD 189 111 6 24 27 - 105 90 54 - 210 126 27 -

MW 459 270 18 57 66 - 258 219 132 - 510 309 69Reducción Ton. 130.5 76.7 5.1 16.2 18.7 - 73.4 62.3 37.5 - 145.5 87.9 19.6 -anual 55,20 61,320 36,780 7,890 -

USD 55,200 32,400 1,752 7,020 7,890 - 30,660 26,280 15,780 -

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Tabla 7. Valoración económica de los resultados por habitación

Elemento Costo del elemento (USD) Reducción energética

inicial anual Diferencia kWh anual SALDO (USD) (USD)

Material pared Muro de bloque de hgón. 85.81* 8.58 41.06 5.05 176.9 +135.84Bloque de PVC 496.44** 49.64

Material cubierta Vigueta y bovedilla 575.67* 57.56 108.89 1 35.04 -73.85Poliuretano y aluminio 1664.6** 166.46

Material ventana Vidrio simple 295.2** 29.52 5.90 5.83 204.3 +198.40Doble vidrio y argón 354.24*** 35.42

Fuentes: * [29] ** [30] *** [8]


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• Se recomienda el empleo de ventanas de doble vidriocon antecámara de gas argón, ya que la reducción decarga de climatización que se obtiene con relación asus costos iniciales, justifica su aplicación y lograamortizarse la inversión en solo 4 meses.

4.6.2 Paredes

• Resulta recomendable emplear capas de material ais-lante en los elementos constructivos de las paredesexteriores expuestas, fundamentalmente, aquellas ubi-cadas hacia las orientaciones más desfavorables (SE,E, SO) y definitivamente en las que por determinadascausas no podrán tener protección solar.

• El empleo de paneles con capas aislantes como los dePVC con lana mineral produce reducciones del consu-mo energético por climatización que permiten la amor-tización de la inversión en un plazo de 2.3 años enrelación con una pared de bloques huecos de mortero.

4.6.3 Cubiertas

• El uso de elementos de cubiertas con capas de mate-rial aislante como el poliuretano produce ligeras reduc-ciones del consumo de energía por climatización, queno justifican la inversión, mientras que con solucionestradicionales probadas como la vigueta y bovedilla conterminación de enrajonado y soladura pueden obtenerseresultados aceptables.

5. CONCLUSIONES

1. Se comprobó que los elementos constructivos de pa-redes y cubiertas tradicionalmente empleados en Cuba(elementos pétreos pesados) presentan similares co-eficientes de transferencia térmica, mientras que losmenores coeficientes se presentan en los materiales denueva introducción en el mercado cubano, que inclu-yen capas interiores de material aislante como la lanade vidrio, el poliestireno expandido y el poliuretano.

2. Se comprobó que los vidrios reflectantes transmitenmenos flujo de calor hacia el interior de la habitaciónque los de color y que los claros. Las ventanas convidrio reflectante y gas Argón transmiten 4 veces me-nos calor que las de vidrio simple ordinario de 3 – 6mm, 2 veces menos que las de doble vidrio ordinario y1.5 veces menos que las de doble vidrio con recubri-miento de baja emisividad.

3. Como resultado de la simulación automatizada se ofre-ce una cuantificación de la influencia relativa de las va-riables de diseño estudiadas en el consumo de energíapor climatización en las habitaciones de HDSP en Cuba.

4. Se ofrecen recomendaciones concretas de diseño quepermiten reducir la carga de climatización en las habi-taciones de HDSP en Cuba, sin costos adicionales ocon costos iniciales de inversión que se amortizan enmenos de 4 años de explotación del hotel.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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30. Oficina Suministradora de Materiales de Construcción y De-coración HISPANO CUBANA DE DECORACIÓN S.L

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HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA PARA PAVIMENTOS TIPOWHITETOPPING DELGADO

HIGH STRENGTH CONCRETE FOR ULTRATHIN WHITETOPPINGAutora: MSc. Rosa Herrera de la Rosa

Investigador AgregadoCentro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción.

Carretera a Casa blanca y Calle 70. Rpto. Bahía. Municipio Regla.email: [email protected] - Teléfonos: 95.27.21 y 95.37.20


RESUMEN

Continuamente se incrementa el interés por la rehabilita-ción de los pavimentos de hormigón asfálticos deteriora-dos mediante la colocación sobre ellos de capas delgadasde hormigón hidráulico, de espesor no mayor de 100 mm.Esta solución es comúnmente conocida por whitetoppingultradelgado o por las siglas en inglés UTW (ultrathingwhitetopping).

Para ello se requiere diseñar, producir y colocar hormigo-nes de alta resistencia mecánica a la flexión, tracción ycompresión. La adición de fibras en estos hormigonesconstituye una práctica habitual para mejorar el compor-tamiento del pavimento ante las solicitaciones de flexión,controlar el agrietamiento, mejorar la resistencia al im-pacto, la ductilidad y resistencia a la fatiga del hormigón.El trabajo desarrolla una amplia experimentación en el la-boratorio para la obtención de hormigones de alta resis-tencias mecánicas a la flexión, tracción y compresión, losque cumplieron con una R’bk≥45 MPa, empleando áridosno convencionales, locales o regionales y adiciones quí-micas y minerales de producción nacional. Se estudió ade-más, el efecto de fibras de polipropileno cortas y largas yfibras estructurales plásticas y metálicas, en las propie-dades del hormigón para su aplicación a pavimentosfibroreforzados.

Palabras claves: Hormigón de alta resistencia (HAR), fi-bras, losas delgadas.

ABSTRACT

Continually the interest by the rehabilitation of thedeteriorated asphaltic concrete pavements by theplacement on them of thin layers of hydraulicconcrete, of thickness not bigger than 100 mm isincreased. This solution is commonly well-knownfor ultrathin whitetopping.

It required, to design, to produce and to place,concretes of high mechanical resistance to theflexion, traction and compression. The addition offibers in these concretes constitutes a habitualpractice to improve the behavior of the pavementto the flexion solicitations, to control the cracking,to improve the resistance to the impact, the ductilityand resistance to the fatigue of the concrete.

The work develops a wide experimentation in thelaboratory for the obtaining of concretes of highmechanical resistances to the flexion, traction andcompression (R’bk≥45 MPa), using not conven-tional aggregate, local or regional, and chemicaland minerals additions of national production. Itwas also studied, the effect of short and large fibersof polipropileno and plastic and metallic structuralfibers in the concrete for their application topavements fiber-reinforced.

Keywords: High strength concrete (HSC), fiber,whitetopping.

Páginas: 14 - 26

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1. GENERALIDADES

La tecnología del whitetopping delgado es una técnicaexitosa de rehabilitación de pavimentos asfálticos en mu-chos países del mundo. Se basa en la fundición de unalosa delgada de hormigón hidráulico de espesor entre 5 y10 cm sobre el pavimento asfáltico deteriorado.

La experiencia internacional ha demostrado que para ob-tener éxito en esta tecnología se requiere diseñar, produ-cir y colocar hormigones de alta resistencia a la tracción,flexión y compresión, y en ocasiones de alta resistenciatemprana (Fast Track).

Se define como Hormigón de alta resistencia aquel cuyaresistencia característica a compresión a los 28 días enprobetas cilíndricas supera los 45 MPa. Algunos autorespuntualizan aún más, llamando hormigones de muy altaresistencia a los que superan los 70 MPa.

El factor fundamental para conseguir hormigones de altaresistencia es la relación agua-cemento, ésta debe encon-trarse alrededor de 0,4 como máximo. Se establece ade-más que la calidad de los componentes de la mezcla debeser alta, recomendándose el empleo de áridos gruesos quecumplen con altas resistencias mecánicas y alto módulode elasticidad, más de 100 MPa y 70 GPa respectivamen-te. En general estas exigencias se cumplen en las rocasde origen ígneo, basaltos, granitos y cuarcitas, así comoen las arenas silíceas procedentes de los ríos cuyas reser-vas son muy limitadas en nuestro país.

La no existencia de este tipo de áridos en la región occi-dental de Cuba, produciría un incremento excesivo delcosto de producción de estos hormigones y por ende unencarecimiento en el costo del pavimento whitetopping.Es por ello, entonces, que el presente trabajo realiza unaevaluación de diferentes tipos de áridos de producciónnacional, no convencionales, para la obtención de hormi-gones de alta resistencia.

2. EXPERIMENTACIÓN DE LABORATORIO

2.1 Materiales Utilizados

2.1.1 Cemento

Se caracterizó, para su empleo en la experimentación, elcemento Portland, procedente de la fábrica Carlos Marxen Cienfuegos, identificado según la norma NC 54: 205-1980 como P-350.

Los ensayos, confirmaron el bajo contenido de aluminatotricálcico (C3A) aproximadamente 3.5%, característico deestos cementos, así como, una resistencia a compresiónde 43.5 MPa superior al mínimo de 35 MPa especificadopor la norma NC.

Este cemento cumple con las exigencias de resistenciamecánica recomendada para la obtención de hormigonesde Alta Resistencia y el bajo contenido de C3A permite unamayor efectividad de los aditivos superplastificantes en ladispersión de las partículas y la reología del hormigón.

2.1.2 Áridos

En las pruebas experimentales realizadas se emplearonáridos fundamentalmente procedentes de Provincia Ha-bana con las siguientes características:

• Granito y Gravilla Anafe: árido de origen calizo proce-dente de la zona 3 (Caimito), con tamaño máximo 10 y20 mm respectivamente.

• Gravilla Dragón Camoa: árido de origen calizo proce-dente de la zona 1 (San José), con tamaño 20 mm.

• Arena Dragón Camoa: árido obtenido por la trituraciónde la roca clasificada geológicamente como una are-nisca calcárea procedente de la zona 1 (San José) contamaño máximo 5 mm.

• Arena Victoria II: árido obtenido por la trituración de laroca clasificada geológicamente como una areniscacalcárea procedente de la zona 2 (Guanabacoa) con ta-maño máximo 5 mm.

• Arena Arimao: arena de origen silicio, obtenida del ríoArimao en Cienfuegos con tamaño máximo del árido5 mm.

El árido grueso a emplear en las investigaciones, proce-dente del centro de producción conocido por Anafe Zona3 ubicado en Caimito de tamaño máximo 12,5 mm, pre-sentó una Triturabilidad normal correspondiente a la mar-ca 80 MPa en el estado seco, una absorción del 3,2 % yun contenido de finos menor que el tamiz 200 de 7% elque fue caracterizado como una arcilla de origen lateríticode color rojo. Estas arcillas son características de deter-minadas formaciones mineralógicas de las calizas quese presentan en el suelo cubano, las que suelen estaracompañadas de perdigones de hierro (Coliseo, Sierrade cubitas), lo cual se apreció en los ensayos de di-

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de ensayos mecánicos del Instituto Científico de la Cons-trucción “Eduardo Torroja” (ICCET) y método de las par-tes solubles o método químico desarrollado en el CTDMC.

Según el método del ICCET se determinó la resistencia acompresión en probetas 40 x 40 x 160 mm, conservadasen cuarto de curado cerrado y ensayadas a la edad de 7días.

Tabla 1Actividad puzolánica en morteros Cal-Puzolanas

Zeolita Método del ICCET Método PartesResist. Compresión (MPa) Solubles (%)

San Ignacio 9.1 31

Especificación 7-10 Activa > 20% Buena

Las puzolanas naturales cubanas cumplen con las exigen-cias de actividad especificadas por la norma ASTM- C618-91 para aditivos minerales tipo N.

2.2 Dosificaciones

Se determinaron 3 dosificaciones, las cuales se identifi-caron por los áridos que se emplearon.

Tabla 2Dosificaciones según serie

MATERIALES Serie VA Serie AA Serie:kg/m3 kg/m3 DCkg/m3

Cemento Karl Marx 450 450 450Agua 180 180 180Arena Arimao - 844Arena Victoria 844 -Arena D. Camoa - - 966Gravilla D. Camoa - - 791Granito Anafe 88 88 -Gravilla Anafe 826 826 -Aditivo S (1.5%) 6.75 6.75 6.75Aditivo Z (10%) 30.00 30.00 30.00A/C 0.4 0.4 0.4Consist. (cm). + 10 + 10 + 10

Los materiales fueron mezclados en una mezcladora de50 litros de capacidad y posteriormente el hormigón fuecompactado en una mesa vibradora con frecuencia de3000 rpm.

El curado fue realizado en cámara húmeda hasta las eda-des de ensayos programadas.

fracción realizado a una muestra de tamiz #200 del gra-nito Anafe.

A diferencia de las arcillas montmorilloniticas, cuyo con-tenido es limitado en las normas a menos del 3% (ASTM33) las arcillas lateríticas no experimentan cambios devolumen en el estado seco o saturado, pudiendo contri-buir como filler a la resistencia del hormigón, en conteni-dos superiores al 5% para hormigones sometidos a laabrasión.

Como árido fino se empleó una arenisca calcárea tritura-da de la zona 2 del yacimiento conocido por Victoria, conporosidad similar a los áridos del yacimiento Anafe. Deacuerdo con el ensayo de Triturabilidad en el estado seco,las arenas trituradas de la Victoria pueden alcanzar unamarca de 60 MPa.

Los áridos caracterizados correspondientes a la zona 1 dela cantera Dragón Camoa corresponden a áridos calizosde calidad superior con bajos por cientos de porosidad,con una Triturabilidad en estado seco correspondiente ala marca de 100 MPa. En el difracto grama realizado algranito de Dragón Camoa se aprecian también los picosde la calcita y del oxido de hierro, aunque menos signifi-cativo que en el caso del granito Anafe.

2.1.3 Aditivo Químico

El aditivo empleado denominado GENIOTEC SF 44 es unaditivo retardador específicamente destinado a la produc-ción de hormigones premezclados, a partir de polinaftelenosulfonado con adiciones de lignosulfonato modificado,producido en el CTDMC. Este aditivo proporciona un efectonotable en el incremento de la laborabilidad, alto por cien-to de reducción de agua (hasta 28 %) y un retardo de lapermanencia de esta acción de 1.5 a 2 horas en depen-dencia del por ciento de utilización del mismo (0.7 a 1.2%). Presenta un tiempo de fraguado de 4 a 8 horas.

2.1.4 Aditivo Mineral. Puzolana

La adición que se analizó fue una puzolana natural proce-dente del yacimiento San Ignacio en la provincia de LaHabana la cual para su utilización fue secada, triturada yfinalmente pulverizada en un molinillo de bolas hasta fi-nura de 90 % en el tamiz de 44 micras habiendo previa-mente pasado el contenido por un tamiz de 1 mm paraeliminar las partículas mayores.

Se le realizaron mediciones de su actividad puzolánica enmorteros cal –puzolana mediante dos métodos: Método

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Se conformaron probetas cilíndricas Ø 150 x 300 mm, paralos ensayos de resistencia a compresión y tracción indi-recta (método brasilero), así como probetas prismáticasde 100 x 100 x 400 mm, para los ensayos de flexión concarga aplicada a un tercio de la luz (L/3).

2.3 Resultados de los ensayos experimentales

2.3.1 Experimentación con áridos calizos blandos

Se realizaron las dosificaciones establecidas empleandolos áridos procedentes de la zona 2 (Guanabacoa) y zona3 (Caimito) correspondientes a las canteras Victoria y Ana-fe respectivamente (serie VA) catalogados como áridosde segunda calidad. Como patrón de referencia se empleóla arena de origen silicio de la cantera Arimao (serie AA).

En la Figura 1 se encuentra representado el incremento dela resistencia a compresión en el tiempo para cada serie,donde se puede apreciar que no existe diferencia signifi-cativa en cuanto al valor de R’bk a los 28 días cuando seusa la arena procedente de la cantera La Victoria y la are-na procedente de la cantera Arimao con valores de 47,6MPa y 52,7 MPa respectivamente, que se correspondencon los valores establecidos para los hormigones de altaresistencia (> 45 MPa).

Como resultado de la experimentación desarrollada seconfirma la posibilidad de obtener hormigones de alta re-sistencia con áridos calizos blandos.

2.3.2 Experimentación con áridos calizos duros

En esta experimentación se emplearon los áridos proce-dentes de la zona 1 (San José) correspondiente a las can-tera Dragón Camoa catalogado como áridos de primeracalidad.

Las Figuras 2 y 3 muestran el incremento de los valoresde resistencia a flexión y compresión de la serie DC-450.Esta serie logró valores de resistencia a compresión delorden de los 48,5 MPa con un módulo de rotura de 5.4MPa., similares a los obtenidos con áridos calizos de másbaja calidad (Victoria – Anafe), lo que nos indica la acciónde la matriz mortero en la obtención de las resistenciascon independencia de la dureza del árido calizo.

Figura 1. Resistencia a compresión. Serie VA.y Serie AA.

La resistencia a la flexión (MR) de estas series fue estima-da, calculándose a partir de los valores obtenidos en laresistencia a compresión, mediante la expresión estable-cida en la ACI 363:

MR = 0.94 f’c1/2 (MPa).

Por lo que obtenemos que el hormigón realizado con are-na La Victoria presenta un módulo de rotura de 6,5 MPa ycon la utilización de la arena Arimao se obtuvo un módulode rotura de 6,8 MPa, satisfaciendo ambos las condicio-nes de solicitaciones de flexión exigidas para estos pavi-mentos.

Figura 2. Resistencia a Compresión. Serie DC.

Figura 3. Resistencia a la Flexión. Serie DC.

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La Figura 4 muestra los resultados del ensayo de tracciónindirecta. Los valores obtenidos en la resistencia a la trac-ción se encuentran en el orden de los 3.1 MPa.

En el caso de las arenas calizas no existe diferencia signi-ficativa en cuanto al valor obtenido, al emplear arenas blan-das como el caso de la Victoria y arenas más duras comola Dragón Camoa.

Figura 4. Resistencia a la tracción. Serie DC.

De acuerdo a estos resultados solo quedaría probar quelos hormigones empleando arena de origen calizo se com-portan adecuadamente ante el efecto abrasivo del tránsi-to, que constituye el objetivo fundamental por lo cual seemplean áridos de origen silicio en los pavimentos. Re-sulta importante señalar que en la resistencia al desgastede los hormigones no solo influyen las características delárido, sino además la característica de la pasta de cemen-to y al ser este un hormigón compacto es de esperar queel conjunto árido-pasta tenga un comportamiento satis-factorio al desgaste.

2.3.3 Resistencia al desgaste de los Hormigonesde Alta Resistencia

Se procedió a elaborar una dosificación en mortero equi-valente a las dosificaciones de HAR (45 MPa) que se hanvenido empleando en los estudios realizados, con vista aconfeccionar las probetas necesarias para el ensayo dedesgaste que se le realiza a los pisos.

En las dosificaciones de mortero de alta resistencia seemplearon arenas calizas blandas procedentes de la Can-tera La Victoria y arenas calizas de mayor dureza proce-dente de la Cantera Dragón Camoa. Se realizó además unadosificación con arena sílice de la cantera Arimao, comopatrón de la resistencia al desgaste.

En la Figura 5 se muestran los resultados del desgaste alser aplicado sobre las probetas la rotación de un discocon abrasivo según NC 54-87/82, observándose que losvalores obtenidos son muy inferiores a los especificadospara piso de losetas hidráulicas, lo cual es un indicadorfavorable en tanto estos pavimentos estarán sometidos aun tráfico mayor.

Figura 5. Representación de los valores de desgaste según eltipo de arena empleada.

Los valores obtenidos al emplear arena Arimao de origensilicio a pesar de ser un hormigón de resistencia conven-cional (25 MPa) dan mucho mejor que los de alta resisten-cia con arena caliza. Sin embargo los valores de desgasteobtenidos en los HAR con áridos calizos presentan valoressatisfactorios para su empleo en pavimento.

No obstante si se quisiera obtener los máximos valoresde resistencia al desgaste, dados por la arena de origensilicio, sin que se incremente excesivamente el costo deproducción del hormigón, cabría la posibilidad de que serealice el hormigonado del pavimento en dos capas, de-jando el empleo de áridos silíceos u otras adiciones sólo auna pequeña capa de rodadura dentro del espesor de lalosa.

2.3.4 Estudio del hormigón en dos capas

Con el objetivo de la disminución de la utilización de laarena procedente de Arimao y de otras adiciones necesa-rias para el comportamiento del pavimento (por ej. Fibras)a un espesor mínimo, se procedió al diseño experimentalde probetas confeccionadas en dos capas de manera devalorar la adherencia entre las capas y su resistencia me-cánica.

Para la ejecución de las dos capas se empleo en la capainferior un hormigón confeccionado con áridos de origencalizo y en la capa superior se emplearon áridos de origensilicio (50 % cada una del espesor total de la probeta).

19


En la conformación de las probetas se colocó un separadorde madera dentro del molde metálico 100 x 100 x 400mm, de manera de poder fundir la primera capa, poste-riormente fue extraído rellenándose el espacio libre con lasegunda capa. Las probetas fueron desmoldadas a las 24horas y curadas por inmersión bajo agua.

En la experimentación desarrollada con este fin se pudocomprobar la buena adherencia alcanzada en la unión delas capas.

En las Figuras 6 y 7 se representan los resultados de resis-tencia a compresión y resistencia a la flexión respectiva-mente de las probetas elaboradas en dos capas, donde sepuede apreciar el incremento de la resistencia en el tiempo,obteniéndose a los 28 días una resistencia a compresiónde 49,2 MPa y una resistencia a la flexión de 5,6 MPa.

Estos resultados confirman la posibilidad de reducir elespesor de la capa superior del pavimento sometida a trá-fico, donde se recomienda el empleo de arenas de río, demayor resistencia a la abrasión y fibras de polipropileno,para eliminar fisuras y aumentar el espaciamiento entrejuntas, así como el empleo de hormigones con arenas tri-turadas de origen calizo en la capa inferior, con lo que selogra en conjunto cumplir con las recomendaciones paraaumentar el tiempo de explotación en las vías y obteneruna mayor economía en los diseños de pavimentos deespesor ultradelgado.

Es de destacar, que se conoce además, de experienciaseuropeas destinadas a dar diferentes soluciones de lascapas de rodadura (HAR= 100 MPa, fibras de acero, hor-migones porosos, etc.) donde se emplean solucionesmulticapas con hormigón en masa convencional vibradoo compactado, en las capas inferiores y una capa derodadura con alguna de las diferentes soluciones. El pun-to principal hoy en día, está en la solución constructiva deestas capas, abriéndose camino la versión de unión enfresco de las mismas [1].

2.3.5 Ensayos no destructivos. Ultrasonido

Como parte del programa experimental desarrollado serealizaron mediciones de correlación con ensayos nodestructivos para el control del cumplimiento de especifi-caciones a pie de obra.

Con el empleo de la técnica de Ultrasonido se realizaronmediciones de la velocidad de propagación en las diferen-tes dosificaciones realizadas mediante la cual se pudocomprobar la compacidad del hormigón y el incrementode esta con la edad expresado por el aumento progresivode la velocidad de propagación en el tiempo (Figura 8) [2]

Figura 6. Resistencia a compresión al cubo equivalente10x10x10 cm elaborado en dos capas.

Figura 7. Resistencia a la flexión en probetas elaboradas en doscapas. Figura 8. Resultado del ensayo de la velocidad ultrasónica.

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Es de destacar que en las tres dosificaciones estudiadas,Anafe-Victoria (VA), Anafe –Arimao (AA) y las probetasen dos capas (VA/AA), no hubo diferencia significativa enla velocidad de propagación a los 28 días, lo que indicauna compacidad semejante en las tres dosificaciones. Seestablece además, que para resistencias del orden de los45 MPa, la velocidad ultrasónica se encuentra entre 4.55y 4.62 Km/seg.

2.3.6 Hormigones especiales con adición de fibras

Los hormigones y morteros sufren durante los procesosiniciales de hidratación y secado, tensiones muy superio-res a sus límites de resistencia, originándose como con-secuencia, retracciones, agrietamiento y fisuraciones ensus superficies las que afectan el comportamiento de loselementos estructurales. Para la atenuación de estos pro-blemas se han empleado desde la antigüedad distintos ti-pos de fibras, naturales o artificiales, con el fin de reforzarlos morteros y hormigones.

En nuestro país no se han desarrollado investigacionessistemáticas ni estudios de factibilidad que permitan con-siderar las posibilidades de importación de fibras para

aplicaciones en pavimentos de hormigón fibro – reforza-dos. Por ello se comenzó un programa experimental paraapreciar el efecto de las fibras en las características me-cánicas en los hormigones para whitetopping,

El estudio abarcó el empleo de fibras de polipropileno cor-tas y largas y de fibras estructurales (plásticas y metáli-cas). A continuación se muestran las característicasprincipales de las fibras empleadas, así como fotografíasde las mismas.

Tabla 3Características de las fibras empleadas

en la experimentación

Tipo de Fibra Tamaño Dosificación Peso(mm) (g/m3)* Específico

(g/cm3)

Polipropileno 12 600 0.91Polipropileno 19 1000 0.91Polipropileno 38 y 50 900 0.93Plásticas 50 2500 0.97Acero 60/0.8 20 000 7.8

Foto 2.De Izquierda aderecha: Fibra

estructuralplástica y Fibra

estructuralmetálica.

Foto 1.Fibras de

polipropileno. Deizquierda a

derecha Tamaño12 mm, 19 mm y

50 mm.

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2.3.6.1 Fibra de polipropileno corta

Se realizaron dos dosificaciones de hormigón que abar-caron las mezclas sin fibras y con adición de fibra de ta-maño 12 mm.

En el ensayo de tracción indirecta, se obtuvo cierto creci-miento de la resistencia cuando se adiciona la fibra, convalores del orden a los mencionados en la literatura con-sultada.[3].

Figura 9. Efecto de la fibra de 12 mm en la resistencia a flexióndel hormigón.

Los valores de resistencia a flexión de las mezclas con fi-bras (CFCS), no muestran incrementos respecto al hormi-gón sin fibra (SF), según se puede apreciar en la Figura 9.

Por su parte los resultados obtenidos de la resistencia acompresión presentan ciertas discontinuidades ya que nomantiene el ligero crecimiento iniciado a los 7 días en laedad de 28 días, esto puede deberse a problemas decompactación de las probetas ocasionados por la pérdidade plasticidad que se ocasiona al incorporar la fibra. Enlíneas generales se puede decir que no se obtiene incre-mentos significativos en la resistencia a compresión porla adición de la fibra.

Figura 10 Efecto de la fibra de 12 mm en la resistenciaa compresión del hormigón.

Figura 11. Efecto de la fibra de 12 mm en la resistencia a trac-ción indirecta.

La literatura consultada establece que la adición de fibra enlos hormigones constituye una práctica habitual para me-jorar el comportamiento de los pavimentos ante las solici-taciones de flexión, entre otros aspectos. Sin embargo, enlos resultados obtenidos en la experimentación desarrolla-da no se manifiestan beneficios en la resistencia a flexióndel hormigón, esto pudiera deberse a dos cosas: que el con-tenido de fibra sea insuficiente considerando que en la lite-ratura consultada se mencionan contenidos de fibras en unrango entre 1.4 a 1.8 kg/m3 [3], muy superiores a los reco-mendados por los fabricantes para esta experimentación(600 g/m3), o que como estamos trabajando con hormigo-nes de alta resistencia a la flexión, la fibra tiene poco queaportar a las propiedades mecánicas de este hormigón.

A partir de estas hipótesis se procedió a realizar un estudiovariando el contenido de fibra. En la Figura 12 se represen-ta el comportamiento de la resistencia a la flexión con elincremento del contenido de fibra, observándose que losmayores resultados se obtienen para el contenido de fibrarecomendado por el fabricante (600 g). Desechándose lahipótesis de la necesidad de incrementos en el contenidode fibra para obtener beneficios en la flexión.

Con el objetivo de comprobar la hipótesis relacionada conel efecto de la fibra y la calidad del hormigón se desarro-llaron nuevas dosificaciones con contenidos de cementomenores (400 kg/m3).

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Por su parte la resistencia a la tracción mostró un incre-mento superior al que ya se había obtenido en lasdosificaciones anteriores con 450 kg/m3 de cemento.

Parece entonces evidente que la fibra corta solo aportabeneficios a la resistencia a la flexión en hormigones deresistencia normal (<5 MPa). Deberá probarse entoncessi aporta beneficios en otras propiedades o procesos comola retracción y fisuración del hormigón.

En la literatura consultada existen estudios realizados so-bre hormigones reforzados con fibras que no solo varíanel contenido de la fibra para obtener el óptimo que pro-duzca los mejores beneficios en las propiedades mecáni-cas del hormigón sino además varían el tamaño de lamisma desde 3.5; 4.5; 7.5 cm, obteniendo que el tamañoóptimo de la fibra corresponde a los 4.5 cm.[4].

2.3.6.2 Fibra de polipropileno larga

Se procedió a realizar los estudios utilizando otros tama-ños de fibras para obtener beneficios más significativosen las propiedades mecánicas de resistencia a la flexióndel hormigón, determinando los tamaños efectivos de lafibra. Para lo cual se emplearon fibras de tamaño 38 y 50mm.

Los valores de la resistencia a flexión del hormigón, obte-nidos con la adición de fibras muestran un beneficio apre-ciable con relación al hormigón sin fibra (SF), noapreciándose diferencia entre los tamaños de 38 y 50 mm.Los incrementos obtenidos al adicionar la fibra se encuen-tran en el orden de los 2 MPa a los 28 días.

Figura 12 Influencia de la variación del contenido de fibra en laResistencia a la Flexión. (Fibra 12 mm).

Figura 13. Efecto de la reducción en el contenido de cementoen los hormigones elaborados con fibras cortas en la resisten-cia a flexión.

Figura 14. Efecto de la reducción en el contenido de cementoen los hormigones elaborados con fibras cortas en la resisten-cia a compresión.

Figura 15. Efecto de las fibras de polipropileno largas en la re-sistencia a la flexión.

En las Figuras 13 y 14 se puede apreciar que al reducir elcontenido de cemento se obtuvo un ligero incremento enlas resistencia a flexión del orden de 0.5 a 0.6 MPa y en laresistencia a compresión con relación a los hormigonessin fibra.

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Los valores de resistencia a compresión obtenidos mues-tran un rápido crecimiento de la resistencia en las prime-ras edades (1 y 3 d); cuando se emplea la fibra de 50 mm,lo cual es beneficioso ya que en esta etapa es donde elhormigón sufre las mayores tensiones producto de losprocesos iniciales de hidratación y secado, beneficiandosu comportamiento al agrietamiento y fisuración. La fibrade 38 mm no muestra efectos apreciables en la resisten-cia a compresión del hormigón.

Por su parte los resultados obtenidos en la resistencia atracción indirecta del hormigón, expuestos en la Figura17, muestran incrementos con relación al hormigón sinfibra para las primeras edades fundamentalmente, similara lo sucedido en la resistencia a compresión, mostrándo-se en este caso ligeramente superior la fibra de 38 mm.

En líneas generales se puede establecer que no existe di-ferencia significativa entre la fibra de 38 mm y la de 50mm en los beneficios que produce en las resistenciasmecánicas del hormigón, por lo que resulta factible elempleo de cualquiera de las dos.

