NCh 170 2016 Requisitos de Durabilidad Gerardo Staforelli

Actualización Actualización Norma NCh170:2016 “Hormigón requisitos generales” (Durabilidad)

Gerardo Staforelli V.. Septiembre 2016 

Introducción NCh170 “Hormigón “Hormigón requisitos requisitos generales” generales” es • La norma NCh170 el principal documento de referencia para la especificación del hormigón en Chile versión del año 2016 2016 reemplaza reemplaza a la del año • La nueva versión 1985, incorporando el desarrollo de la tecnología del hormigón y la industria de los últimos 30 años

Fechas de cambios Norma NCh 170

NCh Ch1 170.Of Of5 52

33 años

NCh Ch1 170.Of Of8 85

NCh Ch1 170:2016

31 años

Enfoque nueva norma

Prescriptivo

Transición

Comportamiento

1985

2016

202X ?

CONSENSO

Estructura norma •   Temas

•   Indice 1.

Alcance Alcance y campo campo de aplicación aplicación

2.

Referen Referencias cias normativa normativass

3.

Términos érminos y definicion definiciones es

4.

Clasificació Clasificación n por resisten resistencia cia mecánic mecánica a

5.

Requisitos Requisitos y designació designación n

6.

Requisitos Requisitos por durabilida durabilidad d

7.

Requisitos Requisitos de materiale materialess

 –  Confección y entrega

8.

Diseñ Diseño o mezc mezcla la

9.

Confecció Confección n hormigón hormigón

 –  Procesos constructivos

10. Transpo Transporte rte

 –  Anexos

12. Compactac Compactación ión

 –  Generalidades  – Clasificación y requisitos  –  Diseño mezcla

11. Colocación Colocación 13. Curado Curado y protecció protección n 14. Hormigonado ambientes ambientes agresivos agresivos 15. Desmolde y descimbre 16. Ensayos Ensayos 17. Frecuencia muestreo 18. Anexos Anexos

Generalidades 1. Alca Alcanc nce e

•

Establece requisitos generales mínimos para especificar, especificar, confeccionar confeccionar,, transportar transportar, colocar, colocar, curar, curar, prot proteg eger er,, desm desmol olda darr y desc descim imbr brar ar,, horm hormig igon ones es de densid densidad ad entre entre 2000k 2000kg/m g/m3 y 2800 2800kg/m kg/m3, usad usado os en hormigón simple y en hormigón reforzado.

•

Clasifica a los hormigones por resistenc resistencia ia a compresión compresión o resistencia a tracción por flexión y est estable ablece ce grad grados os de expo exposi sici ción ón,, jun junto con los los requi equisi sittos par para espe especi cifi fica carr el horm hormig igón ón por por dur durabili abilida dad. d.

Generalidades 2. Referen Referencias cias normativ normativas as

•

Se indica indica una una serie de documentos documentos indispensables indispensables para para la aplicación de la norma.

•

Por ejemplo se se citan citan referenc referencias ias relativas relativas a ensa ensay yos de durabilidad:

•

NCh2262 “Hormigón y mortero mortero – Determ Determina inació ción n de la permeabilidad al agua   – Método de la penetración de agua bajo presión”.

•

ASTM ASTMC2 C227 27 Stan Standa darrd Test est Meth Method od for Poten otenti tial al Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method)

Ensayo Ensayo permeabilidad

Ensayo Ensayo permeabilidad

Ensayo Ensayo permeabilidad

Generalidades 3. Términos érminos y definici definiciones ones

•

Se elimina el concepto concepto de “relación Agua/Cemento ”

•

Se introducen conceptos relativos a durabilidad:

•

Ambiente agresivo

•   Durabilidad • •

Fisuración plástica

Se incorpora el concepto de “Madurez”: “Madurez” :

•

“… la resi resist sten enci cia a que el horm hormig igón ón alca alcanz nza a a una una determinada edad depende de las temperaturas a las que ha estado sometido durante dicho período” M: Madur Madurez ez o Índic Índicee de Madure Madurez, z, (° C - días días)) ó (°C-horas). T : temperatura promedio durante el intervalo de tiempo tiempo Δt (°C). Δt: intervalo de tiempo (días) ó (horas). T0: temperatura temperatura datum = -10 °C a 0 °C

