Patrones de fisuración en pavimentos de hormigón

Edgardo Becker – Ingeniero

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Como profesional de la construcción, hace más de un par de décadas he tomado conciencia de que el concreto es el material de construcción más utilizado por el ser humano. Su impresionante penetración en el mercado se debe fundamentalmente a que es un material económico por estar elaborado en altísimo porcentaje con materias primas simples, en muchos casos abundantes y de disponibilidad local como son los agregados que componen del orden del 65% al 75% del volumen total, más el agua que suma otro 15% a 18%, quedando sólo un pequeño porcentaje ocupado
por insumos algo más refinados como el cemento Portland, los aditivos químicos y, eventualmente, las adiciones minerales. Sin embargo, me ha llamado poderosamente la atención que un
material tan utilizado sea al mismo tiempo tan mal conocido desde el punto de vista de sus propiedades reales, y que desde el diseño de estructuras se conciba como un material con propiedades de extensibilidad, resistencia, módulo de elasticidad, creep, contracción, durabilidad, etc., sin dar suficiente importancia a que tales propiedades del material no sólo
son únicas para cada conjunto de materiales y composición sino que, además, todas sus propiedades evolucionan en el tiempo.
Además, suelen relacionarse entre sí, por lo que un adecuado conocimiento de las mismas permite que los responsables de los proyectos puedan anticipar el comportamiento del material y
controlar los riesgos potenciales de deterioro. Sin duda, uno de los principales riesgos de deterioro temprano de las estructuras es la presencia de fisuras no previstas en el diseño: las que podemos llamar fisuras no controladas, es decir, aquellas que aparecen por fuera de las juntas.

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CAUSAS FRECUENTES DE FISURAS

Como se sabe, el concreto es un material susceptible de fisurarse debido a su limitada capacidad de deformación (extensibilidad). En particular, los pavimentos de concreto son una prueba importante para el concreto como material ya que, sumado a los naturales cambios dimensionales que sufre durante su evolución (sobre todo durante las primeras horas y días), es una estructura muy expuesta al medio ambiente, que le induce importantes cambios dimensionales por calentamiento y enfriamiento tanto por acción de la temperatura ambiente como por las variaciones en la radiación solar; sufre también intensos cambios de humedad y, en algunos casos, fuertes gradientes de temperatura y humedad que causan deformaciones diferenciales, lo cual lleva a fisuras en el concreto en estados tanto fresco como endurecido.tecnologia

La Figura 1 muestra una clasificación de fisuras en función del estado del concreto y de la causa principal que la produce, para estructuras de este material en general. Nótese que, a
excepción de los movimientos no previstos y de creep, las demás causas pueden estar presentes en un pavimento de concreto.

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FISURAS EN ESTADO FRESCO DEL CONCRETO
El concreto es un material que se transforma desde un estado que podríamos asimilar al líquido, al que denominamos estado fresco, a un estado semejante a un sólido –aunque no presenta las
características reales de tal condición– al que conocemos como estado endurecido. En ese proceso de transformación –durante el cual se desarrolla buena parte de las reacciones
de hidratación de la pasta cementicia– se producen diversos cambios internos (asimilables a las reacciones de hidratación), y al mismo tiempo se da una influencia muy importante de otros factores relacionados con aspectos ambientales, constructivos y de diseño. Todos ellos contribuyen a los cambios dimensionales que se producen en el proceso, que deben ser controlados para evitar la aparición de fisuras.

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Uso de Fibras como refuerzo del Hormigón

Por Jorge Antillón- Ingeniero

GRCEn los últimos años, el uso de fibras como refuerzo del concreto ha tenido un auge importante en los diseños y la producción de la mezcla. Sin embargo, no se trata de una técnica nueva en el mundo de la construcción; de hecho se remonta muchos años antes de la aparición del cemento Pórtland y del concreto, cuando se utilizaban materiales como pasto, hilo, vara, e inclusive pelo animal, los cuales eran considerados agregados al adobe con el fin de evitar la fisuración y mejorar la resistencia a tensión. No obstante, los avances en la tecnología para la Industria de la construcción ha permitido desarrollar fibras de diversos materiales, las cuales son especialmente resistentes a los álcalis, tales como: polipropileno, polietilenos, acero, carbono, entre otros.
El rol principal de las fibras está ligado a:

1. Reducir la fisuración por asentamiento (revenimiento)
2. Reducir la fisuración por contracción plástica
3. Disminuir la permeabilidad
4. Incrementar en la resistencia a la abrasión y al impacto

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El aspecto más importante del desempeño mecánico para el concreto reforzado con fibras es el comportamiento a la tensión. Sin embargo, resulta complicado realizar ensayos uniaxiales de resistencia a la tensión, sobretodo si se busca conocer la respuesta del material después de aplicar la carga máxima. Con respecto a la trabajabilidad del concreto reforzado con fibras, ésta dependerá de la dosificación en volumen y la forma de las fibras, el estado superficial, el enlace entre ellas, las dimensiones de los agregados y su cantidad relativa. Para ensayar la fluidez del concreto, es necesario aplicar la técnica del cono invertido, en el cual se utiliza una vibración interna. No se recomienda el tradicional ensayo de revenimiento, con el cono de Abrams al concreto reforzados con fibras, pues puede llegar a presentar ciertas dificultades, puesto que la matriz del concreto en la mayoría de casos es muy cohesiva y no fluye libremente.
TIPOS DE FIBRAS

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• Microfibras:
Normalmente son fibras de plástico, polipropileno, polietileno nylon, que ayudan a reducir la segregación de la mezcla de concreto y previenen la formación de fisuras durante la construcción. Las longitudes de las fibras de multifilamento oscilan entre los 12 y los 75 mm.

