CYTSeptiembre2017

AÑO

54

DESDE 1963

Septiembre 2017 Volumen 7 Número 6

W W W .RE VISTA VIST ACY T . CO M . M X

PORTADA Los pilotes del nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México

MESAS REDONDAS •

FOTOGRAFÍA •

1er Encuentro del Cemento y del Concreto 2017 Del 27 al 29 de Septiembre de 2017 Hotel Secrets - Huatulco, Oaxaca PRONTO PAGO (1 sola exhibición)**

COSTO GENERAL HABITACIÓN SENCILLA

HABITACIÓN DOBLE (POR PAREJA)

GENERAL

$ 14,000.00

$ 19,000.00

PROFESORES*

$ 13,000.00

ESTUDIANTES*

HABITACIÓN SENCILLA

HABITACIÓN DOBLE (POR PAREJA)

GENERAL

$ 13,000.00

$ 18,000.00

$ 18,000.00

PROFESORES*

$ 12,000.00

$ 17,000.00

$ 11,000.00

$ 14,000.00

ESTUDIANTES* $ 10,000.00

$ 13,000.00

NOCHE ADICIONAL*** $ 4,666.00

$ 6,333.00

* Es indispensable acreditar con CREDENCIAL VIGENTE o CONSTANCIA DE LA INSTITUCIÓN. ** Hasta el 18 de agosto de 2017. *** Días 25 y 26 , 30 y 31 de Septiembre de 2017. Sujeto a disponibilidad, estos precios incluyen hospedaje y alimentos.

Los precios están en pesos mexicanos y no incluyen IVA (impuestos).

Transporte Aer opuerto - Hotel - Aer opuerto$ 450 + IVA X persona

PROGRAMA HORARIO

MIÉRCOLES 27 DE SEPTIEMBRE SALA 1

VIERNES 29 DE SEPTIEMBRE

JUEVES 28 DE SEPTIEMBRE SALA 1

SALA 1

SALA 2

SALA 2

Registro Tecnología de Pisos Industriales

9:00 a 11:15

Sustentabilidad en la Industria de la Constucción

Mario López Ricardo Alatorre Isidro Romero

Juan Pablo Rivera José Alfredo Rodríguez Campos Oscar Cirilo Flores

11:15 a 11:45

Vivienda Molde/ Mampostería/Prefabricados

Minería

Felipe García José Soto Carlos García

Raúl Bracamontes

Receso

Cemento vs Materiales Suplementarios Cementantes

11:45 a 14:00

Jorge Javier Martínez Marcos Ramírez

Pavimentos de Concreto vs Asfalto

Obras Subterráneas

Enrico Dal Negro Marco Antonio Lara Murillo

14:00 a 15:30

Francisco Moreno Eduardo Ochoa Eric Besher

Papers/Sesión Poster

Comida Concreto vs Acero

15:30 a 17:45

Roberto Stark Rodolfo Valles

Aeropuerto CDMX

18:00 a 19:30

Ricardo Pérez Schulz Bernardo Martínez Sánchez Rogerio Venancio Domingo Lema

19:30 a 00:00

Cena de Bienvenida

S E S I Ó N D E P O S T E R S • TA L L E R E S •

Fibras vs Acero de Refuerzo Mauricio Ramírez Davide Zampine Ángel Ponce

Conferencia Magistral Infraestructura

CONTACTO Verónica Andrade (55) 5322 5740 Ext. 230 vandrade@imcyc.com

Adriana Villeda (55) 5322 5740 Ext. 216 avilleda@imcyc.com

MESAS REDONDAS •

FOTOGRAFÍA •

DEMOS

• SESIÓN DE POSTERS • TALLERES • MESAS REDONDAS • FOTOGRAFÍA • DEMOS • SESIÓN DE POSTERS • TALLERES •

• SESIÓN DE POSTERS • TALLERES • MESAS REDONDAS • FOTOGRAFÍA • DEMOS • SESIÓN DE POSTERS • TALLERES •

S E S I Ó N D E P O S T E R S • TA L L E R E S •

DEMOS

EDITORIAL

EL CUARTO COMPONENTE FUNDAMENTAL EN LAS MEZCLAS DE CONCRETO

E

l uso de los primeros químicos en mezclas de concreto, en 1960, dió origen a los concretos de alto desempeño, lo que significó un avance importante, ya que se dio paso al uso de productos químicos con el propósito de modificar el comportamiento del concreto, ya sea en estado fresco, en estado endurecido y en condiciones de trabajo, con la finalidad de satisfacer las necesidades a las cuales va a estar sujeta una estructura.

Hoy en día el uso de aditivos es mucho más sofisticado que en sus inicios debido a que las construcciones actuales cada vez están sujetas a mayores complejidades, tanto estructurales como al ambiente de exposición al cual están expuestas. La investigación para el desarrollo de nuevas tecnologías es pieza fundamental, ya que actualmente se solicitan concretos con mayores prestaciones. Cabe mencionar que los aditivos pueden adicionarse al concreto antes o durante el mezclado, proporcionaándole al concreto mejores características tanto en estado fresco como en estado endurecido.

Los aditivos no son sustancias que puedan compensar los errores generados por un mal diseño, elaboración y colocación del concreto; y tampoco son un producto mágico.

A continuación se enlistan algunas de las ventajas que podemos obtener mediante el uso de aditivos: • Facilitan la colocación del concreto, ya que estos le brindan una mayor trabajabilidad.

• Proporcionan mejores texturas a las piezas prefabricadas, mejorando asì la estética de los productos.

• Realizan un bloqueo interno en el concreto que permite bajar la absorción de los elementos y el transporte de sales en el interior del mismo; reduciendo el fenómeno de eflorescencias.

• Estabilizan el color integral en las piezas prefabricadas, pues utilizan pigmentos sintéticos inorgánicos especializados para mantener la estabilidad del color a través del tiempo.

• Entre otras De ahí lo importancia de que el productor y el proveedor de tecnología de aditivos trabajen en conjunto, con el claro objetivo de elegir las químicas adecuadas de los aditivos a utilizar, ya que estos deben garantizar que el concreto tenga un mejor desempeño y que al mismo tiempo este mismo sea durable en el tiempo controlando los ataques externos a los que estará sometida la estructura durante su vida útil.

No debemos olvidar que los aditivos son pieza clave a la hora de diseñar una mezcla de concreto, ya que son la única manera que existe para modificar las características de una mezcla de concreto mediante el uso de productos químicos y a la vez estos mismos, mediante su uso y aplicación, generan una reducción del costo del producto.

Los editores

2

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

CONTENIDO

2

EDITORIAL

6

BUZÓN

8

NOTICIAS

12

POSIBILIDADES

8 NOTICIAS

Visita a la planta de aditivos de Cemex.

Crece la plusvalía por el desnivel Mixcoac-Insurgentes.

INTERNACIONAL

Cuadrante Polanco, el nuevo desarrollo.

10

ESPECIAL Vialidades Urbanas. ¿Qué percepción tienen los mexicanos sobre ellas?.

12

20

TECNOLOGÍA Tecnología de aditivos para prefabricados de concreto.

26

MEJOR EN CONCRETO Aditivos, una simbiosis invaluable.

PORTADA Los pilotes del nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México

4

40

ESTADOS

56

PUNTO DE FUGA

POSIBILIDADES La importancia de los aditivos en la industria de la construcción.

14

36

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

28

INGENIERÍA

Volumen 7, Número 6 Septiembre 2017

28 32

INGENIERÍA El uso de aditivos en el concreto.

CASO DE ÉXITO Clarena: Impacto de los agregados contaminados con arcilla montmorillonita en la trabajabilidad del concreto autocompactable y el uso de aditivo mitigador de arcilla.

36

INTERNACIONAL El puente Yavuz Sultan Selim. El puente más largo del mundo.

40

ESTADOS El túnel sumergido Coatzacoalcos, una solución de cinco elementos de concreto armado.

46

QUIÉN Y DONDE Innovación, calidad y trato humano, los secretos de una súper empresa química y petroquímica.

50

DIEZ EN CONCRETO Aditivos más utilizados en las mezclas de concreto.

51

56

CONCRETON Determinación del Módulo de Elasticidad Estático y Relación de Poisson. NMX-C-128ONNCCE-2013.

PUNTO DE FUGA La PROFECO y los impermeabilizantes.

nluna@imcyc.com

imcycmexico

@imcyc_oficial

INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DE CONCRETO A.C.

CONSEJO DIRECTIVO Presidente Lic. Miguel Garza Zambrano Vicepresidentes Lic Pedro Carranza Andresen Ing. Daniel Méndez de la Peña Ing. José Torres Alemany IMCYC Director General Ing. Roberto Uribe Afif Gerencia Administrativa MA. Rodrigo Vega Valenzuela Gerencia de Enseñanza, Difusión y Promoción Arq. José Antonio del Rosal García Gerencia Técnica Ing. Mario Alberto Hernández Hernández REVISTA CYT Editor Arq. José Antonio del Rosal García jdelrosal@imcyc.com Arte y Diseño D.G. Norma Angélica Luna nluna@imcyc.com Colaboradores Erick Arturo González Juan Fernando González Raquel Ochoa Constanza Ontiveros Adriana Valdés Comercialización Verónica Andrade (55) 5322 5740 Ext. 230 vandrade@imcyc.com

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Cómo usar el Código QR La inclusión de software que lee Códigos QR en teléfonos móviles, ha permitido nuevos usos orientados al consumidor, que se manifiestan en comodidades como el dejar de tener que introducir datos de forma manual en los teléfonos.

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Adriana Villeda (55) 5322 5740 Ext. 216 avilleda@imcyc.com

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BUZÓN

Comentarios “Construcción y Tecnología en Concreto es sin duda un gran aporte al mundo de la construcción. Agradezco su trabajo y dedicación".

Ing. Ricardo Alemán Castro "La revista en línea es muy ágil, la disfruto bastante. Sólo puedo sugerir más videos de los temas que abordan en las publicaciones".

Ing. Armando López Ruiz "Para estar al tanto de la información de la industria del cemento y del concreto vale la pena leer esta revista con detenimiento".

Ing. Gonzálo Pérez Ramírez "Sus secciones son serias, los artículos están muy bien ducumentados y dejan con interés de seguirlos leyendo mes con mes".

Ing. Cesar Augusto Miranda López "Agradezco que cada mes den un espacio importante a los avances de infraestructura urbana en los estados de la Reública Mexicana".

Ing. Carlos Romero Sánchez RESPUESTA Agradecemos a todos ustedes sus amables palabras que sirven de motivación y aliento para seguir creando una revista de calidad que ofrezca a todos nuestros lectores información de interés y actualidad.

Recibimos sus comentarios a este correo: nluna@imcyc.com IMCYC ES MIEMBRO DE: Asociación Nacional de Estudiantes de Ingeniería Civil American Concrete Institute American Concrete Institute Sección Centro y Sur de México American Concrete Institute Sección Noroeste de México A.C.

Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería

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Fédération Internationale de la Precontrainte

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Formación e Investigación en Infraestructura para el Desarrollo de México, A.C.

co m is ión

na c ion al d el ag ua

Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S. C. Precast/Prestressed Concrete Institute Post-Tensioning Institute Secretaría de Comunicaciones y Transportes

Comisión Nacional del Agua Comisión Nacional de Vivienda

Grupo Cementos de Chihuahua

Consejo de la Comunicación

HOLCIM México S.A. de C.V.

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Instituto Tecnológico de la Construcción

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Federación Mexicana de Colegios de Ingenieros Civiles, A.C. Fundación de la Industria de la Construcción

Precio del ejemplar $60.00 MN. Suscripción anual para la República Mexicana $600.00 M.N. y para extranjero $120.00 USD (no incluye gastos de envío).

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

Secretaría de Obras y Servicios

Cementos Fortaleza

Construcción y Tecnología en Concreto. Volumen 7, Número 6, Septiembre 2017. Publicación mensual editada por el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., ubicado en Insurgentes Sur 1846, Col. Florida, Delegación Álvaro Obregón, C.P. 01030, Tel. 5322 5740, www.imcyc.com, correo electrónico para comentarios y/o suscripciones: nluna@imcyc.com. Editor responsable: Arq. José Antonio del Rosal García. Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2010-040710394800-102, ISSN: 0187 - 7895, ambos otorgados por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. Certificado de Licitud de Título y Contenido No. 15230 ante la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Distribuidor: Correos de México PP09-1855. Impreso por: Preprensa Digital, S.A. de C.V., Caravaggio 30, Col. Mixcoac, México, D.F. Tel.: 5611 9653. Este número se terminó de imprimir el día 31 de Agosto de 2017, con un tiraje de 5,000 ejemplares.

Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C . (IMCYC).

6

Organismo Nacional de

ESTA REVISTA SE IMPRIME EN PAPEL SUSTENTABLE

NOTICIAS

Juan Fernando González G. Erick Arturo González H. Fotografías: Google Images

Visita a la planta de aditivos Cemex El 01 de Agosto se llevó a cabo una visita técnica a la Planta de Aditivos de CEMEX. Dicha visita fue atendida por el Ingeniero Erving Javier Escala Vega, Jefe Nacional de Operaciones, el cual guió un recorrido y a la vez fue explicando cómo es que se lleva a cabo la operación y control de la planta, desde que llega la materia prima, las pruebas que se le realizan para la aceptación de la misma, control y automatización de procesos, control de calidad y almacenamiento del producto terminado. De igual manera se explicó a grandes rasgos como es que se lleva a

cabo el control de operaciones, programación y control de la producción, control y automatizado de procesos, logística, entre otros.

La visita se realizó con el objetivo de reforzar los conocimientos adquiridos en el Módulo 3 – Aditivos para Concreto, el cual forma parte del diplomado “Tecnología del Concreto” impartido por el Ingeniero Roberto Uribe Afif, Director General del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (IMCYC).

Crece la plusvalía por el desnivel Mixcoac-Insurgentes

El desnivel Mixcoac-Insurgentes, obra que causó severos problemas viales durante dos años, tiene, a pesar de todo, su lado bueno.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

Resulta ser que las casas localizadas en las colonias Florida, Crédito Constructor, Del Valle Sur, Nápoles y Mixcoac se verán beneficiadas por la construcción de la dicha obra, ya que su valor aumentó entre 15 y 25 por ciento.

Eric O’Farril, socio director de Coldwell Banker Urbano, explicó que todo se debe a que el proyecto generó beneficios en banquetas, iluminación y seguridad, lo cual produjo una plusvalía por la conectividad y la rapidez para trasladarse a otros lugares.

Veamos el siguiente ejemplo: una casa residencial ubicada en la calle Tecoyotitla, colonia Florida, costaba hace dos años 13 millones de pesos. Hoy, se estima que la propiedad puede ofertarse en 16 millones 500 mil pesos, de acuerdo con el estudio elaborado por El Financiero Bloomberg.

