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CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL
Hernan ZABALETA·
RESUMEN
La
Central
Rapel,
que estaconstruyenclo
10
ENDESA,
tenclra
unvo/umen total cle
hormigon
cle 700.000
mi.
En
esteinforme, clespues
de describir los
procedimien
tosadoptaclos
parala
obteneion
cle los
agregaclos
yla
procluccion
yconfeccion del
hormigon,
sadetal/on los metodos
cle control
emp/eados.
E
stecontrol
comprencle principalmente:
cemento, granulometr{a
yhumec/acl c/e
los
agregaclos
(correcciones
consiguientes
c/e la
c/osificacion);
consistenciaclel
hormigon
controlac/a
porel tiempo cle
vibracion,
y resistencia 010
compresion
ac/iferentes
ec/ac/es. Se analizan estad{stico
mente
los
resultac/os,
que se muestran en.graficos
y tabias;
estosresultac/os
corresponc/en
alos
600.000
ml c/e
hormigon
yoco/ocac/os.
DESCRIPCION
DEL
PROYECTO
La
Empresa
Nadonal de Electricidad S.A.(ENDESA)
estaconstruyendo
ac tualmenre la CentralRapel,
la que, de acuerde con el programa de construc cionprevisto,
debera entrar en servicio a mediados de1968.
Dicha Central conslsee en un muro en arco de deble curvatura,. de una al tura ma.:ima de 112 m, que
permitira
embalsar las aguas del rio que da su nombre a la
Central,
formando unlago
de alrededor de 700.000ml
y de una superfide
aproximada
de 7.000 hectareas.Aparte
del muromismo,
la obracomprende
dos vertederos en salto de e squi
queflanquean
al muro, y la casa demaquinas,
ubicada alpie
de 1. presa.•
8 REVISTA DF.L IDIEM vel 6, a' I, mayo 1967
• •.
Fig.
1. Ubicaciongeogrofica
de 10CentralCONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 9
Fn la
Figura
1puede
verse Ia ub icacidngeografica
de Ia Central. Lasca-racteristicas mas
importantes
de Ia obra son las siguienre
se Altura maxima del muro: 112 m.Capacidad
maxima del embalse: 750 x 10'm'.
Superficie
el embalse: 8000 hectarea sCaracteristicas hidrol
dg
ica s del rioRapel:
Caudal medio anual: 187m'/seg.
Crece milenaria: 10.000
m'/seg.
Volumen total de
h�rmig6n:
700.000m'
aprox.Porenc ia instalada maxima
(5 unidades)
: 350.000 KW.En la
Figura
2 s e muestra Iaplanta general
de la Central.Fig.
3. VI.ta general de 10. In.talacioneli de faena. A 10 derecha, en primerplana, 10planta
de agregado., y de'ro., 10 torre de
hormigon.
A 10izqulerda
en primerplano,
el cable·riel, 'f10 REVISTA DEL IDIEM vol 6, DI I, mayo 1967
PRODUCCION
YCOLOCACION DEL HORMIGON
La consrruccion de una obra de
magnitud
como la CentralRaped,
harequerido
una canridadimportante
de instalaciones de(aena,
entre las c uaIes s e Ineluyen las destinadas a la
producci6n
y colocac ion delhormigon. (Fig.
3).
Por sernos ne c e s ario para el desarrollo del rema que nos ocupa,daremos una somera descr
ipc
ion de elias en las Hnea s quesiguen
a continuacion.P lanta ae
agregaaos
La
Figura
4 indica esquematicamenre la d isposic ion finaladopta
da paraella,
y laFigura
5 e s una vista de la p lanta, EIagregado
primario
c onsisee en unamezcla en
proporciones
variables deagregado
fluvial con rocachancada,
elc ual se
acopia
en unapila primaria.
De alIi e s extraido medianre un tunel ytransportado
por cinra hasta la p lanta deagregados
propiamente
tal.Or
ig
ina lmenreproyectada
para la s eleccion deagregados
sin lavado enlos
harneros,
deb io modificars eposteriormente
agregando
un harnerodeshi-CllfTA , •
� Olin7 r'"-M
�
ClMTA'
(T'-lIn")
CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 11
Fig.
5. Planta d.agr.gada.
dratador y un
tornillo
Eagle
(Fig.
5)
parapoder
efecruaruna seleccionbumeda,
debido al mal resultado de selee cidn y
limpieza
obtenido en losprimeros
ensayos.
Puede verse que Ia d is pos ic ien
adoptada
peem ire Iaproduce
ida de seiscategorias
deagre�ados:
6"-3"; 3"-1'i,", l'i,"-�",
�
"-ASTM
Nil",
ASTMNII,,
ASTM NO 30
(arena
gruesa)
ybajo
ASTM NO 30(arena final.
EI tamafio maximo de 6"
queda fijado
porla
abertura de las mandibulasdel chancador
primario.
La
capacidad
de tratamiento de Ia p lanra es de 300 toneladas deagregado
prima
rio porhora,
con un consumo med io de agua de2,30
m'
Imin.
To"
..J.
"0'''';90"
La
Figura
6 peemite apreeiar la disposicion
de la torreprincipal.
La partesuperior
esta ocupada
por seis silos paraagregados,
cada uno de unacapa-. .
cidad de
60
m',
y dospai.
almacenamieoto de cemento, de unacapacidad
aproxtmada
de 30m'
cada uno,A continuacIdn
viene
elpiso
de romanas,donde se realiza eIpesaje
de losagregados,
cemeneo, agua yaditivos.
que vana
constituir elhormigoo.