• Macrofibras:
Generalmente son de materiales como acero, vidrio, materiales sintéticos o naturales, los cuales se utilizan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cualquier dirección. Las fibras actúan como malla electrosoldada y varillas de refuerzo, incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al
agrietamiento. Entre los beneficios del uso de concreto reforzado con fibras -CRF- se encuentran el incremento de la resistencia al impacto y a la fatiga. Su diámetro oscila entre los 0.25 mm y 1.5 mm con longitudes variables entre 13 mm y 70 mm.
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El concreto, una tendencia en diseño de interiores

Juan Fernando González G

NON_USELESS_Para-gouttes3-corr-BR-2-818x545Los materiales industriales se han convertido en toda una tendencia del diseño de interiores, destacando entre ellos el uso del concreto por la versatilidad que hace posible proponer piezas inesperadas e inusuales. Es el caso de las lámparas colgantes o de escritorio, que muchos diseñadores recomiendan por su alta resistencia y porque son ideales para crear un ambiente minimalista. Algunas de estas piezas son elaboradas con concreto reforzado, utilizando moldes flexibles. Es digno de destacar el trabajo de Johan Forsberg, diseñador sueco, quien ha elegido el concreto como uno de sus materiales preferidos para crear artículos de decoración. Una muestra de sus alcances se aprecia en las imágenes que acompañan este texto. Otro artista del diseño, el holandés Dik Scheepers, utiliza “papercrete”, un material experimental de bajo costo, versátil y ligero que ha tenido mucha aceptación en el área de muebles sin pulir, como se aprecia en la imagen en la que aparece una mesa de centro y una silla poco convencional. Un ejemplo más es el de las cocinas, como las que fabrica el despacho “Dise- ñadores Steininger”, el cual propone una opción sumamente innovadora que utiliza capas ultra delgadas de 8 mm de concreto, que es ligero, resistente al calor e higiénico. El concreto, como puede observarse, es toda una caja de sorpresas

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Propiedades físico-mecánicas de los concretos reciclados

Por I. Eduardo de J. Vidaud Quintana
Ingeniero Civil
y

Ingrid N. Vidaud Quintana
Ingeniero Civil
Doctorado en Ciencias

árido recicladoUna tendencia mundial en la industria de la construcción es la preservación y protección del medioambiente mediante un desarrollo sustentable. Al ser el concreto el material más usado en la industria de la construcción, es evidente que la idea de reciclarlo resulta una importante alternativa para la necesaria viabilidad ecológica.

 

El empleo de agregados reciclados para la fabricación de concreto tiene su origen en los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial en Alemania; período en que los escombros provenientes de los bombardeos, se encontraban disponibles en grandes volúmenes en muchas partes de Europa. Diversos estudios se desarrollan desde distintas geografías en torno a los llamados concretos reciclados; refiriéndose a aquellos constituidos por agregados de materiales reciclados (en sustitución parcial o total de los naturales); es decir, agregados procedentes de residuos o demoliciones constructivas que se someten a procesos de cribado, triturado y tratamiento para formar parte del nuevo concreto. Estos concretos tienen entonces su principal fuente de recursos en los residuos de construcción y demolición (denominados como RCD en la literatura especializada), procedentes fundamentalmente de demoliciones de edificios y residuos excedentes de materiales de construcción en plantas.
La disponibilidad de estos escombros suele ser considerable. Aunque los datos a nivel global resultan imprecisos; diversas fuentes afirman que hay países (principalmente en Europa) en que estos volúmenes superan anualmente los varios cientos de millones de toneladas. La gestión del reciclado de los agregados en nuevos concretos se ubica entonces como una práctica creciente a nivel mundial, y tiene su principal motivación en la reducción del impacto medioambiental que genera la deposición de estos escombros en los vertederos.
Entre los principales beneficios de esta práctica, no solo se encuentra la solución a la problemática originada por la eliminación de estos subproductos de desecho; sino también que mediante el aprovechamiento de estos residuos se obtiene una nueva materia prima, con lo que además se reduce la cantidad de recursos naturales primarios a extraer. Los agregados reciclados (AR) se manejan en la literatura especializada según su origen en: procedentes de concreto, cerámicos y mixtos. Muchas normativas hoy no permiten el uso de estos dos últimos tipos en concreto estructural, otras admiten el empleo de los cerámicos solo en concretos no estructurales, y otras restringen este uso solo con agregados procedentes de concretos. Si bien es cierto que hoy resultan muy interesantes las expectativas de crecimiento del empleo de estos para la fabricación de concreto; también lo es que se han dejado abiertas muchas brechas para el estudio y la investigación acerca del comportamiento de estos concretos sustentables. El origen de los AR, la cantidad de mortero adherido, las características de las plantas de reciclado; así como los procesos de tratamiento que estos agregados reciben son elementos claves en el estudio del desempeño de estos concretos.
En principio, debe tenerse en cuenta que el empleo del AR en la elaboración de concreto; afecta tanto las propiedades mecánicas del material, como aquellas relacionadas con la deformación elástica (módulo de elasticidad) y diferida (retracción y fluencia). En este sentido debe considerarse además la importancia del tamaño máximo del agregado reciclado utilizado; pues diversas investigaciones refieren a que las fracciones más finas son las que más inciden en la reducción de la calidad del concreto. Tampoco debe olvidarse que los desechos de concreto con que se fabrican los AR, se encuentran contaminados con otros materiales que pueden afectar su comportamiento; considerando además la cantidad relevante de mortero adherido que tienen las partículas de AR y que igualmente van en detrimento de un adecuado desempeño del material. A partir de los aspectos antes señalados puede entenderse la significación que tiene el estudio del empleo de AR en la fabricación de concreto; razón que motiva este escrito, en el que se hará especial énfasis en la incidencia del AR en el comportamiento mecánico (resistencia a la compresión) y la deformación elástica (módulo de elasticidad) del concreto reciclado.