Cuadrante Polanco, el nuevo desarrollo

Cuadrante Polanco es el nuevo desarrollo inmobiliario de usos mixtos que se construirá en la zona conocida como Nuevo Polanco. El proyecto arrancará con una inversión inicial de 8 mil 715 millones de pesos por parte de la empresa inmobiliaria MIRA y consistirá en la construcción de cinco torres residenciales y de usos mixtos. Skidmore, Owings & Merrill LLP (SOM), uno de los despachos de arquitectura más importantes del mundo, fue designado por la empresa inmobiliaria MIRA para desarrollar dicho proyecto.

El desarrollo, el cual promete contar con un diseño vanguardista y una propuesta de planeación urbana, estará conformado por 100,000 m² de espacios de oficinas, las cinco torres residenciales mencionadas y más de 5,000 m² de área comercial al nivel de planta baja.

Por otro lado el proyecto también contempla el habilitado de más de 15,000 m² de área abierta accesible al público, dentro de los cuales 8,000 m² corresponderán a áreas verdes.

La construcción se iniciará durante el mes de septiembre y se espera que los primeros departamentos sean entregados en el año 2021.

ESPECIAL

Vialidades Urbanas

¿Qué percepción tienen los mexicanos sobre ellas?

10

En el IMCYC estamos viviendo una profunda transformación que nos permite acercarnos aún más a nuestros afiliados, fortalecer nuestra posición en la industria y ser un punto de referencia en el sector.

De cara a ello, hemos llevado a cabo diversas acciones, entre las cuales destaca la realización del primer estudio cualitativo digital a nivel nacional que lanzamos este año para conocer la opinión de los usuarios de vialidades urbanas en el país.

Junto a la innovación de nuestras plataformas y cursos, decidimos abrir la ventana a la escucha nacional con el fin de conocer más de lo que usuarios de vialidades urbanas viven y necesitan. Como industria conocemos las virtudes del cemento y del concreto, sin embargo, antes de hablar de ellas es necesario conocer la percepción y circunstancia actual.

Contar con vialidades urbanas de calidad es imperativo para el desarrollo del país, ya que al estar en buenas condiciones disminuyen los tiempos de traslado, favorecen las condiciones de seguridad a los usuarios, reducen las emisiones al medio ambiente, entre otros beneficios.

Cuando planteamos la idea de llevar a cabo este estudio, supimos que debíamos SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

aliarnos con expertos que otorgaran certeza sobre los resultados. Dicha empresa seleccionada fue De La Riva Group, firma especializada en investigación que llevó a cabo el estudio en los 32 estados del país, de tal manera que pudiéramos obtener una “fotografía” fiel que reflejara el sentir y pensar de los usuarios, tanto a nivel nacional como en cada una de las entidades federativas que conforman nuestro país.

La metodología realizada constó en la aplicación de tres mil entrevistas a mujeres y hombres mayores de edad que manejan auto particular frecuentemente. El nivel de confianza es del 95% y cuenta con un margen de error de 1.8%. Esto significa que el estudio aplicado ofrece un alto nivel de precisión, lo que caracteriza a las mediciones que lleva a cabo De la Riva.

LOS RESULTADOS Como parte de los resultados más reveladores, se destaca una insatisfacción generalizada con el estado y calidad de las vialidades urbanas (calles), donde el 83% considera que estas se encuentran en malas condiciones, siendo los baches el principal problema según la opinión del 89% de los entrevistados a nivel nacional.

ESPECIAL

Sobre la calidad de las vialidades urbanas, el 96% de los entrevistados, consideró que el gobierno es el responsable de las calles donde viven y, específicamente, el 70% responsabiliza al gobierno municipal. De hecho, el 89% considera que el gobierno no invierte suficiente dinero en vialidades urbanas.

Adicional a ello, el estudio reveló una percepción concreta sobre la inversión inicial en vialidades urbanas, en donde el 92% considera que dicha inversión debe ser mayor para buscar ahorros a largo plazo.

Como parte del estudio también se evaluó la opinión de los usuarios sobre los materiales utilizados para construir vialidades urbanas. Los datos son contundentes: el 79% de los entrevistados prefiere las vialidades

urbanas de concreto sobre las construidas con asfalto. Asimismo, el 91% elegiría calles que fuesen difíciles de reparar, pero que sean más durables.

Definitivamente, las vialidades son un tema muy importante en nuestro día a día y los entrevistados también lo consideran así, ya que después de los grandes temas estructurales (corrupción, inseguridad, educación, empleo, economía familiar y salud), las condiciones de las vialidades urbanas son uno de los temas más apremiantes por atender en el país, incluso por encima de la escasez de agua.

Estos resultados nos llevan a la reflexión y nos motivan a seguir trabajando en favor de la industria. Y tú, ¿qué opinas acerca de nuestras vialidades urbanas?

11

POSIBILIDADES

LA IMPORTANCIA DE LOS ADITIVOS EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN Erick Arturo González Hernández egonzalez@imcyc.com

E

l concreto, desde épocas primitivas, ha sido un material muy utilizado en la construcción de viviendas, edificaciones, obras de infraestructura, etc., es por eso que hoy en día está considerado como el material más utilizado a nivel mundial en la industria de la construcción, ya que puede adaptarse a una gran cantidad de formas para la elaboración de cualquier elemento hecho a base de concreto.

proceso de mezclado. Estos productos tienen como propósito producir una modificación en el comportamiento del concreto, ya sea en estado fresco, en estado endurecido y/o en condiciones de trabajo. Las mejoras o modificaciones que se realizan al añadir los aditivos tienen como finalidad el satisfacer las condiciones a las cuales va a estar sujeta una estructura, es decir, condiciones críticas de temperatura, ciclos de congelamiento-deshielo, intemperismo, etc…

Los aditivos que se usan con mayor frecuencia son: aditivos plastificantes, superplastificantes, reductores de agua, retardantes de fraguado, acelerantes de fraguado, inclusores de aire, exclusores de aire, etc.

Las principales ventajas del uso de aditivos son: • Reducción del costo del producto.

• Mejoramiento de propiedades en estado fresco, en estado endurecido y en su desempeño en condiciones de trabajo.

12

El concreto es un material que debe brindar características de trabajabilidad, resistencia a la compresión, durabilidad, resistencia al desgaste, etc., lo cual en muchos casos un concreto sin aditivos no podrá satisfacer todas estas cualidades; es ahí donde entran los aditivos para brindarle al concreto todas aquellas características que un concreto “convencional” no puede satisfacer.

Los aditivos, considerados actualmente con un componente más de la mezcla de concreto, son aquellos materiales que se adicionan como ingredientes a la mezcla antes o durante el SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

• Mantener y asegurar la calidad del material durante las etapas de elaboración, transporte, colocación y curado.

• Menor agrietamiento por contracción plástica del concreto.

Probablemente al utilizar un concreto con aditivos tu inversión inicial aumentará pero a mediano y largo plazo el beneficio es será mayor, ya que al utilizar productos de calidad podrás asegurar que tus estructuras estarán sanas por años, donde la humedad, las grietas e incluso las goteras no serán tu preocupación por un largo tiempo.

PORTADA

LOS PILOTES DEL NUEVO AEROPUERTO INTERNACIONAL DE LA CIUDAD DE MÉXICO Por: Adriana Valdés y Constanza Ontiveros imcycmexico

@imcyc_oficial

Fotografías: cortesía Adriana Valdés

14

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

E

l Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM) es un proyecto de enormes dimensiones y alcances que se construirá en un suelo lacustre donde las condiciones son desfavorables, por lo cual se hace indispensable recurrir a diversas tecnologías que garanticen la estabilidad del terreno. Inclusive, de acuerdo al Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, estos terrenos son de los más complicados para manejarse, ya que si no se elabora un buen diseño de la cimentación, el suelo podría registrar un asentamiento de hasta 60 cm en pocos meses.1 Entre las características del subsuelo resalta su componente arcilloso, el cual hace que este sea altamente compresible y de baja resistencia cortante, y a la vez el sitio está sometido a fuertes abatimientos piezométricos los cuales provocan asentamientos regionales.

De manera paralela, esta región presenta frecuentes sismos, cuya amplificación se acentúa por la presencia de sedimentos lacustres con espesores que varían en profundidad.2 De entre las ocho posibilidades planteadas para la cimentación, que fueron exploradas por medio de la construcción de tramos de prueba en el sitio de la obra3, con asesoría del Instituto de Ingeniería de la UNAM, el Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México4 optó por colocar una gran cantidad de pilotes como parte del mecanismo de cimentación. Cabe destacar que el uso de pilotes no es ajeno al contexto de la CDMX, ya que su utilización ha sido frecuente tanto en edificios de gran altitud como la Torre Mayor, así como en monumentos como el Ángel de la Independencia o en las obras de rescate de la Catedral Metropolitana.5 De acuerdo a la empresa Gami Ingeniería e Instalaciones, quien resultó ganadora de la licitación correspondiente a los trabajos relativos a los pilotes para el nuevo aeropuerto, estos elementos se diseñaron de acuerdo a las especificaciones y desafíos que implica el proyecto. De esta manera se empleó una mezcla de concreto que garantiza la durabilidad y el correcto funcionamiento de la cimentación, así

como una selección del acero de refuerzo que resista las condiciones imperantes. A continuación se presenta una descripción de los pilotes de concreto empleados en el aeropuerto, poniendo énfasis en las tecnologías y procedimientos empleados para su fabricación.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS PILOTES DEL NAICM De acuerdo a la enorme escala del proyecto del aeropuerto, que se desplanta en 4,431 hectáreas de terreno y cuenta con 33 km de barra perimetral, no sorprende el hecho de que “Terrenos del NAICM de los más difíciles del mundo”. Revista Construcción y Tecnología en Concreto, junio 2015. http://www. revistacyt.com.mx/index.php/noticias/460-terrenos-del-naicmde-los-mas-dificiles-del-mundo.

1

“UNAM busca opciones de construcción para obras de lado aire y estructuras del NAICM” http://cicm.org.mx/wp-content/ uploads/2015/04/Exposici%C3%B3n-IIUNAM-sobre-NAICM-enCICM-vREV-MJML1.pdf 2

Las opciones evaluadas fueron las siguientes: Plataforma compensada; Terraplén con precarga y drenes verticales de arena; Terraplén con precarga y drenes verticales artificiales; Terraplén estructural sobre pilotes de fricción; Terraplén sobre inclusiones rígidas; Plataforma de concreto con celdas estructuradas; Plataforma de concreto con cajones estructurales postensados; Plataforma de concreto con cajones estructurales postensados y sobre inclusiones rígidas; Plataforma con un terraplén de sobrecarga y un sistema de vacío aplicado dren a dren (verticales).

Manuel Jesús Mendoza López. “Participación del Instituto de Ingeniería en Aspectos Geotécnicos del Diseño y Construcción del NAICM”. Gaceta del Instituto de Ingeniería de la UNAM, mayo-junio, 2017.

3

El Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México (GACM) es una empresa de participación estatal mayoritaria dedicada al desarrollo, construcción, administración y operación del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM) desde su incorporación en 2015. Actualmente está a cargo de Federico Patiño Márquez.

4

Colegio de Ingenieros civiles de México http://cicm.org.mx/ protegeran-al-naicm-con-pilotes/ 5

Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas.

Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento que le trasmite las cargas (pilar, encepado, losa...) y que trasmite la carga al terreno por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes o por ambos métodos a la vez.

6

15

PORTADA

se hayan fabricado 7101 pilotes6 para soportar la estructura. Desde julio del presente año se culminó con la producción de los pilotes y actualmente solo quedan pendientes de hincarse 895 pilotes dentro del sitio de la obra.

Especificaciones de los pilotes del NAICM7 TIPO DE PILOTE

LONGITUD TOTAL (m) (Fabricados)

EDIFICIO TERMINAL 50 X 50

14.00 111

PRODUCCIÓN

16.00 1547

17.00 3486

PRODUCCIÓN CON

16.00

12

CONEXIÓN A TIERRA

17.00

81

PRODUCCIÓN (PRUEBA 5%)

23.30

276

21.90 26

INDICADORES

20.80 19

21.20 6

TORRE DE CONTROL 40X40

PRODUCCIÓN

13.50 260

PRODUCCIÓN CON

13.50

14

CONEXIÓN A TIERRA

15.25

24

PRODUCCIÓN (PRUEBA 5%)

22.00

24

INDICADORES

19.50 12

15.25 158

CENTRO DE TRANSPORTE TERRESTRE 50X50 PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN CON CONEXIÓN A TIERRA

16.00 956 16.00 25

PRODUCCIÓN (PRUEBA 5%)

22.80

INDICADORES

16.00 12

52

La gran mayoría de los pilotes de concreto se concentran en el área donde se ubicará la terminal; otro tanto cubre la zona del centro de transporte terrestre y una mucho menor cantidad está debajo de la torre de control.

Su longitud oscila entre los 13.5 y 22.8 m. La sección de cada pilote se define en función de la profundidad a la que se va a hincar, por lo que los utilizados en la terminal y en el edificio de transporte terrestre tienen una sección cuadrada de 50 cm por 50 cm, y en la torre de control tienen una sección de 40 por 40 cm.

Cada pilote tendrá una capacidad de carga de entre 30 y 40 toneladas. Cabe señalar que para este magno proyecto, CEMEX Admixtures suministró más de 60 mil m3 de concreto para la elaboración de los pilotes concreto presforzado en la primera y segunda etapa; y más de 35 mil m3 de concreto para la elaboración de 740 pozos de registro.

PROCESO CONSTRUCTIVO10 En la fabricación de los pilotes se involucraron dos tipos de trabajo, los cuales comprendieron diversos procesos fuera y dentro del molde.

TRABAJOS FUERA DEL MOLDE • Habilitación del acero de refuerzo (se emplearon varillas del #10, AR-52, y el alambre para el zuncho es alambre simple de acero grado 60).

TOTAL

7101

De acuerdo a declaraciones emitidas por Miguel Solís, superintendente de Gami Ingeniería e Instalaciones, el aeropuerto va a continuar hundiéndose, pero lo que contribuye el pilote es a aumentar la capacidad de carga para que el hundimiento sea más lento. El especialista refirió que la losa va a trabajar de manera independiente como una especie de barco sin que esté ligado al pilote a lo que se le llama un sistema de flotación. Dicho sistema es la base de un diseño de cimentación compensada8 y permitirá reducir el hundimiento de la zona en un 50 % de manera homogénea.9

16

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

• Colocación del acero de refuerzo considerando mantener los más altos estándares de calidad.

7

Información proporcionada por Gami Ingeniería e Instalaciones.

