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NEWCRETE
Hormigón autocompactante con árido reciclado y fibras de acero
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INTRODUCCIÓN
• Proyecto de investigación INNOVADOR, tanto desde el punto de vista técnico como ambientalmente.
• Sin experiencias previas en la utilización de un nuevo hormigón (NEWCRETE), autocompactante, dotado con árido reciclado mixto y fibras de acero.
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• Elementos de pantalla
• Construcción de pilotes “in situ” (CPI):
CPI-1: Pilotes Camisa perdida
CPI-2: Pilotes de desplazamiento con azuche
CPI-3: Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas
CPI-4: Pilotes de extracción con entubación recuperable
CPI-5: Pilotes de extracción con camisa perdida
CPI-6: Pilotes perforados sin entubación con lodos tixotrópicos
CPI-7: Pilotes barrenados sin entubación
CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER
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• Construcción de pilotes “in situ” (CPI):
CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
Es el pilote más económico
Es el pilote más utilizado
- Cimentación profunda en edificación
- Elemento de contención en proyectos de infraestructuras
- Condiciones de ejecución delicadas
- Armado “forzado” en el hormigón fresco
- Penalizado estructuralmente (tope estructural, tensión
máxima a flexión)
- Creciente demanda de armado en longitudes elevadas
- Recubrimientos definidos por durabilidad (*)
RAZÓN DE SER
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• Construcción de pilotes “in situ” (CPI):
CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER
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• Construcción de pilotes “in situ” (CPI):
CPI-8: Pilotes barrenados. Hormigonado por tubo central
RAZÓN DE SER
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• Procedimiento constructivo de los pilotes CPI-8 Perforación con barrena del terreno
Relleno de la cavidad con lodos bentoníticos
Vertido del hormigón – Extracción del lodo
Hincado de la jaula de armado
RAZÓN DE SER
Problemas de ejecución durante la fase de hincado de
la jaula de armado
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• Problemas típicos
RAZÓN DE SER
Jaulas de armado muy “potentes”
Problemas de ejecución
Acabados “defectuosos”
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OBJETIVOS
• Desarrollo de un nuevo hormigón de altas prestaciones y con elevados contenidos de RCD’s para su uso en elementos estructurales en contacto directo con el terreno.
• Desarrollo de un sistema de tratamiento de RCD’s específico.
• Desarrollo de nuevos aditivos que permitan contrarrestar el efecto asociado a la presencia de RCD’s em la formulación.
• Desarrollo de nuevas técnicas de armado mediante fibras para elementos en contacto directo con el terreno.
• Validación del nuevo material y estucio de su comportamiento en ambientes de trabajo reales y de laboratorio.
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RCD
Áridos reciclados procedentes de
hormigón
Áridos reciclados cerámicos
Áridos reciclados mixtos
Tipos de áridos reciclados
ÁRIDOS RECICLADOS
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Asfalto 5%
Hormigón 57%
Cerámico 22%
Yeso 2%
Árido natural
13% otros
1%
Composición
ÁRIDOS RECICLADOS
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MARCO NORMATIVO
• Normativa nacional y europea
• RILEM
• Instrucción española de Hormigón Estructural (EHE-08)
• Fédération International du béton (fib)
• DBV Merkblatt Stahlfaserbeton
• CNR-DT 204
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MARCO NORMATIVO: EHE-08
Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE
Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados
contenidos de RCD’s
• Capítulo 10 (Art. 42): Cálculos relativos a los ELU Cuantías mínimas de armado
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MARCO NORMATIVO: EHE-08
• Anejo 14: Recomendaciones para la utilización de HRF
“Para que las fibras puedan ser consideradas con función estructural, la resistencia característica residual a tracción por flexión fR,1,k, no será inferior al 40% del Límite de proporcionalidad (LOP) y fR,3,k, no será inferior al 20% del LOP”.
Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE
Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados
contenidos de RCD’s
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MARCO NORMATIVO: EHE-08
• Anejo 15: Recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados
“Para su aplicación en hormigón estructural, se recomienda limitar el contenido de árido grueso reciclado al 20% en peso sobre el contenido de árido grueso. […]. Siendo necesaria, para porcentajes superiores, la realización de estudios específicos…
Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE
Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados
contenidos de RCD’s
• Tramo de prueba PROYECTO NEWCRETE:
Sustitución TOTAL (100%) del árido grueso por árido reciclado = 100% (Producto + sostenible medioambientalmente)
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• Anejo 17: Recomendaciones para la utilización del HAC
Objetivo principal PROYECTO NEWCRETE
Desarrollar un hormigón autocompactante, con finalidad estructural, dotado con elevados
contenidos de RCD’s
Requisitos: Ensayo de escurrimiento (Cono de Abrams)
MARCO NORMATIVO: EHE-08
Definición: “Se define como hormigón autocompactante, aquel hormigón que se compacta por la acción del propio peso, sin necesidad de energía de vibración ni cualquier otro método de vibración…”
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MARCO NORMATIVO
• La utilización de un hormigón dotado con RCD’s es factible, siempre y cuando se satisfagan las exigencias (de resistencia y durabilidad) impuestas por las normativas correspondientes.
