Noticreto Edicion Especial:
Viaductos Elevados

Los concretos y el nuevo puente sobre el río Magdalena en la edición 148 de la revista Noticreto.

Retos en Concretos, Proyecto Nuevo Puente sobre el Rio Magdalena.

El Megaproyecto del nuevo Puente sobre el rio Magdalena es sin duda alguna, la obra de infraestructura vial más importante que se ejecuta actualmente en el país. El proyecto se localiza geográficamente en la Zona Norte de Colombia,

entre los departamentos de Atlántico y Magdalena (hace parte de la vía Barranquilla – Santa Marta, Ruta 9007 de la Transversal del Caribe, a una distancia de 22 kilómetros de la desembocadura del río Magdalena).

El objetivo de la construcción del Nuevo Puente es corregir las especificaciones técnicas del puente actual para permitir la navegabilidad aguas arriba de los barcos de mayor capacidad y calado. Esto ayudará a incrementar el desarrollo portuario de la región caribe y el comercio hacia el interior del país.

Haciendo un comparativo entre las especificaciones de las dos estructuras podemos observar los grandes cambios que presenta el nuevo puente:

Se puede observar que la característica más importante que trae el nuevo puente es el gálibo de 45 m, triplicando la altura de pase del puente actual y permitiendo la navegabilidad de barcos de gran calado.

La construcción del Nuevo Puente requiere 214.000 m3 de concreto, para la construcción de la cimentación y la súper estructura en un periodo de 3 años, los cuales serán suministrados en su totalidad por Ultracem SAS.

Este proyecto que representa un gran reto constructivo, inició despacho en Octubre de 2015 y desde entonces se asumieron grandes desafíos para la colocación de todos los concretos de esta mega obra de ingeniería, dentro de los cuales se han desarrollado vaciados de concretos de tipo Tremie especiales para el vaciado de Pilotes, concretos tipo Masivos, concretos de Ultra Alto Desempeño. Todos estos concretos son diseñados teniendo en cuenta los parámetros de Durabilidad para el ambiente de exposición en que está ubicado el proyecto.

 

Concretos Diseñados por Durabilidad:

La durabilidad de concreto expuesto a un ambiente costero o marino es uno de los temas poco abordados en la actualidad a nivel nacional y de gran importancia por el número de estructuras que se construyen en este ambiente.  A pesar que existen varios mecanismos que contribuyen a la falla de las estructuras en concreto reforzado, la corrosión del acero de refuerzo, es sin duda la más crítica y una de las mayores preocupaciones. Sin embargo, este fenómeno sigue siendo ampliamente ignorado, en el territorio Nacional.

Los concretos diseñados por Durabilidad debe cumplir con parámetros de diseños específicos como una máxima Relación Agua/material cementante, una mínima  Resistencia a compresión (f´c) y normalmente se contempla el uso de Materiales Cementantes Suplementarios (MCS) como son la Escoria de Alto Horno, Fly Ash, Metacaolín o Humo de Sílice.

Por su granulometría o superficie especifica tan fina, los MCS aportan a la pasta cementante, mejores condiciones de permeabilidad y adicionalmente aportan mayor resistencia mecánica a mediano y largo plazo. Con estos beneficios se logran concretos de muy baja permeabilidad, para evitar el ataque químico; mejorando las propiedades mecánicas para soportar los esfuerzos de diseño.

 

Concretos tipo Tremie:

Para los pilotes Se utilizó un concreto tipo Tremie de 30 Mpa con agregado de tamaño máximo de 3/8”, al cual hubo que extender la manejabilidad 8 horas adicionando un aditivo especializado que inhibe la hidratación del cemento, debido al proceso de colocación, sobre todo los pilotes ubicados en el lecho del rio.

Una característica fundamental que deben tener los concretos Tremie, es la viscosidad de la pasta cementante para evitar el “deslave”. Con una buena viscosidad de pasta se evita la pérdida de las características físico-mecánicas de la mezcla de concreto y se garantiza la integridad, resistencia y durabilidad de los Pilotes vaciados in situ.