Ángel Malagón. “Prevén concluir el hincado de pilotes del NAICM en septiembre”. http://www.obrasweb.mx/construccion/2017/08/01/ preven-concluir-el-hincado-de-pilotes-del-naicm-en-septiembre 8

Fanny Miranda. “Cimentación profunda del Nuevo AICM con un avance del 47%,” 23 junio de 2017. http://www.milenio.com/ estados/cimentacion_profunda-avance-aicm-nuevo_aeropuertociudad_mexico-subsuelo-milenio_0_980301972.html 9

La información del proceso constructivo fue proporcionada por Gami Ingeniería e Instalaciones. Agradacemos al Ing. Antonio Saldivar Hernández.

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• Habilitado del torón de presfuerzo. Una vez finalizado el procedimiento anterior, se procedió a deslizar el armado por una rampa, hasta llegar a la zona en donde se colocó el torón de presfuerzo.

• Colocación de Ganchos.

TRABAJOS DENTRO DEL MOLDE Cada molde fue construido con lámina de acero nueva rolada con la geometría del elemento de 5/16” de espesor, soportada sobre un bastidor a base de PTR de 4” x 3” rojo, el cual se unió a una losa de concreto. Este tipo de molde facilitó el movimiento sin daño de los pilotes durante la relajación de la fuerza de presfuerzo.

SUMINISTRO DE CONCRETO EN LOS PILOTES La mezcla de concreto utilizada para la fabricación de los pilotes fue la CMX1, tomando en cuenta el inhibidor de corrosión de nitrito de calcio y la cantidad extra de humo de Sílice en la Mezcla la cual contiene 14%.

Por otra parte, en el volumen de concreto utilizado para los pilotes, se emplearon los aditivos FLOWX D85 y VITAX A28 producidos por CEMEX Admixtures, la cual inició operaciones en México hace cuatro años con la planta productora de aditivos más moderna y automatizada de Latinoamérica. Se trata de un aditivo superplastificante de nueva generación y un aditivo retardante de fraguado respectivamente, que –de acuerdo a los fabricantes- logran obtener la fluidez requerida en el concreto sin generar segregación, permanencia de la fluidez y una alta resistencia mecánica del concreto a edad temprana, sin necesidad de emplear un método de curado a vapor. Con estos aditivos se cumplen los criterios de durabilidad propuestos por el Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México al obtenerse una permeabilidad de 500 coulombs, contracción por secado de 450 millonésimas y una relación a/c 0.35.

Como parte del proceso de aseguramiento de calidad, se realizaron diversos controles rigurosos. En el caso de los aditivos, los estudios fueron efectuados por el Centro de Tecnología Cemento y Concreto de CEMEX (CTCC) y por el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A.C. (IMCYC). A su vez, los materiales: Cemento CPO 40 RS Tipo V, Grava Caliza de 20 mm, Arena Caliza No. 4, aditivo plastificante, superplastificante, inhibidor de corrosión y microsílice, fueron evaluados con el fin de cumplir con las especificaciones de la “Sección 024560 – Pilotes de Concreto Presforzado (B1)”. De manera paralela, se evaluó la permeabilidad mediante la prueba de RCPT obteniendo valores inferiores a los 500 Coulombs y los niveles de resistencia a compresión requeridos.

ENSAYOS DE CALIDAD PREVIOS AL COLADO DEL PILOTE EN LABORATORIO Con el fin de garantizar la calidad del concreto fresco se le realizaron diversos ensayes: • Determinación de la temperatura.

• Determinación del Revenimiento con cono, placa metálica y varilla con punta de bala.

El revenimiento de la mezcla debe ser de 22 ± 3.5 cm.

• Elaboración de especímenes de concreto para ensayes a diferentes días, siendo un total de 4 cilindros por muestra.

Una vez que se comprobaron los diversos controles de calidad, se procedió a colar el concreto a tiro directo, ya que el nivel del molde lo permitió. De esta manera se tiró el concreto desde una altura mayor a 1m. El colado se realizó dentro de los tres días siguientes después

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PORTADA

de pretensar el acero. A su vez, se utilizaron vibradores con cabezas más pequeñas que la medida del recubrimiento con el fin de asegurar que los vibradores se pudieran introducir y así garantizar una correcta colocación del concreto.

El tiempo de vaciado se ajustó de acuerdo a la temperatura ambiente.

PROCESO DE CURADO Al finalizar el colado se colocó una lona de plástico reforzado la cual cubrió la cama donde se localizaban los pilotes y -en un plazo no mayor a 18 horas desde el destensado de los torones-, se vertió agua mediante una pipa para continuar con el proceso de curado.

Posteriormente se estibaron los pilotes de acuerdo a especificaciones que garantizaron mantener sus óptimas condiciones y la realización de un último control de calidad.

INSTALACIÓN DE LOS PILOTES EN EL SITIO DE LA OBRA El hincado de pilotes requiere de una perforadora rotaria hidráulica, una grúa draga estructural y una piloteadora (grúa con martillo). Previo al hincado, se perfora 70% de la superficie

del pilote y hasta una profundidad de 75% de la longitud de la pieza. Con la grúa draga estructural se eleva cada pilote y posteriormente con la piloteadora se posiciona dentro de una guía, que es una caja de metal hecha en obra.

Cabe señalar que el pilote hincado queda a una altura de 50 o 60 cm sobre el nivel del terreno natural. En este punto se coloca una cama de tezontle y una plantilla de concreto de 15 cm de espesor, sobre la que descansará la losa de cimentación integrada por secciones de 20 por 20 m.11 Seguiremos al pendiente del avance de este magno proyecto en el que la cimentación es completamente indispensable para garantizar la estabilidad, durabilidad y resistencia de la estructura del aeropuerto

ENSAYOS REALIZADOS PARA GARANTIZAR LA RESISTENCIA DEL CONCRETO Se realizaron ensayes de laboratorio para comprobar que el concreto alcanzó la resistencia demandada por el proyecto, y así proceder al corte de los torones con una prensa hidráulica marca DAVI de 120 Ton Digital DAV – 1200, la cual fue calibrada de acuerdo a la NOM por una entidad certificada ante la EMA. Después de haber obtenido los resultados de estos ensayes, se procedió a realizar el destensado de los torones. Ángel Malagón. “Prevén concluir el hincado de pilotes del NAICM en septiembre.” http://www.obrasweb.mx/construccion/2017/08/01/ preven-concluir-el-hincado-de-pilotes-del-naicm-en-septiembre 11

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

TECNOLOGÍA

Ing. Miguel I. Santamaría Prada Ingeniero de Desarrollo de Aditivos Sr. Toxement S.A., Colombia

Tecnología de aditivos para prefabricados de concreto

Reproducción autorizada por la revista Noticreto # 139 de Noviembre – Diciembre 2016.

Editada por la Asociación Colombiana de Productores de Concreto – ASOCRETO.

Fotos y tablas: Cortesía Toxement S.A. Foto: Puerto de Santos en Brasil.

Flickr – Arnaldos

Las obras de ingeniería y de arquitectura realizadas en la Roma clásica ya mostraban indicios de la utilización de materiales prefabricados en la construcción. Los romanos vaciaban el concreto dentro de moldes para elaborar piezas que facilitaban las operaciones en el sitio de trabajo. Esta técnica les permitió construir estructuras complejas como acueductos, túneles y box coulverts.

La historia moderna de los prefabricados nace hacia el año 1905, en Inglaterra, cuando el ingeniero John A. Brodie inventó para una edificación un panel semejante a la malla de un arco de fútbol; posteriormente la idea fue acogida en el norte de Europa, especialmente en la península escandinava.

En 1960 se realizaron las primeras aplicaciones de químicas de aditivos superplastificantes en mezclas de concreto, lo cual abrió la puerta a los concretos de alto desempeño que fueron utilizados simultáneamente en Alemania y Japón. Este es un avance importante porque dio paso al uso de las químicas de aditivos, no solo para reducir la proporción de agua en las mezclas, sino porque permitió realizar concretos de mayor

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

fluidez sin riesgos de segregación, con evolución similar de las resistencias a la compresión.

CLASIFICACIÓN DE ELEMENTOS PREFABRICADOS A pesar del gran salto que representó el concreto –principal material en la industria de la construcción– y de los avances tecnológicos que hoy están disponibles en el mercado de aditivos químicos, en Colombia todavía nos enfrentamos a grandes tabúes en su aplicación. El caso es relevante en la industria de la producción de elementos prefabricados en nuestro país, pues un grupo pequeño de ellos se sigue fabricando a veces de manera artesanal y sin un buen control del proceso. Para entender más este fenómeno, hay que tener claro que los elementos prefabricados tienen gran variedad y se clasifican de muchas maneras. Una forma de agruparlos es la siguiente: • Sistemas para aplicaciones arquitectónicas que difieren en tamaño, función y costo.

• Elementos estructurales: vigas, pilotes y losetas.

• Tuberías y canales para drenaje de agua de lluvia, servidas e industriales.

Otra manera de clasificarlos es por su peso: livianos, semipesados y pesados.

Los primeros también se llaman ligeros y son piezas con peso menor a 30 kg; se caracterizan porque pueden ser colocados manualmente por uno o dos operarios como en los casos de losetas, adoquines, tabletas, pequeños paneles y bloques, entre otros. En la mayoría de casos se destinan a elementos decorativos o como parte de sistemas para realizar muros de mampostería, pisos modulares o aligerantes para losas de entrepisos. La mayoría de estas piezas se fabrican con mezclas secas o de revenimiento cero.

Los elementos prefabricados que se clasifican como semipesados tienen peso inferior a 500 kg; para su manejo y colocación en obra requieren medios mecánicos simples: pequeñas grúas, sistemas de poleas, palancas, malacates, montacargas, torres de izaje, etc. En la industria tenemos como ejemplo las vigas pretensadas para losas de entrepisos.

Los elementos pesados son los que superan los 500 kg y exigen para su puesta en obra maquinaria pesada como las grúas de gran formato. Algunos ejemplos son las vigas de puentes, postes y grandes paneles. Es común que los elementos semipesados y pesados se fabriquen utilizando mezclas de concreto de alto desempeño.

• Piezas para túneles.

• Tanques.

También se pueden agrupar según el tipo de reforzamiento que se emplee: • Prefabricados de concreto simple y reforzado.

• Prefabricados de concreto reforzado con fibras (micro y macrofibras).

• Prefabricados de concreto pretensado.

• Prefabricados de concreto postensado.

Foto: Es común que los elementos semipesados y pesados se fabriquen utilizando mezclas de concreto de alto desempeño.

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TECNOLOGÍA

TECNOLOGÍA DE ADITIVOS PARA PREFABRICADOS DE CONCRETO

depende del tipo de colocación y de los equipos empleados. La guía contempla las técnicas del aparato VeBe o de la tabla Thaulow drop, entre otras, como métodos para medir la consistencia de las mezclas, que permiten fijar los contenidos óptimos del agua de diseño. En la tabla 1 se muestra la tabla Thaulow drop.

A l h a b l a r d e te c n o l o g í a s d e a d i t i vo s , necesariamente tenemos que hacer referencia a los dos tipos de mezclas de concreto que se utilizan en la industria del prefabricado, que pueden aplicarse independientemente de la clasificación que se les haga. Dichas mezclas son:

• En cuanto a las relaciones a/mc de las mezclas de concreto, la guía recomienda las posibles de acuerdo a la resistencia requerida.

• Mezclas secas o de revenimiento cero.

• Mezclas húmedas que pueden ser de revenimiento o de extensibilidad.

Teniendo ya claros los rasgos principales de estas mezclas, los productores de este tipo de prefabricados pueden evidenciar los retos que tienen ante sí:

MEZCLAS SECAS La principal característica de las mezclas secas es no tener asentamiento, y la elaboración de las piezas prefabricadas es por vibrado y compactación en la gran mayoría de los casos. Por lo general tienen alta proporción de agregado fino, entre 70% y 100% del volumen total de los agregados utilizados (debido a la técnica de fabricación de los elementos ya mencionada). En ocasiones las mezclas pueden tener agregado grueso, pues esto ayuda a incrementar la resistencia de los elementos. La guía ACI 211.3R-02 proporciona la metodología para el diseño de este tipo de mezclas que son de revenimiento cero, o que el revenimiento no excede de 2.54 cm (1”). Esta norma hace una serie de precisiones que se resumen a continuación:

• Realizar un correcto control de la humedad en el interior de las mezclas de concreto para evitar reprocesos en la producción de los prefabricados.

• Lograr la correcta lubricación de las mezclas, que permita el acomodo de las partículas en el molde sin que se generen porosidades, discontinuidades, y con superficies de textura y suavidad baja (bajo Swipe).

• Controlar en las piezas las eflorescencias, un fenómeno que se produce en la superficie exterior de los elementos. Dicho proceso consiste en la recristalización de sales que provienen del mismo prefabricado y que se distribuyen mediante disolución con el agua que los atraviesa y la posterior evaporación al llegar a la superficie. Siguiendo una

• Es preferible que la graduación de los materiales utilizados en estas mezclas cumpla la normativa ASTM C33/C33M – 16, aclarando que los tamaños Tabla 1: Comparación de las mediciones de consistencia para máximos utilizados dependen revenimiento y el aparato VeBe. ACI 211.3R-02.z del tipo de encofrado y de la Descripción de la consistencia Revenimiento, mm Revenimiento, in densidad de refuerzos de los

Extremadamente seco - - elementos.

• No se puede hablar de una consistencia única para este tipo de mezclas, pues ella

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VeBe, s 32 a 18

Muy duro

-

-

18 a 10

Duro

0 a 25

0 a 1

10 a 5

Semiplástico

25 a 75

1 a 3

5a3

Plástico

75 a 125

3 a 5

3a0

Muy plástico

125 a 190

5 a 7½

-

SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

TECNOLOGÍA

Pie de tabla: Tabla 2. Posibles eflorescencias según la superficie afectada.

Intensidad

Velo fino Velo grueso Mancha

Superficie afectada

>25%

>5% hasta 25%

<5%

Ligeramente eflorescido

No eflorescido

No eflorescido

Eflorescido

Ligeramente eflorescido

Ligeramente eflorescido

Muy eflorescido

Eflorescido*

Ligeramente eflorescido

* Cuando la mancha afecte sólo a vértices y aristas se calificará como ligeramente eflorescido. UNE 67029:1995 EX

adaptación de la norma UNE 67029:1995 EX –que expone un método para conocer la eflorescencia de las unidades de ladrillo de arcilla que sufren la misma patología que los elementos de concreto– se consideran dos parámetros para clasificar las eflorescencias: • Intensidad de la eflorescencia. Que puede ser velo fino, velo grueso o mancha.

• Superficie afectada. En la tabla 2 se muestran las posibles eflorescencias según la superficie afectada.

Una vez identificada la característica o propiedad requerida en el elemento prefabricado, se debe elegir el aditivo químico enfocado a solucionar las posibles dificultades que se puedan presentar al producirlo con

Una vez identificada la característica o propiedad requerida en el elemento prefabricado, se debe elegir el aditivo químico enfocado a solucionar las posibles dificultades que se puedan presentar al producirlo.

mezclas secas. En la tabla 3 se presenta un listado de selección de aditivos para la producción de prefabricados con mezclas secas:

Tabla 3. Tipos de aditivos para la producción de prefabricados de concreto con mezclas secas.

