Manual de concreto

8/10/2019 Manual de concreto

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NU L

DEL

ON RETOESTRU TUR L

JOAQUN PORRERO S.CARLOS RAMOS R. JOS GRASES G.

GILBERTO J. VELAZCO

Conforme a la Norma COVENIN 1753:2003Proyecto y Diseo de Obras en Concreto Estructural

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M A N U A L D E L C O N C R E T O E S T R U C T U R A L

M ANUAL DEL C ONCRETO E STRUCTURAL

Joaqun Porrero S./ Carlos Ramos R./ Jos Grases G./ Gilberto J. VelazcoPrimera Edicin DigitalCaracas, Junio 2014

HECHO ELDEPSITO DELEYDepsito Legal lfi2522014620722ISBN 978-980-7658-00-3

COORDINACINEDITORIALMiguel Angel lvarez

PRODUCCINGRFICA /PORTADA

Abaco ArteDISEOGRFICOCecilia Feo Figarella

PRODUCCINDIGITALPAG Marketing Soluciones


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PRESENTACINEste Manual del Concreto Estructural (en formato digital) es un paso ms enla tarea iniciada el ao 1975 con la primera edicin delManual del Concreto Fresco,auspiciada en aquel momento por el Comit Conjunto del Concreto Armado (CCCA).El rumbo de ese camino lo marc, con la visin propia del Maestro que siempre fue, elDr. Joaqun Porrero Sampedro (1927/1992); lo secundaron en esa labor los ProfesoresCarlos Ramos R. y Jos Grases G. En 1979 se edit la segunda versin de aquel Manualy en 1987 la tercera; con tirajes de varios miles de ejemplares, todas esas ediciones noslo se agotaron, sino que se multiplicaron ediciones no autorizadas, nacionales yextranjeras, lo cual no fue sino prueba de la utilidad de esa iniciativa.

A mediados del ao 1990, el Dr. Porrero asom la posibilidad de extender elalcance del Manual hacia las propiedades y caractersticas del concreto en etapasposteriores a su fraguado, idea sta que cont con el infaltable y entusiasta respaldo deSIDETUR. Para cubrir reas menos conocidas del acero y del concreto armado, elequipo de trabajo se fortific con la incorporacin del profesor Gilberto J. Velazco.Puestos a trabajar, la muerte sorprendi al lder de esta iniciativa en plena produccinde la idea por l concebida, con lo cual se perdi una insustituible experiencia.Invitamos entonces al profesor Rafael Salas Jimnez, hombre de vastos conocimientosen el tema por su labor en la Asociacin Venezolana de Productores de Cementos

(AVPC), hoy en Espaa, y, en 1996, se public elManual del Concretoen el cual seretuvo la experiencia del trecho andado desde 1975.De nuevo la edicin se agot y, de nuevo, el libro fue reproducido en forma

subrepticia para cubrir la demanda de profesionales de la ingeniera, estudiantes yconstructores. Paralelamente, en el pas se actualizaba y publicaba un conjunto deNormas COVENIN, as como documentos elaborados por organismos especializadosen el acero y el concreto, relacionados con su mejor comprensin y buen uso. Todoesto fue estmulo para emprender un proyecto de mayor alcance que actualiz elcontenido, profundiz el tratamiento de los temas propios del concreto estructural y sevincul ms estrechamente con el empleo de ese material en su forma de concretoreforzado: El Manual del Concreto Estructural. La organizacin y presentacinmantuvieron el formato que le supo dar el Profesor Porrero, a quien se le rendihomenaje con esse nuevo aporte generosamente auspiciado por SIDETUR. en variasediciones desde 2004 hasta 2012.

Debido a la realidad actual, decidimos presentar la edicin digital delManualdel Concreto Estructuralmanteniendo igual, en esta primera aventura electrnica, elcontenido de la ltima edicin en papel. Contamos, ahora, con la asesora y laentusiasta dedicacin de PAG Marketing Soluciones.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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Estrictamente hablando, no hay investigacin sistemticaque no sea precedida de pruebas...hechas por el mismo investigador..., hechas por otros investigadores...o estar producindose /como/ fenmenos naturales.

El hombre aprende investigando;bsicamente se entrena y cultiva por este procedimiento...Pasamos un muy considerable, y tambin justificado,

nmero de aos `hacindonos profesionales(1)

(1) Tomado del artculo: Porrero, J. (1975).La investigacin , Boletn Tcnico IMMEXII:51, 33-57, Caracas.

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JOAQUN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADOR Joaqun Porrero fue toda su vida y por encima de cualquier otro ttulo,

Investigador a Tiempo Completo. Nacido en Sama de Langreo, pueblo ubicado enla Provincia de Asturias, Espaa, culmina su licenciatura en la Universidad deOviedo en 1952. A partir de all, su experiencia en su tierra natal se desarrollacomo Profesor Ayudante en la Ctedra de Qumica Inorgnica, Universidad deOviedo, y Jefe de Control de Calidad de una fbrica de cementos de escoria de altohorno.

En el ao 1957 presenta credenciales para optar al cargo de Jefe de laSeccin de Investigacin Qumica del Instituto de Investigaciones y Ensayos deMateriales (IDIEM) de la Universidad de Chile, resultando seleccionado einicindose desde ese momento su periplo por otras tierras. En Chile, dondepermanece casi 11 aos, contrae matrimonio con Lidia Alfaro y nace Rogelio suprimer hijo; completara la familia con Marilena, nacida en Venezuela, ambosprofesionales de la medicina hoy en da.

En Septiembre de 1967 el profesor Jos Grases, para aquel entoncesDirector del Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME), viaja a Chile

para asistir a una reunin de Rilem Latinoamericana. All conoce a Joaqun yconcreta una primera visita a Venezuela bajo el patrocinio del Consejo deDesarrollo Cientfico y Humanstico, y la Facultad de Ingeniera de la UniversidadCentral de Venezuela. En este primer viaje, desde Octubre de 1967 hasta Febrerode 1968, organiza el Laboratorio de Cementos del IMME, entrena al personal ydicta un curso a los tcnicos de distintas plantas de cemento instaladas en el pas.

Regresa Joaqun a Chile, pero ya los aires tropicales lo haban cautivadoy la gente del IMME haba aquilatado su vala. En Julio de 1968 regresa a Venezuela con toda su familia y un contrato como Profesor Asociado. A partir de1971 ejerci el cargo de Jefe de la Divisin de Estudio y Ensayo de Materiales delIMME. En 1974 obtiene el ttulo de Doctor en Ciencias Qumicas en laUniversidad Complutense de Madrid con el trabajoEstudio de algunas de lasvariables que intervienen en la corrosin de las armaduras del hormign, dondepostula que: el Mecanismo Corrosivo en Medios Homogneos se desarrollainicialmente con un proceso electroqumico que consume metal, proceso queposteriormente se frena y sustituye al menos en parte, por reacciones,posiblemente hidrataciones, cristalizaciones y modificaciones cristalinas,responsables del deterioro del material a ms largo plazo. La corrosinposiblemente sea una funcin del contenido global de poros y del tamao de losmismos.

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Aun cuando fallece joven (65 aos) el 11 de Julio de 1992, su produccinintelectual es amplia. Participa en proyectos de investigacin en el rea demateriales de construccin empleados en obras de ingeniera en toda su extensin:concretos, agregados, concretos especiales, control de calidad, cementos,polmeros, durabilidad, corrosin, reparaciones, baldosas, ladrillos, frisos,plsticos, cales, yesos y otros. Todo un espectro de problemas que fue objeto decuidadoso estudio. Profesor gua de ms de 90 trabajos especiales de grado deestudiantes universitarios, tambin dej una obra escrita de ms de 40 ttulospublicados en revistas tcnicas y presentados en congresos. Autor lder delManualdel Concreto Frescoen sus tres ediciones, delManual del Concretopublicado pocodespus de su desaparicin fsica, y del libroPreparacin y Control de Concretos paralos Sistemas de Pared Delgada. Reconocido consultor en mltiples empresaspblicas y privadas, nacionales y extranjeras. Como docente dict, durantemuchos aos, la Ctedra de Materiales y Ensayos (pregrado) y Tecnologa delConcreto (postgrado). Adicionalmente, dict unos treinta cursos de extensin deconocimientos y entrenamiento en diversas Instituciones principalmente elColegio de Ingenieros.

Toda esa labor forma parte del legado que Joaqun Porrero sembr,cultiv y enriqueci junto con sus alumnos y con los que disfrutamos el privilegiode su amistad.

A su memoria dedicamos esta publicacin digital.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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CONTENIDOPRESENTACIN V

JOAQUN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADOR VII

ADVERTENCIA XXIIINOTACIN XXV

CAPTULO IGENERALIDADES31I.1 DEFINICIN Y DESARROLLO HISTRICO31I.1.1 Definicin31I.1.2 Antecedentes31I.1.3 Concreto Reforzado32

I.1.4 Inicios en Venezuela33I.2 COMPONENTES34I.3 PREPARACIN Y COLOCACIN35I.4 PRINCIPALES C ARACTERSTICAS DEL CONCRETO36I.5 TIPOS DE CONCRETO36I.6 CONTROL DE C ALIDAD37I.7 R ELACIONES ENTRE LA C ALIDAD DEL CONCRETO Y SU COMPOSICIN38I.7.1 La Relacin Triangular38I.7.2 La Ley de Abrams40I.8 C ALIDAD GRANULOMTRICA DE LOS AGREGADOS41I.9 ESQUEMA GENERAL DE R ELACIONES41I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO43

C APTULO IICARACTERSTICAS DEL CONCRETO FRESCO45II.1 R EOLOGA45II.1.1Fluidez45II.1.2 Compactibilidad46II.1.3 Estabilidad a la Segregacin46II.2 TRABAJABILIDAD46II.2.1 Cono de Abrams47

II.2.2 Otros Procedimientos48II.2.3 El Asentamiento como ndice del Contenido de Agua51II.3 R ETRACCIN51II.4 MECANISMO DE LUBRICACIN52II.4.1 Caractersticas a considerar segn el Mecanismo de Lubricacin54II.4.2 Pasta54II.4.3 Cantidad de Agua (a)55II.4.4 Granulometra de los Agregados ()55II.4.5 Tamao Mximo del Agregado (P)56II.4.6 Rugosidad de los Agregados56II.4.7 Resumen56II.4.8 Conclusiones57

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II.5 ALTERACIONES DE LA R EOLOGA58II.5.1 Tiempo58II.5.2 Temperatura58

CAPTULO IIIAGREGADOS61III.1 ORGENES61III.2 NIVELES DE C ALIDAD62III.2.1 Agregados Controlados62III.2.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente62III.2.3 Agregados no Empleados con Anterioridad63III.3 R EQUISITOS DE C ALIDAD63III.4 GRANULOMETRA63III.4.1 Agregados por Fracciones64III.4.2 Combinacin de Agregados66III.5 T AMAO M XIMO67III.6 SEGREGACIN71III.7 MDULO DE FINURA71III.8 ULTRAFINOS72III.8.1 Ensayos74III.8.2 Accin de los Ultrafinos74III.8.3 Requisitos y Precauciones75III.9 IMPUREZAS76III.9.1 Materia Orgnica76III.9.2 Sales Naturales77