En eaeepiso
esta, ademas,
el control de la torre,Enseguida,
descend lendo, s e encuenrra elpiso
debetoneras,
coostituidopor tres betooeras de
3
m'
de eapacidad(de
hormigon
vibrado eostrio)
cad.12 REVISTA DEL IDIEM vol 6. nD 1. mayo 1961
El funcionamiento de 1a torre es auromatico 0
manual,
a voluntad del operador.
Entre las caracterisrica s mas
importantes
relacionadas con el control del hormig
on debe seiialarse que la torre cuenta con compensacion de las hu medades de las arenas gruesa y f ina para porcentaje
s de humedad inferiores a10% y. ademas, con un medidor de burnedades de las arenas, que funciona en
base a la med ida de la re sisrencia eIecrrica de la arena.
Esre
ultimo,
sin embargo, deb ie serabandonado,
porque medidas comparativas realizadas con el sistema de secado de arena indicaron falta de s e nsib i lidad del
medidor,
aparte de que por permir ir solo lecturas de hume dade s hasrade un 11
"'0,
su uso que d aba limitado en formaimporranre
,Adyacentes
a la torre de hormig
en, tres sHos para cemenro con una c apacidad total de 2.nOO t perm iren m anrene r un stock que asegura un aba srecirn ie n
to permanente aprox ima damenre una semana al rirmo prome d io de colocac ion
d iaria,
Aparte
de la torreprincipal,
y pr incipa
lmenre en las concretaduras de la Casa deMaquinas,
s e uri liza una torre auxi I iarequipada
con una betonera deCONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL
1,5 m'
decapacidad
y con cuatro silos de 10m'
decapacidad
cada uno para cuatrotipos
de agre gado s, mas un silode 8m'
para c e m enro,Transport.
y c%cacion de/horm;gon
Una vez
preparado,
el hormig
on e stransportado
mediante un silo-carril de6
m'
decapacidad,
0 bien en un si lo-camidn de 3ma
decapacidad.
Un cable-riel de 2'1 t de
capacidad
maxima y dos blondines de 12 t decapacidad
maxima se e ncargan del transporte y c olocacion delhormigon
en el dado en concre rura,(F
ig.
7).
Fig. 7. Visto del coble riel
Una vez de s c argada la
capachada
rra nsporra da (de 6 0 3ma
segtin
el caso),
el horm igon s e e sparce y compacta mediante vibradores de alta frecuencia.
La c olocacion del horm
ig
on s e eIec nia normalmenre en dados de una altura de
1,'10m
c oncrerados en capas de0,'50
mde altura. En laFigura
8se muestea el muro en c on srruccion.
Aparte
de 10anterior,
dos bombas de d ob Iepiston
y unasimple
permiren14 REVISTA DEL IDIEM vol 6, nO 1. mayo 1967
CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL
del agua, la Casa de
Maquinas
y concretaduras por el..istema degalerias
superpuestas,
La bomba de doble
piston
destinada a las concretaduras de la Casa deMaquinas
es abastecida mediante camiones-betonera de4.5
m'
decapacidad
(hormigon
vibrado en sit io)
desde la torre aus:iliar dehormigon.
SISTEMA DE CONTROL DEL HORMIGON
La
magnitud
ycomplejidad
de la obra,bosquejada
brevemente en las linenque
precedent
hacen necesario un control de calidad estricto delhormigon.
producido
a cadencia industrial con un ritme que pue de superar los 100m· /b
en momentos determinados de la cons rruccion,
Con e sre
objeto
se haprevisto
un sistema de control que se basa en doselementos fundamentales: el Laboratorio de
Hormigones
y unaorganizadon
de control en faena durante las concretaduras.Control
enel
loborotor;o Jehorm;gones
EI laboratorio esta
equipado
para la reaIizaciSn de los controles del cementade los aridos y del horm
Ig
on de acuerdo a las pautas que se indican a continuacidn,
Control del
cementoInc
Iuy
e elcontrol.
tanto del cementoproducido
enfabrica,
como del que se utiliza en faena.EI pr imero s e realiza sobre una muestra represenrariva tomada cada 2.000
t de
produc
cion,
a Ia cual se Ie realizan los sigu
ienres ensayos:
-resistencias en morrero RILEM a
2,
7, 28.
90 y365
dias.- calor de hidrarac
ion,
par el metoda de la bore l la Thermos.
-supe rf ic ie e specifica
, s eg iin el sistema Blaine
(ASTM
C204-55).
-peso especIf ico, s egdn ASTM C 188-44.
-tiempo
defraguado,
segiin
ASTMC 191 - 52.- falso
fraguado,
segun el Bureau of Reclamation"EI control en faena, realizado es
porjid
icamente aI azar,incIuye
los mismas ensayos antes indicados. Solo el de fa lso
fraguado
se realiza sIs temaricamente dos veces al d ia, debido a las dificultades que sabre la
ejec
ucion delos traba
j
ossignifica
e sre fenomeno,En Ia Tabla I se indican las espec ificaciones ex
igidas
al cementa. queuta c onsriruido par un cementa
portland
ripe
I ASTM can un agregada
de un 30% depuzolana
(ceniza
volcanica),•
16 REVISTA DEL IDIEM vol 6. DI I, mayo 1967
TABLA II
CoMPOSICION QUIMICADEL CEMENTO Y DE LA PUZOLANA
TABLA I
EsPECIFICACIONES DEL CEMENTO
Tiempodefrapado:
inieial: minimo 45 min.
final: maximo 10 b
Espanli6fteoautoclave:maximo0,'"
Superficieespeeifica Blaine: 3.400.± 200
emIl
..Calor debldraraci6a:mbimo 70eal/a. Realsteael..minimss RILEM:
Compresi6a Flul6a
ka/em2
lIa/em2
2 di.. 100 20
7di.. 200 35
28 dias 300 60
90 di..