Madurimetro

Curva resistencia-madurez

Clasificación y requisitos requisitos 4. Clasificación del hormigón por resistencia resistencia mecánica •

Clasificación Clasificació n por resistencia a compresión: El horm hormig igón ón se clas clasif ific ica a segú según n su resi resist sten enci cia a espe especi cifi fica cada da a probetas as cilíndri cilíndricas cas de 150mm compresión,  f  c, determinada en probet x 300mm ´

Tabla n°1 Clasificación de los hormigones por resistencia a compresión compresión G rado G05 G10 G15 G17 G20 G25 G30 G35 G40 G45 G50 G55 G60

Re si ste ncia e spe cificada f´c MPa 5 10 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Clasificación y requisitos requisitos 5. Requisitos Requisitos y designación del hormigón

•

El hormigón hormigón debe cumplir cumplir la resistenc resistencia ia especificada especificada de proyecto, los requisitos de durabilidad  y otros requisitos requisitos particulares.

•

La designación del hormigón debe considerar considerar al menos:

•

Grado de resistencia mecánica

•

Fracción defectuosa

•

Tamaño máximo del árido

•

Asentamiento de cono

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón “6.1.1 La durabilidad del hormigón depende de sus propiedades propiedades y de la agentes es interno internoss o externo externoss   que ge  presencia de   agent gener neren en ataq ataque ue al  elemento estructural. Un hormigón con una  baja permeabilidad incrementa la durabilidad  del hormigón y colabora en la protección de las armaduras frente a la ensayos de corrosión. Lo anterior se puede evaluar por medio de   ensayos desempeño del hormigón realizados en Laboratorio y/o terreno. 6.1. 6.1.2 2 Para ara obten btener er un horm hormig igó ón du dura rabl ble, e, resu result lta a ne neccesar esaria ia la implementación de medidas adecuadas en el diseño de la mezcla, la  fabricación,  fabricación, correctas prácticas de colocación, compactación, compactación, curado y   protección  protección del hormigón. hormigón. ”

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón “6.2 Especificación del hormigón por durabilidad    proyectista estructural debe asignar los grados de exposición 6.2.1 El  proyectista de acuerdo con la severidad de la exposición exposición prevista de los elementos elementos de hormigón… 6.2.2 El proyectista estructural debe considerar, al asignar el grado de exposición, si el proyecto considera medidas especiales de protección del elemento estructural… 6.2.4 Con el fin de proteger proteger a las estructuras de hormigón reforzado reforzado en condicio condiciones nes ambien ambiental tales es conside considerad radas as como como no agresiva agresivas, s, se debe debe cemento mínima de 240kg/m 240kg/m3.”  utilizar una  dosis de cemento

Clasificación y requisitos requisitos Origen Patologías 4% 10% 40% 18%

Diseño Construcción Materiales Utilización Otros

28%

Helene, Pe. Pereira F: Rehabilitación y Mantenimiento de Estructuras de Hormigón , 2007, Sao Paulo, Brasil.

Clasificación y requisitos requisitos Que decía NCh 170 Of 85?

Clasificación y requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón 6.3 requisitos de durabilidad debido a la acción de agentes Internos

6.4 Requisitos de durabilidad debido a exposición a agentes externos

6.3.1 Contenido máximo de sulfatos

6.4.1 Congelación y deshielo

6.3.2 Contenido Máximo de Cloruros

6.4.2 Ataque de sulfatos

6.3.3 Reacción árido álcali

6.4.3 Ataque por agentes externos que provocan corrosión

Para cada caso definen condiciones de exposición y requisit sitos a cumplir tanto para materias primas como para el hormigón

6.4.4 Hormigones de baja permabilidad

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón 6.3 Requisitos de durabilidad debido a la acción de agentes internos

• Sulfatos • Cloruros • Reacción árido-álcali

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón

•

Contenido máximo de sulfatos

   El cont conten enid ido o máxi máximo mo de sulf sulfat atos os en el horm hormig igón ón,,

expresado como SO4, debe ser menor o igual que el 2% del peso del cemento y corresponde a la contribución total de los componentes del hormigón excluyendo el cemento. utilizar áridos áridos y agua cuyos cuyos contenidos contenidos de  Se pueden utilizar sulfatos superen los valores máximos establecidos en NCh163 y NCh1498, siempre que el contenido máximo de sulfatos en el hormigón sea menor que lo establecido precedentemente.