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TORRE AGBAR Eficiencia energética en un edificio de concreto

Por

Eduardo de J. Vidaud Quintana (Ingeniero Civil/Maestría en Ingeniería)

Ingrid N. Vidaud Quintana (Ingeniero Civil/Doctorado en Ciencias)

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Cuando en 2011, la Comisión Europea designó a la Torre Agbar (acrónimo de Aguas de Barcelona) con el título de “Edificio verde”; un nuevo hito resplandecía en el argumento de las construcciones inteligentes.

En el marco constitucional de la Unión Europea fue distinguida la torre; mayormente por dos atractivas cualidades, que entonces revolucionaban a los proyectos tradicionales: en principio por su eficiencia energética, así como también por las reducidas emisiones de CO2 a la atmósfera, si este se compara con edificios de similares características.

A pesar de su controvertido diseño, la Torre Agbar es no solo un ícono de la ingeniería y la arquitectura de la ciudad de Barcelona; sino también un ejemplo más de lo que en la actualidad se conoce como edificio inteligente, además de constituir un atractivo turístico a nivel mundial. No fueron pocos los detractores, que entre ciudadanos y expertos criticaron su construcción; por características que rompían, lo que para ellos era el entorno arquitectónico tradicional de la capital de Cataluña.

torre_agbar-2Imponente y desafiante, fue inaugurada oficialmente el 16 de septiembre de 2005 por los reyes de España, convirtiéndose en su momento en el tercer rascacielos más alto de Barcelona. Erigida en la confluencia de la avenida Diagonal y la calle Badajoz, junto a la plaza de las Glorias (Fotografía # 1), engalana la torre el cielo de la ciudad catalana; con 34 niveles sobre el nivel de la calle (141.5 m) y 4 plantas subterráneas,hasta completar los 145 metros de altura.

Su peculiar forma cilíndrica y la variada gama de colores que desprende a lo largo del día ((Foto # 2)), son dos de las cualidades que envuelven a la emblemática torre catalana, en un proyecto arquitectónico singular, cualidades que motivaron las controversias iniciales.

Con un coste de 130 millones de euros, posee el edificio poco más de 50 mil m2 de superficie, de los que aproximadamente 30 mil m2 son de oficinas; el resto son espacios destinados a otros servicios entre los que destacan: plantas para instalaciones técnicas, auditorio, salas polivalentes, cafetería, estacionamientos y la sede corporativa en la torre, el Grupo Multinacional Agbar, propietario del edificio.

El diseño de la Torre Agbar corrió a cargo del eminente arquitecto francés Jean Nouvel, “Premio Pritzker” 2008, en colaboración con la firma b720 Arquitectos; con una fuerte influencia de algunos de los más representativos símbolos de la cultura catalana. En este aspecto sobresale la inspiración en la obra de Antonio Gaudí, el eminente arquitecto catalán.

Ha explicado Nouvel que la Torre Agbar se aleja de la entonces predominante concepción norteamericana de un rascacielos en forma de paralepípedo. El proyecto partede la idea inicial de una torre que emerge del suelo en una forma especial: como un geiser que brota desde el fondo del mar. Ideal para cumplir con uno de los propósitos del edificio, que sería albergar la sede de la compañía Agbar.

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La construcción de la Torre Agbar estuvo a cargo de la empresa Dragados y se extendió por aproximadamente 6 años (Fig. 1); a partir de que a mediados de 1999 comenzaran las acciones para el acondicionamiento del sitio de emplazamiento. Afirman numerosas fuentes que en los trabajos de construcción de la torre participaron cerca de 1200 profesionales y operarios, consumiéndose un total de 25 mil m3 de concreto y cerca de 250 mil kilogramos de acero.

En la construcción se emplearon entonces materiales muy diversos, entre los que sobresalen además del acero y el concreto, el aluminio y el vidrio. La estructura a base de concreto fue revestida con chapas lacadas de aluminio de diferentes coloresy lamas de vidrio de 120 x 30 cm, con distintas inclinaciones y opacidades; cubriendoun total aproximado de 16 mil m2 de la superficie exterior del edificio. La integración delas chapas y lamas son las que ofrecen las distintas tonalidades que pueden advertirseen la torre, en función del momento del día y de la estación del año.

La forma y estructura del edificio ofrecen parte de su singularidad. Se trata de una planta de forma casi elíptica, cuyos ejes principales miden 39.4 y 35.4 m. La torre exhibede forma general un cuerpo cilíndrico que se cierra sobre sí mismo en la parte final, con una cúpula de acero y cristal (con 26 meridianos y 19 paralelos) que le confiere al edificio la insólita forma de una “bala” (Fig. 2 y 3).

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Como puede advertirse de la planta, la torre se conformó a base de dos cilindros ovales no concéntricos de concreto, de forma tal que uno cubre totalmente al otro. En el cilindro exterior se ubican las aberturas y/o ventanas dispuestas de una manera aparentemente aleatoria; mientras que en el interior se encuentran los 8 elevadores, las escaleras y otras instalaciones.

En principio, la estructura de la torre se sustenta en dos tipologías estructurales diferentes. La estructura de la zona soterrada a base de losas y columnas de concreto armado, y la estructura superior de la torre; cuya solución no se adscribe a ninguna tipología convencional.