• La sustitución parcial o total del armado convencional por fibras de acero, en elementos en contacto directo con el terreno como pilotes y/o pantallas, garantiza una mejor calidad del elemento construido (∄problemas derivados en el proceso de hincado de la jaula de armado).
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A0: Coordinación del consorcio
A1: Estudio estado del arte y objetivos
A2: Formulación, valorización RCDs y estabilización elementos
A3: Ensayos comportamiento y ciclo de vida. Tramos de prueba
A4: Seguimiento y conclusiones
A5: Difusión
PROYECTO NEWCRETE
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PRUEBA PILOTO: Materiales empleados
• Cemento
• Áridos NATURALES
• Agua
• Aditivos
Hormigón “convencional”
• Cemento
• Árido fino NATURAL
• Árido grueso RECICLADO
• Agua (hidratación + saturación)
• Fibras de acero
• Aditivos
Hormigón “NEWCRETE”
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PRUEBA PILOTO: Materiales empleados
Parámetro Tipo de árido reciclado
AR4/12 AR12/20
ρ aparente (t/m3) 2,67 2,61
ρ saturada superficie seca (t/m3) 2,29 2,35
ρ seca (t/m3) 2,06 2,19
Absorción a 24h (%) 11,06 7,30
• Árido RECICLADO:
100% de sustitución (fracción gruesa) 2 fracciones granulométricas: AR4/12 y AR12/20 Naturaleza “MIXTA” (hormigón + cerámica + impurezas)
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PRUEBA PILOTO: Materiales empleados
• Fibras de acero:
Fibras de acero bajo en carbono Extremos conformados Cuantía de fibra entre 20 y 30kg/m3
Propiedad Tipo de fibra
M503 M502
Material Acero
Resistencia a tracción (N/mm2) 1200 180 1000 150
Longitud (mm) 35 4 50 5
Diámetro (mm) 0,75 0,08 1,0 0,1
Esbeltez 46 50
Nº fibras/kg 8000 3000
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
• Fecha de realización: 14 de marzo – 13 de abril de 2012 (2 fases) • Lugar de realización: Planta de hormigonado UNILAND. Zona Franca. Barcelona
• Dosificaciones totales: 7 • Dosificaciones con árido reciclado: 6 • Dosificaciones con fibras de acero: 3
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
• Dosificaciones realizadas
Material Contenido (en kg/m3)
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2
Cemento 355 370 370 370 370 370 370
Arena natural 0/4 1230 1200 1240 1210 1210 1260 1260
Árido natural 6/12 580 -- -- -- -- -- --
Árido reciclado 4/12 -- 590 540 180 200 520 180
Árido reciclado 12/20 -- -- -- 360 390 -- 340
Fibra acero 35 mm -- -- 20 -- -- 20 --
Fibra acero 50 mm -- -- -- -- -- -- 20
Agua 170 165 170 150 170 175 160
Inhibidor BASF -- -- -- -- 1,5 -- --
POZZOLITH 390GV 2,2 2,6 2,6 2,2 2,6 2,6 2,6
GLENIUM C303SCC 6,8 6,8 7,3 6,8 6,8 7,3 7,3
Relación a/c 0,479 0,446 0,459 0,405 0,459 0,473 0,432
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
¿En que influye la utilización de árido reciclado y fibras en la fase de fabricación del hormigón “NEWCRETE”?
Hormigón convencional
Hormigón “NEWCRETE”
Áridos NATURALES (Baja absorción: 0.5-2%)
Áridos RECICLADOS (Alta absorción: 5-15%)
Saturación previa de los áridos
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
• Pre-saturación de los áridos reciclados: Tratamiento “físico” Aporte “extra” de agua de saturación Tratamiento “químico” Utilización de aditivo inhibidor de absorción
Tratamiento “físico” Tratamiento “químico”
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
• Verificación de la AUTOCOMPACTABILIDAD del hormigón:
Ensayo de extensión de flujo (Cono Abrams invertido)
Diámetro de “torta” Presencia de segregación Presencia de LABIO
RECHAZO DE LA AMASADA ACEPTACIÓN DE LA AMASADA
Aceptación /rechazo de la amasada
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PRUEBA PILOTO: Fabricación
Relleno de probetas:
• Probetas cilíndricas
• Probetas cúbicas
• Probetas prismáticas
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PRUEBA PILOTO: Transporte a obra
• Distancia de trayecto: 7 km • Tiempo de trayecto: 20 – 30 min.