400 70
Puzolana Cemento
" "
SI02
70.0 19,5FeaO, 1,1 3,0
AlaOs
16,4 6,0CsO 1,0 64,8
MaO 0,3 2,0
N'aO 3,8 - - 0
K',IO 3,4 --
-SO, o__
2,6 Perd. Csl. 4.0 1.7
Ademas de 10
anterior,
la composrc ronquimica
del cemento y de la puzolana no deben apartarse s ensib lemenre de las cifras indicadas en la Tabla
II,
las que
corresponden
a valorespromedios
normales para estos materiales.Control
r/e
losarir/os
Esee
comprende
tre s etapas de control: chancadorprimario,
planta
de agregados,
y torres de hormigdn
,y se realiza en las sigu
ienre s condiciones:Chancar/or
primario.
Las muestras, enproporci6n
de unadiada,
s e tomao a la salida delchancador,
sobre la cinta que transporta eIagregado
basta de s cargar en la
pila
primaria.
Un analisis
granulomerrie
o de la muestra perm ire obtener el sobretamaiiode la fracdon
6"-3",
y, a craves del resultadoobtenido,
regular
la aberturade las mandibulas del chancador
primario.
Se ha
aceptado
comoregia
que debe cerrarse la mandibula cuando dichosobretamaiio es
igual
0 mayor de 20% en tres mue s rras sucesivas. Esre procedimiento riene por
obje
tcconseguir
que la frac cidnsuperior
a 6" no excedade un 2% en la curva del
agregado
total delhormigon
de tamano maximo6",
ccnsid erando la fractura cion que se
produce
dude Ia salida delagregado
del chancadorprimario
hasta sullegada
a las romanas de la torre dehormig6n.
Planta r/e
agregar/os.
Se toman muestras de los tresagregados
mas finos(are
nafina,
arena gruesa y�"-N°4,
a los cuales se les efeenian analisis granulomerr ico.de materia
organica
y peso especIfico,CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 17
alimentacion de
agregados,
gasto de agua en las torres de harneo yplanta
de arena, zonas de extracc:ion de los agregados
),
Torr. d.
hormigon.
Se realizan dos mue atre os diarios deagregados
en las ro manas de la torre dehormigon,
con un Ineervale deriempo
de 12 horas entreellos
aprosimadamente.
EI
primero,
en lamanana,
Ineluye
muestras de los seisagregados
produ
eidos,
EI
segundo,
en latarde,
soloinduye
muestras de los tresagregados
masfinos.
A estas muestras se Ies somere a ensayo
granulometrico,
determinacionde peso especIfieo y semanalmente a ensayo de materia
organica.
Segun
los resultadosgranulometricos
secorrigen
las dosHicaciones delhormigon
en uso de acuerdo al programa de concretaduraprevis
ro. Esta co rreceien se efectua dos veces al dia para los rres agregados
mas finos y se manalmente para los tresagregados
mas gruesos, considerando en esta ocasion la
granulometrra
media de las seis muestras tomadas en la semana co rrespond
ienre,Solo si Ia
granulometria
de un agregadc
individual se aparta sensib lemen re delpromedio
semanal en uso, se realiza una e orre ccien de la curva granulometrica total que c orr
ija
e sa variadon.La rorre ausHiar de
hormigon
s e .mue strea diariamenre,corrigiendose
lasdosificaciones en uso con cada muestra de los cuatro agre
gados
tomada.La
Figura
9 indiea las curvasgranulomchricas
idea les a las cuales seajusta
la dosIficacidn del hormig
dn,Con el
obje
to de acelerar Ia determinacion de lasdosifieaciones,
se hansimplificado
alma:limo
los metodos de dosificacionempleados.
Para es re ob[eto
, luego decomprobaciones
dgurosas
de la exacrirud delsistema,
se banFig.
9. Curvasgranulometrlcas
Id.al.s,
cemento + arldos.� 100.---�_r�_r----��----��--�---T_----� -c
�
��----�_r�_r----�+_-"5
801----+-+-4--+--__�
70 �--_1�4_�-�4_�I_�����+_----� u-c
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o NIIOO �30 16 8 •
�
..18 REVISTA DEL IDIEM vol 6. nil I. lDayO 1967
establecido tablas en las
cuales,
mediante el conocimiento de los modulos definura de los
agregados iodividuales,
puede
determinarse elporcentaje
e orre apond
iente para obrener elmejor
ajuste
a la curva ideal.Control
rle
hormig6n
EI
principal
control efec tuado sobre elhormigon
e s el de su resistencia a compresion.
Ademas s e controla por ensayos a trac cidn por flexion y a traceion in d irecta(ensayo
brasilefio),
Con esre
objeto
se toman muestras delhormigon preparado
en las torresde horm
ig
dn con una frecuencia no inferior ados muestras d iar ias,Cada muestra para ensayo de cempresidn est. constituida por ocho pro
betas,
de las cuales se ensayan dos a una edad de 7dias,
tres a 28 dras y dos a 90 dias. Una de cada cinco muestras consta de dosprobe
cas adicionales para ensayo a 180 dias.
Las
probe
tas esean constituidas por cilindros de30
em de diametro par45 em de altura para los
hormigones
de tamafios maximos 6" y3",
yde cubos de 20 em de arista para los de tamafio maximo 1�"
y�".
Previamente al ensayo de compre sion se rectifican las caras de ensayo
con una mezcla de azufre
fundido,
arena y negro de bumo.Los ensayos de rraccion por flexion y traccion Indieecra se efectuan una vez por semana e
incluyen
3probetas:
una para ensayo a 7 dias y dos paraensayo a 28 dias.