III.10 R EACTIVIDAD Y DISGREGABILIDAD77III.11 R ESISTENCIA DE LOS AGREGADOS78III.12 FORMA Y TEXTURA DE LOS GRANOS79III.12.1 Forma79III.12.2 Textura Superficial80III.13 PESO POR UNIDAD DE V OLUMEN80III.13.1 Peso Unitario Suelto80III.13.2 Peso Unitario Compacto81III.13.3 Peso Especfico81III.14 HUMEDAD81III.14.1 Secado al Fuego84III.14.2 Speedy-Vac84III.14.3 Potencimetro84III.14.4 Ondas Ultrasnicas84III.15 R ELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO84III.16 CONTROL DE C ALIDAD85III.16.1 Grado de Control85III.16.2 Granulometra87III.16.3 Humedad88III.16.4 Otros Ensayos de Calidad89

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CAPTULO IVCEMENTO91IV.1 CONSTITUCIN91IV.2 HIDRATACIN DEL CEMENTO94

IV.3 CLASIFICACIN. TIPOS96IV.4 CEMENTO CON ADICIONES97IV.5 C ALIDAD98IV.6 TIEMPO DE FRAGUADO99IV.7 R ESISTENCIAS MECNICAS99IV.7.1 Arena Normalizada102IV.8 FINURA103IV.9 DESARROLLO DE R ESISTENCIAS104IV.10 C ALOR 105IV.11 CEMENTO C ALIENTE106IV.12 OTROS CEMENTOS109IV.13 M ANEJO110IV.14 R ESISTENCIA A ATAQUES QUMICOS111IV.15 ENVEJECIMIENTO111IV.16 MEZCLA DE CEMENTOS111R EFERENCIAS112

CAPTULO VAGUA PARA CONCRETO113

V.1 INTRODUCCIN113 V.2 AGUA DE MEZCLADO114

V.3 AGUA DE CURADO114 V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO115V.4.1 Carbonatos115V.4.2 Sales de Hierro116V.4.3 Otras Sales116V.4.4 Aguas cidas116V.4.5 Aguas Alcalinas116V.4.6 Azcares117V.4.7 Partculas en Suspensin117V.4.8 Aceites117V.4.9 Algas117V.4.10 Efluentes Industriales117V.4.11 Sulfatos117V.4.12 Agua de Mar118V.4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias Industriales118

V.5 C ALIDAD DEL AGUA119V.5.1 Anlisis Qumico119V.5.2 Morteros de Prueba121R EFERENCIAS122

C APTULO VI

DISEO DE MEZCLAS123 VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES123

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VI.2 FUNDAMENTOS DEL MTODO DE DISEO PROPUESTO124 VI.3 C LCULO DE LA PROPORCIN ENTRE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS125VI.3.1 Lmites Granulomtricos125VI.3.2 Relacin Beta( )127VI.3.3 Precisin de129 VI.4 D ATOS DE ENTRADA PARA EL DISEO DE MEZCLA130VI.4.1 Condiciones Ambientales de la Obra130VI.4.2 Tipo de Obra o parte de la Estructura130VI.4.3 Tipo de Agregado y Tipo de Cemento131VI.4.4 Resistencia Promedio Requerida(Fcr)132

VI.5 LEY DE ABRAMS135VI.5.1 Enunciado y Clculo135VI.5.2 Correcciones de136VI.5.3 Lmites depor Durabilidad138

VI.6 R ELACIN TRIANGULAR 139VI.6.1 Enunciado y Clculo139VI.6.2 Correcciones del Cemento141VI.6.3 Dosis Mnima de Cemento por Durabilidad142

VI.7 C LCULO DE LOS R ESTANTES COMPONENTES142VI.7.1 Volumen de Aire Atrapado142VI.7.2 Volumen Absoluto de los Granos de Cemento143VI.7.3 Volumen Absoluto del Agua143VI.7.4 Volumen Absoluto de los Agregados143VI.7.5 Ecuacin de Volumen y Clculo de la Dosis de Agregados144

VI.8 E XPRESIN DE R ESULTADOS144 VI.9 ESQUEMA DE DISEO145 VI.10 DISEOS INVERSOS145 VI.11 A JUSTE SEGN LA R ESISTENCIA DEL CEMENTO145 VI.12 CORRECIN POR HUMEDAD147 VI.13 A JUSTES DE LA MEZCLA148VI.13.1 Ajustes de la Relacin Triangular148VI.13.2 Ajuste de la Ley de Abrams149

VI.14 DOSIFICACIN PARA OBRAS DE POCO V OLUMEN DE CONCRETO150VI.14.1 Receta Simple150VI.14.2 Receta Ampliada151

VI.15 DOSIFICACIN EN V OLUMEN152VI.15.1 Dosis de Cemento152VI.15.2 Dosis de Agregados152

VI.16 E JEMPLOS DE DISEOS DE MEZCLA153

CAPTULO VIIADITIVOS165

VII.1 GENERALIDADES165 VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS167 VII.3 MODIFICADORES DE LA R ELACIN TRIANGULAR 168VII.3.1 Accin Plastificante168VII.3.2 Ahorro de Cemento171VII.3.3 Reduccin de Agua173

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VII.4 MEJORADORES DE LA TIXOTROPA. PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES175 VII.5 MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO176VII.5.1 Aditivos Aceleradores176VII.5.2 Retardadores178

VII.6 IMPERMEABILIZACIN180 VII.7 INCORPORADORES DE AIRE180 VII.8 CONTROL DE LOS ADITIVOS182VII.8.1 Mezclas de Prueba182VII.8.2 Ensayos de Control182VII.8.3 Uso del Aditivo183VII.8.4 Combinacin de Aditivos184

VII.9 OTROS ADITIVOS184VII.9.1 Formadores de Gas184VII.9.2 Aditivos Adhesivos185VII.9.3 Facilitadores de Bombeo185VII.9.4 Aditivos Colorantes185

VII.10 CONSIDERACIONES FINALES185R EFERENCIAS186

CAPTULO VIIIPREPARACIN Y MEZCLADO187

VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES187 VIII.2 MODOS DE PREPARACIN187VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeos Volmenes187VIII.2.2 Mezclado Central en Obra188

VIII.2.3 Premezclado Comercial188 VIII.3 C ALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES188VIII.3.1 Agregados188VIII.3.2 Cemento189VIII.3.3 Agua189

VIII.4 DOSIFICACIN189VIII.4.1 Dosificacin por Peso191VIII.4.2 Dosificacin por Volumen191

VIII.5 MEZCLADO192VIII.5.1 Tipos de Mezcladoras192VIII.5.2 Capacidad de las Mezcladoras194VIII.5.3 Orden de Llenado195VIII.5.4 Tiempos de Mezclado195

VIII.6 MEZCLAS DE L ABORATORIO196 VIII.7 CONCRETO PREMEZCLADO198VIII.7.1 Opciones de Premezclado199VIII.7.2 Dosificacin y Resistencia199R EFERENCIAS200

CAPTULO IXMANEJO DEL CONCRETO201

IX.1 TRANSPORTE201IX.1.1 Carretillas y Buggies202

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IX.1.2 Canaletas y Tubos202IX.1.3 Elevadores203IX.1.4 Gras y Torres Gras203IX.1.5 Camin Transportador con Volteo204IX.1.6 Cintas Transportadoras204IX.1.7 Bombeo204IX.2 COLOCACIN O V ACIADO207IX.2.1 Espesor de Capas207IX.2.2 Vaciados Verticales208IX.2.3 Tuberas y Conductos Embutidos210IX.2.4 Colocacin Bajo Agua210IX.3 COMPACTACIN211IX.3.1 Vibracin Interna con Vibradores de Inmersin214IX.3.2 Vibracin Externa217

IX.3.3 Mesa Vibrante217IX.3.4 Reglas Vibratorias218IX.3.5 Revibrado218IX.3.6 Otros Mtodos218IX.4 CURADO218IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales219IX.4.2 Procedimientos Especiales220IX.5 DESENCOFRADO222R EFERENCIAS224

CAPTULO X

JUNTAS225 X.1 GENERALIDADES225 X.2 CLASIFICACIN226X.2.1 Juntas de Retraccin o Contraccin226X.2.2 Juntas de Expansin o Dilatacin227X.2.3 Juntas de Accin Combinada229X.2.4 Juntas de Construccin229

X.3 DISEO DE LAS JUNTAS231X.3.1 Clculo de las Juntas231X.3.2 Seleccin de su Ubicacin231

X.4 FORMAS DE LA JUNTAS DE E XPANSIN232X.4.1 Juntas a Tope232X.4.2 Juntas Sobrepuestas o de Solape232

X.5 ESTADOS TENSIONALES EN LAS JUNTAS233X.5.1 Juntas a Tope233X.5.2 Juntas de Solape234

X.6 SELLADO DE LAS JUNTAS235X.6.1 Aislamiento del Medio Ambiente235X.6.2 Impermeabilizacin235X.6.3 Proteccin Mecnica235

X.7 SISTEMAS Y TIPOS DE SELLADO236X.7.1 Sellantes Moldeables en Sitio236X.7.2 Sellantes Preformados238

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XII.4 PROPIEDADES TRMICAS Y C ALOR DE HIDRATACIN265 XII.5 DEFORMABILIDAD DEL CONCRETO. SIMPLE Y CONFINADO267XII.5.1 Coeficiente o Relacin de Poisson ()267XII.5.2 Relacin Tensin-Deformacin Unitaria (f -)268XII.5.3 Mdulo de Elasticidad269XII.5.3.1 Caractersticas Bsicas del Mdulo de Elasticidad (Ec) 270XII.5.3.2 Tipos de Mdulos de Elasticidad 271XII.5.3.3 Variables que afectan el Mdulo de Elasticidad 273XII.5.3.4 Frmulas de Clculo 273XII.5.4 Mdulo de Rigidez274

XII.6 R ETRACCIN274XII.6.1 Definicin274XII.6.2 Evolucin de la Retraccin275XII.6.3 Clculo de la Retraccin en el Concreto Endurecido275

XII.6.4 Refuerzo contra la Retraccin277

XII.6.5 Retraccin Impedida279 XII.7 FLUENCIA279XII.7.1 Definicin279XII.7.2 Clculo de las Deformaciones por Fluencia279XII.7.3 Flechas Diferidas por Retraccin y Fluencia282R EFERENCIAS283

CAPTULO XIIICONCRETOS ESPECIALES285

XIII.1 ALTA R ESISTENCIA285XIII.1.1 Componentes285XIII.1.2 Diseo de Mezcla287XIII.1.3 Manejo, Colocacin y Curado289XIII.1.4 Control de Calidad290XIII.1.5 Aplicaciones290

XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS. FIBROCONCRETO291XIII.2.1 Orgenes y Evolucin291XIII.2.2 Uso como Agregado del Concreto291XIII.2.3 Tipos de Fibras292XIII.2.4 Adherencia293

XIII.2.5 Deformacin293XIII.2.6 Falla293XIII.2.7 Fabricacin del Fibrocemento294XIII.2.8 Usos y Aplicaciones295

XIII.3 CONCRETO PROYECTADO295XIII.3.1 Metodos de Proyeccin296XIII.3.2 Materiales Componentes297XIII.3.3 Caractersticas297XIII.3.4 Diseo de Mezcla298XIII.3.5 Colocacin298XIII.3.6 Control de Calidad298XIII.3.7 Futuro299