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DESCRIPCIÓN DEL ADITIVO

USOS

Aditivos plastificantes compuestos por polímeros con alto poder de dispersión que proveen una adecuada consistencia a las mezclas de concreto secas.

Para obtener bajas relaciones a/mc; para concretos con mala graduación de los agregados que generan mezclas porosas y poco cohesivas, y para concretos de alto desempeño.

Aditivos lubricadores y mejoradores de textura (Swipe).

Facilitan la colocación del concreto porque permiten la correcta lubricación de los materiales en los procesos de vibración y compactación de las piezas.

Proporcionan a las piezas prefabricadas texturas de media a alta, mejorando la estética de los productos.

Aditivos para el control de eflorescencias y reductores de la absorción. Tecnología multifuncional que emplea polímeros de silicona y componentes que resisten la migración de humedad.

Realizan un bloqueo interno en el concreto, el cual permite bajar la absorción de los elementos y el transporte de sales en el interior del concreto, reduciendo el fenómeno de eflorescencias. También ayudan a estabilizar el color integral en las piezas prefabricadas.

Aditivos para el color integral del concreto.

Estos productos generan piezas estéticas y diferenciadoras. Son pigmentos sintéticos inorgánicos especializados para mantener la estabilidad del color a través del tiempo.

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Tabla 4. Aditivos para la producción de prefabricados de concreto con mezclas húmedas.

USOS

DESCRIPCIÓN DEL ADITIVO Aditivos súper plastificantes compuestos por polímeros con alto poder de dispersión que proveen adecuada reología al concreto prefabricado, tanto en mezclas de revenimiento como de extensibilidad.

Se emplean para la configuración de: • Concreto con baja relación a/mc.

• Concretos con agregados que generan mezclas ásperas y poco cohesivas.

• Concretos de alto desempeño.

Aditivos para controlar la hidratación del cemento.

Facilitan la colocación del concreto, tienen superior sostenimiento de la trabajabilidad con mínima afectación en tiempos de fraguado.

Acelerantes de fraguado libres de cloruros.

Recomendados para concretos que requieren un fraguado en corto tiempo, el cual ayuda a obtener las resistencias tempranas necesarias en este tipo de mezclas.

MEZCLAS HÚMEDAS El otro tipo de mezclas son las húmedas, que poseen asentamiento, el cual, en la mayoría de los casos, supera las 5” y/o que también se encuentran en aplicaciones de extensibilidad.

El requerimiento principal para estas mezclas está asociado a la producción de concretos de alta resistencia inicial a edades de 14 y 24 horas y con resultados mayores a 21 MPa, por lo cual estas mezclas a edades tardías (28 días) superan ampliamente los 49 MPa y deben entonces considerarse como concretos de alto desempeño. Estas mezclas deben diseñarse bajo los criterios de la guía ACI 211.4R-08 teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones para concretos de alto desempeño: • Material ligante de buen desempeño en reología y resistencia

de los elementos prefabricados que se describen en la tabla 4.

En consecuencia, con la tecnología de productos químicos adecuada en las diferentes etapas del proceso, es posible lograr elementos prefabricados con altos estándares de calidad, que sean funcionales, estéticos y que ahorren tiempo en los procesos constructivos.

Por esta razón es importante que trabajen en conjunto el productor y el proveedor de tecnología de aditivos con el claro objetivo de: • Elegir las químicas de los aditivos adecuadas, que nos garanticen un excelente proceso de producción de los prefabricados y que estos sean durables en el tiempo.

• Seleccionar las químicas adecuadas que controlen los ataques externos a los que estarán sometidos los elementos durante su vida útil.

• Agregado grueso de forma cúbica, limpio y fuerte • Agregado fino bien gradado, con módulos de finura entre 2.7 y 3.0.

• Súper plastificantes que sean totalmente compatibles con el cemento seleccionado, para dar las reducciones de agua que se esperan y la trabajabilidad necesaria para su colocación.

Para satisfacer estas recomendaciones el mercado ofrece tecnologías para la producción

Bibliografía 1. P. -C.AÏTCIN: Concreto de Alto desempeño.

2.N. Spiratos, M. Pagé, N.P. Mailvaganam, V.M. Malhotra, C. Jolicoeur: Superplasticizers for concrete. (Fundamentals, Technology and practice).

3. ACI 211.3R-02: Guide for Selecting Proportions for No-Slump Concrete.

4. ACI 211.4R-08: Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete Using Portland Cmt & Other Cementitious Material.

5. ASTM C33/C33M – 16: Especificación Normalizada para Agregados para Concreto.

6. Norma UNE 67029:1995 EX: Ladrillos cerámicos de arcilla cocida. Ensayo de eflorescencia.

7. Documento Interno de especificación de Toxement.

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MEJOR EN CONCRETO

ADITIVOS,

UNA SIMBIOSIS INVALUABLE Juan Fernando González G. Fotografía: Google Images

A

unque puede parecer básico, vale la pena recordar que los aditivos son materiales diferentes del agua, de los agregados y del cemento; los cuales se incorporan en ciertas cantidades a la mezcla, ya sea antes o durante el mezclado de la misma. Los aditivos al interactuar con el sistema hidratante cementante, modifican una o más de las propiedades del concreto o mortero en estado fresco, durante el proceso de fraguado o en estado endurecido.

Hay que clarificar que los suplementos del cemento, como las escorias, puzolanas naturales o humo de sílice, no se clasifican como aditivos.

Los aditivos han cobrado una importancia superlativa en las últimas décadas por la aportación que estos hacen a la economía de la mezcla, y por la necesidad de modificar las características de la mezcla, de tal forma que éstas se adapten a las condiciones de la obra y a los requerimientos del constructor.

GRANDES VENTAJAS

Cualquier vendedor ligado a la industria de la construcción tendría que decirle a sus clientes que los aditivos tienen beneficios inigualables. En principio, la reducción del costo de la mezcla a lo largo de toda la obra; la obtención de ciertas propiedades tanto en concreto fresco como en concreto endurecido; la garantía de que la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colocación y curado se mantendrá inalterable, así como la posibilidad de superar ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado.

Sin embargo, no se puede pasar por alto que la eficiencia de un aditivo depende de ciertos factores, tales como: el tipo, la marca y la cantidad del material cementante, así como el contenido de agua. También

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

hay que considerar la forma, la granulometría y la proporción de los agregados, así como el tiempo de mezclado y la temperatura del concreto Sin embargo, los expertos señalan que a pesar de las consideraciones que se han enumerado hasta el momento, ningún aditivo debe ser visto como un sustituto de las buenas prácticas de construcción.

TIPOS DE CUIDADO

Existe una norma, la ASTM 494, la cual regula los diferentes tipos de aditivos que existen en el mercado.

Es pertinente decir que, desde su fundación en 1898, ASTM International es una de las organizaciones internacionales de desarrollo de normas más grandes del mundo. Actualmente, ASTM International cuenta con más de 12 mil normas vigentes de consenso voluntario a nivel mundial, las cuales cubren los rubros del Petróleo, Metales, Concreto y Construcción.

A continuación, se mencionará la descripción de algunos de los tipos de aditivos existentes: Tipo A. Reductor de agua. Funciona por efecto de la dispersión de las partículas de cemento, y se traduce en mayores resistencias con la misma cantidad de cemento o importantes ahorros de cemento para las mismas resistencias.

CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS

En estado plástico: • Reduce el contenido de agua de mezclado por lo menos en un 5 %.

• Mejora la trabajabilidad.

• Mejora la cohesión.

• Reduce la tendencia a la segregación y al sangrado.

LOS ADITIVOS, DE ACUERDO CON SUS FUNCIONES En estado endurecido: • Aumenta la resistencia a la compresión axial y a la flexión.

• Mejora la adherencia al acero de refuerzo.

• Reduce la tendencia al agrietamiento.

Tipo B. Retardante de fraguado. Actúa en el concreto como agente de fraguado extendido de forma controlada. Se dosifica para lograr un fraguado extendido de hasta 30 horas.

Tipo C. Acelerante de fraguado. Actúa a través de una reacción química con el cemento, acelerando el tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión axial a edades tempranas. Son aditivos compatibles con agentes inclusores de aire, ciertos aditivos superplastificantes y algunos aditivos reductores de agua convencionales. Sus principales aplicaciones: • Colocación de concreto en climas fríos.

• Concreto convencional y estructural.

• Concreto para fabricación de tubos.

• Para la fabricación de elementos prefabricados, postensados o pretensados (el aditivo acelerante deberá estar exento de cloruros).

Tipo D. Reductor de agua y retardante • Acción físico-química con el cemento, favoreciendo la hidratación de las partículas de éste, reduciendo el agua de la mezcla y plastificando la masa del concreto.

• Provee al concreto de una plasticidad y fluidez adecuada mejorando las características del concreto tanto en estado plástico como endurecido.

PRINCIPALES APLICACIONES • Concreto colocado en climas cálidos.

• Concreto que se transporta a distancias largas.

• Concreto que requiere alta trabajabilidad: bombeo y colados en estructuras estrechas.

• El aditivo se puede utilizar como reductor de agua y retardante; y como fluidificante.

Tipo E. Reductor de agua y acelerante • Resulta de la combinación de compuestos acelerantes y reductores de agua. Mejora las propiedades plásticas y de endurecimiento del concreto tales como la trabajabilidad, resistencia a la compresión y a la flexión. Sus principales aplicaciones: colocación de concreto en clima frío, concreto estructural, bloques de concreto, fabricación de tubos de concreto y elementos prefabricados.

1. Incorporadores de aire (inclusores de aire).

2. Reductores de agua.

3. Plastificantes (fluidificantes).

4. Aceleradores (acelerantes).

5. Retardadores (retardantes).

6. De control de la hidratación.

7. Inhibidores de corrosión.

8. Reductores de contracción.

9. Inhibidores de reacción álcali-agregado 10. Colorantes 11. Aditivos diversos: • Para mejorar la trabajabilidad.

• Para mejorar la adherencia.

• A prueba de humedad.

• Impermeabilizantes.

• Para lechadas.

• Formadores de gas.

• Anti-deslave.

• Auxiliares de bombeo.

• Expansor.

• Germicida.

ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS Existen muchos otros materiales que conviven directamente con el concreto. Los impermeabilizantes, por ejemplo, son utilizados para reducir la permeabilidad en todo tipo de concreto expuesto al agua, ya sea en cimentaciones, tanques de almacenamiento de agua, sistemas de alcantarillado, canales, losas, etcétera.

Hay que mencionar de igual modo a la microsílica densificada, una adición la cual aumenta la resistencia y la durabilidad. El microsílice superfino llena los espacios entre las partículas de cemento, creando un concreto mucho mas denso y menos permeable. Asimismo, desarrolla resistencias altas a edades tempranas y resistencias finales muy altas.

De igual manera, es frecuente el uso de fibras de polipropileno y de acero, las cuales operan como un refuerzo secundario. Su objetivo principal es minimizar el agrietamiento por contracción plástica.

Sus monofilamentos se dispersan en toda la mezcla.

Existen, por supuesto, muchos más elementos que mejoran las propiedades de la mezcla, aportando de igual manera calidad y seguridad a todo tipo de obras. Seguro que existe algo que resolverá cualquier tipo de necesidad.

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INGENIERÍA

Ing. Luis García Chowell, Asesor de Dirección General del IMCYC. lgarciac@mail.imcyc.com

El uso de aditivos en el concreto

Fotografías: Google Images

La tecnología del concreto ha progresado buscando soluciones para los tres problemas relacionados con el uso del concreto, en los que los aditivos tienen una participación decisiva, ya que nos brindan algunos beneficios, tales como: • Aumentar la facilidad de su colocación.

• Mejorar sus propiedades mecánicas.

• Aumentar la durabilidad del concreto.

La industria química ha desarrollado sustancias que se adicionan a la mezcla con la finalidad de mejorar ciertas características del concreto que no se podrían alcanzar por algún otro medio. Muchos productos se diseñaron para facilitar la elaboración del concreto con la calidad deseada a un costo menor, por lo tanto un aditivo es un producto y un proceso al mismo tiempo.

Los aditivos, en la literatura técnica, se definen como una sustancia química que se adiciona al concreto ya sea antes o durante el mezclado.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

Los aditivos no son sustancias que puedan compensar los errores generados por prácticas inadecuadas para una buena elaboración y colocación del concreto, y tampoco los aditivos son un producto “milagroso”. El uso de un aditivo es ventajoso cuando es capaz de satisfacer una necesidad, considerando de igual manera la influencia de las condiciones atmosféricas o de trabajo en las que el concreto se va a utilizar.

Considerando lo anterior, los aditivos se concibieron para ciertos casos de aplicación, como por ejemplo: ♦Para ♦ mejorar la facilidad de compactación del concreto. ♦Para ♦ aumentar la resistencia mecánica, sin aumentar el consumo de cemento portland. ♦Para ♦ aumentar la trabajabilidad del concreto sin aumentar la cantidad de agua en la mezcla. ♦Para ♦ aumentar la resistencia del concreto endurecido a ciclos de congelamiento y deshielo. ♦Para ♦ lograr la hidratación del cemento hidráulico y el endurecimiento del concreto a bajas temperaturas. ♦♦Para lograr colados del concreto bajo el agua. ♦Para ♦ reducir la contracción del concreto fresco.

TABLA 1: Clasificación de los aditivos.

Tipo A Reductor de agua Tipo B Retardante Tipo C Acelerante de fraguado inicial Tipo C2 Acelerante de resistencia Tipo D Reductor de agua y retardante Tipo E

Reductor de agua y acelerante

Tipo F

Reductor de agua de alto rango

Tipo G Reductor de agua de alto rango y retardante Tipo F2 Superplastificante Tipo G2 Superplastificante y retardante Tipo AA Inclusor de aire

♦Para ♦ elaborar concreto celular (concreto ligero). ♦Etcétera. ♦ Esta orientación del efecto de los aditivos llevó a su clasificación como es la contenida en la norma NMX-C-255 – Aditivos químicos para concreto- Especificaciones, Muestreo y Métodos de ensayo.

También, los aditivos pueden ser combinados cuando sean compatibles, originando efectos que se complementan.

Además, cuando el concreto tiene ciertas deficiencias, es aconsejable el uso de aditivos al examinar estos defectos, que como ejemplo, se mencionan los siguientes: ♦La ♦ Porosidad, que puede ser causada por exceso de agua en la mezcla, granulometría defectuosa de los agregados, baja trabajabilidad del concreto fresco, compactación insuficiente y una mala colocación de la mezcla por mano de obra defectuosa. Esta porosidad disminuye la resistencia mecánica del concreto, propicia las contracciones y agrietamientos, cuando es causada por exceso de agua.

