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CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO INDICE Presentación 3 Aclarando algunos términos 5 Aridos para Hormigón 6 Agua 16 Aditivos 17 Hormigón: Dosificaciones 19 Hormigón: Control en obra 25 Estucos 40 CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 2 Y EJECUCION DE ESTUCO PRESENTACION En 1971 editamos un librito con este mismo nombre, que tenía por fin ayudar a resolver los problemas más comunes de las obras, el cual fue escrito en un lenguaje sencillo, indicando ensayos simplificados que en general no se ajustan exactamente a los procedimientos normalizados, pero que sirven para aproximarse a los resultados reales. Hoy se dispone de literatura que en aquella época no existía, como por ejemplo los diferentes manuales del Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón. Pero, a pesar de ello, nos han pedido insistentemente este folleto y, aunque pensábamos que había sido sobrepasado por otras publicaciones, hemos tomado la decisión de reeditarlo, con las modificaciones que estimamos pertinentes, pero manteniendo siempre el mismo propósito, esto es, que sirva de guía para Jefes de Obra, Capataces y Jefes de Cuadrilla. Este folleto fue redactado por el Sr. Arnoldo Bucarey C., Gerente de Servicios Técnicos Cementos Bío Bío S.A. Actualizado por el Sr. Victor Carrasco, Jefe de Centros Técnicos y Asesoría, en Agosto del año 2000. Reedición, Agosto del año 2001. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 3 NUESTRA VARIEDAD DE PRODUCTOS PLANTA ANTOFAGASTA CEMENTO INACESA ESPECIAL PUZOLANICO CEMENTO INACESA ALTA RESISTENCIA PORTLAND PUZOLANICO PLANTA TENO PLANTA TALCAHUANO CEMENTO BIO BIO ESPECIAL PORTLAND PUZOLANICO CEMENTO BIO BIO ESPECIAL SIDERURGICO CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 4 Y EJECUCION DE ESTUCO CEMENTO BIO BIO ALTA RESISTENCIA PORTLAND SIDERURGICO ACLARANDO ALGUNOS TERMINOS El material de construcción fabricado con cemento, agua, arena y grava, se llama “HORMIGON”. Por la influencia que ha ejercido el idioma inglés, en muchos países latinoamericanos se ha generalizado el término “concreto”, que proviene del vocablo inglés “concrete”. En Chile, en el medio profesional y técnico, se habla del HORMIGON, pero en obra este material es más conocido por “concreto”; sin embargo, poco a poco se ha ido introduciendo el término HORMIGON. Los franceses lo llamán “betón”. De ahí proviene el término “betonera” que se usa para denominar a la mezcladora, que en buen español deberíamos denominar “HORMIGONERA”. El árido grueso recibe el nombre genérico de GRAVA. Cuando proviene de río, es decir, cuando es de canto rodado se le llama RIPIO y si proviene de cantera se llama CHANCADO. DENSIDAD REAL se le denomina a la relación entre la masa del árido dividido por su volumen saturado de humedad. Es lo que se conocía como peso específico. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 5 1. ARIDOS PARA HORMIGON 1.1. Ensayos de áridos en laboratorios mínimos de faena 1.1.1. Introducción Al iniciar una obra se deben tomar muestras representativas de los áridos que se van a usar, para enviarlas a un laboratorio. Generalmente las muestras las toman inspectores de laboratorios oficiales o personal del Departamento de Asesoría Técnica. En los laboratorios se hacen los ensayos necesarios para determinar su calidad y, si se les solicita, se estudian dosificaciones y se confeccionan hormigones de prueba. Cuando la empresa constructora desea resultados de las dosificaciones antes de iniciar el hormigonado, debe solicitar los ensayos a lo menos con 35 días de anticipación, ya que las resistencias del hormigón de prueba se miden a los 28 días de edad y éste se confecciona después de haber realizado los ensayos de los áridos. Los laboratorios emiten certificados con los resultados de los ensayos, pero se debe tener presente que corresponden a la muestra analizada y que en obra se pueden producir cambios importantes debido a segregación de la grava, heterogeneidad del abastecimiento, etc. En todo caso, cada vez que se cambie la procedencia de los áridos, se debe enviar muestras al laboratorio y solicitar nuevamente las dosificaciones correspondientes. Con el objeto de tener un mejor control del hormigón y, especialmente, cuando los laboratorios quedan muy alejados, se sugiere instalar un laboratorio mínimo de faena en el cual se podrían hacer los siguientes ensayos de áridos: CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 6 Y EJECUCION DE ESTUCO Control de granulometría • Humedad total • Densidad aparente (cuando se dosifica en volumen) Esponjamiento de la arena (cuando se dosifica en volumen) • Densidad real o peso específico • Porcentajes de finos menores que 0,080 mm. • Materia orgánica en la arena Los ensayos que se indican a continuación, son ensayos prácticos que no corresponden exactamente a los normalizados. Sin embargo, sus resultados son lo suficientemente confiables como para controlar y corregir las dosificaciones en obra. 1.1.2. Control de granulometría Para hacer ensayos de la granulometría es necesario disponer de la serie completa de tamices. Si se tienen los ensayos granulométricos de la grava y de la arena, es útil controlar el contenido de arena en la grava y el contenido de gravilla en la arena, lo que se hace con un tamiz Nº 4 ASTM o una malla de 1/4 de pulgada. Procedimientos para el control de la grava CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 7 Cálculo • Dividir la cantidad que pasó por el tamiz, por el peso inicial y multiplicar por100. grava arena contenida en la grava grava contenida