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XIII.4 CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL299XIII.4.1 Fabricacin de los Agregados Livianos299XIII.4.2 Estructura del Grano300XIII.4.3 Caractersticas del Agregado Liviano300XIII.4.4 Usos del Agregado Liviano301XIII.4.5 Finos Livianos301XIII.4.6 Diseo de Mezcla302XIII.4.7 Resistencia a Compresin303XIII.4.8 Resistencia a Traccin303XIII.4.9 Mdulo de Elasticidad, Ec303XIII.4.10 Rotura Frgil304XIII.4.11 Durabilidad304

XIII.5 CONCRETOS PARA EL SISTEMA TNEL304XIII.5.1 Caractersticas del Concreto305

XIII.5.2 Control de Calidad307 XIII.6 V ACIADOS B AJO AGUA308XIII.6.1 Colocacin308XIII.6.2 Caractersticas del Concreto309

XIII.7 CONCRETOS SIN FINOS309XIII.7.1 Agregados310XIII.7.2 Dosificacin310XIII.7.3 Elaboracin310

XIII.8 CONCRETO CELULAR 311XIII.8.1 Usos311

XIII.9 CONCRETOS DE ASENTAMIENTO NULO311 XIII.10 CONCRETOS EN M ASA312XIII.10.1 Requerimientos Resistentes y Tamao Mximo313XIII.10.2 Materiales Empleados313XIII.10.3 Plantas de Mezclado315XIII.10.4 Dosificacin y Concreto Fresco315XIII.10.5 Control del Concreto Fresco y Muestreo316XIII.10.6 Transporte y Colocacin316XIII.10.7 Juntas de Construccin317

XIII.11 GROUTING317 XIII.12 CONCRETOS EPXICOS318

XIII.13 CONCRETO SIMPLE318XIII.13.1 Tipos de Miembros319XIII.13.2 Limitaciones319XIII.13.3 Juntas319

XIII.14 CONCRETO ARQUITECTNICO319XIII.14.1 Concretos Coloreados320XIII.14.2 Concreto Texturizado321XIII.14.3 Concreto Impreso o Estampado321

XIII.15 MORTEROS SUPEREXPANSIVOS321XIII.15.1 Procedimiento321XIII.15.2 Avances Recientes322R EFERENCIAS322

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CAPTULO XIVEVALUACIN DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO323

XIV.1 OBJETO323 XIV.2 V ARIACIONES DE LA C ALIDAD DEL CONCRETO325

XIV.3 ALCANCE DE LOS PRINCIPIOS ESTADSTICOS325 XIV.4 SMBOLOS325 XIV.5 P ARMETROS ESTADSTICOS327XIV.5.1 Parmetros del Universo329

XIV.6 L A DISTRIBUCIN NORMAL329 XIV.7 APLICACIN334XIV.7.1 Resistencia Especificada en el Proyecto Estructural334XIV.7.2 Implicaciones del Control en la Seguridad335XIV.7.3 Mayoracin de Resistencias335XIV.7.4 Desviacin Estndar Conocida336XIV.7.5 Desviacin Estndar cuando no hay Suficientes Antecedentes337XIV.7.6 Ajuste del Valor de la Desviacin Estndar339XIV.7.7 Fraccin Defectuosa o Cuantil339

XIV.8 MEZCLAS DE PRUEBA339XIV.8.1 Mezclas de Prueba en Obra339XIV.8.2 Mezclas de Prueba en el Laboratorio340

XIV.9 TIPOS DE DISPERSIONES340XIV.9.1 Variacin dentro del Ensayo340XIV.9.2 Variacin entre Mezclas de un mismo Concreto341XIV.9.3 Calificacin de la Empresa341

XIV.10 ASPECTOS DEL CONTROL342XIV.10.1 Muestreo342XIV.10.2 Dos Probetas por Ensayo343XIV.10.3 Edad del Ensayo344XIV.10.4 Eliminacin de Resultados345

XIV.11 CRITERIOS DE ACEPTACIN O R ECHAZO347XIV.11.1 Criterios Generales347XIV.11.2 Criterios Especficos349XIV.11.3 Rechazo351

XIV.12 R EPRESENTACIN GRFICA353R EFERENCIAS354

CAPTULO XVEVALUACIN DEL CONCRETO COLOCADO355

XV.1 ALCANCE355 XV.2 ENSAYOS EN SITIO DURANTE LA F ASE DE CONSTRUCCIN356XV.2.1 Cilindros356XV.2.2 Criterios de Aceptacin357

XV.3 ENSAYOS EN SITIO EN ESTRUCTURAS E XISTENTES357XV.3.1 Ncleos357XV.3.2 Criterios de Aceptacin para Ncleos358

XV.4 ESTIMACIN DE R ESISTENCIA CON ENSAYOS CUALITATIVOS NORMALIZADOS359XV.4.1 Determinacin de la Velocidad de Pulso Ultrasnico359XV.4.2 Determinacin del Nmero de Rebote o Ensayo Escleromtrico363

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XV.4.3 Ensayos de Penetracin365XV.4.4 Ensayos de Madurez365XV.4.5 Muestras Moldeadas en Sitio366XV.4.6 Criterios de Aceptacin367

XV.5 R ESUMEN DE MTODOS Y APLICACIONES368 XV.6 LINEAMIENTOS PARA OBTENER UNA CORRELACIN CONFIABLE368XV.6.1 Velocidad de Pulso Ultrasnico369XV.6.2 Determinacin del Rebote (Esclermetro)371XV.6.3 Ensayos de Penetracin371XV.6.4 Madurez372XV.6.5 Muestras Moldeadas en Sitio372

XV.7 MTODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS372XV.7.1 Clasificacin de los Mtodos de Ensayo373XV.7.2 Limitaciones en el Uso373

XV.8 E VALUACIN DE ESTRUCTURAS E XISTENTES374XV.8.1 El Origen de la Deficiencia Resistente est bien Establecida374XV.8.2 EL Origen de la Deficiencia Resistente no est bien Entendida376XV.8.3 Problemas de Deterioro378XV.8.4 Estructuras Daadas por Sismos Intensos378R EFERENCIAS378

CAPTULO XVIDETERIORO FSICO379

XVI.1 C ARACTERSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO379XVI.1.1 Mecanismo Bsico379XVI.1.2 Esquema del Tratamiento379XVI.1.3 Manifestacin del Agrietamiento380

XVI.2 C AUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO381XVI.2.1 Sobrecargas382XVI.2.2 Asentamientos Diferenciales383XVI.2.3 Sismos384XVI.2.4 Proyecto y Ejecucin384XVI.2.5 Retraccin de Fraguado386XVI.2.6 Retraccin en Estado Endurecido387XVI.2.7 Temperarura388

XVI.2.8 Causas Combinadas388XVI.2.9 Corrosin del Acero de Refuerzo389XVI.2.10 Otras Causas de Agrietamiento389

XVI.3 R EPARACIN DE LAS GRIETAS389XVI.3.1 Autosellado por Percolacin390XVI.3.2 Autosellado por Cristalizacin390XVI.3.3 Inyeccin con Resinas Epxicas390XVI.3.4 Resinas Acrlicas391XVI.3.5 Otros Recubrimientos392XVI.3.6 Sellos Elasto-Plsticos392

XVI.4 DESGASTE392XVI.4.1 Abrasin por Trnsito392

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XVI.4.2 Abrasin Hmeda393XVI.4.3 Erosin393XVI.4.4 Causas Qumicas393

XVI.5 FUEGO394XVI.5.1 Caractersticas de los Incendios394XVI.5.2 Accin sobre el Concreto395XVI.5.3 Acero de Refuerzo396XVI.5.4 Interaccin entre Elementos Estructurales397XVI.5.5 Estimacin de Daos397XVI.5.6 Reparaciones399R EFERENCIAS399

CAPTULO XVIIESTABILIDAD QUMICA DEL CONCRETO401

XVII.1 AGREGADOS401XVII.1.1 Reactividad Potencial401XVII.1.2 Sensibilidad de Agregados Calizos a los cidos401XVII.1.3 Agregados con Yeso o Selenitosos402XVII.1.4 Agregados Contaminados con Cloruros402XVII.1.5 Materia Orgnica402

XVII.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL ATAQUE A LA P ASTA DE CEMENTO402 XVII.3 MECANISMOS B SICOS DEL ATAQUE A LA P ASTA403XVII.3.1 Deslavado403XVII.3.2 Disolucin403XVII.3.3 Cristalizacin403

XVII.4 C AUSAS DEL DETERIORO DE LA P ASTA403XVII.4.1 Composicin del Cemento404XVII.4.2 Cal Libre404XVII.4.3 cidos404XVII.4.4 Sulfatos404XVII.4.5 Carbonatacin405XVII.4.6 Congelacin y Deshielo405

XVII.5 AGRESIN DEL AGUA DE MEZCLADO406 XVII.6 PREVENCIN DEL ATAQUE A LA P ASTA406XVII.6.1 Impenetrabilidad del Concreto406

XVII.6.2 Cementos Resistentes a la Agresin Qumica407XVII.6.3 Exposicin a los Sulfatos407 XVII.7 R EPARACIN DE LOS D AOS POR ATAQUE DIRECTO409 XVII.8 CORROSIN DEL R EFUERZO METLICO409 XVII.9 MECANISMO DE CORROSIN DEL ACERO DE R EFUERZO410XVII.9.1 Prdida de Proteccin del Acero410XVII.9.2 Proceso Qumico de la Corrosin411

XVII.10 C AUSAS PRCTICAS DE LA CORROSIN412XVII.10.1 Condicionantes del Medio Ambiente412XVII.10.2 Factores que dependen del Material412XVII.10.3 Porosidad412XVII.10.4 Defectos413XVII.10.5 Espesor del Recubrimiento413

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XVII.10.6 Presencia de Sales414XVII.10.7 Calidad del Acero414XVII.10.8 Conductos de Aluminio415

XVII.11 PREVENCIN DE LA CORROSIN415XVII.11.1 Proteccin Catdica416XVII.11.2 Resinas Epxicas416XVII.11.3 Impermeabilizacin416XVII.11.4 Recubrimiento o Pintura del Acero417XVII.11.5 Limitaciones en el Uso de Aditivos417XVII.11.6 Inhibidores418

XVII.12 R EPARACIN418XVII.12.1 Remocin del Material Daado418XVII.12.2 Limpieza de las Superficies419XVII.12.3 Material de Reposicin419

XVII.12.4 Concretos y Morteros de Cemento419XVII.12.5 Ltex no Emulsionable420XVII.12.6 Morteros de Expansin Controlada420XVII.12.7 Resinas Epxicas420

XVII.13 EFLORESCENCIA421XVII.13.1 Definiciones421XVII.13.2 Causas421XVII.13.3 Prevencin422XVII.13.4 Reparacin422R EFERENCIAS422

CAPTULO XVIIIACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO423

XVIII.1 EL ACERO423XVIII.1.1 Acero423XVIII.1.2 Acero al Carbono423XVIII.1.3 Aceros al Carbono Comunes423XVIII.1.4 Aceros Aleados424

XVIII.2 PRODUCCIN DE ACERO424XVIII.2.1 Reduccin del Hierro425XVIII.2.2 Fundicin425

XVIII.3 INFLUENCIA DE LAS ALEACIONES425 XVIII.4 L AMINACIN426XVIII.4.1 Proceso427XVIII.4.2 Productos Laminados427

