Solución a la pérdida de asentamiento del hormigón y al bloqueo de la bomba en un proyecto de gran altura con superplastificante de policarboxilato en polvo CAS 25133-97-5
Un contratista de construcción a cargo de un proyecto de torre residencial de treinta y dos pisos en Metro Manila, Filipinas, experimentaba un problema recurrente con la colocación del concreto que ralentizaba el avance estructural y aumentaba el costo del proyecto. El contratista adquiría concreto premezclado de una planta de dosificación local y lo bombeaba a los pisos superiores mediante una bomba de línea única con una altura de elevación de más de 80 metros. A partir del vigésimo piso, el concreto llegaba a la salida de la bomba con una trabajabilidad insuficiente para su colocación y compactación, lo que obligaba a los equipos de obra a agregar agua en el punto de descarga para restaurar la fluidez antes de que el concreto pudiera colocarse en los encofrados de columnas y losas.
El desafío
La adición de agua en el punto de descarga solucionaba el problema inmediato de trabajabilidad, pero creaba dos problemas posteriores más graves que la pérdida de asentamiento original. En primer lugar, la adición incontrolada de agua aumentaba la relación agua-cemento del hormigón colocado por encima del límite de especificación estructural de 0,45, y las mediciones de campo mostraban relaciones agua-cemento reales de 0,52 a 0,58 en el hormigón colocado en los pisos superiores. Las muestras de núcleo tomadas de las losas terminadas de los pisos superiores mostraron una resistencia a la compresión promedio de 28 a 31 MPa frente a un requisito de especificación de 35 MPa como mínimo, un déficit que requirió una revisión estructural y la inyección de lechada correctiva en varios elementos de columna.
En segundo lugar, la inconsistencia en la trabajabilidad entre las cargas de los camiones estaba provocando bloqueos intermitentes de la bomba en el punto de entrega del piso superior. Cuando el hormigón llegaba con un asentamiento inferior a 100 mm y el operador de la bomba continuaba bombeando en lugar de detenerse para añadir agua, el tapón de hormigón en la tubería de la bomba provocaba una acumulación de presión y un bloqueo que requería el desmontaje parcial de la tubería para su desatascado, lo que generalmente tomaba de dos a tres horas por cada bloqueo. El proyecto había experimentado siete bloqueos de la bomba en un período de seis semanas, cada uno de los cuales causaba paradas de producción de medio día que agravaban el retraso en el programa de construcción.
La causa principal fue el sistema de aditivos utilizado en la planta de dosificación. La planta empleaba un superplastificante a base de naftaleno en la dosis estándar para las condiciones de Metro Manila, que proporcionaba un asentamiento inicial adecuado de 160 a 180 mm en la planta, pero perdía trabajabilidad rápidamente durante el transporte y el bombeo. El tiempo de transporte desde la planta hasta la obra era de 35 a 45 minutos en el tráfico de Manila, y el bombeo añadía otros 15 a 20 minutos antes de que el hormigón llegara al punto de descarga del piso superior. El tiempo total transcurrido desde la mezcla hasta la colocación era de 55 a 65 minutos de forma constante, muy por encima del intervalo de trabajabilidad de 30 a 40 minutos del aditivo de naftaleno en la dosis utilizada.
La solución
El ingeniero de obra del contratista se puso en contacto con EastChem para solicitar asistencia técnica después de que la revisión de un ingeniero estructural detectara un déficit de resistencia a la compresión en los elementos del piso superior. EastChem recomendó cambiar el sistema de aditivos de la planta de dosificación, pasando del superplastificante de naftaleno al grado de retención de asentamiento.Superplastificante de policarboxilato en polvoEl compuesto CAS 25133-97-5 se disuelve y dosifica como mezcla líquida en la planta de dosificación.
El polvo de PCE de grado de retención de asentamiento para la construcción de hormigón en edificios de gran altura mantiene la trabajabilidad del hormigón entre 60 y 90 minutos después de la mezcla gracias a una obstrucción estérica sostenida sobre las partículas de cemento, superando significativamente el rango de 30 a 40 minutos del naftaleno con una relación agua-cemento equivalente. Con una dosificación del 0,18 % en peso de cemento, el PCE de grado de retención de asentamiento mantuvo un asentamiento inicial de 180 a 200 mm en la planta de dosificación y entregó el hormigón en la salida de la bomba del piso superior con un asentamiento de 150 a 170 mm, dentro del rango aceptable para la colocación y consolidación sin adición de agua.