Inicialmente,
durante la puesta en servicio de la torreprincipal
de hoemigon,
se efecruaron, ademjis, controles degranulometria
en humedo del hormigon
total. Se desistio de utilizarlo como sistema permanente de control debido a las dificultades de su
ejec
ucion en relac ion a laprecision
de los re sulrados.
Semes eralmenre se efecnia rambien un control del
hormigon
en obra mediante te s
rig
os extraidos con sonda. Este controlincluye
ncrmalmenre seisa ocho puntos de la
obra,
distribuidos en losbloques
que en el momenta del muestre o rienen mayor edad.Normalmente los re st
igos
estan constituidos por cilindros de 15x22 cm y, en aIguna
socasiones,
por cilindros de30x4�
em,Control
clelhormigon
cluronte loseoneretor/uros
Para decidir el sistema de control del
hormigon
durante lasconcretaduras,
se
partio
de la base que el debepermitir
la mante ncion 10 mas uniforme pos ible de Ia re sisrencia y la
plasticidad
delhormigon.
Consideraodo que las romanas de la torre pesan los componentes del hor
migon
con suf ic ienre exacrirud para untipo
de hormig
en de caracteristicasuni-CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL
cas fuentes de variaeion de los
parametros
antes iodicadospodran
proveoir
de variaeiones en la dosis de agua del
hormigon
y en lagranulometria
de losagregados
constituyentes.
A su vez, las variadones de agua tienen suodgen
en las variaeiones de humedad de losagregados.
Por 10 tanto,
evidentemente,
un sistema ideal de control debepermitir
c enoe er encualquier
momento la humedad y lagranulometria
Inrerna de cada uno de losagregados
componenres, Sinembargo,
esre conocimiento ideal instantaneo e s, en Ia
practica, imposible,
dado que laejecuc
ien de las medidasnecesarias
requiere
de un clerrolapso apreciable,
aun cuando las condicionesde muestreo y las instalaeiones para secado y harneo de los
agregados
seanmuy eficientes. Por e sta
razon,
deben aceptarse ciertassimplificadones
que,en otras
palabras,
se traducen en variaciones de losparametros
controladosalrededor de los valores
optimos.
Por otra parte, las
simplificaciones
no deben estremarse basta el punto dellegar
hasta un nive l de control inadecuado.En el caso de la Central
Rapel
se estimo como resultadooptimo
elpoder
mantener la razon
agua/cemento
dentro del valor teodco previsto !0,02
y Iaplasticidad
del hormigdn
con una variacion de +- 1 cm en el asentamiento en el cono de Abrams.Esquema
de control
EI esquema de control se
organizo
sobre las siguienres
bases:Un obrero
especializado
se manriene en un punto desde donde pue de ob servar el interior de Ia beeonera donde s e pre para elhormigon
y, al acercarseal final del
tiempo
de revolrura,apreciar
laplasticidad
delhormig6n.
Median te ad ic iones que no exc edan de un os5
11m'
en la dosis de agua pue de corregir
laplasticidad
del hormigdn,
si este e s mas seco que 10previsto.
Si la co rrec cion supera la cifraanterior,
debe dar aviso a una persona calificada parac orreg ir Ia dcs ificacien.
Un
segundo
obrero roma muestras cada 15 minutosaproximadamenre
de los tres agre gados masfinos,
a los cuales determina par secado su humedad y,una vez secos, el
porcentaje
que pasa por Ia malla NO 4 ASTM en elagregado
%"
- NO4,
eI retenido en la malla N° 16 ASTM en Ia arena gruesa y el reteni do en la malla N0 50 ASTM en la arena fina.Un
inspector,
depreparaci6n
universitaria(constructor
civil),
ubicado enel sitio en que s e realiza la c oncreeadura, esta recibiendo constaneemente la
informacion obrenida por los dos obreros antes mencionados y, mediante esos
datos,
calculando la raz onagua/cemento
delhormig6n.
Si esta aumenta sobrelos limites previseos, los datos granu lome teicos citados le
permiten
realizar20 REVISTA DEL IDIEM vol 6, DO 1, mayo 1967
En el caso de concretaduras eIecruadas con
hormigones
de tamafio maI:imo 1
'1,"
0inferior,
se controla ademas el asentamiento en elcono de Abrams.Limitaciones del
sistema de controlFl
sistema,
tal como se ha descrito, presenta lassiguientes
limitaciones:a)
Solo s e conoc e e aac tamente la cantidad de aguaaportada
como humedadpor los tres
agregados
mas finos. La de los tres mas gruesos e s e stima da por el aspecto de estos y en base a un control que cada 8 boras realiza eI laboratorio.
b)
Lagranulometria
de los tresagregados
mas finos es estimada apartir
del conocimiento de un solo valor de su curva
granulomerric
a. En el caso delagregado 'I."
-Nil
4,
las variaciones del porcentaj
e deinfraramafios
(bajo
malla Nil 4ASTM)
perm iren conoce r la cantidad de arenagruesa
aporrada
por e ste material.Aunque
de diferentegranulometria
que laarena gruesa
producida
por la p lanta, el c onocim ienro de este valor da oportunidad de efectuar correcciones que compensen un exc e s o de arena gruesa
en el borm
igon,
En 10 que a las arenas respecta, la
Figura
10 permire apreciar lapreci
sion con quepuede
estimarse el modulo de finura de elIas apartir
de los porcentajes
rerenidos en las mallas Nil 16 y Nil 50ASTM,
para las arenas gruesay fina respecrivamenre,
<I( IX ::l Z u:: 1,8 w 01,7 o
51,6
g
1,5 ::EARENA FI�A
V.