De la experimentación desarrollada con las fibras depolipropileno se ha podido apreciar además que la adi-ción de fibras modifica la consistencia de la mezcla sien-do necesario incrementar el consumo de aditivosreductores de agua (superplastificante) para conservar suconsistencia de manera que no se afecte la compactaciónde las probetas. Se hace necesario controlar el tiempo devibrado en tanto el contenido de fibra produce cierta re-sistencia a la compactación.

La distribución de la fibra en el mezclado no causó incon-venientes, no se formaron los tan temidos “erizos” de fi-bras, observándose de manera homogénea en toda lamasa (Foto 3).

Figura 17. Efecto de las fibras largas en la resistencia a tracciónindirecta (método brasilero).

Figura 16. Efecto de las fibras de polipropileno largas en la re-sistencia a compresión. Foto 3. Distribución de la fibra larga de polipropileno en el área

de la probeta.

2.3.6.3 Fibras estructurales

Continuando el diseño de hormigones especiales se reali-zó una experimentación utilizando fibras de tipo estructu-ral que abarcaron dos tipos de fibras: metálicas y plásticas.En el proceso de fabricación del hormigón con estas fi-bras, se pudo apreciar dificultades en la dispersión de lasfibras. En el caso de las fibras plásticas que se ofertan enforma de haz de hebras aglutinadas, se distribuyeron deesa manera en el área de la probeta, sin producirse la com-pleta dispersión de las mismas (Foto 4).

Por su parte en la fabricación de las probetas con fibrasmetálicas se produjo una afectación apreciable de las ca-

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racterísticas plásticas del hormigón siendo necesario elincremento del por ciento de aditivo. Se pudo apreciar queexiste un por ciento del total de fibras añadido que no seorientan en el sentido de la flexión, se observó ademásuna dispersión adecuada de la fibra en toda la masa delhormigón sin embargo en algunas probetas existió la ten-dencia a agruparse en la zona inferior de la probeta (foto5) probablemente debido a problemas en la compactaciónde las probetas.

En las Figuras 18, 19 y 20 se muestran los resultados al-canzados en la experimentación en el laboratorio.

Foto 4. Distribución de la fibra estructural plástica.

Foto 5. Distribución de las fibras metálicas.

La fibra estructural plástica mostró un comportamientopor debajo de las fibras de polipropileno en cuanto a losvalores de resistencia a la flexión y compresión. Sin em-bargo, incrementó notablemente la resistencia a la trac-ción en relación a los valores obtenidos con las fibras depolipropileno, alcanzándose valores similares a los obte-nidos con las fibras metálicas (8 MPa).

La fibra de acero proporcionó al hormigón una alta resis-tencia inicial (24 h) tanto a la flexión como a la compre-sión, del orden de 5.7 MPa y 43 MPa respectivamente yvalores elevados de la resistencia a flexión a los 28 días(11 MPa), lo que muestra su trabajo como refuerzo delhormigón.

Los valores experimentales obtenidos con la fibra metáli-ca permiten la posibilidad de reducir el espesor de la losade pavimento a diseñar, lo que compensaría económica-mente los costos del pavimento en caso de emplearse lafibra metálica.

Figura 18. Efecto de las fibras estructurales en la resistencia ala flexión.

Figura 19. Efecto de las fibras estructurales en la resistencia acompresión.

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La pérdida por evaporación máxima obtenida al cabo de 6horas de exposición resultó de 0,4 kg en un área de 0,09m2 correspondiente al área de la probeta. Según elnomograma de la ACI 308-92 en sus recomendacionesprácticas para el curado del hormigón establece que elpor ciento máximo de perdida de agua por evaporaciónadmisible sin que se produzca fisuración debe ser 1 kg/m2/hora[5]. Si extrapolamos los datos obtenidos de lasprobetas a m2/hora obtenemos que la pérdida es de 0.7kg/m2/h, lo que cumple los requisitos de fisuración, lo cualse aprecia en la observación visual la no formación defisuras plásticas por retracción.

En aras de verificar los resultados obtenidos en el labora-torio con relación al beneficio de las fibras en los proce-sos de fisuración del hormigón, se programó unaexperimentación a mayor escala conformando losas de pa-vimentos de 1 m2 y 10 cm de espesor.

Estas losas fueron realizadas bajo temperatura ambiente,característica de nuestras condiciones climáticas medidasen el área de fundición. En la Tabla 5 se muestran las ca-racterísticas fundamentales de las losas.

Tabla 5Datos de la fundición de las losas

Hora Tipo de Consist. Temp.Fundición Losa Ambiente11:00am Sin fibra 24.5 35 o C11:45 am FC- 19 mm 21.8 35 o C9:30 am FL- 50 mm 18.3 30 o C

En las losas realizadas sin ningún tratamiento (sin fibras,ni curado) se pudo observar fisuraciones a las 24 horas(Foto 6), sobre todo en las esquinas, producto probable-mente de que el hormigón se apreciaba bastante fluido,produciendo un exceso de pasta en la superficie, lo queunido a la alta temperatura ambiente produjo una rápidaevaporación del agua superficial produciendo unafisuración por contracción del hormigón.

2.3.6.4 Influencia de la fibra en la retracción delhormigón

Junto a las investigaciones del comportamiento físico-mecánico del hormigón se realizaron mediciones del efectode la fibra corta de polipropileno en la retracción del hor-migón en estado fresco. Para este fin se elaboraronprobetas de 30 x 30 x 5 cm en moldes metálicos que fue-ron expuestas al medio ambiente, determinándose la pér-dida progresiva del agua en el tiempo.

Para la medición de la retracción se midió el área del mol-de y posteriormente el área de la losa, la diferencia obte-nida equivale a la retracción de la losa.

De las mediciones realizadas se pudo observar una dis-minución en la retracción de la losa de hormigón elabora-do con fibra, obteniéndose una reducción de la misma delorden del 33 % con relación al hormigón sin fibra.

Tabla 4Registro de Exposición

Hora Peso (kg)Temp* Humed.

(0C) Relativa*SF DIF CF DIF (%)

10 am 33.7 0 30.4 0 29.0 6111 am 33.7 0 30.3 0.1 29.6 6012 pm 33.6 0.1 30.3 0.2 29.9 591 pm 33.6 0.1 30.2 0.3 30.0 602 pm 33.5 0.2 30.1 0.3 30.2 593 pm 33.4 0.3 30.0 0.4 29.8 634 pm 33.4 0.3 30.0 0.4 29.0 66

*datos tomados de la Estación Casa Blanca el jueves 12/4/2001del Instituto de Meteorología.

Figura 20. Efecto de la resistencia a la tracción empleando fi-bras estructurales. Ensayo brasilero.

Foto 6.Losa de 1 m2

sin fibras nicuradopresentandofisuras en elcentro yesquinas.

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Las losas con adición de fibra de polipropileno no mos-traron fisuraciones, apreciándose en la elaboración delhormigón una importante disminución en la laborabilidaddel hormigón, representada por una reducción de la con-sistencia en el Cono de Abrams del orden del 11 % para lafibra corta y del 25 % para la fibra larga con relación a laconsistencia obtenida antes de la adición de fibra.

2.3.7 Conclusiones

1. En el programa experimental desarrollado, se ha de-mostrado la idoneidad del empleo de los materialesdisponibles en la región occidental (áridos calizos) parala obtención de hormigones de alta resistencia(R´bk=45 MPa), para su empleo en pavimentosultradelgado (UTW).

2. Los resultados obtenidos demuestran que los valoresde resistencias mecánicas del orden de los 45 MPa esindependiente de la dureza del árido calizo, dada la ac-ción de la matriz formada por el mortero.

3. Los hormigones de alta resistencia con áridos calizospresentan valores satisfactorios de resistencia al des-gaste, para su empleo en pavimentos.

4. En los hormigones especiales con adición de fibras,las fibras de polipropileno corta no mostraron benefi-cio evidente en los parámetros de resistencia mecáni-cas de los hormigones de alta resistencia estudiados.Su aporte se comienza a apreciar en hormigones deresistencias del orden de los 40 MPa. Si embargo pro-duce beneficios apreciables en los procesos defisuraciones de las losas de pavimento.

5. En hormigones de alta resistencia (R´bk=45 MPa), eltamaño óptimo de la fibra de polipropileno para ob-

tención de beneficios en las resistencias mecánicas delhormigón, oscila entre 38 y 50 mm. La fibra estructu-ral plástica no produjo beneficios importantes en lascaracterísticas mecánicas del hormigón, comportán-dose de manera similar a las fibras largas de poli-propileno.

6. Las fibras metálicas incrementan notablemente lascaracterísticas mecánicas del hormigón, fundamental-mente en las primeras edades. Por lo que permitiríalograr reducciones importantes en el espesor de la losadel pavimento.

7. La adición de fibras, en general, afectan notablementelas consistencia del hormigón, por lo que requierendel incremento del por ciento de aditivos superplas-tificantes.

2.3.8 Referencias bibliográficas

1. Aguado, A; Agullo, L; Gettu, R. Los Hormigones de AltasPrestaciones en las Infraestructuras Viarias. UniversidadPolitécnica de Cataluña. Cemento-Hormigón Nº 813. IECA.Agosto 2000.

2. Ismail Ozgur Yaman; Gokhan Inci; Nazhi Yesiller. UltrasonicPulse Velocity in Concrete Using Direct and IndirectTransmission. ACI Material Journal Technical Paper. Diciem-bre 2001.

3. Memorias 8º Congreso Mundial de Carreteras. 1998. Lisboa,Portugal.

4. J. Dardare.Contribution a‘e‘tude du Comportement Mecani-qué des Betons Renforcés avec des Fibres de Polypropylene.Symposium 1975. Proceding. Fibre Reinforced Cement andConcrete. p. 227.

5. ACI 305R-91. Hot Weather Concreting. Manual 2000. Part 2.


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APLICACIÓN DEL CONCEPTO DE APRENDER SIRVIENDO EN LAFORMACIÓN DEL CONSTRUCTOR CIVIL

APPLICATION OF THE SERVICE LEARNING CONCEPT TO THE CIVILCONSTRUCTOR VOCATIONAL TRAINING

Autores: Carlos Aguirre N., Constructor Civil, Miguel Andrade G., Profesor-Doctor en EducaciónAcadémicos ECCUC

emails: [email protected], [email protected]


RESUMEN

Este estudio, financiado por el Fondo de Desarrollo deDocencia UC, determinó una metodología tentativa parala aplicación del concepto Aprender Sirviendo (ServiceLearning), a la realidad de la Escuela de Construcción Ci-vil, mediante la planificación, inserción y desarrollo en doscursos de su malla curricular, ubicados en 2° y 5° añorespectivamente. Debe haceser mención que el métodofue considerado dentro de la discusión sobre la Respon-sabilidad Social Universitaria y Empresarial.

Palabras claves: Aprender Sirviendo, metodología dedocencia Universitaria, formación del constructor civil.

ABSTRACT

This study, was financed by the UC TeachingDevelopment Fund. It determined an attemptingmethodology to the application of the concept ofService - Learning, faced to the reality of the CivilConstruction School, by means of the planning,insertion and development in the two courses of itsyllabus, located in the 2nd and 5th year respectively.It must be mentioned that the method wasconsidered into the social university discussion andenterprise responsibility.

Keywords: Service Learning, methodology of Uni-versity teaching, formation of the civil constructor.

1. INTRODUCCIÓN

La Escuela de Construcción Civil aporta anualmente con100 profesionales a las empresas y entes públicos del país,manteniendo una presencia importante en el ámbito em-presarial y gubernamental. Además durante años los alum-nos de la Escuela han desarrollado acciones solidarias yde voluntariado, manteniendo un protagonismo en los dis-tintos programas universitarios y de ONG, como los tra-bajos voluntarios, las misiones e iniciativas como “UnTecho para Chile”. En ese sentido se observa una volunta-riedad en los alumnos que buscan desarrollar su propioconcepto de Responsabilidad Social en forma de unvoluntariado conciente y constante. En un serie de entre-vistas con algunos de estos alumnos se detecta que ellosquieren aportar con sus conocimientos profesionales a lasolución de estos problemas, pero al no tener creditajedentro una malla coherente de cursos, no pueden dedi-carle el tiempo, ni las herramientas necesarias para hacerun trabajo que sea más que el voluntariado.

En ese sentido, los docentes, hemos desarrollado unametodología, con el apoyo del fondo de desarrollo de ladocencia, FONDEDOC, que busca generar las instanciasdonde se apliquen el o los conceptos de Aprender Sirvien-do y que permita desarrollar actividades de servicio don-de se reflejen y midan algunos o todos los dominioscognitivos de cada uno de los cursos, además de desa-rrollar otras habilidades propias de los objetivos transver-sales de la carrera.

Páginas: 27 - 40


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Bajo este prisma se puede sostener que el método, apli-cado de forma intuitiva en otras ramas del saber científi-co, puede ser aplicado en los ramos seleccionadosimplicando una mejora en el rendimiento particular y co-lectivo de los alumnos de la Escuela, al coherenciar algu-nos objetivos establecidos en el programa con actividadesdonde se desarrolle el servicio a la comunidad.

2. ¿QUÉ ES APRENDER SIRVIENDO (AS)?

El Aprender Sirviendo nace como una extensión de la Res-ponsabilidad Social Universitaria, que sitúa a la Universi-dad como el ente que busca conocer la verdad y aplicarsus conocimientos al servicio de la realidad social. En esesentido, el Aprender Sirviendo es una extensión de las ac-ciones propias de la Universidad en un ámbito cognitivo yde formación valórica del alumno. Conviene hacer tomarlas frases de nuestro rector en su cuenta del año 20021:“La educación en valores requiere un diálogo de perso-nas, un encuentro de experiencias vitales. Por eso, quere-mos que la docencia sea un testimonio personal, unarelación de intimidad intelectual, que invite a la reflexión yal diálogo más profundo del alumno consigo mismo.Como dijo un connotado educador, no se trata de llenarbaldes sino de encender fuegos.”

Bajo este prisma, la aplicación de esta metodología y susderivaciones es, sin duda, un aporte concreto a la llamadadel rector a mejorar nuestra docencia en la Universidad yaportar con un grano de arena a la llamada Responsabili-dad Social Universitaria.

Esta responsabilidad se puede definir como “(...) La capa-cidad que tiene la Universidad de difundir y poner en prác-tica un conjunto de principios y valores generales yespecíficos, por medio de cuatro procesos claves: Ges-tión, Docencia, Investigación y Extensión. Así asume suResponsabilidad Social ante la propia comunidad Univer-sitaria y el país donde está inserta.”2, lo cual nos lleva aplantear como prioridad la generación de nuevas formasde hacer y vivir la docencia, en coherencia con los otrostres sistemas, pero no olvidando que la Universidad estáinserta en una realidad social que exige su presencia ycreatividad.

Sin embargo, a nivel internacional esta experiencia no hasido fácil, tal como se puede ver reflejado en la Declara-ción de Glion3 - suscrita por un grupo de rectores y profe-sores de las más prestigiosas Universidades de Europa yEstados Unidos – reconoce que “los académicos han sidolentos en aplicar sus destrezas a asuntos sociales urgen-tes, en parte, se supone, por su complejidad; en parte,quizá, por la falta de medios e incentivos para abordarlos,y en parte debido a que estos asuntos son controvertidosy el riesgo de fracasar es alto”.

En vista de ello es posible plantear que la primera parte deeste Aprender Sirviendo, nace del académico y es ,en sí,SU forma de ver y hacer tangible esta ResponsabilidadSocial Universitaria y está dispuesto a sobrellevar los ries-gos y beneficios que puede atraerle esta forma de hacerdocencia. En base a los antecedentes expuestos podemosconcluir que la metodología de Aprender Sirviendo es: “Laintegración de actividades de servicio a la comunidaden el currículum académico, donde los alumnos utili-zan los contenidos y herramientas académicas en aten-ción a necesidades reales de la comunidad”.4

En esos términos, el Aprender Sirviendo es una acción deservicio y una acción docente a la vez, tangibilizable enuna forma de diseñar, planificar y evaluar actividades dedocencia, propias de la disciplina en cuestión y que ade-más busca tener un impacto en los más necesitados de lasociedad, en los estudiantes y profesores involucrados,por tanto, es necesario establecer un nexo entre los obje-tivos de la experiencia, los objetivos cognitivos del cursoy los objetivos transversales del currículum, para que ensu alineación esté el fruto o proceso que se espera en losalumnos.

Se diferencia de otras actividades universitarias relacio-nadas, como el aprender haciendo (o en base a experien-cias), el voluntariado social (como Misiones y TrabajosVoluntarios) y el servicio social (Servicio País, por ejem-plo), por el grado de integración de los objetivos trans-versales y los cognitivos, consiguiendo en el alumno unaactitud, percepción y desarrollo diferente hacia su forma-ción y labor profesional.

1 Disponible en: http://www.puc.cl/webpuc/html/frames/frlauniversidad.html visitado el 1 de septiembre de 2004.2 Construye País, Documento de trabajo “Marco Conceptual sobre la Responsabilidad Social Universitaria”, 2002.3 Ver artículo de José Joaquín Brunner, “La Universidad Frente al Próximo Milenio”, presentado a la XIII Asamblea de la Unión de Universidades de

América Latina (UDUAL) celebrada en Santiago de Chile, en octubre de 1998.4 FURCO, Andrew, en Documento de la DGE editado por el equipo de Aprender Sirviendo UC.


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Tal como se observa en la Figura 1, el Aprender Sirviendose ubica en un lugar donde se propicia el aprendizaje inte-grado, tal como el aprender haciendo o trabajo en situa-ciones reales, pero además le otorga una dimensión deservicio asociada a un proyecto o visión común entre laUniversidad y alguna institución.

En ese mismo esquema, el enfoque FURCO, nos planteala distinción entre los tipos de servicios a desarrollar, don-de se observa que es complementario con los servicioscomunitarios y las prácticas basadas en el servicio (Tabla1).

El Aprender Sirviendo resulta una herramienta de mejoraen el desarrollo de las habilidades de los alumnos, al es-tablecer desafíos que en el aula serían difíciles de lograrcon todos los alumnos, como el liderazgo, tolerancia, sen-tido de servicio y sentido cívico.

Aglutinando los conceptos y definiciones el Aprender Sir-viendo resulta una de las alternativas de metodologíasdocentes que se aplican en el contexto de la nueva forma-ción general y resulta especialmente atractiva al permitirel desarrollo de la Responsabilidad Social Universitariapara profesores y alumnos, prestando además un servi-cio a la comunidad. Esta metodología logra aumentarsignificativamente los niveles de retención y aplicación delos contenidos de los cursos que la aplican versus los queno lo hacen5.

3. METODOLOGÍA PROPUESTA

En base a la experiencia de aplicación en la Escuela deConstrucción Civil y la revisión de antecedentes extranje-

Tabla 1Distinciones Entre los Tipos de Programas de Servicio

Distinciones Sobre Tres Tipos de Programas de Servicio

Servicio Comunitario Aprender Siviendo Prácticas Basadasen el Servicio

Beneficiario Principal Receptor Receptor y Proveedor ProveedorBuscado

Foco Principal Servicio Aprendizaje y Servicio Aprendizaje

Propósitos Desarrollo Cívico Desarrollo Académico Desarrollo de la CarreraEducacionales Buscados Desarrollo Ético Desarrollo Cívico Desarrollo Académico

Integración con el Periférico Integrado Co curricularCurrículum Suplementario

Naturaleza de la Basado en una Causa Basado en una Basado en una IndustriaActividad Social Disciplina Académica o una Carrera

5 Astin, Alexander, et al; “How Service Learning Affects Students”, Enero 2000, Higher Education Research Institute, Universidad de California, LosAngeles.

Figura 1Integración entre el Servicio y el desarrollo de objetivos

de servicio y de aprendizaje


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ros, se plantea la siguiente metodología que considera lospasos a seguir para implementarla en un nivel eficiente encursos de pregrado (Figura 2).

1) Análisis preliminar

Para empezar, es necesario un proceso de reflexión en tor-no al cuál es el papel que le cabe a la profesión y/o activi-dad en la sociedad y cuál es el alcance de los conocimien-tos relevantes para realizar una acción que impactepositivamente en la población más necesitada.

En ese sentido y tal como plantea la Figura 3, es necesariosaber cuál o cuáles son las líneas de problemas que sonmás factibles de abordar dentro de la formación depregrado, como así la naturaleza del problema en térmi-nos de su multidisciplinareidad, y las fortalezas y debili-dades con los cuales cuenta la unidad.

Una vez realizado este análisis, se tendría una o varias lí-neas de acción y estudio, como así la necesidad o no de

Figura 2Metodología para la implementación de Aprender Sirviendo

Figura 3Análisis Preliminar

1.- Identificar cuál o cuáles son las dimensiones y cursosde apoyo a la comunidad en base a Responsabilidad SocialUniversitaria.

DEBATE DE ACADÉMICOS

2.- Establecer si el problema es o no multidisciplinario

BUSQUE SOCIOS EN OTRAS DISCIPLINAS

3.- Establecer las fortalezas y debilidades de:

Alumnos

Profesores

Infraestructura

apoyo de otras disciplinas y las posibles deficiencias conque se contará para la realización de las actividades deservicio, asociando estos a cursos o materias específicasdentro de la formación de pregrado.

Como producto tangible de esta etapa, se considera unaMatriz de Planificación (Tabla 2), donde se muestra cuál ocuáles son las columnas a llenar, que permitirá contestarlas siguientes preguntas base:

1.- ¿Dónde se puede aplicar Aprender Sirviendo en micarrera?

2.- ¿Necesito de ayuda de otra unidad?

3.- ¿Es necesario construir un plan conjunto con otra uni-dad académica?

Tabla 2Matriz de Planificación y Discusión Preliminar

¿Es Multi-disciplinario? Fortalezas Debilidades

Dimensiones Problemas Cursosde Apoyo Asociados Relacionados SI NO Alumnos Profesores Infraes- Alumnos Profesores Infraes-

tructura tructura


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2) Nivel de currículo, objetivos y relación con elservicio

Una vez identificados los ramos y materias susceptibles aser tratados mediante al Aprender Sirviendo, resultaríaconveniente coordinar cuál o cuáles serán los ObjetivosCognitivos y transversales a tratar con Aprender Sirvien-do en cada uno de ellos. En ese sentido se plantea la Ma-triz de análisis de objetivos (Tabla 3), de cuyo procesodebería concluir con los cursos y los objetivos a ser im-partidos mediante Aprender Sirviendo.

Tabla 3Matriz de Análisis de Objetivos

Problemas Cursos Objetivos Objetivosasociados Relacionados Cognitivos Transversales

3) Nivel de curso

Una vez definidos los objetivos del curso que serán desa-rrollados con actividades de Aprender Sirviendo y el enfo-que que se requiere, es necesario contextualizar lasactividades en función de los distintos aspectos a tratar.En la Figura 4, se establece cuál o cuáles son las macroactividades de un curso, la asignación de horas profesory ayudantes, Institución y alumnos ocupados, lo que per-mitiría tener un contexto global del desarrollo del Apren-der Sirviendo en un curso. De esa forma es posibleentender que la carga académica del profesor, en una pri-mera etapa, es muy fuerte, pero en la medida que avanzala experiencia, ésta se va trasladando a los alumnos.

i. Incorporación de los contenidos básicos de laResponsabilidad Social Universitaria al curso

En un primer punto, es necesaria la incorporación de ladiscusión por parte del profesor y los ayudantes de lasprincipales interrogantes que nacen ante la Responsabili-dad Social Universitaria.

a. ¿Qué entendemos por Responsabilidad Social?b. ¿Qué es una Universidad Socialmente Responsable?c. ¿Cuáles son los valores y principios que rigen la vida

universitaria?

En esta etapa, es conveniente realizar el debate en el aula,planificarlo y medirlo con los instrumentos establecidosen los puntos posteriores. Es necesario contar con estainstancia de debate, para enmarcar las futuras actividadesen una lógica Universidad, Escuela y su dimensión ética.

ii. Contacto con entidades

En base a la Matriz de Planificación ya es posible estable-cer cuál o cuáles serían las problemáticas a tratar, es ne-cesario contar con una institución de contraparte que tengaun acercamiento profesional con la realidad social. Estenexo debe contar con una estructura tal que permita ac-ceder, mantener y actualizar la información necesaria paraun correcto diagnóstico y acotación del problema al cualse quiere contribuir.

Esta articulación está definida como base para estructu-rar un convenio explícito de apoyo mutuo, que se expreseen una Matriz de Marco Lógico6 como la que se muestraen la Tabla 47, incorporando los logros esperado, comoasí los medios de verificación y control del cumplimientode éstos.

Esta Matriz de Marco Lógico, es sin duda una herramien-ta basal del inicio de la experiencia Aprender Sirviendo enel curso y será de gran ayuda para el desarrollo, control y

6 ILPES, CEPAL: “Matriz de Marco Lógico para la Evaluación y Planificación de Proyectos”, 2000.7 Que es una adaptación de la Matriz de Marco Lógico a una realidad concreta, sin embargo, sus componentes de planificación y evaluación siguen

siendo los mismos.

Figura 4Dedicación de cada uno de los actores en las actividades de

Aprender Sirviendo


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Tabla 4Matriz de Marco Lógico como herramienta de Aprender Sirviendo y las preguntas e inquietudes que se deben responder para llenarla

evaluación de los cursos que apliquen Aprender Sirvien-do, al identificar las variables exógenas que pueden influiren la calidad, pertinencia e impacto del producto final,además de establecer las responsabilidades y compromi-sos de cada una de las partes.

La construcción de esta matriz permitiría eliminar o con-trolar los siguientes vicios:

1.- Considerar que los alumnos son mano de obra baratay calificada, por lo que hacen la labor “sucia”, pasarencuestas, recolectar datos hacer catastros, etc.

2.- Establecer que la experiencia del Aprender Sirviendo esuna construcción entre todos los actores involucradosy nace de un principio de colaboración mutua.

3.- Acotar las Macro actividades y no la actividades mis-mas, es necesario que los alumnos desarrollen partede las acciones y se sientan parte de ellas al ser partí-cipes de su estructuración. Por lo que se recomiendaplantear Macro actividades y dejar que los alumnosllenen las acciones dentro de la cada una de ellas.

iii. Medición de las expectativas de los alumnos

Una vez realizada la presentación de la Responsabili-dad Social Universitaria en el aula, resulta conveniente

establecer cuál o cuáles son las expectativas de losalumnos ante esta experiencia de servicio. Cabe recor-dar que los alumnos sienten, de forma natural, una res-ponsabilidad con la sociedad, lo que se expresa en suparticipación en las distintas actividades solidarias dela Universidad.

En este punto resulta conveniente hacer la distinción en-tre el Aprender Sirviendo y las actividades de solidariaspara centrar las expectativas de los alumnos en el pro-ducto y su aporte a la sociedad más que en el proceso o lasensibilización propia de acercarse a un problema socialreal y contingente.

Se recomienda medir la percepción de los alumnos respec-to a los conocimientos adquiridos en la carrera y la percep-ción que han desarrollado en actividades solidarias. Juntocon eso, es conveniente establecer qué esperan ellos coneste desafío. Esta medición se debería hacer mediante uncuestionario, tipo encuesta, que busque identificar estospuntos. A esta medición se le denominará Situación Base.

iv. Planificación de actividades en aula

La labor del Aprender Sirviendo en aula está centrada enla proposición de acciones e instancias de Reflexión so-bre la naturaleza de lo realizado. Esta Reflexión deberíaestar planificada y cumplir con ciertos requisitos base.

Logro

¿Qué se espera de estaexperiencia?

¿Cuál es el aporte concreto y/oproducto a entregar?

¿Cuáles son los productosintermedios a entregar?

¿Qué rol le cabe a cada uno de losintegrantes?

Indicador de resultados y mediode verificación

Unidad medible que muestre elcumplimiento del logro esperado

y cómo se mide


y cómo se mide


y cómo se mide


y cómo se mide

Supuestos

Factores endógenos queafectarían el cumplimiento

del logro


del logro


del logro


del logro

Definiciones

Finalidad: ¿Cuál es el macroproblema a tratar?

Propósito: ¿Cuál es el ObjetivoGeneral de Aprender Sirviendoen esta experiencia?

Componente: ¿Cuál o cuáles sonlos Objetivos Específicos delAprender Sirviendo, tantocognitivos como transversales?

Actividad: Numeración de lasactividades macro a desarrollarpor: • Alumnos

• Profesor• Institución


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En este ámbito resulta útil la aplicación del modelo delas 4’C8:

1era C: Continuo: Desde el inicio el curso debe proporcio-nar un ambiente de continuo cuestionamiento de cadaevento y experiencia a realizar. La reflexión debe produ-cirse, antes, durante y después de cada paso.

2da C: Conectado: Debe existir una conexión entre el servi-cio y los intereses académicos e intelectuales, cuya sínte-sis es la acción que están realizando.

3era C: Challenging: (Desafío), Desarrollo de una reflexiónque permita a los estudiantes sentirse cautivados por laexperiencia que están realizando y que ellos desde el ca-mino de crítica puedan elaborar nuevas formas de desa-rrollar la intervención.

4ta C: Contextualizada: La reflexión será el medio para eldesarrollo y aplicación de los tópicos del curso a la expe-riencia, la labor profesional y su Responsabilidad Social.Las actividades de Aprender Sirviendo, destinadas a crearestas instancias de reflexión, a realizar en el aula puedenser las siguientes:

1.- Análisis de una problemática relacionada

Al inicio del curso es conveniente desarrollar una sesiónde discusión acerca de un tema que esté relacionado conla problemática a tratar y con los datos reales que permi-tan acercarse al fenómeno desde una perspectiva teórica,que permita establecer los marcos de referencia y acota-ción de las iniciativas a desarrollar en el curso y su víncu-lo con las materias a tratar.

2.- Discusión

Una vez que los alumnos ya han desarrollado su diagnós-tico de la situación y empiezan a desarrollar el mandatoespecífico de trabajo, es conveniente que realicen una dis-cusión de cómo están abordando sus iniciativas y definiren conjunto las metas específicas.

3.- Sociabilización entre sus pares

Una vez concluido el curso, resulta necesario sociabilizar losresultados entre los alumnos y sacar conclusiones sobre el

impacto que tienen sus acciones de servicio, los problemascon que se encontraron y el nivel de satisfacción de los alum-nos, la institución, los profesores y la Universidad. Dado quelas actividades mencionadas se encuentran en la Matriz dePlanificación y, según sea el caso, tienen distintos indicadoresde resultados, debería ser posible establecer el valor de ellos,además de observar el rendimiento de los alumnos y la mo-tivación en el desarrollo de este proyecto.

v. Planificación de actividades en terreno

De la misma forma que se planea la reflexión como parteclave del desarrollo del curso, resulta importante el plani-ficar y entregar a los alumnos algunas recomendacionesbásicas sobre las actividades de terreno. Una de ella esmantener el respeto declarado con el medio ambiente queestán investigando o dónde se están incorporando, lo quepasa por establecer un lenguaje que sea comprensible, nohablar con términos demasiado técnicos, mantener unaactitud de respeto y no de paternalismo, los alumnos noson el “medio y recurso” que resolverán todos los proble-mas, muy por el contrario contribuirán a desarrollar unasolución de largo plazo sobre los involucrados9.