en arena arena Ejemplo: Se pesan 5,25 kg. de grava. Al tamizar por el tamiz Nº 4 pasan 0,43 kg. El resultado será 0,43 : 5,25 = En porcentaje pasa 0,082 x 100 = CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 8 Y EJECUCION DE ESTUCO 0,082 8,2% Procedimiento para el control de la arena • Pesar una cantidad de arena seca, del orden de 500 gramos. Tamizar por el tamiz Nº 4 o por la malla de 1/4 de pulgada. Pesar la cantidad retenida en el tamiz. Cálculo • Dividir la cantidad retenida en el tamiz por el peso inicial y multiplicar por 100. Ejemplo: Se pesan 500 gramos de arena. Al tamizar quedan retenidos 22 gramos. El resultado será 22 : 500 = 0,044 En porcentaje pasa 0,044 x 100 = 4,4% Si el resultado tiene una diferencia superior a 5% respecto del indicado en el certificado del laboratorio, se deben solicitar nuevos ensayos de granulometría. 1.1.3. Determinación de la humedad total de un árido Procedimiento • Pesar árido húmedo, si es grava pesar del orden de 3 kg. y si es arena, pesar del orden de 1 kg. • Secar en una bandeja metálica a fuego lento, revolviéndolo y cuidando que no se pierda material. • Deja enfriar el árido seco. • Pesar el árido seco y frío. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 9 Cálculo • Restar del peso inicial, el del árido seco y dividir la diferencia por el peso del árido seco. Multiplicar el resultado por 100. árido húmedo árido seco Ejemplo: Se pesan 1.200 gramos de arena y se secan. La arena seca y fría pesa 1.140 gramos. El resultado será (1.200 - 1.140) : 1.140 = 0,053 En porcentaje pasa 0,053 x 100 = 5,3% 1.1.4. Determinación de la densidad aparente • La densidad aparente varía con el grado de compactación. • En obra se determina la densidad aparente suelta Procedimiento • Llenar un recipiente de volumen conocido con árido, enrasar la superficie y pesar. • Pesar el recipiente vacío. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 10 Y EJECUCION DE ESTUCO Cálculo • Restar del Peso del recipiente lleno, el del recipiente vacío y dividirlo por el volumen del recipiente. Ejemplo: Se tiene un recipiente o tarro de 14 litros que pesa 1.85 kg. El recipiente lleno con arena pesa 22,29 kg. El peso de arena será 22,29 - 1,85 = 20,44 kg. La densidad de la arena será 20,44 : 14 = 1,46 kg/l. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 11 1.1.5. Determinación del esponjamiento de la arena La arena aumenta su volumen aparente con la humedad, pero su volumen vuelve a ser el de la arena seca al quedar totalmente bajo el agua. Procedimiento • Colocar arena húmeda en una probeta graduada hasta un volumen determinado. Agregar agua y agitar hasta que salgan todas las burbujas de aire. • Leer el volumen de arena anegada o sumergida. Cálculo • Restar del volumen de arena húmeda, el de arena anegada y dividir por el volumen de arena anegada. Multiplicar por 100. arena húmeda CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 12 Y EJECUCION DE ESTUCO arena sumergida Ejemplo: Se colocan 800 cm3 de arena húmeda. Se agrega agua y se agita hasta que no salgan burbujas de aire. El volumen de la arena anegada es de 680 m 3 . La diferencia es El esponjamiento En porcentaje será 800 - 680 = 120 cm3 120 : 680 = 0,178 0,178 x 100 = 17,8% 1.1.6. Determinación de finos menores que 0,080 mm. Los finos en el árido, que se conocen como “suciedad”, son perjudiciales para la resistencia del hormigón. Si están adheridos a los granos del árido, impiden la buena adherencia del cemento y, si están sueltos, necesitan mucha agua, con lo cual aumenta la razón agua - cemento y disminuye la resistencia. Procedimiento • Pesar 5 kg. de grava seca aproximadamente. • Lavar en un recipiente o palangana, botando el agua a través de un tamiz Nº 200 ASTM, cuya dimensión es 0,080 mm., hasta que el agua salga limpia. • Devolver a la palangana las partículas que queden retenidas en el tamiz. Secar, enfriar y pesar. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 13 Cálculo • Restar del peso inicial, el de la grava lavada y seca, dividir por el peso de la grava lavada. Multiplicar por 100. Nota: El ensayo de arena se hace con 500 gramos de muestra seca. Ejemplo: Se lavan 5.200 gramos de grava. Después de lavada y secada, su peso es de 5.170 gramos. La pérdida de peso es Los finos serán En porcentaje será 5.200 - 5.170 = 30 gr. 30 : 5.200 = 0,005 0,005 x 100 = 0,58% 1.1.7. Determinación de la materia orgánica en la arena La materia orgánica adherida a los granos de arena puede retardar el fraguado del cemento e impedir la buena adherencia. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 14 Y EJECUCION DE ESTUCO El ensayo con hidróxido de sodio es un ensayo cualitativo, que permite saber si hay o no presencia de materia orgánica, pero no indica de qué tipo se trata, ni su influencia en el hormigón. Por lo tanto, si el ensayo comprueba su existencia se deben hacer ensayos complementarios de resistencia para aceptar o rechazar la arena. Procedimiento • Preparar una solución de hidróxido de sodio (soda cáustica) al 3%, disolviendo 30 gramos en 970 milímetros de agua. • Colocar 200 gramos de arena en un frasco de vidrio blanco transparente y agregar 100 ml. de solución. Agitar. • Dejar reposar por 24 horas. 1 Litro INCOLORO AMARILLO CLARO AMARILLO ROJO CAFE CLARO CAFE OSCURO 1 2 3 4 5 Resultado Observar el color de la solución, si es transparente o amarillo claro, no hay materia orgánica. Si el color es café o café oscuro se deben hacer ensayos de resistencia comparativa. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 15 2. AGUA 2.1. Generalidades El agua desempeña un papel importante como componente del hormigón: • Hace posible el proceso de hidratación del cemento. • Otorga la trabajabilidad necesaria al hormigón, para su colocación en obra. Es un componente esencial del hormigón por cuanto su presencia condiciona las propiedades de éste, en su estado fresco y en la etapa de endurecimiento. 2.2. Condiciones del agua Para su utilización, el agua debe tener ciertas características de calidad, éstas se pueden resumir en lo siguiente: • El agua potable está permitida, no requiere verificación de su calidad. • El agua de mar sólo puede utilizarse en hormigones de resistencia especificada inferiores a H15 (150 kg/cm2). • No se pueden emplear aguas que contengan azúcares, en forma de glucosa o sacarosa. • Las aguas de origen desconocido se deben someter a ensayos para verificar su calidad. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 16 Y EJECUCION DE ESTUCO El agua puede presentar algunos compuestos nocivos, en la zona norte es posible la presencia de sales disueltas y, en la zona central y sur, materia orgánica. Como se puede apreciar, el agua tiene un papel fundamental en la confección del hormigón, pero su incorporación debe ser controlada; un exceso de ella puede perjudicar en forma importante sus resistencias y con ello la durabilidad del hormigón en obra. El agua debe almacenarse en estanques o depósitos limpios y protegidos de forma que se evite su contaminación. 3. ADITIVOS Son productos que se emplean en pequeñas cantidades, para modificar algunas características del hormigón. En muchos casos menos del 1% del peso del cemento. Su empleo permite controlar algunas propiedades del hormigón, tales como: • Trabajabilidad. • Tiempos de fraguado y resistencias iniciales. • Resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Existen diversos criterios para su clasificación, siendo los más usados en nuestro país los siguientes: • Retardador de fraguado. • Acelerador de fraguado y endurecimiento. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 17 • Plastificantes. • Plastificante retardador. • Plastificante acelerador. • Superplastificante. • Superplastificante retardador. • Incorporación de aire. • Impermeabilizantes. En general, los aditivos deben emplearse después de un análisis de las cualidades que requieren el hormigón, tanto en su estado fresco como endurecido. Hay que tener presente que los aditivos no mejoran un hormigón de mala calidad, como por ejemplo, mal dosificados, cantidad insuficiente de cemento, etc. Otra precaución que conviene considerar es la de colocar la dosis exacta, generalmente indicada por el fabricante del producto. La medición de la dosis de aditivo requiere de una extrema precaución, porque las cantidades en algunos casos son tan pequeñas, que pueden inducir a error, colocando el doble o el triple, causando serios problemas en el hormigón. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 18 Y EJECUCION DE ESTUCO 4. HORMIGON: DOSIFICACIONES 4.1. Introducción La dosificación del hormigón consiste en combinar los componentes: cemento, agua, grava y arena, de tal forma que se obtenga la máxima compacidad (mínimo de huecos), la máxima trabajabilidad (aptitud de colocarlo y compactarlo) y la máxima resistencia, usando la menor relación agua/cemento. . Como la trabajabilidad del hormigón hay que lograrla de acuerdo al elemento que se va a concretar (de sus dimensiones, de la enfierradura, del medio de compactación, etc.), habrá un hormigón óptimo para cada elemento, pero que no será tan bueno para otro o bien ni siquiera se podrá colocar. Por ejemplo, el hormigón para fabricar soleras (muy seco) no sirve para pilares; por lo tanto, habrá que estudiar en cada caso la dosificación más apropiada. Existen varios métodos para dosificar, algunos muy complejos porque consideran todas las condiciones de la obra (áridos, fabricación, transporte, colocación, compactación, moldes y enfierradura); otros más simples, que consideran menos variables y, por último, los métodos por tanteos. La dosificación siempre se estudia para obtener un metro cúbico. En un método por tanteo es indispensable conocer algunos datos mínimos sobre los áridos para lograr la dosificación por m3. que son: • Densidad real de la grava o peso específico. • Densidad aparente de la grava, si se dosifica en volumen. • Densidad real de la arena o peso específico. • Densidad aparente de la arena, si se dosifica en volumen. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 19 Además se deberían conocer las granulometrías de los áridos y sus impurezas (arcillas, materia orgánica, etc.). Para el cemento se considera un peso específico de 3,0 kg/lt su densidad aparente varía de acuerdo al grado de compactación entre 1 y 1,4 kg/lt, motivo por el cual nunca se debe medir en volumen. 4.2. Dosificación 4.2.1. Cantidad del cemento La norma chilena sobre hormigón (norma NCh 170 of. 85) clasifica al hormigón en los siguientes grados, según la resistencia especificada: CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 20 Y EJECUCION DE ESTUCO Grado Resistencia en kg/cm2 H5 H10 H15 H20 H25 H30 H35 H40 H45 H50 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 En hormigón simple, las cantidades de cemento más usadas por metro cúbico de hormigón son: 127,5 kg = 3 bolsas (sólo en emplantillado) 170 kg = 4 bolsas 212,5 kg = 5 bolsas En hormigón armado las cantidades mínimas de cemento son: 240 kg/m3, si el hormigón va revestido. 