Actualización Norma NCh170:2016

“Hormigón requisitos generales”(Durabilidad)

Gerardo Staforelli V.. Septiembre 2016

Introducción

• La norma NCh170 “Hormigón requisitos generales” esel principal documento de referencia para laespecificación del hormigón en Chile

• La nueva versión del año 2016 reemplaza a la del año1985, incorporando el desarrollo de la tecnología delhormigón y la industria de los últimos 30 años

Fechas de cambios Norma NCh 170

NCh170.Of52 NCh170.Of85 NCh170:2016

33 años 31 años

Enfoque nueva norma

Prescriptivo

1985

Transición

2016

Comportamiento

202X ?

CONSENSO

Estructura norma

• Temas– Generalidades– Clasificación y

requisitos– Diseño mezcla– Confección y entrega– Procesos constructivos– Anexos

• Indice1. Alcance y campo de aplicación2. Referencias normativas3. Términos y definiciones4. Clasificación por resistencia mecánica5. Requisitos y designación6. Requisitos por durabilidad7. Requisitos de materiales8. Diseño mezcla9. Confección hormigón10. Transporte11. Colocación12. Compactación13. Curado y protección14. Hormigonado ambientes agresivos15. Desmolde y descimbre16. Ensayos17. Frecuencia muestreo18. Anexos

Generalidades

1. Alcance

• Establece requisitos generales mínimos paraespecificar, confeccionar, transportar, colocar, curar,proteger, desmoldar y descimbrar, hormigones dedensidad entre 2000kg/m3 y 2800kg/m3, usados enhormigón simple y en hormigón reforzado.

• Clasifica a los hormigones por resistencia a compresióno resistencia a tracción por flexión y establece gradosde exposición, junto con los requisitos para especificarel hormigón por durabilidad.

Generalidades

2. Referencias normativas

• Se indica una serie de documentos indispensables parala aplicación de la norma.

• Por ejemplo se citan referencias relativas a ensayos dedurabilidad:• NCh2262 “Hormigón y mortero – Determinación de

la permeabilidad al agua – Método de lapenetración de agua bajo presión”.

• ASTMC227 Standard Test Method for PotentialAlkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations(Mortar-Bar Method)

Ensayo permeabilidad

Ensayo permeabilidad

Ensayo permeabilidad

Generalidades3. Términos y definiciones

• Se elimina el concepto de “relación Agua/Cemento”• Se introducen conceptos relativos a durabilidad:

• Ambiente agresivo• Durabilidad• Fisuración plástica

• Se incorpora el concepto de “Madurez”:• “… la resistencia que el hormigón alcanza a una

determinada edad depende de las temperaturas alas que ha estado sometido durante dicho período”

M: Madurez o Índice de Madurez, (° C - días) ó (°C-horas).T : temperatura promedio durante el intervalo de tiempo Δt (°C).Δt: intervalo de tiempo (días) ó (horas).T0: temperatura datum = -10 °C a 0 °C

Madurimetro

Curva resistencia-madurez

Clasificación y requisitos4. Clasificación del hormigón por resistencia mecánica

• Clasificación por resistencia a compresión:El hormigón se clasifica según su resistencia especificada acompresión, f´c, determinada en probetas cilíndricas de 150mmx 300mm

Tabla n°1 Clasificación de los hormigones por resistencia a compresión

Grado Resistencia especificada f´c MPaG05 5G10 10G15 15G17 17G20 20G25 25G30 30G35 35G40 40G45 45G50 50G55 55G60 60

5. Requisitos y designación del hormigón

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

• La designación del hormigón debe considerar al menos:• Grado de resistencia mecánica• Fracción defectuosa• Tamaño máximo del árido• Asentamiento de cono

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón

“6.1.1 La durabilidad del hormigón depende de sus propiedades y de lapresencia de agentes internos o externos que generen ataque alelemento estructural.

Un hormigón con una baja permeabilidad incrementa la durabilidaddel hormigón y colabora en la protección de las armaduras frente a lacorrosión. Lo anterior se puede evaluar por medio de ensayos dedesempeño del hormigón realizados en Laboratorio y/o terreno.

