Tecnologia del Concreto 1era Unidad

TECNOLOGIA DEL CONCRETO 1ERA
UNIDAD
CAPITULO 1
HISTORIA
1.1 ALCANCE
El concreto de cemento Pórtland es uno de los más usados y el más versátil de
los materiales de construcción. Esta versatilidad permite su utilización en todo tipo de
formas estructurales, así como en los climas más variados. En la práctica, las
principales limitaciones del concreto están dadas no por el material sino por quien debe
utilizarlo.
Ello constituye un permanente desafío para el ingeniero responsable de la
selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cúbica de
concreto. En la medida que sus conocimientos sobre el concreto sean mayores, mejores
serán su posibilidad de lograr aquello que se propone. Solo la actualización permanente
permite obtener el máximo provecho del material. Este es un reto que los ingenieros
estamos obligados a
aceptar y vencer.
El propósito de este capítulo es presentar algunos de los hitos más importantes
en la historia de la selección de las mezclas de concreto. No es completo. Sólo intenta
señalar fechas y hechos significativos sobre este aspecto.
1.2 DE ROMA AL 1900
Las primeras referencias sobre un aglomerante con características similares al
concreto están dadas por Plinio, autor romano, quien se proporciones de un
aglomerante empleado en la construcción de las cisternas romanas, indicando que
deben mezclarse "... cinco partes de arena de gravilla pura, dos de la cal calcinada
más fuerte, y fragmentos de sílice”.
En sus construcciones tanto los griegos como los romanos materiales
puzolánicos mezclado con cal para preparar morteros hidráulicos o concretos.
Vitruvius, el gran arquitecto romano, decía de una tufa volcánica llamada puzolana:
“hay una especie de arena la cual, por sí misma posee cualidades extraordinarias... si
se mezcla con cal y piedra este se endurece tan bien bajo agua como en edificios
comunes”. Los mejores concretos empleados en las más famosas construcciones
romanas, fueron hechos de ladrillo roto, cal y puzolana. Primeras dosificaciones
cuyos buenos resultados se evidencian hasta la fecha El panteón de Adriano es un
ejemplo de ello.
En 1756. el inglés John Smeaton efectúa una severa investigación de morteros
en relación con la construcción del nuevo faro del poblado d. Eddystone, en
Inglaterra. De acuerdo a sus informes, el mortero para trabajar en agua de mar,
bajo condiciones de extrema severidad, estuvo como puesto de: Dos medidas de cal
cocida o apagada, en forma de polvo seco mezclada con una medida de una tufa
volcánica (Dutch Tarras), y ambas bien batidas en forma conjunta hasta lograr la
consistencia de una pasta usando tan poco agua como sea posible”.
Joseph Asphin y I. C. Johnson, a mediados de 1824 patentan el denominado
cemento Pórtland estableciendo que éste debe ser fabricado combinando materiales
calizos y arcillosos en proporciones determinados calentando el material en un
horno, y pulverizando el producto hasta conseguir un polvo muy fino. Aunque existe
una gran diferencia entre este material y los cementos modernos, su
descubrimiento permite el creciente desarrollo del concreto.
Alrededor de 1892, el francés Feret establece los primeros principios
modernos para el proporcionamiento de mezclas de mortero o concreto Desarrolla
interrelaciones entre las cantidades de cemento, aire y agua y define inicialmente el
papel de los poros en la mezcla de concreto. Sin embargo, no llega a establecer
claramente las interrelaciones en la mezcla de concreto como un todo, tal como ellas
han sido aplicadas en años posteriores.
1.3 DEL 1900 AL 1940
En 1907 los norteamericanos Fuller y Thompson publican “Laws of proportioning
concrete” basado en sus investigaciones en relación con el concreto a ser empleado por
la Comisión del Acueducto de la ciudad de Nueva York. En este trabajo el énfasis está
en la densidad del concreto y en cómo lograrlo aplicando la conocida “Curva de Fuller”
Para graduar el agregado a máxima densidad. Aunque en la actualidad este concepto
ha perdido significación en el diseño de mezclas de concreto, algunos ingenieros siguen
empleándolo en mezclas en las que la fricción entre partículas puede ser de alguna
importancia. Estos trabajos introducen un método de diseño que se basa en la
granulometría del agregado, permitiendo seleccionar las proporciones para obtener
concreto de máxima densidad. La experiencia demostró que las mezclas seleccionadas
empleando este método tendían a ser ásperas
compactacion vtgorosa.
y poco trabajables y requerían
Duff Abrams, en 1918, como conclusión de un programa de investigación
realizado en el Lewls Instítute de la dudad de Chicago desarrolla la primera teoría
coherente sobre el proporcionamiento de mezclas de concreto al demostrar para las
resistencias en compresión de esa época la interdependencia en re la resistencia y el
volumen de agua por unidad de volumen de cemento en el concreto. Abrams
desarrolla un procedimiento para el proporcionamiento de mezcla de concreto, el cual
es desarrollado en el Boletin 1 del Structural Materials Research Laboratory del
Lewis Instítute, Este estudio da nacimiento a la conocida “Ley de la relación aguacemento o Ley de Abrams.
En 1923 el norteamericano Gilkey plantea las primeras observaciones a la ley
de Abrams y sostiene que el agregado no es material inerte de relleno, como aducen
algunos de los seguidores de Abrams, sino que desempeña un papel importante en el
comportamiento del concreto. Será necesario llevar a la década del 60 para aceptar
oficialmente la validez de su teoría.
Por la misma época de Abrams, los norteamericanos Edward;y Younq
estudian la significación del área superficial del agregado como medida de la
granulometría y de los requisitos de cemento y agua de un concreto.
En este campo Edwards desarrolla curvas que relacionan la resistencia con el
volumen del cemento, expresado este último en libras por pie cuadrado de área
superficial de, agregado. Young,en relación con la construcción de estructuras
hidráulicas en Ontario, aplica la idea de la relación agua-cemento de Abrams, pero
determina el volumen del agregado sobre la base del área
superficial y no del módulo dé finesa.
Talbot en 1921, y él conjuntamente con Richart en 1923, introducen la
teoría de la relación vacíos-cemento, como una nueva aproximación al enunciado
de una teoría comprensible de las mezclas de concreto.
En un trabajo conjunto publicado en 1923 en el Boletin 137 de la
Universidad Illinois, Talbot y Richart indican procedimientos “para diseñar
mezclas de concreto para diferentes densidades y resistencias cuando los vacíos
de mortero, preparado con cemento y agregado fino dado han sido determinados
por ensayos de laboratorio". Indican que “se ° encontrado conveniente emplear, el
volumen absoluto de los ingredientes en términos de un volumen unitario del
concreto en obra y para este propósito el peso específico de los materiales debe ser
conocido” En el mismo trabajo señalan que el término “consistencia del concreto”
puede ser considerado muy indefinido “la tabla de flujo y el ensayo de
asentamiento fueron empleados para dar alguna medida ded movilidad y
trabajabilidad del concreto.
Siempre en el mismo trabajo, cuya importancia debe destacarse, Talbo y Richar,
introducen el concepto del coeficiente b/b0 para relacionar el volumen de agregado
grueso seco y compactado al volumen de concreto y determinar la cantidad de
agregado grueso a ser empleada por unidad de volumen de concreto, indicando
que este procedimiento tiene la ventaja que el peso unitario seco y varillado del
agregado grueso compensa automáticamente a las diferencias de la granulometría,
densidad de las partículas y perfil de las mismas.
En 1926, el norteamericano Bolomey propone una curva teorica modificada a ser
utilizada en granulometrías continuas. En el tercio inferior de dicha curva esta
contiene un volumen suficiente de partículas de tamaño menor como para
asegurar una mezcla plástica o trabajable, la cual pueden ser compactada
fácilmente por procedimientos manuales.
Durante la década de los años 30, Weymouth desarrolló la teoría de
debidos rr rdirla “a totai y mortero-vacíos; e igualmente estableáis
parZíetina^fmlm queja interferencia X ZZTdZo mlio no'es un á a las
mezclas, en forma de burbujas de muy pequeño diámetro, mejora
significativamente la durabilidad del concreto frente a los procesos de
congelación y deshielo. El descubrimiento parte de la aceptación del
hecho que el mejor comportamiento, durabilidad y trabajabilidad que
presentan concretos con cemento de ciertas fábricas era debido a la
adición de pequeños porcentajes de sustancias ajenas al cemento. La
ventaja era debida a la incorporación de millones de pequeñas
burbujas de aire en el concreto. El valor del aire incorporado sobre la
durabilidad del concreto en climas de baja temperatura fue confirmado
por ensayos de exposición del concreto a condiciones severas de baja
temperatura y acción de sales descongelantes. El conocimiento de las
propiedades del aire incorporado y de su efecto sobre las del concreto
introdujo cambios notables en los procedimientos de
proporcionamiento de las mezclas.
í .4 LOS ULTIMOS CINCUENTA AÑOS
En 1942 el Argentino García Balado propone un método bastante práctico
para el diseño de mezcla. El francés Vállete presenta interrelaciones entre la
pasta y la granulometría del agregado. El Ruso Mironof trabaja en diseño con
agregado integral. Otros investigadores, en diversos países, incorporan
conceptos sobre el papel del agregado, el empleo de puzolanas, y la
incorporación de aditivos a las mezclas.
Henry Kennedy presenta un método de proporcionamiento basado en la
relación agua-cemento y el módulo de fineza de la combinación de agregados
para llegar a una adecuada proporción de las partículas de agregados fino y
grueso.
Posteriormente, W. F. Kellerman, después de cuidadosas investigaciones,
encuentra que “para un contenido de cemento dado y una arena determinada,
deberá emplearse una relación b/b0 con cambios en el contenido de cemento y
la granulometría de la arena, revelando por estos ensayos, conjuntamente con
los principios establecidos por Lyse en 1932, que para una combinación dada
de materiales y una consistencia determinada, la cantidad total de agua por
unidad de volumen del concreto es constante, independientemente del
contenido de cemento, lo que hace posible simplificar consideradamente el
diseño de mezcla de contenido variable de cemento”.
En 1944 el American Concrete Institute aprueba y publica Recommended Practice for the Desing of Concrete Mixed (ACI 613-44). Esta
recomendación incluye un conjunto de pasos para el diseño de mezclas de concreto por el método
de los volúmenes absolutos, basándose en la selección de la relación agua-cemento, en la
resistencia deseada, y en las condicones de servicipfAÚpa; D'Ótá debélele página en esta
recomendación indicaba "cuando el contenido de aire es apreciable, como en los casos en que se
emplea agentes incorporadores de aire, debe efectuarse una adecuada compensación considerando
al aire como reemplazando a un volumen similar de arena”.