/
1/
./
r
7(
/ l,.c 1,3 1,2 1,130 .co SO 60
"!,.<N950 ASTM
<I( IX ::l Z ii: 3,7 w c 3,6 o
53,5
g
3,.c ::E 3,3 3,2 ARENA GRUESA I/
I
t
.f
I
V
/
Fig.
10. Relacion entremo dulo de flnura y porcentaje retenido en el tomiz ASTM N9 50, para arena fino, yNt 16 para arena grue.a.
3,1 3,0
30 .co 50 60
% <NO 16ASTM
A su vez el conocimiento de los modu los individuales de la arena
per mite la manrencion de un modulo de f inura c onsranre en la me z cla de ambas
arenas.
c)
Finelmenre, enalgunas
ocasiones se ba pres enrado el caso de que seproduzcan
variaciones degranulometria
0 de humedades con mayor fre euencia que la de los muestreoscorrespondientes.
CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 21
de
hormigon.
Esta cantidadcorresponde
al volumenpromedio
colocado en � dias detrabajo,
que e s eltiempo
dedrenaj
e del agua conrenida en esos agregados.
Eseeperiodo,
quepuede
estimarse aceprab
le enprincipio,
no alcanza sin
embargo
a ser suficientementeefectivo,
por el heche de existir unasola
pila
para cada arena, con dos bocas dedescarga
muy cercanas entre si.Esto se ha rraduc ido en la
practica
en la utilizacion conseanee, durantelos
periodos
de colocacidn intensiva de hormig Sn,
de arenas con centenidosde humedad elevados y muy
variables,
debido a laproduce
ion de bolsones de agua quedescargan
intempestivamente,
afectando varias masadas sucesivasde borm
ig
on,La
Figura
11 permireapreciar
un casoespecialmente
desfavorable en es tesentido,
correspond
lenre a las variaciones de humedadproducidas
en lostres
agregados
mas finos en una concretadura de dificil control.Igual
fenomeno,
aunque con menorintensidad,
seregistro
enalgunas
oportunidades en eI
agregado
�"-
N°4,
enespecial
cuando,
por causa de un con sumosuperior
a laproduc
cion,
lapila
de Ia p lanra de agregados
no se mantenia lIena.
5
r-
'\
-,ARENA F'NA
V
I
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�-
I
I
Fill,
11. Variacion de 10humedad delosallrellados
finos canel tiempo.
-25
�
on
w a 20
-e a
w
�
15J:
10
o
o 2 3 �
TIEMPO(h)
Falso
fraguado
Un
problema especial
de control que se ha suscitado con frecuencia relari va ba sido eI de lapresencia
de falso fraguado
en el cemento.La
practica
ha demostrado que una d iferencia de penetrac iensuperior
a12mm en el ensayo s e
gjin
el metodo antes indicado del Bureau ofReclamation,
significa
problemas
de vaciado en el hormig
Sn inmediatamente de spues de susalida de la betonera hasta su
llegada
al bloque
en concretadura. Sinembargo,
22 REVISTA DEL IDIEM vol 6, nO I, mayo 1967
Una selucidn de esta anomalia se ha Intenrado por medio del uso de adi
tivos
(retardadores
0plas
eificanres),
sin obtenerse un resultado satisfactorio. Solo un aumento deltiempo
de revoltura en labetonera,
del orden de�
de minuto por cada 4 mm de aumento en la diferencia de peneeraeien eo el ensayo
de falso
fraguado,
hapermitido
una normal izacien de laplasticidad
del hormigon.
R
ESUL TADOS
OBTENIDOS
La medida de Ia eficiencia de un sistema de control se tiene a traves de los
rctsultados obtenidos en su ap licac ien,
En el easo de Ia Central
Rape
l,hay
diversos puntos sobre euya deedvidad no parece eonveniente enfoear nuestro analisis.
Control
del chancadorprima
rioLa
Figura
12 indica la d istribuc ion de frecue ncias de losporcentajes
de agregado
mayor que 6" cooteoido en la fracc ion 6" -3"
delagre
gad
oprima
rio.CI) ,.. 99
• -c o '" ...J ;:J 2i ;:J U '" CI) '" u z UJ ;:J U UJ 0:: 14. 5
__,-
V��
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/
".TORRE DE HORMIGON
/ ....
J
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CHANCADOR PRIMARIOI ./
./
..V'{.f
I
1I
Fig.
12. Fracclan auperlor a 6" en e'agregado
6"-3".97 90 80 60 50 30 20 10 -2 1
0 5 10 15 20 25 30 35 40
"SOBRE ,"
De acuerdo al c rirer io definido
anteriormente,
pue de verse que eI resulta do obren ido eon el control efectuado da valores no tan buenos eomo 10 previsto,
ya que solo un 75% de las muestras daporcentajes
inferiores al 20% deagregado
mayor que 6".Veamos ahora como dieho resultado se traduce en eI
agregado
6" -3"
eoIa terre de horm igSn,
Dieho
graifieo
nospermite
ver, enprimer
lugar,
laimportante
fracturacionque el
agregado
grueso sufre en su trayecro desde el chancadorprima
rio hasta las betoneras de Ia torre de horm
ig
dn, Por otra parte,consideraodo
I. dosificacien teorica del horm
ig
Sn de6",
se ve que el tamafio real de e s ee ultimoCONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 23
Considerando la c are ncia de malla de 6" en los harneros de la
planta
deagregados
y, ademas, que eoalgunas oportuoidades
Ia aIimenraeitin del chancador
primario
se efecnia con material fluvial del rioRapel,
conbajo
poreentaje
comprendido
entre 4" y6",
se ha estimado que el sistemaempleado
conduce a un resultado pracrrc o satisfactorio.