Los aditivos como los reductores de agua y los inclusores de aire, que actúan en la disminución del agua y mejoran la colocación del concreto, ayudan a disminuir la porosidad. ♦El ♦ Sangrado, que es la segregación del agua de la mezcla de concreto, se origina por que la mezcla tiene un contenido de agua excesivo, el cemento tiene un fraguado irregular y se tiene una granulometría mal graduada; también la falta de finos, la granulometría de la arena y algunos otros factores contribuyen al sangrado.

El empleo de aditivos reductores de agua, con o sin aire incluido, ayuda a la reducción del sangrado. ♦La ♦ Contracción, o mejor dicho, las contracciones del concreto motivadas por la

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INGENIERÍA

reducción de volumen durante el proceso de endurecimiento, se originan principalmente por la evaporación del agua presente en la mezcla a la que contribuyen las condiciones atmosféricas y la hidratación del cemento. La contracción se acentúa cuando el contenido de cemento es alto y cuando se tiene una granulometría gruesa que no retiene el agua de la mezcla fácilmente. Una buena graduación de las agregados disminuye la ocurrencia de la contracción teniendo como resultado una buena mezcla y colocación del concreto.

Para controlar las contracciones, es necesario principalmente disminuir el exceso de agua, la cantidad de cemento y verificar que la mezcla tenga una plasticidad homogénea.

Para lograr lo anterior, se hace uso de aditivos plastificantes y reductores de agua; la inclusión de aire también ayuda en la reducción del secado interno del concreto; los aditivos expansores y los que generan gases producen una ligera expansión la cual compensa la contracción del concreto.

El uso de aditivos, desde el punto de vista económico, también genera interés, ya que además de los beneficios técnicos que se obtienen, provocan una reducción de costos de los componentes, como puede ser la reducción del contenido de cemento para lograr una resistencia especificada y una mejora en los procedimientos de construcción , lo cual facilita la colocación y disminución de la segregación del concreto.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

A la fecha, los materiales que se utilizan como reductores de agua y modificadores del fraguado (NMX-C-255) son: 1. Ácidos lignosulfonados y sus sales.

2. Modificaciones y derivados de (1).

3. Ácidos carboxílicos hidroxilados y sus sales.

4. Modificaciones y derivados de (3).

5. Productos policondensados de sales de melamina sulfonatada.

6. Sales de productos condensados de alto peso molecular de los ácidos de naftaleno sulfonatado.

7. Mezclas de naftalenos y melaninas condensadas entre sí o con otros materiales.

8. Policarboxilatos.

Existen otros tipos de aditivos, como son: inhibidores de corrosión, reductores de contracción, auxiliares de bombeo, “impermeabilizantes”, formadores de gas, aditivos que suprimen la reacción álcali – sílice en el concreto, aditivos anti deslave y colorantes o pigmentos.

La efectividad del aditivo es influenciada por: • El tipo, marca y cantidad de cemento utilizada en la mezcla.

• Por el contenido de agua en el concreto, ya que actualmente por razones de durabilidad en las normas mexicanas se ha limitado el contenido de agua a la cantidad que produce un revenimiento máximo de 10 centímetros.

• La granulometría de los agregados, la forma de las partículas gruesas y las proporciones en que intervienen en la mezcla.

• El tiempo de mezclado.

• El revenimiento del concreto.

• La temperatura del concreto y la temperatura del aire.

Como los aditivos son materiales procesados, para aceptarlos como parte

integral de una mezcla de concreto para un proyecto específico, éstos se deben analizar para comprobar que satisfacen los requisitos especificados en las normas de calidad o especiales del producto, esto con el fin de determinar la uniformidad del aditivo mediante la comparación de resultados de ensaye de diferentes lotes fabricados y así evaluar su efecto en el concreto. Para este último caso se recomienda realizar el estudio bajo las condiciones reales prevalecientes en la obra.

Para decidir que aditivo se va a emplear se debe tomar en cuenta la relación costobeneficio y las características del concreto que pueden llegar a influir en su comportamiento, como son: la trabajabilidad, facilidad de colocación y acabado, velocidad de adquisición de resistencia , apariencia y textura de las superficies, que tanto incrementa la contracción del concreto y si aumenta en forma inconveniente la cantidad de aire en el concreto.

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CASO DE ÉXITO

Clarena:

Impacto de los agregados contaminados con arcilla montmorillonita en la trabajabilidad del concreto autocompactable y el uso de aditivo mitigador de arcilla ARTÍCULO PUBLICADO CON RESULTADOS INTERNOS OBTENIDOS POR GCP APPLIED TECHNOLOGIES

Los agregados contaminados con arcilla pueden afectar negativamente las propiedades del concreto dependiendo de la cantidad y el tipo de arcilla. Algunas arcillas absorben particularmente algunos productos químicos e incrementan la demanda de agua de la mezcla, lo que a menudo da como resultado un aumento en la demanda de aditivo con base a policarboxilatos en la mezcla. Las arcillas son aluminosilicatos hidratados con ciertas estructuras en capa, es por eso que tienen una gran afinidad por los aditivos con base a policarboxilatos.

no estén disponibles para llenar los espacios vacíos entre las partículas más grandes y así generar un encapsulamiento ideal del concreto, y por fin la limpieza del agregado donde la contaminación por arcillas incrementan el consumo de aditivo y el contenido de agua de diseño. En la figura de abajo se pueden ver ejemplos de agregados angulares, diferentes graduaciones y arcilla del tipo montmorillonita, la cual afecta directamente, del diseño de mezcla, la demanda de agua y la dosificación del aditivo con base a policarboxilatos.

Figura 1: a) fricción de agregados angulares, b) graduación de los agregados y c) arcilla montmorillonita absorbiendo aditivo con base a policarboxilatos.

Muchos factores relacionados con los agregados afectan las propiedades reológicas del concreto, tales como morfolo gía/rugosidad, pues los cantos agudos o la rugosidad de la superficie aumentan la fricción entre las partículas y con eso la cantidad de pasta de cemento debe de ser ajustada para lograr una buena lubricación de los agregados, graduación en caso de que pequeñas partículas

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Las arcillas minerales son aluminofitosilicatos hidratados con estructuras en capas, que están presentes en los agregados finos y tienen alta afinidad por los policarboxilatos.

Alrededor de toda América Latina existen muchas regiones con agregados que contienen alta concentración de arcilla, dentro de estos países se encuentran México, Colombia y Brasil, los cuales son los que presentan más altas contaminaciones.

La metodología más común para la identificación del contenido de arcilla en los agregados es: ASTM C 33 - Clay lumps and friable particles (3% max), pero en esa metodología se identifica apenas los grumos de arcilla y no es posible identificar la arcilla en forma de polvo que se encuentra en grandes cantidades en los agregados. Es por eso que GCP Applied Technologies desarrollo una nueva metodología la cual consiste en identificar, de forma cuantitativa, el porcentaje de arcilla montmorillonita contenida en los agregados, de manera precisa y con un alto grado de confianza. En dicho método, la arcilla contenida en el agregado entra en contacto con una solución patrón de azul de metileno y cambia la coloración de este indicador. Esa solución final es medida en un colorímetro que identifica la cantidad de arcilla contenida en el agregado por diferencia de color.

A continuación se presenta un ejemplo del ensayo de determinación de arcilla por azul de metileno a través del Rapid Clay Test de GCP.

evaluar el impacto en la demanda de agua y aditivo del diseño, efectos en la trabajabilidad y en la resistencia del concreto. Fue utilizado un aditivo con base a policarboxilatos (HRWR) estándar para todas las mezclas.

Fueron seleccionadas tres tipos de arenas con diferentes contenidos de arcilla: la primera contiene MBV 0.08 mg/g de arcilla del tipo montmorillonita (medida por el ensayo Rapid Clay Test), la segunda contiene 0.29 mg/g y la última contiene 2.18 mg/g. Dichos valores representan los miligramos de arcilla montmorillonita contenidos por cada gramo de agregado. Estudios anteriores indican que contenidos arriba de 0.30 mg/g de arcilla en el agregado afecta significativamente la demanda de agua y aditivo en el concreto.

Con estas arcillas, fueron hechos ensayos en concreto fluido (175mm +/- 15mm). Tres mezclas fueron hechas, cada una con un tipo de arcilla y con una relación fija de a/c de 0.53; una mezcla más fue hecha con una relación a/c variable con el fin de evaluar la cantidad

Figura 2: Secuencia de ensayo de Azul de metileno para identificación precisa de la cantidad de arcilla montmorillonita.

Los aditivos HRWR son absorbidos por esa arcilla e impedidos de actuar cómo dispersantes en las partículas de cemento, por esto el aditivo especial mitigador de arcilla Clarena fue desarrollado por GCP Applied Technologies con el fin de mitigar el efecto de la arcilla sobre la demanda de agua y aditivo del concreto.

En este estudio, fueron evaluados tres diferentes tipos de agregados con diferentes cantidades de arcilla montmorillonita para

extra de agua necesaria para incrementar la fluidez de la mezcla que contiene la arcilla más contaminada. Los resultados obtenidos se muestran a continuación en la Tabla 1: Con base en estos resultados se puede verificar que el contenido de arcilla afecta significativamente en la trabajabilidad del concreto. El diseño de la arena C, la cual contiene una mayor cantidad de arcilla, tuvo un revenimiento de 13 mm, mientras que la arena A y B, las cuales contienen una cantidad

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CASO DE ÉXITO

Tabla 1: Resultados de mezclas hechas con diferentes niveles de contaminación de agregados y demanda de agua necesaria con el agregado altamente contaminado para atingir la fluidez necesaria

de arcilla, mantienen el revenimiento dentro del especificado; además del impacto en la resistencia a los 28 días. Para incrementar la fluidez del diseño, utilizando la arcilla C, la relación necesaria de a/c fue de 0.80, lo cual redujo significativamente la resistencia a los 28 días.

Para mitigar el efecto de la arcilla en la demanda de agua y de aditivo, se realizaron nuevos ensayos con arcillas, también contaminadas, pero en esta vez se utilizó el aditivo mitigador de arcilla desarrollado específicamente para tratar el agregado directamente en el concreto y así disminuir la cantidad de agua necesaria para atingir la fluidez del concreto. En el gráfico izquierdo que se muestra a continuación, se pueden observar los resultados comparativos de la dosificación de aditivo HRWR empleada en cada tipo de

Grafico 1: Incremento de la dosificación necesaria de HRWR para cada contenido de arcilla.

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arcilla. En la imagen ubicada del lado derecho se puede observar un ejemplo de las mezclas tratadas con mitigador de arcilla Clarena, el cual se trata de un aditivo con base a policarboxilatos que tiene un efecto dispersante en las partículas de cemento, además de un efecto mitigador de arcilla en los agregados.

Figura 3: Efecto de encapsulamiento de la arcilla por Clarena.

Con base a los datos de los estudios hechos con diferentes tipos de agregados, se puede concluir que la arcilla del tipo montmorillonita, de misma morfología, presente en grandes cantidades en los agregados, afecta directamente la demanda de agua y la dosificación del aditivo HRWR en la mezcla de concreto fluido, y cabe mencionar los beneficios que se tienen al hacer uso del aditivo mitigador de arcilla, tipo monoproducto, el cual reduce la cantidad de agua y de aditivo en la mezcla.

Dicha reducción incrementa la resistencia del concreto.

INTERNACIONAL

El puente Yavuz Sultan Selim.

El puente más largo del mundo Por: Raquel Ochoa Martínez imcycmexico

@imcyc_oficial

Fotografías: página oficial ICA Construction

Infraestructura híbrida que une dos continentes, es el tercer puente del Bósforo, símbolo de la prosperidad y el crecimiento económico de Estambul.

E

stambul es sitio de grandes historias. Lugar donde convergen los continentes de Europa y Asia. Una de las ciudades más pobladas de Turquía –14 millones de habitantes-; y sitio de elevado tránsito marítimo – el Bósforo es el segundo estrecho más transitado del mundo; por sus aguas cruzan alrededor de 132 buques diariamente-. La cotidianidad de los estambulinos está inmersa en el desplazamiento entre las dos orillas del Bósforo.

En este contexto, las autoridades responsables del desarrollo de infraestructura para las comunicaciones se han visto obligadas a crear obras destinadas a unir un continente a otro, para permitir la movilidad urbana más eficiente.

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El diseño de puentes ha sido una de las alternativas para promover la circulación entre continentes. El puente Yavuz Sultan Selim, muy cercano al mar Negro, es la tercera estructura situada sobre el Bósforo. Una obra monumental de la ingeniería moderna.

ANTECEDENTES Hasta 2015 Estambul contaba con dos puentes para cruzar el estrecho del Bósforo. El primer puente colgante –el puente Bogazici- que enlazó los continentes de Europa y Asia fue inaugurado en 1972.

La demanda de movilidad, de uno a otro lado del estrecho, creo la necesidad de una nueva estructura suspendida. Para 1988 se inauguraba el segundo puente colgante del Bósforo, el puente Fatih Sultán Mehmet.

Hasta la construcción del segundo puente, las estructuras suspendidas sobre el Bósforo tenían como característica principal el ser elementos con pilas de acero.

No obstante, la construcción de estas obras de infraestructura para las comunicaciones, el flujo vehicular y la movilidad de uno a otro continente seguía una tendencia creciente.

En este sentido, el tercer puente del Bósforo surge como una alternativa para eficientar la circulación entre ambos continentes.

UN PROYECTO TITÁNICO El tercer puente del Bósforo, Yavuz Sultan Selim, situado al norte de la ciudad de Estambul, se caracteriza por ser una estructura híbrida, suspendida y atirantada. Este puente está integrado al plan estratégico de ordenación y desarrollo urbano de Turquía.

El consorcio IC Ictas fue la firma constructora encargada de la realización de esta maravilla de la ingeniería. Una significativa obra para la comunicación entre continentes que marca “el futuro del trasporte y el comercio” de Turquía, según informe de ICA Construcción.

CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA HÍBRIDA La tendencia en el diseño de superestructuras en Turquía, en específico del puente Yavuz Sultan Selim, se incorpora a la ola de las tecnologías avanzadas en la construcción de este tipo de elementos, posicionándose como ícono de la Turquía moderna.

“El tercer puente del Bósforo, es producto de la ingeniería profesional y de la tecnología avanzada. Es una estructura construida por un equipo de profesionales, la mayoría ingenieros turcos. Será uno de los puentes más importantes del mundo con sus características estéticas y técnicas”, informa la compañía constructora.

En esta maravilla de la ingeniería moderna confluyeron: diseño, tecnología y un minucioso cuidado al medio ambiente para erigir la superestructura que eficientaría la circulación y el bienestar de los estambulinos.