En general, las actividades del Aprender Sirviendo nace-rán de varias fuentes y, dependiendo del nivel profesionaldel curso10, serán enfocadas hacia el diagnóstico, el desa-rrollo de experiencias e intervenciones, el diseño de solu-ciones. En todos los caso, resulta imprescindible entregarlos resultados, productos y servicios entregados a la ins-titución y a los beneficiarios.

1.- Diagnóstico de la situación

Es el primer acercamiento a la problemática social, me-diante datos secundarios y primarios, se recomienda par-tir por la recolección de los secundarios en la instituciónsocial y en los entes estatales que cuentan con ellos, INE,Municipalidades, Gobierno, Centros de Investigación, etc.Los datos primarios, deben ser recolectados por los alum-nos y, por ende, ellos deben ser capaces de diseñar, apli-car y analizar la información con que cuentan11.

El producto debe ser un diagnóstico, separado por dimen-siones deficitarias y matices que requieran de apoyo pro-fesional, de la situación que se está estudiando y planteara grandes rasgos cuál o cuáles serán los pasos a seguir.

8 Eyler, Giles y Schiede, (1998). “A practitioners Guide to Reflection in Service Learning: Student Voices and Reflection” Nashville, Tn VanderbllitUniversity.

9 Ver experiencia “Preparación y Evaluación de Proyectos”, 2° semestre 2004. cursos.puc.cl/ccl4110-1.10 Entiéndase por nivel profesional, el grado de manejo de las disciplinas y herramientas propias de la profesión en el curso.11 Ver Experiencia de “Metodología de la Investigación”. cursos.puc.cl/ccl1260-1.


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2.- Desarrollo de la experiencia de Aprender Sirviendo

En una experiencia de Aprender Sirviendo, los alumnosdeben tomar un protagonismo significativo en su desa-rrollo (Figura 4), para ello requieren aprender medidas yherramientas básicas de planificación y control. En esesentido, una vez realizado el diagnóstico, se requerirá pla-nificar la experiencia en el marco de la investigación so-cial, lo que permitirá establecer los tiempos y precedenciasde las actividades.

Una vez sistematizados los pasos a seguir, es necesarioque los alumnos planteen una Matriz de Planificación deActividades y Resultados, con una programación que per-mita el seguimiento y apoyo por parte de los ayudantes yprofesores del curso, además de calendarizar las metas yproductos intermedios. Para ello se presenta la Tabla 5 y

la Ficha de Experiencia que permitirá mantener este con-trol, Tabla 6.

Cabe destacar que en cada una de las metas, se debe in-volucrar una medición temporal o fecha de realización.

3.- Diseño del producto o servicio final

Una de las preguntas clave desde la planificación hasta lapuesta en marcha del programa, resulta ser ¿Cuál es elproducto?. La respuesta no es fácil, dado que muchasveces debería ser un servicio comunitario, con un alcanceespecífico, y en otros será una parte de un apoyolongitudinal y construirá la base para otras intervencio-nes posteriores. En ambos casos, el producto final debe-ría ser definido por la Institución y el profesor, peropermitiendo variaciones de acuerdo al cumplimiento de

Tabla 5Matriz de Planificación de Actividades y Resultados

Objetivo Actividades Metas Intermedias Indicadores Metas Finales Indicadores

De servicio

Cognitivo

Transversal

Tabla 6Ficha de Experiencia

Proyecto:

Resumen:

Objetivos

Recursos Actividades Tareas Metas Producto Responsable

Semana 1

Semana 2

Semana ....

Semana 16


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los supuestos de Matriz Lógica de Planificación y Control(Tabla 4).

Este producto, que va desde un informe hasta la puestaen marcha de una iniciativa comunitaria, será parte inte-grante de la evaluación del curso. Debe aglutinar los re-sultados, criterios y experiencias de los alumnos, pero enun lenguaje, formato y estructura que permita una comu-nicación eficiente con los beneficiarios directos. Esto selograría mediante charlas, grupos de discusión y/o diná-micas de grupos, que realicen los alumnos.

4.- Sociabilización con el beneficiario

Continuando con lo anterior, es recomendable “cerrar el cír-culo” con los beneficiados directos de la experiencia deAprender Sirviendo, mediante una reunión o asamblea finalcon ellos, en el caso que sea posible. En otros casos, bas-tará con hacer una difusión focalizada de los resultados,ocupando los medios de comunicación más adecuados.

vi. Control de actividades y avances

Para las actividades a desarrollar se proponen las siguien-tes matrices de análisis, planificación, control y evalua-ción de resultados:

1.- Actividades de aula

Las actividades en aula buscan generar una reflexión y, porende, sus resultados deben ser controlados mediante losanálisis de las actitudes ante la reflexión por parte de losalumnos y el grado de dinamismo que se logra en el aula.

Por otro lado, dado que existe una diferencia entre la si-tuación base y la situación Aprender Sirviendo, se reco-mienda establecer algunos indicadores pertinentes yobservables para medir la eficiencia de las actividades delaula, con los cuales se completa la Tabla 7.

Tabla 7Matriz de Control de Actividades en Aula

Componente Meta Resultado Indicador HabilidadDestacada

actividad n

2.- Actividades de terreno

Dada la naturaleza de las actividades de terreno, los estu-diantes, deberán practicar el autocontrol de sus activida-des, manteniendo un flujo de información al profesor y ala Institución de los resultados obtenidos. En sí, esto po-

tencia el protagonismo de los alumnos en las actividadesy potencia la generación de habilidades como el liderazgoy la posibilidad de resolver problemas complejos en sulabor profesional. En ese sentido, sólo puede ser contro-lable, el avance según los productos intermedios y/o me-tas impuestas por ellos mismos en la planificación.

vii. Medición de resultados

Los resultados de la experiencia se deberán observar des-de dos perspectivas, por un lado, el efecto sobre la insti-tución y la coherencia de estos con la Matriz dePlanificación y, por otro, el desarrollo cognitivo, valóricoy motivacional de los alumnos.

El primero, nace de la evaluación de los indicadores deresultados de la matriz, mientras que los segundos nacendesde dos fuentes:

1.- La mejora en el rendimiento colectivo de los alumnosdel curso.

2.- La diferencia entre los indicadores que definían la si-tuación base y la situación con Aprender Sirviendo.

viii. Sociabilización de resultados

Este punto se refiere a la difusión pública de los resultados,tanto a comunidad universitaria como a la sociedad. Unejemplo de ello, correspondería a la publicación de la expe-riencia del curso “Desafíos de la Ingeniería” y la publica-ción en la portada de “El Mercurio” el día domingo posteriora la jornada de presentación de resultados, que mejora laautoestima de los alumnos, fija en la percepción de la co-munidad universitaria que es posible desarrollar algunasiniciativas y por último, aporta a la imagen institucional.

Esta difusión potencia el trabajo futuro, al entregar un pro-ducto tangible a la sociedad y posicionar a los alumnos,los profesores y a la Universidad en los medios de comu-nicación.

4. METODOLOGÍA PROPUESTA APLICADA EN LOSCURSOS ECCUC

1) Metodología de la Investigación

El curso de Metodología de la Investigación se encuentraen el tercer semestre de la carrera, en paralelo con loscursos introductorios de técnicas y lenguaje de construc-ción, por ende el manejo profesional de los alumnos esaún muy básico. Sin embargo, los contenidos del curso,


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en especial los que introducen a la investigación de fenó-menos sociales, se prestan muy concretamente para apli-car Aprender Sirviendo.

En ese sentido se desarrollo una investigación sobre larealidad laboral, en obras de construcción, donde no secontó con una contraparte de servicio. En este sentido,resultó muy difícil establecer los caminos de difusión delproducto final, optándose por la incorporación de estosresultados al ámbito académico y científico.

La ficha de la experiencia se muestra en la Tabla 8. Talcomo se observa, se desarrolló el Marco lógico de la ini-ciativa y definiéndose las actividades, indicadores, etc.

Por otro lado, la experiencia se desarrolló según los dosámbitos mencionados. El primero en el aula y el segundoen terreno, tal como muestra la Figura 5.

Los principales resultados son:

• Aumento de la asistencia promedio del curso, llegandoal 95% de los alumnos inscritos en promedio, de la mis-ma forma la calificaciones aumentaron significativa-mente.

• Aumento de la motivación por su trabajo y su futurolaboral.

• Identificación del alumno con la profesión y su capaci-dad de mando.

• Mejora en los niveles de debate, entre los alumnos.

Figura 5Actividades del Curso de Metodología de la Investigación

2) Preparación y Evaluación de Proyectos

El curso de Preparación y Evaluación de Proyectos, a pe-sar de ser del currículo antiguo, tiene componentes deaprender haciendo, que potencian la formación de losalumnos, en término del desarrollo de habilidades trans-versales. A modo de ejemplo, en este curso de realiza, anivel de tradición, un juego de roles al final del curso. Enél, los alumnos presentan sus proyectos semestrales, entenida formal y con todas las condiciones de equipamiento,data show, cóctel, agua, etc. El profesor actúa de modera-dor y el resto del curso actúa como inversionista. En eseevento, los alumnos responden un instrumento que per-mite establecer si ellos invertirían o no en el proyecto ycomo asignarían los recursos ficticios que se les entrega.Esa asignación es la base de la nota del trabajo semestral,más la evaluación del informe final por parte del profesory los ayudantes.

En ese marco, sólo fue cambiar la planificación y aplicarla metodología de Aprender Sirviendo mediante dos gru-po piloto. En ese ámbito se generó una metodología másamplia que en las otras dos experiencias.

i. Incorporación de los contenidos básicos de laResponsabilidad Social Universitaria al curso

El tema se abordó desde el principio de la eficiencia en laasignación de recursos y el manejo de las empresas e ins-tituciones en base a controlar las externalidades negati-vas, las diferencias entre una valoración social y unaprivada. Además, se estableció un marco general para eldesarrollo de las empresas en base a los postulados deResponsabilidad Social Empresarial de Milton Freadmany Keith Davis.

ii. Contacto con entidades

Ya estaba definido que el enfoque del curso es la prepara-ción y evaluación de proyectos, que en este caso deberíancontar con un beneficiado tangible y en lo posible con unainstitución que apoye estas iniciativas. Es cierto que unproyecto de esta índole dura más de un año en su prepa-ración, sin embargo, al existir una entidad que esté desa-rrollando iniciativas, es posible establecer una cooperaciónmutua.

Bajo este principio de sinergia, se contactó a PUENTESUC, planteándose cuál o cuáles son las fortalezas y debili-dades de nuestros alumnos y cuál o cuáles deberían serlos ámbitos en que ellos se desempeñarían de forma máseficiente. Esta vez, por ser un piloto, no se contempló un


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trabajo multidisciplinario, buscando un proyecto que ten-ga una componente de construcción significativa. Sinembargo, el tiempo demostró que los alumnos desarro-llarían por su lado esta capacidad y generarían las redesnecesarias para salvar el problema.

En ese sentido, se completó la Matriz de Marco Lógico,tal como se muestra en las Tablas 8 y 9. Esta tabla fuerealizada en forma parcial y en este caso fue más implíci-ta, lo que conllevó a problemas importantes a la hora dedefinir cuál o cuáles serian los productos de la experien-cia.

iii. Medición de las expectativas de los alumnos

Al inicio del curso, se presentaron los proyectos disponi-bles para ser preparados y evaluados. Son 10 y sólo dosde ellos son de Aprender Sirviendo. Se generó un sistemade postulación que incluía sus antecedentes académicos

(Promedio Ponderado Acumulado, ayudantías realizadas,número de créditos cursados, cursos OFG y OPR cursa-dos, etc.), recomendaciones, (tanto de profesores UC,como de personas ajenas a la Universidad) y el desarrollode actividades relacionadas con el servicio y/o la vida pro-fesional.

Bajo este esquema a cada grupo de 6 alumnos, se le asig-nó un puntaje y se pasó a una entrevista donde fueronelegidos dos grupos para el desarrollo de los proyectosde Aprender Sirviendo. A ellos se les hizo un análisis cua-litativo de sus intereses y expectativas respecto al pro-yecto.

iv. Planificación de actividades en aula

Para el aula se diseñaron tres actividades, de las cualesse ha desarrollado una hasta la fecha. la Matriz de Planifi-cación se muestra en la Tabla 9.

Tabla 8Matriz de Marco Lógico de “Evaluación del Proyecto Unidos por la Casa Propia”

Logro

Manuales, métodos evaluaciónde iniciativas poblacionales

Informe de EvaluaciónEx-anteEx-post

Proyecto evaluado según unapauta metodológica

Desarrollo de habilidades demanejo de grupo y sensibilidad

social

Alumnos resuelven losproblemas

Profesor los controla una vezpor semana sus avances y

logrosEntrega de Bases de datos y

contactos con otras entidades

Indicador de resultadosy medio de verificación

Número de metodologíaso guías metodológicas

aplicadas

Número de actores coninforme conforme

Evaluación del productopor parte del profesor

Análisis de la situaciónbase y situación Aprender

Sirviendo

Informe de proyectodesarrollado en red de

actores

Supuestos

Existe un acceso eficiente a lainformación de todos los

actores involucrados

Los actores se muestrandisponibles a entregar yevaluar la información

Los alumnos se muestranmotivados

La institución no tieneproblemas de entrega de

información

Definiciones

FinalidadAportar a la gestión de la Municipalidadde La Florida en el tema de viviendasocial

PropósitoEstablecer un análisis de los beneficiosnetos sociales y privados de los actoresinvolucrados en el proyecto

ComponenteCognitivoDesarrollo de la evaluación de unproyectoTransversalesDesarrollo de habilidades decomunicación, liderazgo yResponsabilidad Social Universitaria

Actividad• AlumnosSegún calendario de ellos• ProfesorControl y guía de los alumnos• InstituciónEntrega de informaciónFacilitar contactos institucionales


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v. Planificación de actividades en terreno

Los Alumnos deberán desarrollar las actividades en concordancia con su planificación, tal como se observa en la Tabla 10,que presenta las actividades detalladas y calendarizadas. En los productos se identificó un archivo que será enviado alprofesor para su corrección y archivo en final de la semana, además se muestran las fotografías de las acciones ya realiza-das por ambos grupos.

Tabla 9Matriz de Control de Actividades en Aula

Componente Meta Resultado Indicador HabilidadDestacada

actividad 1 Desarrollo de Entregar herramientas Entrega de los diagnósticos Número de diagnósticos Capacidadun diagnóstico certero de análisis de información más acabado rechazados Crítica

actividad 2 Desarrollo de la Entrega de una Cumplimiento % de término Manejopreparación del proyecto meta específica de la meta de la meta de grupos

actividad 3 Entrega y sociabilización Redacción Informe Evaluación por parte Comunicacióndel proyecto del Informe de los alumnos y reflexión

Tabla 10Matriz de Planificación de Actividades y Resultados

Actividades

Generación de undiagnóstico y solución

Análisis de costostangibles e intangiblesAnálisis de beneficiostangibles e intangiblesGeneración de índices

Generación de undiagnóstico y solución

Metas Intermedias

Apreciación de losalumnos en forma de

informe profesional o deconsultaría

Cumplimiento de lacalendarización

propuesta

Cumplimiento de lacalendarización

propuesta

Indicadores

Aceptación del informe porparte del profesor y la

municipalidad

Cantidad de reuniones congrupos

Eficiencia del trabajo de losalumnos

Diferencia en losindicadores denominados

relevantes entre lasituación base y Aprender

Sirviendo

Metas Finales

Análisis del proyecto

Contenido conforme entérminos

metodológicosconsiderando larelevancia de lainformación y la

coherencia interna delproyecto

Análisis del proyectodesde una perspectiva

valórica

Objetivos

De servicio. Entregaruna respuesta a unrequerimientoprofesional

Cognitivo. Preparacióny evaluación de unproyecto de interéssocial

Transversal.Desarrollo dehabilidades de trabajoen grupoDesarrollo de valoresde respeto y tolerancia

Indicadores

Evaluación de losbeneficiados,

municipalidad yprofesor

Impacto en elrendimiento del

curso

Nivel de reflexión enlas jornadas

Nivel de satisfacciónde alumno con el

curso

vi. Diseño del producto o servicio final

El producto será un informe sobre el impacto del proyec-to “Unidos por la casa propia” y una metodología paraerradicar el Campamento Camilo Henríquez. Además, serealizan reuniones de sociabilización de los resultados.Esta se desarrollará en dos etapas, la primera es la re-unión con los pobladores (para ambos proyectos), en don-de se les pasó un instrumento de medición12, y la segunda

donde se presentará en informe y las herramientas nece-sarias para que los beneficios establecidos se cumplan.Tal como se observa, los alumnos desarrollaron variostópicos con los pobladores y la municipalidad, aunque suimpacto aún está en proceso de medición, dado que estesemestre está en curso.

12 Ver disco (video CD), que muestra el caso de “Unidos por la casa propia”. Disponible en web.


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vii. Control de actividades y avances

El control ha sido realizado según la calendarización y semide según los indicadores y metas Intermedias espera-das.

viii. Medición de resultados

Aún no se ha podido medir los resultado específicos dadoque se está a mediados de semestre. Aunque a la fecha yase han detectado los siguientes:

• Aumento de la asistencia promedio del curso, llegandoal 100% de los alumnos inscritos, de la misma formalas calificaciones aumentaron significativamente, hastala fecha.

• Aumento de la identificación de los alumnos con su pro-fesión y su rol.

• Mejora en los niveles de debate, entre los alumnos.• Aumento de la motivación y competencia entre los gru-

pos.• Generación de redes por parte de los alumnos13.

ix. Sociabilización de resultados

Se piensa socializar los resultados, al tener reuniones conlos pobladores, la municipalidad y la prensa. Sin embar-go, este punto aún no ha sido desarrollado, dado que nose han generado las conversaciones con los medios decomunicación.

x. Consideraciones generales

Resulta muy interesante destacar la motivación generadapor los alumnos y por ende, el compromiso de ellos conesta “causa” de servicio. Los alumnos aprenden lasmetodologías porque las necesitan, no por que sea un re-quisito para aprobar el curso. Se nota y es muy bien eva-luado por parte del profesor.

Sin embargo, la lentitud en la entrega de la informaciónpor parte de la institución, municipalidad, ha minado eldesarrollo eficiente de los proyectos, así como la falta dedefinición del producto en el caso de erradicación de Ca-milo Henríquez.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Es posible desarrollar, y aplicar la metodología de Apren-der Sirviendo en la Escuela de Construcción Civil UC, encoherencia con la Responsabilidad Social Universitaria yEmpresarial.

Para lo anterior, a la luz de los modelos de Aprender Sir-viendo revisados, resulta destacable por su sencillez y fá-cil aplicación, el de FURCO, que sirve de base conceptualpara esta metodología.

Es necesario destacar que la aplicación de esta metodolo-gía aumenta de forma significativa la relación Horas Pro-

Foto 1. Alumnos de Preparación y Evaluación de Proyectos envisita a campamento.

Foto 2. Alumnos de Preparación y Evaluación de Proyectos to-mando encuestas.

13 Los alumnos en la búsqueda de respuestas, ante un medio que no les entregaba información, fueron a hablar con el Ministro de Mideplan, AndrésPalma I., para que les ayudara a abrir algunas puertas. Se debe destacar que ese fue iniciativa única y exclusiva de ellos.


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fesor/ sección, por cuanto conlleva un trabajo dedicadodel profesor a la revisión y desarrollo de estos proyectos.En ese sentido, los cursos que ya estaban trabajando enel aprender haciendo (Preparación y Evaluación de Pro-yectos, CCL 4110), el aumento de carga no fue significati-vo. Entre eso se recordaría el análisis de las cargasacadémicas de cada profesor para el desarrollo de los cur-sos que quieran desarrollar esta metodología.

Para un buen funcionamiento de los acciones, resulta pri-mordial establecer contactos institucionales entre la Uni-versidad y los entes encargados o “Instituciones Socias”.

En todo sentido, el Aprender sirviendo, es una herramien-ta importante y significativa para el desarrollo de habilida-des cognitivas y sociales en los alumnos, aumentando lamotivación de los alumnos por aprender y dar solucionesa problemas reales, distinguiéndose del aprender hacien-do por la dimensión protagónica del alumno y su resulta-do en la construcción del país y la superación de unproblema que él dimensiona como importante.

6. BIBLIOGRAFÍA

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19) Silcox, Harry “ A How Guide to Reflection”, 1995, 2a edición,

Holanda, Brigton Press.

DISEÑO Y PROPIEDADES DE HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑOELABORADOS CON CEMENTO MEZCLA

DESIGN AND PROPERTIES OF HIGH PERFORMANCE CONCRETEELABORATED WITH BLENDED CEMENT

Autores: V.L. Bonavetti, O. Cabrera, H. Donza, G. Menéndez, M. Trezza, E. F. IrassarFacultad de Ingeniería - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

(B7400JWI) - Olavarría - Argentina - FAX 02284 - 451055email: [email protected]


RESUMEN

El aumento en la producción de hormigones de alto des-empeño y el uso de los cementos mezcla, requiereimplementar diferentes técnicas de diseño de mezcla,como son: la optimización granulométrica de agregadosmediante modelos de empaquetamiento, la predicción dela resistencia óptima a partir de las curvas de isorrespues-tas y el comportamiento del conjunto cemento mezcla-aditivo a través del ensayo del cono de Marsh para unarelación agua/cemento establecida.

El presente trabajo analiza el comportamiento de hormi-gones de alto desempeño elaborados con cemento con laincorporación de escoria granulada de alto horno y/o ma-terial calcáreo, a partir de la optimización de cada uno desus componentes. Los resultados obtenidos indican que,la incorporación de escoria de alto horno al cementoportland con material calcáreo incrementa el tiempo depermanencia del asentamiento en estado fresco y la rigi-dez del hormigón endurecido. Además, la utilización deadiciones con efectos complementarios (material calcáreoy escoria de alto horno) permite obtener hormigones conresistencias a compresión superiores a 65 MPa a los 28días.

Palabras claves: Escoria granulada de alto horno, mate-rial calcáreo, hormigones de alto desempeño.

ABSTRACT

The increase of the production of high performanceconcrete and the use of blended cements requiresto apply different techniques of mixture design suchas granulometric aggregates optimization throughpacking models, the optimum strength predictionfrom isoresponse curves and the cement-super-plasticizer compatibility using a Marsh cone for agiven w/c ratio.

This paper analyses the behavior of HPC elaboratedwith blended cement using granulated blast furnaceslag and calcareous materials trough the opti-mization of each compound. Results show that theuse of slag as replacement of portland cement withcalcareous materials, the elapsed time to slumploss and the stiffness of hardened concrete. There-fore, the utilization of supplementary materials(calcareous materials and granulated blast furnaceslag) permits to obtain concretes with compressivestrengths higher than 65 MPa at 28 days.

Keywords: Granulated blast furnace slag, calca-reous materials, high performance concrete.

Revista de la Construcción. Vol. 3 Nº 2Revista de la Construcción. Vol. 3 Nº 2 - 2004Páginas: 41 - 51

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INTRODUCCIÓN

El incremento en el contenido unitario de cemento y ladisminución de la relación agua/cemento del hormigón,es una práctica usual debido a la creciente necesidad deaumentar el nivel resistente y la durabilidad de las estruc-turas. Bajo esta situación, un volumen importante del ce-mento permanece sin hidratar, (a 150 días este parámetropuede alcanzar al 30 % cuando la relación a/c es de 0.34)(1), provocando un uso no racional del mismo. El empleode cementos con adiciones, produce una disminución enel gasto energético en la fabricación, un menor consumode recursos no renovables y una menor emisión de dióxidode carbono a la atmósfera, contribuyendo al cuidado delmedio ambiente.

Durante los años 90’ el uso de cementos fabricados conclinker portland y dos adiciones suplementarias (cemen-tos ternarios, compuestos o mezcla) se ha incrementadocomo consecuencia de presentar más ventajas que algu-nos cementos binarios (2). En la práctica, cada vez es máscomún el empleo de los cementos mezclas ternarios con-teniendo combinaciones de ceniza volante, humo de síli-ce y/o escoria granulada de alto horno los cuales han sidoobjeto de numerosos estudios (2-6).

A nivel mundial, diversas combinaciones de adiciones ori-ginan distintos tipos de cementos (binarios y ternarios)que dependen de los recursos disponibles en cada uno delos países. En Argentina y principalmente en el ámbito dela Provincia de Buenos Aires, el material calcáreo y la es-coria de alto horno son dos de los materiales más abun-dantes y económicos, siendo su incorporación al cemen-to en forma separada muy estudiada (1,7-11).

La adición de material calcáreo al clinker completa la frac-ción fina de la curva granulométrica del cemento sin in-crementar la demanda de agua, mejorando el empa-quetamiento del cemento y bloqueando los poros capilarespor obstrucción. Esta adición actúa durante la hidratacióndel C3A formando carboaluminatos y retrasando o impi-diendo la transformación de ettringita a monosulfoalu-minato. Además las partículas de material calcáreo cons-tituyen centros de nucleación de los cristales de hidróxidode calcio a tempranas edades (12) acelerando la hidra-tación de los granos de clinker, especialmente el C3S(13,14). Como consecuencia de esta interacción fisico-química el material calcáreo aumenta la resistencia tem-prana del cemento. Pero, como la incorporación de estaadición no produce la formación de silicato de calcio

hidratado (CSH) (15) el reemplazo parcial de clinker poresta adición reduce el volumen de productos dehidratación con características cementantes y genera unefecto de dilución en el cemento que puede ocasionar unadisminución de la resistencia a edades más avanzadas.Por otra parte, la piedra caliza molida disminuye la exuda-ción del hormigón (16), especialmente en aquellos conbajo contenido de cemento, y produce una menor pérdidade resistencia frente a un curado inadecuado (7).

En contraposición y con respecto a la durabilidad de estecemento han sido reportados algunos problemas. Frentea medios muy agresivos, con el aumento de materialcalcáreo se incrementa la difusión de iones cloruros (8) ydisminuye la resistencia frente a los sulfatos (17). Los úl-timos estudios de resistencia a los sulfatos en los cemen-tos con material calcáreo, han determinado que la pre-sencia de carbonato de calcio puede favorecer la formaciónde thaumasita. Este compuesto provoca la pérdida de co-herencia del material y se produce luego de la formaciónde ettringita y yeso constituyendo el último escalón delataque por sulfatos (18).

En cuanto a la adición de escoria granulada de alto hornose ha encontrado que su principal producto de hidratación,cuando se la mezcla con clinker portland y agua, es unsilicato de calcio hidratado (CSH), el cual posee caracte-rísticas similares al compuesto resultante de la hidrataciónde los silicatos de calcio del cemento portland (19). Lavelocidad de hidratación de la escoria es inicialmente másbaja que la correspondiente al cemento portland, comoconsecuencia el cemento portland conteniendo escoriamuestra una reducción de la resistencia a edades tempra-nas y una resistencia similar o más alta a edades más avan-zadas (19). A edades avanzadas, el refinamiento de granoy de poros que produce la escoria en la matriz cementantecontribuye a reducir la permeabilidad y la difusión de ionescloruro (20), aumentando la durabilidad del hormigón.

De acuerdo a lo expuesto, la combinación de materialcalcáreo y escoria granulada de alto horno en el cementoternario permite formular un cemento con adecuado de-sarrollo de resistencia debido a que el material calcáreocontribuye con la resistencia a tempranas edades y la es-coria lo hace a edades más avanzadas.

Pero, la incorporación de adiciones minerales con eleva-da finura puede afectar las propiedades del hormigón enestado fresco y endurecido. En estado fresco, las propor-ciones de las mezclas, el requerimiento de agua para al-

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canzar una consistencia especificada, las característicasdel fraguado, la trabajabilidad incluyendo la cohesión y laexudación y el calor de hidratación, son algunas de laspropiedades que pueden ser modificadas por las adicio-nes. En estado endurecido la velocidad de desarrollo deresistencia, la permeabilidad, la capilaridad, la durabilidadfrente al ataque de sulfatos, la difusión de cloruros, lacarbonatación y la resistencia a la fisuración sonsignificativamente afectadas por la incorporación de ma-teriales suplementarios al cemento.

Por otra parte, el incremento en la demanda de hormigo-nes de alto desempeño y la aparición en el mercado de loscementos mezcla, hace que sea necesario estudiar nue-vamente la optimización granulométrica de agregadosmediante modelos de empaquetamiento (21), la predic-ción de la resistencia a partir de las curvas deisorrespuestas (22) y el comportamiento del conjunto ce-mento mezcla/aditivo a través del ensayo del cono deMarsh para una relación agua/cemento establecida (23).

La determinación de la relación cemento mezcla-aditivosuperfluidificante, determinada en función del punto desaturación en el sistema agua-cemento mezcla-aditivo ob-tenido por el cono de Marsh, es un parámetro de sumaimportancia para elaborar hormigones de alto desempe-ño. Con algunas combinaciones de cemento super-plastificante, se han reportado varios inconvenientes, ta-les como: menor efecto fluidificante, rápida pérdida deasentamiento, severa segregación, retraso del tiempo defraguado y un fenómeno particular conocido como efectochampagne. Todos estos problemas puede originarse enla variación de la composición y las propiedades del ce-mento, como así también en los cambios en las caracte-rísticas del aditivo superplastificante (24). Sumado a loanterior hay que considerar que, sin modificarse de la flui-dez, se aumenta el costo de elaboración del hormigón.

El presente trabajo analiza el comportamiento de hormi-gones de alto desempeño elaborados con cemento con laincorporación de escoria granulada de alto horno y/o ma-terial calcáreo, a partir de la optimización de cada uno desus componentes.

MATERIALES Y MÉTODOS DE ENSAYOS

Cementos: Para el programa de ensayos se utilizó un ce-mento portland normal (CP) con 58 % de C3S, 18 % deC2S, 2 % de C3A y 13 % de C4AF y un cemento portlandcon 18 % de material calcáreo (C18F), obtenidos a partir

del mismo clinker portland. Ambos cementos pertenecena la clase resistente CP40 (f´c > 40 MPa a 28 días ensaya-dos sobre prismas de morteros ISO-RILEM).

La distribución de las partículas, y la composiciónmineralógica y química de los cementos tienen un impor-tante rol en el comportamiento reológico y en la evolu-ción de la resistencia de la pasta. El cemento C18F (Blaine:383 m2/kg) presentó una mayor superficie específica queel cemento CP (Blaine: 321 m2/kg) debido al mayor gradode molturabilidad que posee la piedra caliza frente alclinker portland. A pesar de esto, el diámetro característi-co de tamaño de partículas (x´) fue similar en ambos ce-mentos (28.81 a 31.13), pero el cemento C18F (0.86) re-gistró una distribución más amplia de las mismas (n) queel cemento CP (0.93).

Adición mineral: Como adición mineral se utilizó escoriagranulada de alto horno, con una finura Blaine de 450 m2/kg, un módulo químico (C+M+A/S) de 1.8 y un índice deactividad de 86 y 102 % (Grade 100, EN 196) a 7 y 28 díasrespectivamente. A partir del cual la escoria puede ser cla-sificada como de alta actividad.

El contenido de escoria incorporado en ambos cementosen peso fue de 20 %. Este contenido se adoptó debido aque, empleando curvas de isorrespuestas en estudios re-cientes (25) realizados sobre morteros ISO-RILEM conte-niendo material calcáreo y escoria granulada, mostraronque la combinación de 10-15 % de material calcáreo y20% de escoria producen excelentes niveles resistentesen el cemento mezcla.