6.1.2 Para obtener un hormigón durable, resulta necesaria laimplementación de medidas adecuadas en el diseño de la mezcla, lafabricación, correctas prácticas de colocación, compactación, curado yprotección del hormigón. ”

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón

“6.2 Especificación del hormigón por durabilidad

6.2.1 El proyectista estructural debe asignar los grados de exposiciónde acuerdo con la severidad de la exposición prevista de los elementosde hormigón…

6.2.2 El proyectista estructural debe considerar, al asignar el grado deexposición, si el proyecto considera medidas especiales de proteccióndel elemento estructural…

6.2.4 Con el fin de proteger a las estructuras de hormigón reforzado encondiciones ambientales consideradas como no agresivas, se debeutilizar una dosis de cemento mínima de 240kg/m3.”

Clasificación y requisitos

Origen Patologías

40%

28%

18%

10%4%

Diseño

Construcción

Materiales

Utilización

Otros

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

Clasificación y requisitos

Que decía NCh 170 Of 85?

Clasificación y requisitos

6.3 requisitos de durabilidad debido a la

acción de agentes Internos

6.3.1 Contenido máximo de

sulfatos

6.3.2 Contenido Máximo de

Cloruros

6.3.3 Reacción árido álcali

6.4 Requisitos de durabilidad debido a exposición a agentes

externos

6.4.1 Congelación y deshielo

6.4.2 Ataque de sulfatos

6.4.3 Ataque por agentes externos

que provocan corrosión

6.4.4 Hormigones de baja

permabilidad

Para cada caso definencondiciones de exposición yrequisitos a cumplir tanto paramaterias primas como para elhormigón

Clasificación y requisitos6. Requisitos por durabilidad del hormigón

6. Requisitos por durabilidad del hormigón

6.3 Requisitos de durabilidad debido a la acción de agentes internos

• Sulfatos

• Cloruros

• Reacción árido-álcali

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Contenido máximo de sulfatos

El contenido máximo de sulfatos en el hormigón,expresado como SO4, debe ser menor o igual que el 2%del peso del cemento y corresponde a la contribucióntotal de los componentes del hormigón excluyendo elcemento.

Se pueden utilizar áridos y agua cuyos contenidos desulfatos superen los valores máximos establecidos enNCh163 y NCh1498, siempre que el contenido máximode sulfatos en el hormigón sea menor que loestablecido precedentemente.

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Contenido máximo de cloruros

El contenido máximo de iones cloruro solubles (Cl-) en el hormigón, aportados por todos sus componentes son:

Tabla n°3 Contenido máximo de iones cloruro solubles en el hormigón

Tipo de hormigónContenido iones cloruro (Cl-) solubles en agua

kg Cl-/m3 de hormigónHormigón reforzado y hormigón en

masa que contenga armadura1,20

Hormigón pretensado 0,25

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón• Reacción árido-álcali Cuando se disponga de áridos reactivos o

potencialmente reactivos (según NCh163 Métodoquímico ASTM C289) y el hormigón va a estar expuestoa un ambiente de alta humedad o sumergido, esposible utilizar estos áridos si se cumple alguna de lassiguientes condiciones: Se dispone de información respecto de obras similares, 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 especiales que permitan su uso.

Clasificación y requisitos

6. Requisitos por durabilidad del hormigón

6.4 Requisitos de durabilidad debido a exposición a agentes externos

• Congelación y deshielo

• Ataque externo de sulfatos

• Ataque por agentes externos que provocan corrosión

• Hormigón de baja permeabilidad

Clasificación y requisitos

• Congelación y deshielo

Notas: .- Tolerancia en contenido de aire ±1,5%.- Para hormigón de grado superior a G35 el contenido de aire se puede

reducir en 1%

Tabla 4 - Requisitos del hormigon sometido a la accion de congelacion y deshielo

Minimo grado de resistencia especificado

Mpa

Aire total %

Tamaño máximo nominal del árido Dn

mm

F0 Hormigon no expuesto a congelacion y deshielo

Sin restriccion Sin restriccion Sin restriccion

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

G30

G30

G35

Grado de exposicion

F1Hormigon expuesto a congelacion y

deshielo y ocasionalmente expuesto a humedad

F2

F3

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 expuesto a productos quimicos descongelantes