XVIII.5 B ARRAS DE R EFUERZO428XVIII.5.1 Introduccin428XVIII.5.2 Normas428XVIII.5.3 Clasificacin428XVIII.5.4 Barras de Acero Comunes430XVIII.5.5 Barras con Tratamiento de Torsionado en Fro430XVIII.5.6 Barras Termotratadas430XVIII.5.7 Barras de Acero Microaleado430

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XVIII.6 PROPIEDADES NORMATIVAS431XVIII.6.1 Resistencia a la Traccin (Fsu)431XVIII.6.2 Lmite Elstico Convencional (Fy)431XVIII.6.3 Porcentaje de Alargamiento en 20 cm incluida la Estriccin431XVIII.6.4 Doblado en Fro432XVIII.6.5 Composicin Qumica432XVIII.6.6 Geometra de los Resaltes432XVIII.6.7 Requisitos Adicionales433

XVIII.7 DESIGNACIN Y CLASIFICACIN433XVIII.7.1 Designacin433XVIII.7.2 Clasificacin434XVIII.7.3 Alargamiento en 20 cm435

XVIII.8 M ARCACIN435XVIII.8.1 Smbolo del Fabricante436

XVIII.8.2 Designacin de la Barra436

XVIII.8.3 Clasificacin del Acero436XVIII.8.4 Lmite Elstico Nominal436

XVIII.9 SOLAPES436 XVIII.10 SOLDADURA437XVIII.10.1 Soldadura a Tope438XVIII.10.2 Soldadura con Solape438XVIII.10.3 Clculo del Cordn de Soldadura440XVIII.10.4 Control de Calidad440

XVIII.11 ALAMBRES L AMINADOS EN FRO441XVIII.11.1 Caractersticas441XVIII.11.2 Limitaciones de Uso442 XVIII.12 M ALLAS ELECTROSOLDADAS442XVIII.12.1 Fabricacin y Uso442XVIII.12.2 Caractersticas Mecnicas442

XVIII.13 CERCHAS ELECTROSOLDADAS443XVIII.13.1 Fabricacin y Uso443XVIII.13.2 Caractersticas Mecnicas443R EFERENCIAS446

GLOSARIO447

DOCUMENTOS QUE R ESPALDAN ESTE M ANUAL461Referencias Generales461Contribuciones del Doctor Joaqun Porrero465Publicaciones de Comits del ACI467Normas COVENIN468Normas ASTM477NDICE ANALTICO483

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ADVERTENCIAPor sus objetivos y alcance, el contenido de este Manual se encuentraestrechamente vinculado con los resultados de ensayos, sean de campo o delaboratorio. Por tanto es necesario asegurar la naturaleza repetible o reproduciblede muchas de las conclusiones y recomendaciones; sta se encuentra sustentadaen los procedimientos de ensayo y medicin controlados, tal como se establece enlas Normas de ensayo y Especificaciones. En el texto se hace referencia a lasNormas COVENIN en sus versiones vigentes, anotando en lo posible susequivalentes ASTM, las cuales se listan en los Anexos; ocasionalmente se citan

otras Normas o mtodos de ensayo como RILEM, ISO u otras, as como laspublicaciones de varios de los Comits del ACI.Sin duda que, entre las Normas de diseo y ejecucin de obras de

concreto reforzado, la ms relacionada con la temtica del Manual es laCOVENIN 1753, que trata sobre el diseo y construccin de obras en concretoestructural. Para la fecha cuando se prepara esta edicin digital, an se encuentraformalmente en vigencia la versin de la Norma 1753 correspondiente al ao1987, esencialmente coincidente con la del ao 1985; este ltimo documento sefundament en el cdigo ACI 318 del ao 1983. Sin embargo y gracias a la

colaboracin de AVECRETO, en Mayo de 2003 circul en el medio profesionaluna edicin de estudio con el Articulado de un nuevo y actualizado documentoresultado de un Proyecto de Investigacin patrocinado por FONACIT y elaboradopor SOCVIS, que fue sometido a escrutinio pblico durante un ao, discutido enel Sub-Comit Tcnico y finalmente aprobado y publicado comoFONDONORMA1753:2006 Proyecto y Construccin de Obras en Concreto Estructural. ste se haelevado a la consideracin de las autoridades competentes para actualizar laversin an vigente de COVENIN 1753:1987, en cumplimiento de la disposicintransitoria de la Norma COVENIN 1756 Seccin 3.3.1. Las menciones que se

hacen en este Manual del Concreto Estructural se refieren al documentoFONDONORMA1753.

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NOTACINA = contenido de arena (kgf/m3); rea de una seccin (cm2)Ab = capacidad de absorcin de agua del agregado, en porcentaje del

material secoAc = rea que transmite el corte en el concreto (cm2)A j = rea de la junta o unin de miembros estructurales (cm2)As = rea de la seccin de acero sometida a la traccin (cm2)

A's = rea de la seccin de acero sometida a la compresin (cm2

)Bn = resistencia terica al aplastamiento del concreto (kgf/cm2)C = contenido de cemento (kgf/m3)Cc = calor especfico del concreto (kCal/kgfC); valor corregido de CCt = factor de fluenciaD = dimetro de un cilindro (cm); dimetro de una barra de acero (cm o

pulgadas)Ec = mdulo de elasticidad del concreto (kgf/cm2)Ed = mdulo de elasticidad dinmico del concreto (kgf/cm2)Es = mdulo de elasticidad del acero (kgf/cm2)Eo = mdulo de elasticidad tangente en el origen del diagrama f -del

concreto (kgf/cm2)Fc = resistencia de diseo o de clculo, del concreto a la compresin

(Sustituye a fc) ( kgf/cm2). Ocasionalmente identificada comoresistencia caracterstica ya en desuso

Fcr = Fc - z = resistencia promedio requerida en el diseo de mezclas(kgf/cm2). Equivale aR

Fct = resistencia a la traccin indirecta del concreto (kgf/cm2

)Fr = resistencia a la traccin por flexin (kgf/cm2). El subndicer viene del'mdulo de rotura', actualmente en desuso

Fsu = resistencia especificada a la rotura del acero de refuerzo (kgf/cm2)Fy = tensin cedente especificada del acero (kgf/cm2)G = contenido de agregado grueso en la mezcla (kgf/m3); mdulo de corte

o mdulo de elasticidad al corte (kgf/cm2)Gsss = peso del agregado saturado con superficie seca (kgf)Gw = peso del agregado hmedo (kgf)Kc = conductividad del concreto (kCal/m hC)

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L = longitud de una probeta cilndrica o prismtica (cm); luz libre de unalosa (m)

Ln = smbolo del logaritmo neperianoM y N = constantes auxiliaresNu = carga axial de compresin mayorada (kgf)P = carga aplicada (kgf); tamao mximo del agregado grueso (cm o

pulgadas)PU = peso unitario del agregado, saturado con superficie seca (kfg/m3)R = resitencia media del concreto a la compresin (kgf/cm2)R ci = resistencia media a la compresin de un concreto preparado con el

cemento i (kgf/cm2)R mi = resistencia media a la compresin de un mortero normalizado, con

el cemento i (kgf/cm2

)R mt = resistencia media a compresin de un mortero normalizado a los tdas (kgf/cm2)

R t = valor deR a la edad de t dasS = desviacin tpica o estndar, muestral (mismas unidades de la

variable)Sc = retraccin del concretoSCon = desviacin estndar atribuible al concretoSe = desviacin estndar de los ensayosSp = retraccin de la pastaT = asentamiento medido con el Cono de Abrams (pulgadas o cm);

resistencia a la traccin pura (kgf/cm2); temperatura en CV = fuerza cortante (kgf); volumen de aire atrapado en %; velocidad de

propagacin de pulsos ultrasnicos (cm/seg)Va = volumen absoluto de agua (litros)V(A+G) = volumen absoluto de agregado (m3 o litros)VC = volumen absoluto del cemento (m3 o litros)

Vcon = contribucin del concreto a resistir fuerzas cortantes (kgf)X Xi = valor individual de una muestra cualquieraX = media muestral de cualquier parmetro o variable

W = peso unitario del concreto (kgf/m3)a = contenido de agua en la mezcla de concreto, (litros/m3)b = ancho de una seccin rectangular (cm)d = distancia de la fibra extrema comprimida y el baricentro del acero de

refuerzo traccionado (cm)d = rango; igual a la diferencia entre el valor mayor y el menor del grupo de

datos que se est considerando: (Xmx Xmin )f = tensin de compresin o de traccin en el concreto (kgf/cm2)

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f 'c = Fcf s = tensin en el acero de refuerzo (kgf/cm2)h = difusividad del concreto (m2 /hora)

h = edad del concreto en horas medidas desde el inicio del mezclado j = edad del concreto en dask = constantes obtenidas por regresin; factor de correccin por esbeltezkr = factor de ponderacin del rango d para el clculo deSlog = smbolo del logaritmo decimalm y n = variables auxiliaresn = nmero de ensayos o de datosq = cuanta mecnica = Fy / Fcr = D/2 = radio de una probeta cilndrica (cm)

t = edad de un concreto en das despus de vaciadow = humedad presente en el agregado, en porcentaje del material secoz = variable tipificada o normalizada de la distribucin estndar normal

L = cambio de longitud (cm)= cambio en la deformacin unitaria

f = cambio en la tensinf = a/C relacin agua/cemento en peso

f = valor ficticio de por el efecto plastificante de un aditivo= A / (A+G) = relacin que denota el contenido de arena referido al

agregado total= / G = deformacin unitaria por tensin de corte; (kgf/cm2)

A = peso especfico del agregado fino o arena saturado con superficie secaA+G = peso especfico ponderado del agregado saturado con superficie secaG = peso especfico del agregado grueso saturado con superficie seca= masa especfica del concreto= deformacin unitaria a la traccin o a la compresin= variable empleada en el diseo de mezclas para ajustar variaciones del

contenido de cementoC= factor de correccin del coeficiente de friccin= coeficiente de friccin; micras; coeficiente de Poisson; media del

universo= S/X = coeficiente de variacin= As /bd = cuanta del acero de refuerzo longitudinal= desviacin tpica o estndar del universo (unidades de la variable)= tensin cortante en el concreto (kgf/cm2)= coeficiente de dilatacin trmica (1/C)

tambin empleado comoq

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CONVERSIN DE UNIDADES (Redondeado al 3erDecimal)

Longitud1 m = 39,37 pulgadas 1 pulgada = 2,54 cm1 m = 1,094 yardas 1 yarda = 0,914 m1 km = 0,622 millas 1 milla = 1609 m1 m = 3,281 ft 1 pi = 12 pulgadas = 0,305 m

Densidad1 g/cm3 = 62 lb/ ft3 = 8,34 lb /USgal1 kgf/m3 = 0,0625 lb / ft3 1 lb/ft3 = 16,005 kgf/m3