Agregados: Como agregado grueso se utilizó una piedrapartida granítica con tamaño máximo de 16 mm, obtenidapor trituración de una roca madre con resistencia a flexióny compresión de 30,6 y 146 MPa, respectivamente. Elagregado fino empleado fue una arena natural silícea conmódulo de finura de 2,43.

La relación agregado fino/agregado grueso óptima queproduce el máximo empaquetamiento se calculó median-te el modelo de Touffar modificado (26). Sobre varias com-binaciones de agregado grueso y fino se determinó la dis-tribución granulométrica, el peso por unidad de volumeny el factor de empaque para corroborar los resultados quese muestran en la Figura 1. Los contenidos óptimos deagregados varían entre 60/40 y 40/60. Esta última rela-ción, con un factor de empaque de 0,74, se adoptó para laelaboración del hormigón debido a que un menor conte-

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nido de arena generalmente aumenta la trabajabilidad dela mezcla en estado fresco. Aún así, el contenido de pastadel hormigón debe ser superior al contenido de vacíoscorrespondiente al máximo empaque para alcanzar latrabajabilidad especificada, este exceso de pasta (overfill)(27) fue de 7 % en todos los hormigones estudiados.

Aditivo superplastificante: Como aditivo se empleó unreductor de agua de alto rango de base sulfonato demelamina formaldehído (SMF) con 28 % de material acti-vo en solución acuosa.

Caracterización del aditivo: Con frecuencia, los aditivossuperplastificantes comerciales están formados por unaserie compleja de materiales y debido al secreto industrialsu formulación exacta es desconocida (28).

Proporciones de las mezclas: Con los materiales antesdescriptos se elaboraron hormigones con 500 kg/m3 dematerial cementíceo, relación agua/material cementíceo (a/mc) de 0.30 y relación agregado fino/agregado total de0.40. La dosis de aditivo superplastificante empleado sedeterminó por el punto de saturación en pastas, obtenidocon el ensayo del cono de Marsh. Las proporciones de loshormigones estudiados se muestran en la Tabla 2. El cu-rado de las probetas fue de 24 horas en el molde y luegose sumergieron en agua saturada con cal a 20 ± 1ºC, has-ta las edades de ensayo: 3, 7, 28 y 90 días.

Compatibilidad cemento/aditivo: La compatibilidad ce-mento/aditivo está fuertemente vinculada con el conteni-do de C3A, la cantidad de álcalis y la finura del cementoportland (27,30-31), la cual, además puede ser influen-ciada por la incorporación de adiciones minerales.

Tabla 1:Cantidad de aditivo superplastificante absorbido por los diferentes

cementos mezclas

Muestra Cantidad absorbida, %

CP 78.7C18F 80.4

CP+20E 75.5C18F+20E 82.6

La compatibilidad de las distintas combinaciones de ma-terial cementíceo y el aditivo se realizó por medio del en-sayo del cono de Marsh. Para ello se midió a 10 y 60 mi-nutos el tiempo necesario que requiere un volumennormalizado de pasta, con una relación a/mc 0.30 prepa-rada con diferentes dosis, en fluir a través del cono. Elpunto de saturación que se define como el contenido óp-timo de aditivo, es la dosis a partir de la cual un incre-mento de la cantidad de aditivo no disminuye el tiempo deescurrimiento.

Para el estudio de la composición química y la adsorcióndel superplastificante sobre la superficie de distintos ti-pos de cementos se empleó el ensayo de espectroscopíaUV, con un espectrofotómetro Metrolab y la medición serealizó entre 200 y 400 nm (27). La máxima absorción seregistró a λ = 218 nm. Macías y Goñi (29), establecen queen esta zona se absorbe el grupo melamina, el cual seencuentra en la melamina sulfonato formaldehído, seña-lando al grupo melamina como principal componente deladitivo (Figura 2). La cantidad de aditivo adsorbido porcada cemento se muestra en la Tabla 1. De la misma sedesprende que la adición incorporada (material calcáreoy/o escoria granulada de alto horno) no influye signi-ficativamente en la extensión de la adsorción.

Figura 1: Variación del factor de empaque en función de la can-tidad de agregado fino.

Figura 2: Espectroscopía UV del aditivo superplastificante.

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Tabla 2:Proporciones de hormigones con cementos binarios y ternarios

Tipo de Materiales, kg/m3

cemento Agua Cemento Escoria Agregado Agregado Aditivofino grueso (1)

CP 150 499 --- 723 1084 0.53C18F 149 497 --- 719 1079 0.55

CP+20E 149 397 100 719 1079 0.55C18F+20E 149 396 99 717 1075 0.55

(1) Aditivo reductor de agua de alto rango en porcentaje de sólidos sus-pendidos por peso de material cementíceo.

La compatibilidad se establece cuando las curvas a 10 y60 minutos son coincidentes, es decir que el efectofluidificante permanece al menos durante 60 minutos (28).La Figura 3 muestra los resultados obtenidos en el ensa-yo del cono de Marsh, donde se ha representado el conte-nido de sólidos del aditivo superplastificante como por-centaje en peso del cemento mezcla y el tiempo que tardaen escurrir 200 cm3 de pasta.

En la Figura 3 a se puede observar que el cemento CPtiene una compatibilidad completa con el aditivo super-plastificante pues las curvas correspondientes a 10 y 60minutos son similares, manteniendo la fluidez por una horay registrando un punto de saturación de 0.32%.

Por otra parte las curvas son ligeramente diferentes paralos cemento C18F (Figura 3b) y C18F+20E (Figura 3d),teniendo un punto de saturación de 0.41 %. En contrapo-sición el cemento CP+20E muestra curvas atípicas, peroaún así es perfectamente claro el punto de saturación deeste cemento (0.43 %). En función de lo expuesto los ce-mentos empleados en este estudio son compatibles conel aditivo superplastificante. En la práctica, debido a la pre-sencia de los agregados y al asentamiento que se deseeobtener, es necesario incrementar sensiblemente la dosisóptima definida por el punto de saturación en aproxima-damente un 30 %. Aún así la información otorgada por elensayo del cono de Marsh es un buen punto de partidapara ajustar la dosis de aditivo a utilizar mediante pruebasde laboratorio del hormigón. Las dosis empleadas en loshormigones de este trabajo se muestran en la Tabla 2.

Figura 3: Relación entre tiempo necesario para fluir y el contenido de aditivo sólido respecto al peso de cemento, obtenida con el conoMarsh. a) CP, b) C18F, c) CP+20E y d) C18F+20E.

a) b)

c) d)

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Ensayos en estado fresco: La evaluación del asentamien-to y del tiempo de fraguado se realizó de acuerdo a lasnorma ASTM C 143 y C 403, respectivamente. Para deter-minar la retención del asentamiento en el tiempo, cada 15minutos se remezcló el hormigón durante un minuto yposteriormente se realizó la medición del mismo.

Propiedades mecánicas: Para la determinación de la re-sistencia a compresión y del módulo de elasticidad semoldearon probetas cilíndricas (10 x 20 cm) de acuerdo alas normas ASTM C 39 y C 469, respectivamente.

Agua no evaporable: Los fragmentos obtenidos del en-sayo a compresión, se molieron para la determinación dela cantidad de agua no evaporable de acuerdo al procedi-miento propuesto por Powers (32). Este valor se utilizócomo estimador del progreso de la reacción de hi-dratación, asumiendo que el material calcáreo es hidráuli-camente inactivo y que la totalidad de la escoria incorpo-rada reacciona para producir CSH.

Penetración de agua a 28 días: La penetración de aguase evaluó de acuerdo a la norma DIN 1048. Cumplida laedad de ensayo tres prismas de hormigón se secaron enestufa a 100 ± 5 ºC durante 24 horas. Luego cuatro carasdel prisma se impermeabilizaron con una pinturabituminosa, se pesaron y se sometieron a las siguientespresiones de agua: 0.1 MPa (48 horas), 0.3 MPa (24 ho-ras) y 0.7 MPa (24 horas). Finalizado el ensayo los pris-mas se pesaron y se rompieron a tracción por compre-sión diametral y se determinó la profundidad depenetración del agua.

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Propiedades del hormigón en estado fresco: Todos loshormigones estudiados presentaron elevados valores ini-ciales de asentamiento (23-24 cm) y un cono colapsado,independientemente del tipo de cemento empleado en laelaboración del mismo (Tabla 3).

La pérdida del asentamiento en el tiempo depende enmayor medida del tipo y contenido de aditivo superplas-tificante empleado, la humedad y la temperatura del am-biente, el tiempo y velocidad de remezclado del hormi-gón y de la presencia de otros tipos de aditivosincorporados al cemento (aditivos ayuda molienda) y/oal hormigón (24). En la Figura 4 se muestran los resulta-dos obtenidos en la pérdida de asentamiento de los hor-migones estudiados. En la misma se puede observar quelos hormigones elaborados con cementos CP+20E yC18F+20E registraron una pérdida de asentamiento si-milar en el tiempo, manteniendo este parámetro hastalos 90 minutos. En contrapartida los hormigones con CPy C18F mostraron un comportamiento semejante entreellos, pero mantuvieron durante un menor tiempo elasentamiento. De acuerdo con los resultados obtenidos,el grave problema de la pérdida de asentamiento de loshormigones con aditivos superplastificantes podría sermitigado, al menos en parte, por la incorporación de es-coria de alto horno.

Tabla 3:Propiedades en estado fresco de los hormigones elaborados con cementos binarios y ternarios

Tipo de Temperatura, Asentamiento, Permanencia delcemento ºC mm asentamiento, min Inicial Final

CP 18.0 230 > 60 9.5 11.4C18F 19.5 240 > 60 6.6 8.5

CP+20E 18.3 230 > 100 8.7 10.6C18F+20E 19.7 240 > 100 9.7 11.4

Tiempo de fraguado, hs

Figura 4: Pérdida de asentamiento a través del tiempo de loshormigones con distintos cementos mezcla.

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El tiempo de fraguado inicial y final de los hormigonescon cementos binarios y ternarios se muestran en laTabla 4 y en la Figura 5. En las mismas puede observar-se que los hormigones elaborados con cemento CP,CP+20E y C18F+20E registraron tiempos de fraguadossimilares.

rencia de las resistencias entre los hormigones puede re-lacionarse con la similitud del desarrollo de resistencia delos cementos, pues este parámetro medido sobre morte-ros fue: 31 ± 3, 43 ± 3 y 47 ± 4 MPa, a 7, 28 y 90 días,respectivamente. En consecuencia, con cementos binariosy ternarios pertenecientes a la misma clase resistente pue-den obtenerse hormigones de alto desempeño con carac-terísticas resistentes similares.

De acuerdo a lo comentado hasta el momento, se puedededucir que la combinación de material calcáreo y escoriaen un cemento ternario puede ayudar a formular un ce-mento con un desarrollo adecuado de resistencia. Esteaprovechamiento sinérgico ocurre debido a que, la incor-poración de material calcáreo contribuye con la resisten-cia a edades tempranas por el efecto acelerador de lahidratación del clinker, en tanto que la escoria lo hace aedades más avanzadas, a medida que reacciona produ-ciendo CSH (35).

Por último, los resultados obtenidos no muestran impor-tantes ventajas desde el punto de vista de la resistencia,pero el empleo de cementos binarios o ternarios puedeotorgar un uso más eficiente de los recursos naturales ysubproductos de otras industrias, permitiendo un menorgasto de energía de fabricación y una menor emisión degases al medio ambiente. En otras palabras, se puedenobtener hormigones de alto desempeño sin comprometerlas propiedades mecánicas con hasta 170 kg/m3 de clinkerportland.

Figura 5: Resistencia a la penetración en función del tiempo delos hormigones estudiados.

En cambio, en el hormigón C18F el inicio y fin de fragüese producen aproximadamente 3 horas antes que en elhormigón con cemento CP. Resultados similares fueronobtenidos en estudios anteriores (33) sobre pastas deconsistencia normal elaboradas con cemento portland(C3S: 51.2% y C3A: 5.5 %) con reemplazos variables dematerial calcáreo. Este comportamiento puede atribuirseal efecto de la aceleración de las reacciones de hidratacióndel clinker portland que produce el material calcáreo (34).Por último el comportamiento registrado por el hormigóncon C18F+20E puede deberse al elevado contenido de adi-ción (35 %) que el mismo posee.

Resistencia a compresión: En la Figura 6 se muestra laevolución de la resistencia a compresión de los hormigo-nes con cemento mezcla hasta la edad de 90 días. En lamisma puede observarse que los valores alcanzados porlos distintos hormigones son similares a todas las eda-des. A 3 y 7 días, este parámetro se encuentra entre 43-45 y 56-58 MPa, respectivamente. A los 28 y 90 días, loshormigones con cemento binario y ternario presentan unaresistencia igual o levemente inferior (5 %) a la corres-pondiente al hormigón con cemento CP. La escasa dife-

Figura 6: Evolución de la resistencia a compresión de los hor-migones con cementos binarios y ternarios.

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Módulo de elasticidad: Las propiedades elásticas del hor-migón dependen en gran medida del contenido y caracte-rísticas del agregado grueso empleado, de la porosidadde la matriz de cemento y de la composición y resistenciade la zona de transición matriz-agregado. Debido a que eltipo y contenido de agregados utilizados en este trabajose mantuvo constante, el módulo de elasticidad depende-rá únicamente de la porosidad de la pasta y la modifica-ción de la zona de interfase ocasionada por la presenciade microfisuras.

La Figura 7 muestra la relación entre la resistencia y elmódulo de elasticidad de los hormigones estudiados. Enla misma se puede observar que para un mismo nivel deresistencia los hormigones con cemento C18F presentanmenor módulo de elasticidad que el hormigón elaboradocon CP. Estos resultados concuerdan con los obtenidossobre hormigones elaborados con cemento con materialcalcáreo (0, 10 y 20 %) con relación a/mc de 0.34 y 450kg/m3 de cemento mezcla (1). Este comportamiento pue-de deberse a que, frente a relaciones agua/cemento tanbajas, el material calcáreo no produce un aumento de laresistencia de la interfase (36) debido a que el mismo nogenera CSH durante su hidratación (15).

ocurre básicamente debido al aumento de la resistenciade la zona de la interfase dada por el CSH producido porla reacción de la escoria (19).

Por último, los hormigones estudiados presentan una ri-gidez mayor que la estipulada por la fórmula de predic-ción propuesta por el Reglamento CEB (Figura 7), inde-pendientemente del tipo de cemento mezcla empleado enla elaboración del mismo.

Agua no evaporable: La Figura 8 muestra la evolucióndel agua no evaporable de todos los hormigones estudia-dos hasta los 90 días, donde se puede observar que loshormigones con cemento mezcla presentan un contenidode agua no evaporable superior al hormigón con CP. En elcaso del hormigón elaborado con C18F, el aumento de lacantidad de agua no evaporable se debe relacionar con laaceleración de la hidratación del clinker portland y al au-mento del espacio disponible para alojar los productos dehidratación.

Figura 7: Módulo de elasticidad en función de la resistencia acompresión de los hormigones.

En contraposición, los valores correspondientes a los hor-migones elaborados con cemento CP+20E y C18F+20E seencuentran agrupados en una zona superior con respectoa los hormigones sin la incorporación de escoria, gene-rando para un nivel resistente determinado, hormigoneslevemente más rígidos que el hormigón de control. Esto

Figura 8: Evolución del agua no evaporable en el tiempo.

Para que el cemento pueda alcanzar la hidratación total,entre otros factores se requiere que dentro del materialexista lugar suficiente para alojar los productos dehidratación, y este espacio está dado por la relación agua/cemento. En general, esta condición no puede alcanzarsesi la relación a/c es menor a 0.42 (37). En el cemento conmaterial calcáreo se produce una disminución de la canti-dad efectiva de material a hidratar pues como éste no pro-duce compuestos con características cementantes, el con-tenido de material activo se reduce, lo que produce unaumento del espacio para alojar productos de hidratación.

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Por otra parte, a partir de los 7 días, el progreso de lahidratación del cemento portland tiende a minimizar elefecto físico y el efecto de dilución se hace presente, pro-duciendo una disminución en la ganancia del agua noevaporable relativa de 1.45, 1.29, 1.19 y 1.12 veces a 3, 7,28 y 90 días, respectivamente. Además, la incorporaciónde escoria granulada de alto horno, dependiendo del con-tenido incorporado, también puede producir un efecto fi-ller positivo (38), pues a 3 días el hormigón con cementoCP+20E tiene una cantidad de agua no evaporable del or-den del 1.20 veces la del patrón, en tanto que a 7 días,esta ganancia disminuye alcanzando a ser sólo del 1.08veces.

A esta edad, el efecto de dilución de los granos de cemen-to es preponderante porque la escoria aún no ha reaccio-nado. Después de 7 días, la escoria reacciona lentamenteformando CSH que aumenta la cantidad de agua noevaporable alcanzando a la edad de 28 y 90 días, 1.13 y1.22 veces el valor del patrón, respectivamente. Para undeterminado cemento portland, la edad a la cual la esco-ria contribuye a la hidratación depende del tamaño de suspartículas y su reactividad. La escoria usada en este tra-bajo posee 7 % de partículas mayores que 45 mm y 60 %de partículas más grandes que 10 mm, con lo cual se pue-de pronosticar que la reacción de la escoria se va a pro-ducir a partir de los 21 días (39).

La evolución del agua no evaporable para el caso del ce-mento ternario, se puede justificar por la interacción delefecto filler ocasionado por el material calcáreo y la esco-ria, el aumento del espacio para alojar productos dehidratación producido fundamentalmente por el materialcalcáreo y por la formación de CSH ocasionado por la re-acción de la escoria.

Penetración de agua: Debido a la matriz extremadamen-te densa que presentaron los hormigones con cementosbinarios y ternarios, el frente de penetración de agua nopudo determinarse fehacientemente. Esto puede corrobo-rase a partir de los resultados de la Tabla 4, donde puedeapreciarse que la ganancia en peso de los hormigones lue-go del ensayo de penetración, es prácticamente despre-ciable.

Consecuentemente los hormigones estudiados puedenclasificarse como impermeables.

Tabla 4:Ganancia de peso de los hormigones con cemento mezcla

debido al ensayo de penetración de agua

Edad, Ganancia de peso, %

días CP C18F CP+20E C18F+20E28 0.43 0.45 0.46 0.55

CONCLUSIONES

Con los materiales empleados en este trabajo y de acuer-do a los resultados obtenidos, se pueden extraer las si-guientes conclusiones:

• La técnica de caracterización por espectroscopía UV esadecuada para identificar las bases de los aditivossuperplastificantes y de ésta manera poder estimar elcomportamiento del mismo.

• El punto de saturación obtenido por el cono de Marshes un buen punto de partida para estimar la dosis deaditivo a emplear cuando se utilizan cementos con adi-ciones.

• La utilización de adiciones con efectos complementa-rios (material calcáreo y escoria de alto horno) permiteobtener hormigones con resistencias superiores a 65MPa a los 28 días. El desarrollo de resistencias de loshormigones con cementos binarios y ternarios resultasimilar al hormigón con cemento portland normal, cuan-do los mismos pertenecen a la misma clase resistente.El material calcáreo aporta la resistencia inicial, en tantoque la escoria contribuye con la resistencia posterior.

• La incorporación de escoria de alto horno al cementoportland normal o con material calcáreo incrementa eltiempo de permanencia del asentamiento y posterior-mente la rigidez del hormigón, manteniendo el nivel re-sistente.

• En hormigones de alto desempeño, una combinaciónapropiada de adiciones y un uso racional de sus propor-ciones, puede producir un material con un menor gastoenergético para su elaboración, una disminución en elconsumo de recursos no renovables y en la emisión dedióxido de carbono a la atmósfera; con similares pro-piedades tecnológicas.

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AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen el financiamiento otorgado por laAgencia Nacional de Promoción Científica y Técnica(PICT97 12-00000-01323) y la Secretaría de Ciencia yTécnica de la Universidad Nacional del Centro de la Pro-vincia de Buenos Aires.

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PROPOSICIÓN DE UN NUEVO MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DE MORTEROSDE MÁXIMA COMPACIDAD BASADO EN EL AUMENTO DE VOLUMEN

PROPOSITION OF A NEW METHOD FOR PROPORTIONING MORTARS OFMAXIMUM COMPACTNESS BASED ON THE INCREASING OF VOLUME

Autores: Ricardo Giani Del Ch., Constructor Civil, [email protected], Profesor AuxiliarAndrés Solas A., Doctor Ing. Caminos Canales y Puertos, [email protected], Profesor Titular

Pablo Maturana B., Doctor Ing. Caminos Canales y Puertos, [email protected], Profesor TitularJaime Bustos M., M.Sc. Civil Engineering, [email protected], Profesor Titular

Escuela de Construcción Civil, Facultad de Ingeniería,Pontificia Universidad Católica de Chile


RESUMEN

La presente investigación se enmarca en el estudio de cri-terios de diseño para la formulación de un modelo de do-sificación para morteros y hormigones, tomando enconsideración la máxima compacidad posible de obteneren relación a una docilidad deseada y características me-cánicas predeterminadas. Teniendo presente lo anterior seformula un modelo matemático que permite dosificar, enuna primera etapa, mezclas para morteros.Esta etapa de la investigación, que se presenta en estapublicación se limita al diseño de morteros de cemento.Una próxima etapa se abocará a extrapolar los resultadosobtenidos en conjunto con otros ensayos que permitiránla formulación de un nuevo método de dosificación dehormigones.

Los resultados obtenidos para morteros, permiten propo-ner una novedosa herramienta de diseño, que consideravariables como superficie específica de la arena, masa dela arena, grado de cemento, relación agua/cemento, mó-dulo de finura de la arena.

Las ecuaciones finales, obtenidas estadísticamente, per-miten relacionar dichas variables con densidad máxima,cono reducido, flow-test, resistencia a compresión y aflexotracción.

Los resultados así obtenidos han sido contrastados conmétodos tradicionales de dosificación, obteniéndose unacorrelación aceptable en casi todas las variables.

Palabras Claves: Mortero (de cemento) – Dosificación –Máxima Compacidad.

ABSTRACT

The present research is related with the study ofcriterias for dosage formulations, looking for amodel to proportioning mortars and concretes.Taking in account the maximum compactnesspossible to obtain in relation to a wished consis-tency and predetermined mechanical characteristic,a mathematical model is presented to allowproportioning. The model in this stage is valid onlyfor using in the design of cement mortar.

A next stage will be carried out to extrapolate theobtained results, together with other tests to allowthe formulation of a new method of concrete dosage.

The results obtained for mortars, allow the proposalof a novel tool for designing, that considersvariables like specific surface of sand, mass ofsand, cement degree, water/cement relation, fine-ness module of the sand.

The final equations, statistically obtained, allows torelate these variables with maximum density,reduced cone, flow-test, compressive strength andflexural strength.

The results obtained in this way were contrastedwith others obtained with traditional methods ofproportioning, getting themselves an acceptablecorrelation in almost all the variables.

Keywords: Cement Mortar – Proportioning (dos-age) – Maximum Compactness.

Páginas: 52 - 68

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1. INTRODUCCIÓN

El fenómeno de aumento de volumen

Cuando a un volumen de arena compactada, saturada su-perficialmente seca, se le agrega una pequeña cantidadde pasta de cemento, muy inferior a su contenido de hue-cos, se puede observar que el volumen de mortero resul-tante, compactado, es siempre mayor al inicial de arena,independientemente de la energía de compactación y dela razón agua/cemento utilizada.

Si se repite el ensayo varias veces, incrementando paula-tinamente el volumen de pasta, agregado a una mismacantidad de arena, el volumen de mortero resultante ini-cialmente crece rápidamente con cada incremento de pas-ta, hasta un valor máximo que depende de la energía decompactación, del tipo de arena y de la relación A/C utili-zado. Sobre este primer límite, los incrementos posterio-res de pasta no alteran el volumen de mortero resultante,incluso lo reducen ligeramente. Esto último, producto deuna mayor facilidad de eliminación del aire atrapado parauna determinada energía de compactación constante, has-ta un nuevo límite, sobre el cual vuelven a producirse in-crementos de volumen, directamente proporcionales yaproximadamente iguales al volumen de pasta agregado.

En el Gráfico 1, se esquematiza el comportamiento delmortero, para una energía de compactación constante,observado experimentalmente.

• Inicialmente, fase A, la pasta de cemento rodea los gra-nos de arena formando una envolvente en torno a cadagrano, cuyo espesor debiera ser uniforme e independien-te del diámetro de las partículas del árido, ya que la ener-gía libre, existente en la superficie de los granos, esunitariamente constante. El incremento de diámetro, ge-nerado por las envolventes de pasta, aumenta la distan-cia entre los centros de los granos de arena, dando origena un aumento de volumen y consecuentemente a un in-cremento del volumen absoluto de huecos, lo que semantiene constante como porcentaje del volumen resul-tante de mortero.

Gráfico 1: Aumento de volumen de mortero en función del vo-lumen de pasta de cemento utilizada (Fuente propia).

El comportamiento observado: aumento de volumen en lafase A, estabilización en la fase B y finalmente un nuevoincremento de volumen en la fase C, se puede explicar sise acepta que:

Volumen Inicial Volumen Final

Figura 1. Esquema del aumento de volumen.

• El fenómeno de aumento de volumen descrito, para do-sis de pasta bajas y una energía de compactación cons-tante, se sobrepone al aumento de volumen producidopor el aire atrapado.

• Sólo cuando todos los granos de arena se han rodeadode una capa de pasta, compatible con la energía disponi-ble en su superficie, empiezan a llenarse los huecos exis-tentes, fase B. En esta fase, la densidad del mortero frescoy por consiguiente la relación, volumen compactado ob-tenido/volumen absoluto de sus componentes, crece concada aumento de la dosis de pasta, incrementando lacompacidad del mortero fresco resultante.

• Una vez obtenida la máxima compacidad, compatiblecon la energía de compactación utilizada, tipo de arenay relación A/C, las dosis adicionales de pasta agregadasvuelven a producir pequeños incrementos de volumen,directamente proporcionales al volumen de pasta agre-gado en exceso. En esta fase C, el mortero adquiereuna docilidad creciente a medida que aumenta la dosisde pasta, debido al reemplazo de arena por pasta en cadaunidad de volumen y paralelamente se reduce al míni-mo el porcentaje de aire atrapado.

Lo explicado anteriormente tiene importantes implicanciasen el diseño de dosificaciones de mortero, las que no hansido consideradas en ningún modelo de dosificación ac-tualmente en uso, ya que establece un marco analítico que

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permite determinar la dosis de pasta necesaria para obte-ner la máxima compacidad del mortero resultante, y definirla dosis adicional de pasta requerida para lograr una docili-dad predeterminada, compatible, con una relación A/C, tipode arena y energía de compactación, predeterminadas.

De acuerdo con lo anterior, si no se considera el aire atra-pado, para lograr la máxima compacidad de un morterosería necesario utilizar el volumen de pasta de cemento,determinado por la siguiente relación:

Vp = Vh + Ra * Se * Ma + ∆Vh

donde:

Vp = Volumen de pasta necesaria para obtener la máxi-ma compacidad

Vh = Volumen de huecos de la arenaRa = Espesor de pasta que los granos son capaces de

retenerSe = Superficie específica de la arena por unidad de

masaMa = Masa de arena∆Vh = Aumento de volumen

2. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS DE LAINVESTIGACIÓN

Sobre la base del aumento de volumen encontrado y acep-tando como posible la explicación indicada en el puntoanterior, se plantean las siguientes hipótesis que permi-ten desarrollar un nuevo modelo de dosificación de mor-tero, en función de la máxima compacidad, compatible conuna docilidad y resistencias mecánicas predeterminadas.

• Debido a la formación de una envolvente de pasta entorno de los granos de arena, para lograr la máxima den-sidad de un mortero, compatible con una energía decompactación y una relación A/C, predeterminadas.Debe considerarse necesariamente un volumen de pas-ta superior al volumen de huecos inicial de la arena.

• Aceptando que la energía disponible en la superficie delos granos es constante por unidad de superficie, el in-cremento de volumen por efecto de la formación de laenvolvente de pasta indicada se relaciona directamentecon la superficie específica de la arena utilizada.

• Como los huecos de la arena se empiezan a rellenar sólodespués de que todos sus granos se hayan rodeado de

una fina capa de pasta, la compacidad y densidad delmortero resultante sólo empieza a incrementarse duran-te la fase B, debiéndose encontrar la máxima densidaden una zona cercana al punto (X2, V1) del Gráfico 1.

• En la zona de máxima densidad, el mortero fresco ne-cesariamente tiene baja docilidad, debido al pequeño es-pesor de pasta que rodea los granos de arena, lo quehace necesario considerar un volumen de pasta adicio-nal, fase C, que se relaciona directamente con la rela-ción A/C, superficie específica de la arena y docilidadrequerida. Durante esta fase la densidad del morterotiende a decrecer, debido a que en cada unidad de volu-men existe una mayor cantidad de pasta. Sin embargo,este fenómeno se ve parcialmente compensado por unamayor facilidad para eliminar el aire atrapado, el quedebe tender paulatinamente a valores mínimos. Conse-cuentemente, la relación volumen aparente obtenido/volumen absoluto de los componentes del morterodebe tender a 1, desapareciendo el efecto de aumentode volumen. Los granos de arena se encuentran dis-persos en una matriz de pasta de cemento.

Sobre la base de lo expuesto, la dosis de pasta por unidadde volumen de arena requerida para obtener una docili-dad predeterminada puede representarse por la siguienterelación:

Vp = Vh + ∆Vh + Ra * Se * Ma + Rb* Se * Ma

o bien:

Vp = Vh + ∆Vh + (Ra+ Rb) * Se * Ma

siendo :

Ra el espesor de pasta que rodea los granos, relacionadodirectamente con la superficie específica de la arena utili-zada;

Rb el incremento de la distancia entre granos necesariopara lograr la docilidad requerida, cuyo valor depende dela relación A/C utilizada.

2.1 Procedimiento de cálculo de Ra y Rb

Para simplificar el problema, se supone un cubo inicial dearena compactada de arista M, donde los granos de are-na, aproximadamente esféricos y de diámetro 2R, estánordenados por capas en contacto, como se muestra en laFigura 1.

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los incrementos de pasta utilizados experimentalmentepara lograr las distintas docilidades en función de las di-ferentes relaciones A/C empleadas.

3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

3.1 Variables independientes consideradas

Cemento. Se consideraron dos tipos de cemento: PortlandPuzolánico de grado Corriente y Portland Puzolánico degrado Alta Resistencia, finura Blaine para el grado corriente4.300 cm2/g y para el grado AR 5.200 cm2/g.

Áridos. Se utilizaron tres tipos de arena, proveniente deplantas, que cumplían los requisitos generales indicadosen la norma NCh 163 “Áridos para morteros y hormigo-nes”, las que se clasifican como gruesa, intermedia y fina.

