Ponencia presentada en el seminario Los retos del concreto en la infraestructura, organizado por la Cámara Colombiana de la Infraestructura y patrocinado por Argos.

1. CONCRETOS DE ÚLTIMA GENERACIÓN
PARA LA INFRAESTRUCTURA
Esther J Arteta Reyes
Directora de Calidad Concretos
Argos Regional Colombia

2. La evolución de la Tecnología del Concreto se asocia a las
necesidades del Mercado y de la Industria, que en nuestro país en la
actualidad, se refleja en una necesidad de productividad y
calidad de nuestros proyectos de Ingeniería como aporte a la
competitividad y a la sostenibilidad.

3. INFRAESTRUCTURAVIAL
Losas de pavimentos Elementos Masivos
Pilas de Puentes Muros y recubrimientos
Túneles

4. INFRAESTRUCTURA
ENERGÉTICA
Elementos masivos
Dovelas
Muros y recubrimientos - Túneles

5. INFRAESTRUCTURA
PORTUARIA
Pisos
Plataformas
Pilotes

6. INFRAESTRUCTURA
SANEAMIENTO BÁSICO
Elementos masivos
Pilotes- Pantallas
Muros y recubrimientos - Túneles

7. INFRAESTRUCTURA…….
VIVIENDA, EDUCACIÓN
Sistema industrializado
Muros, placas
Prefabricados
arquitectónicos

8. UN RETO PARA EL CONCRETO

9. DURANTE LA COLOCACIÓN
Condiciones ambientales
Equipos y métodos de colocación
Ubicación y accesos
Presencia de agua
Estabilidad de suelos
Volúmenes de colocación
Dimensiones y refuerzos
DURANTE EL DESEMPEÑO DE LA ESTRUCTURA
Esfuerzos mecánicos
Agentes abrasivos
Ambiente
Humedad
Estabilidad del suelo
Calidad del suelo

10. DESDE LA COLOCACIÓN
Manejabilidad
Tiempo de manejabilidad
Tiempo de fraguado
Mínima segregación
Temperatura
HASTA EL DESEMPEÑO DE LA ESTRUCTURA
Resistencias mecánicas
Comportamiento térmico
Estabilidad volumétrica
Resistencia al ambiente

11. Concreto de Última Generación
Alta Fluidez (Manejabilidad y estabilidad) -
Requisitos Resistencia
(Retos)
Fraguado - Baja Permeabilidad - Baja
Contracción
Temperatura – Acabado
Mejor uso de MCS - Aditivos de última generación
los Recursos Cemento - Agua
Alta Tecnología A/MC - Volumen de pasta
en Materiales y Fibras y otras adiciones ( Fillers)
Diseño Materiales reciclados
Procesos ye
Calidad / Desempeño / Vida útil
Durabilidad - Green Concrete