En 1952 se utiliza por primera vez cenizas, provenientes de la combustión del carbón, como
material de reemplazo de una parte de cemento, con la finalidad de reducir la velocidad de
generación de calor en estructuras masivas. Más tarde se descubrirá su importancia como agentes
forma- dores de gel para reducir los poros capilares.
En 1954, el American Concrete Institute, a través de su Comité 613, estudia y reemplaza la
recomendación del año 1944. La nueva incluye procedimiento para el diseño directo de concretos
con y sin aire incorporado e igualmente reemplaza el procedimiento de seleccionar el porcentaje de
agregado fino sobre la base de una variedad de factores por el de emplear el coeficiente b/b0 para
determinar la cantidad de agregado grueso por unidad ce volumen del concreto. En este
procedimiento se toma en consideración la angularidad y contenido de vacíos del agregado grueso
en el peso unitario seco varillado del volumen de agregado, y el peso del agregado grueso en la
unidad cúbica del concreto es calculado multiplicando el factor b/b 0 por el peso unitario seco
varillado. Sin embargo es discutible la apreciación de considerar constante la cantidad de agregado
grueso para diferentes contenidos de cemento, asentamientos y concretos con y sin aire
incorporado.
En la década de los 60, el grupo presidido por Staton Walker presenta una aproximación poco
complicada, basada fundamentalmente en la experiencia. para llegar a las proporciones de la
mezcla. El método propuesto implica la selección del porcentaje de agregado fino en el agregado
total a partir de una tabla empírica basada en el contenido de cemento y el tamaño máximo del
agregado. v
-
Por la misma época los investigadores Goldbeak y Gray desarrollan detallados procedimientos
de proporcionamientos de mezclas basados en la relación b/bQ para determinar la cantidad de
agregado grueso, empleando tablas para calcular el contenido de agua por metro cúbico para una
consistencia dada, el tamaño del agregado y la angularidad del mismo, y el contenido de cementó
requerido basándose en la resistencia necesaria.
En 1963, el investigador norteamericano Gilkey, que ya en 1923 había formulado serias
observaciones a la denominada Ley de Abrams, propone una versión ampliamente modificada
de dicha Ley, propuesta que descansa en sus estudios de 1923 y en las investigaciones de
Walker, Bloem y Gaynor en la universidad de Maryland. Su teoría sostiene que no solo debe
darse importancia a la relación agua- cemento, sino también a factores tales como la relación
cemento-agregado, y la granulometría, dureza, resistencia, perfil, textura superficial y tamaño
máximo del agregado empleado.
En los años terminales de la década de los 60 los estudios son continuados por numerosos
investigadores de diferentes países, mereciéndose mencionar los trabajos realizados por
Popovich con la teoría de la influencia del tamaño máximo del agregado y por Powers con sus
estudios sobre la importancia de la relación gel-espacio. No menos importante son los trabajos
sobre la resistencia por adherencia pasta-agregado.
A partir de 1963 de desarrolla concretos en los cuales se adiciona fibra de acero
relativamente fina y corta, o alternativamente fibra de vidrio. Su amplio desarrollo se basa en
su incremento en a resistencia a la ten- sión, su control del agrietamiento, su incremento en la
resistemcia al irnpac- to, así como su aumento de las resistencias a la fatiga y abrasión Es e
descubrimiento obliga a desarrollar nuevas técnicas de diseño de las mezcías.
También comienza en esta década un desarrollo de los aditivos como modificadores de las
propiedades del concreto. Acelerantes y P'ast,^e ’ incorporadores de aire, retardadores y
acelerantes
;
impermeabilizantes, inhibidores de la corrosión, fungicidas, etc < vos desafíos a los ingenieros y
los diseños de mezcla entran en una etapa experimental a nivel de trabajos de laboratorio. Va en
esta epo^ajo ^ acepta un diseño que previamente no haya sido analizado y p do a nivel de
laboratorio y/u obra.
A partir de 1965 se desarrollan los cementos combinados; los concretos livianos y pesados;
los concretos para centrales nucleares; los den ^ ^ dos concretos polímeros; los concretos con
resistencia por e ^ 700 kg/cm2; los concretos arquitectónicos y coloreados, et .
n los
3
pos de concretos obligan a modificaciones en los criterios ^
diseños de mezclas, orientándose preferentemente a la experimentación
laooratorio.
En la década de los 70, los investigadores Walker, Bloem y Gaynor £ Maryland y Cordón
y Gillespie en otros laboratorios, al investigar los fact< res que afectan !a resistencia d¡4. concreto
confirman que en las mezcle medias y ricas la resistencia es más alta para los menores tamaños
máx mos del agregado grueso siempre que se mantenga constante la relació agua-cemento Estos
trabajo eliminan definitivamente el error de quiene sostenían que los concretos más fuertes
deberían obtenerse con el emple. del agregado grueso más grande posible desde que los
concretos con agre gados grande requerían menos agua y por lo tanto tendrían una meno
relación agua-cemento para un contenido de cemento dado. Las investí
meCzrla!v e ^ ^ ^ "eVad° 3 '3 conclusión de Que en los diseños di mezcla deoe considerarse que para
propósito de resistencia el tamaño máxi
mo Optimo del agregado grueso disminuye conforme el contenido de ce-
sTronV/°r fant° £l dS P3St3, “ incrementa H°y en los diseños de mezcla , £,? der.a que Para mellas ricas de alta
resistencia, agregado del/2"
riarn JtUede Ser e maS conveniente' eri tant° que en mezclas de resisten- c media es mas
conveniente emplear agregado grueso de 3/4” á 1 ¡/¿" y
para mezclas pobres los mejores resultados se obtendrían con tamaños máximos mayores.
m jEn la
de*os 70’ el American Concrete Institute revisa la reco
mendación ACI 613-54 y la reemplaza por la ACI 211-71 “Recommended Practice for Selectmg
Proportions for Normal Weight Concrete”, la cual ha xperimentado diversas modificaciones hasta
el año 1985. Esta norma
dad erpn0yS'PT??°n muchoj de los conceptos expuestos. En la actualidad el Comité 211 ha
preparado recomendaciones para concretos normales, sin asentamiento, livianos, pesados, y
ciclópeos. Revisiones continuas rps“a,S recomendaciones se realizan para proporcionar estándares
que respondan a las diversas y crecientes necesidades de la industria de la construcción.
Entre 1965 y 1991 ya se hace difícil seguir la historia de la evolución del proceso de diseño
de mezcla. Muchos son los protagonistas y países implicados. Algo hay en común: obtener un
concreto que cumpla con to- os requisitos establecidos por; el ingeniero proyectista, que ofrezca
al usuario el máximo de seguridad, y que tenga el menor costo compatible con las exigencias
anteriores.
CAPITULO 2
CRITERIOS BÁSICOS EN EL DISEÑO
NOTACION
Resistencia en compresión especificada del concreto, utilizada por el ingeniero calculista e indicada
en los planos y especificaciones de obra. Se expresa en kg/cm2.
Resistencia en comprensión promedio requerida, utilizada para la selección de las proporciones de
los materiales que inteivienen en la unidad cúbica de concreto.
2.2 INTRODUCCION
1.
El concreto es un material heterogéneo el cual está compuesto principalmente de la
combinación de cemento, agua y agregados fino y qrueso El concreto contiene un pequeño
volumen de aire atrapado, y puede contener también aire intencionalmente incorporado
mediante el empleo de un aditivo.
Igualmente, en la mezcla de concreto también se utilizan con frecuencia otros aditivos
para propósitos tales como acelerar o re ar ar e fraguado y el endurecimiento inicial;
mejorar la trabajabilidad, reducir los requisitos de agua de la mezcla; incrementar la
resistencia o modificar otras propiedades del concreto.
Adicionalmente, a la mezcla de concreto se le puede ineorpor» determinados aditivos
minerales, tales como las puzolanas, las cenizas, y las escorias de alto homo finamente
molidos. Esta incorporación p responder a consideraciones de economía o se puede efectuar
Para mejorar determinadas propiedades del concreto: reducir el.calor de hidratación,
aumentar la resistencia final, o mejorar el comportáronlo del concreto frente al ataque por
2.
sulfatos o a la reacción agregados.
La selección de los diferentes materiales que
concreto y de la proporción de cada uno de ellos el resultado de un acuerdo razonable entre la
economía y el cumplimiento de los requisitos que debe satisfacer el concreto al estado fresco y
el endurecido.
Estos requisitos o características fundamentales del concreto están regulados por el empleo
que se ha de dar a éste, así como por las condiciones que se espera han de encontrarse en
obra al momento de la colocación; condiciones que a menudo, pero no siempre, están
indicadas en los planos y en las especificaciones de obra.
2.3 DEFINICION
1.
2.
U selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cubica de
concreto, conocida usualmente como diseño de la mezcla, puede ser definida como el
proceso de selección de los mareantes mas adecuados y de la combinación más conveniente
y económica de los mismos, con la finalidad de obtener un producto que en el estado no
endurecido tenga la trabajabllidad y consistencia adecuadas; y que endurecido cumpla con
los requisitos establecidos por el diseñador e indicados en los planos y/o las
especificaciones de obra.
?",la s®lección de ias proporciones de la mezcla de concreto, el diseñador debe recordar que la
composición de la misma está determina- ua pon
a)
Las propiedades que debe tener el concreto endurecido, las cuales
estructural y se encuentra indicadas en los planos y/o especificaciones de obra.
b)
Las propiedades del concreto al estado no endurecido, las cuales generalmente son
establecidas por el ingeniero constructor en función del tipo y características de la
obra y de las técnicas a ser empleadas en la colocación del concreto.
El costo de la unidad cúbica de concreto.
dón H1T'°S preSentados permiten obtener una primera aproxima- ¡ * proporciones
de
c) los materiales integrantes de la unidad
emnle J
7,° EstaS, ProPorc¡°"«, sea cual fuere el método
pleado para determinarlas, deberán ser consideradas como valoS1rue,ba Sujefos amisión y ajustes sobre la base de los resultado y^^ 6,1 meZC “
preparadas
No condiciones de labóralo-
Dependiendo de las condiciones de cada caso particular, las mezclas de prueba deberán
ser preparadas en el laboratorio y, de preferencia, como tandas de obra empleando el
personal, materiales y equipo a ser utilizados en la construcción. Este procedimiento
permite ajustar las proporciones seleccionadas en la medida que ello sea necesario hasta
obtener un concreto que, tanto en estado fresco como endurecido, reúna las características
y propiedades necesarias; evitando los errores derivados de asumir que los valores
obtenidos en el gabinete son enteramente representativos del comportamiento del concreto
bajo condiciones de obra.
2.4 ALCANCE
1. Estas recomendaciones presentan diversos procedimientos a ser empleados en la selección
de las proporciones de mezclas de concreto de peso normal y resistencia a la compresión
especificada a los 28 días no mayor de 350 kg/cm2.
2.