Ambos cilindros que componen la estructura son de concreto armado con resistencia a la compresión de 35 MPa. El exterior cubre desde la cota de la rasante hasta los 110 metros (planta 26), zona en que las losas se apoyan entre los dos cilindros (interior y exterior); a partir de este nivel, las losas se apoyan en el cilindro interior y en voladizo, sin contacto con el cilindro exterior; zona en que discurren los 5 últimos niveles de la construcción. El cilindro interior asciende hasta los 132 metros, y la cúpula de acero y vidrio cierra el edificio.

El muro del cilindro exterior tiene una singularidad y es que debió ser diseñado según una retícula teórica para garantizar las aberturas que establecía el proyecto. El módulo de dimensiones aproximadas de 92.5 x 92.5 cm, cubre toda la fachada y en él se disponen las aberturas; lo que obligó a que se proyectara un gran muro de carga armado “in situ” y que se desplanta desde la cimentación; este muro, dada sus caracterices de geometría y las aberturas que tiene (flujo de esfuerzos hacia la cimentación), no se puede considerar como un entramado, sino como el “muro de carga” antes referido.

El sistema de piso contenido en el núcleo (círculo interior) se construyó a base de una losa de concreto armado de 20.0 cm de peralte. Asimismo, la parte del piso queva del núcleo hasta el círculo exterior se cubre con un sistema mixto de vigas de acero y lámina acanalada de 6.0 cm de peralte, que posteriormente se completa con una capa de concreto colada en “in situ” de 5.0 cm de espesor (“losacero”).

Las vigas de acero se van colocando y orientando de manera que su claro sea el menor posible; siempre guardando una distancia entre sus ejes de 3 m y, admitiendo dos direcciones en la orientación de las vigas: las paralelas a los ejes principales de la elipse que forma el muro exterior.

Asimismo, también la iluminación es controlada mediante un sistema informático, que las regula automáticamente en función de si un determinado espacio está siendo ocupado o no. Además, parte de las casi 60,000 lamas que recubren la fachada exterior poseen placas fotovoltaicas que acumulan la energía solar que posteriormente es empleada para autoabastecer las necesidades de la torre.

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http://www.revistacyt.com.mx/pdf/mayo2015/tecnologia.pdf

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SOSTENIBILIDAD EN LA OBRA CIVIL CON SOLUCIONES PREFABRICADAS DE HORMIGÓN

Hacia la sostenibilidad en la obra civil con soluciones prefabricadas de hormigón (y IV)

UNA PRIMERA APROXIMACIÓN HACIA LA SOSTENIBILIDAD EN LA OBRA CIVIL CON SOLUCIONES PREFABRICADAS DE HORMIGÓN (y IV)

Alejandro López-Vidal (ANDECE) y Víctor Yepes (Universitat Politècnica de València)

Próximos retos de la industria del prefabricado de hormigón
La propia industria reconoce que no sólo tiene una responsabilidad para mejorar su comportamiento por la creciente demanda de soluciones sostenibles, sino que parte de su competitividad futura crecerá si es capaz de sacar provecho del potencial inherente que tiene el propio concepto de construcción industrializada con elementos prefabricados de hormigón, tal y como hemos ido destacando anteriormente, algo que cada vez es más apreciado por proyectistas e ingenieros, promotores, empresas constructoras, compañías aseguradoras y en general, los usuarios finales (que al fin y al cabo, acabamos siendo todos).

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Una de las aparentes desventajas de los productos de hormigón es su contenido en cemento, y más en particular la cantidad de Clinker incorporada, causante de una parte importante de las emisiones globales de CO2. De esta forma, las industrias cementeras y del prefabricado deben invertir enormes esfuerzos en optimizar el uso del cemento, mejorando la hidratación del mismo y ajustando la proporción del mismo para reducir el CO2 embebido. El uso de adiciones como las escorias granuladas de altos hornos, las cenizas volantes y el humo de sílice está en pleno crecimiento, lo que supone una reducción de las emisiones de CO2 que conllevan con respecto al cemento Portland.

La sostenibilidad en las plantas de prefabricados se traslada a la eficiencia de los recursos, mediante la reducción de residuos o a través de la certificación bajo normas como la ISO 14001 y EMAS. Las nuevas fábricas suelen incorporar grandes sistemas de reciclado para la reutilización del agua sobrante del proceso productivo, o cualquier otro material de desecho. Nada de esto sería posible sin la aportación de una capacitación humana de gran desempeño y que se implique para el éxito de la empresa en este enfoque sostenible, que en muchos casos acaban siendo el motor de la introducción de nuevas técnicas de ahorro de energía, iniciativas de reciclaje e incluso programas con la comunidad local.

Debe destacarse por encima de todas el plan estratégico “Precast Sustainability Strategy and Charter” de la Asociación Británica de Prefabricados de Hormigón [10]. Firmado por primera vez en 2007 por 17 empresas, está incluido ya hoy dentro del programa de acción “Raising the Bar” y al que todas las compañías asociadas están comprometidas a cumplir. Este plan anima a dichas empresas a ir más allá de lo que exige la legislación vigente, de tal forma que lleven a cabo acciones voluntarias que permitan una mayor sostenibilidad en los productos y operaciones que realizan. Para cumplir estos retos, se han desarrollado un conjunto de principios sostenibles adaptados a la dinámica propia de la industria. El primer periodo se enmarcó entre 2008 y 2012, en el que 12 de los 14 objetivos fueron alcanzados. En 2013, el Consejo Británico del Prefabricado aprobó una nueva batería de medidas a cumplir en el año 2020, tomando como base algunos datos de 2012.