Constantes Físicas ArenaFina Intermedia Gruesa

Densidad neta (kg/m3) 2.730 2.740 2.740Densidad real (kg/m3) 2.605 2.630 2.640Densidad aparente compactada (kg/m3) 1.712 1.785 1.860Porcentaje de finos (%) 2,35 1,71 1,41Porcentaje de huecos (%) 34,30 31,80 29,60

GRANULOMETRÍAS Tamiz Abertura Arena Fina Arena Intermedia Arena Gruesa

Retenido Pasa Retenido Pasa Retenido Pasa

Nº mm % % % % % %

3/8 10 0 100 0 100 0 1004 5 0 100 2 98 12 888 2,5 6 94 16 84 36 6416 1,25 17 83 33 67 53 4730 0,63 38 62 52 48 68 3250 0,31 69 31 78 22 85 15100 0,16 91 9 93 7 96 4200 0,00 100 0 100 0 100 0Módulo Finura 2,23 2,73 3,52

Se (m2/kg) 6,46 5,09 3,51

El volumen inicial del cubo de arena, sin pasta, es eviden-temente M3. Considerando que la arista de longitud M, delcubo, está formada por N granos de arena de diámetro2R, entonces el volumen inicial del cubo puede expresar-se como:

Vi = 8 * N3 * R3

Una vez mezclada la arena con una cantidad de pasta, sufi-ciente para formar una envolvente, de espesor δ, alrededorde todos los granos de arena, el diámetro de los granos dearena+pasta, pasa de 2R a (2R+δ) y consecuentemente elnuevo volumen del cubo está dado por:

Vf = 8 N3 * (R+δ)3 = 8 N3 * (R3 +3R2δ + 3Rδ2 + δ3)

así, el incremento de volumen total ∆Vt es igual a Vf - Vi

∆Vt = 8 N3 *(R3 +3R2δ + 3Rδ2 + δ3) - 8 N3R3

∆Vt = 8N3 * (R3 + 3R2δ + 3Rδ2 + δ3 - R3) = 8N3 * (3R2δ +3Rδ2 + δ3)

Por otra parte, el volumen de pasta que rodea las N3 partí-culas de arena que conforman el cubo (Vp1), supuestasperfectamente esféricas, está dado por:

dad obtenida experimentalmente según se indica en la si-guiente relación:

Relación Nº 2

Determinado Ra, puede calcularse Rb sobre la base de

Consecuentemente, la relación entre el incremento de vo-lumen que sufre el cubo original de arena y el volumen depasta que rodea los granos, puede expresarse como:

Relación Nº 1

Si se acepta que:

Vp = Vh + ∆Vh + Vp1

Es decir, el volumen de pasta para máxima compacidad esigual al volumen de huecos más el incremento de volumende huecos y el volumen de pasta que envuelve la arena.

De lo anterior se puede establecer, en forma aproximada,el espesor de pasta que los granos son capaces de rete-ner, en función de la dosis de pasta para máxima densi-

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Cálculo aproximado de la superficie específica de lasarenas utilizadas

El cálculo matemático de la superficie específica de la are-na se realizó sobre la base del peso retenido, Xi, en cadatamiz, suponiendo los granos de arena perfectamente es-féricos y con una distribución de tamaño uniforme.

Aceptando las limitaciones impuestas, puede estimarseque el diámetro medio de los granos retenidos en un ta-miz de abertura Zi, es igual a la media aritmética de lasaberturas de los tamices Zi y Zi -1

Para granos perfectamente esféricos, con R=D/2, se pue-de calcular el volumen y la superficie de cada grano:

Vi = (4 π * R3)/3 y Si = 4 π * R2

y el peso de un grano:

Pi = Vi * dreal (Volumen * densidad real)

Consecuentemente el número de granos contenido en elpeso Xi, retenido en el tamiz Zn, es igual a:

Ni = Xi / Pi y Sei = Si * Ni

Finalmente, la superficie específica de toda la arena, rete-nida en la serie de tamices de abertura Z1 a Zn está dadapor:

- 0,52 - 0,54 - 0,56 - 0,58 - 0,60 - 0,65 - 0,70 - 0,75 - 0,80- 0,85 - 0,90 - 0,95 y 1,0.

CUADRO DE VARIABLES INDEPENDIENTES

Variables Categorías Nivelindependientes de variación de mediciónTipo de arena Gruesa - Intermedia - Fina De razónTipo de cemento Corriente - Alta Resistencia NominalRazón A/C 0,4 a 1,0 De razónDosis de pasta 250 a 850 cm3 De razón

3.2 Variables dependientes analizadas

CUADRO DE VARIABLES DEPENDIENTES

Variables Categorías Niveldependientes de variación de mediciónAumento de volumen cm3 De razónDensidad kg/m3 De razónCono Reducido cm De razónFlow-test cm De razónResistencia a Flexión MPa De razónResistencia a Compresión MPa De razón

4. METODOLOGÍA UTILIZADA

Para materializar todas las combinaciones entre las varia-bles independientes indicadas se realizaron aproximada-mente 600 morteros de prueba diferentes, los que serepitieron 3 veces, a fin de obtener datos estadísticamenteconfiables.

Todos los ensayos fueron realizados en los laboratoriosde DECON, utilizando los procedimientos indicados en lasnormas chilenas correspondientes.

Cada mortero se confeccionó agregando a una masa dearena constante, equivalente a un volumen fijo de 965 cm3,cantidades crecientes de pasta de cemento, confecciona-das con distintas relaciones A/C, de acuerdo al programade evaluación de las variables independientes indicado enel punto anterior.

Dado que en la realización de los ensayos se obtuvieronmorteros excesivamente secos y otros extremadamente flui-dos, para la presente investigación, se limitó el análisis alos morteros que se encontraban dentro del rango de me-dición de la mesa de sacudidas, ensayo Flow-test, desechan-do los fácilmente disgregables y los fluidos que excedíandel rango de medición, considerando que los morteros den-tro de este rango son los frecuentemente utilizados.

Cabe mencionar que la superficie específica por unidadde peso, obtenida por el procedimiento desarrollado, semantiene constante si se consideran los granos de arenacomo pequeños cubos de arista a, igual a 2R medio, loque parece indicar que, dentro de ciertos límites, la su-perficie específica es independiente de la forma de los gra-nos.

Dosis de pasta. Con cada tipo de cemento y de arena, seutilizaron diferentes dosis de pasta: 250, 300, 350, 450, 550,650, 750 y 850 cm3, incorporada a una masa constante dearena, equivalente a un volumen compactado de 965 cm3

(S.S.S). Las dosis que no permitieron una trabajabilidad acep-table no se consideraron.

Relación A/C. Para cada dosis de pasta se utilizaron lassiguientes relaciones A/C: 0,40 - 0,44 - 0,46 - 0,48 - 0,50

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4.1 Medición de las variables independientes

Cemento: las dosis de cemento utilizadas se midieronmediante la masa equivalente, contenida en cada volumende pasta a ensayar, con una balanza electrónica de preci-sión 1g.

Agua: se utilizó agua potable, medida con una precisiónde 1 cm3, en la cantidad determinada por la relación agua/cemento y la dosis de pasta a utilizar en cada ensayo.

Áridos: en los morteros se utilizó la masa de arena equi-valente a un volumen compactado S.S.S. de 965 cm3 cons-tante, medido en peso con precisión de 1 g.

4.2 Procedimientos utilizados para determinación delas variables dependientes

Los morteros se prepararon en una mezcladora de dosvelocidades, provista de rotación satelital, de acuerdo a loindicado en la norma NCh 158.

4.2.1 Ensayos de compresión y flexotracción

Las muestras fueron confeccionadas en briquetas RILEM,(4*4*16 cm), compactadas en mesa vibradora de oscila-ción vertical de 1 ciclo/segundo y amplitud de 15 mm, deacuerdo al procedimiento especificado en la norma.

Las muestras se mantuvieron en cámara húmeda a 200C yHR superior al 95% hasta la fecha de ensayo.

4.2.2 Ensayo de densidad real

La determinación en el mortero fresco se realizó confor-me a la norma vigente.

4.2.3 Volumen de huecos y aire atrapado

Se determinó mediante el cuociente entre la densidad ab-soluta teórica del mortero y la densidad compactada delmortero resultante, según la siguiente relación:

4.2.4 Ensayos de docilidad

Para determinar la docilidad del mortero fresco resultantese utilizaron dos procedimientos, Cono reducido y Flow-test, de acuerdo a los procedimientos de ensayo indica-dos en las normas NCh 2257/1 y NCh 2257/3, comparandosus resultados.

5. ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE RESULTADOS

5.1 Densidad y aumento de volumen

De los resultados obtenidos para la variable dependientedensidad, en función de la dosis de pasta utilizada, rela-ción A/C, tipo de arena y tipo de cemento, cuyos gráficosse presentan mas adelante, puede concluirse:

• Independientemente del tipo de cemento y relación A/Cutilizados, la máxima densidad y consecuentemente com-pacidad del mortero fresco, se obtiene con dosis de pastasuperiores al volumen de huecos de la arena utilizada.

• Para la arena denominada gruesa, la dosis de pasta ne-cesaria para lograr la máxima compacidad del morterofresco, compatible con la energía de compactación utili-zada, fue 350 cm3, considerando un volumen inicial dearena compactada de 965 cm3.

• Análogamente, para 965 cm3 de arena fina, la dosis de pas-ta utilizada para obtener la máxima densidad del morterofresco fue de 450 cm3 y en la arena intermedia una dosisdel orden de 400 cm3. En este último caso la ausencia dedatos intermedios hace imposible una mayor precisión.

Cálculo de Ra (espesor de capa que rodea los granos),sobre la base de los valores obtenidos.

Aceptando las dosis de pasta de 350, 400 y 450 cm3 paralas arenas gruesa, intermedia y fina respectivamente, sepuede calcular ∆V y Ra utilizando las relaciones deduci-das en 2.1:

donde:

DR = Densidad real del mortero fresco, determinada expe-rimentalmente.

DT = Σ materiales utilizados para obtener un litro de mor-tero.

reemplazando para la arena gruesa, los valores:

• Para 965 cm3 de arena compactada: Vp = 350 cm3

• Para 1 l de arena compactada: Vp = 350/0,965 = 362,69 cm3

• Vh = 296 cm3 (29,6%)• Se = 3,5077 m2/kg• Densidad = 1.860 kg/m3

58


se tiene:

Análogamente, para arenas fina e intermedia se obtiene:

∆V Arena Fina = 142,40 cm3

∆V Arena intermedia = 114,49 cm3

Ra Arena Fina = 0,000673 cm

Ra Arena intermedia = 0,000659 cm

Los valores obtenidos aparentemente demuestran que elespesor de la capa de pasta, que necesariamente rodealos granos de arena, es constante y consecuentementeindependiente del diámetro de los granos y de la relaciónA/C utilizada, pudiendo estimarse un espesor medioaproximado de 0,00066 cm.

Aceptando como posible el valor de Ra obtenido, puedecalcularse la dosis de pasta mínima, necesaria para obte-ner la máxima compacidad del mortero fresco.

Gráfico 5.1.1. Fuente propia

Arena Fina - Cemento Corriente

Arena Fina - Cemento Alta Resistencia


Arena Intermedia - Cemento Corriente


Arena Intermedia - Cemento Alta Resistencia


59


5.2 Modelos estadísticos

Sobre la base de los resultados obtenidos se elaboraronmodelos estadísticos multivariables que explican en for-ma simple y adecuada el comportamiento de las variablesdependientes, a través de las variables independientes.Para el análisis se utilizó el programa estadístico MINITAB.Las relaciones obtenidas con este modelo se validaronanalizando la varianza de los coeficientes del modelo(ANOVA) y a través de las pruebas de hipótesis, normali-dad del residuo, autocorrelación y homocedasticidad.

5.2.1 Modelo estadístico de la densidad del morterofresco resultante

El modelo estadístico, obtenido por regresión, que expli-ca el comportamiento de la variable densidad en funciónde las variables independientes utilizadas, para dosis depasta (cemento+agua), iguales o superiores a la dosismínima necesaria para rellenar los huecos de la arena uti-lizada, se puede representar por la siguiente relación:

DR = (2.600 – 32,3 * Tc – 23 * Ma * Se – 186,9 * A/C – 0,108 * Cpt) g/l

DR = Densidad aparente compactada del mortero frescoTc = Grado del cemento utilizado; Tc = 1, grado corriente

y Tc = 0, grado A.R.Ma = Masa de 1 litro de arena compactada en kgSe = Superficie específica de la arena en m2/kgCpt = Dosis de pasta en litros, para 1 litro de arena

A partir del test de Student, aplicado a cada uno de loscoeficientes del modelo, a fin de comprobar susignificancia, se obtiene:

Variable Coeficiente Desviación t pestándar

µ 2600 16,97 374,24 0,000Tc -32,3 1,91 -16,92 0,000

Se * Ma -23 1,91 -41,96 0,000A/C -186,9 0,836 -30,13 0,000Cpt -0,1044 0,00814 -12,83 0,000

Para un nivel de significancia del 5%, las variables indica-das son todas significativas, por lo que sus coeficientesno pueden tender a 0.

S = 19,31 R2 = 89,8 % R2 Ajustado = 89,7 %

El valor de R2 encontrado indica, para este tipo de investi-gación, una buena asociación lineal de las variables.

Para cada coeficiente, el intervalo de confianza, dentro delcual se encuentra el 95% de los resultados posibles, paralos límites ensayados, está dado por:

Valor estimado del coeficiente ± Desviación estándarindicada en el cuadro

5.2.2 Modelos de docilidad

5.2.2.1 Cono reducido

Sobre la base de los resultados encontrados, que se pre-sentan en los Gráficos 5.2.1 al 5.2.6, el modelo que expli-ca el comportamiento del cono reducido en función de lasvariables independientes consideradas, es el siguiente:

Co = (-15,4 – 0,82 * Se * Ma + 13,7 * A/C + 32,5 * Cpt)

Arena Gruesa - Cemento Corriente


Arena Gruesa - Cemento Alta Resistencia


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donde:

Co = Cono reducido en cmSe = Superficie específica por kg de arena en m2

Ma = Masa de 1 litro de arena compactada en kgA/C = Relación agua/cemento utilizadaCpt = Dosis de pasta para un volumen de arena com-

pactada de 1 litro, en litros

De lo anterior, se deduce que la dosis de pasta total, nece-saria para obtener el asentamiento de cono deseado, pue-de expresarse como:

consecuentemente, la dosis de pasta, en exceso de la ne-cesaria para lograr la máxima compacidad está dada por:

∆Cp = Cpt - Cp

Del test de Student,


m -15,4 0,8389 -19,55 0,000Se * Ma -0,82 0,0593 -14,6 0,000

A/C 13,73 0,744 19,34 0,000Cpt 32,48 0,91 36,91 0,000

S = 1,907 R2 = 80,0 % R2 Ajustado = 79,8 %

Las pruebas indicadas y las de residuo validan los coefi-cientes del modelo.









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5.2.2.2 Flow-test

El modelo estadístico, que representa los resultados delensayo Flow-test obtenidos, Gráficos 5.3.1 al 5.3.6, pue-de expresarse como sigue:

Ft = (0,684 + 0,530 Tc – 0,463 * Se * Ma + 14,8 * A/C + 24,4 Cpt)





Ft = Flow-test (cm)Tc = Grado del cemento utilizado; Tc = 1, grado co-

rriente y Tc = 0, grado A.R.Se*Ma= Superficie específica de la masa, para 1 l de are-

na compactada, en m2

Cpt = Litros de pasta para 1 litro de arena compactada

De la validación del modelo, se tiene:


µ 0,684 0,0799 0,86 0,000Se*Ma -0,463 0,0558 -8.33 0,000

A/C 14,79 0,6152 24,04 0,000Cpt 264,4 0,940 24,76 0,000Tc 0,5295 0,1833 2,89 0,000

S = 1,534 R2 = 75,5 % R2 Ajustado = 75,2 %

5.2.2.3 Análisis de los modelos de docilidad

Aceptando los coeficientes de los modelos obtenidos sepuede concluir:

• La docilidad del mortero resultante es directamente pro-porcional a su contenido de pasta de cemento y rela-ción A/C.

• La docilidad del mortero resultante es inversamente pro-porcional a la superficie específica del árido utilizado.

• El tipo de cemento utilizado afecta ligeramente los re-sultados del ensayo Flow-test y no tiene relevancia enel ensayo de cono (p>>0,05, por lo que existe una altaprobabilidad que el coeficiente sea 0).

Comparando ambos modelos:

CONO FLOW-TEST

Variable Coeficiente L.C. L.C. Coeficiente L.C. L.C.Inferior Superior Inferior Superior

Se*Ma -0,87 -0,811 -0,9293 -0,463 0,3740 0,5520A/C 14,38 13,636 15,124 14,79 14,1748 15,4052Cpt 33,5 32,59 34,41 24,4 23,462 25,338Tc 0,5295 0,3462 0,7128

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Para intervalos de confianza del 95% los coeficientes queafectan las variables independientes tienen un comporta-miento similar en ambos ensayos, sin embargo el ensayode cono reducido presenta una mayor sensibilidad a lasvariaciones de composición del mortero, especialmenteen el caso de la dosis de pasta y superficie específica.

Considerando el alto número de resultados disponibles seintentó correlacionar ambos ensayos obteniéndose la si-guiente relación:

Co = -15,6 + 1,04 Ft

S = 2,259 R2 = 64,1 % R2 Ajustado = 64,0 %

Para este análisis sólo se consideraron los morteros conFlow-test superior a 150 mm, ya que la norma NCh 2257/3 establece que el ensayo sólo tiene validez para resulta-dos iguales o mayores al indicado.

La correlación obtenida, entre ambos ensayos, es relati-vamente baja, lo que parece indicar que los ensayoscorrelacionados no miden exactamente la misma propie-dad del mortero resultante o al menos no tienen la mismasensibilidad a los cambios de composición del mortero yconsecuentemente no serían equivalentes.

5.2.3 Resistencias mecánicas

5.2.3.1 Compresión simple

Sobre la base de los resultados encontrados (Gráficos5.4.1 al 5.4.6), se propone el siguiente modelo de predic-ción de resistencia a compresión, obtenido por regresiónmultivariable:

Rc = 75,4 – 12,2 Tc – 0,40 (Se * Ma) – 50 A/C

Rc = Resistencia a compresión a 28 días (MPa)Tc = Grado del cemento utilizado; Tc = 1, grado corriente yTc = 0, grado A.R.Se*Ma = Superficie específica de la masa, para 1 l de are-na compactada, en m2.


µ 75,451 1,488 50,70 0,000Se*Ma -0,40 0,0418 -2,99 0,002

A/C -50,31 1,638 -31,71 0,000Tc -12,1662 0,4952 -25,17 0,000

S = 4,927 R2 = 82,0 % R2 Ajustado = 81,8 %

El modelo determinado demuestra que la resistencia acompresión es independiente de la cantidad de pasta uti-lizada y que la superficie específica total del árido utiliza-do tiene una escasa incidencia en los resultados. De loque se deduce que la resistencia a compresión del morte-ro depende fundamentalmente del grado de cemento uti-lizado y de su razón A/C.

5.2.3.2 Flexotracción

El modelo que representa la resistencia a flexotracciónencontrado, en función de las variables independientesconsideradas, queda definido por la siguiente relación:

Rf = 11,5 – 0,676*Tc – 0,190 (Se * Ma) – 5,77*A/C + 1,51*Cpt

Rf = Resistencia a flexotracción a 28 días (MPa)Tc = Grado del cemento utilizado; Tc = 1, grado corriente yTc = 0, grado A.R.Se*Ma = Superficie específica de la masa, para 1 l de are-na compactada, en m2

Cpt = Litros de pasta para 1 litro de arena compactada.

Variable Coeficiente Desviación t Pestándar

µ 11,541 0,3848 30,01 0,000Se*Ma -0,190 0,0669 -6,15 0,000

A/C -5,772 0,3560 -16,21 0,000Tc -0,6755 0,1069 -6,32 0,000Cp 1,51 0,4318 3,49 0,01

S = 1,060 R2 = 51,4 % R2 Ajustado = 51,0 %

La baja correlación obtenida demuestra claramente que elmodelo encontrado no representa adecuadamente el com-portamiento de la resistencia a flexotracción. Probable-mente esto es debido a que este tipo de ensayo esfuertemente influido por variables difícilmente controla-bles o no consideradas, como por ejemplo la adherenciaentre árido y pasta de cemento, el grado de microfisuraciónen los bordes de grano y pequeñas irregularidades de laprobeta, entre otras.

A pesar de la baja relación obtenida es posible estableceruna correlación empírica entre los resultados de resisten-cia a compresión y a flexotracción obtenidos en las mis-mas probetas.

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Para facilitar el cálculo de la superficie específica, en estainvestigación, se ha intentado relacionar dicho valor conel módulo de finura del árido fino utilizado, analizando losdatos obtenidos de una muestra consistente en 100granulometrías diferentes, realizadas en los laboratoriosdel DECON.

Los resultados obtenidos por regresión, sobre esta basede datos, permiten proponer la siguiente relación:

Se = 12,672 – 2,755 MF (m2/kg)

S = 0,1259 R2 = 93,8 % R2 Ajustado = 93,7 %

Si bien existe una elevada correlación entre el módulo definura y la superficie específica, calculada por el sistemaindicado en el punto 3.1, cabe hacer presente que la rela-ción propuesta es particularmente válida para módulos definura comprendidos entre 2 y 3,5, rango dentro del cualentrega valores muy cercanos a los calculados y va per-diendo progresivamente precisión para módulos de finu-ra superiores.

6.1 Ejemplo de dosificación

6.1.1 Datos de entrada

Especificación:

Rc = 15 MPa Co = 5 cm Cemento corriente (Tc=1)

Datos de la arena a utilizar:

Densidad real (dreal) = 2,70 kg/lDensidad compactada seca (dcompactada) = 1,79 kg/lHuecos = 33,7 %MF = 2,8

6.1.2 Cálculo de la dosificación

Superficie específica arena

Se = 12,672 – 2,755 MF Se = 4,96 m2/kg

Relación A/C necesaria para cumplir resistencia acompresión especificada

Rc = 74 – 12,5 Tc – 0,4 (Se * Ma) – 52 A/C

Para Rc = 15 MPa, A/C = 0,82

El modelo propuesto que relaciona ambos ensayos es elsiguiente:

Rf = 0,153 Rc + 1,914

Variable Coeficiente Desviación t Pestándar

µ -12,535 1,693 -7,40 0,000

Rf 6,533 0,234 27,92 0,000

S = 6,058 R2 = 70,7 % R2 Ajustado = 70,0 %

Los valores de correlación de aproximadamente un 70%que se han obtenido, están dentro de un rango aceptablepara este tipo de investigación.

6. ECUACIONES PARA DOSIFICAR

Las relaciones encontradas permiten proponer un siste-ma de dosificación de morteros de máxima compacidadque además cumpla con los requerimientos de resisten-cia y docilidad, propios de cada obra.

Por otra parte, como estas relaciones se han obtenido através de un análisis estadístico, cada uno de los coefi-cientes propuestos presenta un cierto valor de desviaciónestándar propio, lo que, por el lado de la seguridad, hacerecomendable dosificar utilizando el valor de cada coefi-ciente correspondiente a su límite de control mas desfa-vorable.

Aceptando esto, las relaciones corregidas que permitendosificar son:

Dm = (2.583 – 34 * Tc – 25 * Se * Ma – 188 * A/C – 0,116 * Cpt) kg/m3

Co = (-16,4 – 0,87 * Se * Ma + 14,4 * A/C + 33.5 * Cpt) cm

Ft = (0,56 + 0,35 Tc – 0,52 * Se * Ma + 14,2 * A/C + 23,5 Cpt) cm

Rc = 74 – 12,5 Tc –0,4 (Ma*Se) – 52 A/C [MPa]

Rf = (11 – 0,78 * Tc – 0,25 (Se * Ma) – 6,12 * A/C + 1,08 * Cpt) MPa

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Dosis de pasta para cono especificado

Co = -16,4 – 0,87 * Se * Ma + 14,4 * A/C + 33,5 * Cpt

Para Co = 5 cm, Cp = 0,504 litros (para 1 l de arenacompactada)

Densidad mortero resultante

Dm = 2.583 – 34 * Tc – 25 * Ma * Se – 188 * A/C – 0,116* Cpt

Dm esperada = 2.109 kg/m3

Comprobación que la dosis de pasta obtenida es mayora la necesaria para obtener la máxima compacidad

Volumen de pasta que rodea los granos de arena = Ra *Se * Ma

Vp1 = 0,00066 * 49.600 *1,79 = 58,59 cm3

Consecuentemente, para 1litro de mortero:

Material Volumen VolumenAparente Absoluto

Arena (cm3) 857 568Pasta cemento (cm3) 432 432Volumen mortero sin aire atrapado 1.000

Cálculo de la dosis de cemento y agua para 1 l de mor-tero, sin aire atrapado

A/C = 0,85C/3 + A = 432 cm3

0,333 C + 0,85 C = 4321,183 C = 432

C = 365 gA = 310 cm3

Dosificación en peso para 1 m3 de mortero

Componente Peso (kg) Volumen Absoluto lArena 1.534 568Cemento 365 122Agua 310 310TOTAL 2.209 1.000

Densidad sin aire atrapado, Dr = 2.209 kg/cm3

Dm/Dr = 0,95, volumen de aire atrapado, 50 litros, aproxi-madamente 5%, adecuadamente compactado.

Dosificación corregida considerando aire atrapado

Componente Peso (kg) Volumen AbsolutolArena 1.457 539Cemento 347 116Agua 295 295Aire atrapado 0 50TOTAL 2.099 1.000

7. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

El sistema propuesto constituye, a nuestro juicio, una al-ternativa de dosificación para morteros, validada por unabase experimental relativamente importante, que cubre unamplio espectro de relaciones A/C, una bandagranulométrica que comprende la recomendada en la nor-ma chilena y los tipos de cemento mas frecuentementeutilizados.

Vp = Vh + ∆Vh huecos + Vp1

Vp = 337 +112 * 0,337 + 58,59 = 433,33 cm3

La dosis de pasta adicional, necesaria para obtener el conodeseado, está dada por:

Vp2= Vpt – Vp

Vp2= 504 – 433 = 71 cm3 para relación A/C utilizada

Cálculo de los componentes para 1 litro de mortero sinaire atrapado

Volumen aparente arena compactada: 1.000 cm3

Compacidad: 1 – H(%) / 100 = 1 - 0,337 = 0,663Volumen absoluto arena: 1.000 * 0,663 = 663 cm3

Volumen pasta cemento: 504 cm3

Volumen mortero resultante: 663 + 504 = 1,167 cm3

(sin aire atrapado)Incremento de volumen: 1167-1000= 167 cm3

Incremento volumen absoluto estimado: ∆V+Vp2

112 + 71 = 183 cm3 (sin aire atrapado)

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En las dosificaciones de control realizadas, las diferenciasmáximas y mínimas, obtenidas por diferencia entre losvalores estimados por los modelos y los valores experi-mentales encontrados, fueron las siguientes:

Variable Diferencia Diferencia Diferencia Diferenciadependiente mínima máxima % mínimo % máximo

kg/m3 kg/m3

Densidad +35 -87 +1,6 -4,0Flow-test -1,0 +2,3 -4,0 -11,15Cono -0,1 +0,3 -7,5 -21,4R. Compresión -2,0 -6,0 -13.3 -17,6

Los resultados obtenidos en las dosificaciones de pruebademuestran que las relaciones propuestas para dosificar,entregan valores bastante confiables respecto de la doci-lidad y densidad del mortero resultante y que tienden asubestimar los valores de resistencia a compresión. Estoúltimo, si bien debe ser considerado al momento de dosi-ficar, permite absorber, en la mayoría de los casos, lasdesviaciones propias del sistema desde el punto de vistade la seguridad.

El modelo que representa el comportamiento de la resis-tencia a flexotracción, encontrado por regresión, no pre-senta una correlación aceptable con las variablesindependientes consideradas, lo que no hace recomenda-ble su uso. Este fenómeno, ya observado en otras inves-tigaciones, aparentemente demuestra la alta sensibilidadde este tipo de ensayo a pequeñas variaciones de las va-riables independientes y de control, las que resultan difí-cilmente manejables incluso con la rigurosidad de losprocedimientos utilizados en laboratorio.

A este mismo respecto, se obtuvo una mejor correlaciónal relacionar directamente los resultados experimentalesde compresión y flexotracción, sobretodo en los morte-ros con relación A/C inferior a 0,58, ya que a partir de estevalor, el modelo de predicción encontrado pierde progre-sivamente precisión, tendiendo a sobrestimar los valoresde resistencia a flexotracción.

Los modelos que representan el comportamiento de losensayos de docilidad, cono y Flow-test, presentan unacorrelación semejante, superior al 70%, valor que puedeconsiderarse aceptable para este tipo de investigación. Noobstante lo anterior, llama la atención la baja correlaciónencontrada entre ambos ensayos, lo que parece indicar

Los modelos estadísticos propuestos son válidos dentrodel rango analizado en la presente investigación, el que seencuentra definido por:

– La utilización de una dosis de pasta superior a la míni-ma requerida para obtener la máxima compacidad.

– Una razón A/C, comprendida entre 0,4 y 1,0.

– El módulo de finura de la arena, comprendido entre 2,2y 3,5.

– Los tipos y clase de cemento ensayados.

Comparativamente con el método de dosificación defini-do en la norma chilena, el sistema propuesto resulta me-nos conservador, permitiendo el uso de mayoresrelaciones A/C y consecuentemente dosis de cementomenores.

Los valores del espesor de la capa de pasta (Ra), que ne-cesariamente rodea los granos de arena, es aparentementeconstante por unidad de superficie y por lo tanto indepen-diente del tamaño de dichos granos.

Por otra parte, si bien el cálculo del aumento de volumenteórico supone partículas perfectamente esféricas o cúbi-cas, lo que evidentemente representa una simplificaciónde la realidad, el aumento de volumen calculado, aceptan-do esta consideración, no difiere mayormente del incre-mento de volumen absoluto del mortero resultante sin aireatrapado, cuando la dosis de pasta utilizada es igual o su-perior al mínimo necesario para lograr la máxima compa-cidad teórica del mortero fresco, lo que en cierto modovalida el espesor de Ra determinado.

Los resultados obtenidos demuestran claramente que almezclar un volumen de arena conocido, con una dosiscualquiera de pasta de cemento, necesariamente ocurreun aumento de volumen del mortero resultante y conse-cuentemente, el volumen de pasta requerido para obtenermorteros de máxima compacidad en estado fresco, essiempre superior al volumen de huecos de la arena utili-zada.

Independientemente de la base experimental que susten-ta las relaciones propuestas, el sistema ha sido validadopor su aplicación en 20 dosificaciones de prueba, con dis-tintos tipos de arenas, en los laboratorios de DECON.

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que no miden exactamente la misma propiedad reológicadel mortero ya que no tienen la misma sensibilidad a lasvariaciones de las variables independientes consideradas.

El modelo propuesto, que permite predecir la densidaddel mortero fresco, presenta una buena correlación conlos variables explicativas utilizadas, lo que para arenas dedensidad normal, permite una adecuada aproximación alos valores reales del mortero resultante.