Las mezclas de concreto cuya resistencia a la compresión especificada a los 28 días es
mayor que la indicada; aquellas que corresponden a concretos pesados o livianos; o
concretos ciclópeos, requieren para la selección de sus proporciones de consideraciones
especiales y no han sido consideradas en estas recomendaciones.
3.
Igualmente no se incluyen recomendaciones para condiciones de exposición especialmente
severas, tales como la acción de ácidos o de muy altas temperaturas; e igualmente no se
incluyen aquellos criterios que se refieren a condiciones estéticas tales como acabados
superficiales especiales; aspectos todos estos que deben estar referidos en las
especificaciones del proyecto.
4.
En estas recomendaciones los requisitos y procedimientos para la selección de las
proporciones de la unidad cúbica de concreto se basan en dos principios:
a)
Estas recomendaciones tienen como primera prioridad la protección de los intereses
de los usuarios y del propietario de la obra.
b)
El concreto debe alcanzar, tanto al estado fresco como al endurecido, las propiedades
seleccionadas por el ingeniero estructural y los requisitos mínimos indicados en los
planos y/o las especificaciones de obra.
5 RECOMENDACIONES FUNDAMENTALES
El concreto debe cumplir con la calidad especificada y con todas las características y propiedades
indicadas en los planos y especificado- nes de obra. -
El proyectista debe considerar que el proceso de selección de las proporciones de la mezcla no es un
procedimiento empírico, sino que responde a reglas, procedimientos matemáticos, empleo de tablas
y gráficos, y a la experiencia del diseñador.
En todo momento debe recordarse que el proceso de diseño de una mezcla de concreto comienza con
la lectura y el análisis de los planos y especificaciones de obra y no termina hasta que se produce en
la misma el concreto de la calidad requerida.
El proyectista deberá considerar que en la selección de las proporciones de una mezcla de concreto
están involucradas dos etapas:
a)
Estimación preliminar de las proporciones de la unidad cúbica de concreto mas convenientes.
Para ello se podrá emplear información previa proveniente de obras anteriores; tablas y gráficos:
requisitos de las especificaciones de obra; Normas y Reglamentos; resultados de laboratorio de
los ensayos realizados en los materiales a ser utilizados; y condiciones de utilización de concreto.
b)
Comprobación, por medio de ensayo de muestras elaboradas en laboratorio y en obra, de las
propiedades del concreto que se ha preparado con los materiales a ser utilizados en obra y en
las proporciones seleccionadas en el gabinete.
La resistencia en compresión especificada para cada uno de los elementos de la estructura debe
estar indicada en los planos. Los requisitos de resistencia en compresión se basan en el valor de los
resultados de ensayos realizados a los 28 días de moldeadas las probetas; exceptuándose el caso en
que el ingeniero proyectista o la inspección solicitan edades diferentes para lós’ensáyoér
Las proporciones seleccionadas deberán permitir que:
b)
a)
La mezcla sea fácilmente trabajable en los encofrados y especialmente en sus
esquinas y ángulos, así como alrededor del acero de refuerzos y elementos embebidos,
utilizando los procedimientos de colocación y consolidación disponibles en obra; sin que se
presente segregación del agregado grueso, o exudación excesiva en la superficie del
concreto, y sin pérdida de uniformidad de la mezcla.
Se logre un concreto que, al estado endurecido, tenga las propiedades requeridas por los planos
y/o las especificaciones de obra.
c)
La mezcla sea económica.
La selección de las proporciones de la unidad cúbica de concreto deberá permitir que éste alcance
a los 28 días, o a la edad seleccionada, la resistencia en comprensión promedio elegida. El concreto
deberá ser dosificado de manera tal de minimizar la frecuencia de los resultados de resistencia
inferiores a la resistencia de diseño especificada.
Se considera recomendable que no más de un resultado de ensayo de cada diez esté por debajo del
valor de la resistencia especificada. Ello a fin de garantizar que se desarrollará en la estructura una
resistencia del concreto adecuado.
La certificación del cumplimiento de los requisitos para la resistencia de diseños especificada se
basará en los resultados de ensayos de probetas cilindricas estándar, de 15 x 30 cm, preparadas de
la misma muestra de concreto ensayadas de acuerdo a las normas ASTM C 31 y C 39; o ITINTEC
339.036; 339.033; ó 339.034.
Se considera como una muestra de ensayo al promedio de los resultados de por lo menos dos
probetas cilindricas estándar, preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a la edad
elegida para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto.
Los resultados de los ensayos de resistencia a la flexión, o de resistencia a la tracción por compresión
diametral, no deberán ser utilizados como criterio para la aceptación del concreto.
Las columnas, vigas, losas, muros de corte, cáscaras, láminas, y, en general, todos los elementos
estructurales que deban comportarse como elementos sismo-resistentes, deberán tener una
resistencia de diseño especificada del concreto no menor de 210 kg/cm 2 a los 28 días. La calidad
del acero no excederá de lo especificado para el acero Grado dificultílkfad 3 fin de qUe en amb0S
CaSOS Se CUmplan las condic¡ones de
11. En estructuras de albañilería, tales como viviendas, edificios multifa- m.hares de pocos piáo*o
edificSciótífes estructuradas con muros de a bamleria resistentes a cargas de gravedad y de
sismo, se podrá em- p ear concretos cuya resistencia de diseño especificada no sea menor de
175 kg cm- a los 28 días siempre que se considere que los elementos sismo resistentes van a
ser los muros albañilería.
12. Cuando se emplea materiales diferentes para secciones distintas de una obra, cada
combinación de ellos deberá ser evaluada.
13. La selección de las proporciones de la mezcla deberá ser para valores
en peso.
*
14. Las proporciones de los materiales de la mezcla seleccionadas por el con batista deberán ser
aprobadas por la inspección, la cual deberá verificar y certificar que con ella se puede lograr
un concreto de las caractei isticas indicadas en los planos y / o especificaciones de obra.
CAPITULO 3
MATERIALES
3.1 C E M E N T O
1.
2.
El cemento empleado en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de las
siguientes normas:
a)
Los cementos Pórtland normal Tipo 1, 11, ó V respectivamente con las Normas 1TINTEC
334.009; 334.038; ó 334.040; o con las Norma ASTM C 150.
b)
Los cementos Pórtland puzolánicos Tipo 1P y 1PM deberán cumplir con los requisitos de la
norma ITINTEC 334.044; o con la Norma ASTM C 595.
Se requerirá en obra cemento del mismo tipo y marca que aquel utilizado para la selección de las
proporciones de la mezcla de concreto en aquellos casos en que la determinación de la resistencia
promedio se ha empleado resultados de concretos preparados con cementos de la misma marca.
Si la desviación estándar se ha calculado basándose en los resultados de ensayos de concretos
preparados con cementos del mismo tipo pero diferentes marcas, el criterio a ser aplicado puede
no ser tan exigente.
3.
No se aceptará en obra bolsas de cemento que se encuentran averiadas, o cuyo contenido hubiera
sido evidentemente alterado por la humedad.
4.
Se considerará que la bolsa de cemento tiene un pie cúbico de capacidad y un peso de 42,5 kg. En
aquellos casos en que no se conozca el valor real se considerará para el cemento un peso específico
de 3,15.
3.2 CANTERAS
1.
En aquellos casos en que fuere necesario, corresponde al contratista la ubicación,
exploración, muestreo y certificación de la calidad de las canteras de agregado disponible. La
selección de las canteras deberá incluir estudios del origen geoló- gico. clasificación
petrográfica y composición mineral del material- propiedades y comportamiento del material
como agregado; costo de operación, rendimiento en relación a la magnitud del proyecto y posii ades de abastecimiento del volumen necesario; y facilidad de ac- ceso a la cantera.
Las canteras seleccionadas deberán ser aprobadas por la inspección previa presentación por
el contratista de los certificados de calidad expedidos por un laboratorio autorizado por ella.
La presentación y aprobación de los certificados de calidad del aqre- gado no exime ai
contratista de la responsabilidad de emplear, durante todo el proceso de colocación del
concreto, materiales de calidad por lo menos igual a la aprobada.
3.3 AGREGADOS - GENERALIDADES
1.
2.
4.
5.
6.
Los agregados empleados en la preparación de los concretos de peso normal (2200 a 2500
kg/m3) deberán cumplir con los requisitos de la norma ITINTEC 400.037 o de la norma ASTM
C 33, así como los de las especificaciones del proyecto.
Los agregados que no cumplan con algunos de los requisitos indica- dos podran ser
utilizados únicamente si el Contratista demuestra, a satisfacción de la inspección, mediante
resultados de ensayos de laboratorio o certificaciones de experiencia en obra que, bajo
condiciones similares a las que se espera, pueden producir concreto de las propiedades
requeridas.
Los agregados seleccionados deberán ser aprobados por la Inspección.
3.
Los agregados que no cuenten con un registro de servicios demostrable. o aquellos
provenientes de canteras explotadas directamente por el contratista, podran ser aprobados
por la inspección siempre que cumplan con aquellos ensayos que ésta considere necesarios.
Este procedimiento no invalida los ensayos de control de lotes en obra.
Tanto el Contratista como la inspección deben recordar que un comportamiento satisfactorio
en el pasado no garantiza que el agregado actuara en forma similar bajo otras condiciones de
obra. Por ello es siempre recomendable emplear agregados que cumplan con los requisitos de
la Norma o de las especificaciones del proyecto.
Los agregados fino y grueso deberán ser manejados como materiales independientes. Si se emplea,
con autorización del proyectista, el agregado integral denominado “hormigón” deberá cumplirse
con lo indicado en el acápite 3.2.12 de la Norma Técnica E.060.
Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportados, manipulados, almacenados
y dosificados de manera tal de garantizar que:
a)
La pérdida de finos será mínima;
b)
Se mantendrá la uniformidad del agregado,
c)
No se producirá contaminación con sustancias extrañas;
d)
No se producirá rotura o segregación importante en ellos.
El agregado empleado en concretos que han de estar sometidos a humedecimientos; exposición
prolongada a atmósferas húmedas; o en contacto con suelos húmedos; no deberán tener en su
composición mineralógica elementos que sean potencialmente reactivos con los álcalis del
cemento.
Se exceptúa el caso en que el cemento contiene menos del 0,6% de álcalis, calculado como el
7.
equivalente de oxido de sodio (Na20 + 0,658 I^O), o cuando se adiciona a la mezcla materiales que
han demostrado ser capaces de controlar las expansiones inconvenientes debidas a la reacción
álcali-agregado.
El ensayo de estabilidad de volumen, realizado de acuerdo a la Norma ITINTEC 400.037 o ASTM
C 88, sólo se efectuará en agregados que van a ser empleados en concretos sometidos a procqsos
de congelación y deshielo bajo condiciones de exposición moderada o severa, tal como ellas son
definidas en el acápite 11.3.2.