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10% de reducción de la energía total utilizada en la fabricación
20% de reducción de las emisiones de CO2
10% de reducción de los residuos en las fábricas
Reducir a menos de 0,5 kg/Tn los residuos de fábrica a enviar a vertedero
Incremento al 25% de la proporción de adiciones alternativas al cemento
Incremento al 25% de la proporción de áridos reciclados o secundarios
20% de reducción del consumo total de agua
Reducción a la mita del riesgo de accidentes laborales entre 2015 y 2020
Ampliar el peso total fabricado, así como el número de centros productivos, certificados bajo algún sistema de gestión medioambiental (p.ej. ISO 14001) al 95%. Mismo objetivo para la certificación bajo algún sistema de gestión de calidad (p.ej. ISO 9001) o cubiertos por alguna norma de uso de fuentes responsables
Reducción de condenas por vertidos a la atmósfera y al agua a cero
Mejorar la captación de datos de transporte en 2015 (se fijará un Nuevo objetivo en 2016)
Incrementar el número de empleados cubiertos por un sistema de gestión certificado (p.ej. ISO 9001/ ISO 14001/ OHSAS 18001) al 100%
Incrementar el número de empleados cubiertos por el programa de formación y cualificación de la MPA al 100%
Mantenimiento del 100% de centros productivos que cuentan con programas de apoyo a la comunidad local

Otro asunto importante a tratar será el cumplimiento de las empresas de prefabricados con el nuevo requisito básico “Uso sostenible de los recursos naturales” que se incluyó en el Reglamento UE 305/2011 de Productos de Construcción. Las obras de construcción deberán proyectarse, construirse y demolerse de tal forma que la utilización de los recursos naturales sea sostenible y garantice en particular:

La reutilización y la reciclabilidad de las obras de construcción, sus materiales y sus partes tras la demolición;
La durabilidad de las obras de construcción;
La utilización de materias primas y materiales secundarios en las obras de construcción que sean compatibles desde el punto de vista medioambiental.
La industria está analizando cómo presentar de la forma más clara y creíble los datos para los análisis de ciclo de vida (ACV), mediante el empleo de declaraciones ambientales de producto verificadas por tercera parte que cumplan con las nuevas normativas, como es el caso europeo. Esta información además resultará de interés porque podrá ir incluida en los sistemas BIM (Modelo de información de la Construcción). Esto permitirá a que los técnicos alcancen durante el desarrollo del proyecto un impacto reducido de los indicadores de la sostenibilidad tanto en edificios como en infraestructuras, todo ello basado en datos fiables que se ajusten a la realidad a lo largo de su vida útil. Esto además servirá para que los fabricantes optimicen sus procesos de producción, a partir de una mejora en la eficiencia de los recursos (materias primas, agua y energía), la minimización de residuos e incluso un incentivo para el empleo de materiales y fuentes de energía alternativos
Esta preocupación medioambiental (sostenible) debería ir convirtiéndose en un estímulo creciente en cualquier empresa. Este enfoque ya se está implementando en las tomas de decisiones de las compañías, motivado especialmente por la mayor apuesta de las administraciones públicas, como puede ser el caso de las políticas y procedimientos de compra verde que ya están instaurados en países como Suecia o Noruega, o ha sucedido más recientemente en el País Vasco, que promueve un mayor uso de elementos prefabricados como vía para la no generación de residuos.

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Uso de Silicatos en la Reparación de paneles de hormigón traslúcido (losas con vidrios embutidos) del Hall of Science de NY

Las pruebas de laboratorio: Recubrimientos para la matriz de hormigón prefabricado

El equipo de diseño quería utilizar un sistema de revestimiento para consolidar las superficies de los paneles. La intención del diseño era utilizar un consolidante repelente al agua compatible, que serviría para reducir la absorción de agua de los paneles y el marco de concreto circundante y por lo tanto reducir la velocidad de corrosión de las armaduras de acero en ambos elementos. Las regulaciones ambientales del estado de Nueva York restringen el contenido de compuestos orgánicos volátiles (COV) limitando los consolidantes disponibles para el uso. KEIM Fixativ consolidante fue seleccionado con el fin de cumplir con estas restricciones y KEIM Ecotec fue seleccionado como un repelente de agua.

KEIM Fixativ contiene a un silicato potásico como ligante, que forma un gel de sílice insoluble que reacciona entre las partículas del agregado y el cemento. El carbonato de potasio (potasa) se configura como un subproducto de estas reacciones; es altamente soluble en agua y se lava sencillamente por la lluvia ya que no genera electrostática. El gel de sílice es insoluble, sin embargo se mantiene estable entre las partículas y sirve para consolidar las superficies del panel.

KEIM Ecotec es una pintura mineral sin solvente. Según el fabricante, el KEIM Ecotec crea un ambiente hidrofóbico que impide la penetración de la molécula de agua. Para desarrollar su repelencia al agua, Ecotec requiere un ambiente alcalino mayor que el que hay en el hormigón carbonatado en el Hall of Science. Para elevar el pH superficial de los materiales en el Hall of Science, la aplicación de Keim Fixativ se consideró un pre-tratamiento apropiado.

Pruebas de laboratorio fueron realizadas en muestras de los paneles con resultados efectivos sobre las capas seleccionadas en comparación con otros sistemas comunes de consolidación e hidrófugo. Con pruebas de microabrasión se encontró que el sistema KEIM incrementó sustancialmente la resistencia mecánica de las muestras de hormigón prefabricadas en comparación con las muestras no tratadas. Otras pruebas de absorción de agua indican que el Fixativ seguido de Ecotec, generan repelencia al agua y reducen la absorción en 90 por ciento en comparación con las muestras no tratadas. Con pruebas de absorción de agua se demostró que después de 1,000 horas de erosión acelerada, el sistema KEIM todavía redujo la tasa de absorbencia de los prefabricados de hormigón aproximadamente un 66 por ciento. La aplicación de los tratamientos KEIM no presentó alteración en el color del hormigón.