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requisitos Requisitos por durabilidad durabilidad del hormigón

•

Contenido máximo de cloruros

contenido máximo máximo de iones cloruro solubles (Cl-) en  El contenido el hormigón, aportados por todos sus componentes son: Tabla n°3 Contenido Contenido máximo de iones cloruro solubles e n el hormigón -

Tipo de hormigón Hormigón reforzado y hormigón en masa que contenga conte nga armadura armadura Hormi gón prete nsado

Contenido iones cloruro cloruro (Cl ) solubles soluble s en agua -

3

kg Cl /m  de hormigón 1,20 0,25

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requi Requisit sitos os por por dur durabi abilid lidad ad del hormig hormigón ón

•

Reacción árido-álcali

 Cuando

se disponga de áridos reactivos o potencial potencialment mente e reactiv reactivos os (según (según NCh163 NCh163   Método químico ASTM C289) y el hormigón va a estar expuesto a un ambi ambien entte de alt alta hume humed dad o sume sumerrgido, do, es posible utilizar estos áridos si se cumple alguna de las siguientes condiciones:



Se dispone de información información respecto respecto de obras similares, construidas construidas con materiales de la misma fuente, en las cuales no se haya presentado daño como consecuencia de reacción árido-álcali



Si se usa cemento Portland (NCh148), con álcalis solubles en agua ≤ 0,60% (expresado como sodio equivalente)



*** Se verifique expansión a 3 meses ≤0,05% o a 6 meses ≤0,10% (determinada en prismas de mortero según ASTM C227)



O se cuente con estudios estudios especiales que permitan permitan su uso.

Clasificación y requisitos requisitos 6. Requis Requisito itos s por dura durabil bilida idad d del horm hormigó igón n

6.4 Requisitos Requisitos de durabilidad durabilidad debido debido a exposición exposición a agentes externos •

Congelación y deshielo

•

Ataque externo de sulfatos

•

Ataque por agentes externos que provocan pr ovocan corrosión

•

Hormigón de baja permeabilidad

Clasificación y requisitos requisitos •

Congelación y deshielo Tabla 4 - Requisitos de l hormigon sometido a la accion accion de congelacion y deshie lo

Grado de exposicion

F0

Hormigon no expuesto a congelacion y deshielo

F1

Hormigon expuesto a congelacion y deshielo y ocasionalmente ocasionalmente expuesto a humedad

F2

F3

Minimo grado de resistencia especificado Mpa

Aire total %

Tamaño máximo nominal del árido Dn mm

Si n re st stri cc cci on on

Si n re st stri cc cci on on

Si n re st striccion

6,0

10

5,0

20

4,5

40

7,5

10

6,0

20

5,5

40

7,5

10

6,0

20

5,5

40

Hormigon expuesto a congelacion y deshielo y en contacto continuo con humedad Hormigon expuesto a congelacion y deshielo y en contacto continuo con humedad y expue sto a productos quimicos descongelantes

G30

G30

G35

Notas: .- Tolerancia en contenido de aire

±1,5%

.- Para hormigón de grado superior a G35 el contenido de aire se puede reducir en 1%

Clasificación y requisitos requisitos •

Ataque externo de sulfatos  Definición de grados de exposición Tabla Tabla 5 - Grados de exposicion por sulfatos Contenido maximo SO4 Soluble en el suelo Disuelto Disuel to en agua % en peso ppm