El agregado sometido a cinco ciclos del ensayo de estabilidad de volumen deberá:
a) En el caso del agregado fino, presentar una pérdida no mayor del 15% si se emplea como
reactivo sulfato de magnesio, ni mayor del 10% si se emplea como reactivo sulfato de sodio.
b) En el caso del agregado grueso, presentar una pérdida no mayo del 18% si
se emplea como reactivo sulfato de magnesio, ni ma yor del 15% si se
emplea como reactivo sulfato de sodio.
Los agregados que no cumpla^ cóq lo indicado podrían ser utilizado* si un
concreto de propiedades comprobables, preparado con agregado del mismo
origen, ha demostrado un comportamiento satisfactorio cuando estuvo
sometido a condiciones de intemperismo similares a las que se espera; o
cuando se obtuvo resultados satisfactorias en concretos sometidos a ensayos
de congelación y deshielo realizados de acuerdo a las recomendaciones de la
Norma ASTM C 666.
8.
Los agregados fino y grueso no deberán contener sales solubles totales en
porcentaje mayor del 0,04% si se trata de concreto armado; ni del 0,015% si
se trata de concreto presforzado.
El contenido de cloruro de calcio presente en el agregado como cloruro soluble
en agua, se determinará de acuerdo a lo especificado en la Norma ASTM D
1411.
9.
De preferencia no será empleado el agregado de procedencia marina; pero si ello
fuera inevitable deberá contarse con autorización de la Inspección y el
agregado deberá ser tratado por lavado con agua potable antes de utilizarlo en
la preparación del concreto.
10.
Los agregados expuestos a la acción de los rayos solares deberán, si ello es
necesario, enfriarse antes de su utilización en la mezcladora.
Si el enfriamiento se efectúa por aspersión de agua o riego, se deberá
considerar la cantidad de humedad añadida al agregado a fin de corregir el
contenido de agua de la mezcla y mantener la relación agua- cemento de diseño
seleccionada.
3.4 AGREGADO FINO
1. Se define como agregado fino a aquel, proveniente de la desintegración natural
o artificial de las rocas, que pasa al Tamiz ITINTEC 9,5
mm (3/8”) y que cumple con los limites establecidos en la Norma ITINTEC
400.037. - - ' •
2.
El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una
combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfil
preferentemente angular, duras, compactas y resistentes.
El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo,
terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis,
materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.
3.
El agregado fino deberá estar graduado dentro de los límites indicados en
la Normas ITINTEC 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo siguiente:
a)
La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua,
con valores retenidos en las mallas N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, Y
N° 100 de la serie Tyler.
b)
El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices
consecutivos cualesquiera.
c)
En general, es recomendable que la granulometría se encuentre
dentro de los siguientes límites:
MALLA
% QUE PASA
3/8" ....................... ............... 100
N° 4 ....................... ............... 95-100
N° 8 ....................... ............. 80-100
N° 16 .................... ............... 50-85
N° 30 ..................... ............... 25-60
N° 50 ..................... ............... 10- 30
........... 2 - 1 0
N° 100
El porcentaje indicado para las mallas N° 50 y N° 100 podrá ser reducido a
5% y 0% respectivamente, si el agregado es empleado en concretos con aire
incorporado cuyo contenido de cemento es mayor de 225 kg/m 3, o en
concretos sin aire incorporado cuyo contenido de cemento es mayor de 300
kg/m3; o si se emplea un aditivo mineral para suplir la deficiencia en el
porcentaje que pasa estas mallas.
4.
El módulo de fineza del agregado fino se mantendrá dentro del límite de
más o menos 0,2 del valor asumido para la selección de las pio- porciones
del concreto; siendo recomendable que el valor asumido esté entre 2,35 y
3,15.
Si se excede el límite indicado de más o menos 0,2, el agregado podrá ser
rechazado por la inspección o, alternativamente, ésta podrá auto
rizar ajustes en las proporciones de la mezcla para compensar las variaciones
en la granulometría. Estos ajustes no deberán significar reducciones en el
contenido de cemento.
5.
Si el agregado finó4no cumple con los requisitos de los acápites 3.4.3 ó 3.4.4,
podrá ser empleado, previa autorización de la inspección, siempre que el
Constructor demuestre que los concretos preparados con dicho agregado
tienen propiedades por lo menos iguales a las de concretos de características
similares preparados con un agregado fino que cumple con los requisitos de
los acápites indicados.
6.
El agregado fino no deberá indicar presencia de materia orgánica cuando ella es
determinada de acuerdo a los requisitos de la Norma ITINTEC 400.013.
Podrá emplearse agregado fino que no cumple con los requisitos indicados
siempre que:
a)
La coloración en el ensayo se deba a la presencia de pequeñas partículas
de carbón, o partículas similares; o
b)
Realizado el ensayo, la resistencia a los siete días de morteros preparados
con dicho agregado no sea menor del 95% de la resistencia de morteros
similares preparados con otra porción de la misma muestra de agregado
fino previamente lavada con una solución al 3% de hidróxido de sodio.
7. El
berá exceder de los siguientes límites:
■
Lentes de arcilla y partículas desmenuzabas .................
■
Material más fino que la malla N° 200:
a)
b)
■
3%
Concreto sujetos aabrasión....................................... 3%
Otros concretos ............................................................5%
Carbón:
... . .
.
a)
Cuando la aparienciasuperficial del concreto
es importante ....... ............................. ; .................
b)
Otros concretos ..........................................................
0,5%
1%
porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado fino no de
3.5
AGREGADO GRUESO
1.
Se define como agregado grueso al material retenido en el Tamiz ITIN- TEC 4,75
mm (N° 4) y cumple los límites establecidos en la Norma ITIN- TEC 400.037.
El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida,
o agregados metálicos naturales o artificiales. El agregado grueso empleado en
la preparación de concretos livianos podrá ser natural o artificial.
2.
El agregado grueso deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil
preferentemente angular o semiangular, duras, compactas, resistentes, y de
textura preferentemente rugosa.
Las partículas deberán ser químicamente estables y deberán estar libres de
escamas, tierra, polvo, limo, humos, incrustaciones superficiales, materia
orgánica, sales u otras sustancias dañinas.
3.
El agregado grueso deberá estar graduado dentro de los límites especificados en
la Norma IT1NTEC 400.037 o en la Norma ASTM C 33, los cuales están
indicados en la tabla 3.5.3. Es recomendable tener en consideración lo
siguiente:
a)
La granulometría seleccionada deberá ser de preferencia continua.
b)
La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima
densidad del concreto, con una adecuada trabajabilidad y consistencia en
función de las condiciones de colocación de las mezcla.
c)
La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado
retenido en la malla de 1 x/z y no más de 6% del agregado que pasa la
malla de 1/4”.
4.
El tamaño máximo nominal del agregado grueso no deberá ser mayor de:
a)
b)
Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrados; o
Un tercio del peralte de las losas; o
Tres cuartos del espacio libre mínimo entre barras o alambres
individuales de refuerzo; paquetes de barras; torones; o ductos de
preesfuerzo. dE."™”"!11S" ° "•
* W cantidad
c)
■
■
Arcilla ..
_.
.................................................................. 0,25%
Partículas deleznables.
c- nno7
........................................... h,U(J /o
KA
Material más fino que la malla N° 200 ....................... ¡ Q0%
■
Carbón y lignito:
a)
b)
Cuando el acabado superficial del concreto
eS de importancia .......................................................... 0,50%
Otros concretos ............................. j
PartÍCU'aS Perjudiciales exceden
a loasSlnd?adosUnoHCUyOS
os indicados, podra ser aceptado siempre que un concreto Drena.
rado con agregado de la misma procedencia haua HaH^ ’ P —
“-i» i» «.«o «dTi“,u,:íyr
d ado o, en ausencia de un registro de servicios, siempre que el con
El agregado grueso empleado en concreto na™ mw¡mo *
tnirtiirac
,
»-uiiueio para pavimento, o en es-
el lavado de las partículas de agregado grueso se deberá hacer
con agua preferentemente potable. De no ser así, el agua
empleada deberá estar libre de sales, materia organica, o sólido
en suspensión.
3.6 HORMIGON
1.
El agregado denominado comúnmente hormigón es una mezcla natural. en
proporciones arbitrarias, de agregados fino y grueso procedente de río o
cantera.
2.
En lo que sea aplicable se seguirán para el hormigón las recomendaciones
correspondientes a los agregados fino y grueso.
3.
El hormigón deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo,
terrones, partículas blandas o escamosas, sales, álcalis, materia orgánica,
u otras sustancias dañinas para el concreto. Su granulometría deberá estar
comprendida entre malla de 2" como máximo y la malla N° 100 como
mínimo.
4.
El hormigón deberá ser manejado, transportado y almacenado de manera
tal de garantizar la ausencia de contaminación con materiales que podrían
reaccionar con el concreto.
5.
El hormigón deberá emplearse únicamente en la elaboración de concretos
con resistencias en compresión hasta de 100 kg/cm2 a los 28 días. El
contenido mínimo de cemento será 255 kg/m3.
3.7. AGUA
1.
El agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá cumplir
con los requisitos de la Norma ITINTEC 334.088 y ser, de preferencia,
potable.
2.
Está prohibido el empleo de aguas ácidas; calcáreas; minerales;
carbonatadas; aguas provenientes de minas o relaves; aguas que
contengan residuos minerales o industriales; aguas con un contenido de
sulfatos mayor del 1%; aguas que contengan algas, materia orgánica,
humus, o descargas de desagües; aguas que contengan azúcares o sus
derivados.
Igualmente está prohibido el empleo de aquellas aguas que contengan
porcentajes significativos de sales de sodio o de potasio disueltas, en todos
aquellos casos en que la reacción álcali- agregado es posible.
3. Podrá utilizarse aguas naturales no potables, previa autorización de la
inspección, únicamente si:-
a)
Están limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos,
álcalis, Sales, materia orgánica, u otras sustancias que puedan ser
dañinas al concreto, acero de refuerzo, o elementos embebidos. -'-i?
Al seleccionar el agua deberá recordarse que aquellas con alta
concentración de sales deberán ser evitadas. Ello debido a que no sólo
pueden afectar el tiempo de fraguado, la resistencia del concreto y su
estabilidad de volumen, sino que, adicionalmente, pueden originar
eflorescencias o corrosión del acero de refuerzo.
b)
La calidad del agua, determinada mediante análisis de laboratorio,
cumple con los valores que a continuación se indican; debiendo ser
aprobados por la inspección las excepciones a los mismos.