Conlrol
tie 10plonto
tieogregotlos
Tal como se
explico
aoteriormente,
este control tiene un canicter mas bieopreventivo,
dado que lasposibilidades
de correccion SOD limitadas.La
Figura
13 mu estra la d istribuc ion esradfsrlca de los porcentaje
sbajo
mana Nil 4 ASTM contenidos eo el
agregado34
,!.. Nil 4.Puede verse que un 80% de las muestras tieneo uo
porceotaje
de materialbajo
la malla Nil 4 ASTM inferior a 10%. Esre resultadopuede
considerarsemediocre,
dado que e seeagregado
es somerido a un doble harneo por la mallade esa abertura.
"
99ut 97 -e
c
� 90
..J
::J 80
� ::J
60
u -e 50
Fig.
13. Fraccion inferior al to. ut� 30 IIIbN'.c en el
agregado
%
It_.c.0 20 z w
10
::J
U 5
w a: 2
II. 1
./
./
V
v
/
� ,.
J
l
/
I
I
,
o S 10 lS 20 2S 30 3S
" BAJO NI ..
Fn Ia
Figura
14 se haprocedido
de mane ra similar con los modulos de (i. nura de las arenas gruesa y fina.Si se considera que una variacion de
0,10
en el modulo de finura de unade las arenas
significa
una variacion de un 1% en los porcentaje
s de mezcla de las arenas para mantener cons ranee el modulo de finura de la mezclatotal,
la
Figura
14 nos indica que existe unadispersion
Impo
rtars e en lagranulome·
tria de las arenas, ya que solo un 30% de las muestras ccnrroladas se manrie
nen dentro de un rango
comprendido
entre eI modulo de finura medio +0,10.
Estos resultados nos esrdn indieando que el control e
jerc
idono fuetotalmente eficaz en
Iograr
una buena uniformidad en lasgranulometr
ias, Enotras
palabras,
que la planta ha demostrado falta de elasticidad para obtener24 REVISTA DEL IDIEM yol 6. a· 1. mayo 1967 " 99 on 97 <I(
�
905
BO �B
60 <I( 50 on <I( 30 u 20�
10B
5�
2 IL 1 O,BO 1,30 , I/
)
I
I
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ARENA FINAIt-
I- ARENAGRUESA_
, I 71 ,
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I' fI I
II
IIf� I: I I I
ft.1
I III
• II/11
Ii,.
:
II II
..
I
IIi
I I! II I I I I
Fig.
U. Modulo d. 'Inuro d. laa oronoa gru•• a ., fino.I,BO 2,30 2,BO 3,30 3,BO �,30 MODULOS DE FINURA
Control del
hormigon
Los resultados del control
ejercido
sobre la fahr lcacien delhormigon
pueden
analizarse desde dos puntos de vista:
a)
la rnanre ncien de Iaplasticidad,
b)
la re sIsrencia,
Plasticiaaa
Disponemos
de tres factores dejuic
io parajuz�ar
su uniformidad,Primero esta constituido por las muestras de
hormigon
tomadas en la to rre de hormigon,
a las cuales s e mide el asentamiento en el cono de Abramsy el
tiempo
de vibracion necesario para su compacracIen,Las
Figuras
15 y 16 muestrangraficamente
la d isrribuc Ion de frecuenciasde asentamientos y
tiempos
de vibrac ionrespectivamente,
para las muestrascorre
spond
ienres a tamafios maximos 6",En la
Figura
15 pue de verse que la mediana de los asentamientos de las muestras tomadas fue de2,"
em y que un 60% est.comprendido
en el rangodefinido por dicho asentamiento med io + 1 cm, y un
95%
entre el asentamientomedio.±
2 em,Fig.
15. Asentamlentos del hormigon.
�
" 99o 97 <I( ..J :::I 90 � :::I BO u <I( on <I( U z w :::I U W IX IL 60 50 10 3 2
--�
V'" �/
v //'f'
//
IJ
·1 30 20 1o 2 3 5 6 7
CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL
La
Figura
16 indica que Iamedia-0' de los
tiempos
de vibracion de lasmuestras fue de 15 seg, que un 50% esui
comprendido
en un rango de 15 ± 5seg
(que
de acuerdo a nuestra expe rienciacorresponde
a un range de plas-ticidad similar al indicado para eI a
sentamieneo),
y un 80% entre dichotiempo
de vlbracien medio + 10 seg. Ambas medidasconducen,
por 10tanto, a resultados similares. Cons ide
rando Ia
dispersion
que introduce elhecbo de eliminar el
agregado
sobre 2"para Ia medida del asentamiento y sobre 4" para la del
tiempo
de vibracion,
ellas demuestran que la
plasticidad
halogrado
ser manteoida en uo altopor-�
" 99o 97 '" oJ :l 90
�
80 U '" OIl 60 '" 50/'
/"
//
)
f/
r:/
I u z W :l U W � u, 30 20 10 510 20 30 40 50
TIEMPOS DE VIBRACION ••11
Fig.
16.Tlempos
devlbraciOnempleados.
centaje
dentro de valores que, en Iaprjic
rica, no interfieren con una buena compacta cion del hormig
on, manteniendo uo rendimiento de eolocacicn apropiado.
FI
segundo
factor dejuieio
10constituyen
las medidas de asentamiento que se efec ttian en faena sobre losbormigones
de tamafio maximoigua
l 0 inferior a 1
�".
En la
Figura
17 se harepresentado
Ia d istribuc ion de10,
poreeotajes
deas entamienros
comprendidos
entre el asentamientoprevisto.±
1 em para 428eoneretaduras en que se controle el asenramienro a cada masada correspon
d ienre al volumen
transportado
por un camicn-betonera, Puede verse que enalrededor de un 50% de las c oucretaduras, el 75% 0 mas de los as e nramienros
se mantuvo dentro del rango antes
indieado,
no existiendoninguna
eo que 00quedara
comprend idc en dic ho rango por 10 menos un 50%.Fig.
