Estudio de Validación del Uso de Partículas de Nanosílice en Hormigón para Pavimentos de Aeropuertos Alumna Fabiola Salas, Usach Alumno Sebastián Santiagos, Usach Ing. Mauricio Ortiz Orden, DAP - MOP
TEMARIO PRESENTACIÓN: 1. Objetivos del presente estudio de validación del uso de nano sílice en hormigones para pavimentos aeroportuarios. 2. Tipos de deterioros mas usualmente encontrados en Pavimentos de Hormigón en Aeropuertos. 3. Medición del Estado de Conservación de los Pavimentos de Hormigón en Aeropuertos. 4. Costos Aproximados de Construcción y/o Remoción de Mezclas Hormigón en Aeropuertos. 5. La nanotecnología del sílice aplicada a pavimentos de hormigón. 6. Resultados preliminares del presente estudio de validación.
7. Conclusiones.
1. OBJETIVO DEL ESTUDIO: Analizar una alternativa que mejore las propiedades mecánicas de las mezclas de hormigón para pavimentos aeroportuarios en Chile, para : a. Retrasar en la aparición de deterioros producto de la aplicación de cargas. b. Menos cantidad de intervenciones del área de movimiento c. Estimar posibles reducciones en los espesores de losas proyectado.
re Costos de mantenimiento
Costos de ocupación
Costo de re materiales
2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Grietas Longitudinales, Transversales y Diagonales Solicitaciones por expansiรณn, retracciรณn o arqueo
Grietas de severidad alta son potenciales generadores de FOD
Grietas dividen Losa en dos o tres partes
2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Roturas y Desprendimientos de Esquina Roturas de esquina son grieta que intersecta las juntas a una distancia menor o igual que la mitad de la longitud de la losa
Causadas por repetición de cargas, combinadas con la pérdida del soporte y tensiones por alabeo.
Una rotura de esquina se diferencia de un desprendimiento de la esquina por que la fisura se extiende verticalmente a través del espesor total de la losa
2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Grietas en Bloque
Grietas en bloque se interceptan y dividen la losa en cuatro o mรกs piezas
Ocasionadas producto de un exceso de cargas y/o un soporte inadecuado de la fundaciรณn.
2. DETERIOROS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON Desprendimiento Superficial o Mapeo Superficial
Red de fisuras poco profundas que se extienden solo a través de la superficie superior del hormigón
Resultan usualmente por un curado inapropiado y/o acabado del hormigón o por causas de ciclos de hielo y deshielo y puede llevar al desprendimiento superficial
3. MEDICION DEL ESTADO DE CONSERVACION DE PAVIMENTOS DE HORMIGON El método PCI (Pavement Condition Index) clasifica los pavimentos según su integridad estructural y las condiciones operacionales de su superficie, e indica las posibles causas que originaron su deterioro (cargas, clima / edad u otros) .
Se ha desarrollado un listado total de 15 patologías para pavimentos de Hormigón Tipo de Deterioro Severidad del Deterioro
Cantidad de Deterioro Índice de Condición de Pavimento
Nivel de uso adecuado
Nivel de conservación
4. COSTOS APROX. DE CONSTRUCCION Y REMOCIÓN DE HORMIGÓN Configuración tipo del área de movimiento de un aeropuerto regional en Chile
Pista 2.000 x 45 metros
Calles de Rodaje
Plataforma 190 x 120 m.