Máximo
■
■
■
■
■
■
■
Cloruros ........................................................... 300
Sulfatos ............................................................ 300
Sales de magnesio ............................................ 150
Sales solubles totales ...................................... 1500
pH ................................................................ mayor
Sólidos en suspensión .................................... 1500
Materia orgánica ................................................. 10
ppm
ppm
ppm
ppm
de 7
ppm
ppm
c)
La selección de las proporciones finales del concreto se basa en
resultados de ensayos de resistencias en comprensión en los que se
ha utilizado en la preparación del concreto, agua de la fuente elegida.
d)
Los cubos de mortero preparados con el agua seleccionada, y
ensayados siguiendo las recomendaciones de la Norma ASTM C 109
tienen, a los 7 y 28 días resistencia en comprensión no menores del
90% de las muestras similares preparadas con agua potable.
4.
5.
6.
Las sales u otras materias dañinas que pudieron estar presente en los
agregados y/o aditivos, deberán sumarse a aquellas que aporta el agua de
mezclado, a fin de evaluar el contenido total de sustancias inconvenientes
que pueden dañar el concreto, el acero de refuerzo, o los elementos
embebidos.
Si en el concreto han de estar embebidos elementos de aluminio y/o fierro
galvanizado, el contenido de cloruro indicado en el acápite 3.7.3 (b) deberá
disminuir a 50 ppm.
El contenido de ión cloruro presente en el agua y demás ingredientes del
concreto no deberá exceder, expresado como porcentaje en peso del
cemento, de los siguientes valores:
■
Concreto presforzado ....................................................... 0,06%
■
Concreto armado, con elementos de aluminio ó de
fierro galvanizado embebidos............................................ 0,06%
■
■
Concreto armado expuesto a la acción de cloruros
0 ,1 0 %
Concreto armado no protegido, el cual puede estar
sometido a un ambiente húmedo pero no expuesto
a cloruros ........................................................................ 0,15%
■
Concreto armado que deberá
estarseco o protegi
do de la humedad durante su vida por medio de recubrimiento
impermeable .................................................................... 0,80%
7.
El agua de mar sólo podrá utilizarse en la preparación del concreto si se
cuenta con la autorización escrita del ingeniero proyectista y la inspección.
Es recomendable que la mezcla tenga un contenido de cemento mínimo de
350 kg/m3; una relación agua-cemento máxima de 0,5; consistencia
plástica; y un recubrimiento al acero de refuerzo no menor de 70 mm.
Está prohibido el empleo de agua de mar como agua de mezclado en los
siguientes casos:
a)
Concreto presforzado.
b)
Concretos cuya resistencia a la comprensión a los 28 días sea mayor
de 175 kg/cm2.
c)
Concretos en los que están embebidos elementos de aluminio o de
fierro galvanizado.
d)
Concretos vaciados en climas
cálidos.
concretos con acabados superficial de importancia ; concretos expuestos;
concretos caravistas.
3.8 ADITIVOS
1.
Se define a un aditivo como un material distinto del agua, del agrega do o
del cemento el cual es utilizado como un componente del condifir V qUe ^ fnad€ aJ6Ste anféS ° durante
algunas de sus propiedades.
2.
el
mezclado a fin de mo- dificar una o
Los aditivos a ser empleados en las mezclas de concreto deberán cumplir
con los requisitos de la Norma ITINTEC 339.086 Su uso está limitado por
lo indicado en las especificaciones técnicas del proyecto y por la
autorización de la inspección.
3.
to rf medzcladiHV0S "°
4.
aón'tino °S emplead°S, en obra debe™ ^r de la misma composición, tipo y marca
que los utilizados para la selección de las propor- ciones de la mezcla de
concreto.
5.
el contenido de
cemen-
El contratista deberá demostrar a la inspección que con los aditivos
seleccionados se podra obtener en el concreto las propiedades reque- n as,
asi como que ellos son capaces de mantener la misma calidad composición
y comportamiento del concreto en toda la obra.
En la selección de la cantidad de aditivo por unidad cúbica de con- ere o se
tendrán en consideración las recomendaciones del fabricanrís«casPdePío
i^ °btóner e" el Concreto: las carai:tereS¡StenCÍa 3 'a comPres'ón de diseño
eslcLadi ,aSre9!r S:
especificada; las condiciones ambientales y de trabajo en obra- el
procedimiento de colocación del concreto; y los resultados de los en- sayos de
laboratorio y obra.
d!dCa def-idr
Pr°p0rCÍonaf a la
empleada así como una
inspección la dosificación recomentos la a,Ser
indicación de los efec- p judiciales al concreto que
pudieran esperarse de posibles va-
contenHol m'Sma: ^ composición <Juí™ca del aditivo en el
ruro v en J
^ P°rCentaje en peso de ¡ón cíoruro, y en el contenido de aire incorporado de la mezcla.
8.
Los aditivos incorporadores de aire deberán cumplir con los requisitos de la Norma ITINTEC
339.086 o de la Norma ASTM C 260.
9.
Los aditivos reductores de agua; retardadores; acelerantes, reductores de agua y retardadores;
y reductores de agua y acelerante; deberán cumplir con los requisitos de las Normas ITINTEC
339.086 ó 339.087; o los de las Normas ASTM C 1017.
10. Las puzolanas y cenizas que se emplean como aditivos deberán cumplir con los requisitos de
la Norma ASTM C 618.
11. Las escorias de alto horno finamente molidas, cuando se emplean como aditivos deberán
cumplir con los requisitos de la Norma ASTM
C 989.
Las escorias de alto horno finamente molidas son empleadas en la misma forma que las
cenizas y, en general, son empleadas con cemento Pórtland. Es infrecuente emplearlas con
cementos combinados dado que estos ya tienen puzolana o ceniza. La combinación con
cementos que cumple la Norma ASTM C 595 puede ser considerada en la colocación de
concretos en grandes masas en los que se puede aceptar una lenta ganancia de resistencia y
m los que el desarrollo de un bajo calor de hidratación es de especial importancia.
12. El cloruro de calcio, o los aditivos que contengan cloruros que no sean impurezas de los
componentes del aditivo, no deberá emplearse
en:
a)
Concreto presforzado.
b)
Concreto que tengan embebidos elementos de aluminio o fierro galvanizado.
c)
Concreto colocado en encofrados de metal galvanizado.
d)
e)
Concretos masivos.
Concretos colocados en zonas de climas calidos.
13. En aquellos casos en los que el ingeniero estructural autorice el empleo de cloruro de calcio,
o de aditivos con cloruro de ^0, deberá certificarse que el contenido total de ión cloruro en la
uni a
de concreto, expresado como porcentaje en peso del cemento, no ac cede de los valores
indicados en el acápite 3.7.6.
---------------- 33
1 4. Los aditivos cuya fecha de vencimiento se ha cumplido no serán utilb
dos.
3.9
ALMACENAMIENTO DE LOS MATERIALES EN OBR
1 . El material que durante su almacenamiento en obra se deteriora o co
tamina no deberá emplearse en la preparación del concreto.
2 . En el almacenamiento del cemento se deberá tomar las siguientes pr
cauciones:
a ) El almacenamiento y la manipulación del cemento deberán efe tuarse de manera que
siempre sea posible su utilización de acuerd a su orden de llegada a la obra.
b)
El concreto en bolsas se almacenará en un lugar techado adecu* damente ventilado,
fresco, libre de humedad y protegido de la e> terna, sin contacto con la humedad del
suelo o el agua que pudier correr por el mismo
Las bolsas se almacenarán en pilas hasta de diez, a fin de facilitar s ; control y mane;).
Se cubrirán con material plástico u otro medí« de protección.
No se aceptará bolsas cuya envoltura este deteriorada o perforada o aquellas cuyo peso
no corresponde al normalizado.
c)
A fin de garantizar sus propiedades e impedir cambios en su com posición en
características físicas y químicas, el cemento a granel SÍ almacenara en silos metálicos
cerrados aprobados por la inspec ción cuya forma y dimensiones impidan el ingreso de
humedad c elementos contaminantes, y faciliten la salida del cemento por le boca de
descarga. Abra un silo para cada marca y tipo de cemente empleado.
Cada lote deberá tener su fecha de elaboración y certificación de calidad, ambos
proporcionados por el fabricante.
3 . Los agregados se almacenarán o apilarán como una manera de impedir
la segregación de los mismos, su contaminación con otros materiales, o su mezclado con
agregados de diferente granulometría o características. Para garantizar que esta condición se
cumpla deberá realizarseensayos, en el punto de dosificación, a fin de certificar la
conformidad con ios requisitos de limpieza y granulometría.
La zona de almacenamiento deberá ser lo suficientemente extensa y accesible para facilitar a
el acomodo y traslado del agregado al sitio del mezclado.
Las pilas de agregado se formaran por capas horizontales de no más de un metro de espesor.
Estas capas deberán tener facilidad para drenar a fin de obtener un contenido de humedad
relativamente uniforme.
4.
Los aditivos serán almacenados siguiendo las recomendaciones del fabricante; debiendo
evitarse la contaminación, evaporación o deterioro de los mismos.
Los aditivos líquidos serán protegidos de las temperaturas de congelación, o de cualquier
cambio significativo de temperatura que pudiera afectar sus características.
Los aditivos no serán almacenados en obra por más de seis meses desde la fecha del último
ensayo, debiendo reensayarse en caso contrario a fin de evaluar su calidad antes de su
empleo. Los aditivos cuya fecha de vencimiento se ha cumplido no serán utilizados.
5.
El agua a emplearse en la preparación del concreto se almacenará, de preferencia, en silos o
tanques metálicos.
3.Í0 MUESTREO DE LOS MATERIALES
1.
Se tomarán muestras periódicas del cemento para controlar su uniformidad y calidad. En las
especificaciones de obra se indicará la frecuencia de la toma de muestras, la cual se realizara
de acuerdo a lo indicado en la Norma ITINTEC 334.007 ó ASTM C 183.
2.
Los agregados fino y grueso deberán ser muestreados de acuerdo a lo indicado en la Norma
ITINTEC 400.010 ó ASTM D 75. En las especificaciones de obra se indicará la frecuencia de
la toma de muestras.
3.
La obtención de las muestras de agua se efectuará de acuerdo a lo indicado en la Norma
ITINTEC 339.070. En las especificaciones de obra se indicará la frecuencia de toma de
muestras.
3.11 ENSAYO DE LOS MATERIALES
1.
La Inspección podrá ordenar, en cualquier etapa de la ejecución del proyecto, ensayos de
certificación de la calidad de cualquiera de los materiales empleados. •'' r ■ ‘.;
2.
El ensayo de cemento y los agregados se realizará de acuerdo a las Normas IT1NTEC ó ASTM
correspondientes. El ensayo del agua se efectuara de acuerdo a la Norma ITINTEC 339.088.
3.
Los ensayos se efectuaran en un laboratorio seleccionado o autorizado por la inspección
4.
Los resultados de los ensayos se anotaran en el registro anexo al Cuaderno de Obras; debiendo
estar una copia a disposición de la inspección hasta la finalización de la obra. Los resultados
de los ensayos forman parte de los documentos entregados al propietario con el acta de
recepción de obra.