Fuerza1 kgf = 2,205 lb 1 lb = 0,453 kgf 1 N = 1 kgm - m/seg2 = 105 dinas 1 dina = 1 grm - cm/seg2 = 10-5 N1 kgf = 9,81 N 106 dinas = 1,019 kgf 1 Ton = 0,984 long Ton= 2240 lb 1 Ton = 1,102 short Ton = 2000 lb

rea1 m2 = 10,764 ft2 1 ft2 = 0,0929 m21 cm2 = 0,155 pulg2 1 pulg2 = 6,452 cm2

Tensin y Presin1 kgf/cm2 = 14,223 psi 1 psi = 1 lb/pul2= 0,0703 kgf/cm21 Atmosf = 1,033 kgf/cm2 = 14,697 psi 1psi = 2048,2 lb/ft21 kgf/m2 = 0,205 lb/ft21 Atmsfera = 1,013 x 105 Pa = 1,013 bar 1 bar = 105 Pa1 Pa = 10 dinas/cm2 = 1N/m21 KPa = 102 kgf/m2 1 MPa = 10,2 kgf/cm2

Velocidad1 km/hora = 27,78 cm/seg = 0,911 ft/sec 1 ft/sec = 1,098 km/hora

Capacidad1 litro = 61,024 pulg3 1 pulg3 = 0,0164 lt1 m3 = 35,315 ft3 1 ft3 = 0,0283 m31 litro = 0,264 US galon 1 US galon = 0,134 ft3 = 3,792 lit

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Energa1 Joule = 107 ergios = 0,102 kgf-m 1 Ergio = 1 dina-cm =10-7 Joule1 kgf-m = 7,234 ft-lb 1 ft-lb = 0,138 kgf-m

1 Joule = 0,239 gr-caloras 1 gr-calora = 4,84 Joule

TemperaturaC = 5 (F -32) F = 32 + 9C

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SIGLAS

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials ACI: American Concrete Institute ASTM: American Society for Testing and Materials AWS: American Welding SocietyCCCA: Comit Conjunto del Concreto ArmadoCEB: Comit Euro Internacional del ConcretoCOPANT: Comit Panamericano de Normas TcnicasCOVENIN: Comisin Venezolana de Normas IndustrialesDIN: Normas Industriales AlemanasIMME: Instituto de Materiales y Modelos EstructuralesISO: International Standard OrganizationMINDUR: Ministerio de Desarrollo UrbanoMOP: Ministerio de Obras PblicasPCA: Portland Cement AssociationRILEM: Reunin Internacional de Laboratorios de Ensayo de MaterialesUCV: Universidad Central de Venezuela

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CAPTULO IGENERALIDADES

I.1 DEFINICIN Y DESARROLLO HISTRICO

I.1.1 DefinicinEl concreto u hormign es un material que se puede considerar

constituido por dos partes: una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la

propiedad de endurecer con el tiempo, y la otra son trozos ptreos que quedanenglobados en esa pasta. A su vez, la pasta est constituida por agua y un productoaglomerante o conglomerante, que es el cemento. El agua cumple la doble misinde dar fluidez a la mezcla y de reaccionar qumicamente con el cemento dandolugar, con ello, a su endurecimiento.

I.1.2 AntecedentesSe conocen evidencias histricas de productos parecidos al concreto, con

varios milenios de antigedad. Durante el Imperio Romano se desarroll una

especie de concreto utilizando el aglomerante que llamaban `cementum . Elconcreto, tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda mitad delsiglo XVIII, con las investigaciones sobre cales de John Smeaton y Joseph L. Vicat. A principios del siglo XIX se desarrolla el cemento Portland y, a comienzos delsiglo XX, se estudian y establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernanel comportamiento del material. Su evolucin y avance es permanente, habiendologrado adelantos tecnolgicos importantes (vaseCaptulo XIII ). Algunosejemplos son: El concreto precomprimido, el concreto liviano, el uso de losaditivos qumicos, los concretos ultrarresistentes, los de exigente comportamientoy otros.

Los romanos usaron con gran xito cementos puzolnicos, que son unamezcla de cal y materiales volcnicos que reaccionan entre s y con el agua, dandoorigen a productos en cierto modo similares a los componentes hidratados de loscementos actuales. Algunas imponentes obras romanas de concreto se conservanen buen estado. Un ejemplo impresionante es el Panten de Roma (27 a.c.),antiguo templo pagano convertido posteriormente en iglesia cristiana. Fue hechocon concreto aligerado, empleando piedra pmez liviana como agregado, y tieneun domo de 43,3 metros de dimetro, abierto circularmente en la cumbre.

Las diferencias fundamentales entre los concretos primitivos y losactuales provienen del tipo de aglomerante. Inicialmente se usaron yeso o cal. El

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yeso deshidratado por el calor de, por ejemplo, una fogata sencilla, absorbenuevamente el agua y endurece. La cal, obtenida en hornos especiales o bajo laaccin directa del fuego, se descarbonata, con resultados similares. Sin embargo,las caractersticas del yeso y de la cal area (que endurece por reaccin con elanhdrido carbnico de la atmsfera) difieren de las que tienen los actualesaglomerantes, los cuales han permitido el empleo masivo del concreto.

Dentro del mundo de la construccin el concreto es, en sus diversasvariantes, el material de uso ms extendido en zonas urbanas. Se estima, engeneral, que este material es el segundo en cantidad que usa el hombre, despusdel agua; donde hay actividad humana organizada, hay concreto. Cada ao seproduce un tercio de tonelada de concreto por cada ser humano en el planeta,unos 2.000 millones de toneladas de concreto en el ao 2002.

El cemento Portland que se usa hoy da como conglomerante es una calhidrulica perfeccionada. Hidrulica quiere decir que tiene capacidad paraendurecer tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboracin del anhdridocarbnico, como suceda con las primitivas cales. Lo econmico del material sedebe a que las materias primas que emplea son relativamente abundantes en lanaturaleza, y a las ventajas competitivas que ofrece frente a otros materiales deconstruccin.

I.1.3 Concreto ReforzadoEl concreto puede ser reforzado mediante la colocacin de barras de

acero embebidas en su masa, dando origen al llamado concreto reforzado. Elconcreto tambin ha sido reforzado con otros elementos, tales como fibrasvegetales, metlicas o plsticas. Las primeras no han dado tan buenos resultadoscomo las otras, debido a su menor durabilidad.

Desde sus inicios, el concreto reforzado se constituy en una solucinpara la construccin econmica y rpida de estructuras de envergadura y calidad,en las cuales sustituy histricamente a la piedra. Se puede considerar el concretocomo una especie de piedra artificial. Con piedra se hicieron construcciones degran belleza y calidad. Sin embargo, el proceso de extraccin, cortado, traslado ycolocacin de los bloques de piedra hace sumamente oneroso el procedimiento. Elconcreto u hormign, por el contrario, se elabora y vierte en estado pastoso dentrode los moldes que le darn forma definitiva al endurecer posteriormente, cosa quepuede ser hecha en la propia obra. Otra importante ventaja sobre la piedra es questa trabaja por gravedad, piedra sobre piedra, mientras que el concreto reforzadoqueda `cosido con las barras de acero que le sirven de refuerzo o armadura, lo cualpermite formas, luces y voladizos imposibles con aqulla. La baja resistencia a latraccin de la piedra o del concreto simple, se compensa con la presencia delrefuerzo metlico.

La gran ventaja de los concretos modernos es que se disponen barras de


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acero (vaseCaptulo XVIII ), en las reas donde se generan tensiones de traccin.Hasta que no se dispuso del acero no se logr reforzar adecuadamente el material.Se haba ensayado antes el refuerzo con barras de bronce, pero la diferencia entrelos coeficientes de dilatacin de los dos materiales, concreto y bronce, haca quese perdiera la adherencia entre ambos y no trabajaran solidariamente. Dentro delos lmites de temperaturas de trabajo habituales, el acero y el concreto tienencoeficientes de dilatacin trmica muy similares, lo que les permite trabajar comoun todo.

I.1.4 Inicios en VenezuelaEl cemento, desconocido en Venezuela hasta la poca de Guzmn (1869),

se emplea por primera vez en Caracas en la pavimentacin de la Plaza Bolvar. Paraensear a usarlo vino enviado por la fbrica francesa de VICAT el tcnico JosCouleau. La industria cementera nacional comienza con la fundacin en 1907 dela planta de La Vega, en Caracas, la cual inici su produccin en 1909; sucapacidad inicial fue de 30 toneladas mtricas por da, aproximadamenteequivalente a unos 700 sacos, suficiente para producir poco ms de 100 m3 deconcreto al da. Para el ao 2003, la capacidad instalada de produccin nacionales de alrededor de 27.000 toneladas por da.

Entre las primeras estructuras de concreto reforzado hechas con cementonacional, se cita el edificio del Archivo de la Nacin (Veroes a Carmelitas) cuyaconstruccin se inicia en 1912; con anterioridad, ya en 1895 se usaron pilotes deconcreto reforzado en la construccin de los muelles de Puerto Cabello, as comopilas para puentes de las lneas frreas que se ejecutaron durante el siglo XIX. Apartir de los aos 20 del siglo XX se conocen contribuciones tcnicas de autoravenezolana sobre el `cemento armado como se conoca en esa poca, as comoobras de infraestructura hechas por el Ministerio de Obras Pblicas; en su sala declculo se elaboraron las primeras normas tcnicas del pas a finales de los aos 30.

A raz de la demanda de barras de refuerzo para la construccin, comenzla produccin de acero en Venezuela. La primera iniciativa, de un grupo deinversionistas del pas en 1946, fue laFbrica Nacional de Cabillas, la cual noprosper y pas a producir faroles de hierro fundido que, por muchos aos,adornaron las calles de Caracas. Pocos aos despus, en octubre de 1948, seregistra la empresaSiderrgica Venezolana Sociedad Annima(SIVENSA) la cualproduce su primera colada en su planta de Antmano, el ao 1950. Esa colada, decinco toneladas, provena de un horno con capacidad para cuarenta toneladas alda; la planta duplic su capacidad de produccin en 1953. Siete aos despus,SIVENSA alcanzaba a cubrir el 4% de los requerimientos del pas con suproduccin de cincuenta mil toneladas mtricas. La demanda nacional creci detal forma que el Estado decide explotar los grandes yacimientos del Bajo Orinoco,para lo cual crea laSiderrgica del Orinoco(SIDOR) cuya primera colada se logr

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en julio de 1962 en su planta de Matanzas, con capacidad instalada de 900 miltoneladas anuales. Para 1990, la capacidad instalada nacional alcanz unos 5,3millones de toneladas anuales.

En la Figura I.1 se muestra la distribucin geogrfica de las plantasproductoras de acero y de cemento en Venezuela.

FIGURAI.1DISTRIBUCIN GEOGRFICA DE LAS PLANTAS PRODUCTORAS DE CEMENTO Y DE ACERO (M APA BASE:

AVECRETO)

I.2 COMPONENTES

Aproximadamente un 80% del peso del concreto u hormign estcompuesto por partculas de origen ptreo, de diferentes tamaos, materialdenominado usualmente como agregados, ridos o inertes. Por esa razn lascaractersticas de esos materiales son decisivas para la calidad de la mezcla deconcreto. La calidad de los agregados depende de las condiciones geolgicas de laroca madre y, tambin, de los procesos extractivos. Es por lo tanto, a las empresasproductoras (canteras, areneras, saques) a quienes corresponde el primer controlen el proceso de la calidad de los agregados. Es recomendable que esa calidad delos inertes sea comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo.