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PRUEBA PILOTO: Extracción de bataches Bataches en excavación estéril
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• Testigos prismáticos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos
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• Testigos cilíndricos cortos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos
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• Testigos cilíndricos largos:
PRUEBA PILOTO: Extracción de testigos
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651
Comportamiento FRÁGIL (sección superficial del batache)
Comportamiento DÚCTIL (sección profunda del batache
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos prismáticos o Resistencia a flexotracción a tres niveles del batache Ensayo UNE-EN 14651
Batache Probeta LOP fR1 fR2 fR3 fR4
2
2R1 2.3059 0.2325 0.1277 0.0897 0.0844
2R2 3.1716 0.1804 0.1261 0.1104 0.1101
2A1 2.7756 0.4034 0.2306 0.2056 0.1742
2A2 3.4643 0.6369 0.4419 0.3498 0.3431
2V1 3.3518 0.8151 0.6603 0.5452 0.4716
2V2 3.3120 1.3780 1.2779 1.2390 1.1366
5
5R1 2.2398 0.5165 0.3335 0.3082 0.2992
5R2 3.2761 1.5110 1.3955 1.2539 1.0322
5A1 2.6409 0.8383 -- -- --
5A2 2.3131 0.5158 0.2997 0.2874 0.2392
5V1 -- -- -- -- --
5V2 1.9023 0.6382 0.4194 0.3547 0.2829
6
6R1 2.8536 0.1750 0 0 0
6R2 3.2509 0.3251 0.1265 0 0
6A1 3.6926 0.1289 0 0 0
6A2 3.8680 0.4383 0.3402 0.3018 0.2705
6V1 3.2215 2.1686 2.0687 1.9758 1.8119
6V2 3.1990 1.3160 1.2933 1.2760 1.1853
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• Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
a) Resistencia a compresión
b) Módulo de elasticidad
c) Densidad aparente
d) Porosidad
e) Velocidad de ultrasonidos
f) Peso específico
g) ¿Cuantía de fibras?
PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos cilíndricos largos o Variabilidad de propiedades físicas y mecánicas en función de la cota
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real”
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
Control de desplazamientos verticales Control de abertura de fisura
• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real”
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real” (Diagrama Carga – Desplazamiento)
Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Placas o Estudio del elemento estructural a “escala real” (Diagrama Carga – Abertura fisura)
Comportamiento FRÁGIL (HM) Comportamiento DÚCTIL (HRFA)
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PRUEBA PILOTO: Campaña experimental
• Testigos cilíndricos cortos o Ensayos de durabilidad
Continúa la realización de ensayos …
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TRABAJOS COMPLEMENTARIOS
Aplicación de Fibras Estructurales a los Pilotes tipo CPI 8
Autor
Heisin Ramos Salcedo
Tutores Javier Ainchil Lavin Albert de la Fuente Antequera
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TRABAJOS COMPLEMENTARIOS
1,00
10,00
100,00
0 10 20 30 40 50 60
Mu
(k
N-m
)
Cf (kg/m3)
Dp45
Dp55
Dp65
Dp85
Dp45 Mu= 1E-05Cf
3 - 0,0035Cf2 + 0,5964Cf + 5,0259
R2=1
Dp55 Mu= 2E-05Cf
3 - 0,0065Cf2 + 1,1047Cf + 9,3193
R2=1
Dp65 Mu= 3E-05Cf
3 - 0,0103Cf2 + 1,7989Cf + 16,048
R2=1
Dp85 Mu= 8E-05Cf
3 - 0,0239Cf2 + 4,0596Cf + 34,265
R2=1
ANÁLISIS SECCIONAL: Curvas Cf - Mu
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APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES
ACCIONES
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS
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APLICACIÓN A UNA PANTALLA DE PILOTES
ACCIONES
TRABAJOS COMPLEMENTARIOS
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LINEAS FUTURAS
• Fibras estructurales no férricas • Fibras recicladas • Fibras como vectores trasmisores
de otras propiedades en el tiempo • Pavimentos de carreteras,
puertos, aeropuertos, naves industriales ¿se trata de hormigón estructural? ¿es de aplicación la EHE?
• Revisión CTE • Revisión normativas obra civil:
PG3, ROM Pavimentos • Maduración /fisuración/ fibras • IRI / Curling / Fibras