Introducción
El hormigón de ultra alto rendimiento (UHPC), gracias a su elevada resistencia, su gran durabilidad y su excelente comportamiento estructural, se utiliza cada vez más en puentes, pavimentos de tablero de puente, componentes prefabricados e infraestructuras de alto rendimiento.
En comparación con el hormigón convencional, el UHPC suele presentar una baja relación agua-ligante y contiene una elevada proporción de materiales minerales ultrafinos, como cemento y humo de sílice, junto con materiales de refuerzo, entre los que se incluyen las fibras de acero. Este sistema de materiales ofrece unas propiedades mecánicas y una durabilidad excepcionales, aunque tiende a provocar problemas de construcción, como una menor fluidez, una mayor viscosidad y dificultades de bombeo.
Por este motivo, el UHPC PCE El superplastificante desempeña un papel fundamental en las formulaciones de hormigón de alta resistencia (UHPC) con una baja relación agua-aglutinante. Gracias a una reducción eficaz del contenido de agua y a la dispersión de las partículas, el PCE permite que el UHPC mantenga una fluidez y una facilidad de colocación óptimas con una baja dosificación de agua.
¿Por qué el UHPC requiere un superplastificante PCE específico?
La elevada resistencia del UHPC está estrechamente relacionada con su baja relación agua-aglutinante.
Reducir la cantidad de agua de amasado puede disminuir los poros internos del hormigón fraguado y mejorar la compactación y la resistencia del material. Sin embargo, con menos agua, las partículas finas, como el cemento y el humo de sílice, son más propensas a aglomerarse, y la viscosidad de la mezcla tiende a aumentar.
Si simplemente se aumenta la cantidad de agua para mejorar la fluidez, la relación agua-ligante aumentará, lo que a su vez mermará la resistencia y la durabilidad del UHPC.
Por lo tanto, se necesitan aditivos PCE específicos para el hormigón de alta resistencia (UHPC) con el fin de mejorar la dispersión de las partículas y reducir el consumo unitario de agua cuando la relación agua/aglutinante es baja.
El superplastificante de éter de policarboxilato (PCE) se caracteriza por su alta eficacia en la reducción del contenido de agua y su excelente capacidad de dispersión. Es uno de los superplastificantes de alto rendimiento más utilizados para el hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) y el hormigón de alto rendimiento con bajas relaciones agua-aglutinante.
En los sistemas de UHPC, el PCE desempeña principalmente las siguientes funciones:
- Reducir el consumo de agua por unidad
- Mejorar la dispersión del cemento y de los materiales minerales ultrafinos
- Aumentar la fluidez de la mezcla
- Mejorar el rendimiento del bombeo de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC)
- Ayuda a mantener una baja relación agua-aglutinante
Por lo tanto, en el caso del PCE de UHPC, hay que prestar atención no solo al índice de reducción de agua, sino también al índice de dispersión y a la compatibilidad de los materiales.
Estudio de caso sobre el pavimento de la cubierta del puente de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) con PCE para el superpuente sobre el río Xiaoqing, en Shandong
El proyecto de pavimentación del tablero del puente de UHPC del puente extragrande sobre el río Xiaoqing, en Shandong, es una aplicación representativa del UHPC en un proyecto de puente de gran envergadura.
El proyecto forma parte de la ampliación del tramo este de la autopista de circunvalación de Jinan, entre el cruce de Xiaoxujia y el aeropuerto de Yaoqiang.
El puente principal tiene una longitud aproximada de 1.230,5 m y una anchura de 33 m, cuenta con cuatro carriles en ambos sentidos y tiene una velocidad de diseño de 120 km/h.
El puente cuenta con un tablero ortotrópico de acero con una placa superior de 14 mm. Durante el pavimentado del tablero, fue necesario transportar el hormigón de alta resistencia (UHPC) a una zona de obra elevada. Dado que se requería un bombeo secundario, la mezcla de UHPC debía presentar una fluidez, estabilidad y bombeabilidad adecuadas.
¿Cómo mejora el PCE de alta dispersión la fluidez y el bombeo del UHPC?
En el proyecto se utilizó un sistema de hormigón de alta resistencia ultrahøj (UHPC) con una baja relación agua-ligante, que contenía aditivos minerales ultrafinos y fibras.
Estos materiales mejoran la resistencia y la durabilidad del hormigón de ultra alta resistencia (UHPC), pero también pueden aumentar la viscosidad de la mezcla.
Para hacer frente a este reto, se ha creado un PCE Se utilizó UHPC con una elevada capacidad de dispersión.
El enfoque no consistía simplemente en añadir más agua. Por el contrario, los efectos de reducción de agua y dispersión del PCE para UHPC contribuyeron a mejorar el estado de las partículas cementosas, lo que permitió que el UHPC mantuviera unas propiedades de trabajabilidad adecuadas con una baja relación agua-ligante.
En el bombeo de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC), una dispersión eficaz puede reducir la aglomeración de partículas y favorecer un estado de flujo más uniforme, lo que facilita el bombeo a gran altura y la construcción de tableros de puente.