Las nuevas tecnologías de escaneado permitieron observar minuciosamente el diseño

de uno de los elementos esenciales de los puentes: las cuatro torres de alta tensión que conectan la subestructura del puente. Estas torres -con su diseño oblicuo- son las más altas -309 metros de altura- que se han utilizado en la construcción de puentes colgantes.

Uno de los grandes retos del equipo de profesionales fueron las torres elevadas.

El equipo de profesionales, cotidianamente debían corroborar que en la ejecución del diseño no existieran desviaciones que alteraran las características del diseño de las carcasas exteriores de concreto.

Cualquier desviación, por mínima que fuese, impactaría enormemente en la ejecución de las siguientes fases del proyecto.

DESAFIANDO LA NATURALEZA El puente Yavuz Sultan Selim, suspendido en el lado norte del estrecho del Bósforo, dentro de un entorno que parecía imposible de dominar, es un ejemplo concreto de superestructuras que desafían al entorno. Y es que, ni siquiera el ambiente rudo del estrecho del Bósforo – donde convergen dos mares: el mar Negro y mar de Mármara-, el viento frío del norte, la niebla y la humedad del invierno, evitaron que los trabajadores materializarán un proyecto tan audaz como el tercer puente de Estambul.

“Este puente es la estructura suspendida más ancha -59 metros- y más larga del mundo.

La obra híbrida cuenta con 8 carriles de autopista y 2 carriles para ferrocarril. Todos los carriles están situados en el mismo nivel”, informa la misma constructora.

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INTERNACIONAL TECNOLOGÍA

DATOS DE INTERÉS

Cabe señalar que -según la firma responsable-, el tercer puente del Bósforo “tiene una de las torres más altas del mundo, con una altura de más de 322 metros”. Su longitud es de 2,164 metros, el equivalente a 21 campos de fútbol.

“El tercer puente del Bósforo se ubica en la sección Odayeri - Paşaköy del proyecto de la autopista de Mármara septentrional. El sistema ferroviario en el puente va a transportar pasajeros de Edirne a Izmit. El sistema ferroviario se va a integrar con el Marmaray y el metro de Estambul para conectar el aeropuerto Atatürk, el aeropuerto Sabiha Gökçen y el tercer aeropuerto que se construirá”.

Y es que, al ser un proyecto integral, señala el informe de la constructora que “la autopista de Mármara septentrional y el tercer proyecto del Puente del Bósforo serán uno de los símbolos de la Turquía moderna. Estos contribuirán para que Turquía alcance su meta de ser una de las 10 economías más grandes del mundo en el año 2023”.

BOSQUEJANDO EL TERCER PUENTE DEL BÓSFORO El proyecto titánico fue diseñado por Michel Virlogeux -informan los constructores-. “El diseño conceptual del tercer puente ha sido realizado conjuntamente por el ingeniero estructural Michel Virlogeux, considerado como el "maestro del puente francés", y la compañía suiza T – Ingeniería”.

Y es que, a decir de los constructores, “algunos de los puentes que llevan la firma de Virlogeux como uno de los nombres más experimentados del mundo para el diseño de puentes son: Puente Vasco de Gama, uno de los puentes más largos de Europa con 17.2 kilómetros de longitud, situado en el río Tejo en Lisboa-Portugal, y el puente de Normandía, situado en el río Sena en Francia, que llevó a cabo el título del puente colgante más largo del mundo durante 4 años después del 1 de enero de 1995, cuando fue construido”.

PROPIEDADES DEL CONCRETO En este espectacular puente, Yavuz Sultan Selim, se utilizó un concreto especial con una vida útil

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•Nombre del proyecto: Tercer Puente del Bósforo: puente Yavuz Sultan Selim • Constructora: ICA Construcción (consorcio IC Ictas) • Diseñador: Michel Virlogeux • Longitud total: 2,165 metros • Span libre: 1,408 metros de pila a pila • Altura de pilas de concreto: 330 metros • Puente de suspensión más ancho del mundo: 49 metros de ancho • Total de carriles: 10 carriles (8 carriles para carretera y 2 para ferrocarril) • Total de concreto en la caja de cableado: 45,536 m³, con barra de refuerzo de 5,924 toneladas • Total de concreto en elementos de contrapeso para anclaje de cables: 28,162 m³, con barra de refuerzo de 4,068 toneladas • Total de tramos laterales: 4 pies • Total de concreto en tramos laterales: 43,830 m³ Los puentes de Estambul • Primer puente del Bósforo: 1. Pilas acero.

2. Longitud: 1,560 metros.

3. Ancho: 39 metros.

4. La altura máxima de un pilar es de 165 metros.

• Segundo puente del Bósforo: 1. Pilares acero.

2. Longitud: 1,510 metros.

3. La altura máxima de un pilar es de 102.1 metros.

4. Ancho: 39.4 metros.

• Tercer puente del Bósforo 1. Pilas de acero y concreto.

2. Longitud: 2,164 metros.

3. Longitud de pila a pila : 1,408 metros.

4. Altura máxima de pilar 322 metros.

5. Total de carriles: 10 carriles.

de más de 100 años. Por las características de la zona, el concreto utilizado para la construcción de pilones fue un producto especial de baja alcalinidad.

Entre los elementos esenciales del tercer puente del Bósforo se encuentra sus pilas de concreto. Y es que uno de los agentes más agresivos para la estructura es la penetración de cloruros. Para asegurar un ciclo de vida largo y una alta resistencia a los cloruros, los constructores utilizaron un concreto con menos del 0.1 por ciento del contenido de cementante.

LOS BENEFICIOS Finalmente, informan los constructores, “con este proyecto integral ejecutado por las autoridades responsables de las comunicaciones y la movilidad en Turquía, los estambulinos podrán ver aliviados sus problemas de traslado de un continente a otro. Así los habitantes de la región podrán enlazarse de manera eficaz con el centro de la ciudad de Estambul.

ESTADOS

El Túnel sumergido Coatzacoalcos, una solución de cinco elementos de concreto armado Por: Raquel Ochoa Martínez imcycmexico

@imcyc_oficial

Fotografías: cortesía de FCC

Elementos de concreto armado fondeados en el lecho del río Coatzacoalcos unen ciudades. Una superestructura erigida por los ingenieros del siglo XXI

E

l sureste mexicano es significado de desarrollo industrial y comercial.

Esta región tiene gran potencial estratégico para la comercialización entre el océano Pacífico y el océano Atlántico.

Además, es una de laszonas industriales p re d o m i n a n t e m e n t e petrolera y petroquímica.

Pa ra l o s q u e h a b i ta n e l s u re s te , principalmente las ciudades de Coatzacoalcos y Villa Allende,las condiciones de movilidad urbana entre ambas poblaciones eran cada vez másdifíciles a consecuencia del entorno natural que separaba a ambas ciudades –la desembocadura del río Coatzacoalcos-; no obstante, el avance de la industria petrolera y los complejos petroquímicos obligaron a los habitantes

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de la región a desplazarse cotidianamente entre ambas ciudades haciendo más caótica la situación de movilidad urbana.

En este contexto surgió la propuesta del Túnel Sumergido Coatzacoalcos, el cual se convertiría en una alternativa para eficientar los tiempos de traslado entre las dos ciudades, mejorando las condiciones de vida de sus habitantes. “Se pensó en la construcción de un túnel sumergido que permitiera el tráfico de los barcos hacia la Terminal de Pajaritos y la Terminal de Administración Portuaria Integral (API) para unir a las dos poblaciones”, según informes de la firma FCC Construcción.

En este contexto, la firma FCC Construcción, líder internacional en infraestructuras, y responsable del proyecto, explica para la revista Construcción y Tecnología en Concreto, el origen y características del diseño de esta megaestructura la cual se convertiría en el primer proyecto sumergido de México y América Latina.

ANTECEDENTES El Túnel Sumergido Coatzacoalcos impulsado por el gobierno de Veracruz, a decir de la firma FCC Construcción, “nace de la necesidad de contar con una vía alterna a los dos puentes que existen en la zona actualmente. Esta alternativa permitiría agilizar el transporte terrestre de la zona sur de Veracruz, Tabasco y parte de Chiapas”.

Cabe resaltar que, “la ciudad de Coatzacoalcos se ubica en la desembocadura del río del mismo nombre, en el extremo sur de Veracruz. Esta ubicación es potencialmente importante tanto para el tráfico marítimo de mercancías entre los océanos Pacífico y Atlántico, como para el tráfico terrestre desde el sureste de México”, detalla FCC Construcción.

Así surgió -agrega la misma firma- “la necesidad de conectar a la industria petroquímica de manera rápida con el resto del país. Y es que, en esta región se localizan las instalaciones de las industrias petroleras y petroquímicas más importantes de México”.

Para la construcción -de esta mega infraestructura- fue necesario un gran diseño cuyo punto de origen fue “la necesidad de utilizar una vía de comunicación que permitiera el transporte marítimo y que al mismo tiempo redujera el impacto en la zona urbana de Coatzacoalcos”.

DATOS DE INTERÉS • Nombre de la obra: Túnel sumergido Coatzacoalcos • Posición: Primer túnel sumergido de Latinoamérica • Ubicación de la obra: Coatzacoalcos, Veracruz • Nombre de la constructora: Constructora Túnel de Coatzacoalcos • Nombre del despacho estructuralista: Tunnel Engineering Consultants (TEC); Servicios Técnicos de FCC • Tipo de técnica constructiva: Immersed-tunel Method, que permite evitar la utilización de maquinaria especial de perforación de subsuelo • Cliente: Gobierno del Estado de Veracruz • Fecha de inauguración de la obra: 27 de abril del 2017 • Superficie: 70,000 m²

De tal suerte que, “la firma Tunnel Engineering Consultants (TEC) -con amplia experiencia en el diseño de este tipo de túneles alrededor del mundo-fue la encargada del diseño.

En tanto que, la construcción estuvo a cargo de un Consorcio formado por FCC Construcción, Impulsa yObras Portuarias Coatzacoalcos”, añade FCC Construcción.

Cabe señalar que, para brindar una solución eficaz a las necesidades y perspectivas para la construcción, el concepto del Túnel Sumergido Coatzacoalcos fue concebido a partir de que “se requería una vialidad capaz de comunicar un aforo vehicular de más de 18 mil vehículos diarios y que su composición sería de tres zonas: túnel sumergido, falso túnel (uso del método de Cut & Cover) y rampas de acceso por ambos extremos, es decir, una por Coatzacoalcos y la otra por Villa Allende”.

La fórmula: un “túnel sumergido que estaría localizado en una zona sísmica con una geología complicada. La idea era crear la vialidad Allende.

Esta vialidad atravesaría dos lagunas -cada una de más de 100 metros (m) de longitud- y comunicaría a Coatzacoalcos con el municipio de Allende”, detallan los responsables.

EL TÚNEL PASO A PASO Este proyecto es el primero en su tipo en México y América Latina. La solución: cajones prefabricados de concreto postensado, con unas dimensiones sin precedentes en la zona. “Esta solución fue la elegida después de la realización de un profundo estudio y análisis de diversas alternativas. Entre las posibles soluciones destacaban: un puente y un túnel realizado con tuneladora mediante el método Earth Pressure Balance (EPB), el cual se utiliza para excavaciones en rocas blandas“, destacan los responsables del proyecto.

La megaconstrucción que descansa en el lecho del río Coatzacoalcos significa la edificación de “una vialidad de 2,280 metros de longitud y cuatro carriles de circulación, dos para cada sentido, de 3.50 metros de anchura en los tramos descubiertos y de 3.75 metros en el tramo del túnel, el cual comunica a la comunidad de Coatzacoalcos con la comunidad de Allende, ya que estas están separadas por el río que da nombre a la ciudad.

En ambos casos se dispone de un arcén y/o acera de 1.00 m de ancho”, señala FCC Construcción.

De los 2,280 metros de desarrollo del proyecto –agregan los constructores-, 1,125 metros se plantean con solución en túnel distribuidos de la manera siguiente: 696 metros de túnel

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ESTADOS

MATERIALES UTILIZADOS

sumergido y los 429 metros restantes solucionados mediante el sistema de “Cut and Cover”, de los cuales 200 metros se encuentran del lado Oeste o Coatzacoalcos y 229 metros en el lado Allende.

A ambas zonas se accede mediante tramos de transición o rampas con un desarrollo de 180 metros en el lado Oeste y de algo más de 155 metros en el lado Este”.

RETOS Y DESAFÍOS El principal reto fue la construcción del propio túnel. Por su magnitud e importancia el Túnel Sumergido Coatzacoalcos es la primera obra, de estas características, erigida en el país y en América Latina.

• Principales materiales: Acero, Concreto, barras DWIDAG, troqueles de Acero, Vigas I, tablestacas AZ, hidrotite, fuko, juntas GINA y OMEGA, juntas waterstop, acero de presfuerzo, integritank, promatecth• Maquinaria utilizada: Retroexcavadoras, volteos, CAT 330, CAT 320, catamaranes, dragas, remolcadores, compactadores; plantas de asfalto, planta de concreto hidráulico, bulldozer, grúas, asfaltadora, petrolizadora, pavimentadora • Tipos de concreto utilizados: Concretos con baja relación A/C y bajo calor de hidratación, así como baja reacción álcali agregado; concretos autocompactables; concretos ligeros; concreto lanzado • Total de concreto utilizado: Elementos (55,000 m³); rampas y pavimento (48,000 m³);

Aunado a esto –adiciona la misma firma-, “existía la necesidad de cerrar el puerto durante cuatro días; por lo que, había que programar -con autoridades portuarias y empresas privadascierres en la zona para no interrumpir el suministro de combustible y otros insumos. En este sentido, las maniobras de inmersión para transportar y colocar cada elemento se realizaron exitosamente en el plazo programado”.

INNOVACIÓN Y USO DEL CONCRETO

Otros desafíos que enfrentaron los constructores fueron las condiciones sísmicas, geológicas y climáticas de la zona. De tal suerte que, detallan que los responsables, “en la redacción y elaboración del proyecto del túnel fueron consideradas las variables sísmicas y geológicas como factores determinantes en el diseño y ejecución del mismo”.

Es de resaltar que, un momento clave en la ejecución de esta mega infraestructura fue la etapa de inmersión “donde fue necesario estudiar en qué momento se presentaban las condiciones ideales para la realización de la inmersión (ventana meteorológica), ya que sólo se podían fondear los cajones en determinados meses del año (marzomayo)”, detalla la firma constructora.

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C a b e re s a l ta r q u e , e l Tú n e l Su m e rg i d o Coatzacoalcos rompió con el paradigma del diseño constructivo de este tipo de estructuras viales. “La mayoría de los túneles son construidos en zonas no sísmicas. En este túnel se tuvieron que aplicar técnicas de postensado para garantizar el buen funcionamiento de la estructura”, explican los constructores.