Grado

S0

No agre si vo

< 0,10

S1

Mode rada

0,10 ≤ SO4 < 0,20

S2 S3

Se vera

0,20 ≤ SO4 ≤ 2,00

1 500 ≤ SO4 ≤ 10 000

Muy se vera

SO4 > 2,00

SO4 > 10 000

< 150 150 ≤ SO 4 < 1 500 Agua de mar

Clasificación y requisitos requisitos •

Ataque externo de sulfatos  Requisitos para el cemento según grado de exposición Tabla 6 - Requisitos Requisi tos del cemento para el hormigon en contacto con sulfatos Requisitos del cemento Grado de exposicion

S0 S1 S2 S3

Porcentaje de expansion máxima según ASTM C1012

(1)

Contenido C3A en el cemento %

si n re stri ccion

sin restri ccion

0,10 a 6 me se s

≤8

0,05 a 6 meses

(2)

≤6

0,05 a 6 meses

(2)

≤5

 (1) El cemento debe cumplir al menos uno de l os dos requisitos  (2) Si falla criterio expansión 6 meses, el cemento se puede usar si si cumple con expansión máxima de 0,10% a un año

Clasificación y requisitos requisitos •

Ataque externo de sulfatos  Requisitos para el hormigón en contacto con sulfatos 

Para cada grado de exposición, se debe cumplir cumplir con el el requisito de resistencia resistencia con uno uno de los los sigu siguie ient ntes es requi equisi sito toss: dosis mínima de mínima especificada y con cemento o profundidad de penetración de agua

Tabla 7 - Requisitos de l hormigon en contacto contacto con sulfatos

Dosis minima de Minimo grado de Grado de exposicion cemento resistencia especificada kg/m3

S0 S1 S2 S3

Profundidad de penetracion de agua, segun NCh2262 mm

G17

-

-

G25

320

≤ 40

G30

340

≤ 30

G35

360

≤ 20 3

Nota 1: Para Para el grado de exposicion S0 la dosis minima de cemento es 240 kg/m kg/m

Nota 2: Para Para los grados de ex posicion S1, S2 y S3 se debe cumplir con el minimo grado de resistencia especificada y con uno de de los siguie ntes requisitos: dosis minima de cemento o profundidad de pene tracion tracion de agua.

Clasificación y requisitos requisitos •

Ataque Ataque por p or agentes externos que provocan corrosión  Definición de grados de exposición Tabla Tabla 8 - Grados exposición que provocan corrosión corrosión Grado

C0

No agresiv esivo o

C1

Le ve

Agente ex exte rn rno

Exposición en en co condicione s de se se rv rvicio

No aplic lica

Hormigón igón seco eco o pro protegid egido o de la la humed umeda ad ambien iental

CO2

Hormigón húmedo expuesto a altas concentraciones de CO2

C2-A

Mod erado

Cloruro

Hormigón sumergido completamente en agua que contiene cloruro

C2-B

Seve ro

Cloruro

Hormi gón húmedo ex puesto a ai re sal i no

Cloruro

Hormigón expuesto a ciclos de humedad y a una fuente e xterna de cloruro proveniente de productos productos descongel antes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen

C2-C

Muy severo

Clasificación y requisitos requisitos •

Ataque por agentes externos que provocan corrosión  Requisitos para el hormigón 

Para cada grado de exposición, se debe cumplir cumplir con el el requisito de resistencia resistencia mínima especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis mínima de cemento o profundidad de penetración de agua

Tabla 9 . Requisitos del hormigon segun grado de exposicion Dosis minima de cemento kg/m

Profundidad de penetracion de agua segun NCh2262 N Ch2262 mm

G17

-

-

G17

270

≤ 50

G20

300

≤ 40

G25

330

≤ 30

G35

360

Grado de exposicion

Minimo grado de resistencia especificado

C0 C1 C2-A C2-B C2-C

3

Nota 1: Para Para el rado rado de ex osicion osicion C0 C0 la dosis dosis minima minima de cemento cemento es 240 240 k m

≤ 20 3

Nota 2: Para los grados grados C1, C2-A, C2-A, C2-B y C2-C C2-C se debe cumpl ir con el minimo grado de resis tencia espe cifi cada y con uno de l os siguientes requisi tos: dosis minima de cemento o profundidad de penetracion de agua. Nota 3: El proyectista proyectista estructural estructural puede disminuir en 5 MPa MPa el minimo grado de resistencia i ndicado en esta Tabla cuando cuando se haya especificado la profundidad de penetracion de agua en lugar de la dosis minima de cemento. En todo caso, el minimo grado de resistencia debe ser > G17. G17.