12. TIPOS DE EXPOSICIONES ( NSR -10 ; NTC 5551 - ACI 201 )
DESCRIPCION DEL AMBIENTE DE
CLASE SUBCLASE TIPO DE PROCESO EJEMPLOS
EXPOSICION
Corrosión inducida por
Concreto reforzado o con metal embebido
cloruros diferentes a los
4 que provienen del agua
en contacto con agua con cloruros
diferente al agua de mar.
de mar.
Concreto con exposición directa a
4.1 Humedad moderada.
salpicaduras con cloruros.
Piscinas, plantas de tratamiento
Concretos expuestos a cloruros
provenientes de procesos industriales.
Instalaciones no impermeabilizadas en
4.2 Humedad
contacto con agua que presente un
Piscinas, plantas de tratamiento
contenido elevado de cloruros, no
relacionados con el ambiente marino.
Ciclos de Estructuras expuestas a humedecimiento y Estructuras de puentes
4.3 humedecimiento y secado de aguas con contenidos de Pavimentos
secado. cloruros. Placas de parqueaderos.
Elementos situados en contacto frecuente
Construcciones en zonas de
con el agua , o zonas con humedad relativa
alta montaña, estaciones
Ataque por hielo y media superior al 75% y que tengan una
5 5.1 deshielo. probabilidad anual superior al 50% de
invernales, cuartos fríos
temperaturas por debajo de -
alcanzar al menos una vez temperaturas
5°C.
por debajo de -5°C.
6 Ataque químico
Instalaciones industriales con
Elementos situados en ambientes con sustancias débilmente
contenidos de sustancias químicas agresivas de acuerdo con la
6.1 Débil capaces de provocar la alteración del Tabla 2, construcciones en
concreto con velocidad lenta. Véase Tabla proximidades de áreas
2. industriales, con agresividad
débil según la tabla 2
Elementos en contacto con el agua de mar.
Elementos situados en ambiente con Estructuras marinas en general.
contenidos de sustancias químicas Instalaciones industriales con
6.2 Medio
capaces de provocar alteración del sustancias de agresividad
concreto con velocidad media de acuerdo media.
con la Tabla 2.
Instalaciones industriales con
sustancias de alta agresividad
Elementos expuestos a fuertes de acuerdo con la Tabla 2.
6.3 Fuerte
alteraciones del concreto. Véase Tabla 2. Instalaciones de conducción y
tratamiento de aguas
residuales.
Abrasión, cavitación. Elementos sometidos Pilas de puente en cauces muy
a desgaste superficial. Elementos de torrenciales, elementos de
7 7.1 Desgaste estructuras hidraulicas en los que la cota diques, tuberías de alta presión,
piezométrica pueda descender por debajo tránsito ligero de pavimentos,
de la presión de vapor de agua. tráfico mediano o pesado.

13. TIPOS DE EXPOSICIONES ( NSR -10 ; NTC 5551 - ACI 201 )
Ataques químicos según NTC 5551 .
SUBCLASE
TIPO DE
PARÁMETROS 6.1 6.2 6.3
MEDIO
ATAQUE DEBIL ATAQUE MEDIO ATAQUE FUERTE
AGUA Valor del Ph 6.5 -5.5 5.5-4.5 < 4.5
AGUA CO2 disuelto (mg/l) 15-40 40-100 >100
AGUA IÓN AMONIO, NH4+ (mg/l) 15-30 30-60 >60
AGUA IÓN MAGNESIO Mg2+ (mg/l) 300-1000 1000-3000 >3000
AGUA IÓN SULFATO SO42-(mg/l) 200-600 600-3000 >3000
AGUA RESIDUO SECO (mg/l) 75-150 50-75 <50
GRADO DE ACIDEZ
SUELO >20
BAUMANN-GULLY
IÓN SULFATO SO42-(mg/kg
SUELO 2000-3000 3000-12000 >12000
de suelo seco)
Estructuras marinas,
Instalaciones de
instalaciones de
Instalaciones tratamiento de agua con
conducción y
industriales con sustancias de agresividad
EJEMPLOS tratamiento de aguas
sustancias débilmente media e instalaciones
residuales con
agresivas. industriales con sustacias
sustancias de
fuertemente agresivas.
agresividad media.