Así, “El túnel sumergido, se construyó de concreto armado y longitudinalmente fue “pretensado” con el objeto de resistir la carga sísmica, la cual nos provoca fuerzas adicionales de “cizallamiento” y momentos de flexión en el plano horizontal y vertical de los elementos del túnel (serpenteo); a la vez que la onda sísmica longitudinal nos provoca compresiones y tensiones en las juntas de inmersión”.

“Los cables de presfuerzo, ayudan a tener un comportamiento satisfactorio ante las solicitaciones sísmicas, además de ayudar a los

IMPLEMENTACIÓN EN EL IMCYC DE UN NUEVO

SET DE PRUEBAS DE DURABILIDAD PARA CONCRETO ENDURECIDO

El Laboratorio del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., ha implementado nuevos métodos de prueba para concreto endurecido, los cuales se están llevando a cabo para el control de calidad de la construcción del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México.

ASTM C1760 - Standard Test Method for Bulk Electrical Conductivity of Hardened Concrete Este método de prueba determina la conductividad eléctrica total de especímenes de concreto saturados para proveer una indicación rápida de la resistencia del concreto a la penetración de iones cloruro por difusión. Dicha prueba puede utilizarse para evaluar la conductividad eléctrica del concreto en estructuras para aplicaciones que requieran este tipo de información, como el diseño de sistemas de protección catódica, ya que la medida de la conductividad eléctrica puede utilizarse como una base para determinar la aceptabilidad de una mezcla de concreto.

ASTM C1202 - Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration Este método de prueba determina la conductividad eléctrica del concreto mediante una indicación rápida de la resistencia a la penetración de iones cloruro. Dicho método es adecuado para la evaluación de la conductancia eléctrica de las muestras de concreto y para la evaluación de materiales y proporciones de los mismos con fines de diseño, investigación y desarrollo.

NT BUILD 492-1999-11 Concrete, Mortar and Cement-Based Repair Materials: Chloride Migration Coefficient from NonSteady–State Migration Experiments El principio del método se basa en la aplicación axial de un potencial eléctrico externo a través de los especímenes de concreto, el cual fuerza a los iones de cloruro a migrar al interior de la muestra. La profundidad de penetración es medida de la precipitación blanca visible del cloruro de plata en el espécimen.

El coeficiente de migración de cloruros determinado por este método es una medida de la resistencia del concreto a la penetración de cloruros.

ESTADOS

inmersión y redujo significativamente el tiempo de presentación de los asentamientos de diseño”.

Cabe resaltar que, “otra estructura clave e innovadora -en la zona- fue un cajón de 6 metros adyacente a uno de los elementos de 138 metros de largo. Dicho elemento se unió mediante un sistema de gatos hidráulicos utilizando la técnica del cajón hincado”, develan FCC Construcción.

elementos en su fase de transporte a mantener unidos todos los segmentos. El uso de la tecnología del presfuerzo permitió prefabricar los elementos en seco, aportando hermeticidad a la estructura, uniendo los segmentos monolíticamente”, detalla FCC.

INNOVACIONES TECNOLÓGICAS Los responsables de la construcción explican la importancia de las innovaciones tecnológicas en la megaconstrucción sumergida. “El concreto -de alto desempeño- utilizado en los elementos del túnel fue diseñado considerando las condiciones adversas a las que estaría expuesta la infraestructura, ya que al permanecer sumergido en el lecho del río, el túnel estará sometido principalmente a agresores de corrosión inducidos por cloruros en el exterior y a corrosión inducida por carbonatos en el interior”.Y es que, agrega la firma responsable, “el concreto tiene una relación A/C muy baja 0.40, lo que da como resultado un concreto muy denso con una alta resistencia a los agentes agresores de exposición”.

Añaden que, “al ser estructuras con grandes espesores de concreto masivo, con alto contenido de cemento, se tomaron las precauciones necesarias para evitar las fisuras por contracción y secado debido a las altas temperaturas ocasionadas por el calor de hidratación. Mediante un sistema de refrigeración dentro de los muros exteriores de cada elemento se garantizaba que el fraguado fuera progresivo y de esta forma se garantizaba la durabilidad de la estructura”.

Además, refieren los mismos constructores que, “debido a las condiciones geológicas encontradas, fue llevada a cabo una precarga a lo largo del tramo sumergido para acelerar los asentamientos y así poder construir las llaves de cortante entre elementos que aseguran la transmisión de fuerzas ante eventos sísmicos.

Esta precarga se realizó justo después de la

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ESTRUCTURA DE CONCRETO EN AMBIENTES HÚMEDOS Los agentes nocivos identificados fueron los iones de cloruro. Estos agresores estaban presentes en el aire, brisa marina e inclusive la humedad misma –explican los constructores-. “Para contrarrestar estos efectos se elaboró un concreto capaz de minimizar dichas afectaciones. Además, se realizaron numerosas pruebas y ensayes al concreto hidráulico en su estado fresco y endurecido, y de igual forma se le realizaron pruebas a los componentes de la mezcla (reactividad potencial, desgaste de los ángeles, permeabilidad al ion cloruro, porosidad y vacíos, análisis petrográfico, resistividad eléctrica, permeabilidad al agua, entre otras). En el mismo tenor, el recubrimiento de la armadura principal es de 8 centímetros en ambas caras, y cuenta con un sistema de impermeabilización especial para este tipo de

TIPOS DE CONCRETO UTILIZADOS En el Proyecto del Túnel Sumergido de Coatzacoalcos se emplearon varios diseños de mezcla formulados especialmente para esta obra, entre ellos: Elementos del Túnel y Rampas de Acceso • Muros exteriores y losas: f´c=350 kg/cm², Rel. A/C 0.40 • Muros interiores: f’c=300 kg/cm², Relación A/C 0.45 • Muros tipo Bulk Head: f´c=350 kg/cm², Rel. A/C 0.40, concreto autocompactable Todos ellos con una edad de garantía al 100% de 28 días, cemento CPP-30 RS-BRABCH, resistente a los sulfatos y contenido de aire al 2%.

obras como lo es el Integritank de StirlingLloyd, cuya garantía de vida es de 100 años”. Y es que la importancia de alcanzar una permeabilidad óptima en una estructura de concreto en un ambiente húmedo es necesaria para el ciclo de vida de la nueva infraestructura.

“Contar con una estructura impermeable garantizará no solo la durabilidad del concreto, sino también protegerá al acero de refuerzo que yace en su interior. De manera natural, el concreto proporciona protección contra la corrosión del acero, en virtud de su alcalinidad. El grado de protección estará en función del recubrimiento de concreto, su calidad, los detalles de construcción y el grado de exposición”, explican los responsables del proyecto.

Lo s a d i t i vo s s o n e s e n c i a l e s p a ra incrementar el ciclo de vida de lainfraestructura recién inaugurada. “Dentro de los principales aditivos que se utilizaron en la elaboración de concreto están los perfluidificantes, los cuales facilitaron el bombeo y la colocación del concreto en sitio. El aditivo, además proporcionó un acabado final de gran calidad a la estructura; de igual modo, los aditivos por su propia naturaleza pueden reducir el ingreso de cloruros, incrementar el tiempo

al que inicia la corrosión o reducir la corrosión en el acero de refuerzo, lo que en resumen se traduce a una mayor durabilidad”, enfatizan los responsables del proyecto.

LOS MATERIALES El principal material utilizado en la obra, para la elaboración del concreto hidráulico, fue el “cemento CPP-30 RS-BRA-BCH. Su selección se debió a sus características especiales de ser un cemento con baja reacción álcali y bajo calor de hidratación”.

“El concreto hidráulico empleado para la construcción de los elementos o secciones que conforman el túnel sumergido es el principal actor en este escenario, ya que es un concreto que alcanza una resistencia a la compresión por encima de los f'c=500 kg/cm², y en cuyo interior existe un armado de acero capaz de soportar otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.). Este conjunto (concreto-acero de refuerzo) se comportan muy favorablemente ante las diversas solicitaciones o esfuerzos arriba mencionados”, finalizan subrayando los responsables de FCC Construcción.

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QUIÉN Y DÓNDE

INNOVACIÓN, CALIDAD Y TRATO HUMANO, LOS SECRETOS DE UNA SÚPER EMPRESA QUÍMICA Y PETROQUÍMICA Por: Juan Fernando González imcycmexico

@imcyc_oficial

Fotografía: cortesía de BASF

C

imentación, cargas de tracción, cortantes, compresivas y dinámicas; seguridad, estabilidad estructural, alineación, morteros epóxicos, retracción cero y alta resistencia a la fatiga, así como protección del concreto, hidrofugantes, revestimientos anticarbonación (elastoméricos) y muchos otros términos podrían ser parte de un crucigrama, un rompecabezas o un juego de maratón propio de la industria de la construcción en el que participarían las empresas más importantes del ramo de los aditivos, impermeabilizantes, selladores y grouts.

Uno de estos competidores sería, sin duda, BASF México, la cual recientemente fue galardonada por la revista Expansión con el 3° lugar de las Súper Empresas 2017 en la categoría de 500 a 3,000 empleados, y como la #1 en el sector químico y petroquímico.

Para entender el contexto general de los aditivos que se utilizan en la industria de la construcción mexicana se podría recurrir a

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AGOSTO 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

obras documentales de corte histórico, pero en ocasiones resulta mejor buscar fuentes informativas que han vivido en carne propia la evolución de estos elementos.

Uno de estos personajes es el ingeniero mecánico Jorge Antillón Quintana, director de la División de Químicos para la Construcción en México, Centroamérica y el Caribe de BASF, el gigante industrial alemán que emplea a más de 110 mil personas en todo el mundo, quien explica en exclusiva para Construcción y Tecnología en Concreto que “en México se usan aditivos para concreto desde la década de los 60´s del siglo pasado. En aquellos años los aditivos disponibles eran muy básicos, retardantes de fraguado, los cuales tenían cierta función de reducción de agua en la mezcla; y por otro lado estaban los acelerantes. En la industria del cemento, los aditivos se comenzaron a utilizar alrededor de los años 90´s y lo que se buscaba era reducir el tiempo de molienda del Clinker.

“Hoy en día, el uso de aditivos para concreto y cemento es mucho más sofisticado y la investigación para el desarrollo de nuevas

tecnologías es pieza fundamental, ya que las características que demandan ambos productos están en constante cambio, lo que deriva de las necesidades actuales de la industria, de los procesos constructivos y de los tiempos de ejecución. Actualmente, la única manera que existe para modificar las características de una mezcla de concreto es mediante el uso de adiciones y aditivos químicos”, dice el directivo.

Un ejemplo de lo anterior, señala el entrevistado, “es que, en la actualidad existen obras que buscan utilizar concretos que tengan una muy baja relación A/C (menor a 0.40), pero con una fluidez muy alta (extensibilidad > 70 cm) que se mantenga por espacio de 3 horas o más. Estas características solamente se pueden lograr con una combinación de aditivos, es decir, un superplastificante para lograr la reducción de agua y un modificador de viscosidad para retener la fluidez de la mezcla.

“En el caso de los aditivos para cemento, además de buscar reducir el tiempo de molienda, se busca mejorar las características de resistencia mecánica y del fraguado. Este tipo de necesidades se han incrementado desde que se utilizan cementos compuestos en México”, apunta.

INNOVACIÓN, SUSTENTABILIDAD Y CALIDAD En México se encuentran instaladas 2 mil empresas de origen alemán que generan 150 mil empleos directos y que invierten 35 mil millones de dólares. Nuestro país es, además, el primer socio comercial de Alemania en Latinoamérica, hechos que benefician directamente a la industria de la construcción.

El ingeniero Antillón Quintana explica que “BASF invierte una parte muy importante de sus ingresos en investigación e innovación. Estas innovaciones han impactado de forma continua a la industria de la construcción, y debo recalcar que no solamente para productos de concreto y cemento, sino que la aportación tecnológica

que BASF ha realizado en los últimos años va mucho más allá. Un ejemplo muy claro de esto es el poliestireno expandido, que hoy es uno de los aislantes térmicos más eficientes y más utilizados en la industria de la construcción.

“Por el lado del concreto, la mayoría de los concretos de alto desempeño que hoy se utilizan en México llevan tecnología de BASF en su interior. Algunos ejemplos son: los rellenos fluidos y concretos ligeros, los concretos autocompactables y los concretos de alta resistencia temprana, entre otros”.

La cultura sustentable va de la mano de los procesos productivos de una empresa como BASF. Así lo explica el ingeniero Antillón Quintana, graduado como ingeniero mecánico por el Instituto Tecnológico y de estudios Superiores de Monterrey (ITESM): “BASF tiene dentro de su política un enfoque en el crecimiento sustentable, y comprendemos que éste depende de brindar soluciones integrales y sustentables al cliente, incluyendo el cuidado del medio ambiente.

De hecho, la División de Químicos para la Construcción nació siendo sustentable, ya que el primer endurecedor metálico de pisos de concreto aprovechaba un subproducto de la industria automotriz como una de sus materias primas. Del mismo modo, la primer patente de un aditivo reductor de agua para concreto utilizaba un subproducto de la industria del papel”.

Sería muy interesante para nuestros lectores conocer los procedimientos que sigue BASF en relación con el control de calidad de sus productos, se le plantea al entrevistado, quien responde así: “En BASF Mexicana tenemos un control de calidad TOTAL, además de cumplir con un proceso de revisión exhaustivo a todos nuestros proveedores. Revisamos el 100% de las materias primas que entran en nuestros sitios productivos, así como el 100% de los productos terminados que entregamos a nuestros clientes. Como resultado de este proceso de calidad hemos sido reconocidos con varias certificaciones internas y externas como ISO 9000, Responsible Care, Certificado de plantas Termonucleares de CFE, etcétera.”, enfatiza.

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QUIÉN Y DÓNDE

Las primeras empresas alemanas en México y el mundo

EMPRESA ACTIVIDAD VENTAS *RANKING

MUNDIAL ALLIANZ

Seguros

130.060 23

Energía/ E.O.N

Servicios Públicos

117.060 25

Deutsche Bank Banca62.980 SIEMENS

RWE Group MUNICH RE

BASF

43

Manufacturas/Equipos 112.230 Electricidad/Energía

50

66.570

60

Seguros

59.310

74

Química

72.630 97

*Cantidades expresadas en millones de dólares/ Fuente: Revista Forbes 2013. Las empresas marcadas en negritas tienen un link en español o están dirigidas al mercado mexicano.

DE SINERGIAS Y VALORES COMPARTIDOS Se infiere que un gigante como BASF se habla de tú con las cementeras mexicanas, ya que comparten una cultura de excelencia, respeto al medio ambiente y una constante innovación. Sin embargo, más allá de ciertas interpretaciones, es mejor escuchar la voz del ingeniero Antillón Quintana, quien explica el tipo de relación o sinergia que existe entre ambas entidades: “Tenemos comunicación constante con nuestros clientes productores de cemento.