Finalmente, cabe destacar que, para el tipo decompactación utilizado en la investigación (mesavibratoria), el porcentaje de aire atrapado, calculado comocuociente entre la densidad experimental de los morterosfrescos y la densidad obtenida sumando la masa de cadacomponente por unidad de volumen, sin aire atrapado,entrega valores inferiores a los indicados en la normativanacional, la que aparentemente estaría sobrestimando estavariable.

BIBLIOGRAFÍA

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2. Cisternas L., Poblete E., Navarrete C. Dosificación de Hormi-gones en Función de la Máxima Compacidad Posible, parauna Docilidad y Características Mecánicas Predeterminadas;1999. Memoria Escuela de Construcción Civil, UniversidadCatólica de Chile.

3. Giani Del Ch. Ricardo, Solas A. Andrés; El Hormigón y su Tec-nología; 2002; Texto guía, Escuela de Construcción Civil, Uni-versidad Católica de Chile.

4.- Solas, Andrés; Análisis de la Variación de la Docilidad porEfecto del Incremento de Cemento y Agua ManteniendoConstante la Razón Agua-Cemento; 1992; Documento Técni-co Nº13, ECCUC; Santiago.

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ANÁLISIS DEL USO DEL MÉTODO RACIONAL PARA EL CÁLCULO DECAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, EL TÉRMINO K

ANALYSIS OF THE USE OF THE RATIONAL METHOD TO CALCULATE DESIGNPEAK DISCHARGES, THE K TERM

Autores: Dr. José Vergara, José-Pedro MeryDepartamento de Obras Civiles,

Escuela de Construcción Civil,Pontificia Universidad Católica de Chile,

Av. Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile.emails: [email protected], [email protected]


RESUMEN

La estimación de los caudales máximos de diseño requie-re previamente la determinación de las precipitacionesmáximas en 24 horas, lo que se realiza por medio de untérmino empírico (K). Se demuestra en este estudio queel valor de K puede variar entre 1,0 y 2,0, dependiendo,entre otros, de factores meteorológicos, siendo su valormedio cercano a 1,14. La incertidumbre en la determina-ción de este factor tiene un impacto significativo en el cos-to y la seguridad de los proyectos viales y de aguas llu-vias que utilizan esta metodología.

Adicionalmente a las estaciones consideradas en la nor-mativa vial nacional, dentro de este estudio se incorporandoce nuevas estaciones para la determinación del factorK, dentro de las cuales se incorporan en forma inédita,registros del extremo norte y sur del país.

Palabras claves: Lluvia, caudal de crecida, método racional.

ABSTRACT

The estimation of the maximum river flow of designpreviously requires the determination of maximumprecipitations in 24 hours, this is made by meansof an empirical term (K). This study demonstrated,that the value of K can vary between 1,0 and 2,0,depending on the meteorological factors, with anaverage value of 1,14. The uncertainty in thedetermination of factor K has a significant impactin the cost and the security of the road and drainageproyects. In addition to the meteorological stationsconsidered within the chilean road regulations, thisstudy includes twelve new stations and factor K, inorder to improve the K value estimation.

Keywords: Rainfall, peak discharges, rationalmethod.

Páginas: 69 - 75

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1. INTRODUCCIÓN

La Fórmula Racional (Ec. 1) constituye una herramientapoderosa y ampliamente utilizada en el cálculo de cauda-les máximos, siendo frecuentemente recomendada parael diseño de obras de drenaje en proyectos viales y deaguas lluvias (por ejemplo ver Chow, V. T, et al, 1994). Sinembargo, esta fórmula presenta una serie de términos quedeben ser analizados con precaución al momento de di-señar una obra específica, dado que una mala selecciónde ellos repercutirá en los costos y seguridad global delproyecto.

(Ec. 1)

(Ec. 2)

(Ec. 3)

El presente artículo forma parte de una secuencia de pu-blicaciones donde se analizarán en detalle cada uno delos términos e incertidumbres involucrados en esta fór-mula, utilizando datos y su aplicación en proyectos rea-les. Esta secuencia se iniciará con el análisis del términoK (Ec. 3), utilizado en la determinación de las precipita-ciones máximas (Ec. 2), y definido como la relación entrela lluvia máxima en 24 horas (PP_Máx24h) y la lluvia máxi-ma diaria que se mide entre 8:00am y 8:00am (PP_OMM),información usualmente disponible a partir de estacionespluviométricas tradicionales, y de las cuales se cuenta conregistros históricos.

Tabla 1Resumen de valores del factor K determinados en las

doce estaciones utilizadas en el estudio

ESTACIÓN REGIÓN K R2

LLUTA I 1,053 0,98LEQUENA II 1,380 0,97AYQUINA II 1,047 0,98QUISQUIRO II 1,007 0,99CODEGUA VI 1,126 0,98COLIN VII 1,080 0,99LOS NICHES VII 1,166 0,94LA ISLA VII 1,019 0,96ROMERAL VII 1,117 0,96TALCAHUANO VIII 1,090 0,96O´HIGGINS XI 1,220 0,92BAKER XI 1,210 0,83

El Manual de Carreteras (MOP, 2002) recomienda un va-lor medio de 1,1 para el término K. Sin embargo, en estemismo documento se incorpora una tabla donde este va-lor presenta una gran variabilidad, que va entre 1,01 en laPaloma (IV Región) y 1,18 en Ensenada (X Región). Estoimplica una variación cercana al 10% con respecto al va-lor propuesto y utilizado normalmente en los proyectos.Por otra parte, este parámetro también muestra una granvariabilidad espacial, dado que una misma Región, y quese encuentra sometida a un régimen de precipitacionessimilar, presenta importantes variaciones. Tal es el casode los registros entregados para la X Región, donde sepuede observar valores que van desde 1,06 en el LagoChapo hasta 1,18 en Ensenada.

En el Manual de Carreteras no se incluye información dela I, II, III, XI y XII regiones, por lo que los valores pro-puestos en esta normativa técnica no pueden serextrapolados a las zonas extremas del país. Pese a ello,importantes proyectos de aguas lluvias y viales se estándesarrollando en esta zona, por lo que se requiere definiruna metodología más precisa.

La incertidumbre mostrada por el término K, impactasignificativamente en los caudales de diseño, y por endeen los costos y seguridad de las obras proyectadas. Estaincertidumbre resulta ser de a lo menos un 10% en loscaudales de diseño, la que al ser positiva redunda en obrasmás costosas y al ser negativa repercute en obras menosseguras y con períodos de retorno inferiores a los pro-yectados.

Figura 1: Relación entre PP_OMM y PP_Máx24, determinadascon los datos de todas las estaciones del estudio. Se muestracon línea recta fina los casos K=1 y 2, y mejor ajuste con líneanegra gruesa.

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Por lo anteriormente señalado, se estima necesario hacerun análisis más profundo de las causas de la variabilidaddel término K, de tal forma de lograr diseños más preci-sos, obras más confiables y consistentes con los nivelesde seguridad requeridos.

2. DATOS UTILIZADOS EN EL ESTUDIO

Para el presente estudio se contó con información meteo-rológica horaria de doce estaciones automáticas con re-gistro digital, localizadas en las regiones I, II, VI, VII, VIIIy XI. Dentro de estos registros se encuentran los años1997, 2001 y 2002, años que se encuentran dentro de losmás lluviosos en los últimos 50 años, en tanto que el año1998 resultó ser un año seco. Por lo anterior, los regis-tros utilizados pueden ser considerados como represen-tativos de las condiciones pluviométricas extremas delpaís, y por tanto adecuadas para el diseño. Con la infor-mación horaria de precipitaciones se calcularon tanto laprecipitación en 24 horas entre 8:00 am y 8:00 am del díasiguiente (PP_OMM), como la máxima en 24 horas(PP_Máx24h), lo que fue tabulado a nivel mensual y anual.

cercano a la unidad (1,007), y un valor superior de 1,38en Lequena, ambas estaciones localizadas en la II Región.Las estaciones del extremo norte del país tienden a ubi-carse, a excepción de Lequena, en valores de K más cer-canos a la unidad (Figura 2a), mientras que las observa-ciones de K de la zona austral tienden a hacerlo cerca de1,2 (Figura 2b).

El análisis de todos los registros mensuales disponiblesen este estudio, muestra una gran variabilidad en elparámetro K, con valores que se encuentran entre 1 y 2,0(Figura 1), y valor medio igual a 1,14. Se observa una dé-bil zonificación, dado que las estaciones del extremo nor-te presentan una tendencia a valores más cercanos a launidad, con un valor medio de 1,13 (Figura 2a), mientrasque las estaciones de la zona austral muestran valoresmejor distribuidos entre 1 y 2,0, con un valor medio de1,22 (Figura 2b).

A nivel de las estaciones individuales, se observa un sig-nificativo número de casos en que el valor de K se localizacerca de la recta K=2 (Figura 3). Este fenómeno se repite

3. RESULTADOS

La Tabla 1 resume los distintos de valores de K determi-nados en el presente estudio, con un valor medio de 1,14,superior en un 4% al valor 1,1 recomendado por el Ma-nual de Carreteras (que utiliza sólo estaciones de la zonacentral y sur de país). El rango de variación encontradoen el presente estudio es superior a lo indicado en la lite-ratura (MOP, 2002), con un valor inferior en Quisquiro

Figura 2: Relación entre PP_OMM y PP_Máx24, determinadas con los datos del altiplano (a) y XI Región (b).Se muestra con línea recta fina los casos K=1 y 2 y mejor ajuste lineal (línea negra gruesa).

en prácticamente todas las estaciones del extremo norteal extremo sur del país. Ello permite concluir que el valorde K se encuentra entre 1,0 y 2,0, por lo que asumir unvalor cercano a la media de 1,1 puede llevar a errores sig-nificativos en el diseño, y en particular en la seguridad delos proyectos.

Entender las causas de la variabilidad del término K resul-ta fundamental para la de terminación de los parámetros

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de diseño y la adecuada aplicación de la Fórmula Racional(Ec. 1). En lo que sigue se enumeran las principales cau-sas que explican variabilidad del término K, basado en lainformación recopilada en el presente estudio.

1) Efecto de duración y hora de ocurrencia de las precipi-taciones: este efecto tiene relación con la duración delas precipitaciones, producto que éstas tienen en Chilesu origen principalmente en sistemas frontales yconvectivos (Vergara, 1998), con una duración mediausualmente inferior a 24 horas (Figuras 4a, 4b y 4c).Cuando se tiene lluvias de duración mayor a 24 horas,éstas están asociadas a más de un sistema frontal osistema convectivo. Por lo anterior, dependiendo de lahora de ocurrencia o paso del sistema de mal tiempopor el lugar, será el valor de K. Si por ejemplo el siste-ma de mal tiempo ocurre durante la tarde, este valorserá cercano a la unidad (Figura 4a), dado que todo elevento podrá ser registrado entre las 8:00 am y 8:00am. Por el contrario, si éste llega durante la madruga-da, las precipitaciones se distribuirán en dos días (Fi-guras 4b y 4c). Dependiendo de la distribución horariade precipitaciones (histograma de precipitaciones), elvalor de K podría llegar a un valor de 2 en el caso deuna lluvia uniforme de 24 horas de duración, que seinicia a las 2:00 am y declina a las 14:00 pm. La Figura4c muestra el caso de una estación en el Río Baker,donde K resultó igual a 1,85.

2) Efecto meteorológico: en general las precipitacionesconvectivas (tormentas), que son más frecuentes en elextremo norte del país (Figura 4a) o en el verano en lazona central, tienen un fuerte ciclo diario (las precipita-ciones más intensas tienden a ocurrir cerca de la horade mayor calentamiento solar), mientras que las fron-tales (más comunes de la zona sur) no presentan esteciclo (los sistemas frontales pueden llegar a cualquierhora del día). Por ello, aquellas zonas del país dondedomina una precipitación de componente convectiva(Altiplano), tienen un K más cercano a la unidad. Enlugares donde dominan las precipitaciones frontales(por ejemplo extremo sur), este factor puede ser supe-rior a los valores medios recomendados, e incluso cer-cano a 2,0, lo que permite explicar parte de la variabili-dad observada en la Figura 3.

3) Ciclo anual: durante el transcurso del año las precipita-ciones pasan de sistemas predominantementeconvectivos (tormentas) en el verano, a frontales duran-te el invierno. Esto hace que el factor K presente un fuer-

te ciclo anual, con valores cercanos a 1 durante el vera-no, a valores en invierno superiores a 1,1 (Figura 5).

4) Superposición de precipitaciones frontales y convecti-vas: estas condiciones tienden presentarse durante losmeses de transición en la zona central y sur del país.Durante los meses de abril y mayo, el calentamientodiurno modula la precipitación de los sistemas fronta-les, por lo que las precipitaciones de estos últimos tien-den a tener una fuerte componente convectiva que sesuperpone a la frontal, y por lo tanto un factor K másalto (Figura 5). Una situación similar ocurre con las pre-cipitaciones invernales en el extremo norte y que afec-tan, entre lo otros, la zona costera, como lo ocurridoen Antofagasta durante el aluvión de junio de 1991. Eneste caso las lluvias se iniciaron durante la madrugada(Hauser, 1997).

Tabla 2Resumen con las características generales del proyecto

de mejoramiento Ruta A-55, Huara-Colchane

CARACTERÍSTICA DESCRIPCIÓN

PROYECTO SECTOR : Estudio de Ing. Mejoramiento Ruta A-55, Huara – Colchane

: Huanta – Caxuzaya, Km 122,50 al Km147,70

LONGITUD : 25,2 KmPROVINCIA / REGIÓN : Iquique / I RegiónINVERSIÓN ESTIMADA : $ 4.100 millones de pesos (en dinero

de 1996)TIPO DE PAVIMENTO : Imprimación reforzada especialVELOCIDAD DE DISEÑO : 70 – 100 KPHCALZADA / BERMAS : 7 m / 1 mALTITUD MEDIA : 3200 m.s.n.m.PRECIPITACIÓN DE DISEÑO : 36,7 mmPERÍODO RETORNO T : 10 añosNº CUENCAS APORTANTES : 8DRENAJE TRANSVERSAL : 16 alcantarillas en tubos de acero

corrugadoø 0.8 – 1.0 m. Considera alto arrastrede sedimentos

DRENAJE LONGITUDINAL : Cunetas de tierra, y revestidas parapendientes sobre 4%Fosos y contrafosos de tierra, y sec-ción 0,5 x 0,5 m

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Figura 3: Relación entre PP_OMM y PP_Máx24, determinadas en seis de las estaciones utilizadas en el estudio. Semuestra con línea recta fina los casos K=1 y 2 y mejor ajuste con línea negra gruesa.

Figura 4: Histograma de precipitaciones de tres eventos de pre-cipitaciones con K=1,07 (arriba), 1,46 (centro) y 1,85 (abajo).

4. IMPACTO EN LA SEGURIDAD DE LAS OBRAS

Dada la incertidumbre asociada al término K, queda hacer-se pregunta ¿cómo afecta ésta a la seguridad de las obraso su período de retorno? Dado las características poco elás-ticas que tienen las distribuciones de probabilidades de lasprecipitaciones extremas (Figura 6), su impacto será en-tonces significativo. Tomando como ejemplo una precipita-

Figura 5: Evolución mensual de los valores medios de K deter-minados durante el año 1997 en las estaciones de las regionesVII y VIII.

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ción de diseño de 36,7 mm para una obra con 10 años deperíodo de retorno en la localidad de Colchane, ubicada enel norte de Chile (Altiplano de la I Región), donde se dispo-ne de precipitaciones tradicionales por 20 años (PP_OMM),y asumiendo que las distribuciones de probabilidades deéstas son similares a las de las precipitaciones máximas en24 horas (PP_Máx24h), una subestimación en las precipi-taciones de diseño en 24 horas de tan sólo un 10% (Figura6), correspondiente a 3,7 mm, significa una reducción enla seguridad de la obra cercana al 30%. Considerando elperíodo de retorno y la precipitación de diseño menciona-da, el efecto de reducir esta última en un 10% (3,7 mm),disminuirá a 7 años el período de retorno o seguridad delproyecto final (Figura 6).

Este considerable efecto de la incertidumbre en las preci-pitaciones de diseño, en este caso asociado a al términoK sobre la seguridad de las obras, permite explicar las fre-cuentes fallas en obras viales asociadas a lluvias intensasy frecuentemente llamadas “inusuales”.

5. IMPACTO ECONÓMICO EN EL VALOR FINAL DELAS OBRAS

Para evaluar el impacto económico que tiene la incerti-dumbre en la determinación del factor K en el costo de lasobras drenaje transversal y proyecto total, se ha elegidoun caso real, correspondiente a un estudio de ingenieríade mejoramiento de un tramo de 25 kilómetros de la RutaA-55, Huara – Colchane, I Región (Tabla 2), elaborado en1996 por una empresa consultora del MOP. El sector es-pecífico corresponde al tramo Huanta–Caxuzaya, Km122,50 al 147,60, cuya solución de drenaje transversal seproyectó en base tubos de acero corrugado de diámetros1 y 0,8 metros, siguiendo las recomendaciones del Ma-nual de Carreteras de la época.

El diseño de las alcantarillas se basó en estadísticas deprecipitaciones de la estación pluviométrica T. Isluga ubi-cada en Colchane (Figura 6), considerada como represen-tativa para el tramo en cuestión, dada su ubicación en elaltiplano, y que comprende las zonas de Huanta,Cariquima, Caxuzaya y Colchane.

A partir de los registros de pluviometría se efectuó un aná-lisis de frecuencia de precipitaciones máximas anuales en24 horas, para luego determinar las intensidades de lluviade diseño, con un período de retorno de 10 años, confor-me lo indica el Manual de Carreteras, resultando una llu-via de diseño de 36,7 mm (Tabla 2).

El análisis de sensibilidad del costo de las obras frente avariaciones en los caudales de diseño, producto de la in-certidumbre en las precipitaciones de diseño asociadas al

Figura 6: Precipitaciones en 24 horas en función de su períodode retorno. Colchane, Altiplano de la I Región.

Figura 7: Incidencia devariaciones en el valor deK sobre el costo de lasobras de drenajetransversal por cada 100km de camino (izquierda) eincidencia en elpresupuesto total(derecha). La solución dedrenaje transversal es enbase a tubos de acerocorrugado (ø 1,0 y 0,8 m).Ruta A-55, Sector Huanca-Caxuzaya, I Región.

a) b)

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valor de K, muestra que una sobreestimación en la inten-sidad de precipitación de 10% (inadecuada selección deltérmino K en el cálculo de las precipitaciones máximas en24 horas), puede generar un incremento en el costo delas obras por un monto aproximado de 60 mill$Ch, porcada 100 Km de mejoramiento de la ruta (Figura 7a). Mien-tras que la incidencia en el costo total del proyecto puedeser del orden de sólo un 0,5% (Figura 7b). De lo anterior,y para un proyecto de similares características, se con-cluye que no es relevante ahorrar en el ítem obras de dre-naje, en perjuicio de la seguridad global de la obra.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Del presente estudio se concluye que la utilización del fac-tor K, que permite estimar las precipitaciones máximasen 24 horas a partir de registros pluviométricos históri-cos, y con esto los caudales máximos de diseño comopor ejemplo obras de arte, puede llevar a importantes erro-res que impactan tanto en la seguridad de la obra comoen el costo de la misma.

Dentro del estudio se identifican distintos elementos quepermiten explicar la variabilidad observada en K, entre loscuales destacan: la hora de ocurrencia de las precipitacio-nes, el tipo de precipitación y el ciclo diario en las precipi-taciones, todos factores que hacen que el valor de K pue-da variar teóricamente entre 1,0 y 2,0, mientras que losvalores reales determinados en este estudio se encontra-ron entre 1,0 y 1,9 confirmando los anteriores. Estas va-riaciones introducen por tanto una gran incertidumbre enel diseño de obras de protecciones, dado que no se puedeasumir un valor específico.

El análisis de un proyecto vial real de la zona norte delpaís muestra que variaciones de un 10% en el valor de K,generan variaciones cercanas a un 15% (60 mill$Ch, porcada 100 Km ) en el costo de obras de drenaje, al mismotiempo que repercute de manera considerable en la segu-ridad de la obra, dado que una subestimación en 10% enlas precipitaciones asociadas al valor de K disminuye laseguridad de la obra en aproximadamente un 30%. Esdecir que se pasa de un período de retorno de 10 añosrequerido por diseño, a uno de 7 años, lo que pone enriesgo las obras y su explotación.

Por lo anteriormente expuesto, los autores recomiendanno utilizar un valor medio para K de 1,1 en proyectos dedrenaje y saneamiento donde se pueda comprometer laseguridad de las obras completa, sin antes analizar dete-nidamente los datos meteorológicos disponibles. En elcaso de no existir registros confiables en la zona del pro-yecto, se recomienda seleccionar un valor más cercano a2,0, teniendo en consideración el adecuado equilibrio quedebe existir en todo proyecto entre seguridad, calidad deservicio y costos en los sistemas de protección.

También se resalta que en un proyecto vial, sólo una partemenor (~3%) corresponde al ítem obras de drenaje y sa-neamiento, por lo que no se justificaría ahorrar en estapartida a costa de poner en riesgo la seguridad de la obrafinal.

7. RECONOCIMIENTO

Los autores agradecen al Ministerio de Obras Públicas,que facilitó parte de la información de precipitaciones uti-lizada en el estudio. De igual manera a la empresa CopefrutS.A. por permitir el uso de los registros de su red estacio-nes automáticas en la VII región.

REFERENCIAS

1. Chow, V.T., D. R. Maidement y L. W. Mays, 1994, HidrologíaAplicada, Mac Graw Hill, 58p.

2. Hausser, A., 1997, Los Aluviones del 18 de junio de 1991 enAntofagasta: Un Análisis Crítico, a 5 años del Desastre, Ser-vicio Nacional de Geología y Minería, Boletín, N° 49, 47p.

3. Ministerio de Obras Públicas Transporte y Telecomunicacio-nes (MOP), 2002, Manual de Carreteres: Instrucciones y Cri-terios de Diseño, y Procedimientos de Estudios Viales,Volumenes 2 y 3.

4. Vergara, J., 1998, Pronóstico del Tiempo Aplicado al SectorHidroeléctrico Chileno, Seminario Latino-Americano sobre losImpactos del El Niño/La Niña na Gesto de Recurso Hídricosem Sistemas Hidroeléctricos, 14p.

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CONTRIBUCIÓN DE LAS PUZOLANAS NATURALES DE LA ZONA DELCOMAHUE A LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN

COMAHUE AREA NATURALPOZZOLANS. ITS CONTRIBUTION TO CONCRETE DURABILITY

Autores: Jorge L. Fernández (1) , Rodolfo Sánchez (2) , Sebastián A. Brown (3) , Oscar R. Batic (4)

(1) Docente U.N. del Comahue. Investigador UNC.(2) Ingeniero Civil y Consultor.(3) Docente U.N.del Comahue.

(4) Investigador Principal CIC-LEMIT,Profesor de la U.N.La Plata.

emails: [email protected], [email protected],[email protected], [email protected]


RESUMEN

Hoy se conoce la importancia de la impermeabilidad y labaja porosidad del hormigón sobre la durabilidad. Tambiénse conoce la acción beneficiosa de las AMA sobre el medioambiente y el ahorro de combustible que se puede obteneral reemplazar parte del clincker por AMA en la elaboracióndel cemento compuesto. Además este reemplazo y un buencurado brindan beneficios sobre la estabilidad química yproduce un refinamiento de poros al fijar CH que se produ-ce al hidrolizarse los silicatos tricálcicos y dicálcicos.

Es en este sentido que se ha propuesto este trabajo de inves-tigación, es decir, tratar de evaluar la acción puzolánica deyacimientos de la zona del Comahue mediante ensayos. Paraello se han obtenido muestras de siete lugares que segúninformación de estudios petrográficos y mineralógicos pre-vios, podrían tener propiedades puzolánicas, pero se desco-noce el nivel de reacción y por ello es necesario evaluarlas.

Podemos rescatar sobre todo en los casos de obras enque intervienen hormigones masivos la importancia del

control del calor de hidratación liberado por la reaccióndel tipo exotérmica propia de la hidratación en cuanto avelocidad y cantidad. Un segundo factor es la estabilidadde volumen, en este sentido hemos estudiado la reacciónálcali-sílice que produce un ataque de tipo interno dandolugar a reacciones deletéreas indeseables que conducen ala destrucción prematura de la obra.

En este sentido recurrimos como la mejor solución paramejorar la reacción por calor de hidratación y la reacciónálcali-sílice a puzolanas naturales de la provincia deNeuquén, Patagonia, Argentina. Éstas se adicionaron endistintos porcentajes a un cemento Pórtland normal, con-cluyendo que las puzolanas adicionadas en proporcionesde 15, 30 y 40% presentan valores moderadamente acep-tables con respecto a los parámetros de estudio.

Palabras claves: Puzolanas, reactividad, durabilidad, ca-lor de hidratación, reacción álcali-sílice.

Páginas: 76 - 82

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ABSTRACT

Nowadays, the importance of impermeability and lowporosity in concrete over durability is very well known,so is the beneficial action of AMA (active mineraladditions) over environment and fuel saving, which maybe obtained by substituting part of the clinker by AMA,in the compound cement elaboration. Besides, thementioned substitution and a proper curing providebenefits over chemical stability, resulting in porerefinement when lime –which is produced whentricalcium and dicalcium silicates are hydrolyzed-–isfixed.

This research work aims at trying to evaluate thepozzolanic action of fields in the Comahue area bymeans of tests. Therefore, samples have been obtainedfrom seven sites, which according to previous infor-mation about petrographic and mineralogical surveys,could have pozzolanic properties. Since the reactionlevel is unknown, it is necessary to evaluate thesesamples.

It is also essential to point out, specially in cases inwhich massive concrete is present, the importance ofcontrolling the released heat of hydration, due to theexothermic reaction type, which is characteristic ofhydration as regards velocity and quantity. Constancyof volume is the second element to be taken intoaccount. That is why the alkali-silica reaction has beenstudied since it produces an attack of the inner type,giving rise to undesirable deleterious reactions that leadto an early destruction of the work.

Consequently we resource to natural pozzolans from theprovince of Neuquén (Patagonia, Argentina) due to thefact that we consider them the best solution to improveheat-ofhydration reaction and alkali-silica reaction.These pozzolans were added to ordinary Portland cementin different quantities, concluding that 15, 30 and 40%values of added pozzolans are moderately acceptablewith respect to the research parameters.

Keywords: Pozzolanas, reactivity, durability, heat ofhydration, alkali-silica reaction.

UBICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS

Para este fin se ubicaron siete yacimientos de puzolanas,correspondiendo la composición general a cenizas volcá-nicas ácidas y levemente consolidadas, cuya ubicacióngeográfica se muestra en la Figura 1.

Figura 1

Referencias:

1. Los Pozones.*2. Blanca Norte y Blanca Sur.*3. Michacheo.

**4. Macho Negro.*5. Collón Curá.

***6. Piedra del Águila.

* Actualmente no está en explotación.** En explotación.*** Sin explotar.

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EFECTO DE LA PUZOLANA SOBRE LA REACCIÓNALCALI-SÍLICE

La reacción álcali-sílice se inscribe dentro de las reaccio-nes que presentan carácter expansivo y son consideradascomo deletéreas al producir a una fisuración progresiva yen consecuencia acelerar otros mecanismos de deterioro.Como es conocido algunas puzolanas pueden presentarpropiedades que ayuden a atenuar esta reacción.

En esta parte se estudia la capacidad de inhibición de laRAS de tres puzolanas naturales de la Provincia deNeuquén.

Materiales y Métodos

Las características químicas y físicas del cemento CPN40 de alto álcalis utilizado se muestran en las Tablas 4 yNº 5. Se elaboraron barras de mortero de 25x25x300 mmen proporción cemento/arena 1:2,25. El agregado fino esuna arena natural procedente del río Limay de reconocidareactividad frente a los álcalis (6). La granulometría utili-zada se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1:Granulometría del Agregado Fino

Retenido Acumulado Tamiz # 8 134 g.Agregado Retenido Acumulado Tamiz # 16 472 g.Fino Retenido Acumulado Tamiz # 30 810 g.

Retenido Acumulado Tamiz # 50 1148 g.Retenido Acumulado Tamiz # 100 1350 g.

En la Tabla 2 se especifican las cantidades de los materia-les empleados en las distintas mezclas utilizadas para ela-borar las barras de mortero.

Tabla 2:Dosificación

Material 0% 15 % 30% 40%Puzolana Puzolana Puzolana Puzolana

Cemento 600 g. 510 g. 420 g. 360 g.Puzolana 0 g. 90 g. 180 g. 240 g.Agua 320 mL 325 mL 330 mL 337 mLÍndice de Fluidez 115% 114% 115% 117%

Una vez confeccionadas las probetas fueron curadas concal durante 24 hs, se desmoldaron y se midió la longitudinicial con una precisión de 0,0001” y fueron mantenidasen las condiciones descritas en la norma IRAM 1674.

ACTIVIDAD PUZOLÁNICA

Introducción

El término actividad puzolánica cubre todas las reaccio-nes que ocurren entre los constituyentes activos de laspuzolanas, el hidróxido de calcio y el agua. Este términoincluye dos parámetros: la máxima cal combinable porparte de la puzolana y la velocidad a la cual transcurredicha combinación. Ambos factores dependen de la natu-raleza de la puzolana y de la cantidad y calidad de susfases activas (1).

En el cemento portland los silicatos dicálcicos y tricálcicosse hidratan de la siguiente forma:

SCn + H → C – S – H + HC + calor

En presencia de material puzolánico y humedad, laspuzolanas reaccionan de la siguiente forma:

HC + Sn + H → C – S – H

C-S-H*: Este último posee diferente densidad y razón S/C.

Este nuevo compuesto es algo diferente al formado en lahidratación del cemento; se forma más lentamente y enlos poros del hormigón por lo que produce un refinamientode poros en el tiempo siempre y cuando se haga un cura-do adecuado; también disminuye la permeabilidad, fija laHC libre y se desarrolla menos calor de hidratación; ade-más mejora la durabilidad frente a reacciones destructivas(aguas puras, ataque salino, etc.).

En este trabajo de investigación se informan los resulta-dos obtenidos en el estudio de mezclas cementiceas condiferentes porcentajes de puzolanas naturales sobre suinfluencia sobre la porosidad evaluada por el método se-gún Norma API RT-40 (Método del Gas Helio), sobre elcalor de hidratación, y además el comportamiento frentea la RAS, es decir, de los agregados reactivos frente a losálcalis que generalmente se encuentran presentes en elhormigón.

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Los resultados obtenidos se muestran en los Gráficos 1,2 y 3.

Como se puede observar en los gráficos, los valores deexpansión para los 16 días que están aceptados para cali-ficar los agregados, aplicando este método son:

Tabla 3:Expansión de los Morteros en Estudio a la Edad de 28 días

Yacimiento 0% 15% 30% 40%Puzolana Puzolana Puzolana Puzolana

Michacheo 0,74 0,36 0,12 -0,05Los Pozones 0,77 0,57 0,42 0,28Piedra del Águila 0,78 0,37 0,12 -0,05

Los límites especificados por esta metodología para esaedad son según la norma IRAM 1674:

0 a 0,10 % ____ Inocuos0,10 a 0,20 % ____ Se recomienda proseguir con los

ensayos a otras edades0,20 o más % ____ Reactivos

En función de los resultados obtenidos queda demostra-do que la puzolana del yacimiento “Los Pozones” no pre-senta ninguna capacidad de protección frente a la reacciónÁlcali-Sílice en cualquier proporción, mientras que en lasdos restantes, la influencia producida por los agregadospodría ser inhibida con un porcentaje entre 35- 40 % dereemplazo en peso.