Los tratamientos de pintura mineral al silicato generalmente no penetran por debajo de la zona deteriorada; por lo tanto producen una capa superficial que resiste sin alterar las resistencias propias del hormigón subyacente. Las pruebas revelaron que más allá de los 1,5 milímetros de superficie erosionada, el concreto en los paneles que se mantuvo fuerte, cohesivo y denso. Se evaluó el potencial del Fixativ KEIM y el Ecotec KEIM para producir sales en los paneles con pruebas de conductividad, difracción de rayos (DRX) y Fluorescencia (XRF). Se analizaron cuatro muestras de los prefabricados de hormigón. Una muestra de estas se mantuvo sin tratar. Las otras tres muestras se lavaron con EnviroKlean Biowash, producido por ProSoCo, Inc. Una de las muestras lavadas se quedó sin revestir; una fue tratado con Fixativ; y una fue tratado con Fixativ y Ecotec.

Cada muestra se pesó y sumergió en agua destilada por 24 horas; la conductividad de las soluciones resultantes se midió usando un medidor de conductividad ACCUMET 50. El líquido obtenido de esta prueba era entonces filtrado y evaporado, y el polvo resultante se sometió a análisis elemental.

Todas las soluciones arrojaron baja conductividad y pH neutro, lo que sugiere que ni el eliminador de formaciones biológicas ni el consolidante ni el tratamiento hidrófugo generan cantidades significativas de sales en los prefabricados de hormigón. Casi un tercio a la mitad del material conductor encontrado en las muestras tratadas fue derivado del hidrato de sulfato de calcio (yeso) que ya existía en los paneles antes del tratamiento. El Biowash había contribuido a eliminar algunos cloruros en los paneles y se detectaron sulfatos en dos muestras tratadas con el Fixativ. El análisis sugiere que potasio en el Fixativ reaccionó con el hidrato de sulfato de calcio (yeso) presente en el hormigón formando sulfato hidratado de potasio y calcio. (singenita)pero este último no es conocido por ser perjudicial al hormigón. Por lo tanto, el tratamiento ejecutado con KEIM Fixativ no fue considerado nocivo para este proceso de reparación.

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Restauración de Losas de Hormigón Traslúcido (losas con vidrio embutido) en el Hall de la Ciencia de Nueva York

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El Salón de Nueva York de Ciencias Great Hall fue construido originalmente para la Feria Mundial de 1964 usando una técnica conocida como “dalle de verre”, el término francés para “losa vidriada.” Pequeños trozos de vidrio están colocados aleatoriamente en un patrón específico y un material de solidificación (hormigón) se vierte para mantenerlos en su lugar. En este caso, las piezas son de 1 pulg. (25.4 mm) de espesor y los vidrios insertos azules y cobalto profundo que dan la ilusión de que el vidrio es opaco hasta que el sol los ilumina con un brillo luminoso. Aproximádamente 5.400 losas prefabricadas de 2 x 3 pies (0,61 x 0,91 m) fueron colgadas usando ganchos de incrustaciones en la estructura moldeada in-situ, por lo que literalmente cuelgan de la estructura. La vista de la fachada ofrece la sensación de estar flotando en el espacio.Photo 1

La singularidad de esta estructura también proviene de su altura y forma -100 pies (30,5 m) de pared ondulada sin esquinas o segmentos rectos. Su forma está hecha de alterna secciones convexas y cóncavas de pared que dan a los visitantes una idea de la naturaleza ilimitada de espacio.

6935601765_dcf80b8554_bLas áreas de la estructura exterior moldeada en el lugar que ocupan los paneles entre sí estaban mostrando evidentes signos de desgaste, astillamiento y el deterioro de hormigón, debido principalmente a la cobertura insuficiente del acero de refuerzo. Los paneles prefabricados mostraban grietas entre las piezas de vidrio y los bordes del panel, y el acabado superficial de arena lavada estaba desapareciendo.

Condiciones de Evaluación

El primer paso de la evaluación fue revisar las piezas por la superficie exterior. Se investigaron cuatro zonas (20% de la fachada) representativas de la condición general de todas las superficies exteriores. Las áreas dañadas se registraron en dibujos y en fotografías también. Varias muestras de la estructura de hormigón colado in situ y algunos prefabricados muy dañados fueron retirados y enviados a un laboratorio para hacerle la prueba de resistencia a la abrasión y la repelencia al agua y vapor de agua para determinar la manera de fortalecer el hormigón prefabricado utilizando un consolidante. El laboratorio recomiendó un tratamiento de sellado y la consolidación del hormigón de las losas de fachada. (KEIM Fixativ + KEIM Ecotec)

Debido al gran volumen de reparaciones, una planificación cuidadosa era necesariapara mantener los equipos de trabajo en los lugares correctos. La solución consistía en colocar cinta adhesiva con números de ubicación en el edificio en cada lugar de reparación antes de cada tarea para asegurar que cada trabajador y cada equipo supiera dónde trabajar y qué trabajo debía realizar. Por ejemplo, después de que el equipo de resonancia había terminado con un área, los registros de esa zona fueron entregados a un técnico, que transfirió los datos obtenidos.

