Experiencias con el concepto de madurez aplicado a los pavimentos de hormigรณn
Mauricio Salgado Torres - ICH
Contenidos • Contexto del Uso del Concepto de Madurez en Pavimentos de Hormigón • Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile. • Consideraciones y Beneficios de la Potencial Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Urbanos. • Análisis de un “Caso Puntual” de Aplicación Implementado en un Contexto Urbano.
Experiencias con el concepto de madurez aplicado a los pavimentos de hormigón
Contexto del Uso del Concepto de Madurez en Pavimentos de Hormigón • Exigencias del mercado (Lease: Mandantes y Usuarios).
• Rápida apertura al tránsito (Asunto Critico) • Competitividad.
Concepto de la Madurez del Hormigón El método de madurez es una técnica para predecir la resistencia del hormigón basada en la historia de la temperatura del mismo. La resistencia aumenta con la hidratación del cemento.
La cantidad de cemento hidratado depende del tiempo de curado del hormigón y la temperatura.
Por lo tanto, la madurez es una medida de cómo ha progresado la hidratación.
El procedimiento para estimar la resistencia del hormigón usando los conceptos de madurez se describe en la ASTM C 1074, Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method.
Concepto de la Madurez del Hormigón Considerando que la resistencia es función de la sumatoria de los intervalos de tiempo, multiplicados por la temperatura del hormigón, más 10°C. Se le denomina a dicha sumatoria la “Madurez” del hormigón.
Concepto de la Madurez del Hormigรณn El concepto de Madurez asume que las muestras de una mezcla de hormigรณn que tengan la misma madurez, tendrรกn resistencias similares, independientemente de la combinaciรณn de tiempo y temperatura con la que se alcance la madurez.
Índice de Madurez del Hormigón El índice de madurez medido en el hormigón en el sitio, en función de su desarrollo de temperatura y edad, es utilizado para estimar el desarrollo de la resistencia, basado en una calibración predeterminada de la relación tiempo-temperatura-resistencia desarrollada sobre ensayos de laboratorio para esa mezcla.
La relación temperatura-tiempo-resistencia de una mezcla de hormigón es desarrollada con base en ensayos de laboratorio.
Fuente: CIP39 - NRMCA
Determinación de las resistencias en terreno aplicando el método de madurez • Establecer la relación resistencia-madurez para la mezcla de hormigón en laboratorio.
Determinación de las resistencias en terreno aplicando el mÊtodo de madurez • Obtener los valores de madurez de acuerdo a los datos de temperatura tomados en terreno. • Comparar los valores de madurez obtenidos en terreno y en el laboratorio de acuerdo a los distintos historiales de temperatura en cada caso.
Representatividad de la Curva de Madurez • La curva de Madurez es representativa de aquel hormigón que no sufra modificaciones significativas en el tipo de cemento, tipo de árido y dosificación de la mezcla. Por lo tanto, debería ser valida el uso de la relación tiempotemperatura-resistencia mientras no se presenten variaciones en el tipo y cantidad de materiales que obliguen a actualizar la curva de madurez vigente.
Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile. Aplicación de la Madurez como criterio para la autorización de apertura al tránsito en los contratos de pavimentación del MOP. • Inicio de la implementación de la aplicación del concepto en pavimentos en contratos MOP desde 2011. • Instructivo MOP vigente desde el 2012. • Reducción significativa de los tiempos de apertura al tránsito. • Incentivo para la implementación de mejoras y buenas prácticas constructivas.
Aplicaciรณn del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.
Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile.
Determinación de la relación tiempotemperatura-resistencia durante la etapa de visación de las dosificaciones de las mezclas de hormigón
Verificación de las lecturas de madurez en terreno para autorizar la apertura al tránsito con un porcentaje definido de la resistencia especificada
CONTRATISTA
INSPECCION TECNICA Días
Inicio de los trabajos de Pavimentación
0
Entre 3 y 5 días (o menos) se han logrado resistencias para habilitar la apertura al tránsito sin uso de hormigones especiales
28
Algunos ejemplo de Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Interurbanos en Chile. Reposición Ruta M50 Cauquenes – Chanco. Tramo 2. Sector Tutuvén - Chanco
Pavimentación Recapado No Adherido de Hormigón sobre Asfalto Camino La Pólvora
Consistencia de las mediciones de madurez y el potencial para la definiciĂłn de los tiempos de corte en las juntas
Consideraciones y Beneficios de la Potencial Aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Urbanos. Agilizar la rápida apertura al tránsito en obras de pavimentación urbana es una sentida necesidad… …por lo que implementando un procedimiento que facilite y respalde a quien toma la decisión de autorizar la puesta en servicio del pavimento… …no solamente beneficia a los actores involucrados sino que permitiría incentivar las buenas prácticas de pavimentación para lograr este objetivo… … e incluso evolucionar en algún momento en lo referente a control de recepción!!!