17. Parcentaje. de a.entamiento. que
cumplian
can 10. valore. previ.to. ± 1 em.
OIl"99
�
97 '" ..J :l 90 � 80 :::;) o -e on 60 '" 50 U 30 z w 20 :::;) u 10 w � 5 � }/
v
/'
� ��
� �..../
./ 2 150 60 70 80 90 100
26 REVISTA DEL IDIEM vol 6, nil I, mayo 1967
Esre resultado
pued
e considerarse satisfactorio si se riene en cuenta que una variacion de + 1 em en el asentamiento se traduce en una variacion inferioral 5% de la
resistencia,
manteniendose c onstanre la granulometria total delhorm
igon
, y que no repre senta influenciaimportante
en la colocacidn en faena.Finalmente,
un tercer elemenro dejuicio
10constituye
el control depla
sticidad del horm
ig
Sn de ramafio maximo6",
realizado por medida deltiempo
de vibrac ion en faena.
Esre control se efectue en una
oponunidad,
con elobjeto
depoder
apreciar la variabilidad de la
plasticidad
delhormigon
a su Hegada
al punto de colocacidn y abarco unperiodo
detiempo
en el cual se colocaron alrededor de10.OOOm'
del hormig
on analizado.La Tabla III resume los resul
tados obtenidos. En ella se indica
el
porcentaje
de masadas de hormigon
cuyotiempo
de vibrac ion eranormal,
mayor que 10 normal 0 inferior al normal. Se c onsidero como tie rnpo normal de vibracidn
aquel
queperm ire la cempactacion total de una
masada de 6
mS
entre doscapacha
das sucesivas de borm
ig
en; e s de alrededor de 4 minutos enpromedio.
Lacom-TABLA III
TIEMPO DE VIBRACION EN FAENA
Tiempode vibraci6n Numero de "-masada.
Mayorque el normal 54 3
Normal 1. 540 92
Menorque el normal 83 5
To,al 1.677 100
pactacion se efecrtia normalmente por un
equipo
de cinco vibradores.Esta apreciacidn perm ire obrener,
independizandose
delobservador,
unamedida basrante sensible de la
plasdcidad
del hormigon,
Como
puede
verse, el porcentaie de masadas deplastic
idad normal sobrepasa el
90%.
Las masadas mas fluidas superan en porcentaje
a las mas secasque las de
plasticidad
normal.Esdmamos que el resultado anotado
puede
considerarse indicativo de uncontrol adecuado de la
plasticidad
del hormig
Sn,Resistencia
En 10 que a las resistencias respecta, vados son los factore s que nos co rr e
sponde
analizar.En
primer
lugar
, hastaque
punto han sido obtenidas las resistencias previstas por el
proyectista,
las cuales se indican en la Tabla IV en 10 que con cierne a las resistencias a compresidn, Las re siseencias a traceion DO se e specificaron.
En la Tabla V s e indican los resultados med ios de las resistencias a
7,
28 y
90
dias,
y los coeIic ienre s de variacitin obeenidos para las diferentesresis-CONTROL DEL HORMIGON EN LA CENTRAL RAPEL 27
TABLA IV
RESISTENCIAS ESPECIFICADAS PARA EL HORMIGON
ResisceneiJls Cilindro 30I:45em Cubo20
I:20em
28 diu 90di.. 28 diu 90di..
Media semanal
minim•• Ill/em2 210 260 260 300 Individual
mini-ma, Ill/em2 180 220 220 260
TABLA V
RESISTENCIAS OBTENHlAS EN HORMIGONES DE OBRA
Caract. delhormi.oo Resiueneias media.
k./em2
Coef. 98rlac:iOn," pane deC A C T probeta R7 Ra R90
Va
V.,obra
260 0,49 6" Cilindro 192 266 323 10 10
Muro 280 0,53 3" Cilindro 180 2fi3 312 9 6
Tomas 370 0,54
�
..Cubo 215 303 400 9
CasaMaquinas 330 0,56 11/2" Cubo 183 262 328 14 10
260 0,49 6" Cilindro 192 2':'1 325 II 10
Venedero. 280 0,53 3" Cilindro 184 2Si 32-:' 10 8 220 0,58 6" Cilindro I·· lOi lS8 IS 13
C = Dosis de cemeneo,
kl/m'
A/C=Relaei6nalua/eementoenpeso
T = Tamanomallimodel a.regsdo
R7, Ray R90= Resisteneias mediasa la eompresion a 7,28y90dias.
Va
Y ""= Coeflctenres de variaeion delas resistencias I28Y 90diasFig.
18. Promedlolmenlual.1 d. 101 relisteneios d.1mura en el
periodo
1964-1966.
AMJJASO NDE F MAM J J ASO NO EF M AMJ JASONO
28 REVISTA DEL HlIEM vol 6, nO I, mayo 1967
tencias c orre
spond
ienre s a lasm�estras
del muro para elperfodo
1964
- 1966,De ambas
puede
de duc irse que, engeneral.
las resistencias especificadas hansido obtenidas
ampliamente.
Una excepc ien se presenta en el mes de abril de1965
causada por unabaja
en las resiseencIas del cemenro, hecho queobligo
a sobredosificar temporalrnenre los
hormigones.