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El paso inicial fue la reparación del hormigón en los límites de la reparación basada en el informe de resonancia. Esto, junto con la cinta adhesiva, permitió que el equipo de demolición identificara las áreas que necesitaban intervenir sin hacer referencia a los informes de los sondeos y se dedicara a la reparación de un corte limpio de los hormigones en cada extremo. Durante la demolición, el hormigón deslaminado estaba agrietado con electricidad martillos chipping y brocas tipo cincel fueron empleados para proporcionar más control y menos vibración hasta que se alcanzó el fondo de la capa frontal del hormigón  y el acero de refuerzo fue expuesto. Se expuso más de 50% del acero de refuerzo, y se observó que el deterioro del hormigón iba hasta detrás del acero de refuerzo por lo que al picar hasta el refuerzo podría ser limpiado antes de que se coloca el hormigón nuevo.

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La limpieza de las barras oxidadas, sin embargo, fue un reto para el que no se emplearon molinos de rueda de alambre ya que no podían limpiar la parte posterior de la barra con tan sólo un 1 pulg. (25.4 mm) de espacio libre detrás.  El equipo de reparación se decantó emplear el chorro abrasivo para limpiar la parte posterior de la barra con el rebote que agregado del hormigón generaba. Las soluciones funcionaron bien y se limpian los bares al metal desnudo según las especificaciones. Una vez que el acero se limpió, otro equipo preparado para protección contra la corrosión antes de parchear.

Durante la etapa de aplicación de parches, que era importante conseguir un hormigón que mantuviera las  propiedades físicas originales del hormigón debido a los requisitos arquitectónicos e históricos. El primer paso fue identificar el número de mezclas necesarias y producir un mortero que coincidiera con el sustrato adyacente existente en color y textura. Debido a la forma de la estructura celular y diferentes patrones de envejecimiento, se identificaron seis áreas que diferían en color y textura. Cinco de estas se obtuvieron con una mezcla de dos tipos de agregados de arena fina compactándola sobre la superficie parchada con mortero, y la restante manteniendo el mismo agregado mezclado con el mortero. Los ingredientes y sus proporciones se registraron para producir la mezcla exacta cada vez, pero el reto fue presionar el agregado sobre la superficie de reparación. La colocación exitosa dependía de las habilidades y la comprensión del color y la textura por parte de cada aplicador con respecto a la cantidad y la aplicación del mortero y el agregado superficial.  Varios ejercicios se llevaron a cabo antes de que las reparaciones reales para dominar el proceso y ajustar las fórmulas de color.

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Una vez establecidos los colores y se perfeccionaron las técnicas, el proceso de actualización comenzó. El soporte se humedeció y sucesivas capas de mortero se fueron aplicando. Mientras que cada capa estaba mojada, la capa de acabado o capas podrían ir  aplicándose. Para asegurarse de que los lados de cada parche quedasen bien aplicados y en línea con el sustrato existente, se utilizaron pequeñas piezas de metacrilato de metilo para dar los técnicos una herramienta que facilitara el remate superficial y su continuidad con el soporte. Una vez que la capa superior se terminó, se aplicó la arena seleccionada. Debido a que la arena era la clave para que el parche coincidiera con el sustrato existente, se hizo muy importante encontrar el tamiz correcto para cada reparación para filtrar los agregados más grandes. Una vez preparado, se aplicó presionando con una llana adecuada para extender finos en la superficie acabada.

5_glassCuando se acabó su aplicación, los parches curaron durante 28 días y se sondearon para verificar el color.

Después de que los parches curados, se reemplazó el sellante entre el hormigón colado in situ y los paneles. El sellante se dejó curar durante 2 semanas. A continuación, el consolidante (KEIM Fixativ) se aplicó a los paneles prefabricados para asegurar que no se eliminara la arena de la superficie por el lavado de la lluvia. Finalmente, después de un mínimo de tiempo de curado de 72 horas, un repelente de agua se aplicó a todo el edificio (KEIM Fixativ + KEIM Ecotec).ny-hall-of-science

 

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Nueva Plataforma de Hormigón Compactado con Rodillo

Mostrando IMG_0574.JPGSe ha construido en Consell (Mallorca) la primera plataforma en Hormigón Compactado con Rodillo (HCR) de Mallorca sustituyendo de asfalto, cuyo destino es el almacenamiento de bebidas para una empresa de distribución de la isla. Esta técnica, con amplio recorrido en países como EEUU, Inglaterra o Alemania, cayó en desuso en España (donde hay construidos más de 5 millones de metros cuadrados con HCR) en la década de los 90, donde perdió protagonismo frente al asfalto.

Mostrando IMG_0528.JPGCon la elección del HCR en lugar del asfalto se conseguirá una mayor durabilidad del pavimento, reducir el efecto isla de calor (temperatura de la superficie) mejorando la comodidad del trabajo en ella en épocas de verano, mejorar la luminosidad de la campa y reducir la necesidad de iluminación artificial.

La ejecución de la obra se ha realizado durante la semana del 9 de febrero, en la que se procedió a la demolición del asfalto en mal estado, al cajeo de la plataforma, regularización y compactación de la explanada, para garantizar que en todos los puntos entren 15cm. El días 16 de febrero se procede a la pavimentación con hormigón, cuyas juntas de retracción se han realizado mediante la técnica de prefisuración en fresco, por lo que las juntas quedan prácticamente imperceptibles.

El HCR es un hormigón con baja relación agua cemento, lo que permite minimizar las fisuras por retracción y por tanto aumentar la durabilidad del mismo. Es un hormigón en masa, por lo que elimina los problemas de corrosión de armaduras y alcanza, con dosificaciones normales de cemento, altas prestaciones en cuanto a resistencia compresión. Al ser un hormigón con baja relación agua cemento, es transitable a pie inmediatamente después de ser compactado. Su aspecto superficial es rugoso, por lo que no perjudica la adherencia de la circulación. Es un hormigón idóneo para plataformas y viales urbanos, debido a su alta durabilidad, su alto índice de albedo (menor necesidad de iluminación y baja temperatura superficial) y sus reducidas necesidades de mantenimiento.