14. TIPOS DE EXPOSICIONES ( NSR -10 ; NTC 5551 - ACI 201 )

15. ESPECIFICACIONES / REQUISITOS ( NSR -10 ; NTC 5551 - ACI 201 )
CLASE
1 2 3 4 5 6 7
PARÁMETRO Subclases 1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 6.1 6.2 6.3
Concreto no
Máxima relación a/m.c. reforzado 0.65 --- --- --- --- --- --- --- --- --- 0.45 0.5 0.5 0.45 0.5
Concreto
Máxima relación a/m.c. reforzado 0.65 0.6 0.55 0.5 0.5 0.45 0.4 0.55 0.55 0.45 0.45 0.5 0.45 0.45 0.5
Concreto
Máxima relación a/m.c. preesforzado 0.6 0.6 0.55 0.5 0.5 0.45 0.4 0.5 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.5
Resistencia especificada
mínima a compresión MPa --- 24 28 28 28 35 35 28 28 35 31 31 35 35 28
Contenido mínimo de material Concreto no
cementante (kg/m3) reforzado 200 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 275 275 300 325 275
Contenido mínimo de material Concreto
cementante (kg/m3) reforzado 250 300 300 300 300 325 350 300 320 340 300 325 350 350 300
Contenido mínimo de material Concreto
cementante (kg/m3) preesforzado 275 300 300 300 300 325 350 300 320 340 300 325 350 350 300
Contenido de aire
incorporado mínimo (%) ** ** ** ** ** ** **
Otros requerimientos * * *
* Cemento resistente a sulfatos (Tipo II , Tipo V) o una adecuada dosís de microsilica o cemento adicionado que cumpla con las normas.
** Según Tabla 4
relación a/m.c. = relación agua / material cementante
material cementante = cemento + adición (la adición debe ser activa)

16. ESPECIFICACIONES / REQUISITOS ( NSR -10 ; NTC 5551 - ACI 201 )

18. ESPECIFICACIONES (POR DESEMPEÑO Y PRESCRIPTIVAS)
CLASE R 28 A/MC CONT. MC ASENT. TMN COEF DE ADITIV INHI. DE CEMENT % ION
DIAS MAX Kg,MIN Pulg, Pulg MIGRACIÓ O CORROSIO O TIPO CL / %
psi, N CL, MAX CLASE N de SO3
MIN Gl/m3
Plat 4500 0.40 335 c Entre 3 y 5” ½”” 4 DCI ASTM C
Muelle 280 c + 60 FA 150 T I /
Entre 6 y 8” TII o T III
Pilotes 6000 0.38 390 c Entre 3 y 5” ½”” 4 DCI C3A 6 a
330 c + 60 FA 8
Entre 6 y 8”
A 5000 0.38 330 c +80FA Entre 3 y 5” ½” A–D ASTM C Cl
varios 330 c+30 SF Entre 4 y 6” F–G 150 0.1%
T I / II o
T III +
B 5000 0.40 280 C + 60 Entre 4 y 6” ½”” Cl
FA
FA +/- 1” 0.1%
ASTM C
D 6000 0.35 390 c Entre 3 y 5” ½” A–D 595 Cl
PreT 330 C + 30 Sf Entre 4 y 6” F–G IP 0.1%
(MS) /
IS (MS)
C3A 6 A
C1 / 5000 0.38 400 min 6” ½” 1 *10 -11 m2/ TII / T V CL
Losas s 8
ASTM 0.2%
150 SO3
C3A < 10 4%
C2 / 5000 0.38 400 Entre 6 y 8” ½” 1 *10 -11 m2/ MS CL
varios s ASTM 0.2%
Min 6” en 1 595 SO3
h 4%
Fuente: Especificaciones para Concreto Marino

19. REQUERIMIENTOS DEL CONCRETO DE PILOTES
ESPECIFICACIÓN VALOR
Asentamiento 225 +/- 25 mm
Relación agua/material f'c (psi) R a/mc
cementante,
resistencia mecánica 5000 0,45
Tamaño máximo
1” (25,4 mm) y ½” ( 12,5 mm)
nominal del agregado
Fraguado inicial 4 horas
Fraguado Final 24 horas
Cemento Portland Tipo I
Características R 7 días de 1500 psi
adicionales Fraguado retardado
Baja permeabilidad
INTERCEPTOR TUNJUELO -CANOAS

20. Aditivos de última generación
• Fabricados con materias primas de última generación
(Policarboxilatos, Microsílica sols, biopolímeros y catalizadores
químicos)
• Importante participación en el desempeño del concreto y el
mortero.
 Ante altas exigencias en procesos de colocación
 Estabilidad volumétrica
 Durabilidad
 Altas resistencias
 Eficiencia de materiales cementante por altas reducciones
de agua y cementantes
• Aporte al impacto ambiental en proceso de producción de
concreto