Resultados del PCE para el pavimento de tablero de puente de UHPC
| Artículo | Resultado |
| Caudal inicial | 720 mm |
| T500 | 6 s |
| Resistencia a la compresión | 135 MPa |
| Consumo de superplastificante PCE | 25 t |
| Bombeo secundario | Sí |
| Reducción de las emisiones de CO₂ | Aproximadamente 20% |
El PCE de UHPC utilizado en el proyecto presentó una buena fluidez y un buen comportamiento mecánico.
Los datos principales del proyecto se recogen en la hoja anterior.
El flujo inicial de 720 mm indica una buena capacidad de extensión, mientras que un T500 de 6 s refleja unas buenas características de fluidez.
La resistencia a la compresión final alcanzó los 135 MPa, lo que demuestra que el sistema de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) puede combinar el rendimiento constructivo con una elevada resistencia.
El proyecto también redujo el consumo de materiales relacionados mediante la optimización del sistema, lo que permitió lograr una reducción de aproximadamente 20% en las emisiones de CO₂.
Es importante señalar que el comportamiento del UHPC suele venir determinado por los efectos combinados del cemento, el humo de sílice, los aditivos minerales, las fibras, el superplastificante PCE, la relación agua-ligante y los procesos de construcción, más que por un único material.
Aplicaciones del superplastificante PCE para hormigón de ultra alta resistencia (UHPC)
Los superplastificantes PCE de alto rendimiento no se limitan al pavimentado de tableros de puentes con hormigón de ultra alta resistencia (UHPC).
A medida que avanzan las tecnologías del hormigón de ultraalto rendimiento (UHPC) y del hormigón de alto rendimiento, los aditivos para hormigón UHPC y los superplastificantes PCE pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones.
Estructuras de puentes de UHPC: pavimentación de tableros de puente, refuerzo de puentes, elementos de unión y componentes prefabricados para puentes.
Hormigón de alto rendimiento: sistemas de hormigón de alta resistencia, alta fluidez y alta durabilidad.
Hormigón prefabricado: reducción del consumo de agua y mejora de la fluidez para favorecer la densidad de los componentes y la eficiencia en la producción.
Componentes prefabricados de UHPC: su buena fluidez facilita el llenado de moldes de paredes delgadas, alta resistencia y secciones complejas. Hormigón de ultra alta resistencia: las relaciones agua-ligante más bajas plantean mayores exigencias en cuanto a la eficacia de la reducción de agua, la dispersión y la compatibilidad de los superplastificantes de éter de policarboxilato.
Orientación del desarrollo del PCE para el UHPC
El proyecto del puente extragrande sobre el río Xiaoqing, en Shandong, pone de manifiesto el potencial del hormigón de ultraalta resistencia (UHPC) en la construcción de puentes de gran envergadura y destaca la importancia de utilizar aditivos de alto rendimiento en la colocación del UHPC.
En el caso del UHPC con una baja relación agua-aglutinante, el PCE no solo se utiliza para reducir la demanda de agua. Su función más importante es mejorar la dispersión de las partículas y contribuir a equilibrar el rendimiento del material con el rendimiento de la obra.
El proceso puede describirse de la siguiente manera:
Baja relación agua-aglutinante → Mayor densidad y resistencia
Reducción del consumo de agua de alta eficiencia → Menor demanda de agua
Dispersión de partículas → Mejora de las condiciones de la mezcla
Retención de la fluidez → Requisitos de bombeo y construcción
Optimización de la mezcla → Equilibrio entre resistencia, durabilidad y trabajabilidad
Por lo tanto, el desarrollo futuro del superplastificante PCE para hormigón de ultraalta resistencia (UHPC) se centrará no solo en una mayor reducción del contenido de agua, sino también en una alta dispersión, la adaptabilidad a una baja relación agua-ligante, la compatibilidad con los materiales y la estabilidad en la construcción.
Conclusión
El UHPC se utiliza cada vez más en estructuras de puentes, pavimentos de tableros de puentes, elementos prefabricados e infraestructuras de alto rendimiento.
Sin embargo, su alto rendimiento conlleva un sistema de materiales más complejo. Las bajas proporciones de agua-ligante, los altos niveles de materiales ultrafinos y las fibras mejoran la resistencia y la durabilidad, al tiempo que plantean mayores exigencias en cuanto a la fluidez y el bombeo.
UHPC PCE de alto rendimiento superplastificantes puede ayudar al UHPC a mantener un rendimiento adecuado con bajas relaciones agua-aglutinante, gracias a una reducción eficaz del agua y a la dispersión de las partículas.
El proyecto del puente extragrande sobre el río Xiaoqing, en Shandong, alcanzó un flujo inicial de 720 mm, un T500 de 6 s y una resistencia a la compresión de 135 MPa, lo que demuestra el potencial práctico de los sistemas de hormigón de ultraalto rendimiento (UHPC) en proyectos de puentes de gran envergadura.
En cuanto al PCE utilizado en el UHPC, el desarrollo futuro seguirá yendo más allá de la mera reducción del contenido de agua, orientándose hacia una alta dispersión, la adaptabilidad a una baja relación agua-ligante, la compatibilidad de los materiales y la estabilidad de la construcción.
Con una selección adecuada de los componentes del hormigón (PCE), un diseño de la mezcla y un control de la construcción adecuados, el hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) puede aprovechar mejor su elevada resistencia, durabilidad y trabajabilidad en puentes y otras aplicaciones de hormigón de alto rendimiento.