Nuestra oferta de valor hacia ellos incluye, además de nuestros laboratorios, molinos de prueba y servicio técnico especializado, así como la posibilidad de desarrollar aditivos con desempeño específico para atender las necesidades de cada planta. Estos productos pueden ser únicos para cada sitio. Es como si estuviéramos haciendo un traje a la medida, y siguiendo esta analogía podría decir que somos unos sastres del cemento y el concreto”.

La siguiente pregunta surge de manera natural: - Los valores de una empresa tan prestigiada como BASF y los de un profesional como usted deben tener un punto de intersección.

Háblenos un poco de ello, es decir, ¿cómo se refleja la filosofía de la empresa en su vida cotidiana?

“Estoy convencido que para ser parte de una organización debes compartir los valores que se viven en ella, de otra manera no hay forma

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

de que esa asociación se pueda sostener en el tiempo. Uno de los valores que más comparto, y del que más he aprendido, es el de la seguridad personal. Para poder dar lo mejor de nosotros debemos de trabajar en un ambiente seguro que permita explotar nuestro potencial al máximo y que garantice que, después de la jornada laboral, podremos regresar a nuestros hogares y con nuestras familias a salvo.

“Quiero recalcar que, tanto en BASF, como en la División de Químicos para la Construcción, ninguna consideración económica debe prevalecer por encima de aspectos como la seguridad, la salud y la protección al medio ambiente”.

Actualmente ocupo la posición de Director de la División de Químicos para la Construcción, y mi responsabilidad incluye México, Centro América, Caribe, Colombia y Ecuador, explica el entrevistado, quien ahonda en su comentario y señala que “la mayor complejidad que existe en atender una región tan diversa es precisamente lidiar con las diferencias culturales, tanto a nivel de trato personal como en el mercado.

Aún y cuando la construcción es similar en todos los países de Latinoamérica, los métodos y costumbres son únicos de cada país y por ello hay que atender de forma local las necesidades del mercado para poder ofrecer un valor diferenciador que sea apreciable en cada lugar”, asevera el también maestro en Administración de Negocios por el ITESM.

NUESTRA GENTE, LA DIFERENCIA La competencia es muy grande en el mercado de los aditivos, los impermeabilizantes, los selladores y los grouts, y por ello resulta interesante saber en qué radica la diferencia de los productos BASF con respecto a los demás integrantes de la baraja industrial de este ramo. Así lo ve el ingeniero Antillón Quintana: “Aún y cuando existe una diferencia significativa a nuestro favor en el desempeño de nuestras tecnologías comparado con las de nuestra competencia, en mi opinión lo que

ADITIVOS BASF ADITIVOS PARA CONCRETO • Reductores de agua de rango bajo, medio y alto • Superplastificantes con base en nanotecnologías • Retenedores de revenimiento • Modificadores de viscosidad • Inhibidores de Corrosión ADITIVOS PARA CEMENTO • Mejoradores de calidad del cemento • Ayudantes de molienda

BASF EN LA INDUSTRIA… • Agricultura • Automotriz y transporte • Construcción • Cuidado del hogar y limpieza industrial • Cuidado Personal e Higiene • Electrónica • Embalaje e impresión • Energía y recursos • Industria farmacéutica y sanitaria • Muebles y madera • Nutrición • Pasta y papel

nos distingue como líderes en la industria es nuestra gente.

“La capacidad técnica de nuestro equipo y la forma de acercarnos a nuestros clientes es única. Tratamos de enfocarnos siempre en las necesidades de nuestros clientes para poder ofrecerles soluciones que van más allá de la entrega de un producto. Privilegiamos las relaciones a largo plazo antes que las ventas de oportunidad.

“Yo tengo 21 años trabajando en la organización y en la industria del concreto, y en todo este tiempo he aprendido que la industria de la construcción no es estática, siempre está en constante evolución, por lo cual tenemos que ser muy rápidos para adaptarnos a estos cambios, de manera que aprovechemos las oportunidades que el mercado ofrece.

“Cuando te enfrentas a estos cambios significativos de la industria existe un reto muy grande para lograr que todo el equipo se adapte al cambio a un mismo ritmo”, concluye.

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DIEZ EN CONCRETO

Aditivos más utilizados en las mezclas de concreto María del Carmen Martínez Bravo

1. Aditivos inclusores de aire El inclusor de aire mejora considerablemente la durabilidad del concreto expuesto a ciclos de congelamiento y deshielo. El aire incorporado mejora la resistencia del concreto al descascaramiento de la superficie causado por el uso de productos descongelantes. Además se mejora la trabajabilidad del concreto en estado fresco y se reduce tanto la segregación como la exudación.

2. Aditivos de control de hidratación Estos aditivos consisten en un sistema químico de dos partes: un estabilizador o retardante, que básicamente detiene la hidratación de los materiales cementantes, y un activador que, cuando es adicionado al concreto estabilizado, reestablece la hidratación y el fraguado normal. El estabilizador puede suspender la hidratación por 72 horas y el activador se adiciona al concreto poco antes de que este se use. Estos aditivos pueden suspender el fraguado por toda la noche, haciendo posible la reutilización de concretos retornados al camión de concreto premezclado.

3. Aditivos reductores de retracción Se emplean generalmente en tableros de puentes, losas de pisos y edificios donde se deban minimizar las fisuras y la deformación por razones de durabilidad y estética. Estos aditivos tienen efectos insignificantes sobre el asentamiento y la pérdida de aire, pero pueden retardar el fraguado. Normalmente son compatibles con otros aditivos.

4. Aditivos químicos para la reducción de la reactividad álcali-agregado (inhibidores de ras) Los aditivos químicos para el control de la reactividad álcali-agregado (expansión álcali-agregado) son a base de nitrito de litio, carbonato de litio, hidróxido de litio, silicato de aluminio y litio (espodumenio calcinado), y sales de bario que reducen la reacción álcali-sílice (RAS). Algunos de estos materiales tienen su uso potencial como aditivos para cemento. Este aditivo evita esta reacción que se manifiesta en forma de fisuras en la masa del concreto por el aumento del volumen, seguido del deterioro de las estructuras por cargas externas.

5. Aditivos colorantes Se usan materiales naturales y sintéticos para colorear el concreto, ya sea por razones estéticas o por seguridad.

Generalmente la cantidad de pigmentos usada en el concreto, y en base a norma, no debe exceder el 10% de la masa del cemento. Los pigmentos usados en cantidades inferiores al 6% no afectan las propiedades del concreto. Antes de usar el aditivo colorante en un

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

proyecto, se debe ensayar su estabilidad bajo la luz del sol y autoclave, su estabilidad química en el cemento y su efecto sobre las propiedades del concreto.

6. Aditivos a prueba de agua El paso del agua a través del concreto normalmente es una evidencia de la existencia de fisuras o de áreas con consolidación incompleta. Los aditivos conocidos como agentes a prueba de agua incluyen ciertos jabones, estearatos y productos del petróleo. Estos aditivos se usan para reducir la transmisión de humedad a través del concreto que esté en contacto con el agua o con el suelo húmedo. Muchos de los llamados aditivos a prueba de agua no son eficientes, especialmente cuando son usados en concretos que están en contacto con agua bajo presión.

7. Aditivos impermeabilizantes Reducen la tasa en la cual el agua bajo presión se transmite a través del concreto. Uno de los mejores métodos para disminuir la permeabilidad del concreto consiste en el aumento del tiempo de curado húmedo y la reducción de la relación a/c. La mayoría de los aditivos que reducen la relación a/c, como consecuencia, reducen también la permeabilidad.

8. Aditivos de adherencia Son normalmente emulsiones de agua de materiales orgánicos, dentro de las que se incluye el hule, cloruro de polivinilo, acetato de polivinilo, acrílicos, copolímeros de butadieno estireno y otros polímeros. Estos se adicionan a las mezclas de cemento Portland para aumentar la resistencia de adherencia entre el concreto viejo y el concreto nuevo.

9. Aditivos formadores de gas El polvo de aluminio y otros materiales formadores de gas se adicionan algunas veces,en cantidades muy pequeñas al concreto y a la lechada para causar una pequeña expansión de la mezcla antes de su endurecimiento. Esto puede ser benéfico donde sea necesaria la cementación completa de un espacio confinado, tal como bajo las bases de máquinas. Estos materiales también se utilizan, en mayores cantidades, para producir concretos celulares en autoclave.

10. Aditivos fungicidas El crecimiento de bacterias y hongos en el concreto endurecido se puede controlar parcialmente a través del empleo de un aditivo fungicida, germicida e insecticida. La eficiencia de estos materiales generalmente es temporal y, si son empleados en grandes cantidades, pueden reducir la resistencia a compresión del concreto.

EL CONCRETO EN LA OBRA

PROBLEMAS, CAUSAS Y SOLUCIONES CONCRETÓN - Septiembre 2017

EDITADO POR EL INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y CONCRETO, A.C.

CEMENTANTES HIDRÁULICOS DETERMINACIÓN DE LA FINURA DE LOS CEMENTANTES HIDRÁULICOS

Norma Mexicana NMX - C - 056 - ONNCCE - 2013

COLECCIONABLE

121

S E C C I Ó N

Número

51

CEMENTANTES HIDRÁULICOS - DETERMINACIÓN DE LA FINURA DE LOS CEMENTANTES HIDRÁULICOS

I

ndustria de la Construcción - Cementantes Hidráulicos - Determinación de la Finura de los Cementantes Hidráulicos (Método de Permeabilidad al aire).

NMX - C - 056 - ONNCCE - 2013.

Building Industry - Concrete Under Compression - Hydraulic Cement – Determination Of Fineness Of Hydraulic Cements (Air Permeability Method.

NMX - C - 056 - ONNCCE - 2013.

Usted puede usar la siguiente información para familiarizarse con los procedimientos básicos de la misma. Sin embargo, cabe advertir que esta versión no reemplaza el estudio completo que se haga de la norma.

OBJETIVO Esta norma mexicana establece el método de ensayo bajo el cual se determina la finura del cemento hidráulico en términos de la superficie específica, medida en cm2/g o m2/kg de cemento, usando el aparato de permeabilidad al aire de Blaine. Aunque el método de ensayo puede ser y ha sido usado para la determinación de la finura de otros materiales, debe ser entendido que en general, las mediciones realizadas representan valores relativos de superficie específica más que valores absolutos de la misma.

CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma aplica para determinar la finura del cemento hidráulico nacional o de importación, que se comercialice en territorio nacional.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

DESCRIPCIÓN DEFINICIONES: • Superficie específica.

• Porosidad de la cama de cemento.

• Permeabilidad del cemento.

MATERIALES AUXILIARES: • Pinzas pequeñas o guantes de hule.

• Papel filtro comercial.

EQUIPO: • Aparato de permeabilidad al aire (Blaine).

• Celda de permeabilidad.

• Disco.

• Émbolo.

• Papel Filtro.

• Manómetro.

• Líquido del manómetro.

• Cronómetro.

CONDICIONES AMBIENTALES: • Condiciones de temperatura. La temperatura ambiente del laboratorio debe mantenerse entre 293 K y 300 K (20 ºC y 27 ºC); los materiales y el equipo utilizado en el ensaye debe estar a la temperatura del área de ensayo.

• Condiciones de humedad. Para el desarrollo de este ensayo no aplican condiciones especiales.

PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA: • Peso de la muestra.

• Verificación de la calibración.

53

PROCEDIMIENTO: • Temperatura del cemento.

• Tamaño de la muestra.

• Preparación de la cama de cemento.

• Determinación de la permeabilidad.

CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADO: • Repetibilidad.- El coeficiente de variación para un mismo operador ha sido determinado como 1.2 %, por lo tanto, los resultados de dos ensayes realizados correctamente por el mismo operador sobre la misma muestra, no deben variar por más de 3.4 % de su promedio.

• Reproducibilidad.- El coeficiente de variación en ensayos multi-laboratorios ha sido determinado como 2.1 %, por lo tanto los resultados de dos ensayos realizados correctamente entre laboratorios sobre la misma muestra, no deben variar por más de 6 % de su promedio.

INFORME DEL ENSAYO: Para cementos hidráulicos, el informe de los resultados deben ser de una sola determinación.

Finalmente tiene un APÉNDICE INFORMATIVO para determinar el ensayo de resilencia.

NORMAS DE REFERENCIA • NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida.

• ASTM-C204-2011 Standard test method for fineness of hydraulic cement by air – permeability apparatus” ASTM Internacional.- 2011 - Estados Unidos (Parcialmente armonizada con esta norma extranjera).

• ASTM A582/A582M-2012 Standard Specification for Free-Machining Stainless Steel Bars” - ASTM Internacional.2012 - Estados Unidos (Parcialmente armonizada con esta norma extranjera).

• NMX-Z-013/1-1977 Guía para la redacción, estructuración y presentación de las normas mexicanas.

PUBLICACIÓN EN EL DIARIO OFICIAL DE LA FEDERACIÓN 31 de enero de 2014.

NOTA: Tomado de la NORMA MEXICANA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN - CEMENTANTES HIDRÁULICOS - DETERMINACIÓN DE LA FINURA DE LOS CEMENTANTES HIDRÁULICOS. NMX - C - 056 - ONNCCE - 2013.

Usted puede obtener esta norma y las relacionadas con agua, aditivos, agregados, cementos, concretos y acero de refuerzo en: normas@onncce.org.mx, o al teléfono del ONNCCE 5663 2950, Ext. 102, o en las oficinas del ONNCCE ubicadas en Ceres No. 7, Col. Crédito Constructor, Del. Benito Juárez C.P. 03940.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

PUNTO DE FUGA

Juan Fernando González G.

La PROFECO y los impermeabilizantes

D

esde hace muchos años, la Pro-

cuadrados que se cubren por cada litro de

curaduría Federal del Consumidor

impermeabilizante. Esta investigación es fun-

(PROFECO) elabora estudios de

damental, ya que el rendimiento impacta direc-

calidad de los impermeabilizan-

tamente en el presupuesto de cualquier obra.

tes más utilizados en nuestro país, los cuales

En otro apartado se menciona que

son una guía muy útil para los consumidores

algunos productos presentan una mayor vis-

pero también para las cons-

cosidad de la aceptada por

tructoras que necesitan este

la norma aplicable, lo que

tipo de material en grandes

puede dificultar la aplicación

cantidades.

del impermeabilizante.

El estudio más reciente

Los investigadores

se publicó en marzo del 2017,

también fijaron su atención en

mismo que analizó un total de

aspectos como la estabilidad

17 marcas. El precio por litro

en anaquel, la permeabilidad

de cada uno de los productos

y la absorción de agua, al

auscultados osciló entre los 29

mismo tiempo que se evaluó

y los 128 pesos.

una prueba de intemperismo

Un punto fundamental

acelerado. En general, la ma-

de la investigación se rela-

yoría de las marcas sometidas

ciona con el rendimiento, es

al microscopio salieron bien

decir, la cantidad de metros

libradas.

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SEPTIEMBRE 2017 · CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

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