Se acostumbra aadir a la mezcla esos materiales ptreos en dosfracciones diferentes, de acuerdo con su tamao; una, que se denomina agregado

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grueso (usualmente piedra picada, canto rodado natural, o canto rodado picado),y la otra agregado fino (arena natural o arena obtenida por trituracin). A veces seusan ms de las dos fracciones indicadas, con tamaos intermedios. Unacaracterstica fundamental de los agregados es el diferente tamao de todos susgranos, lo cual se conoce como granulometra. En principio, debe haber unasecuencia gradual o escalonamiento de tamaos, desde los granos ms gruesos delagregado grueso, hasta los ms finos de la arena (vaseCaptulo III ).

El cemento ms frecuentemente usado es el cemento Portland y seobtiene en complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar elcontrol del producto y la garanta de su calidad (vaseCaptulo IV ).

Adems de los agregados (piedra y arena), del cemento y del agua (vaseCaptulo V ), es cada vez ms frecuente aadir a la mezcla ciertos productosqumicos que, en muy pequea cantidad, son capaces de modificar de maneramuy importante algunas propiedades del concreto; se les suele llamar aditivos(vaseCaptulo VII ).

I.3 PREPARACIN Y COLOCACIN

Mediante algunas reglas establecidas, cuya complejidad depende de lacalidad requerida por el concreto que se vaya a usar, es posible estimar lasproporciones de los componentes de la mezcla que resulten ms adecuados paracada situacin. Esto se conoce como diseo de la mezcla (vaseCaptulo VI ).

El mezclado se efecta en mquinas llamadas, precisamente,mezcladoras, las cuales son rotores que agitan y envuelven los materiales hastalograr una masa homognea, con la pastosidad o la fluidez deseada (vaseCaptulo VIII ). Tambin se pueden hacer las mezclas a mano, generalmente parapequeas cantidades de concreto.

El concreto ya mezclado, o concreto en estado fresco, es transportado alos moldes o encofrados previamente preparados y con el acero de refuerzo yacolocado en su interior en la posicin en que debe quedar; se efecta entonces laoperacin que conocemos como vaciado, colado o moldeado, que consiste enverter la masa dentro de los moldes y proceder posteriormente a su compactacin(vaseCaptulo IX ). Esa densificacin se efecta por medios manuales o medianteel vibrado de la masa de concreto. Como consecuencia de la vibracin, la mezclase fluidifica y se acomoda al encofrado, ocupando todos los espacios y rodeandocompletamente las armaduras metlicas.

Despus hay que esperar el tiempo necesario para que el concreto fragey se endurezca. En su momento se inicia el curado y se retiran los encofrados. Elcurado es el proceso de mantener o reponer la humedad que pudiera perder elmaterial por evaporacin de agua, necesaria sta para que se desarrollen las

reacciones de hidratacin del cemento (vaseCaptulo IX ).

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I.4 PRINCIPALES CARACTERSTICAS DEL CONCRETO

Son muchas las caractersticas del concreto que interesan; algunas de ellasse hacen crticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un punto devista general, son dos las caractersticas o propiedades principales de mayorconsideracin. La primera es la relativa a la consistencia o grado de fluidez delmaterial en estado fresco, la cual se conoce tambin como manejabilidad,docilidad, trabajabilidad, asentamiento y otros (vaseCaptulo II ). En estosconceptos, no todos exactamente sinnimos, se engloban las caractersticasrelativas a la mayor o menor facilidad para colocar el concreto. La segundapropiedad es el grado de endurecimiento o resistencia que es capaz de adquirir elconcreto (vaseCaptulo XI ).

La fluidez suele medirse con ensayos que evalan el grado de plasticidadde la mezcla. La resistencia se determina por medio de ensayos mecnicos decompresin o traccin sobre probetas normalizadas. Con los resultados a lacompresin el conocedor puede hacer estimaciones sobre la resistencia a otrostipos de tensiones, tales como flexin, corte o traccin. En casos necesarios estascaractersticas, as como la deformabilidad bajo carga o mdulo de elasticidad,tambin pueden determinarse directamente (vaseCaptulo XII ).

I.5 TIPOS DE CONCRETO

El concreto es un material con una amplia gama de posibilidades, biensea por el uso de diferentes componentes o por la distinta proporcin de ellos. Deeste modo es posible obtener diversas plasticidades, resistencias y apariencias,logrando as, satisfacer los particulares requerimientos de la construccin. Esaversatilidad es una de las razones que permite explicar la creciente expansin deluso del material. Hay concretos que difieren de los convencionales (vaseCaptuloXIII).

El concreto se usa profusamente en elementos estructurales deedificaciones tales como: Columnas, vigas, losas, cerramientos, muros, pantallas,as como en pavimentos, pistas areas, zonas de estacionamiento, represas,acueductos, canales, tneles, taludes, adoquines, tanques, reservorios, barcos,defensas marinas, y en otros mltiples usos.

Los agregados pueden ser granos de gran tamao, como en el caso derepresas o estribos de puentes, o de pequeo tamao, para los morteros. Puedenser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto puede ser muyseca, como en el caso de los elementos prefabricados, o puede lograrse muy fluida,como se recomienda para elementos de poca seccin y mucha armadura. Susresistencias mecnicas pueden ser de niveles muy variados, de acuerdo con lasnecesidades. En laFigura I.2 se agrupan rangos de resistencias a la compresin,

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representativos de diferentes denominaciones frecuentemente empleadas en latecnologa o uso del concreto.

I.6 CONTROL DE CALIDAD

La industria de la construccin, al igual que todas las actividadesproductivas, ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y prcticas delcontrol de calidad, tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructorde la misma. Los planteamientos generales, tales como: `Calidad Total , `Garantade Calidad , y otros, tienen perfecta aplicacin a la actividad de elaborar y manejarconcreto, mediante la adecuacin de los principios a esquemas operativos relativosa cada caso.

La calidad de un concreto dado va a depender de la calidad de suscomponentes, de la calidad de su diseo de mezcla y su posterior preparacin ymanejo, de los cuidados de uso y mantenimiento, y del grado de satisfaccin delas exigencias de su uso.

Los requerimientos normativos sobre la calidad que deben satisfacer losmateriales a ser empleados en obras de concreto reforzado, se establecen en el

Captulo 3 de la Norma COVENIN 1753,Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Anlisis y diseo.

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FIGURAI.2R ANGOS APROXIMADOS DE R ESISTENCIAS A LA COMPRESIN DE DIFERENTES TIPOS DE CONCRETO


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Se mide la calidad del material con los ensayos previos sobre loscomponentes, con las observaciones y pruebas del concreto fresco, y con losensayos sobre el concreto endurecido, bien en el laboratorio o en la propia obra.El anlisis, conservacin y empleo de los registros de todos los ensayos yobservaciones, dice mucho de la calidad profesional de quienes han intervenido enla ejecucin de una obra con concreto (vaseCaptulo XIV ).

I.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SUCOMPOSICIN

Las propiedades del concreto dependen, primordialmente, de lascaractersticas y proporciones de sus componentes constitutivos. En la prctica, se juega fundamentalmente con las proporciones entre los principales componentespara hacer variar la calidad del concreto, adaptndola a las necesidades especficasde cada caso. Esas proporciones suelen expresarse en unidades de peso o devolumen por cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; enel segundo litro/m3. Sin embargo, en la tecnologa del concreto es frecuente oconveniente expresar estas relaciones como sigue:

El cemento directamente en kgf/m3 (o en sacos/m3), lo que se conocecomo dosis de cemento.

El agua indirectamente, a travs de la conocida relacin agua/cemento( ), en peso.

El agregado queda dado implcitamente, al conocer las cantidades decemento y de agua, considerando que todos los componentes formansiempre un volumen fijo de concreto segn sus pesos especficos.

Entre estas proporciones de los componentes y los ndices de calidad dela mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una formaesquemtica grfica, tal como se hace en laFigura I.3 , donde las flechas dan aentender la existencia de esas relaciones, que han sido separadas en dos reasvinculadas entre s (vaseCaptulo VI ): una que enlaza la relacin agua/cementocon la resistencia, representando as una de las leyes ms trascendentales de latecnologa del concreto (Ley de Abrams); y la otra, o zona triangular, que une larelacin agua/cemento con la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto,medida por el Cono de Abrams.

I.7.1 La Relacin TriangularManteniendo una rigurosa constancia de todas las otras condiciones y

parmetros del concreto, no expresados en este sencillo esquema, si quisiramosvariar la resistencia del concreto tendramos forzosamente que modificar la

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relacin agua/cemento, y para lograrlo es necesario cambiar la dosis de cemento,o la trabajabilidad, o ambas. Si las exigencias de colocacin de un concreto en susmoldes precisaran una trabajabilidad mayor de la prevista por el diseo de lamezcla, y se deseara mantener la misma resistencia del concreto (relacinagua/cemento fija), sera necesario aumentar la dosis de cemento, y

proporcionalmente la de agua, para lograr mayor trabajabilidad.Es decir, las tres variables de la zona de relaciones del tringulo semueven en conjunto: si se vara una cualquiera de ellas, se modificar tambin otrao las dos restantes. Analticamente estas tres variables se pueden considerar comoligadas, con bastante exactitud, por una frmula exponencial de origen emprico,del tipo:

C = k . Tn / m (1.1)

donde:

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FIGURAI.3R ELACIONES B SICAS DEL CONCRETO


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C = dosis de cemento (kgf/m3);= a/C = relacin agua/cemento en peso;

T = asentamiento en el Cono de Abrams (cm);k, m, n son constantes, dependientes de los otros factores noconsiderados en el grfico.

Por ejemplo, para una piedra caliza triturada, de una pulgada de tamaomximo (Canteras del Este, en Caracas) y una arena silcea (Ro Tuy, EstadoMiranda), mezcladas en proporcin adecuada, se puede tomar con bastanteaproximacin los valores:

k = 117,2 siT se expresa en cm; 136 siT se expresa en pulgadas.m = 1,3n = 0,16

con lo cual la frmula queda:

C = 117,2 . T 0,16 / 1,3, en kgf/m3 (1.1.a)

I.7.2 La Ley de AbramsEs bien sabido que, a igualdad de todas las otras condiciones, la relacin

agua/cemento en peso ( = a/C), y la resistencia media a la compresin (R ) puedenrelacionarse mediante la siguiente frmula:

R = M / N (1.2)donde:

R = resistencia media a la compresin (kgf/cm2);M, N = constantes que dependen de los otros factores no considerados.

Para los materiales citados anteriormente y con la resistencia normalizadaa los 28 das, determinada segn la Norma COVENIN 338,Concreto. Mtodo parala elaboracin, curado y ensayo a compresin de cilindros de concreto, los valoresaproximados de las constantes son:

M = 902,5 (conR expresada en kgf/cm2)N = 8,69

Desde el punto de vista prctico el sistema sealado en laFigura I.3 , consus dos reas de relaciones, es til y vlido dentro de los lmites en que se muevenla mayora de los concretos estructurales, con asentamientos entre 2,5 cm y 17 cm

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medidos con el Cono de Abrams. En este sistema se fundamenta el diseo prcticoque se desarrolla en este texto, y en l se originan la mayor parte de los mtodosde diseo de mezcla, bacos, grficos y tablas usuales en Venezuela.