Un
segundo
factor relacionado con las re sisrencias que debemosanalizar,
es enque
grado
representan las del horm igon colocado en obra. Estimamos queun crirer io ade cuado en e ste sentido c onsiste en comparar entre 51 los resul tados de los res
rigo
s extraidos delhormigon
en sitio y de las muestras de hormigon
fresco correspond
ientes. Los valores anotados en la Tabla VI nos permiten hace r e sta comparacion,
TABLA VI
CoMPARACION DE RESISTENCIAS ENTRE MUESTRAS Y TESTIGOS,
(ka/cm1
Rt
3'7 34.1 H� 300 3H 278 no 2H 30� 250 �O9Rh
346 340 22� 300 339 30� 201 201 299 298 298Rt
30� 305 337 225 261 283 308 260 media =PI
'"289Ph
276 301 299 .:!52 269 280 388 314 media =Ph
= 290Rt
= Resistencrade testigoselItraidos deobra, reducidas a cilindro 30 II45 cmy a 90dias de edad,
Ph
= Resj stencias delas muestras lomadas delhormigon fresco, a los 90 dias de edad.Como los
testigos
tienen edades y dimensior OJ d iferentes a las de lasmuestras, hemos hecho una conversion de las resistencias de los
primeros
asu
equivale
ncia en cilindro de30x 45 em a 90 dias de edad, Para esteobje
tohemos recurrido a las tablas del Concrete Manual del Bureau of Reclamation
y a la curva de endurec imiento del horm
ig
on deducida de los ensayos de resis-tencia de las mue stras de tamafio mall:imo 6" hasta 180 dias de edad.
Aun cuando la
aplieaci6n
de formulas de reduccion como las indicadas introduce un factor dedispersion
y tiende adesmejorar
la correlaeion entrelos valores ind ividuales, una comparacion entre las r esistencias medias pue
de s e rvirnos como criterio adecuado de comparac ion, Segun
podemos
ver enla Tabla
VI,
estas re sistencias medias no difieren entre61,
10 cual nos indica que las muestras de laboraror io son
representativas
del
hormig
on colocadoen obra,
Sin
embargo,
tomando en conslderacion que las muestras de hormig
on representan un volumen
parcial
de hormig
on del total colocado en lasobras,
nosqueda
por analizar si el orden demagnitud
de las variacionesproducidas
enCONTROL DEL HORMIGON EN· LA CENTRAL RAPEL 29
Si
aceptamos que la resisteneiadepende
fundamentalmente de la razonagua/cemento
delhormigon,
las variaeiones de estaseran
un indice de lasvariaeiones de resistenda.
Una est.macion
podemos
obtenerla a traves de los controles de humedaddectuados en la torre de
hormigon
y en ellaboratorio•.La Tabla VII
indica,
a laizquierda,
la disrribucIon de las razones agua-cemento obrenidas en laboratorio en base
a las medidas de humedades de todos los
agregados
constituyentes
delhormigon
y dela dosis de agua en uso en el
momento del muestre o,
Como pue de verse, un
74% de las razones
agua/ce
mento estacomprendido
den-TABLA VII
DrSTRIBUCIONDE LAS RELACIONES AGUA -CEMENTO
CIlculadl enel llborltorio Eldlllidleaobra
Rlnlo RIDIO
A/C " A/C "
(Alc) , 23
(A/C>t±
0.01 56 (A/C)t!
0.02 74CAlC),!
0.02 86(A/C)
,±
0.04 94CAlC),±
0.04 99(AlC),!
0,05 100CAlC)t±
0,06 100(A/C>t = RlzOo IluI/c:ementote6riC:I delhorlllilcin.
tro del rango de variacion que hemos
aceptado
comooptimo,
y un94%
dentro del valor
fijado
par ellaboratorio.± 0,04.
Una variacion de estamagnitud
indica que un
96%
de las resistencias halogrado
mantenerse dentro de un rango
aproximado
R
±0,10
R,
siendoR
la resistenciamedia;
10 que a su vezsignifica
un coeficiente de variaeion del orden de5%,
valor que concuerdahien can los sefialados en la Tabla V.
En la Tabla
VII,
a laderecha,
hemos anotado la distribucion de los rangos de variaeion de las razones
agua/cemento
calculados por losinspectores
de
hormigon,
basados en el conocimiento de las humedades de los tees agregados
mas finos y una estimacion de la de losagregados
gruesos durante las eoacretaduras,Dichos valores muestran una concerdancia
aceptable
can losanteriores,
10 cual nos
permite
asegurar can buen fundamento que los coeficientes de variacion obtenidos de las muestras son
representativos
delhormigon
colocado en obra.OBSERVACION
ES
FINALES
En las Iineas que
preceden
hemosquerido
dar un breve resumen de la forma en que s e ha establecido el sistema de control de calidad delhormig6n
producido
para la CentralRape
I y de los resultados a que este sistema ha30 REVISTA DEL IDJEM \'01 6. a' 1. mayo 1967
Dado que los resultados obtenidos
pueden
considerarae adecuados a lamagnitud
y condicionesparticulares
deltrabajo,
nos baparec:ido
quepodria
constituir un aporte de derto
ioteres
para losespec:ialistas
eo esta materia que en el futuro se vean abocado. aproblemas
similares.Por otra parte, nos ba
guiado
tambien la idea de tratar de haeer notar elevidente intere. que el control de caUdad de!
bormigon
representa para la seguridad y buena e
je
cucidu de lostrabajos,
sin que elsignifique
un recargoimportante
en el costo delbormigon
(en
el caso deRape!
el costo adicional del control puede estimarse inferior al 2� del costo delhormigon
colocado).
Finalmente nos re sta dec ir que faeeore s
importantes
en los buenos resultados son la eompreside de las
jerarquias
superiores
y la colaboracion deun
personal
ef ie iente y compenetrado de sulabor,
con los que ha tenido lasuerte de c ontar eI autor de estas lineas en su
desempeilo
en la CentralRapel.
QUALITY CONTROL OF CONCRETE AT RAPEL POWER PLANT
SUMMARY:
In