-
35-70
-
10-30
35-70
-
-
25-60
1 1/2”
100
1”
-
W
-
-
y2”
-
-
-
100
3/8”
-
-
-
-
95-100
100
95-100
100
90-100
-
90-100
100
-
10-30
-
20-55
-
0,5
-
0,1
0,5
0,1
40-70
85-100
0,5
0,15
10-30
00
95-100
O
2”
Porcentajes que pasan por las siguientes mallas
1 1/2”
1”
y2”
3/8”
N° 4
2”
z
Tabla 3.5.3
Tamaño
Máximo
Nominal
0,5
0,5
0,1
CAPITULO 4
PROPIEDADES DEL CONCRETO
4.1 CONCEPTO GENERAL
1.
Las características del concreto han de ser función del fin para el cual esta destinado. Por ello
la selección de las proporciones de la unidad cúbica de concreto debe permitir obtener un
concreto con la facilidad de colocación, densidad, resistencia, durabilidad u otras
propiedades que se consideran necesarias para el caso particular para el cual la mezcla está
siendo diseñada.
2.
Al seleccionar las proporciones de la mezcla debe tenerse en consideración las condiciones de
colocación, la calidad y experiencia del personal profesional y técnico, la interrelación entre
las diversas propiedades del concreto, así como la consideración de que el concreto debe ser
económico no sólo en su primer costo sino también en sus futuros servicios.
3.
En las secciones y acápites siguientes se analizan algunos de los principales aspectos que
tienen influencia sobre los principales propiedades del concreto.
4.2 TRABAJABILIDAD
1.
Se entiende por trabajabilidad a aquella propiedad del concreto al estado no endurecido la
cual determina su capacidad para ser manipulado, transportado, colocado y consolidado
adecuadamente, con un mínimo de trabajo y un máximo de homogeneidad; así como para
ser acabado sin que se presente segregación.
Esta definición involucra conceptos tales como capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad
de compactación. Igualmente, la trabajabilidad involucra el concepto de fluidez, con énfasis
en la plasticidad y uniformidad dado que ambas tienen marcada influencia en el
comportamiento y apariencia final de la estructura.
2.
La trabajabilidad es una propiedad que no es mensurable dado que esta referida a las
características y perfil del encofrado; a la cantidad y distribución del acero de refuerzo y
elementos embebidos; y al procedimiento empleado para compactar el concreto.
3.
Sin embargo, para facilidad de trabajo y de selección de las proporciones de la mezcla, sé
reconoce que la trabajabilidad tiene relación con el contenido de cemento en la mezcla; con
las características, granulometria, relación de los agregados fino - grueso, y proporción del
agregado en la mezcla; con la cantidad de agua y aire en la mezcla con la presencia de aditivos;
y con las condiciones ambientales.
4.
Algunas de las consideraciones sobre la trabajabilidad que deben ser tenidas en consideración
al diseñar la mezcla de concreto incluyen las siguientes:
a)
La fineza del cemento, determinada por su superficie específica, tiene influencia sobre la
trabajabilidad. Los cementos de alta fineza la mejoran notablemente pero pueden
producir agrietamiento superficial en el secado. Se considera que la fineza de orden de
3300 cm2/gr son las más recomendables.
b)
Tanto el contenido de cemento cuanto el volumen y granulometria de los agregados, así
como las características físicas de estos, son factores que regulan la cantidad de agua
requerida para producir un concreto trabajable. Es siempre recomendable trabajar con
el mínimo contenido de agua, a fin de conseguir la trabajabilidad y resistencia adecuadas
sin desmedro de la durabilidad.
c)
La presencia, en porcentajes adecuados, de las partículas más finas del agregado tiende
a mejorar la trabajabilidad del concreto. Se recomienda para el porcentaje acumulado
que pasa la malla N" 50 del 10% al 30%; y para el porcentaje acumulado que pasa la
malla N° 100 del 2% al 10%.
d)
La ausencia de las partículas finas en el agregado puede ser compensada por el empleo
de cementos Tipo I ó IR o por la adición de arenas muy finas, cenizas volcánicas,
puzolana, o escorias de altos hornos finamente molida, siempre que se tenga en
consideración la posible influencia de estas adiciones sobre la demanda de agua y las
propiedades del concreto.
e)
La piedra partida, cuando se le compara con el agregado redondeado, requiere
mas agregado fino para compensar por el perfil angular de las partículas en orden a
obtener una mezcla comparable en trabajabilidad a aquellas en las que no se emplea
agregado angular.
f)
Las partículas de agregados alargados y chatas tienen efecto negativo sobre la
trabajabilidad y obligan a diseñar mezclas más ricas en agregado fino y por consiguiente
a emplear mayores cantidades de cemento y agua.
g)
La presencia de altos porcentajes de agregado de 3,16 a 3/8 en el agregado grueso, trae
como consecuencia un incremento en los vacíos entre las partículas de agregado. Si ello
no es corregido por modificaciones en la dosificación de la mezcla puede dar como
resultado una importante disminución de la trabajabilidad dado que el mortero presente
resultaría insuficiente para llenar el exceso de espacios vacíos.
h)
La incorporación de aire a la mezcla mejora la trabajabilidad aún en aquellos casos en
que el agregado fino no posee adecuado porcentaje en las mallas N° 50 y N 100.
Igualmente el aire, al actuar como un agregado flexiole que mejora la trabajabilidad,
posibilita el empleo de agregado angular asi como de agregado de granulometría irregular
o discontinua. La reducción del contenido de agregado fino, que es necesario efectuar al
incorporar aire, reduce la segregación y exudación y facilita las operaciones de
colocación.
i)
La tendencia a la segregación y al afloramiento de la lechada disminuye la trabajabilidad,
Dicha tendencia puede ser controlada incorporando a la mezcla ligantes hidráulicos, tales
como la puzolana. Esta adición, especialmente cuando hay poco agregado fino, hace la
mezcla más trabajable, uniformiza la estructura interna y aumenta la impermeabilidad
del concreto; sin embargo, debe combinarse en proporciones controladas dado que tien
e a aumentar el periodo de endurecimiento.
5.
Los procedimientos de selección de las proporciones de la unidad cubica del concreto
empleados, deben tomar en consideración, en a selección de la trabajabilidad, los factores
enunciados a fin de lograr un facilidad de colocación adecuada y económica. Debido a la gran
cantidad de factores que determinan la trabajabilidad del concreto, algunos de ellos propios
de cada estructura, no se ha desarrollado un método adecuado para medirla y la
determinación de la misma en cada casc^depende ^hfpalmente de los conocimientos y
experiencia del ingeniero encargado del diseño de la mezcla.
4.3 CONSISTENCIA
1.
la consistencia del concreto es una propiedad es una propiedad que define la humedad de la
mezcla por el grado de fluidez de la misma; entendiéndose con ello que cuanto más húmeda
es la mezcla mayor será la facilidad con la que el concreto fluirá durante su colocación.
2.
La consistencia esta relacionada pero no es sinónimo de trabajabilidad. Así por ejemplo, una
mezcla muy trabajable para pavimento puede ser muy consistente, en tanto que una mezcla
poco trabajable en estructuras con alta concentración de acero puede ser de consistencia
plástica.
3.
Las Normas Alemanas clasifican al concreto, de acuerdo a su consistencia, en tres grupos:
■
Concretos
consistentes o secos
■
Concretos
plásticos.
■
Concretos
fluidos
Los concretos consistentes son definidos como aquellos los cuales tienen el grado de
humedad necesario como para que al apretarlos con la mano quede adherida a ésta la
lechada de cemento. Este tipo de concretos sólo contienen el agua necesaria para que su
superficie, después de vibrados, quede blanda y unida.
Los concretos plásticos son definidos como aquellos que contienen el agua necesaria para
dar a la masa una consistencia pastosa.
Los concretos fluidos son aquellos quéflian sido amasados con tanta agua que la mezcla
fluye como una pasta blanda. Este tipo de concreto sólo debe ser empleado en aquellas
estructuras en las que la disminución de la calidad originada por el excesivo contenido de
agua carece de importancia. Los norteamericanos clasifican al concreto por el asentamiento
de la mezcla fresca. El método de determinación empleado es conocido como método del
cono de Asentamiento, método del cono de Abrams , o método de Slump, y define la
consistencia de la mezcla por el asentamiento, medido en pulgadas o en milímetros, de una
masa de concreto que previamente ha sido colocada y compactado en un molde metálico de
dimensiones definidas y sección tronco cónica.
Por consiguiente, se puede definir el asentamiento como la medida de la diferencia de altura
entre el molde metálico estándar y la masa de concreto después que ha sido retirado el
molde que la recubría.
En la actualidad se acepta una correlación entre la Norma Alemana y los criterios
norteamericanos, considerándose que:
■
A las consistencias secas corresponde asentamientos de 0 a 2 (0 mm a 50 mm).“
■
A las consistencias plásticas corresponden asentamientos de 3 a 4" (75 mm a 100
mm).
■
A las consistencias fluidas correspondan asentamientos de mas de 5” (125 mm).
Al controlar el asentamiento en obra se controla directamente la uniformidad en la
consistencia y trabajabilidad necesarias para una adecuada colocación; e indirectamente
el volumen unitario de agua, la relación agua-cemento y las modificaciones en la humedad
del agregado.
Por otra parte, si el contenido de los agregados es uniforme y se adicionan volúmenes
constantes de agua a la mezcla, las variaciones en el asentamiento son un índice de
modificaciones en la dosificación de la mezcla.
En mezclas de concreto adecuadamente proporcionadas, el contenido unitario de agua
necesario para obtener un asentamiento e erm nado depende de diversos factores. Así,
para mencionar algunos ellos, se tiene:
a)
En los cementos combinados, que se caracterizan por superf_ específicas muy altas,
puede presentarse un incremento exce
en el contenido de agua para obtener un asentamiento determinado, con el
consiguiente incremento en la relación agua-cemento y disminución de la
resistencia.
b)
Los requisitos dé' agua Ún eí Concreto se incrementan conforme el perfil del agregado
se hace más angular y la textura más rugosa. Esta desventaja puede ser
parcialmente compensada por el incremento en la capacidad de adherencia que se
produce entre el agregado y la matriz cementante.
c)
Los requisitos de agua de la mezcla tienden a disminuir conforme se inciementa el
tamaño máximo nominal de un agregado grueso cuya granulometría este dentro de
las indicadas en la Norma C 33 del ASTM.
d)
Los requisitos de agua de la mezcla pueden ser significativamente reducidos por
empleo de determinados aditivos, tales como los incorporadores de aire, los
reductores de agua, y los super- plastificantes.