No se debe olvidar, sin embargo, que en este esquema se estrepresentando el concreto con cuatro variables, considerando parmetros fijos atodos los otros numerosos factores que estn siempre presentes, con un grado uotro de variabilidad tales como calidad del cemento y de los agregados, presenciade aditivos y otros. Estos parmetros, adems de su variabilidad normal, son aveces variables fundamentales (cambio de la marca de cemento o de las fuentes desuministro de los agregados) y, por lo tanto, deben ser incluidos en el sistema. Entodo caso debemos saber, para cada circunstancia, la cuanta de la modificacinque pueden introducir en el esquema general de las relaciones entre variables.

I.8 CALIDAD GRANULOMTRICA DE LOS AGREGADOS

Uno de los factores que en la prctica debe considerarse con msfrecuencia como variable, es la calidad granulomtrica de los agregados,entendiendo por tal la granulometra y el tamao mximo (vaseCaptulo III ).

Se puede introducir esta nueva variable, en la forma como se hace en laFigura I.4 considerando, como primera aproximacin, que su principal influenciase ejerce sobre las restantes variables indicadas en el crculo. En lo relativo a lagranulometra ello es cierto con bastante aproximacin, siempre que sta seconserve dentro de los lmites establecidos. Sin embargo, en lo relativo al tamaomximo del agregado, adems de influir sobre las relaciones indicadas en el crculo,modifica otras, tales como los valores de las constantes de la curva `Resistencia Vs.Relacin agua/cemento , debido a su influencia sobre el mecanismo de fractura delconcreto. Esto se indica en laFigura I.4 , mediante la lnea punteada.

De manera similar, la rugosidad y forma de los agregados puedenmodificar la calidad del concreto e influir sobre algunas o todas las relacionesestablecidas. Finalmente, la calidad del concreto no se limita a su resistenciamecnica normativa; factores tales como el fraguado, retraccin y otras, no quedanbien representados por el valor de dicha resistencia y se deben establecer nuevasrelaciones que liguen directamente estos ndices de calidad con los parmetros dela mezcla de los cuales dependen.

I.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES

Algunos de los importantes aspectos comentados han tratado deenglobarse en el esquema de laFigura I.5 que resulta algo ms complejo debido alo numeroso de los factores en juego y lo mltiple de sus interrelaciones. El mismodista mucho de ser exhaustivo, pues solamente considera los parmetros y

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relaciones ms interesantes. Tratar de englobarlos todos resultara utpico por sugran complejidad.

Este esquema es una especie de ndice grfico de las principalesrelaciones y permite identificar rpidamente qu caractersticas del concreto semodificarn al variar la calidad de sus componentes o su proporcin en la mezclao, por el contrario, qu parmetro ser preciso modificar para cambiar la calidaddel producto.

As, por ejemplo, se puede apreciar que las caractersticas de losagregados incluidas en el recuadro ms interno afectan de manera importante larelacin triangular, mientras que otras caractersticas, enmarcadas con llaves,afectan de forma especfica a grupos de propiedades del concreto, tambinenmarcadas con llaves. Las impurezas afectan de manera ms especfica alfraguado, y la granulometra a la exudacin y a la retraccin que, por otro lado,

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FIGURAI.4ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAS V ARIABLES QUE USUALMENTE INFLUYEN EN EL CONCRETO


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dependen adems de la finura del cemento.

I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO

La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una verdadera rocaartificial, se debe a la reaccin entre el agua y el cemento. sta es una reaccininterna que se produce aunque el material est encerrado hermticamente bajoagua (de ah viene el nombre de `cemento hidrulico ).

En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante entre losgranos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser moldeada. Perodesde el mismo momento en que entran en contacto el agua y el cemento se inicianlas reacciones de hidratacin que conducirn al endurecimiento final del material.

LaFigura I.6 es una interpretacin de cmo transcurre el fenmeno. Hayun primer tramo de la curva que corresponde al perodo durante el cual la mezclaest fluida (estado plstico). Luego hay una subida brusca de la curva, quecorresponde al atiesamiento que conocemos como fraguado y luego, al finalizarste, un tercer tramo con crecimiento ms moderado correspondiente al desarrollode resistencias propiamente dicho (el eje de las ordenadas se supone graduado enforma logartmica). Tcnicamente, el fraguado y el desarrollo de resistencias son,

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FIGURAI.5ESQUEMA GENERAL DE LAS R ELACIONES ENTRE LAS V ARIABLES QUE INFLUYEN EN EL CONCRETO


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por lo tanto, diferentes fenmenos.No es frecuente medir en obra los tiempos de fraguado del concreto. En

cambio, el asentamiento y la resistencia, determinados mediante ensayosnormalizados en muestras preparadas con concreto fresco, se miden o se deberanmedir prcticamente en todos los casos, ya que son los ndices fundamentales deaceptacin o rechazo del concreto (vaseCaptulo XIV ).

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FIGURA I.6PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU R ESISTENCIA


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CAPTULO IICARACTERSTICAS DEL CONCRETO FRESCO

Se denomina `concreto fresco al material mientras permanece en estadofluido, es decir desde el momento cuando todos los componentes son mezcladoshasta que se inicia el atiesamiento de la masa (perodo plstico). En ese lapso elconcreto es transportado, colocado en moldes o encofrados y luego compactadomanualmente o por vibracin (vase Captulo IX ).

Ese estado de plasticidad tiene una duracin diferente entre unas y otraslocalidades, y entre una y otra poca del ao, ya que las condiciones del climatienen gran influencia. En lugares clidos y secos el estado fresco dura menostiempo que en localidades hmedas y fras.

Son muchas las propiedades del concreto fresco que interesan y puedenllegar a ser crticas. No slo por su relacin con el manejo del concreto en eseestado, sino porque pueden servir como seal anticipada de las propiedades quepueda tener el material al endurecer posteriormente. Indicios de algncomportamiento atpico del concreto en este estado inicial avisa, en muchos casos,que en estado endurecido tambin puede ser impropia su calidad. En esemomento temprano, y antes de completarse los vaciados del material, es cuandose deben ejecutar las correcciones. El comportamiento del concreto fresco dependede: sus componentes, de las caractersticas del mezclado, de su diseo, del medioambiente circundante y de las condiciones de trabajo.

II.1 REOLOGA

Bajo el trmino `reologa del concreto se agrupa el conjunto decaractersticas de la mezcla fresca que posibilitan su manejo y posteriorcompactacin. Desde el punto de vista fsico, estas caractersticas dependen de lasvariaciones de la viscosidad y de la tixotropa de la mezcla a lo largo del tiempo.

En la prctica, se define la reologa del concreto con base en trescaractersticas: Fluidez, Compactibilidad y Estabilidad a la segregacin.

II.1.1 Fluidez

La fluidez describe la calidad de fluido o viscosidad que indica el gradode movilidad que puede tener la mezcla. En un sentido general, la palabra`trabajabilidad tambin se emplea con el significado de fluidez. Consistencia es lacondicin de `tieso y se puede considerar el antnimo de fluidez.

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CAPTULO IIIAGREGADOS

Los agregados, tambin denominados ridos o inertes, son fragmentos ogranos, usualmente ptreos, cuyas finalidades especficas son abaratar la mezcla ydotarla de ciertas caractersticas favorables, entre las cuales se destaca ladisminucin de la retraccin de fraguado o retraccin plstica.

Los agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya quealcanzan a representar entre el 70% y el 85% de su peso, razn por la cual laspropiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad final de lamezcla.

Las caractersticas de los agregados empleados debern ser aquellas quebeneficien el desarrollo de ciertas propiedades en el concreto, entre las cualesdestacan: la trabajabilidad, las exigencias del contenido de cemento, la adherenciacon la pasta y el desarrollo de resistencias mecnicas.

Los conceptos sobre agregados se complementan en los Captulos II y VI.

III.1 ORGENES

Los agregados suelen considerarse como constituidos por dos fraccionesgranulares: Una formada por las partculas ms finas del conjunto, denominadaarena o agregado fino, y la otra formada por los granos grandes, que pueden sertrozos de rocas trituradas a los tamaos convenientes, o granos naturalesredondeados por el arrastre de las aguas, que se designa como agregado grueso; enstos suelen distinguirse, tambin, fracciones de varios tamaos que reciben muydiversos nombres, generalmente locales, que no siempre tienen el mismo significado:Piedra picada, triturada, chancada, canto rodado, grava, gravilla, arrocillo, etctera.

La arena de uso ms frecuente est formada por granos naturalesdepositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientosque pueden encontrarse hoy da lejos de cursos de agua, en estratos a mayor omenor profundidad pero que, posiblemente, constituyeron ros o lagunas enanteriores eras geolgicas. Sin embargo, en la mayora de los casos, las arenas seextraen de lugares prximos a los cursos actuales de agua: Meandros y lechos deros, lagunas, etc.

El progresivo agotamiento de las fuentes de obtencin de las arenas, o lasrestricciones ambientalistas para su explotacin, tienden a generar escasez delmaterial, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituracin derocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus

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CAPTULO IVCEMENTO

El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas lascaractersticas de este material. Sin embargo, el cemento constituyeaproximadamente slo un 10 a un 20% del peso del concreto, siendo el 80 a 90%de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de que se desarrollen laspropiedades del concreto. En la prctica, tambin son decisivas la calidad de losagregados y las proporciones entre los componentes.

De los componentes del concreto, el cemento es el ms caro por unidadde peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cementoes un material relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material sedebe considerar el costo de: La extraccin de los minerales, de dos moliendas a unalto grado de finura; una coccin a elevada temperatura (unos 1.450C), el controlestricto de los procesos, la homogeneizacin, los cuidados ambientales, etc.

El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en lanaturaleza. Su elaboracin se realiza en plantas industriales de gran capacidad, endonde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda en su calidad y en laconfiabilidad que sobre l pueda tener el usuario.

IV.1 CONSTITUCIN

Cuando se habla del cemento, implcitamente se alude al cementoPortland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productosaglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales. Para otrosaglomerantes distintos, tambin empleados en construccin, se suele aadir a lapalabra cemento, alguna otra que los especifique (cemento de escoria, cementopuzolnico, cemento supersulfatado, etc.).

El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de calhidrulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen qumicamenteunas materias de carcter cido (slice y almina principalmente) provenientes dearcillas, con otras de carcter bsico (primordialmente cal) aportadas por calizas.Esta reaccin tiene lugar entre las materias primas, finamente molidas, calentadasen hornos a temperaturas de semifusin. El producto resultante no es una especiequmica o mineralgica nica, sino una mezcla compleja de minerales artificialescuyas denominaciones y frmulas se dan en la Tabla IV.1 . A los efectos prcticos,se puede considerar esta mezcla como formada por los cuatro primeroscomponentes de esa tabla.

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CAPTULO VIDISEO DE MEZCLAS

VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Se conoce como diseo de mezcla el procedimiento mediante el cual secalculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los componentes queintervienen en una mezcla de concreto, para obtener de ese material elcomportamiento deseado, tanto durante su estado plstico como despus, en estadoendurecido. Los requisitos que una dosificacin apropiada debe cumplir son:

a) Economa y manejabilidad en estado fresco;b) Resistencias, aspecto y durabilidad en estado endurecido.

En algunos casos puede ser importante el color, peso unitario, texturasuperficial y otros. Las cantidades de los componentes slidos, agregados ycemento, suelen expresarse en kilogramos por metro cbico de mezcla. El aguapuede expresarse en litros o kilogramos entendiendo, para el diseo de mezclas,que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua.

