Diseño de concretos autoconsolidantes de alta resistencia inicial para pavimentos rígidos con MR ≥ 40 Kg/cm² dentro las 24 horas

Abstract

El presente proyecto de investigación tiene como finalidad desarrollar un Concreto Autoconsolidante de Alta Resistencia Inicial (HESSCC) para pavimentos rígidos, mediante la aplicación de aditivos químicos, permitiendo la habilitación al tránsito dentro de las primeras 24 horas posteriores a la colocación del concreto. Las tecnologías más importantes sobre las que se apoya esta investigación son el Concreto de Alta Resistencia Inicial (HESC) y el Concreto Autoconsolidante (SCC). El Concreto de Alta Resistencia Inicial (HESC) y el Concreto Autoconsolidante (SCC) permiten acortar los tiempos de construcción, reducir los costos de colocación y mejorar la durabilidad de las estructuras (Kosmatka, Kerkhoff, Panarese, y Tanesi, 2004). Sin embargo, el Concreto de Alta Resistencia Inicial (HESC) no es muy utilizado para la construcción de pavimentos porque están diseñadas principalmente para aplicaciones de reparación y, por lo tanto, tienen un tiempo de fraguado muy corto, una baja trabajabilidad (ASOCEM, 1993) y requieren métodos de curado especiales (Kosmatka et al., 2004). Por otro lado, el Concreto Autoconsolidante (SCC) es uno de los desarrollos más importantes en la tecnología del concreto (Daczko, 2012), ya que permite incrementar la productividad en obra, la vida útil y durabilidad de las estructuras (Sotomayor Cruz, 2021b). Sin embargo, las propiedades autoconsolidantes dependen en gran medida de las proporciones de los componentes, las propiedades de las materias primas y el proceso de mezcla (Kosmatka et al., 2004). El Concreto Autoconsolidante de Alta Resistencia Inicial (HESSCC) surge ante las necesidades de constructibilidad en los proyectos de pavimentos, para su desarrollo se utilizó dos tecnologías diferentes de aditivos. El primero es un aditivo reductor de agua de alto rango para la producción de concretos de baja viscosidad con reología mejorada, capaz de aumentar las resistencias iniciales y finales: MasterEase® 3900. La segunda tecnología consiste en una suspensión de nanopartículas de Silicato de Calcio Hidratado (CSH): MasterX-Seed 130, capaz de actuar como un núcleo de cristalización, facilitando la formación acelerada del gel de CSH. Se elaboraron mezclas de Concreto Autoconsolidante de Alta Resistencia Inicial. Se empleó los materiales disponibles en el mercado local con procedimientos convencionales de mezcla y curado al aire para la construcción y/o reparación de pavimentos rígidos, con una extensibilidad de 600 mm ± 50 mm, un tiempo de flujo (T 50) de 4s ± 1s, un valor del índice de estabilidad visual (VSI) de O y una resistencia a la flexión de 48.3 kg/cm2, 41.3 kg/cm2 y 42.8 kg/cm2 a las 8h, 12h y 16h, respectivamente.

The purpose of this research is to develop a High-Early-Strength Self-Consolidating Concrete (HESSCC) for rigid pavements, through the application of chemical additives, allowing traffic to be enabled within the first 24 hours after the placement of the concrete. The most important technologies on which this research is based are High-Early-Strength Concrete (HESC) and Self-Consolidating Concrete (SCC). High-Early-Strength Concrete (HESC) and Self-Consolidating Concrete (SCC) shorten construction times, reduce placement costs and improve the durability of structures (Kosmatka et al., 2004). However, High-Early-Strength Concrete (HESC) is not widely used for pavement construction because they are mainly designed for repair applications and therefore have a very short setting time, low workability (ASOCEM, 1993) and require special curing methods (Kosmatka et al., 2004). On the other hand, Self-Consolidating Concrete (SCC) is one of the most important developments in concrete technology (Daczko, 2012), since it allows increasing productivity on site, the useful life and durability of structures (Sotomayor Cruz, 2021b). However, the self-consolidating properties largely depend on the proportions of the components, the properties of the raw materials and the mixing process (Kosmatka et al., 2004). High-Early-Strength Self-Consolidating Concrete (HESSCC) arises from the constructability needs in pavement projects, for its development two different additive technologies were used. The first is a High-Range Water-Reducing admixture for the production of low-viscosity concrete with improved rheology, capable of increasing early and final strength: MasterEase®3900. The second technology consists of a suspension of Calcium Silicate Hydrate (CSH) nanoparticles: Master X-Seed 130, capable of acting as a crystallization nucleus, facilitating the accelerated formation of the CSH gel. High-Early-Strength Self-Consolidating Concrete mixtures were prepared. Materials available in the local market were used with conventional mixing procedures and air curing for the construction and/or repair of rigid pavements, with a slump flow of 600 mm± 50 mm, a flow time (T50) of 4s± 1s, a visual stability index (VSI) value of O and a flexural strength of 48.3 kg/cm2, 41.3 kg/cm2 and 42.8 kg/cm2 at 8h, 12h and 16h, respectively.