Clasificación y requisitos

• Ataque externo de sulfatos

Definición de grados de exposición

Tabla 5 - Grados de exposicion por sulfatos

Soluble en el suelo % en peso

Disuelto en agua ppm

S0 No agresivo < 0,10 < 150

S1 Moderada 0,10 ≤ SO4 < 0,20150 ≤ SO4 < 1 500

Agua de mar

S2 Severa 0,20 ≤ SO4 ≤ 2,00 1 500 ≤ SO4 ≤ 10 000

S3 Muy severa SO4 > 2,00 SO4 > 10 000

GradoContenido maximo SO4

Clasificación y requisitos

• Ataque externo de sulfatos

Requisitos para el cemento según grado de exposición

Tabla 6 - Requisitos del cemento para el hormigon en contacto con sulfatos

Porcentaje de expansion máxima según ASTM C1012

Contenido C3A en el cemento

%

S0 sin restriccion sin restriccion

S1 0,10 a 6 meses ≤ 8

S2 0,05 a 6 meses (2) ≤ 6

S3 0,05 a 6 meses (2) ≤ 5

Grado de exposicion

Requisitos del cemento (1)

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

Clasificación y requisitos

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

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

Tabla 7 - Requisitos del hormigon en contacto con sulfatos

Grado de exposicionMinimo grado de

resistencia especificada

Dosis minima de cemento

kg/m3

Profundidad de penetracion de agua,

segun NCh2262 mm

S0 G17 - -

S1 G25 320 ≤ 40

S2 G30 340 ≤ 30

S3 G35 360 ≤ 20

Nota 1: Para el grado de exposicion S0 la dosis minima de cemento es 240 kg/m3

Nota 2: Para los grados de exposicion S1, S2 y S3 se debe cumplir con el minimo grado de resistencia especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis minima de cemento o profundidad de penetracion de agua.

Clasificación y requisitos

• Ataque por agentes externos que provocan corrosión

Definición de grados de exposición

Tabla 8 - Grados exposición que provocan corrosión

Agente externo Exposición en condiciones de servicio

C0 No agresivo No aplica Hormigón seco o protegido de la humedad ambiental

C1 Leve CO2Hormigón húmedo expuesto a altas concentraciones de CO2

C2-A Moderado CloruroHormigón sumergido completamente en agua que contiene cloruro

C2-B Severo Cloruro Hormigón húmedo expuesto a aire salino

C2-C Muy severo Cloruro

Hormigón expuesto a ciclos de humedad y a una fuente externa de cloruro proveniente de productos descongelantes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen

Grado

Clasificación y requisitos

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

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

Tabla 9 . Requisitos del hormigon segun grado de exposicion

Grado de exposicion

Minimo grado de resistencia especificado

Dosis minima de cemento

kg/m3

Profundidad de penetracion de agua segun NCh2262

mm

C0 G17 - -

C1 G17 270 ≤ 50

C2-A G20 300 ≤ 40

C2-B G25 330 ≤ 30

C2-C G35 360 ≤ 20

Nota 1: Para el grado de exposicion C0 la dosis minima de cemento es 240 kg/m3

Nota 2: Para los grados C1, C2-A, C2-B y C2-C se debe cumplir con el minimo grado de resistencia especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis minima de cemento o profundidad de penetracion de agua.

Nota 3: El proyectista estructural puede disminuir en 5 MPa el minimo grado de resistencia indicado en esta Tabla 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.

Clasificación y requisitos

• Hormigón de baja permeabilidad

Requisitos para el hormigón En estructuras en que se requiere que el hormigón tenga una baja

permeabilidad, se debe verificar que se cumplan los siguientes requisitos:

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

Grado Condicion

P0 Hormigon en ambiente seco o en contacto con agua pero que no requiere baja permeabilidad

Sin restriccion

P1 Hormigon en contacto con agua que requiere baja permeabilidad

≤ 40

P2Hormigon en contacto con agua que requiere baja

permeabilidad y existe posibilidad de ataque quimico no considerado en subclausulas anteriores

≤ 20

Exposicion Profundidad de penetracion de agua mm

Clasificación y requisitos

Clasificación y requisitos

Underwater World Aquarium in Australia

Ensayos rápidos de “Durabilidad"

Procesos constructivos11. Colocación (temperaturas)

• Al momento de la colocación del hormigón se deben cumplir lascondiciones de temperatura siguientes:

a) la temperatura del hormigón debe ser menor o igual que 35ºC

b) la temperatura del hormigón debe ser mayor o igual que 5ºC

• La Especificación Técnica puede considerar otras temperaturasdistintas a las establecidas precedentemente.