21. Consideraciones para la selección y uso
de aditivos de última generación
3.Requerimientos específicos del concreto – Efecto del aditivo
5.Validación del desempeño
7.Valor agregado en el uso y aplicaciones del concreto

22. 1. Efecto del aditivo
Alta fluidez
Dosificación
Compatible
Baja Relación A/C Alta resistencia
a segregación
Alta resistencia Durabilidad
mecánica

23. 1. Efecto del aditivo
Gluconatos
Lignosulfonatos
Condensado
de naftaleno Policarboxilato

24. 2. Validación de su desempeño

25. 2. Validación de su desempeño
Dosificación ideal de aditivo
0,7 16
0,6 14
Dosificación [%]
0,5 12
Delta [kg]
10
0,4
8
0,3
6
0,2 4
0,1 2
0 0
3 4 5 6 8
Asentamiento [in]
Delta Cemento Delta Agua AD 20 VISCOCRETE 2100

26. Adiciones Activas (MCS)
•Mejora del desempeño de las propiedades del concreto desde su
estado fresco, hasta su durabilidad
Consistencia de la Mezcla
Comportamiento térmico ( volumen de pasta)
Durabilidad
•Uso de materiales generados por otras industrias (Disposición de
Subproductos)
•Material cementante alternativo o suplementarios (MCS) como
aporte a la reducción de emisión de CO2

27. Consideraciones para la selección y uso
de adiciones
2.Selección y caracterización (Cumplimiento a Normas de
Especificación)
4.Validación del desempeño (Mezclas Binarias, Mezclas Ternarias)
6.Manejo y tratamiento desde la fuente hasta centros de producción
de concreto
8.Búsqueda de la cuantía óptima
10.Cumplimiento de normas ambientales y de uso

28. 1. Selección y caracterización
Tipos de adiciones más usadas
• Cenizas volantes
• Escoria granulada de horno de fundición
• Humo de sílice
• Metacaolín
• Puzolanas
Selección según su beneficio
• Resistencia Mecánica (Desempeño / Actividad )
• Mitigación de ASR
• Resistencia a sulfatos o cloruros
• Costo
• Fuentes /Destino
• Manejo y almacenamiento

29. 1. Selección y caracterización

30. 1. Selección y caracterización
Comparativo Físico
NTC 3493 /
TIPO Ceniza
ASTM 618
ORIGEN C1 C2 C3 C4 F
Fineness, Retained on #325 sieve %26,3 22,4 20 35 Max 34%
Strength Activity index %
7 Day 75,6 80 81,2 72,7 Min 75%
28 Day 77,9 90 87,8 78 Min 75%
Water Requirement % 95 96 81 105 Max 105%
Autoclave Expansion or contraction-0,05%
% -0,04% -0,049% -0,073% Max 0.8%
Density Mg/m3 2,11 2,16 2,294 2,089
Specific Gravity 2,51

31. Si
lic
on
D Porcentaje [%]
io
Al xi
um de
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
0
5
100
in (S
iu iO
m 2)
O %
xi
de
(A
Iro l2
n O
O 3)
(S xi
de %
iO
2) (F
+ (A
e2
l2 O
O 3)
3) %
+
Su (F
e2
lfu
rT O
3)
%
C1
rio
xi
de
(S
O
C2
Lo 3)
Av ss %
ai on
la
bl ig
e ni
ti
C3
Al on
ka
lis %
as
C (N
al
C4
ci a2
um O
)%
O
xi
de
Comparativo ceniza
Po (C
ta aO
si
Norma
um )%
M O
ag xi
ne de
si (K
um O
)%
O
xi
de
(M
gO
)%
C
aO
/N
a2
O
1. Selección y caracterización

32. 1. Selección y caracterización
M.J McCarthy
Towards maximising The use of fly ash as a
binder
University of Dundee
1999