Habitualmente se recomienda IRAM 1700 (ASTM 1293)para hormigones hasta un año sin la sustitución porpuzolanas; si se usa AMA los límites de los ensayos seespecifican a los 2 años.

CALOR DE HIDRATACIÓN

En obras de hormigón masivo es importante determinarel calor de hidratación en cuenta el bajo coeficiente deaislación térmica que posee este material (4). En esta par-te del trabajo se realizaron una serie de determinacionessistemáticas de calor de hidratación de cementos com-puestos, con la puzolana proveniente de la cantera Piedradel Águila y distintos porcentaje de adición: 0, 15, 30 y40%.

Una de las soluciones, de gran aplicación, es reemplazaruna parte de cemento portland por adiciones mineralesactivas (AMA) en nuestro caso puzolana natural, que nor-malmente producen una menor generación del calor dehidratación.

Gráfico 1: Curva Expansión – Edad del comportamiento de mez-clas con diferentes % de puzolana natural – Yacimiento Piedradel Águila.

Gráfico 2: Expansión – Edad del comportamiento de mezclascon diferentes % de puzolana natural – Yacimiento Los Pozones.

Gráfico 3: Expansión – Edad del comportamiento de mezclascon diferentes % de puzolana natural – Yacimiento Michacheo.

80


Es notorio que el cemento al hidratarse libera calor en pro-porción directa a su composición mineralógica, si bienexisten varios métodos disponibles para evitar la eleva-ción de temperatura por la hidratación del cemento; entrelos más usuales se destaca disminuir el consumo de ce-mento portland unitario e incorporar AMA con lo que esposible obtener respuestas adecuadas con respecto a lasexigencias de resistencia, durabilidad y costo a la que es-tará expuesta la obra.

Materiales y Métodos

Los estudios del calor de hidratación se realizaron utili-zando un CPN 40 y se hicieron muestras de CPN/puzolanas, en diferentes proporciones en peso.

El CPN 40 utilizado para esta experiencia es un cementoportland de alto álcalis de las siguientes características:

Tabla 4:Análisis Químicos

Residuo Insoluble 0,9

P*C 2,0

SO3 2,8

MgO 1,1

SiO2 21,7

Fe2O3 4,8

CaO 61,1

Na2O 0,47

K2O 0,79

Cloruros 0,01

Sulfuros 0,00

Tabla 5:Composición Potencial

SC3 40 %SC2 32 %AC3 3,3 %FAC4 14,9 %Álcalis total (Na2O) 0,99 %

Los análisis químicos y físicos de la puzolana fueron lossiguientes:

Tabla 6:Composición Química de la Puzolana

PF RI SIO2 AL2O3 FE2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O

5,32 0,45 65,72 14,87 4,26 2,57 1.75 0 2,93 2,64

La finura fue evaluada por la superficie específica Blaineen 567 m2/ Kg. Se determinó el calor de hidratación delcemento portland normal y mezclas con reemplazo de 15,30 y 40% en peso de puzolana del material del yacimientoPiedra del Águila. Para realizar este ensayo, se utilizó uncalorímetro conductimétrico de origen canadiense, de re-gistro continuo en edades de 1, 24, 48, y 72 horas segúnnorma ASTM C 186-86 (5). Los resultados se muestranen las Tablas 7 y 8 y en los Gráficos 4 a 11. Estas curvascorresponden una a la velocidad de evolución del calorgenerado en el tiempo hasta la edad de 72 horas y en laotra el calor acumulado a la misma edad.

Tabla 7:Valores del Calor de Hidratación de Diferentes Mezclas

Expresados en %

Mezclas 1 hs 24 hs 48 hs 72 hsJ/g J/g J/g J/g

CPN. 9,00 70,45 106,33 126,83CPN+15 % puz. 9,37 73,05 110,08 132,34CPN+30 % puz. 7,68 55,22 84,50 100,40CPN+ 40% puz. 7,44 49,30 75,80 90,50

Tabla 8:Porcentaje del Calor de Hidratación a las 72 horas de Ensayo

CPN 100% + Puz. 0 % 100 %CPN 85 % + Puz. 15 % 104,3 %CPN 70% + Puz. 30% 79,2 %CPN 60 % + Puz. 40 % 71 %

Gráfico Nº 4: 100% cemento portland normal.

81


Del análisis de los resultados obtenidos en la determina-ción del calor de hidratación de la mezcla patrón y de lasmezclas estudiadas con diferentes proporciones de ce-mento/puzolana, surgen algunas cosas interesantes.

Las curvas de evolución del calor de hidratación (ver grá-ficos 4, 6, 8 y 10) tienen características similares, sinembargo la que contiene 85/15 produce algo más de ca-lor de hidratación (4,3%) y tiene su máximo en menortiempo, esto seguramente debido a la acción dispersantede la hidratación del cemento, debido a la contribución dela puzolana con el cemento a la formación de centros denucleación.

Gráfico 5: 100% cemento portland normal.

Gráfico 6: 85% CPN + 15% puzolana.






82


En principio se deberían complementar estos estudiosdeterminando la evolución de la resistencia mecánica des-de 1 a 365 días a fin de establecer la influencia que produ-ce el reemplazo de clinker por puzolana en la resistencia alas primeras edades y a más avanzadas, pues como sabe-mos estos resultados pueden ser útiles a un tipo de obray no conveniente en otras.

CONCLUSIÓN

Las puzolanas adicionadas en proporciones de 15, 30 y40% presentan valores moderadamente aceptables conrespecto a cada uno de los parámetros de estudio.

REFERENCIAS

1) Propiedades Físico-Químicas y Mecánicas de los Cementoscon Adiciones, Blasco Varela, M. T. Seminario S1 CEMCO2001 Instituto Eduardo Torroja, Madrid.

2) Idem.

3) Norma API RT 40.

4) Estudio del Calor de Hidratación y Resistencias de CementosPuzolánicos con Reemplazos de AMA, Rahhal V.F., BaticO.R.

5) Norma de Ensayos ASTM C 186-86, Heat of Hydration ofHydraulic Cement.

6) Estudio de la RAS en los Hormigones de la Zona delComahue, Batic O.R., Fernández J. Universidad Nacional delComahue- Neuquén .

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ESTUDIO DE LA CORROSIÓN DE HORMIGÓN ARMADO CON ACERO YACERO GALVANIZADO EN AMBIENTE SALINO

PARTE 1. RESULTADOS PRELIMINARES

CORROSION STUDY OF CONCRETE REINFORCED WITH STEEL ANDGALVANIZED STEEL IN MARINE ENVIRONMENT

PART. 1. PRELIMINARY RESULTS

Autores: Rosa Vera(1)(3), A. María Carvajal(2)(3), María Villarroel(1)(3) y Marcela Cortés(1)

(1)Laboratorio de Corrosión, Instituto de Química,Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, [email protected]

(2)Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Ingeniería,Escuela de Construcción Civil, [email protected]

(3) Miembros del Proyecto DURACON XV.3 del CYTED


RESUMEN

En este estudio se evaluó el comportamiento de armadu-ras de acero y acero galvanizado embebidas en hormigónfrente a la corrosión por cloruros. La mezcla se preparócon una relación agua/cemento de 0,55 y fue caracteriza-da mediante ensayos físicos y mecánicos. Para cumplircon el objetivo, se instalaron muestras en una estaciónatmosférica marina ubicada en Valparaíso y se realizaronensayos acelerados cíclicos de humedad/secado, sumer-giendo las probetas en una solución de cloruro de sodioal 3,5%. Como una forma de evaluar la corrosión del metalse midieron las variables de potencial de corrosión y co-rriente de corrosión. Los resultados al cabo de 22 mesesmuestran que tanto el hormigón reforzado con acero comocon acero galvanizado mantienen su vida útil, dado que elgalvanizado se encuentra en estado pasivo y el acero alcarbono presenta corrosión moderada.

Palabras claves: Corrosión, hormigón, acero al carbono,acero galvanizado, cloruro.

ABSTRACT

In this study it was evaluated the behaviour of steeland galvanized steel structures embedded inconcrete against corrosion by chlorides. Themixture was prepared with a w/c ratio of 0.55, andwas characterized by mechanical and physicaltests. Samples were placed in a marine atmos-pheric station located in Valparaiso, and cyclic ac-celerated humidity/dry essays were carried out byimmersing the probes in a 3.5% sodium chloridesolution. In order to evaluate the metal corrosion,the corrosion potential and the corrosion currentwere measured. The results after 22 months showthat concrete reinforced with steel as well as withgalvanized steel maintain its useful life, sincegalvanized is found in passive state, and carbonsteel present moderate corrosion.

Keywords: Corrosion, concrete, carbon steel,galvanized steel, chloride.

Páginas: 83 - 88

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1. INTRODUCCIÓN

El diverso uso del hormigón en distintos tipos de estruc-turas, sometidas a adversas condiciones atmosféricas, hagenerado variados procesos de corrosión en las matricesy armaduras afectando seriamente sus propiedades, dis-minuyendo así su vida útil de servicio.

Muchos factores tienen influencia sobre las propiedadesdel hormigón donde los de mayor importancia son la rela-ción agua/cemento, la compacidad de la estructura y laadición de aditivos. Sin embargo, la permanencia del hor-migón en el tiempo, se define como la resistencia a la ac-ción del clima, a los ataques químicos, a la abrasión o acualquier deterioro y la falla del hormigón con y sin arma-dura se debe principalmente a causas mecánicas, natura-leza del hormigón y agentes externos del medio. Pese atodo, la propiedad más importante y la que más influye enla durabilidad del hormigón es la porosidad que le aportafundamentalmente la pasta de cemento endurecida y esque a través de ella el agua ejerce su función de transferirlos elementos agresivos externos.

El acero de refuerzo es protegido de forma química con-tra los agentes iniciadores de corrosión gracias a la for-mación de una capa alcalina de carácter pasivante sobreel metal, propio de la hidratación del cemento, proporcio-nando así una barrera física al paso de agentes agresivosdesde el medio ambiente.

Estudios realizados muestran que la causa más frecuentede la pérdida de pasividad del acero se debe a la penetra-ción de iones agresivos, principalmente la difusión del ióncloruro hacia la interfase acero-hormigón dando origen ala corrosión por picado. Esto provoca la deslaminación yel desprendimiento del hormigón, además de reducir laadherencia mutua entre ambos materiales, debido a lanaturaleza expansiva de los productos de corrosión. Elfenómeno descrito, se produce debido a la penetración delos agentes externos por los poros del hormigón, los cua-les producen una disminución del pH permitiendo la diso-lución de la capa pasivante del acero e iniciándose lacorrosión.

Para disminuir o eliminar la corrosión del acero se hancreado algunos métodos de protección que actúan direc-tamente sobre el acero, entre ellos el galvanizado. Méto-do que consiste en el recubrimiento del acero con unapequeña película de cinc que lo protege por la formaciónde una capa compacta de productos de corrosión. La efec-tividad de esta capa dependerá de la pureza y del espesorde la película de cinc.

En consecuencia, en esta investigación se evaluó por me-dio de medidas electroquímicas el comportamiento de ar-maduras de acero y acero galvanizado embebidas enhormigón frente a la corrosión por cloruros.

2. PARTE EXPERIMENTAL

En la realización de este trabajo el hormigón fue prepara-do con cemento Polpaico H25 (250 kg/cm2) y de una rela-ción agua/cemento de 0,55, según la Norma Chilena1017.Los materiales empleados referidos a un m3 de hor-migón fueron los siguientes: 371 kg de cemento, 217 Lde agua, 1029 kg de arena y 857 kg de gravilla. El curadode las probetas se realizó en cámara húmeda (H.R.:90-100% y Tº :17-23º C) por un período de 28 días.

La caracterización físico–mecánica de las probetas com-prendía las medidas de resistividad, absorción total, po-rosidad total (Norma ASTM C642), absorción capilar(método de Fagerlund), resistencia a la compresión (Nor-ma ASTM C39) y resistencia a la tracción por hendimiento,(Norma ASTM C496).

Se prepararon probetas cilíndricas de 10 x 20 cm y de15x30 cm con armadura y probetas cúbicas de 20 x 20 x20 cm sin armadura.

Las barras de acero (A 44–28 H) y de acero galvanizado(80 µm de capa de Zn) tenían forma corrugada y sus di-mensiones eran de 1 cm de diámetro y 10 cm de largo,con un área expuesta de 18,55 cm2. Las probetas arma-das estaban compuestas además, por dos electrodos degrafito de 5 mm de diámetro y 6 cm. de largo ubicados enposiciones simétricas con respecto al metal.

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El contenido de ión cloruro (Cl-) y de dióxido de azufre(SO2) como contaminantes principales se determinó men-sualmente según norma ISO 9225 y el contenido de CO2por el método de Pettenkofer.

Las medidas de potencial de corrosión se realizaron conun potenciostato VoltaLab 21 y se llevaron a cabo des-pués de finalizar cada ciclo y mensualmente en la esta-ción atmosférica. El electrodo de referencia utilizado fuede cobre/sulfato de cobre. Además, se evalúo en ellas lacorriente de corrosión utilizando como contraelectrodouna lámina de cobre.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La caracterización físico-mecánica del hormigón se indi-ca en la Tabla 2. En ella podemos notar que las variablesmecánicas se encuentran dentro de los valores estableci-dos en las normas chilenas con una mezcla de compac-tación y elasticidad aceptable.

Tabla 2Propiedades Físico-mecánicas del hormigón

Propiedades Mezcla a/c: 0,55Resistencia a la Compresión (MPa) 22,4Resistencia a la Tracción (MPa) 1,7Absorción Total (%) 5,16Porosidad Total (%) 16,09Porosidad Efectiva (%) 13,8Absorción Capilar (k/m2s1/2) 2,35 x 10-2

Resistencia a penetración de agua, m(s/m2) 2,98 x 107

Sorción Capilar, S (m/s1/2) 1,8 x 10-4

Se realizaron ensayos acelerados donde las probetas ar-madas fueron sometidas a ciclos alternados de inmersión(3 días)-emersión (5 días) en NaCl al 3,5% y ensayos alargo plazo donde las probetas se expusieron en la esta-ción de atmósfera marina ubicada en Valparaíso, Chile (Lat.32ºS, Long. 71ºW, 41 msnm), cuyos parámetros metereo-químicos promedios se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1Parámetros Metereoquímicos de la Estación de Valparaíso

Parámetros HR T TDH Precip. Vel. SO2 Cl - CO2

(%) (ºC) (f) total (mm) viento(m/s) (mg/m2día) (mg/m2día) (mg/lt)

Mínimo 35,0 5,7 0,3 0 5,2 1,1 5,1 0,8

Máximo 100,0 29,2 1,0 201,6 9,3 12,1 38,8 1,1

Media 78,7 14,7 0,6 — 7,1 5,7 21,9 0,9

Figura 1. Potencial de corrosión en función del tiempo para elacero y acero galvanizado de refuerzo después de cada ciclohúmedo de NaCl al 3,5%.

Por otra parte, los valores obtenidos para las propiedadesfísicas de una mezcla de a/c: 0,55 demuestran que el hor-migón presenta un cierto grado de absorción y porosidadfacilitando el acceso de agentes agresivos en este casolos cloruros, permitiendo que estos deterioren en un me-nor tiempo la armadura de refuerzo.

En la Figura 1 se pueden apreciar los resultados obteni-dos para la variación del potencial de corrosión (Ec) enfunción del tiempo para acero y acero galvanizado utiliza-dos como refuerzo, después de cada ciclo húmedo en NaClal 3,5 %.

En ella se observa que para ambos metales el Ec aumentacon el incremento del tiempo de exposición, indicando laformación de una capa pasiva de productos de corrosiónen la interfase metal/hormigón que alcanza su estabilidadalrededor de los 200 días de exposición. El intervalo entreel Ec inicial y el potencial alcanzado en este período deensayo es mayor para el acero galvanizado (∆ 300 mV)que para el acero al carbono (∆ 180 mV), lo que estaríaindicando que el acero galvanizado en estas condicionesforma capas de mayor espesor de productos de corro

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sión que generalmente en presencia de cloruros corres-ponde a hidroxicincato cálcico (CaHZn) y que actúan comobarrera aislante a la continuación del proceso de corro-sión, alcanzando así más fácilmente la pasividad.

Los productos de corrosión de Zn al ser más compactosque los productos de corrosión de hierro sellan en ma-yor grado los poros del hormigón disminuyendo así, ladifusión del ión cloruro hacia el metal y por tanto la co-rrosión.

Un comportamiento similar al anterior se obtiene para lasmedidas de Ec después del ciclo de secado, tal como seobserva en la Figura 2. En estas condiciones y durante elperíodo de estudio ambos metales se mantienen en esta-do pasivo.

Figura 3. Representación de las variables meteorológicas du-rante el período de estudio.(A) Humedad Relativa.(B) Temperatura.(C) Tiempo de Humectación.

Figura 2. Potencial de corrosión en función del tiempo para elacero y acero galvanizado de refuerzo después de cada ciclo desecado.

Con respecto al ensayo atmosférico, en la Figura 3 semuestra la variación mensual durante el período en estu-dio de los parámetros meteorológicos en la estación deValparaíso. En ella se puede observar una tendencia a lavariación constante para la humedad relativa, pero no asípara la temperatura, esto permite obtener una fracciónpromedio de 0.6 para el tiempo de humidificación lo queclasifica a la estación atmosférica de Valparaíso de me-dianamente agresiva con respecto al deterioro de los ma-teriales.

A)

B)

C)

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En cuanto a la concentración de contaminantes en la at-mósfera la Figura 4 presenta los contenidos de Cl-, SO2 yCO2 durante el tiempo de exposición de las probetas.

Figura 4. Variación de la concentración de contaminantes du-rante el período de estudio.(A) Cloruro.(B) Dióxido de azufre.(C) Dióxido de carbono.

A)

B)

Figura 5. Potencial de corrosión en función del tiempo para elacero y acero galvanizado de refuerzo en ambiente marino(Valparaíso).

El valor promedio de [Cl-] de 21,9 mg/m2día y para [SO2]de 5,7 mg/m2día clasifican a la atmósfera de la estaciónde Valparaíso en S1 y P0 (marina). Además, el bajo valorobtenido para [CO2] de 0,9 mg/lt nos indica que las mues-tras de hormigón expuestas alcanzarán un mínimo gradode carbonatación, no incrementando el proceso de corro-sión.

En la Figura 5 se aprecia la variación del potencial de co-rrosión (Ec) en función del tiempo para acero y acerogalvanizado utilizados como refuerzo, en la estación at-mosférica marina de Valparaíso. Los resultados sonconcordantes con los obtenidos en el ensayo de inmer-sión-emersión, no obstante, en las condiciones atmosfé-ricas los valores de potencial para ambos metales sonsuperiores en un valor aproximado de 100 mV, lo que es-taría indicando que ambos materiales se encuentran enestado pasivo. Este comportamiento es reflejo de la bajaagresividad de la atmósfera en la que se encuentran ex-puestas las muestras, tal como se explicó en los párrafosanteriores.

Además, se realizaron medidas de resistencia de polariza-ción (Rp) después de 22 meses de exposición a los meta-les embebidos en el hormigón, las que permitieron calcularcorriente de corrosión (Ic) y velocidad de corrosión (Vc),estos resultados se presentan en la Tabla 3.

C)

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Los valores obtenidos en la corriente de corrosión para losdos tipos de muestras son menores en los ensayos atmos-féricos que en los de inmersión, y ambos resultados indi-can que el acero al carbono comienza a despasivarse puessu valor de corriente es ligeramente mayor que 0,1µA/cm2.Este valor es el límite por sobre el cuál la corrosión se con-sidera moderada y en esta condición la velocidad de corro-sión promedio determinada para el acero muestra que ésteha perdido el 0,06 % en espesor.

Para el caso de acero galvanizado la corriente de corro-sión alcanzada en cada ensayo es menor que 0,1µA/cm2,valor que confirma que el metal se encuentra en estadopasivo. Además, la medida de la velocidad de corrosiónindica que se ha perdido aproximadamente un 2% de lacapa de Zn, corroborando el buen comportamiento delgalvanizado en el medio. Esto último estaría indicando quepara similares tiempos de exposición en las condicionesestudiadas el acero galvanizado de refuerzo tiene un ma-yor tiempo de vida útil.

4. CONCLUSIONES

Los resultados preliminares a los 22 meses de exposiciónmuestran que tanto el hormigón reforzado con acero comocon acero galvanizado mantiene su vida útil. En estas con-diciones el acero al carbono presenta una ligera corrosióny el acero galvanizado se encuentra en estado pasivo. Portanto, para iguales tiempos de exposición a los ambientesestudiados el acero galvanizado presenta un mejor com-portamiento a la corrosión que el acero al carbono.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dirección de Investigación de laPontificia Universidad Católica de Valparaíso, a la IndustriaGalvanizadora B. Bosch S. A., al Programa Iberoamericano

de Ciencia y Tecnología para el desarrollo (CYTED), Pro-yecto XV.3 DURACON y a la Armada de Chile.

REFERENCIAS

1. Alonso, M. C. y Andrade, M. C., Métodos de Protección de laArmadura. Galvanización. XV Curso de Estudios Mayores dela Construcción, España, (2001).

2. Castro, P., Castillo, R. y Carpio, J.J.; Corrosión en Estructu-ras de Concreto Armado. Teoría, Inspección, Diagnóstico,Vida útil y Reparaciones, 1ª edición, IMCYC, México, (1998).

3. Castro, P. Infraestructura de Concreto Armado: Deterioro yOpciones de Preservación, IMCYC, 1ª edición, México, 2001.

4. Castro, P.; Genesca J. and Moreno, E.I.; Cem. Concr. Res.,30, 1565-1571 (2000).

5. Ihekwaba, N.M., Hope, B.B. and Hansson, C.M.; Cem. Concr.–Res., 26(7), 1095-1107 (1996).

6. Macias, A. and Andrade, C.; British Corrosion Journal, 22(2),113-118 (1987).

7. Macias, A. and Andrade, C.; British Corrosion Journal, 22(2),119-129 (1987).

8. Mohammed, T. U. and Hamada, H.; Cem. Concr. Res., 33,1487-1490 (2003).

9. Stanish, K., Hooton, R. D., Thomas, M. D. A.; Cem. Concr.Res., 34, 51-57 (2004).

10.Trocónis de Rincón, O., Romero de Carruyo, A., Andrade, C.;Díaz, I.; Helene, P.; Manual de Inspección, Evaluación y Diag-nóstico de Corrosión en Estructuras de Hormigón Armado,2ª edición, CYTED, Venezuela, (1998).

Tabla 3Corriente de corrosión y velocidad de corrosión de acero al carbono y acero galvanizado después de 22 meses

de exposición

Material Ciclo Seco Ciclo Húmedo Atmósfera Marina

Ic Vc Ic Vc Ic Vc

(µA/cm2) (µm/año) (µA/cm2) (µm/año) (µA/cm2) (µm/año)

Acero al carbono 0,13 1,51 0,15 1,74 0,11 1,27

Acero galvanizado 0,043 0,64 0,059 0.88 0,047 0,70

Los valores de Ic son promedio de 5 muestras y el cálculo de Vc es considerando corrosión general.

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CASO DE ESTUDO - COMPARAÇÃO ENTRE DOIS SISTEMAS DEABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE EM EDIFÍCIOS RESIDENCIAIS EM

BRASÍLIA - BRASILESTUDIO DE CASO – COMPARACIÓN ENTRE DOS SISTEMAS DE

ABASTECIMIENTO DE AGUA CALIENTE EN EDIFICIOS RESIDENCIALES ENBRASILIA - BRASIL

CASE STUDY-COMPAIR BETWEEN THE SYSTEM OF HOT WATER SUPLIESIN RESIDENTIAL BUILDINGS, BRASILIA - BRAZIL

Autores: Eliete de Pinho Araujo(1) e Maria Mônica de Araújo da Silva(2)

Curso de Arquitetura e Urbanismo - Faet - UniCEUBSEPN 707/907 - CEP 70.790-075 - Brasília - DF - Brasil

(1) Professora / Mestre / Arquiteta - [email protected](2) Estudante de Arquitetura


RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo sobre dois sistemasde abastecimento de água quente entre dois edifíciosresidenciais, com 880 m2 de área construída, situados emBrasília no Brasil, um estudo de caso.

Os edifícios possuem 36 apartamentos, com 6 pavimen-tos tipo, subsolo, pilotis e cobertura coletiva.

Planejou-se sistemas diferentes de abastecimento de águaquente por meio de caldeira a gás, no primeiro prédio,cujo custo mensal para o condomínio são as altas contasde água e de gás e no segundo prédio, por meio decoletores solares com reservatórios , cujo custo mensalpara o condomínio são as contas de água, com custo maisbaixo, e eventualmente a de luz, caso o sistema elétricoprecise entrar em funcionamento, divido à temperaturanão atingir o limite mínimo necessário, que é de 55º C.

Este estudo é importante para planejar futuros projetosde arquitetura integrados com o abastecimento de água

quente. As faculdades de arquitetura e engenharia e osprofissionais que trabalham com este tema serão benefi-ciados com este estudo e poderão utilizá-lo futuramente.As concessionárias de água, de luz e de gás serão benefi-ciadas com o uso racional de água, de energia elétrica ede gás, pois o prédio que utiliza coletor solar aproveita aabundância de luz solar que privilegia Brasília.

Para o trabalho utilizou-se a Avaliação Pós-Ocupação(APO), que consiste em uma metodologia de avaliação dedesempenho de ambientes construídos que prioriza as-pectos de uso, operação e movimentação essencial doponto de vista dos usuários.

A opinião do usuário foi observada por meio da aplicaçãode um questionário e entrevista.

Baseando-se no desenvolvimento sustentável, pode-seconcluir que ao se utilizar a tecnologia adequada como oscoletores solares, em Brasília, os custos são bastantereduzidos em relação ao sistema de caldeira a gás e o sis-tema estará contribuindo para a economia do consumode energia e gás.

Páginas: 89 - 94

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RESUMEN

Este trabajo presenta un estudio sobre los sistemas deabastecimiento de agua caliente utilizados en dos edifi-cios residenciales, con 880 m2 de área construida, locali-zados en Brasilia, Brasil.

Los edificios tienen 36 apartamentos, 6 pisos iguales, sub-terráneo, pilotos y cobertizo colectivo.

Se planearon sistemas diferentes de abastecimiento deagua caliente por medio de caldera a gas instalada en elsubterráneo del primer edificio (edificio A), cuyo costomensual en el condominio son altas cuentas de agua y degas. El segundo edificio, abastecido por medio de colec-tores solares con reservatorios en el cobertizo, cuyo cos-to mensual para el condominio, son las cuentas de agua,con costo más bajo, y eventualmente de la luz, debido aque el sistema eléctrico debe entrar en funcionamiento,ya que la temperatura no alcanza el mínimo necesario de55º C.

El consumo de agua en el edificio A es mayor que en eledificio B, acarreando costos financieros mensuales máselevados en un 50 %. El consumo de agua es diferenteporque la caldera instalada en el subterráneo del edificioA eleva el agua caliente hasta el sexto piso, para poderdistribuir a los otros pisos, haciendo que circule muchaagua hasta llegar el agua caliente al punto de consumo.Los reservatorios instalados en el cobertizo del edificio Bestán más cerca de los puntos de consumo, haciendo queel consumo sea menor.

El consumo de gas en la caldera del edificio A es alto,acarreando alto costo financiero mensual.

Para el trabajo se utilizó la Evaluación Pos-Ocupación (EPO),que consiste en una metodología de avaluación de desem-peño de ambientes construidos que prioriza aspectos deuso, operación y movimiento esencial del punto de vista delos usuarios. La opinión del usuario fue observada por me-dio de la aplicación de cuestionarios y entrevistas.

Este estudio es importante para planear futuros proyec-tos de arquitectura integrados con el abastecimiento deagua caliente. Las facultades de arquitectura e ingenieríay los profesionales que trabajan con este tema se veránbeneficiados con este estudio y podrán utilizarlo en el fu-turo. El pensamiento en presentar una arquitectura sus-tentable resultó en el desarrollo de este estudio de análisis

de los dos sistemas de abastecimiento de agua aplicadosen edificios residenciales en Brasilia – DF, con el objetivode definir la mejor opción para el confort del usuario, vi-sar la economía de agua, gas y energía, reducir los costosfinancieros de las referidas cuentas mensuales, aprove-char la abundancia de la luz solar que privilegia Brasilia yaplicar la sustentabilidad, utilizando recursos naturales yconservar el medio ambiente.

Se puede concluir que al utilizar la tecnología de los co-lectores solares, en Brasilia, la ganancia fue de 50 % delconsumo y de los costos financieros.

Palabras claves: Evaluación Pos-Ocupación, eficienciasolar, sustentabilidad.

ABSTRACT

This work paper shows a study about two hot watersupplies systems in two residential buildings, with 880m2 of built area, located in Brasilia, Brazil.

Both buildings have 36 apartments, 6 floors with subsoil,pilots and mutual covering.

Were planned two different systems of hot water supplies.On the first building, the system was a gas boiler, whichthe monthly costs for the joint ownership are high bills ofwater and gas, and second building, with solar collectorwith reservoirs, which the monthly costs are water bills,with lower costs, and fortuity light, in case of electricsystem needs to be run, if the temperature doesn’t reachthe minimum limit.

This study is important to plan future architecture’sprojects integrated with hot water supplies. Faculties ofarchitecture and engineering and professionals will bebenefit with this study to make use in the future.Concessionaires of water, light and gas will be improvedwith reasonable use of water, electric energy because thebuilding, which uses solar collector, makes use ofabundance of solar light that privileges Brasilia.

This work utilises the post occupation evaluation (POA),which consists a methodology of evaluation byperformance of built areas that precedence practical,working and moving aspects and considers essential thepoint of view of users. The user´s opinion were observedby application of questionnaires.

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Supported on sustainable development, could beconcluded that with the adequate technology like solarcollectors, Brasilia, costs are lower than a gas boiler andsystem will be contributing to economy of energy and gas.

Keywords: post-occupation assessment, solar efficient,sustainable.

INTRODUÇÃO

A energia foi uma questão apresentada ao mundo moder-no a partir da Revolução Industrial e o espantosocrescimento econômico e industrial no século XX, tornamcada vez mais intenso o uso de recursos energéticos.

Nos últimos anos, o Brasil passou por um importanteprocesso de conscientização, que revela sobre os recur-sos naturais, pois são esgotáveis e apesar do país possuirrecursos abundantes, estes poderiam findar, caso nãohouvesse um controle no consumo de energia.

A economia de energia engloba vários fatores como o usoadequado, a conscientização dos consumidores, odesenvolvimento tecnológico, a utilização de recursosnaturais renováveis e não renováveis e a conservação domeio ambiente.