4 RESISTENCIA
La resistencia del concreto es definida como el máximo esfuerzo que puede ser soportado
por dicho material sin romperse. Dado que el concreto está destinado principalmente a
tomar esfuerzos de compresión, es la medida de su resistencia a dichos esfuerzos la que se
utiliza como índice de su calidad.
La resistencia es considerada como una de las más importantes propie- dades del concreto
endurecido, siendo la que generalmente se emplea para la aceptación o rechazo del mismo.
'ISt’Ñ'O Dt:
MECIAS
Pero el ingeniero diseñador de la mezcla debe recordar que otras propiedades, tales como la
durabilidad, permeabilidad, ó resistencia al desgaste pueden ser tanto o más
importantes que la resistencia, dependiendo de las características y ubi- cación de la obra.
En general, prácticamente todas las propiedades del concreto endurecido están asociadas
a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las cuantifica o
cualifica. Sin embargo, debe siempre recordarse al diseñar una mezcla de concreto que
muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades.
4.
De acuerdo a la teoría de Abrams, para un conjunto dado de materiales y condiciones, la
resistencia del concreto está principalmente determinada por la cantidad neta de agua
empleada por unidad de cemento. Esta agua neta excluye aquella absorbida por los
agregados. Así, de acuerdo a la escuela de Abrams, el factor que influye en forma
determinante sobre la resistencia del concreto es la relación agua- cemento de la mezcla,
siendo mayores la resistencia conforme dicha relación se hace menor.
5 Posteriormente el norteamericano Gilkey, apoyándose en sus propias observaciones y en los
trabajos de Walker, Bloem y Gaynor, ha demostrado que la resistencia del concreto es función
de cuatro factores:
■
Relación agua-cemento;
■
Relación cemento-agregado;
■
Granulometría, perfil, textura superficial, resistencia y dureza del agregado
■
Tamaño máximo del agregado.
Esta teoría, que a la fecha tiene vigencia y que mantiene el concepto de la relación aguacemento enunciada por Abrams en 1918, ha sido complementada por Powers al enunciar su
teoría de la relación gel- espacio y su influencia en la resistencia; asi como las teorías
posteriores sobre la resistencia por adherencia pasta-agregado y su importancia en la
resistencia final del concreto.
7.
6. Adicionalmente a los factores indicados, pueden influir sobre la resistencia final del
concreto y por lo tanto deben ser tomados en consideración en el diseño de la mezcla los
siguientes.
a)
Cambio en el tipo, marca y tiempo de almacenamiento del cemento y materiales
cementantes empleados.
b)
Características del agua en aquellos casos en que no se emplea agua potable.
Presencia de limo, arcilla, mica, carbón, humus, materia orgánica, sales químicas,
en el agregado. Todos los compuestos enuncia disminuyen la resistencia del concreto
principalmente debido a que se incrementan los requisitos de agua, se facilita la acción
e m em perismo, se inhibe el desarrollo de una máxima adherencia entre el cemento
hidratado y los agregados, se dificulta la hidrata- cion normal del cemento, y se facilita
la reacción química de los agregados con los elementos que componen el cemento.
c)
4.
5
1.
d)
Modificaciones en-Je granulometría del agregado con el consiguiente íhctemeríto £n la
superficie específica y en la demanda de agua para una consistencia determinada.
e)
Presencia de aire en la mezcla, la cual modifica la relación poros-cemento, siendo mayor
la resistencia del concreto cuanto menor es esta relación.
La incorporación de aire a las mezclas, en porcentajes adecuados, mejora la durabilidad
y trabajabilidad del concreto, pero tiende a disminuir la resistencia en un porcentaje del
5% por cada uno por ciento de aire incorporado. La excepción se produce en las mezclas
pobres en las que la incorporación de aire al mejorar la trabajabilidad disminuye la
demanda de agua, reduce la relación agua-cemento y por ende incrementa la resistencia.
f)
Empleo de aditivos que pudieran modificar el proceso de hidra- tación del cemento y por
tanto la resistencia del concreto.
g)
Empleo de materiales puzolánicos, cenizas, o escorias de alto horno finamente divididas,
los cuales por sí mismos pueden desarrollar propiedades cementantes.
En la medida que los factores indicados y sus efectos sobre las propiedades del concreto,
específicamente la resistencia, pueden ser predecibles, ellos deben ser tomados en
consideración en la selección inicial de las proporciones de los materiales que intervienen en la
mezcla.
Sin embargo, teniendo en consideración tanto su número como su complejidad, es evidente
que una determinación segura de la resistencia del concreto únicamente puede basarse en
mezclas de prueba ya sea en el laboratorio o en obra, así como en los resultados de
experiencias previas con los materiales a ser empleados bajo condiciones similares a
aquellas que se espera tener en obra.
DURABILIDAD
El concreto debe ser capaz de endurecer y mantener sus propiedades en el tiempo aún en
aquellas condiciones de exposición que normal- mente podrían disminuir o hacerle perder
su capacidad estructural. Por tanto, se define como concreto durable a aquel que puede
resistir, en grado satisfactorio, los efectos de las condiciones de servicio a las cuales él está
sometido.
2.
Entre los agentes externos o internos capaces de atentar contra la durabilidad del concreto se
encuentran los procesos de congelación y deshielo; los de humedecimiento y secado; los de
calentamiento y enfriamiento; la acción de agentes químicos, especialmente cloruros y
sulfatos; y la de aditivos descongelantes.
3.
La resistencia del concreto a algunos de los factores mencionados, con el consiguiente
incremento en la durabilidad, puede ser mejorada por el empleo de cemento de bajo contenido
de aluminato tricálcido; cementos de bajo contenido de álcalis; cementos puzolánicos:
cementos de escorias; puzolanas, cenizas o escorias de alto horno finamente molidas;
agregados seleccionados para prevenir posibles expansiones debidas a la reacción álcaliagregados; o empleo de agregados de dureza adecuada y libres de cantidades excesivas de
partículas blandas, en todos aquellos casos en que se requiera resistencia al desgaste por
abrasión superficial.
4.
El empleo de relaciones agua-cemento bajas deberá prolongar la vida del concreto al reducir
el volumen de poros capilares, incrementar la relación gel-espacio y reducir la permeabilidad
y absorción; disminuyendo por todas las razones expuestas la posibilidad de penetración de
agua o líquidos agresivos.
5.
La resistencia a los procesos de intemperismo severo, especialmente acciones de congelación
y deshielo, mejora significativamente por la incorporación, en todos los concretos expuestos a
ambientes menores de 4o C, de una cantidad adecuada de aire, el cual debe obligatoriamente
ser empleado siempre que exista la posibilidad de que se presenten procesos de congelación
durante la vida del concreto.
La resistencia del concreto a la acción de las heladas depende de la naturaleza de los agregados
y de su granulometría; del volumen de agua de la mezcla; de la estructura capilar del concreto,
y de su resistencia a la compresión. Igualmente, cuanto más impermeable es unDlóíÑO D\]
MEZCIAS
concreto mayor es su resistencia a la penetración de las aguas y pe consiguiente mayor su
resistencia a las heladas, ello debido a que:
a)
Sobre su estructura actúa el agua libre que se encuentra en el inte rior de ldisjsóroá“
la cúábpúéde haberse introducido por acciói capilar o por presión y está sujeta a
procesos de congelación y des hielo.
b)
El grado de presión de esta agua congelada depende del volumer de la misma que
hayan contenido los poros en el momento dt ocurrir la helada.
La incorporación de aire a la mezcla incrementa la resistencia del concreto a la acción
desintegrante de heladas y deshielo. El aire incorporado, a' set dispersado a través de la
masa de concreto en forma de minúsculas burbujas, proporciona espacios en los cuales las
fuerzas mecánicas que causan la desintegración son disipadas.
La incorporación de aire igualmente incrementa la durabilidad por reducción de la
capilaridad y disminución del volumen y sección de los canales de agua o poios capilares
del concreto endurecido, por disminución de la exudación y segregación del concreto fresco.
6.
El concreto puede deteriorarse por contacto con diferentes agentes químicos activos o por
sustancias que en sí mismas no son nocivas, pero que pueden reaccionar con alguno de los
elementos integrantes del concreto. Entre las sustancias consideradas como peligrosas se
encuentran:
■
Los ácidos inorgánicos.
■
Las sales inorgánicas.
■
■
■
■
■
Los cloruros.
Los sulfatos de sodio, magnesio o calcio.
Las aguas que contienen muy poca o ninguna sal en disolución, es decir que están
casi químicamente puras.
El nitrato de amonio.
Las grasas y aceites animales. '
5
7.
El cemento puede combinarse con determinados elementos para formar
compuestos los cuales tienen baja solubilidad pero pueden destruir el concreto debido a
que su volumen es mayor que el de la pasta de cemento en la cual se están formando. Las
sustancias más conocidas y agresivas son los álcalis blancos o sea los sulfatos de sodio,
magnesio y calcio.
Los sulfatos reaccionan con la cal hidratada y el hidróxido de calcio presentes en la pasta de
cemento, formando sulfato de calcio y sulfo- aluminato de calcio, reacciones que son
acompañadas de fuerte expansión y rotura de la pasta.
Cuanto menor es el contenido de aluminaío tricálcico en el cemento, más denso el concreto,
y menor la relación agua-cemento, mayor es la resistencia del concreto a este tipo de ataques.
La Tabla 13.3.2 da los valores más recomendables de acuerdo al grado de severidad del
ataque.
4.6 DENSIDAD
1.
En determinados tipos de obras, la selección de las proporciones de la mezcla de concreto es
efectuada fundamentalmente para obtener alta densidad. En estos casos, empleando
agregados especiales, se pueden obtener concretos trabajables con pesos unitarios del orden
de 5600 kg/m3.
Ejemplos de aplicación de tales concretos son los recubrimientos pesados empleados para
mantener las tuberías de los oleoductos debajo del agua; las pantallas de protección contra
las radiaciones en las centrales nucleares; y determinados elementos empleados para
aislamiento del sonido.
4.7 GENERACION DE CALOR
1.
Un aspecto importante de la selección de las proporciones de los concretos masivos es el
tamaño y perfil de la estructura en la cual ellos van a ser empleados. Ello es debido a que la
colocación de grandes volúmenes de concreto puede obligar a tomar medidas para controlar
la generación de calor debida al proceso de hidratación del cemento, con los resultantes
cambios de volumen en el interior de la masa de concreto y el incremento en el peligro de
fisuración del mismo.
Como regla general, para los cementos normales Tipo 1, la hidratación deberá generar una
elevación de temperatura del concreto del -¡;.v ^ [ X w:za..v-
2.
orden de 6o C a 11° C por saco de cemento por metro cúbico de concreto. Si la elevación de
la temperatura de la masa de concreto no es mantenida en un mínimo, o si no se permite que
el calor se disipe a una velocidad razonablc,ÓO- si se;permite que el concreto se enfríe
rápidamente, puede presentarse agrietamiento.