270 kg/m3, si el hormigón queda a la intemperie Para obtener las resistencias exigidas, se emplean generalmente las siguientes cantidades de cemento por m3 de hormigón: Grado Kg cemento/m3 H5 H10 H15 H20 H25 H30 170 200 a 250 240 a 270 270 a 300 300 a 330 340 a 360 Las cantidades son variables, ya que depende de la calidad de los áridos, de la cantidad de agua, de la confección, del medio de compactación, etc................... CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 21 4.2.2. Cantidad de agua Las cantidades de agua que se emplean corrientemente son: Para 170 kg de cemento Para 240 kg de cemento Para 270 kg de cemento Para 300 kg de cemento Para 340 kg de cemento : : : : : 140 a 150 litros 150 a 160 litros 155 a 165 litros 155 a 170 litros 160 a 180 litros La cantidad de agua depende del tipo de árido grueso (ripio o chancado), del tamaño máximo de la grava, de la relación arena/ripio, del molde, de la enfierradura, etc. Siempre habrá que confeccionar un hormigón de prueba y medir el descenso del cono para ajustar la cantidad de agua. 4.2.3. Cantidad de áridos Definida la cantidad de cemento y agua se puede calcular el volumen que ocuparán en un metro cúbico de hormigón. Hay que agregar una cantidad de aire que siempre queda atrapado y se puede estimar entre 10 y 25 litros por m3 de hormigón. El resto del volumen para completar el m3 lo deben llenar los áridos: arena y grava. La arena puede ocupar entre 30 y 40% del volumen de los áridos. Más cerca de 30% en hormigones masivos y más cerca del 40% en hormigón armado y elementos esbeltos. Este porcentaje se determina con dos o tres tanteos en hormigones de prueba. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 22 Y EJECUCION DE ESTUCO 4.3. Ejemplo de dosificación Se desea fabricar hormigón para pilares y cadenas de una casa. Se especifica H15. Se dispone de ripio de densidad real 2,63 kg/l y densidad aparente 1,68 kg/l y de arena de densidad real 2,78 kg/l y densidad aparente 1,58 kg/l.................. Solución Cantidad de cemento: De 4.2.1. está entre 240 y 270 kg/m3. Si se tiene antecedentes de los áridos se podría usar 240 kg/m3. Si no se tiene mayores antecedentes de su empleo se estima más cerca de la mayor cantidad recomendada......... En este caso tomaremos 260 kg/m3. Cantidad de agua: De 4.2.2. se estima la cantidad de agua en 160 litros. Cantidad de aire: Si el hormigón se compacta con vibrador se puede estimar en 15 litros de aire atrapado. Cantidad de áridos: Volumen real de cemento Volumen real de agua Volumen de aire 260 : 3 160 : 1 Total = = = = 87 lt. 160 lt. 15 lt 262 lt. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 23 Volumen de áridos Volumen real de arena 1.000 - 262 = 738 x 0,37 = 738 lt. 273 lt. Según 4.2.3. se estima 37% por tratarse de pilares. Volumen real de ripio 738 - 273 = 465 lt. Cálculo de la cantidad de arena 273 x 2,78 = 759 kg. 759 : 1,58 = 480 litros Cálculo de la cantidad del ripio 465 x 2,63 = 1.223 kg. 1.223 : 1,68 = 728 litros Resultado La dosificación por m3 de hormigón será: Cemento Agua Arena Ripio 260 kg 160 litros 759 kg o 480 litros 1.223 kg o 728 litros Con esta dosificación se prepara un hormigón de prueba y se observa si tiene arena en exceso o le falta. De acuerdo con esta observación se calcula y se prepara una segunda dosificación variando el porcentaje de arena............. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 24 Y EJECUCION DE ESTUCO 5. HORMIGON: CONTROL EN OBRA 5.1. Acopio de los materiales en obra Cemento Las bolsas deben acopiarse en bodegas sobre plataformas de madera que dejen un espacio sobre el suelo de 15 cm y separadas de las paredes. El llenado y vaciado de las bodegas deben hacerse por estricto orden de llegada, por lo que se recomienda que tenga dos accesos. Se dejan pasillos cada 4 ó 5 hileras de bolsas y la altura máxima debe ser de: • Para menos de 1 mes de almacenamiento: 15 bolsas • Para más de 1 mes de almacenamiento : 10 bolsas Aridos Se deben acopiar sobre suelo duro, sin capa vegetal. Si el volumen de la obra lo justifica se pueden hacer acopios sobre radier de hormigón pobre. Se debe tener especial cuidado que al sacar o mover el árido no se contamine con el suelo, ya que se pueden introducir cantidades apreciables de arcilla o suelo con materia orgánica, con la consiguiente pérdida de resistencia.......... CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 25 5.2. Cálculo de la dosificación por amasada La dosificación se da por m3 de hormigón elaborado. En la obra se prepara una fracción de m3 de acuerdo a la capacidad de la mezcladora. Como el cemento tiene densidad aparente de acuerdo al grado de compactación que se produzca al vaciarlo, nunca se debe dosificar en volumen. Es por esto que la dosificación en obra se debe hacer por bolsas enteras o media bolsa, siempre que la otra mitad se use en la amasada siguiente. arena ripio El cálculo se hace de la siguiente forma: • Se divide la cantidad de cemento por m3, por 42,5 kg. • El resultado da el número de bolsas para el m3 de hormigón. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 26 Y EJECUCION DE ESTUCO • Se divide el total de agua por m3, por el número de bolsas, obteniendo la cantidad de litros por bolsa de cemento. • Se divide cada cantidad de áridos por el número de bolsas. Se obtienen las cantidades de arena y ripio por bolsa de cemento. • Se divide 1.000 por el número de bolsas y se obtiene la cantidad de hormigón que debería producirse por cada bolsa de cemento. Conocida la cantidad de hormigón que se tendría que producir por bolsa de cemento, se calcula, de acuerdo con la capacidad de la mezcladora, el número de bolsas o bolsas y medias que se emplearán en la amasada.......... Para dosificar en volumen, antes de hacer el cálculo se deben comprobar las densidades aparentes de la grava y de la arena. Se dispone de una mezcladora de 300 litros de capacidad. La dosificación recomendada es: Cemento Agua Arena Ripio 260 kg. 160 lt. 759 kg ó 480 lt. 1.223 kg. ó 728 lt. Cantidad de bolsas por m3: Cantidad de agua por bolsa: Cantidad de arena por bolsa: Cantidad de ripio por bolsa: 260 : 42,5 160 : 6,12 759 : 6,12 1.223 : 6,12 = 6,12 = 26 lt. = 124 kg. = 200 kg. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 27 Si la dosificación se hace en volumen, los áridos se vacían en las carretillas dosificadoras, ajustando el tabique de acuerdo con el volumen que resulte, o bien, se controlan las densidades aparentes y se dividen las cantidades en peso por las nuevas densidades. Ejemplo: Densidades de la arena en obra 1,53 kg/lt. Densidad del ripio en obra 1,70 Arena 124 : 1,53 = 81 lt. Ripio 200 : 1,70 = 117 lt. Cantidad de hormigón por bolsa 1.000 : 6,12 = 163 lt. Como la capacidad de la mezcladora es de 300 litros, si se quiere cargar con las cantidades correspondientes a 2 bolsas, se excedería la capacidad, ya que debería obtener 326 litros de hormigón, por lo tanto, habría que dosificar para 1 1/2 bolsa y la cantidad de hormigón que debe resultar es de 245 lt. 5.3. Fabricación del hormigón Para fabricar hormigón existen diversos tipos de mezcladoras, de variada eficacia según la capacidad, construcción, estado de conservación y tipo de máquina. Atendiendo a la posición del eje, las mezcladoras se pueden clasificar en tres tipos: CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 28 Y EJECUCION DE ESTUCO • De eje vertical • De eje horizontal • De eje oblicuo (fijo o basculante) de eje vertical de eje horizontal de eje oblicuo (fijo o basculante) Las mezcladoras más usadas son las de eje horizontal, que producen el mezclado por caída libre de los materiales. Estas mezcladoras necesitan de un orden de carguío preciso para obtener el mezclado más homogéneo y el mayor rendimiento. Como regla general, el carguío se debe hacer de la siguiente forma: 1º el 75% del agua. 2º la mitad del ripio. 3º toda la arena junto con todo el cemento. 4º la otra mitad del ripio. 5º el resto del agua que se ajusta de acuerdo con la plasticidad deseada. Hay mezcladoras que requieren otro orden de carguío, el que deberá comprobarse si el hormigón resulta segregado. El tiempo de mezclado depende del tipo de mezcladora. Normalmente es de 1 a 1 1/2 minutos y debe medirse desde el momento en que entran todos los materiales a la mezcladora. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 29 Se considera correcto el mezclado cuando el hormigón presenta aspecto igual a través de todo el vaciado. Si al empezar a vaciar aparece mucho mortero y al final sale sólo árido grueso, o viceversa, debe corregirse el defecto aumentando el tiempo de mezclado y si el mal mezclado persiste, se cambia el orden de carguío, se agrega parte del agua por la boca de salida o se controla la velocidad de rotación. Existen mezcladoras que por su mal estado de conservación o por mal diseño no deberían emplearse, a veces se cambia el motor a las mezcladoras y con ello la velocidad de giro, desfavoreciendo su eficiencia. 5.4. Control del agua La cantidad de agua que se usa al fabricar el hormigón, en la mayoría de los casos, es menor que la indicada en la dosificación. Se debe a que en la dosificación de laboratorio se consideran los áridos secos y en la obra contiene humedad o agua libre. Lo ideal sería medir el contenido de humedad de los áridos, antes de usarlos y hacer las correcciones a la dosificación, pero como eso no es siempre posible, se recurre al ensayo del cono de Abrams. En las dosificaciones entregadas por los laboratorios se indica el descenso de cono recomendado. El ensayo consiste en medir el descenso que experimenta una muestra de hormigón de forma de tronco de cono, al retirar el molde. Se usa un molde metálico que tiene 20 cm de diámetro inferior, 10 cm de diámetro superior y 30 cm de altura. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 30 Y EJECUCION DE ESTUCO Medición del asentamiento de Cono 0.10 m 0.30 m 0.20 m El ensayo se realiza de la siguiente forma: • Se coloca el molde sobre una superficie dura, horizontal y húmeda, afirmándolo con los pies puestos sobre unas aletas inferiores. • Se vacía hormigón hasta 1/3 de su altura, compactándolo con 25 golpes de una varilla-pisón metálica de 16 mm. de diámetro y 60 cm. de largo, redondeada en las puntas. • Se vacía hormigón hasta los 2/3 de su altura compactando nuevamente con 25 golpes. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 31 • Se llena y se vuelve a compactar con 25 golpes, manteniendo hormigón en exceso. • Se enrasa con una regla. • Se retira el molde sin ejercer presión en los costados. • Se debe tener presente que siempre hay que confeccionar el hormigón con la menor cantidad de agua compatible con la buena colocación y compactación, ya que todo exceso de agua disminuye la resistencia del hormigón......... 5.5. Control del rendimiento de la amasada Se llama rendimiento al volumen real del hormigón que se obtiene por amasada. Es posible que el rendimiento sea diferente al teórico, ya sea porque las muestras de árido enviadas al laboratorio no eran representativas o porque no se ha considerado el esponjamiento de la arena o simplemente por error en las mediciones de los materiales. Para medir el rendimiento se puede emplear un cajón sin fondo de medidas de 50 x 100 cm y altura variable. En este cajón cada centímetro de altura equivale a 5 litros. El procedimiento para medir el rendimiento es el siguiente: • Se coloca el cajón sobre una superficie horizontal, dura, limpia y húmeda. • Se vacía todo el hormigón de la amasada y se compacta con el medio de compactación que se emplea en obra (pisón o vibrador). • Se empareja la superficie y se mide la altura del hormigón. • Se calcula la cantidad en litros. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 32 Y EJECUCION DE ESTUCO 1.00 m 0.50 m Se compara el volumen calculado con el teórico y si la diferencia es inferior al 3%, se acepta. Si es mayor se revisan las densidades de los áridos o el esponjamiento de la arena. Si la diferencia persiste después de hacer las correcciones, se debe solicitar el reestudio de la dosificación. 5.6. Control de la cantidad de cemento Con el resultado del ensayo de rendimiento se puede calcular la cantidad de cemento real que se está usando por m3 de hormigón, dividiendo la cantidad de cemento empleada en la amasada por el volumen de hormigón obtenido y multiplicado por 1.000 para lograr m3. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 33 Ejemplo: Se está dosificando con 1 1/2 bolsa (63,75 kg) para un hormigón de 260 kg. de cemento por m3. El rendimiento debe ser de 245 litros de hormigón. En el ensayo de rendimiento la cantidad de hormigón fue de 235 litros, por lo tanto la cantidad de cemento por m3 será: 63,75 235 x 1.000 = 271 kg. Si el rendimiento hubiese sido 260 litros, la cantidad de cemento por m3 habría sido: 63,75 260 5.7. x 1.000 = 245 kg. Muestras de hormigón fresco La resistencia del hormigón se controla a través de muestras de hormigón fresco, con el cual se confeccionan probetas para ensayos en el laboratorio. De acuerdo a los resultados de las muestras, se decide si el hormigón cumple o no cumple la especificación de resistencia. Al calificar una obra según los resultados de las muestras y si éstas no son representativas se pueden cometer dos clases de error: 1º que los resultados de las muestras sean malos, pero que el hormigón colocado en la obra cumpla la especificación. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 34 Y EJECUCION DE ESTUCO 2º que los resultados de las muestras sean buenos, pero que el hormigón colocado en obra sea deficiente. De ahí se concluye la importancia que tiene el muestreo y el curado cuidadoso de las probetas, para que reflejen la verdadera calidad de la obra........ Para que las muestras sean representativas del hormigón, se toman porciones a medida que se va vaciando la mezcladora, sin considerar el 10% inicial ni el 10% final, se remezclan las porciones y se llenan los moldes......... 0.15 m 0.20 m 0.20 m 0.15 m 0.20 m 0.50 m 0.15 m 0.30 m Los moldes más utilizados para ensayos de compresión son cubos de 20 cm de arista, cubos de 15 cm de arista y cilindros de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura. En ensayos de flexotracción se usan moldes prismáticos de 15 x 15 x 50 cm. Tanto los moldes cúbicos como los prismáticos deben ser metálicos y cepillados interiormente para asegurar que las caras de las probetas sean totalmente planas. Llenado de los moldes Cuando se compacta con pisón, los moldes cúbicos se llenan en dos capas compactando cada una de ellas con 32 golpes de la varilla-pisón usada en el cono de Abrams y los moldes cilíndricos se llenan en 3 capas, compactando con 14 golpes cada capa. Después se enrasa la superficie. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 35 Cuando se compacta con vibrador, los moldes cúbicos se llenan en una sola capa, introduciendo el vibrador en el centro y sacándolo lentamente, manteniendo un exceso de hormigón. Los moldes cilíndricos se llenan en dos capas, vibrando cada una de ellas. Luego se enrasa la superficie. Los moldes prismáticos se llenan en una sola capa y se vibran introduciendo el vibrador en tres puntos. Curado de las muestras Las muestras se deben proteger inmediatamente del viento, del sol y de las altas o bajas temperaturas. Se deben mantener a alrededor de 20 ºC de temperatura en arena húmeda, aserrín húmedo o cámara de curado. Después de las 24 horas es preferible dejarlas en agua a 20ºC hasta que sean llevadas al laboratorio. Cuando las muestras están en obras se deben tener las siguientes precauciones: • En verano deben protegerse del sol y del viento, tapándolas con polietileno y una capa de arena, para después de 24 horas ponerlas en agua............... • En invierno las muestras por ningún motivo se deben poner en agua, de preferencia, colocar en aserrín húmedo bajo techo. Las muestras se pueden trasladar al laboratorio, en sus moldes, a las 24 horas y sin sus moldes, a los 5 días. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 36 Y EJECUCION DE ESTUCO 5.8. Transporte del hormigón El transporte debe ser tal que no se produzca segregación de los áridos gruesos ni pérdidas de lechada o evaporación del agua de amasado.................. 5.9. Colocación y compactación del hormigón El hormigón se coloca por capas de espesor máximo de 30 cm, compactándolas convenientemente. 3 1 2 6 5 4 9 8 7 11 12 10 CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 37 La altura máxima de caída libre permitida es de 2 metros. Si se hormigona elementos más altos se hace a través de ventanas dejadas en el moldaje, o bien, con mangas. h > 2m pilar Cualquiera sea el procedimiento utilizado para compactar el hormigón, su ejecución debe cumplir ciertas condiciones: • El espesor de la capa que se está compactando debe ser adecuado al tipo de vibrador utilizado. • La vibración debe ejecutarse en forma ordenada y sistemática. La compactación con pisón debe hacerse con una barra de fierro doblada en circunferencia para que no arrastre los granos gruesos hacia el fondo. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 38 Y EJECUCION DE ESTUCO La compactación con vibrador de inmersión debe ejecutarse introduciendo la botella en forma vertical, a espacios regulares y sin vibrar las armaduras. Este equipo no debe usarse para hacer correr el hormigón. La compactación con vibrador debe cesar cuando aparece una lechada brillosa en la superficie o cuando ya no salen burbujas de aire. 5.10. Curado del hormigón El cemento endurece porque se combina químicamente con el agua de amasado del hormigón. Si el agua de amasado se evapora o es absorbida por el terreno o el moldaje, el cemento no se hidrata y el hormigón no adquiere resistencia (“se arrebata”). Por otra parte, la pérdida del agua de amasado dejará espacios que tenderán a ocupar los granos sólidos, produciéndose fisuras y grietas. La temperatura también juega un rol importante en el endurecimiento: las altas temperaturas aceleran el endurecimiento y las bajas temperaturas lo retardan. Sin embargo, si se toman las precauciones para que no se evapore el agua de amasado, las resistencias finales serán semejantes. Para asegurar la permanencia del agua en la masa del hormigón, se debe proteger desde el primer momento, tapándolo para impedir la acción del viento y del sol. Cuando ha empezado a endurecer se puede mantener permanentemente húmedo mediante riego, diques, arpilleras húmedas, polietileno o compuesto de curado. Cuando se usa polietileno, se debe colocar sobre él una capa de arena o tierra como aislante térmico. El curado se mantiene por un período mínimo de 7 días. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 39 6. ESTUCOS 6.1. Introducción La obtención de un buen estuco siempre ha constituido un problema que no ha sido técnicamente solucionado en el común de las construcciones. Más bien, la obtención de un estuco aceptable constituye una obra de la casualidad. No es difícil encontrar estucos fisurados (cuarteados) o mal adheridos al muro (estucos soplados). Las causas principales de los defectos anotados son: • Mala calidad de la arena, especialmente en su granulometría (demasiado finas). • Mala preparación del muro. • Mezclado deficiente. • Ejecución deficiente. • Curado deficiente. Cada una o la suma de varias de las causas mencionadas pueden producir estucos de mala calidad. Los albañiles, e incluso los administradores de obras, han pretendido encontrar en el tipo de cemento empleado la causa principal de los malos resultados. Sin embargo, investigaciones realizadas en diversos laboratorios han demostrado que la influencia del tipo de cemento empleado en los estucos es mínima, si la ejecución se realiza tomando ciertas precauciones. Aquí se expone la forma de realizar un estudio que garantiza buenos resultados, siempre que no se descuide ninguna de las etapas de ejecución. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 40 Y EJECUCION DE ESTUCO 6.2. Materiales 6.2.1. Cemento Se puede ocupar cualquier cemento que cumpla con la norma NCh 148 y que se encuentre en buenas condiciones de conservación. Al respecto se recomienda que si se presentan grumos o terrones producto de almacenamiento prolongado, superiores a un 5% de su peso, su utilización quedará condicionada a un harneo previo por malla de 0,5 mm. Si la proporción de grumos o terrones es superior a un 15% el cemento no podrá utilizarse en estucos. 6.2.2. Arena La arena debe cumplir con las condiciones estipuladas en la norma NCh 163, principalmente en lo concerniente a granos de tamaño inferiores a 0,080 m/m, materia orgánica y absorción. La arena no debe ser demasiado fina. Su tamaño máximo debe ser de 1/3 del espesor de la capa y su granulometría debe ser continua. La granulometría, de preferencia, debe estar comprendida en la siguiente banda: CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 41 TAMIZ TAMAÑO ARENA BASE CAPA DE TERMINACION Nº 3/8 4 8 16 30 50 100 M.F. mm 9,51 4,76 2,38 1,19 0,595 0,297 0,149 - Banda (%) 95-100 80-100 80-100 50-85 25-60 10-35 2-10 2,3-3,1 Banda (%) 100 100 100 70-100 30-70 10-30 2-10 2,9-1,8 En la primera capa se puede usar la arena indicada en la banda tal como se usa en hormigones, en la segunda capa se debe tamizar la arena en malla Nº 4 (4,76 mm). En caso de ser necesario, para dar una terminación más cerrada, se puede tamizar la arena de la capa de terminación en malla Nº 8 (2,38 mm). Lo que caracteriza a las arenas en su módulo de finura, (NCh 165) es que debe estar comprendido entre 2,3 y 3,1; módulos de finura más bajos indican que la arena es fina y que requieren de una cantidad de agua más alta para obtener una trabajabilidad adecuada. De esto se desprende que la relación agua/cemento es alta, por consiguiente, también su tendencia al agrietamiento. 6.2.3. Agua Usar agua potable, o aquella cuyo uso haya sido demostrado por la práctica. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 42 Y EJECUCION DE ESTUCO 6.2.4. Aditivos y Adiciones Si se emplean aditivos, usarlos según instrucciones del fabricante. Se puede usar cal hidráulica para mejorar la plasticidad y el poder de retención de agua del mortero, evitando la desecación prematura. 6.3. Dosificaciones En el esquema de norma preparado por el Centro Tecnológico del Hormigón se recomiendan las siguientes proporciones en peso, según grado de resistencia y tipo de mortero. Grado fp, Mpa Cemento C:A M 2,5 M 4,0 M 5,0 M 7,5 M 10,0 M 15,0 1 : 5,5 1 : 5,0 1 : 4,5 1 : 4,0 1 : 3,5 1 : 3,0 Cemento-cal hidráulica C:K:A 1 : 0.50 : 4,5 1 : 0.45 : 4,0 1 : 0.40 : 3,5 1 : 0.35 : 3,5 - C: cemento; K: cal hidráulica; A: arena. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 43 6.4. Ejecución de estucos En la ejecución de estucos deben considerarse las siguientes fases: • Preparación del muro. • Preparación de la mezcla. • Colocación de la mezcla. • Curado del estuco. El muro debe ser suficientemente rugoso para que adhiera el mortero. Debe estar limpio y contener la humedad suficiente para que no absorba el agua del mortero. Si es de hormigón, debe picotearse a distancias entre 5 y 10 cm., posteriormente se lava con agua a presión si es posible, para desprender las partículas sueltas y para darle humedad necesaria. Debe considerarse que los desmoldantes pueden disminuir la adherencia. Si el muro es de ladrillos, debe mojarse abundantemente. Los materiales: cemento y arena, se mezclan secos en las proporciones especificadas. Si se mezclan a pala, se debe hacer sobre superficies duras y limpias que impidan toda contaminación de materias extrañas y el proceso de mezclado debe durar hasta que obtenga un color totalmente uniforme, sin que queden concentraciones de cemento que provocan fuertes retracciones, con la consiguiente fisuración del estuco. Si la obra es importante, es aconsejable usar una mezcladora mecánica; el tiempo de mezclado mínimo es de 3 min. Nuestro departamento de Asesoría Técnica recomienda dosificaciones para estucos de acuerdo con los materiales de la obra; de esta forma se pueden medir los materiales en volumen o peso. Cuando se trabaja en volumen, se debe hacer por sacos completos, considerando que la bolsa tiene del orden de 35 litros. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 44 Y EJECUCION DE ESTUCO La cantidad de agua es la más difícil de controlar a pesar de la gran importancia que tiene en la obtención del estuco. Como regla general se debe trabajar siempre con la misma plasticidad, evitando colocar en un mismo muro morteros de variadas cantidades de agua. 6.5. Colocación El estuco debe hacerse por capas. Las capas no deben tener más de 1 cm de espesor y entre la colocación de dos capas debe transcurrir un tiempo mínimo de 24 horas. Por ejemplo, si el estuco va a tener 2,5 cm de espesor, la ejecución debe hacerse como sigue: capa de arena gruesa • capa de terminación Se coloca la primera capa de 1 cm de espesor. • Se coloca la segunda capa al día siguiente, cuyo espesor será también de 1 cm. • Al día subsiguiente se coloca la capa de terminación de 0,5 cm. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 45 Las capas inferiores deben quedar rugosas para asegurar la buena adherencia de las que se colocarán a continuación. El mortero se lanza con fuerza para que adhiera al muro, produciéndose con esto la compactación de la mezcla, en especial en la 1ª capa. Nunca se debe hacer un estuco en una sola capa, ya que la retracción que se produce lo fisura completamente o aparecen grietas considerables por asentamiento de la mezcla, debido a su propio peso. Los albañiles generalmente trabajan a trato y proceden a ejecutar y terminar un paño en el mismo día, porque consideran que de esta manera obtienen mayor rendimiento; sin embargo, se ha demostrado que el albañil obtiene mayor rendimiento si el trabajo se programa para que vuelva al día siguiente al mismo muro, ya que si lo hace el mismo día tiene que esperar que el mortero pierda plasticidad para terminarlo; además, colocando capas más delgadas hay menor desprendimiento de la mezcla, que a veces obliga al albañil a repetir varias veces la colocación del mortero, perdiendo tiempo y esfuerzo. La terminación del estuco se ejecuta a platacho, si es necesario una terminación más cerrada se pasa la llana, pero después que el mortero haya adquirido cierta dureza superficial, esto se conoce como allanado diferido, el que se ejecuta 1 ó 2 horas después de platachado el estuco, según la temperatura ambiente, a fin de evitar la aparición de lechada superficial. No se debe espolvorear cemento para acelerar las operaciones de alisado. 6.6. Curado del estuco El cemento necesita el agua de amasado para endurecer y por la gran superficie que el estuco presenta al aire, tiene fuerte tendencia a la desecación (se arrebata). Por otra parte, el mortero experimenta retracción al endurecer, que se produce más rápidamente mientras más pronto pierde el agua de amasado. Si no ha alcanzado resistencia suficiente para resistir los esfuerzos generados por la retracción se fisura. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON 46 Y EJECUCION DE ESTUCO Es indispensable, por lo tanto, mantener los muros permanentemente húmedos por alrededor de 5 a 7 días, mediante riegos constantes o se puede sellar el estuco con un compuesto de curado, que impida la evaporación del agua de amasado. El inicio del curado se debe ejecutar apenas el estuco lo permita. Debe comenzar cuando la superficie está húmeda y de color mate para evitar el secado; en verano, mediante neblinas de agua, a más tardar 1 ó 2 horas después de terminado. Las primeras horas de curado son vitales para la obtención de estucos libres de fisuras tipo piel de cocodrilo. El viento es uno de los agentes climáticos más nocivos, por cuanto produce un resecamiento superficial intenso, que ocasiona los defectos indicados, por lo que se debe prevenir su acción mediante pantallas o corta vientos durante la ejecución de los estucos (como se muestra en el dibujo 2). El curado inicial se aplica tanto en la capa base, como en la de terminación. La aplicación de las recomendaciones indicadas permitirá la obtención de estucos de buena calidad, libres de fisuras, grietas y de buena terminación.................. CONTROLES PRACTICOS DEL HORMIGON Y EJECUCION DE ESTUCO 47