 

Concretos Ultra Alto Desempeño:

Los concretos de Ultra Alto Desempeño, son utilizados en elementos estructurales como son viga cajón, tablero, pilas o fustes y cabeceros. Se utilizan concretos de 50 y 60 Mpa, y cuyo desempeño en resistencia a las 48 horas debe cumplir con un mínimo de 60% de f´c. Los resultados a los 28 días de este tipo de concretos superan los 75 Mpa de resistencia a compresión.

 

Concretos Masivos:

Remitiéndonos al ACI 207.1, sobre la definición de los concretos masivos encontramos que: “cualquier volumen de concreto con dimensiones lo suficientemente grandes como para que se tomen medidas que controlen la generación de calor de la hidratación del cemento y su cambio en volumen para minimizar el potencial de agrietamiento”. Esta definición nos resume el cuidado que debemos tener al fundir elementos de gran espesor, controlando la temperatura de colocación del concreto, la temperatura de hidratación del cemento y el diferencial máximo de temperatura del concreto colocado en la capa inferior con respecto al concreto de la capa superior.

Las dos zapatas o encepados centrales, ubicados dentro del agua, fueron diseñadas individualmente para un volumen de 5400 m3 de concreto; éstas se convierten en los elementos de mayor tamaño para vaciados dentro de agua en Colombia. Debido a la complejidad del armando de la estructura en acero, y a las dimensiones de los elementos (altura 6 m – ancho 35 m – largo de 35 m), este vaciado se dividió en tres etapas de 1600, 1800 y 2000 m3 respectivamente.

La primera etapa del vaciado de este concreto masivo, se realizó el pasado 1 de Mayo de 2017, donde se vaciaron 1600 m3 de concreto en agua en 25 horas.

La característica principal del concreto masivo con relación a los demás tipos de concretos es el comportamiento térmico. Como es sabido, la reacción que se da entre el cemento y el agua es de tipo exotérmica por naturaleza (liberación de calor), y la disipación del calor desde el interior hacia la superficie se nos vuelve un poco lenta debido a los grandes espesores de los elementos; lo cual provoca una acumulación o incremento de la temperatura dentro de la masa de concreto. Todos estos cambios térmicos generan diferentes esfuerzos al interior del concreto, sumado a los esfuerzos por cambios volumétricos que debemos controlar para evitar afectaciones en los elementos.

Los concretos masivos son utilizados normalmente en proyectos tales como: grandes presas, esclusas, centrales eléctricas, grandes cimentaciones de muelles, puentes o edificaciones.

Las variables más importantes que se controlaron en los concretos masivos fueron las siguientes:

  • Temperatura de colocación del concreto.
  • Temperatura de hidratación a edades entre 24 y 72 horas o a edades definidas.
  • Diferencial de temperatura del concreto colocado en el interior y el exterior del elemento.

Como igualmente se controlaron y mitigaron en el proceso los siguientes factores:

  • Condiciones climáticas y ambientales.

Radiación solar directa, temperatura ambiente.

  • Temperatura de todos los componentes.

Cemento

Agregado Grueso

Agregado Fino

Agua

  • Tiempo de recorrido de camiones a la obra.

Aumento de temperatura por fricción.

  • Tiempo de espera en la obra.

Aumento de temperatura por fricción y calor de hidratación.

  • Pruebas en estado fresco y endurecido del concreto tanto en planta como en la obra.

Temperatura, asentamiento, resistencia, contracción, permeabilidad y otras.

  • Plan de Acción Específico.

Cuando la temperatura sobrepase la especificada.

Cuando la temperatura sea menor a la especificada

  • Monitoreo de temperatura de los camiones.

 

¿Por qué debemos controlar estas variables y qué vamos a logar con esto?

