Concreto Masivo
Definición de concreto masivo
¿Qué es concreto masivo? Según el ACI 116, concreto masivo es cualquier tipo de estructura de concreto que requiera de un gran volumen de este mismo, y que sus dimensiones sean suficientes grandes que van a necesitar de soluciones para la generación de calor de hidratación y controlar los cambios de volumen, con la finalidad de minimizar el agrietamiento y aumentar su calidad.
Según el ACI 211.1R-91 son elementos estructurales que tiene una sección transversal mayor a 2 - 3 pies, o también se considera a las estructuras que contienen mas de 600 lb/yd3 (356 kg/m3).
Etapas de diseño
Al ser un tipo de construcción especial, su diseño también requerirá de técnicas personalizadas, que dependen mucho del volumen de concreto a utilizar, el tipo de cemento a utilizar, y la resistencia esperada, todo esto teniendo cuidado con el gran calor de hidratación que se va a generar, lo cual puede provocar grietas.
Las etapas principales para su buen diseño son:
1) Comportamiento Térmico
Se debe evaluar en laboratorio cual será la temperatura máxima y el gradiente térmico esperado, para que con estos datos se puede determinar el calor de hidratación que se generará.
Para ello se necesita conocer de algunos parámetros como la temperatura de vaciado (la cual depende mucho del lugar donde se realizará la obra) el tipo de cemento a utilizar (Es el principal factor determinante del calor de hidratación generado, ya que mientras el cemento contenga más C3A, el calor será mayor)
Las máxima diferencia de temperatura permitida está en función de las propiedades mecánicas del concreto, como también su expansión térmica, la resistencia a la tracción y el módulo elástico, así como el tamaño y las restricciones del elemento.
2) Control de temperatura
Para el control de la temperatura, se tendrá que elegir un cemento que tenga un moderado o bajo calor de hidratación , pero hay casos en los cuales no se va a poder utilizar este tipo de cementos o tal vez la estructura es demasiado grande que van a requerir de otros métodos de control de temperatura.
Bajar el contenido de cemento hace que disminuya el calor generado, pero afecta las características mecánicas del concreto, actualmente el CCR es una buena solución para concreto con bajos contenido de cemento.
Las adiciones de cenizas volantes y escoria al concreto, logra aumentar la resistencia y controlar la temperatura en estructuras masivas, estas son añadidas en la etapa del curado diluidas en agua fría o helada, en algunas estructuras como presas de concreto, se instalan tuberías de refrigeración por las cuales bombean agua con las adiciones que ayudan a controlar la temperatura del concreto y a su vez ayudan al proceso de curado.
El pre-enfriamiento es una técnica simple pero que puede ayudar en cierto modo, consiste en rociar agua helada en el sitio donde se hará el vaciado del concreto masivo.
3) Agregado
Los agregados deben cumplir con la norma ASTM C33 y ACI 207, y deben utilizar el mayor tamaño posible según la norma, esto ayuda a disminuir cúmulos de concreto y diversifica el calor generado.
Ejemplos reales de estructuras masivas
Presa Hoover
Ubicada en el rio colorado (EE.UU.) tiene un altura de 221.4 m, y una longitud de 379.2 m.
Su construcción de mando de 3.33 millones de metros cúbicos de concreto, se utilizo el cemento tipo IV (de bajo calor de hidratación) aún así no se puedo disminuir el calor de hidratación a valores permisibles, por lo cual se utilizaron tuberías de refrigeración con agua helada y MCS - Adiciones (Cenizas volantes y escoria).