V07-Mauricio Ortiz DAP - Estudio de Validación del Uso de Partículas de Nanosílice en Hormigón para

Estudio de Validación del Uso de Partículas de Nanosílice en Hormigón para Pavimentos de Aeropuertos Alumna Fabiola Salas, Usach Alumno Sebastián Santiagos, Usach Ing. Mauricio Ortiz Orden, DAP - MOP

TEMARIO PRESENTACIÓN: 1. Objetivos del presente estudio de validación del uso de nano sílice en hormigones para pavimentos aeroportuarios.

2. Tipos de deterioros mas usualmente encontrados en Pavimentos de Hormigón en Aeropuertos.

3. Medición del Estado de Conservación de los Pavimentos de Hormigón en Aeropuertos.

4. Costos Aproximados de Construcción y/o Remoción de Mezclas Hormigón en Aeropuertos.

5. La nanotecnología del sílice aplicada a pavimentos de hormigón.

6. Resultados preliminares del presente estudio de validación.

7. Conclusiones.

1. OBJETIVO DEL ESTUDIO: Analizar una alternativa que mejore las propiedades mecánicas de las mezclas de hormigón para pavimentos aeroportuarios en Chile, para : a. Retrasar en la aparición de deterioros producto de la aplicación de cargas. b. Menos cantidad de intervenciones del área de movimiento c. Estimar posibles reducciones en los espesores de losas proyectado.

re Costos de mantenimiento

Costos de ocupación

Costo de re materiales

2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Grietas Longitudinales, Transversales y Diagonales Solicitaciones por expansiรณn, retracciรณn o arqueo

Grietas de severidad alta son potenciales generadores de FOD

Grietas dividen Losa en dos o tres partes

2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Roturas y Desprendimientos de Esquina Roturas de esquina son grieta que intersecta las juntas a una distancia menor o igual que la mitad de la longitud de la losa

Causadas por repetición de cargas, combinadas con la pérdida del soporte y tensiones por alabeo.

Una rotura de esquina se diferencia de un desprendimiento de la esquina por que la fisura se extiende verticalmente a través del espesor total de la losa

2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Grietas en Bloque

Grietas en bloque se interceptan y dividen la losa en cuatro o mรกs piezas

Ocasionadas producto de un exceso de cargas y/o un soporte inadecuado de la fundaciรณn.

2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Desprendimiento Superficial o Mapeo Superficial

Red de fisuras poco profundas que se extienden solo a través de la superficie superior del hormigón

Resultan usualmente por un curado inapropiado y/o acabado del hormigón o por causas de ciclos de hielo y deshielo y puede llevar al desprendimiento superficial

3. MEDICION DEL ESTADO DE CONSERVACION DE PAVIMENTOS DE HORMIGON El método PCI (Pavement Condition Index) clasifica los pavimentos según su integridad estructural y las condiciones operacionales de su superficie, e indica las posibles causas que originaron su deterioro (cargas, clima / edad u otros) .

Se ha desarrollado un listado total de 15 patologías para pavimentos de Hormigón Tipo de Deterioro Severidad del Deterioro

Cantidad de Deterioro Índice de Condición de Pavimento

Nivel de uso adecuado

Nivel de conservación

4. COSTOS APROX. DE CONSTRUCCION Y REMOCIÓN DE HORMIGÓN Configuración tipo del área de movimiento de un aeropuerto regional en Chile

Pista 2.000 x 45 metros

Calles de Rodaje

Plataforma 190 x 120 m.

Plataforma Aviación General

Rodaje Aviación General

Estructura de Pavimento tipo en base a la operación aviones de la familia A 320 – A 321 Capacidad: 1 clase: 199 (configuración típica), 220 (máximo) 2 clases: 185 (configuración típica)

Estructura Tipo Pavimento Hormigón

Hormigón e = 0,40 m Base e = 0,20 m Subrasante Fuente: Elaboración propia

4. COSTOS APROX. DE CONSTRUCCION Y REMOCIÓN DE HORMIGÓN Costos Promedio x m3 Remoción

Construcción

$26.000 $US 33

$180.000 $US 225

CONSTRUCCION PISTA:

CONSTRUCCION PLATAFORMA:

Dimensiones: 2.000 x 45 m. Área = 90.000 m2 e hormigón = 0,40 m.

Costo Unitario $ 180.000 Volumen = 36.000 m3

Dimensiones: 190 x 120 m. Área = 22.800 m2 E hormigón = 0,40 m.