Beneficiarios de la Aplicación de la Madurez en Pavimentos Urbanos. Actores Mandante
(En Chile los Serviu´s).
Beneficios El Mandante evitará el desgaste de prohibir el uso de una infraestructura que eventualmente podría estar en condiciones de ser habilitada al tránsito. El Mandante tendría más herramientas para verificar el comportamiento esperado del hormigón y tomar decisiones a tiempo. El Contratista podría agilizar asuntos administrativos pudiendo despejar zonas que normalmente tarda mucho tiempo el recibir la autorización de apertura.
Contratistas
El Contratista podría mejorar sus rendimientos de avance y ejecución con lo cual tendría menor desgaste con la comunidad. El contratista podría tomar acciones correctivas a tiempo considerando los tiempos usuales de permanencia de las faenas de pavimentación urbana
Vecinos y Usuarios
Los vecinos podrán evitar incomodidades en su vida cotidiana por la presencia de prolongadas faenas y cierres en las áreas aledañas a sus viviendas. Los usuarios evitarían verse afectados por largos periodos en sus tiempos de viaje producto de prolongados cierres debidos a obras de pavimentación.
Implicaciones de la aplicación del Concepto de Madurez en Pavimentos Urbanos. Los tiempos de ejecución y la extensión de la mayoría de los trabajos de pavimentación urbana son muy cortos, lo cual no daría margen para alcanzar a confeccionar la curva de madurez por parte de los contratistas tal y como se hace en los contratos interurbanos en Chile.
La propuesta por tanto es poder contar con la curva de madurez perteneciente a la planta de hormigón premezclado que provea al contrato… … y realizar el monitoreo de las temperaturas del hormigón empleando sensores introducidos al interior del pavimento… …de modo de poder así deducir la respectiva resistencia del hormigón a partir de la interpretación de la curva de madurez representativa y vigente.
Análisis de un “Caso Puntual” de Aplicación Implementado en un Contexto Urbano. Detalles de la Experiencia de Caso: • Iniciativa del ICH contando con el apoyo de IDIEM (trabajo en terreno, ensayos de laboratorio y análisis) y Litoral Ingeniería (suministro de sensores de Madurez). • Obras de Pavimentación del Corredor Vicuña Mackena. • 2 Tramos a cargo de 2 diferentes contratistas, cada uno de ellos con distinto proveedor de hormigón. • Protocolo de evaluación de la madurez acordado entre Serviu, contratistas (ICAFAL y CONPAX), se recalco sobre la importancia de efectuar los trabajos dentro del régimen normal de trabajo
Metodología del Caso de Estudio Caracterización del Hormigón de cada uno de los tramos de estudio
•
Toma de probetas cilíndricas remoldeadas en terreno para ensayos de resistencia a la compresión a diferentes edades (incluyendo una probeta que incluía un sensor de madurez)
•
Determinación de la relación tiempo-temperatura-resistencia
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio •
•
Colocación de sensores de madurez en el pavimento el día de la toma de datos y en fechas posteriores en los tramos objetos de estudio.
•
Toma de datos de temperatura con madurimetro en los sensores de madurez instalados, de modo de deducir de estas lecturas la resistencia del hormigón a partir de la relación tiempo-temperatura-resistencia obtenida en la caracterización inicial. Extracción de testigos y posterior ensayo a compresión de los mismos para corroborar los valores deducidos de resistencia deducidos de las curvas de madurez.