Si todas estas variables y acciones son tenidas en cuenta para la colocación de un concreto masivo, siempre garantizaremos la durabilidad, integridad y calidad del elemento vaciado, ya que:

  • Debido a la liberación de calor por hidratación, puede haber formación retardada de etrinigita (DEF). Este fenómeno puede causar expansión interna y agrietamiento del concreto pudiendo no ser evidente hasta varios años luego del vaciado.
  • Se minimiza la posibilidad de agrietamiento causado por la expansión térmica y posterior encogimiento al enfriarse.
  • Las temperaturas sobre 80° C, pueden causar reducción en la resistencia del concreto.

Teniendo claros los conceptos básicos de la tecnología del concreto sobre el calor de hidratación y los gradientes térmicos de temperatura que se generan en las fundiciones de tipo masivas, se realizaron pruebas de laboratorio y validaciones industriales donde se definió un porcentaje de reemplazo del agua del diseño por hielo.

Paralelamente y con el fin de contribuir aún más en el control de temperatura del concreto, se tomaron medidas como cubrir los agregados gruesos y finos para evitar exposición directa al sol y se instaló un sistema de aspersión constante con agua fría (5°C) para los agregados gruesos.

Se utilizaron altas dosificaciones de materiales cementantes suplementarios como Escoria, Ceniza Volante y/o Metacaolin, para disminuir el calor de hidratación. Por consiguiente, se especificó evaluar resistencia a 90 días.

Para lograr un excelente control en el proceso productivo, Las plantas de Concreto fueron equipadas con dosificadores automáticos de Hielo, los cuales permitieron confiabilidad en la dosificación.

Con todas estas medidas, se cumplieron los objetivos deseados de lograr concretos de muy baja permeabilidad, para garantizar la durabilidad del Nuevo Puente

Para la colocación del concreto, se utilizaron 2 plantas de concreto: una pre-mezcladora y una dosificadora, 5 autobombas, trabajando 4 de manera simultánea y quedando 1 en stand by. Se utilizaron 24 mixer y 2 barcazas, para trasladar el concreto desde el puerto hasta las autobombas y se contó con la participación de alrededor de 100 trabajadores entre directos e indirectos, distribuidos en los turnos de trabajo concertados.    

Cada barcaza transportaba 6 mixers, es decir, 12 equipos navegando a la vez, mientras que en tierra se encontraban los otros 12 equipos siendo cargados en cada una de las plantas. El tiempo de navegación era de aproximadamente 16 minutos por recorrido, para un total de 32 minutos. Se descargaban 2 vehículos simultáneamente por bomba para un tiempo total de 36 minutos de descargue. La sumatoria de estos tiempos era de 68 minutos, tiempo en el cual ya debían estar cargados los 12 mixers que se encontraban en tierra.

Teniendo en cuenta el método de descargue, es importante resaltar las destrezas de los operadores de Mixer, quienes debían realizar maniobras complejas para la correcta ubicación de los equipos sin generar impactos ambientales, teniendo en consideración restricciones como el tamaño del Mixer, tamaño de la barcaza, condiciones climáticas y los movimientos naturales que se presentan sobre el rio.

Como resultado al gran esfuerzo y trabajo en equipo de las areas de Produccion, Logistica, Calidad y Asistencia Tecnica de Ultracem, y cumpliendo con todas las especificaicones tecnicas, coordinacion y entrega, se pudo vaciar en tiempo record, el volumen mas grande de concreto sobre agua en Colombia en una sola jornada Solo Ultracem lo pudo lograr…

Informacion de interes adicional:

  • Tipos de concreto utilizado: Bombeables, Masivos, Tremie, Ultra Alto Desempeño diseñados por Durabilidad.
  • Resistencias de diseño (f´c): 30, 35, 50 y 60 Mpa.
  • Edad especificada (f´c): 28 a 90 dias.
  • RA/mc de diseños: 0.28 – 0.45.
  • MCS: Escoria granular de Alto Horno, Ceniza Volante y Metacaolin.
  • Hielo utilizado en (%): 30 – 60%.

 

Ic. Jesus Sierra Rodriguez.

Director de Calidad Concreto.

Ultracem SAS.

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