Clasificación y requisitos requisitos •

Hormigón de baja permeabilidad  Requisitos para el hormigón 

En estr estruc uctu turras en que que se requi equier ere e que que el horm hormig igón ón teng tenga a una una baja baja permeabilidad, se debe verificar que se cumplan los siguientes requisitos:

Tabla 10 - Requisitos de profundidad de penetracion de agua determinada segun NCh2262 Exposicion Grado

P0 P1 P2

Condicion Hormigon en ambie nte seco o e n contacto contacto con agua pero que no requie re baja permeabili permeabili dad Hormigon en contacto con agua que requiere baja permeabilidad Hormigon en contacto con agua que requiere baja permeabilidad y existe posibil idad de ataque ataque quimico no considerado en subclausulas anteriores

Profundidad de pe netracion netracion de agua mm Sin restriccion ≤ 40 40

≤ 20 20

Clasificación y requisitos requisitos

Ensayos rápidos de “Durabilidad"

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Procesos constructivos 11. Colocación (temperaturas) •

Al momento momento de la colocació colocación n del hormigó hormigón n se deben cumpli cumplirr las condiciones de temperatura siguientes:

a)

del hormig hormigón ón debe ser menor o igual que 35ºC la tempe tempera ratur tura a del

b)

del hormig hormigón ón debe ser mayor o igual que 5ºC la tempe tempera ratur tura a del

•

La Especific Especificació ación n Técnica écnica puede puede consider considerar ar otras otras temper temperatur aturas as distintas a las establecidas precedentemente.

•

NOTAS NOTAS respecto versión 85 1.

Se elimin elimina a cond condic ición ión de temp temper erat atur ura a horm hormig igón ón menor menor 16°C para hormigonado masivo (menor dimensión 0,80m)

2.

Se elimina elimina restri restricció cción n de temperatu temperatura ra ambiente ambiente menor 5°C

Temperatura emperatura del Hormigón Horm igón - RM 36,00 34,00 32,00 30,00 28,00 26,00     ) 24,00    C    º     (

22,00

   n     ó    g    i 20,00    m    r    o    H18,00    a    r    u    t    a 16,00    r    e    p14,00    m    e    T

12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00

Temperat Temperatura ura Hormigó Hormigón n

Temperat Temperatura ura ambient ambiente e (medía (medía del día) día)

Procesos constructivos 11. Colocación – Hormigonado en tiempo frío •

Se considera considera condiciones condiciones de hormigonado hormigonado en tiempo frío frío cuando, cuando, durant durante e los tres tres días días previ previos os al hormig hormigona onado do,, se regis registre tre una temp temper era atura tura medi media a diar diaria ia meno menorr que que 5°C y la tempe emperratur tura ambiente sea menor o igual que 10°C por más de 12 h, continuas o acumuladas, en un período de 24 h.

•

En condicio condiciones nes de tiempo tiempo frío, frío, al momento momento de la colocación colocación el hormigón debe tener una temperatura mayor que 5 °C.

•

Tanto al momento momento del hormigonado hormigonado como durante durante el período de endurecimiento inicial del hormigón, se deben adoptar medidas para para asegur asegurar ar que la tempe tempera ratur tura a del hormig hormigón ón coloc colocad ado o no descienda de 5°C.

Procesos constructivos 11. Colo Coloccación ión – Horm Hormiigonado nado en cond ondicio icion nes de alt alta evaporación evaporación de agua (  “tiempo caluroso”) •

•

Los principales principales factore factoress que pueden pueden produci producirr condicio condiciones nes para una alta evaporación de agua en el hormigón son: a)

Alta Alta temper temperatur atura a ambient ambiental al

b)

Baja humedad humedad relativ relativa a del aire aire

c)

Alta Alta velocida velocidad d del viento viento

d)

Alta Alta temper temperatur atura a del hormigón hormigón

Para minimiz Para minimizar ar la aparición aparición de fisur fisuras as a edades tempra tempranas nas en el hormigón como consecuencia de la alta evaporación de agua, se deben adoptar medidas de protección adecuadas, las que deben ser definir previas a la colocación del hormigón.