Costo Unitario $ 180.000 Volumen = 9.120 m3

Costo Total MM$ 6.400 $US 8.000.000

Costo Total MM$ 1.641 $US 2.050.000

CONSERVACION PISTA:

CONSERVACION PLATAFORMA:

Dimensiones: 2.000 x 45 m. Área = 27.000 m2 e hormigón = 0,40 m.

Costo Unitario $ 26.000 Volumen = 10.800 m3

Dimensiones: 190 x 120 m. Área = 6.840 m2 E hormigón = 0,40 m.

Costo Unitario $ 26.000 Volumen = 2.736 m3

Costo Total MM$ 280,8 $US 351.000 + CONSTRUCCION

Costo Total MM$ 71,1 $US 89.000 + CONSTRUCCION

Fuente: Registros DAP para

5. NANOTECNOLOGÍA DEL SÍLICE APLICADA A PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Beneficios para el Hormigón: ▪ Las mejoras en las propiedades mecánicas del concreto se atribuyen a la eliminación de vacíos y en definitiva a la homogenización de la mezcla.

▪ La nanosílice participa en el proceso de hidratación para generar C-S-H que llena los espacios vacíos en la zona de transición entre la pasta y el agregado para mejorar la densidad, cohesión y la impermeabilidad.

Mejora las propiedades mecánicas Mejora de la zona ITZ Mejoramiento de su microtextura Aumento de la durabilidad del Hormigón Mejora en la respuesta a la abrasión

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Metodología de Trabajo:

Ensayos en Laboratorio Mezcla Hormigón Patrón ETG DAP N°16

V/S

Mezcla Hormigón

Mezcla Hormigón

Mezcla Hormigón

1% NS

2% NS

3% NS

0% NS NS: Nanosilice

Análisis de Resultados

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayos a desarrollar: Compresiรณn

Flexotracciรณn

Vicat

Abrasiรณn

Permeabilidad

Propiedades en estado endurecido

Propiedades en estado endurecido

Propiedades en estado fresco

Durabilidad

Durabilidad

NCh 1037

NCh 1038

NCh 152

ASTM C 944

SIA 262/1

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparación de Probetas:

Mezcla

Árido grueso, fino y arena + Cemento + 80% agua + 20% de agua (con o sin nanosílice)

Docilidad

Asentamiento de cono según requisitos de ETG DAP N°16 Pavimento de Hormigón Hidráulico

Probetas

a) Cilíndricas, en dos capas de igual espesor b) Prismáticas en una única capa

Curado

Cubierta de arpillera húmeda + Desmoldar e introducir en piscina de curado hasta el ensayo

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Probetas:

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Compresión: Edad de 7 días Kgf/cm2

Resistencias individuales

Kgf/cm2

500

500

450

450

400

400

350

350

300

300

250

250

200

200

150

150

100

100

50

50

0

0

0

1

Muestra patrón

2

3

%

Resistencias Máximas Promedio 42 Mpa 35 Mpa

40 Mpa 429,90 407,00

357,00

41 Mpa

414,93

20 %

%

6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Compresión: Edad de 28 días Kgf/cm2

Resistencias individuales

Kgf/cm2

500

500

450

450

400

400

350

350

300

300

250

250

200

200

150

150

100

100

50

50

0

0

0

1

Muestra patrón

2

3

%

Resistencias Máximas Promedio 47 Mpa 41 Mpa

48 Mpa

41 Mpa 487,57

421,00

421,00

483,80 15 %

%

7. CONCLUSIONES 1. Los resultados son a la fecha preliminares y no permiten formar una opinión bien fundamentada respecto de los efectos que produce la incorporación de distintos porcentaje de nanosilice en las mezcla de hormigón para pavimentos aeroportuarios.

2. Los resultados obtenido para los ensayos de compresión, muestran una primera tendencia favorable, respecto de un aumento de la resistencia de orden de 15% a 20%.

3. De los resultados obtenidos a la fecha, se observa que el porcentaje de nanosilice optimo fluctuaría entre 2% a 3%.

7. AGRADECIMIENTOS Y CONTACTOS • •

Sebastian Santiagos H, sebastian.santiagos@usach.cl Fabiola Salas V, fabiola.salas@usach.cl

• • •

Carlos Ruiz T, carlos.ruiz@mop.gov.cl Loreto Araya Z, loreto.araya@mop.gov.cl Cristian Vargas M, cristian.vargas.m@mop.gov.cl

• •

Marcelo Gonzalez H, magonza7@ing.puc.cl Leonardo Brescia

• Jose Mauricio Ortiz O, jose.ortiz.o@mop.gov.cl

www.alacpa.org jmortiz@alacpa.org

GRACIAS POR SU ATENCIÓN