33. 2. Validación del desempeño
Realización de ensayos representativos, a nivel laboratorio y nivel
industrial - Resistencia Mecánica-
Desarrollo de Resistencia - Pruebas día 1 Desarrollo de Resistencia - Pruebas día 2
70% 75%
65% 70%
60%
65%
Resistencia [%]
55%
Resistencia [%]
50% 60%
45%
40% 55%
35% 50%
30%
25% 45%
20%
15% 40%
10% 35%
5%
0% 30%
1 3 7 28 3 7 28
Tiempo [días] Tiempo [días]
Testigo 1 2 3 Promedio Testigo 1 2 3 Promedio
Desarrollo de Resistencia - Pruebas día 3 Desarrollo de Resistencia - Pruebas día 4
65% 80%
75%
60% 70%
55% 65%
50% 60%
Resistencia [%]
45%
Resistencia [%]
55%
40% 50%
35% 45%
30% 40%
35%
25% 30%
20% 25%
15% 20%
10% 15%
5% 10%
0% 5%
0%
1 3 7 28 1 5
Tiempo [días] Tiempo [días] 7 28
1 2 3 Promedio Testigo 1 Testigo 2 1 2 3 Promedio

34. 2. Validación del desempeño
Realización de ensayos representativos, a nivel laboratorio y nivel
industrial - Manejabilidad-
Características estado fresco
6,70
6,20
5,70
5,20
4,70
4,20
3,70
3,20
2,70
2,20
1,70
1,20
0,70
0,20
Promedio Testigo Promedio (278 - 13%) Promedio (278 - 15%) Promedio (281 - 18%) Promedio (286 - 18%)
Perdida de Manejabilidad [in] Cont. Aire Asentamiento [0'] Asentamiento [60']

35. 2. Validación del desempeño

36. Permeabilidad al Cloruro
2. Validación del desempeño
Moderada
Baja
Muy Baja

37. 2. Validación del desempeño
Realización de ensayos representativos, a nivel laboratorio y nivel
industrial - Durabilidad-
1 2 3
(20%) DE CENIZA
56 DÍAS DE
INMERSION EN
SULFATOS TESTIGO

38. 2. Validación del desempeño
Carbonatación

39. 2. Validación del desempeño
Realización de ensayos representativos, a nivel laboratorio y nivel
industrial - Comportamiento térmico-
Cementante 286 [kg] - 18% Ceniza
31
30
29
28
27
Temperatura [°C]
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Tiempo [hr]
Testigo 1 2 3 Promedio

40. 3. Manejo y tratamiento

41. 4. Cuantía óptima
• Uso como sustitución del total cemento del diseño original
conservando R A/C
•Implementación de un nuevo criterio de diseños de mezclas en el
concreto, que incrementa el total del material cementante,
incrementando el % de ceniza (sustitución) y reduciendo la cantidad
de cemento.

42. CONCRETO DE ÚLTIMA
GENERACIÓN
TECNOLOGIA
MSC
ADITIVOS
DISEÑOS
VOLUMEN DE PASTA
A/MC

43. CONCLUSIONES
El concreto de última generación es aquel que responde a los grandes retos de
la Industria de la Construcción, mediante un alto desempeño y con el mejor uso de
los recursos.
La inclusión de aditivos de última generación y adiciones activas en el diseño de
mezclas de concreto, se convierte en un gran aporte a
• El desempeño del concreto en estado fresco y endurecido
• La productividad y competitividad de la industria y del país
• Obtención de créditos en certificaciones LEED
• Reducción de emisión de CO2
Las especificaciones por desempeño permite el desarrollo de mezclas sostenibles
en donde se pueden considerar materiales suplementarios, altas eficiencias de
los cementantes y uso de recursos disponibles (fuentes locales).
Independiente del tipo de cemento utilizado y de acuerdo con otros factores del
proporcionamiento de mezcla y uso de aditivos y MCS se pueden lograr
desempeños adecuados.

44. GRACIAS