Procesos constructivos 11. Colocación – Hormigonado en condiciones de alta evaporación evaporación de agua (  “tiempo caluroso”) • •

Comentarios del ANEXO A: La rápida pérdida del agua de amasado por evaporación desde el hormigón fresco, produce alteraciones de las propiedades de éste, entre las que se pueden mencionar: • Pérdida de la docilidad requerida • Aceleración del fraguado, disminuyendo el tiempo disponible para las operaciones de transporte, colocación, compactación y terminación • Tendencia a la fisuración; plástica y/o por diferencial térmico en los elementos de hormigón • Disminución de las resistencias mecánicas (28 días), aun cuando los resultados a edad temprana puedan resultar mayores • Disminución de la durabilidad del hormigón

Procesos constructivos 11. Colocación – Hormigonado en condiciones de alta evaporación evaporación de agua (  “tiempo caluroso”)

  a   r    b    O   n    E

•

Comentarios del ANEXO A:

•

Cuando Cuando la tasa de evapor evaporaci ación ón estimada estimada sea cercana cercana al valor valor de 1,0 1,0 kg/m kg/m2/h aume aument nta a el ries riesgo go de fisu fisurración ción,, por por lo que que es necesario adoptar medidas de precaución

•

veloc velocida idad d de viento: viento: se recom recomie ienda nda el uso de pant pantall allas as o barreras

•

humedad humedad relativa relativa:: se recomie recomienda nda incremen incrementar tar la humedad humedad relativa por medio de aporte de agua nebulizada al ambiente

•

temp temper era atur tura ambi ambien ente te en el lug lugar de horm hormiigona gonado do:: se recomienda generar sombra

•

tempera temperatur tura a del hormigón hormigón fresco: fresco: se recomie recomienda nda reducir reducir su temperatura

Hormigonado en “tiempo caluroso”

 Aplicación de lloviznas lloviznas de agua

Protección contra el viento y el sol

Procesos constructivos 13. Curado y protección – Plazo curado •

A menos que la especificación especificación establezc establezca a algo diferente, diferente, se debe adoptar lo indicado a continuación: a)

a menos menos que que se apliqu aplique e lo indica indicado do en b) o c) el cur curado ado se debe realizar por lo menos durante 7 días

b)

se permite permite disconti discontinuar nuar el curado curado cuando cuando la resiste resistencia ncia real real del del horm hormig igón ón sea sea al meno menoss de un 70% 70% de la resis esiste tenc ncia ia especificada. Para Para estimar la resistencia resistencia real se pueden utilizar métodos como madurez, probetas curadas en condiciones de obra, testigos, u otros

c)

se perm permit ite e disc discon onti tinu nuar ar el cur curado ado cuan cuando do la resi resisstenc tencia ia potencial del hormigón medida en probetas de laboratorio sea al menos de un 85% de la resistencia especificada.

Conclusiones • Migración Migración criterios criterios prescrip prescriptivo tivoss hacia especifi especificació cación n por comportamiento Eliminación ón de recomen recomendaci daciones ones constr constructiv uctivas, as, pasando pasando a • Eliminaci un foco en el material hormigón

• Cambio Cambio de probeta probeta cúbica para para especifica especificación ción y medición medición de la resistencia a comprensión del hormigón por probetas cilíndrica establecida establecida en el ACI-318

Conclusiones • Inco Incorp rpor orac ació ión n de un capít apítul ulo o comp comple leto to dedic dedicad ado o a los los requisitos de durabilidad del hormigón • Incorporación parámetro penetración agua (NCh2262) Incorporaci ración ón de criterios criterios de Madurez Madurez para el desmolde y • Incorpo desc escimbr imbre e tempr empran ano o de elem elemen enttos estr estruc uctturales les de hormigón

Muchas gracias

Consultas …..???