3.
Las medidas para controlar la temperatura del concreto pueden incluir una temperatura de
colocación del concreto relativamente baja; empleo de cementos de bajo contenido de
aluminato tricálcico y silicato tricálcico; empleo de cantidades reducidas de materiales
cementantes; la circulación de agua de enfriamiento a través de tuberías; y, en algunos casos,
el aislamiento de la superficie del concreto a fin de adecuarlo a las diferentes condiciones de
exposición y diversas características del mismo.
4.
En el diseño de la mezcla debe recordarse que un concreto masivo no es necesariamente aquel
en el cual el agregado grueso tenga un tamaño máximo nominal alto, así como que la
posibilidad de una excesiva generación de calor no está limitada a presas o cimentación de
estructuras. Muchos elementos estructurales pueden ser lo suficientemente masivos como
para tener en cuenta la posibilidad de altas temperaturas internas, especialmente si las
dimensiones mínimas exceden de 60 a 90 cm. o cuando el contenido de cemento es mayor
de 350 kg/m3.
4.8 ELASTICIDAD
1.
El concreto no es un material completamente elástico y la relación esfuerzo deformación para
una carga en constante incremento adopta generalmente la forma de una cuma.
Generalmente se conoce como Módulo de Elasticidad a la relación del esfuerzo a la
deformación medida en el punto donde la línea se aparta de la recta y comienza a ser curva.
2.
Para el diseño estructural se supone un módulo de elasticidad constante en función de la
resistencia a la compresión del concreto. En la práctica, el módulo de elasticidad del concreto
es una magnitud variable cuyo valor promedio es mayor que aquel obtenido a partir de una
fórmula.
■
En el diseño de la mezcla debe tenerse presente que el módulo de elasticidad del
concreto depende, entre otros, de los siguientes factores: La resistencia a la
compresión del concreto y, por lo tanto, de todos aquellos factores que la afectan.
■
A igualdad de resistencia, de la naturaleza petrográfica de los agregados.
■
De la tensión de trabajo.
■
De la forma y tiempo de curado del concreto.
■
Del grado de humedad del concreto.
El módulo de elasticidad del concreto aumenta al incrementarse la resistencia en compresión
y, para un mismo concreto, disminuye al aumentar la tensión de trabajo.
4.9 ESCURRIMIENTO PLASTICO
1.
Cuando el concreto está sujeto a una carga constante, la deformación producida por dicha
carga puede ser dividida en dos partes: la deformación elástica, la cual ocurre inmediatamente
y desaparece totalmente en cuanto se remueve la carga, y el escurrimiento plástico el cual se
desarrolla gradualmente.
2.
El escurrimiento plástico puede por lo tanto ser definido como el alargamiento o acortamiento
que sufre una estructura de concreto como consecuencia de una solicitación uniforme y
constante de tracción o compresión respectivamente.
Bajo carga continua el escurrimiento plástico continúa indefinidamente. Sin embargo, tiende
continuamente a disminuir aproximadamente a un valor límite. Si la carga es continua el
monto del escurrimiento plástico final deberá ser, para concreto normal, de una a tres veces
el monto de la deformación elástica inicial y, en general, alrededor del 50% del flujo final
ocurre durante los tres primeros meses de aplicada la carga.
3.
La magnitud del escurrimiento plástico depende de la resistencia del concreto en el instante
en que comienza a actuar la solicitación permanente; a igualdad de concretos depende de la
constitución petrográfica de los agregados; o igualmente de la forma y tiempo de curado y de
la intensidad del esfuerzo.
v. > nr:
4.
En general puede decirse que la mayoría de los factores que E incrementan la resistencia y el
módulo de elasticidad reducen el escu- rrimiento plástico, aunque este último puede ser
influenciado por otros •
factores.
-C /; ■t-i'ií'z
Así. por ejemplo, el incremento en la relación agua-cemento o en el contenido de aire
incrementa el escurrimiento plástico. Igualmente, el empleo de agregados de estructura
granular pobremente o mal cementada aumenta las posibilidades de escurrimiento.
4.10 DILATACION TERMICA
1.
Sabemos que las propiedades térmicas del concreto son importantes en relación con el
mantenimiento en valores mínimos de los cambios de volumen.
2.
La conductividad térmica es la medida de la velocidad con la cual el calor es transmitido
a través de un concreto de área y espesor unitario cuando hay una diterencia unitaria de
temperatura entre las dos
caras.
La conductividad térmica es utilizada, en conexión con el calor específico y la densidad
en la determinación de un coeficiente denominado difusividad , el cual es un índice de la
facilidad con la cual el concreto soporta los cambios de temperatura.
Como coeficiente de dilatación térmica del concreto puede aceptarse 1/100, 000, siempre que
no se determine otro valor para casos especiales, dado que el valor real es una magnitud
variable que depende del tipo de cemento, de las características de los agregados y de su
volumen en la unidad cúbica de concreto, así como el grado de humedad y de las dimensiones
de la sección transversal.
CA PIT ULO 5
INFORMACIÓN NECESARIA
1 ALCANCE
En la selección de las proporciones de la mezcla de concreto es necesario conocer,
además de las propiedades que se requieran y del empleo que se va a dar al concreto,asi
como las características geográficas y ambientales de la zona en la cual va ser utilizado,
información básica sobre las propiedades de los materiales integrantes del mismo.
En este sentido y como cuestión fundamental, la selección de las proporciones de la
mezcla deberá basarse en la información obtenida de los resultados de los ensayos de
laboratorio de los materiales a ser utilizados. La información más útil para un adecuado
diseño de la mezcla es la siguiente:
CEMENTO
En el caso del cemento es importante conocer:
■
Tipo y marca del cemento seleccionado.
■
Peso específico del cemento.
■
Peso especificado del material puzolánico si se trata de un cemento combinado.
■
Superficie especifica del cemento. Igualmente la de los materiales puzolánicos si
ellos son empleados.
La Tabla 5.2 da valores determinados en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la
Universidad Nacional de Ingeniería. Ellos podrán emplearse en aquellos casos en que
no se conozcan los proporcionados por el fabricante.
AGUA
En el caso del agua, si se emplea aguas no potables.
■
3 7á3isis quím¡c0 del agua, de acuerdo a lo indicado en el acápití
■ Efecto del agua sobre el tiempo de fraguado, calor de hidrata- cion, y resistencias
mecánicas del concreto.
5.4 AGREGADOS
En el caso de los agregados fino y grueso es importante conocer:
Perfil y textura superficial.
Análisis granulométrico.
Peso específico de masa.
Peso unitario suelto y compactado.
Porcentaje de absorción y contenido de humedad
Perdida por abrasión, si el agregado va a ser empleado en concreto para pavimentos.
Presencia de materia orgánica.
5.5 ADITIVOS
Si se emplea aditivos en la mezcla es importante conocer:
■
Tipo y marca del aditivo.
■
■
Fecha de vencimiento.
Efecto sobre las propiedades del concreto.
■
Recomendaciones de empleo proporcionadas por el fabricante.
CEMENTOS PERUANOS
Marca
Tipo
Peso específico
Superficie específica
(cm2/gr)
Sol
1
3,11
3500
Atlas
Andino
Andino
IP
1
II
2,97
3,12
3,17
5000
3300
3300
Andino
V
3,15
3300
Pacasmayo
Yura
1
IP
3,11
3,06
3100
3600
IPM
IPM
3,09
3500
3800
Yura
Rumi
* Los valores de esta Tabla han sido determinados en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Facultad de
Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería.
Estos valores pueden ser empleados en aquellos casos enquenose conoce la información dada por el
fabricante.
CA PIT ULO 6
PASOS EN EL DISEÑO DE LA MEZCLA
6.1 SECUENCIA DE DISEÑO
Los siguientes pasos se consideran fundamentales en el proceso de
selección de las proporciones de la mezcla para alcanzar las propiedades
deseadas en el concreto. Ellos deben efectuarse independiente del
procedimiento de diseño seleccionado.
1.
Estudiar cuidadosamente los requisitos indicados en los planos y en las
especificaciones de obra.
2.
Seleccionar la resistencia promedio requerida para obtener en obra la
resistencia de diseño especificada por el proyectista. En esta etapa se
deberá tener en cuenta la desviación estándar y el coeficiente de variación
de la compañía constructora, así como el grado de control que se ha de
ejercer en obra.
3.
Seleccionar, en función de las características del elemento estructural y
del sistema de colocación del concreto, el tamaño máximo nominal del
agregado grueso.
4.
Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en función del
asentamiento de la misma. Se tendrá en consideración, entre otros
factores la trabajabilidad deseada, las características de los elementos
estructurales y las facilidades de colocación y compactación del concreto.
5.
Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del
concreto, considerando el tamaño máximo nominal del agregado grueso,
la consistencia deseada y la presencia de aire, incorporado o atrapado, en
la mezcla.
6.
Determinar el porcentaje de aire atrapado o el de aire total, según se trate
de concretos normales o de concretos en los que exprofesamente, por
razones de durabilidad, se ha incorporado aire, mediante el empleo de un
7.
aditivo.
Seleccionar la relación agua-cemento requerida para obtener la resis
tencia deseada en el elemento estructural. Se tendrá en consideración la
resistencia promedio seleccionada y la presencia o ausencia de aire
incorporado. - •
•
8.
Seleccionar la relación agua-cemento requerida por condición de
durabilidad. Se tendrá en consideración los diferentes agentes externos e
internos que podrían atentar contra la vida de la estructura.
9.
Seleccionar la menor de las relaciones agua-cemento elegidas por
resistencia y durabilidad, garantizando con ello que se obtendrá en la
estructura la resistencia en compresión necesaria y la durabilidad
requerida.
10. Determinar el factor cemento por unidad cúbica de concreto, en función del
volumen unitario de agua y de la relación agua-cemento seleccionada
11. Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La
selección de la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cúbica de concreto
está condicionada al procedimiento de diseño seleccionado.
12. Determinar, empleando el método de diseño seleccionado, las proporciones
de la mezcla, considerando que el agregado está en estado seco y que el
volumen unitario de agua no ha sido corregido por humedad del agregado.
13. Corregir dichas proporciones en función del porcentaje de absorción y el
contenido de humedad de los agregados finos y grueso.
14. Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a los resultados de los
ensayos de la mezcla realizados en el laboratorio.
15. Ajustar las proporciones finales de acuerdo a los resultados de los ensayos
realizados bajo condiciones de obra.
6.2 RECOMENDACIÓN ESPECIAL
1. Sea cual fuere el método de diseño empleado, así como el mayor o menor grado
de refinamiento que se aplique en el mismo, el concreto resultante debe
siempre considerarse como un material de ensayo cuyas proporciones
definitivas se establecen en función de los resultados de las experiencias de
laboratorio y las condiciones de trabajo en obra.