Caracterización del Hormigón de cada uno de los tramos de estudio
Contrato 1
Contrato 2 70,0
70,0
60,0
50,0
Resistencia (MPa)
Resistencia (MPa)
60,0
40,0 30,0
R(M) = 14.88ln(M) - 74.94 r² = 0.996
20,0
10,0 0,0
40,0 30,0
R(M) = 12.63ln(M) - 62.12 r² = 0.979
20,0
50,0
0
1.000
2.000 Madurez ( ºC x h)
3.000
4.000
10,0
0
1.000
2.000 Madurez ( ºC x h)
3.000
4.000
Caracterización del Hormigón de cada uno de los tramos de estudio
Contrato 2
Contrato 1 70,0
70,0
M= 2.019
50,0 40,0 30,0
40,0
R(M) = 14.88ln(M) - 74.94 r² = 0.996
20,0
10,0 0,0
50,0
30,0
R(M) = 12.63ln(M) - 62.12 r² = 0.979
20,0
M= 1.512
60,0 Resistencia (MPa)
Resistencia (MPa)
60,0
0
1.000
2.000 Madurez ( ºC x h)
3.000
4.000
10,0
0
1.000
2.000 Madurez ( ºC x h)
3.000
4.000
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS Contrato 1 4000
30
M= 2.019
30
4000
3500
25
3500
25 3000
2000
15
1500
10
1000 5
0
20
2500 Madurez
Temperatura
20
3000 2500 2000
15
1500
10
1000 5
500
500
0
2
4
5,08
6 Días
8
10
12
0
0
0
2
4
4,95
6
8
10
12
0
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS Contrato 1 30
2500
25
M= 2.019
35
4000
30
3500
2000
3000
25
20 1500 15
2500 20 2000
1000
15 1500
10 500
5
10
1000
5 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
500
0 0
0
2
4
4,45
6
8
10
12
0
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS Contrato 2
M= 1.512
35
3500 35
3000
30
3000 30
2500
25
2500 25
20
2000 20
2000
1500 15
1500 15
10
1000 10
5
500
5
0
0
0
0
1
2
3
3,25
4
5
6
7
8
1000
500
0
1
2
3
3,16
4
5
6
7
0
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio MEDICIÓN DE MADUREZ EN PAVIMENTOS Contrato 2 2500
30
25
2000
20 1500 15 1000 10 500
5
0
0
1
2
3
3,4
4
5
6
0
M= 1.512
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio COMPARACIÓN DE RESISTENCIAS - MÉTODO DE MADUREZ Y TESTIGOS
M= 2.019
Contrato 1
Comparación de Resistencias 50
Resistencia (Mpa) Testigo 19,5 21,6 24,4 29,5 32,1 35,2
Resistencia (Mpa) Testigo/0.85 22,9 25,4 28,7 34,7 37,8 41,4
Resistencia de Testigos (MPa)
Resistencia (Mpa) Por Madurez 25,4 27,7 30,5 33,8 35,9 39,2
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Resistencia por Madurez (MPa) Madurez VS Testigos
Madurez VS Testigos/0.85
45
50
Seguimiento de los pavimentos de los tramos de estudio COMPARACIÓN DE RESISTENCIAS - MÉTODO DE MADUREZ Y TESTIGOS M= 1.512
Contrato 2
Comparación de Resistencias
Resistencia (Mpa) Testigo 21,9 26,3 30,5 33,0 32,9 34,9 38,9 41,4
Resistencia (Mpa) Testigo/0.85 25,8 30,9 35,9 38,8 38,7 41,1 45,8 48,7
50 45
Resistencia por Testigos (Mpa)
Resistencia (Mpa) Por Madurez 27,0 31,2 33,6 35,1 35,4 37,4 40,8 42,5
40 35 30 25 20 15 10 5 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Resistencia Por Madurez (MPa) Madurez VS Testigos
Madurez VS Testigos/0.85
45
50
Conclusiones para el caso urbano • Sabiendo que la experiencia se llevo a cabo en temporada de clima frío, sin aplicar técnicas especiales de curado o protección del hormigón y sin aumentar la resistencia solicitada en los hormigones colocados, se pudo corroborar que la resistencia especificada es posible alcanzarla mucho antes de lo esperado y en consecuencia un porcentaje de dicha resistencia que se adopte para permitir la circulación de tránsito. • Se pudo chequear a través de la comparación con ayuda de testigos la consistencia de los valores deducidos de la curva de madurez lo cual refuerza la factibilidad de la tesis planteada como instrumento para agilizar la apertura al tránsito de los trabajos de pavimentación. • Se pretende evaluar las ganancias de emplear procedimientos que contribuyan al curado y desarrollo de la resistencia, así como el efecto positivo que podría tener el llevar a cabo los trabajos de pavimentación en mejores condiciones climatológicas propias de otras temporadas del año.
Agradecimientos: IDIEM: Jacques Bornad Litoral: Javier Covarrubias Serviu Metropolitano: Orlando Zuñiga y Equipo de Trabajo de la subdirección de Pavimentación ICAFAL y CONPAX
Muchas Gracias!!!! Preguntas???
Mauricio Salgado Torres – ICH msalgado@ich.cl