Plataforma Aviación General
Rodaje Aviación General
Estructura de Pavimento tipo en base a la operación aviones de la familia A 320 – A 321 Capacidad: 1 clase: 199 (configuración típica), 220 (máximo) 2 clases: 185 (configuración típica)
Estructura Tipo Pavimento Hormigón
Hormigón e = 0,40 m Base e = 0,20 m Subrasante Fuente: Elaboración propia
4. COSTOS APROX. DE CONSTRUCCION Y REMOCIÓN DE HORMIGÓN Costos Promedio x m3 Remoción
Construcción
$26.000 $US 33
$180.000 $US 225
CONSTRUCCION PISTA:
CONSTRUCCION PLATAFORMA:
Dimensiones: 2.000 x 45 m. Área = 90.000 m2 e hormigón = 0,40 m. Costo Unitario $ 180.000 Volumen = 36.000 m3
Dimensiones: 190 x 120 m. Área = 22.800 m2 E hormigón = 0,40 m. Costo Unitario $ 180.000 Volumen = 9.120 m3
Costo Total MM$ 6.400 $US 8.000.000
Costo Total MM$ 1.641 $US 2.050.000
CONSERVACION PISTA:
CONSERVACION PLATAFORMA:
Dimensiones: 2.000 x 45 m. Área = 27.000 m2 e hormigón = 0,40 m. Costo Unitario $ 26.000 Volumen = 10.800 m3
Dimensiones: 190 x 120 m. Área = 6.840 m2 E hormigón = 0,40 m. Costo Unitario $ 26.000 Volumen = 2.736 m3
Costo Total MM$ 280,8 $US 351.000 + CONSTRUCCION
Costo Total MM$ 71,1 $US 89.000 + CONSTRUCCION
Fuente: Registros DAP para
5. NANOTECNOLOGÍA DEL SÍLICE APLICADA A PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Beneficios para el Hormigón: ▪ Las mejoras en las propiedades mecánicas del concreto se atribuyen a la eliminación de vacíos y en definitiva a la homogenización de la mezcla. ▪ La nanosílice participa en el proceso de hidratación para generar C-S-H que llena los espacios vacíos en la zona de transición entre la pasta y el agregado para mejorar la densidad, cohesión y la impermeabilidad. Mejora las propiedades mecánicas Mejora de la zona ITZ Mejoramiento de su microtextura Aumento de la durabilidad del Hormigón Mejora en la respuesta a la abrasión
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Metodología de Trabajo:
Ensayos en Laboratorio Mezcla Hormigón Patrón ETG DAP N°16
V/S
Mezcla Hormigón
Mezcla Hormigón
Mezcla Hormigón
1% NS
2% NS
3% NS
0% NS NS: Nanosilice
Análisis de Resultados
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayos a desarrollar: Compresiรณn
Flexotracciรณn
Vicat
Abrasiรณn
Permeabilidad
Propiedades en estado endurecido
Propiedades en estado endurecido
Propiedades en estado fresco
Durabilidad
Durabilidad
NCh 1037
NCh 1038
NCh 152
ASTM C 944
SIA 262/1
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparación de Probetas:
Mezcla
Árido grueso, fino y arena + Cemento + 80% agua + 20% de agua (con o sin nanosílice)
Docilidad
Asentamiento de cono según requisitos de ETG DAP N°16 Pavimento de Hormigón Hidráulico
Probetas
a) Cilíndricas, en dos capas de igual espesor b) Prismáticas en una única capa
Curado
Cubierta de arpillera húmeda + Desmoldar e introducir en piscina de curado hasta el ensayo
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Preparaciรณn de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Probetas:
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Compresión: Edad de 7 días Kgf/cm2
Resistencias individuales
Kgf/cm2
500
500
450
450
400
400
350
350
300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0
0
1
Muestra patrón
2
3
%
Resistencias Máximas Promedio 42 Mpa 35 Mpa
40 Mpa 429,90 407,00
357,00
41 Mpa
414,93
20 %
%
6. RESULTADOS A LA FECHA DEL ESTUDIO Ensayo de Compresión: Edad de 28 días Kgf/cm2
Resistencias individuales
Kgf/cm2
500
500
450
450
400
400
350
350
300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0
0
1
Muestra patrón
2
3
%
Resistencias Máximas Promedio 47 Mpa 41 Mpa
48 Mpa
41 Mpa 487,57
421,00
421,00
483,80 15 %
%
7. CONCLUSIONES 1. Los resultados son a la fecha preliminares y no permiten formar una opinión bien fundamentada respecto de los efectos que produce la incorporación de distintos porcentaje de nanosilice en las mezcla de hormigón para pavimentos aeroportuarios. 2. Los resultados obtenido para los ensayos de compresión, muestran una primera tendencia favorable, respecto de un aumento de la resistencia de orden de 15% a 20%. 3. De los resultados obtenidos a la fecha, se observa que el porcentaje de nanosilice optimo fluctuaría entre 2% a 3%.
7. AGRADECIMIENTOS Y CONTACTOS • •
Sebastian Santiagos H, sebastian.santiagos@usach.cl Fabiola Salas V, fabiola.salas@usach.cl
• • •
Carlos Ruiz T, carlos.ruiz@mop.gov.cl Loreto Araya Z, loreto.araya@mop.gov.cl Cristian Vargas M, cristian.vargas.m@mop.gov.cl
• •
Marcelo Gonzalez H, magonza7@ing.puc.cl Leonardo Brescia
• Jose Mauricio Ortiz O, jose.ortiz.o@mop.gov.cl
www.alacpa.org jmortiz@alacpa.org
GRACIAS POR SU ATENCIÓN