Un mtodo de diseo de mezcla puede llegar a ser muy complejo siconsidera un gran nmero de variables y una gran precisin o exactitud en laexpresin de sus relaciones. Pero debe al mismo tiempo, ser de fcil manejo yoperatividad. Lo acertado es lograr un equilibrio entre ambos extremos.

Existen numerosos mtodos para disear mezclas, que puedenasemejarse o pueden diferir entre s profundamente, de acuerdo con las variablesque manejen y las relaciones que establezcan; esto indica que ninguno de ellos esperfecto. De acuerdo con las condiciones reales de los materiales y de la tecnologadel concreto, pueden ser preferidos unos u otros.

Adems de cumplir su propsito especfico de establecer las cantidades ausar de cada componente, el diseo de mezcla es una importante herramienta parael anlisis terico de la influencia que ciertos cambios en los materiales o en lasproporciones de uso pudieran tener sobre el concreto. Esto abre la puerta a la tomade decisiones sobre aspectos relativos a materiales, equipos, costos, controles yotros.

Inevitablemente, los diseos de mezclas tienen cierto grado deimprecisin debido a que las variables que condicionan la calidad y elcomportamiento del concreto son numerosas y difciles de precisar. Los ajustes

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que pueden dar ms exactitud a las proporciones de los componentes slo puedenconseguirse mediante `mezclas de prueba , tanto de laboratorio como de obra.

En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario precisar ladosificacin del concreto, o donde las exigencias al material no sonparticularmente crticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, o generales, paraestablecer las proporciones entre los componentes, empleando `recetas aplicablesa esos casos. Hay que advertir que esas frmulas deben ser tomadas slo como unpunto de partida, sobre el cual, la experiencia y los conocimientos de losresponsables de la obra, podrn aadir los ajustes que sean necesarios para lograr,en definitiva, el concreto deseado. Como ejemplo de lo citado, en laSeccin VI.14se presentan dos formulaciones del tipo `receta para obras de poco volumen deconcreto.

VI.2 FUNDAMENTOS DEL MTODO DE DISEO PROPUESTO

El mtodo que se presenta en este texto tiene carcter general. Ha sidoprobado en laboratorios y en plantas de preparacin comercial de concreto, conexcelentes resultados, y ha sido concebido especialmente para el caso de empleode agregados poco controlados y el de profesionales con relativa poca experiencia.De all lo organizado y sistemtico del procedimiento.

El mtodo considera, en primer trmino, un grupo de variables queconstituyen su esqueleto fundamental: dosis de cemento, trabajabilidad, relacinagua/cemento y resistencia. stas se vinculan a travs de dos leyes bsicas: RelacinTriangular (vaseSeccin VI.6.1 ) y Ley de Abrams (vaseSeccin VI.5.1 ).Mediante factores de correccin, tambin toma en cuenta la influencia de variablesque tienen carcter general, tales como tamao mximo y tipo de agregado. Lacalidad del cemento se considera de manera especial en laSeccin VI.11 y elefecto reductor de agua de los aditivos qumicos se presenta en laSeccin VII.3 .Otros factores que en determinadas circunstancias pueden llegar a ser muyimportantes, pero que resultan ocasionales, no estn considerados en el mtodo,como es el caso de: i) incorporacin de aire; ii) presencia elevada de ultrafinos, o;iii) empleo de ms de dos agregados.

Una ventaja del mtodo es que no impone limitaciones a la granulometrani a las proporciones de combinacin de los agregados. A diferencia de otrosmtodos la combinacin granulomtrica puede ser variada a voluntad (con lasrestricciones impuestas slo por los agregados disponibles) a fin de alcanzar elobjetivo propuesto que, en la mayora de los casos, es mxima compacidad yeconoma pero que puede ser otro. Por ejemplo: Mezclas apropiadas para bombeo,o para una estructura de concreto a la vista (obra limpia), o para concretos de altaresistencia, que no pueden ser diseadas con el criterio de mxima compacidad y

economa.La proporcin entre agregado fino y grueso y, por lo tanto, la

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CAPTULO VIIADITIVOS

VII.1 GENERALIDADES

Reciben el nombre de aditivos aquellos productos qumicos que seaaden en pequea proporcin a los componentes principales de los morteros ode los concretos, durante su mezclado, con el propsito de modificar algunas delas propiedades de las mezclas en estado fresco o en estado endurecido. Las

limitaciones y especificaciones para el uso de aditivos se presentan en el Artculo3.5 de la Norma COVENIN 1753, Proyecto y diseo de obras en concretoestructural.

Los aditivos representan un gran adelanto dentro de la industria de laconstruccin con concreto. Muchos de los concretos de los ltimos veinte aos nohubieran tenido cabida sin los aditivos. Si bien estos productos histricamentecomenzaron con comportamientos errticos y con una composicin variable y malconocida, en la actualidad se ha llegado a efectividades muy favorables yconstantes, conociendo perfectamente los fundamentos en los que se basan. La

industria de la construccin, que fue cautelosa en la aceptacin de los aditivos, hoyda los emplea abundante y confiadamente.En Venezuela los aditivos llegan a finales de los aos cuarenta. En la

dcada de los setenta se comienza su fabricacin en el pas, incorporandoprogresivamente mayor proporcin de materias primas nacionales. En la actualtecnologa del concreto, los aditivos han perdido su primitivo carcter misteriosoy con ellos se pueden obtener concretos de mayores exigencias. No resultaexagerado afirmar que, en muchos casos, un aditivo permite el uso deprocedimientos constructivos menos costosos.

Los aditivos no siempre han sido usados en forma racional. Convienedestacar que tales productos tienen un campo especfico de accin y no debenconsiderarse como una panacea de carcter general. Un mismo aditivo puedeactuar de manera cuantitativa muy diferente con mezclas distintas en su diseo oen sus materiales componentes.

Al evaluar la conveniencia o no del uso de un determinado aditivo sedeben tomar en cuenta, no slo las ventajas que se supone reportar su empleo,sino tambin las precauciones adicionales a respetar durante todo el proceso.

Adems del incremento de costo directo que supone la incorporacin de uncomponente adicional, hay que evaluar el costo del control de calidad mscuidadoso que su empleo obliga. Dosis excesivas de aditivos pueden generarreacciones imprevistas (fraguados instantneos, concreto que no endurece,

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CAPTULO VIIIPREPARACIN Y MEZCLADO

VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Los lineamientos establecidos en los Captulos anteriores concluyen enun conjunto de recomendaciones de cuyo cabal cumplimiento depender lacalidad final del concreto y por ende de la estructura que con l se construya.

En primer trmino destaca la importancia de mantener invariables losparmetros del diseo de la mezcla, en particular la relacin agua/cemento: Aadirms agua de la establecida, adems de disminuir la resistencia, aumenta laretraccin por secado, puede inducir mayor agrietamiento en la superficie,disminuyendo la resistencia del material frente a los agentes agresivos externos.

De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida porque:i) Incrementarla, adems de encarecer el concreto, inducir aumentos detemperatura de la mezcla durante el proceso de hidratacin obligando a mayoresprecauciones de curado para evitar agrietamientos superficiales. ii) Por el contrario,`ahorrar cemento desconociendo las cantidades establecidas en el diseo de lamezcla, conducir a concretos de menor resistencia y durabilidad de la deseada.

Toda modificacin en los constituyentes pre-establecidos de la mezcladebe responder a causas plenamente justificadas durante la ejecucin de la obra ydebe contar con la aprobacin del profesional responsable de la misma.

VIII.2 MODOS DE PREPARACIN

Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia obra, biensea para pequeos volmenes o para grandes cantidades, y los concretoselaborados en plantas de premezclado que luego son trasladados a la obra.

VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeos VolmenesLa mezcla se prepara en una zona de la obra, de fcil acceso a los

componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de vaciados. Lamezcla puede ser preparada con mezcladoras sencillas y de relativa pocacapacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no por ello deben estarexentos de control. Si los componentes no se dosifican por peso, se deben emplearmedidas de volumen precisas, tales como: Gaveras para los agregados, latas pocodeformables para el agua y cemento en sacos enteros, no en fracciones.

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VIII.2.2 Mezclado Central en ObraEn obras de gran volumen suele ser aconsejable la preparacin del

concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de una

planta, o de varias, en el rea geogrfica de la obra, desde donde se distribuye lamezcla a los lugares de vaciado.

VIII.2.3 Premezclado ComercialEmpresas especializadas preparan y trasladan el concreto, directamente al

sitio de obra. El permanente despacho de mezclas otorgara a tales empresas unconocimiento y una experiencia en la tecnologa del concreto que permitagarantizar la calidad y economa en el uso del material. En pases con pocatradicin en el servicio del premezclado, se hace recomendable una previaevaluacin del suministrador. Los premezcladores tienen en sus manos poderososrecursos tcnicos y econmicos debido a los grandes volmenes de materiales quemanejan, al empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.Tales caractersticas explican el auge del empleo de premezclados que, en algunospases, alcanza el 70% o ms del mercado del concreto.

VIII.3 CALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES

De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los materialesconstituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es una funcinimportante. Con relacin al almacenamiento deber cumplirse con la Seccin3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, segn la cual: El cemento y los agregadospara el concreto, el agua, los aditivos, el acero de refuerzo y, en general, todoslos materiales a usarse en la preparacin del concreto o a ser embebidos en l,deben ser almacenados en forma tal que se prevenga su deterioro o la intrusinde materias extraas. Cualquier material que se haya deteriorado ocontaminado, no deber usarse para la preparacin del concreto .

VIII.3.1 Agregados Adems de lo sealado en el Captulo III , los cuidados se deben orientar

a evitar la segregacin y contaminacin del material, a estabilizar el contenido dehumedad particularmente en los agregados finos, a evitar cambios degranulometra como consecuencia de incremento de finos en el caso de losgruesos, o disminucin de los mismos en el caso de los finos.

Para prevenir la segregacin en los agregados gruesos se recomiendadividirlo en fracciones siendo las ms frecuentes las que van desde el cedazo #4hasta 3/4 de pulgada (4,76 a 19,1 mm) y desde el cedazo de 3/4 hasta 1 1/2 pulgada(19,1 a 38,1 mm). Aun as, dentro de cada fraccin pueden producirsesegregaciones durante el transporte, apilado y extraccin, las cuales deben

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IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos UsualesEl curado es la operacin mediante la cual se protege el desarrollo de las

reacciones de hidratacin del cemento, evitando la prdida parcial del agua de

reaccin por efecto de la evaporacin superficial. Si al haberse completado lacompactacin y las operaciones posteriores de alisamiento de las superficiesvisibles, se abandonan las piezas recin elaboradas, se producir un proceso deevaporacin del agua contenida en la masa de concreto, tanto ms veloz ypronunciado cuanto mayor sea la capacidad desecante del medio ambiente, la cualdepende de: La temperatura, la sequedad y el viento. Cuando la evaporacin supera1 kg/m2 /hora se deben tomar medidas para evitar prdida excesiva de humedad enla superficie del concreto no endurecido (ACI 308 R-97). Esa prdida de aguainduce grietas en el concreto por retraccin plstica o de fraguado y abre la puertaa los agentes agresivos. Para evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoranlas resistencias mecnicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia aldesgaste y la abrasin y se logra mayor durabilidad. En el Artcul

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Manual de concreto