EastChem proporcionó asistencia técnica a la planta de dosificación para el cambio de aditivo, lo que incluyó la calibración de la dosificación para el tipo específico de cemento en uso, la verificación de la compatibilidad con el aditivo reductor de agua existente y los resultados de la mezcla de prueba que confirmaron que el cambio al polvo de PCE mantuvo la especificación de resistencia a la compresión mínima de 35 MPa con una relación agua-cemento de 0,42 sin adición de agua en el punto de descarga.
Los resultados
A las dos semanas de cambiar al polvo de PCE de EastChem, el contratista informó de la eliminación de la adición de agua en obra en los puntos de descarga de los pisos superiores. La retención de la trabajabilidad del hormigón para el bombeo a través de la elevación vertical de 80 metros fue consistentemente adecuada para la colocación sin agua suplementaria, y las mediciones de asentamiento en el punto de descarga promediaron de 155 a 175 mm en veinte cargas de camión consecutivas monitoreadas durante la primera semana de operación completa con el nuevo sistema de aditivo.
Tras el cambio de aditivo, cesaron por completo los bloqueos en las bombas. El proyecto recuperó aproximadamente cuatro días laborables de producción durante el primer mes al eliminar las paradas por desatascos, compensando parcialmente el retraso acumulado durante el período de bloqueos recurrentes.
La resistencia a compresión de las muestras de núcleo de los elementos del piso superior colocados después del cambio de aditivo promedió entre 38 y 42 MPa, por encima del mínimo especificado de 35 MPa y dentro de la variación aceptable para el diseño de la mezcla. El ingeniero estructural dio por concluida la revisión correctiva de todos los elementos colocados después de la fecha de cambio sin requerir investigaciones ni trabajos correctivos adicionales.
Posteriormente, la planta de dosificación adoptó un grado de retención de asentamiento.polvo de PCEcomo aditivo estándar para todos los contratos de suministro de hormigón para edificios de gran altura en el área metropolitana de Manila, en sustitución del sistema a base de naftaleno que había causado problemas de trabajabilidad y resistencia en el proyecto de la torre.
Lo que dijo el cliente
Estábamos añadiendo agua en cada vertido de los pisos superiores y nos decíamos que estaba dentro de los límites de tolerancia. Los resultados de los núcleos demostraron que no era así. EastChem identificó la mezcla como el problema de inmediato y la solución se implementó en dos semanas. No hemos tenido ningún bloqueo ni fallo de resistencia desde el cambio.
Ingeniero de obra, contratista de construcción, Metro Manila, Filipinas
Preguntas frecuentes
¿Qué causa la pérdida de consistencia del hormigón durante el bombeo en proyectos de edificios de gran altura?
La pérdida de consistencia del hormigón durante el bombeo en proyectos de gran altura se debe a una combinación del tiempo de tránsito desde la planta de dosificación hasta la obra, la fricción en la línea de bombeo y el tiempo transcurrido antes de la descarga en los pisos superiores. Los superplastificantes de naftaleno y melamina pierden trabajabilidad entre 30 y 45 minutos después de la mezcla, ya que la reaglomeración del cemento supera el mecanismo de repulsión electrostática.polvo de PCEEn el grado de retención de asentamiento, mantiene la trabajabilidad durante 60 a 90 minutos mediante una obstrucción estérica sostenida, cubriendo todo el tiempo de tránsito y bombeo en la mayoría de los proyectos de gran altura sin necesidad de añadir agua en el punto de descarga.
¿Por qué añadir agua en la obra para restaurar la trabajabilidad del hormigón provoca problemas de resistencia a la compresión?
Cada 10 litros adicionales de agua por metro cúbico de hormigón aumentan la relación agua-cemento en aproximadamente 0,02 a 0,03 unidades y reducen la resistencia a compresión a los 28 días entre 3 y 6 MPa, según el diseño original de la mezcla. En proyectos de gran altura donde las especificaciones estructurales requieren una resistencia a compresión mínima de 35 MPa, la adición incontrolada de agua que incrementa la relación agua-cemento por encima de la especificación puede reducir la resistencia en obra por debajo del umbral de aceptación, lo que requiere una revisión estructural y posibles trabajos de reparación costosos.
¿Qué dosificación de polvo de PCE mantiene la trabajabilidad del hormigón para un bombeo vertical de 80 metros?
Para el hormigón bombeado verticalmente de 60 a 100 metros con un tiempo de tránsito de 35 a 50 minutos, el polvo de PCE de grado de retención de asentamiento CAS 25133-97-5, en dosis de 0,15 a 0,25 % en peso de cemento, generalmente mantiene un asentamiento superior a 150 mm en el punto de descarga. La dosificación exacta depende del tipo de cemento, la temperatura ambiente y el asentamiento inicial deseado. Una mezcla de prueba en la planta de dosificación con el cemento y el diseño de mezcla específicos confirma la dosificación correcta antes de comprometerse con la producción a gran escala.