O pensamento em apresentar uma arquitetura sustentável,resultou no desenvolvimento deste estudo de análise so-bre os dois sistemas de aquecimento de água aplicadosem edifícios residenciais em Brasília - DF, com o objetivode apresentar a melhor opção para o conforto dos usuáriose principalmente visando a economia de energia e por fimabaixar os custos das contas de água, luz e gás.

OBJETO DE ESTUDO

Neste trabalho foram analisados os sistemas deaquecimento de água utilizados nos edifícios localizadosem Brasília - DF, no Setor Sudoeste, Quadra 103, BlocosH e F (Figura 1).

DESENVOLVIMENTO DO ESTUDO

O estudo teve inicio no mês de novembro de 2001, quandoforam analisados os sistemas de aquecimento de água dosblocos H e F do Setor Sudoeste em Brasília-DF.

O Bloco H possui aquecimento de água por caldeira a gás(Figura 2), que está instalada na casa de máquinas localiza-

da no subsolo do edifício, a capacidade do tanque é de 3.000litros, potência de 2x50.000 kcal/h, Q. T 50º C = 2.000 l/h, oconsumo de GLP previsto pelo fabricante é de 9,88 kg/h. Aágua fria recebida pela geradora de água quente – caldeiravem do reservatório central da cobertura.

O sistema de aquecimento do Bloco H passou por proble-mas na tubulação de cobre: furos e vazamentos. Noprimeiro semestre do ano 2001, instalou-se uma novatubulação para condução da água, em polipropilenocopolímero random. O abastecimento da cozinha é feitopor tubos que passam por áreas externas do edifíciorecobertos por alvenaria; e para a água que chega aosbanheiros e lavabos foram instalados tubos nos shafts.

O Bloco F possui o sistema de aquecimento de água porcoletores solares com auxílio de caldeiras de pequenoporte. São 97 placas coletoras, 4 caldeiras e 4 boilers comcapacidade de armazenamento de 4.000 litros, cada um,

Figura 1. Planta de situação da quadra SQSW 103, vista dosBlocos H e F.

92


abastecendo (Figura 3), assim com reserva os moradoresque necessitam de 15.000 litros de água quente, por dia,para consumo. Os apartamentos possuem um banheiroda dependência de empregada com chuveiro elétrico, osoutros banheiros e lavabos são abastecidos pelo sistemade água dos coletores solares.

As placas coletoras estão localizadas na cobertura doedifício, suspensas por uma base de aço; juntamente comos boilers de água quente, reservatório de fria e caldeirasauxiliares. A direção das placas coletoras é para o sentidonoroeste, com angulação de 25 graus.

O edifício foi ocupado totalmente em maio de 2002,quando iniciou-se a pesquisa (APO) sobre a satisfação dosmoradores com o funcionamento do sistema. No períodode maio de 2002 até fevereiro de 2003, foram feitas ape-nas uma manutenção corretiva para ajuste das caldeiras emanutençıes preventivas como a limpeza das placas.

O CONSUMO DE ÁGUA E GÁS

O estudo das contas de água e gás dos dois edifícios nosmostrou um consumo maior do bloco H, tanto de água,como de gás, conforme os gráficos abaixo (Figuras 4 e 5).

É importante lembrar:

• O GLP consumido pelos moradores do Bloco F é utili-zado na cozinha, sauna e caldeiras instaladas paraauxílio ao sistema de coletores e, são acionadassomente nos dias nublados, em que, as placas nãoaquecem a água em temperatura ideal para consumo.

• A conta de GLP apresentada do bloco H é somente so-bre o consumo da geradora de água quente - caldeira.

O estudo das contas de energia elétrica dos moradoresdo Bloco F também foi considerado como dado importan-te, uma vez que possuem um banheiro com chuveiroelétrico na dependência de empregada, e chegou-se a umconsumo 40 % maior na conta para os moradores quepossuem empregada doméstica.

Figura 3. Planta Baixa da Cobertura do Bloco F.

Figura 2. Detalhe ca caldeira do Bloco H.

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Figura 5. Consumo Médio Mensual de GLP (Kg).

1500

2560

BLOCO F

BLOCO H

Figura 4. Consumo Médio Mensual de Água em Metros Cubicos.

RESULTADO DA PESQUISA FEITA COM OSMORADORES (APO):

Após resultado do questionário dos moradores do blocoH, observou-se a preocupação deles com a utilização dogás para o aquecimento, pois teme-se um grande aumen-to do gás. O resultado da pesquisa mostra a consciênciados moradores sobre o impacto causado ao meio ambien-te pela utilização de energia elétrica e o gás GLP. O siste-ma de aquecimento por coletor solar tem 42 % dapreferência dos moradores (Figura 6).

No bloco F observou-se que os moradores estãosatisfeitos com o sistema de aquecimento de água adotadopara o edifício (Figura 7).

CONCLUSÕES:

O sistema de aquecimento de água por coletores solaresé uma ótima opção para edifícios, no Distrito Federal, querecebe aproximadamente 2.500 horas de insolação porano. A aplicação pioneira no DF, feita no edifício estudado,

apresenta uma satisfação das pessoas com o sistema epoucas dificuldades com sua implantação e utilização.

O sistema de aquecimento de água por caldeira é eficien-te, mas, apresenta atualmente a preocupação com o preçodo quilo do gás, que está vinculado ao preço internacio-nal (dólar), tornando-se assim um sistema caro, podendoconcorrer com o custo da energia elétrica.

A energia elétrica continua sendo um recurso de alto custo,e que degrada a natureza.

PROBLEMAS EXISTENTES:

O bloco F possui problemas com as caldeiras que estãodirecionadas para o sentido noroeste e recebe ventos queapagam as chamas de aquecimento.

As placas coletoras de energia solar do bloco F estão lo-calizadas acima dos boilers, o que tornou necessário ins-talar microbombas para circulação da água entre placas e

Figura 7. Preferencias dos moradores do Bloco F sobre siste-mas de aquecimento de água.

Figura 6. Preferencias dos moradores do Bloco H sobre siste-mas de aquecimento de água.

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boilers. Se as placas estivessem abaixo dos boilers esseprocesso seria natural, por termosifão, a água fria que émais densa sairia dos boilers empurrando a água quente,realizando assim a circulação.

RECOMENDAÇÕES

Os gráficos mostram o alto consumo de água pelos mo-radores do Bloco H. Recomenda-se a verificação depossíveis problemas nas instalaçıes; e/ou erro na mediçãodo consumo pela concessionária.

Como apresentado, o problema de direcionamento decaldeiras do bloco F pode ser corrigido, verificando-se adireção dos ventos e posicionando as mesmas para nãoreceberem a forte corrente de ventos, evitando assimmaior consumo de gás e a necessidade de verificaçãodiária do funcionamento.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. ARAUJO, E. P. Análise Pós-Ocupação de um Edifício Comer-cial em Brasília - Aspectos de Conforto Térmico. Dissertaçãode Mestrado. FAU – UnB. Brasília - DF, 1999.

2. Atlas do Distrito Federal. CODEPLAN. Brasília, 1984.

3. ROMERO, M. A. B. A Arquitetura Bioclimática do Espaço Pú-blico. 1.a Edição, Editora UnB. Brasília - DF, 2001.

4. Instituto Nacional de Meteorologia – INMET. Brasília – DF.

5. RIVERO, R. Acondicionamento Térmico Natural – Arquiteturae Clima. 2ª ed. Ver. Ampl., D.C. Luzzato Editores. Porto Ale-gre, 1986.

6. SZOKOLAY, S.V. Energia Solar e Edificación. 1.a Edição, Edito-rial Blume. Barcelona, 1978.


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Investigan en la Escuela de Construcción Civil UC:

El hormigón armadono es eterno

La profesora de dicha Unidad Académica, Ana María Carvajal, está desde el 2001 desarro-llando una línea de investigación sobre el tema, a través de su participación en el Proyecto“UNESCO XV.3 DURACON Influencia de la Acción del Medio Ambiente en la Durabilidad delConcreto”, y el cual ya ha arrojado resultados.

La durabilidad del hormigón ha sido el eje cen-tral de las investigaciones de la profesora de la Es-cuela de Construcción Civil de la Pontificia Uni-versidad Católica, Ana María Carvajal. Con estudiosde post grado en materiales de construcción y con-trol y prevención de la corrosión, esta química plan-tea que las estructuras de hormigón armado no per-manecen invariables en el tiempo, sino que estánsujetas a las variaciones del medio ambiente que losrodea, lo que afectaría a su durabilidad.

Desde el 2001 está trabajando en conjunto conla profesora Rosa Vara, de la Pontificia UniversidadCatólica de Valparaíso en el proyecto “UNESCO XV.3DURACON Influencia de la Acción del Medio Ambien-te en la Durabilidad del Concreto”, que es apoyadopor el Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecno-logía para el Desarrollo (CYTED) y que busca carac-terizar la durabilidad de hormigones expuestos endiferentes condiciones ambientales de distintos paí-ses iberoamericanos: Argentina, Brasil, Colombia,Chile, Costa Rica, España, México, Perú, Portugal,Uruguay y Venezuela.

Para esto se han utilizado las estaciones de en-sayo del Proyecto MICAT, basándose en la exposi-ción de probetas armadas y sin armar en al menosdos atmósferas distintas, una marina y una urbana,en cada país participante. En el nuestro existen dos:una en Santiago y otra en Valparaíso.

Se diseñaron dos tipos de hormigones, uno

con una relación a/c= 0.65 y otro de relación a/c=0.45.“Los ensayos han estado centrados principalmenteen la caracterización de los procesos de carbo-natación y penetración de cloruros en el hormigón yen la determinación del contenido crítico de clorurosde inicio de corrosión, así como en la medida deparámetros electroquímicos que permitan evaluar lacinética de corrosión de las armaduras”, explica laprofesora Carvajal.

La investigadora añade que gracias a la varie-dad de los climas y microclimas que poseen los dis-tintos países que participan en el proyecto, se estáefectuando una caracterización completa del compor-tamiento del Hormigón Armado, tanto desde el pun-to de vista de carbonatación del hormigón como dela penetración de iones cloruro en el mismo, que in-duciría a la corrosión de la armadura. “Esto permitiráidentificar los niveles del ión cloruro que inducen ala corrosión de la armadura dependiendo de las con-diciones metereoquímicas de exposición”, señala.

Los objetivos generales de la investigación losexpone la profesora Carvajal: correlacionar ladurabilidad del hormigón con las características delmedio ambiente; estimar los umbrales de clorurosque causan corrosión de la armadura de acuerdo alos climas involucrados; y por último, proponer losmodelos adecuados para predicción de vida útil enlos ambientes de estudio.

“En cuanto a los objetivos específicos –agrega–,

EN

TR

EV

IS

TA

A N A M A R Í A C A R V A J A L


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se busca establecer criterios en base a ensayos ace-lerados que orienten el diseño de obras en hormigo-nes durables”, así como elaborar una guía orientativacon criterios mínimos unificados de durabilidad so-bre los aspectos necesarios para tomar en cuenta eldiseño y la construcción de estructuras de hormigón.

ALGUNOS RESULTADOS

Hace dos años que las probetas fueron colo-cadas en las estaciones escogidas en nuestro país, yya han habido resultados visibles, dejando en eviden-cia lo correcta de la línea investigativa de la profeso-ra Carvajal.

“En el pasado la capa de carbonato de calcioque producía el dióxido de carbono del ambiente ser-vía para evitar que una mayor cantidad de este gaspenetrara al interior del hormigón armado”, explica.Sin embargo, en la actualidad, la concentración dedióxido de carbono del ambiente es tan alta en lasciudades “que el hormigón no alcanza a provocar estacapa de defensa, por lo que éste continúa actuandoformando no carbonatos sino bicarbonatos, que sonde carácter ácido”, declara la investigadora.

El problema de lo anteriormente descrito esque el acero pierde su pasividad, que no es naturalporque la tendencia normal del acero y los metalesmenos nobles es a oxidarse en presencia de oxíge-no y humedad. “Esto es lo que ocurre en los am-bientes industriales, donde el acero se alteraindirectamente, ya que primero se afecta el hormi-gón y luego el acero”.

Con respecto a los ambientes marinos, la oxi-dación del acero se debe a la presencia de cloruros,que afectan de manera directa al metal, no así al hor-migón. Como ha ido mostrando la investigación, eneste caso el hormigón permanece sin cambios visi-bles hasta que el mayor volumen del acero –produc-to de la oxidación– le provoca grietas.

“Toda esta información permitirá –concluye lacientífica– con el uso de modelos específicos, dise-ñar obras en hormigón armado durables, y repararadecuadamente las ya existentes, lo que repercutiráen un decrecimiento considerable en las pérdidaseconómicas que actualmente está causando el fenó-meno de la corrosión en todos nuestros países”.

MÁS INFORMACIÓN EN:

Carvajal, A; Barros, E. Vera, R. (2003)Estudio de efectividad de Recubrimientosprotectores superficiales contra lapenetración de Cloruros en Viviendas deHormigón armado semi-permeable. EnRevista de la Construcción Volumen 2Nº 2. Diciembre. Santiago de Chile.

Carvajal, A; Silva, C; Valiente, J; Venegas,A. (2004) Medidas de Potencial decorrosión en sistema de penetraciónacelerada de iones CI, en hormigónarmado. En Revista de la ConstrucciónVolumen 3 Nº 1. Agosto. Santiago deChile.

Carvajal, A. (2002). Análisis de las normasChilenas relacionadas con corrosión deacero y su protección. En Revista de laConstrucción Volumen 1 Nº 1. Diciembre.Santiago de Chile.

Carvajal, A. Vera, R. (2003).Recubrimientos con hidro-repelentes: unaalternativa de análisis. En Revista de laConstrucción Volumen 2 Nº 1. Agosto.Santiago de Chile.

Madrid, R. Vera (2001) “Estudio deCorrosión en Hormigón Armado enambiente Marino”. Tesis, UniversidadCatólica de Valparaíso, Chile.

CEMCO. (2001) Seminario. Durabilidaddel Hormigón y Métodos Modernos deCálculo de la Carbonatación, penetraciónde Cloruros y Propagación de laCorrosión.


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1 ABALLAY FUENTES DANNY EDWIN2 ABARCA LEYTON CRISTIÁN IGNACIO3 ACEVEDO COX RODRIGO JOSÉ4 ACEVEDO GARRIDO JORGE FELIPE5 AGUILERA STUARDO FRANCISCO JAVIER6 ANDAUR MAETZU MÓNICA PATRICIA

Mejor Memoria de Titulación

7 ARANCIBIA GALAZ JORGE ANTONIO8 ARANEDA PALMA SILVIA LAURA9 ARATA DOÑA JUAN ANTONIO

10 ARAYA ACHA FELIPE EDUARDO11 ARAYA OLAVE AYLLEN LISSETTE12 ARREDONDO CORREA PABLO ALEJANDRO13 ASTORGA PAULSEN PAULA ALEJANDRA


14 ÁVALOS PÁEZ ALFREDO EUGENIO15 BACIGALUPO SANTIAGO ENZO MARCO ANTONIO16 BARDET RIVERA MÁXIMO ANDRÉS17 BRAVO VALLADARES RODRIGO ALBERTO18 BUSTAMANTE APABLAZA CATALINA ALEJANDRA19 BUSTOS SOTO GIANCARLA20 CARACCIOLI VALENZUELA NICOLÁS21 CARO BENÍTEZ IGNACIO ANDRÉS22 CAÑAS SILVA RODRIGO ANDRÉS23 CHARLIN DUSSAILLANT FRANCISCO JAVIER24 CODA INOSTROZA RENZO ANDRÉS25 COFRÉ CUEVAS ALEJANDRO IVÁN26 CONTRERAS JOFRÉ IGNACIO ESTEBAN27 CONTRERAS TORRES CÉSAR DAVID28 CONTRERAS URBINA NICOLÁS ALBERTO29 CÓRDOVA BASCUÑÁN PAULO CÉSAR30 CÓRDOVA JIMÉNEZ MARJORIE DENISSE31 CUMMING MELAJ ELVIRA PATRICIA32 DIANTA COSSIO GONZALO ANDRÉS33 DURÁN PINO MAURICIO LUIS34 ESPINACE COCCOLO ANDRÉS CRISTÓBAL35 ESPINOZA CASTILLO MANUEL ANTONIO36 FIGUEROA MORENO MARÍA CAROLINA37 FLORES CHAPARRO FELIPE ANDRÉS38 FUENTEALBA MUÑOZ PATRICIO ADRIÁN39 FUENTES HERRERA FERNANDO AMÉRICO40 FUENZALIDA SALAME ANDREA BERNARDITA41 GARAY SOBARZO ROXANA GISELA42 GARBARINO ALVAREZ JAIME ANDRÉS43 GELINEK LÓPEZ CRISTINA MARIANA44 GODOY IMPERATORE LEONARDO FERNANDO45 GÓMEZ ARANCIBIA RODRIGO HERNÁN46 GÓMEZ VILLASECA CLAUDIO ALEJANDRO47 GONZÁLEZ GONZÁLEZ PABLO RABINDRANATH48 GONZÁLEZ JERIA ÁLVARO FELIPE49 GONZÁLEZ LÓPEZ GERMÁN MAURICIO50 GONZÁLEZ ORMEÑO CAROL ANDREA51 GONZÁLEZ ORTIZ DANIEL ANDRÉS52 GREDIG URIBE JUAN CARLOS53 HALAT SANTOS DINKO ZVONIMIR

54 HERNÁNDEZ CERDA RODRIGO HUMBERTO55 HERRERA SALINAS ROLANDO ESTEBAN56 HERRERA ZAVALA RAFAEL MARCELO57 HINOJOZA VEGA HÉCTOR ANÍBAL58 HIRIART VERA JOSÉ MANUEL59 JACHURA GALLARDO CAROLA ANDREA60 JERIA PIZARRO FRANCISCO JAVIER61 JIMÉNEZ SEPULVEDA PAULA KARINA62 LARRAÍN SANTIBÁÑEZ JAVIERA ALEJANDRA63 LEÓN LOGUERCIO CÉSAR LEONARDO64 MACHUCA KUHNEL FRANCISCO JAVIER


65 MARCO ECHEVERRÍA JOAQUÍN ANDRÉS66 MARTÍNEZ JOFRÉ PAULINA GRACIELA67 MARTÍNEZ SCHNEIDER GUILLERMO OCTAVIO68 MENA ARREDONDO ALVARO ANTONIO69 MÉNDEZ SCHAFER ALVARO FRANCISCO70 MEZA ZUÑIGA ROBERTO ANTONIO71 MIGUEZ GREZ MATÍAS IGNACIO72 MOLETTO MOLETTO PABLO DANIEL73 MORALES PIZARRO ALEX IVÁN74 MUÑOZ LAGOS JUAN EDUARDO75 MUÑOZ ROMÁN IGNACIO ANDRÉS76 NECULHUAL SANHUEZA EDISON ADRIÁN77 ODONE DI MONTE MICHELE GIUSEPPE FRANCESCO78 OLAVE CASTRO JOSÉ LUIS79 OLIVARES LÓPEZ RICARDO ANDRÉS80 OLIVARES MARTÍNEZ CARLOS PATRICIO81 OLMOS CERNUDA JOSÉ PABLO82 ORTIZ PINTO CRISTIÁN ANDRÉS83 PALMA ROMERO JORGE ANDRÉS84 PARADA ORELLANA MARCIA ALEJANDRA85 PEREIRA JURANOVIC ANDRÉS IGNACIO86 PÉREZ CRUZ GONZALO ANDRÉS87 PÉREZ FARÍAS NICOLÁS ANDRÉS88 PÉREZ VILLALOBOS MARCO ANTONIO89 PINOCHET DONOSO RA⁄L FRANCISCO90 POSADA MELLA NICOLÁS ALEJANDRO91 PUIG MERINO RENÉ IGNACIO92 RESTOVIC BRAVO MATEO ANTONIO93 RIOS CABRER GUILLERMO EDUARDO JOSÉ94 RIQUELME MORALES HUGO ANDRÉS95 RIVERA RENTZSCH JAVIER ENRIQUE96 RODRÍGUEZ TIRAPEGUI JUAN PABLO97 ROJAS RUIZ ALEXIS ALBERTO

Mejor Promedio de Titulación y Mejor Examen Escrito

98 ROMÁN NICOLÁS PATRICIO ANDRÉS99 ROSALES DROGUETT GASTÓN ISAAC

100 ROSAS BENITO RODRIGO101 RUIZ HAACK PABLO ANDRÉS102 RUIZ WELZEL CHRISTIAN EDUARDO103 SAAVEDRA BORQUEZ GERARDO ANTONIO104 SAAVEDRA SOLIS HERNÁN EDUARDO105 SAN MARTIN ALVARADO MARÍA CAROLINA106 SCHELEFF ARJONA CRISTIÁN FERNANDO

TITULADOS 2004

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107 SERÓN HOLLEY JAIME FRANCISCO108 SERÓN Z⁄ÑIGA JUAN ANDRÉS109 SILVA CALDERÓN RICARDO ALFREDO110 SILVA MARTÍNEZ CARMEN PILAR111 SILVA POBLETE CARLOS EDUARDO112 SOLAR SALVO ERIC ALEJANDRO113 SOTO AEDO DANIEL DOMINGO114 SOTO BUSTOS JAMIR RENÉ115 SOTO ESCOBAR CRISTIÁN ANDRÉS116 SOTO VANELLI CRISTIÁN ANTONIO117 TORRES GONZÁLEZ CLAUDIA ANDREA118 TORRES ORHANOVIC RODRIGO119 TOYOS LLEWELLYN TERESA ALEJANDRA120 VALDEBENITO NEGRI MARIO ANDRÉS121 VALDES CALVO DANIEL122 VALDIVIA ESPINOZA MARÍA ALEJANDRA123 VALENZUELA BAHAMONDEZ CONSUELO

1 BADILLO ORTIZ ALEXANDRA MELITA2 BUSTOS ORTEGA ROXANA PAZ3 CAMPOS ROWLANDS JAVIER EUDOCIO

Mejor Promedio

4 CIFUENTES NEGRETE RONNY VINIVIO5 CORVALÁN VIDAL ANDRÉS EDUARDO6 FARÍAS ROZAS CARLA ALEJANDRA7 GALAZ CELIS URIEL ANDRÉS8 GALLEGOS CASTRO CARLOS RODRIGO9 GRANDÓN COFRÉ XIMENA PATRICIA10 INOSTROZA MONTENEGRO MAURICIO11 JARA DÍAZ SUSANA TERESA12 KOHN ROSANSKY IGAL13 LABBÉ AZAMA GUILLERMO ANTONIO14 LISBOA ZAMORA SEBASTIÁN ADOLFO15 LUCERO SOTO GONZALO ANDRÉS

1 ALBORNOZ VERDUGO CLAUDIO PATRICIO2 ARELLANO ROCO JUAN ANTONIO3 GONZÁLEZ OYARZÚN JAIME JORGE4 GUAJARDO HERRERA BRÍGIDA5 GUTIÉRREZ FERNANDEZ MANUEL ALEJANDRO6 HERNÁNDEZ SOTOMAYOR JOSÉ7 LARA ROJAS GUSTAVO ALEJANDRO8 LEZAETA GALVÁN MIGUEL9 MATURANA CORTÉS JORGE GABRIEL10 MATURANA ZÚÑIGA TAMARA

Mejor Promedio

11 MUNIZAGA IZQUIERDO MARÍA LORETO12 OLIVEROS ARAYA FRANCISCO

124 VALIENTE OLIVARES JORGE ALEJANDRO125 VARAS BINVIGNAT CARLOS FERNANDO126 VARAS FUENTES ALEJANDRO ANTONIO127 VARELA LABBÉ VENTURA128 VARGAS ANCAVIL JOSÉ AMÉRICO129 VARGAS PAREDES ALARK MIGUEL130 VENEGAS DE LA FUENTE ANDRÉS SEBASTIÁN131 VENEGAS ISLAS MARCOS ANDRÉS132 VERA PARRA YERKO ROGELIO133 VERGARA FUENTES CATALINA ALEJANDRA134 VIDELA MELLA ALEJANDRO BAUTISTA135 VILLARROEL ARANCIBIA HERNÁN ANDRÉS136 WEVAR BASCUÑÁN CRISTIÁN CLODOMIRO137 YARAD JADUE DANIEL ESTEBAN138 ZAMORA SANTELICES CRISTHIAN ANDRÉS139 ZÚÑIGA HERZ ALBERTO ANDRÉS140 ZÚÑIGA PONCE NATHALY DEL PILAR

16 MAKUC CIFUENTES GLADYS MARCIA17 MÉNDEZ SCHAFER RODRIGO FERNANDO18 MEZA ZÚÑIGA ROBERTO ANTONIO19 MICHELL FUENZALIDA OSVALDO EUGENIO20 MIÑO ALIAGA ALEJANDRO MARCELO21 MOLETTO MOLETTO PABLO DANIEL22 MORAGA CARVAJAL CARLOS ALBERTO23 MORENO MORAGA RIGOBERTO ALONSO24 PALMA ROMERO JORGE ANDRÉS25 POMAREDA SOTOMAYOR JORGE PABLO26 RIQUELME MORALES HUGO ANDRÉS27 RODRÍGUEZ BRICEÑO ANDRÉS PABLO28 SOTELO NAVARRO ALEJANDRA DANIELA29 VALBUENA PIEMONTE ANTONIO DE JESÚS30 VERDUGO MEZA JORGE LUIS31 VERGARA IBACACHE RODRIGO ALEJANDRO32 VIANO MONTIEL MARCOS ALEJANDRO

POST-TíTULO ADEC(Administración de Empresas Constructoras 2004)

CEPPRO(Prevención de Riesgos en el Sector Productivo)

Premio Mutual de Seguridad a la Mejor Tesis13 OTEÍZA VALENZUELA NORMA LEONOR14 RIBBA GUAJARDO JORGE RODRIGO15 RODRÍGUEZ FUENTEALBA LUIS FELIPE16 ROSALES NÚÑEZ NAYARET17 SANTELICES SAZIÉ SERGIO JAVIER

Premio Mutual de Seguridad a la Mejor Tesis

18 SEPÚLVEDA TORRES MAURICIO19 TORRES GAGLIARDI ENRIQUE ANDRÉS20 URIBE LARA WALTER ALBERTO21 VARGAS BERGER TERESITA VICTORIA22 VILLALOBOS ALARCÓN FRANCISCO JAVIER

Premio Mutual de Seguridad a la Mejor Tesis

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Público Objetivo:

La Revista de la Construcción está dirigida a profesionales, constructores, académicos, investigadores, empre-sas, arquitectos, ingenieros y toda aquella persona que desee profundizar y actualizar sus conocimientos en elárea de la construcción, por ello invitamos a todos los profesionales y académicos a enviar sus aportes para serevaluados y eventualmente publicados en este medio.

Objetivos:

Los objetivos de la Revista de la Construcción son:

1.- Difundir los nuevos conocimientos en todos los ámbitos relacionados con la Construcción (Edificación, ObrasCiviles, Materiales, Negocios, Enseñanza, etc.).

2.- Proporcionar a los profesionales del área un material de discusión que renueve y actualice sus conocimientos.

3.- Difundir nuevas tecnologías aplicadas en la Construcción en el medio nacional e internacional.

4.- Proporcionar a los académicos nacionales y extranjeros de un medio avalado internacionalmente, con el fin decompartir sus conocimientos y abrir la discusión en las temáticas planteadas.

Evaluación de Artículos:

1.- El equipo editorial, conformado por dos profesionales del área de la Construcción y el Editor, tienen la respon-sabilidad de recepcionar los artículos y emitir un primer juicio sobre los aspectos formales, además de rechazarun artículo cuando éste no cumpla con las instrucciones básicas para su publicación y esté fuera de la temáticade la Revista o bien No cuente con suficiente mérito científico y académico.

2.- El Editor enviará el artículo a un árbitro (miembro del comité Editorial) especialista en el área del artículo, elcual deberá realizar su evaluación de acuerdo a una pauta previamente confeccionada, este árbitro deberárechazar, aceptar o bien aceptar con distinción un artículo. En caso de rechazo se deberá fundamentar estasituación, luego el artículo será devuelto al autor con las observaciones pertinentes.

3.- Los árbitros o evaluadores deberán verificar que se cumplan todos los aspectos formales, además de compro-bar que las conclusiones estén acordes con los diseños metodológicos expuestos y los objetivos planteados.Los árbitros conocerán la identidad de los autores, pero éstos desconocerán a sus evaluadores.

4.- De existir observaciones sean menores o medianas y si el artículo está aceptado, el editor se contactará con elautor para que éste realice las modificaciones indicadas en un plazo prudente, una vez realizadas estas modi-ficaciones el artículo estará en condiciones de ser publicado.

5.- Si el artículo es rechazado será enviado a otro árbitro, si el rechazo es confirmado el artículo será rechazadodefinitivamente y se comunicará al autor esta decisión y se enviarán las evaluaciones correspondientes.

6.- Si el artículo es rechazado por un árbitro y aceptado por un segundo, se enviará el artículo a su autor con lasevaluaciones correspondientes, una vez que se hayan realizado las modificaciones el comité editorial lo inclui-rá nuevamente en la lista de artículo para evaluar.

EVALUACIÓN DE LOS ARTÍCULOS

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NORMAS DE PUBLICACIÓN

Los artículos deben tratar sobre temas relacionados directamente con la CONSTRUCCIÓN Y SER ORIGI-NALES. No debe exceder de 15 páginas ni ser inferior a 10, bibliografía incluida.

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página.• Título en Español y en Inglés• Tres palabras claves, en Español y en Inglés• Todas las Ecuaciones, Figuras, Gráficos, Fotos, Esquemas, etc. deben venir en calidad adecuada, y en

su programa original para su impresión. Además de la leyenda explicativa de cada elemento. Serecomienda su envío en forma separada, además de la inclusión en el documento

• Las referencias bibliográficas deben seguir las pautas entregadas por la dirección de Biblioteca de laPUC (anexo disponible en la Coordinación de Investigación), o normas internacionales.

• Las Citas bibliográficas deben hacerse de acuerdo a la normativa internacional de la APA, por ejemplo:

Hoffman, C.P. & Lipkin, G.B. (1981). Simplified nursing. (19a.ed.). Philadelphia: J.B. Lippincott.En el cuerpo del paper la cita debe estar entre paréntesis con apellido y año del texto

• Los artículos deben seguir las normas de exigencias científicas para su publicación, es decir estructu-ra del método científico (en caso de ser artículos derivados de investigaciones en curso o ya termina-das).

• Los artículos serán sometidos a evaluación del Comité Editorial de la Revista.

• La fecha de recepción de los artículos vence el día 20 de Mayo del 2005 envíe su artículo [email protected] - [email protected] – [email protected]

INSCRIPCIÓN Nº ISSN 0717-7925

PRIMERA EDICIÓN:DICIEMBRE 2004, 1.500 EJEMPLARES

DISEÑO DE PORTADA:FELIPE VIDAL SILVA

AYUDANTE DE COMPUTACIÓN:FELIPE VIDAL SILVA

DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN:MBS PRODUCCIONES GRÁFICAS

[email protected]

IMPRESOR:SALESIANOS S.A.

Revista de la Construcción. Vol. 3 Nº 2 - 2004 · Leonardo Meza Marín: Constructor Civil...

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