Mostrando IMG_0544.JPGHablar de pavimentos de hormigón, como el que se ha ejecutado, es hablar de pavimentos sostenibles, puesto que se sustentan en las tres patas de la sostenibilidad: aspectos medioambientales (todos los materiales que lo componen son locales, el firme es 100% reciclable y es un material fría, por lo que contribuye a la lucha contra el calentamiento global), sociales (más seguros ya que reducen la distancia de frenado, menos molestias de obras debido a su alta durabilidad y bajo mantenimiento) y económicos (menor coste de mantenimiento y de iluminación).

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Carriles Bici con Pavimento de Hormigón

IECA – Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones

Introducción

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Promover el uso de medios de transporte limpios y silenciosos como la bicicleta, los patines o el monopatín, no es sólo ofrecer al ciudadano una alternativa de ocio y deporte, sino también ayudar a cumplir con uno de los objetivos principales de cualquier Administración local o regional sensibilizada con la sostenibilidad: reducir los atascos de tráfico, la contaminación atmosférica y el consumo de carburantes.  Los carriles bici, construidos tanto en medios urbanos como en rurales, pueden estar asociados a otra vía (junto a una calle, carretera o acera) o ser independientes. En zonas naturales protegidas en las que se restrinja e incluso se prohíba el uso de vehículos a motor facilitan el acceso de bicicletas, peatones y vehículos de emergencia.

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Para este tipo de vías, los pavimentos de hormigón son una alternativa sostenible, ecológica, económica y social. Tienen una gran durabilidad, no requieren prácticamente mantenimiento y presentan un gran número de ventajas medioambientales, como la posibilidad de emplear áridos reciclados y cementos con un elevado contenido de adiciones. Su integración en el entorno puede mejorarse mediante el empleo de hormigones coloreados, para lo cual resulta de gran interés la técnica de ejecución bicapa, en la que los pigmentos se utilizan únicamente en la capa superior, que es donde son realmente necesarios.

La Federación Europea de Ciclistas (ECF), en sus recomendaciones para reducir en 2020 a la mitad las cifras de muertos y heridos habidos en 2010, destaca que “los ciclistas se ven afectados desproporcionadamente por los baches y otros defectos de conservación, que pueden causar lesiones muy serias”. Los pavimentos de hormigón, con una rodadura inalterable por mucho tiempo y sin apenas mantenimiento son, por tanto, una opción muy clara en favor de la seguridad de los ciclistas, tanto en los carriles reservados a los mismos como en todo tipo de vías.

En esta guía se ofrecen soluciones para la ejecución de estos carriles bici con esta técnica tan innovadora como sostenible.

 

Contribuciones a la sostenibilidad

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Los pavimentos de hormigón son soluciones sostenibles medioambiental, económica y socialmente: aseguran una mayor durabilidad y no requieren prácticamente mantenimiento, resultan más económicos a largo plazo (la inversión se realiza en la fase de ejecución, no lastrando la inversión futura), y su contribución a la sostenibilidad ambiental es evidente.

 

 

 

Las ventajas del pavimento de hormigón son de distinta índole:

 

Ventajas medioambientales

 

•             Emplea recursos naturales locales prácticamente inagotables (no consume derivados del petróleo).

•             Permite el empleo de áridos reciclados (RCDs)

•             Es reciclable en su totalidad al final de su vida útil.

•             Es un material muy durable, por lo que se evita el consumo de nuevos recursos y se reducen las emisiones de CO2

•             En caso de no pigmentarse, su color claro reduce la generación de islas de calor en la ciudad.

•             Requiere menor iluminación dada su claridad, con el consiguiente menor consumo energético

•             No produce lixiviados ni volátiles.

•             Es una técnica especialmente adaptada al empleo de cementos con alto contenido de adiciones. Ello se traduce en una reducción de las emisiones durante su fabricación, al reducir la cantidad de clínker empleado e incorporar subproductos industriales como escorias o cenizas volantes, lo que favorece el cumplimiento del protocolo de Kioto y de los compromisos de desarrollo sostenible.

 

Ventajas técnicas

 

•             Es una solución estructuralmente resistente, dimensionada para aguantar no sólo el tráfico ligero, sino cualquier otro tipo de tráfico pesado que pudiera transitar por el carril.

•             Se pueden realizar texturas diferentes asociadas a las necesidades de cada carril bici: desde soluciones de gran agarre como el árido visto empleado en carreteras, los adoquines o el estriado mediante cepillado (no recomendables para patines), hasta la sencilla terminación de semipulido (óptima para el agarre con resbaladicidad clase 3 según el CTE), de perfecto rodaje para toda clase de vehículos.

•             La construcción se realiza con medios humanos y materiales locales. Las reparaciones o reposiciones (por apertura de canalizaciones u otros) se pueden ejecutar sin dificultad, sin maquinaria específica y con el mismo material, textura y tonalidad.

•             Permite todo tipo de colores y terminaciones, adaptándose al entorno con una variedad de soluciones inagotables.

•             Frente a la solución tradicional(pero poco durable) de pintar la superficie con resinas, se puede colorear el hormigón en masa, asegurando la durabilidad del color tanto como la del propio pavimento, sin degradaciones por la acción del sol o del tráfico.

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Ventajas económicas

 

•             Con un coste de construcción semejante al de otras soluciones, la durabilidad y la resistencia están garantizadas durante varias decenas de años.

•             Las operaciones de mantenimiento son prácticamente innecesarias, siendo por tanto estos costes muy reducidos, así como la afección que dichas operaciones producen sobre los usuarios.

•             Las ventajas anteriormente citadas también se traducen en ventajas económicas.

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