• NOTAS respecto versión 851. Se elimina condición de temperatura hormigón menor 16°C para

hormigonado masivo (menor dimensión 0,80m)2. Se elimina restricción de temperatura ambiente menor 5°C

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

26,00

28,00

30,00

32,00

34,00

36,00Te

mpe

ratu

ra H

orm

igón

(ºC

)

Temperatura del Hormigón - RM

Temperatura Hormigón Temperatura ambiente (medía del día)

11. Colocación – Hormigonado en tiempo frío

• Se considera condiciones de hormigonado en tiempo frío cuando,durante los tres días previos al hormigonado, se registre unatemperatura media diaria menor que 5°C y la temperaturaambiente sea menor o igual que 10°C por más de 12 h, continuaso acumuladas, en un período de 24 h.

• En condiciones de tiempo frío, al momento de la colocación elhormigón debe tener una temperatura mayor que 5°C.

• Tanto al momento del hormigonado como durante el período deendurecimiento inicial del hormigón, se deben adoptar medidaspara asegurar que la temperatura del hormigón colocado nodescienda de 5°C.

Procesos constructivos

11. Colocación – Hormigonado en condiciones de altaevaporación de agua ( “tiempo caluroso”)

• Los principales factores que pueden producir condiciones parauna alta evaporación de agua en el hormigón son:

a) Alta temperatura ambientalb) Baja humedad relativa del airec) Alta velocidad del vientod) Alta temperatura del hormigón

• Para minimizar la aparición de fisuras a edades tempranas en elhormigón como consecuencia de la alta evaporación de agua, sedeben adoptar medidas de protección adecuadas, las que debenser definir previas a la colocación del hormigón.

Procesos constructivos

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

• Comentarios del ANEXO A:• Cuando la tasa de evaporación estimada sea cercana al valor de

1,0 kg/m2/h aumenta el riesgo de fisuración, por lo que esnecesario adoptar medidas de precaución• velocidad de viento: se recomienda el uso de pantallas o

barreras• humedad relativa: se recomienda incrementar la humedad

relativa por medio de aporte de agua nebulizada al ambiente• temperatura ambiente en el lugar de hormigonado: se

recomienda generar sombra• temperatura del hormigón fresco: se recomienda reducir su

temperatura

En

Ob

ra

Procesos constructivos

Hormigonado en “tiempo caluroso”

Aplicación de lloviznas de agua

Protección contra el viento y el sol

13. Curado y protección – Plazo curado

• A menos que la especificación establezca algo diferente, se debeadoptar lo indicado a continuación:

a) a menos que se aplique lo indicado en b) o c) el curado sedebe realizar por lo menos durante 7 días

b) se permite discontinuar el curado cuando la resistencia realdel hormigón sea al menos de un 70% de la resistenciaespecificada. Para estimar la resistencia real se pueden utilizarmétodos como madurez, probetas curadas en condiciones deobra, testigos, u otros

c) se permite discontinuar el curado cuando la resistenciapotencial del hormigón medida en probetas de laboratorio seaal menos de un 85% de la resistencia especificada.

Procesos constructivos

Conclusiones

• Migración criterios prescriptivos hacia especificación porcomportamiento

• Eliminación de recomendaciones constructivas, pasando aun foco en el material hormigón

• Cambio de probeta cúbica para especificación y mediciónde la resistencia a comprensión del hormigón por probetascilíndrica establecida en el ACI-318

Conclusiones

• Incorporación de un capítulo completo dedicado a losrequisitos de durabilidad del hormigón

• Incorporación parámetro penetración agua (NCh2262)

• Incorporación de criterios de Madurez para el desmolde ydescimbre temprano de elementos estructurales dehormigón

Muchas gracias

Consultas …..???