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Cartilla del concreto
Bryant Mather y Celik Ozyildirim
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.
Título original en inglés:
Concrete Primer Autores Bryant Mather and Celik Ozyildirim
© Copyright 2002, American Concrete Institute
Revisión Técnica M. en l. Daniel Dámazo Júarez
Producción editorial: lng. Raúl Huerta Martínez
Este libro fue publicado originalmente en inglés. Por lo tanto, cuando existan dudas respecto de algún significado preciso, deberá tomarse en cuenta la versión en inicial. En esta publicación se respetan escrupulosamente las ideas, opiniones y especificaciones originales. Por lo tanto, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. no asume responsabilidad alguna (incluyendo, pero no limitando, la que se derive de riesgos, calidad de materiales, métodos constructivos, etc.) por la aplicación de los principios o procedimientos de este volumen.
Todos los derechos, reservados incluyendo la reproducción y uso de cualesquier forma o medio, incluso el fotocopiado por cualquier proceso fotográfico, o por medio de dispositivo mecánico o electrónico, de impresión, escrito u oral, o grabación para reproducción audio o visual o para el uso en cualquier sistema o dispositivo de almacenamiento y recuperación de la información, a menos que exista permiso escrito obtenido de los propietarios del Copyright.
La presentación y disposición en conjunto de la Cartilla del Concreto son propiedad del editor. Ninguna parte de esta obra puede ser reproducida o transmitida, por algún sistema o método, electrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado, la grabación o cualquier sistema de almacenamiento y recuperación de información), sin consentimiento por escrito del editor.
Derechos reservados:
© 2004 Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. Av. Insurgentes Sur 1846, Col. Florida, Méx. D.F. C.P. 01030
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. 1052
Impreso en México
ISBN 968-464-143-5
PREFACIO
El Instituto Americano del Concreto fue fundado en 1904 para registrar, analizar, e interpretar los resultados de la investigación y experiencia que integran la tecnología del concreto hecho con cemento hidráulico. Para 1928, F . R. McMillan, de la Asociación :ie Cemento Portland, quien era presidente del ACI en 1936, reconoció y satisfizo la necesidad de una introducción y un resumen de esta información, de una manera excepcional. El Sr. McMillan revisó su libro CONCRETE PRIMER ( 1928) (Cartilla del c0ncreto ), en 1958 para incluir referencias a los avances en la tecnología del concreto entre 1928 y 1958. Después, en 1973, lo revisó Lewis H. Tuthill. El Sr. Tuthill, por mucho tiempo asociado del U.S. Bureau ofReclamation y del California Department ofWarer Resources, fue Presidente del ACI en 1961. El también llevó a cabo la siguiente revisión (la cuarta), en 1985. Un punto que él enfatizó en su prefacio·a esa edición fue que había incluido más referencias de los reportes de los comités técnicos del ACI, y de las normas de la ASTM.
En esta quinta edición, posotros hemos continuado con lo que creemos que había sido la meta del Sr. McMillan y del Sr. Tuthill, es decir, proporcionar una introducción y un resumen de la tecnología del concreto, de tan fácil lectura como fuera posible. Nosotros consideramos esto como la introducción alACI Manual ofConcrete Practice, la compilación en varios volúmenes de los documentos de los comités técnicos actuales del ACI. Hemos incluido muchas referencias a puntos específicos en el Manual, también hemos citado muchas normas de la ASTM. Esperamos que sean de utilidad.
En esta edición, todas las cantidades se dan en unidades SI. También hemos tratado de usar la terminología precisa actual. Debido a que el término "peso" se refiere a una fuerza, no lo usamos cuando queremos referimos a la masa. Por ejemplo, cuando queremos decir masa por unidad de volumen, decimos "densidad", no "peso unitario o gravedad específica." Hemos tratado de apegamos al estilo del Manual ofConcrete Practice del A CI y el ACI Il6R. Damos la bienvenida a los comentarios y sugerencias para adiciones y correcciones. Envíelos a las Oficinas Generales del ACI, a cargo de "Gerente de Documentos Técnicos".
Bryant Mather, Vicksburg, MS
Celik Ozyildririm, Charlotottesvillle, V A
Agosto de 2002
1·1
lt
• 1·
CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN ................ . ... 1
CAPITUL02 PROPIEDADES .... .... .............. 3
2.1 Trabajabilidad ........................... 3
2.2 Tiempo de fraguado · .......... .. .......... 3
2.3 Calor de hidratación ............. . ..... ... 4 1
2.4 Resistencia .............................. 4
2.5 Resistencia al congelamiento y al deshielo ..... 5
2.6 Permeabilidad ........ . ....... ..... ...... 6
2. 7 Otras propiedades ......... ........ . ...... 6
CAPITULO 3 ASPECTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL . ..... .......... . . 7
CAPITUL04 IN G RED lENTES ................. . 9
4.1 Materiales cementantes ........ .. . ... . . .... 9
4.2 Agua .. ... .......... . ..... . .......... . 14
4.3 Agregados .......................... .. . 14
4.4 Aditivos químicos . ..................... . 16
4.5 Fibras ............................ . . .. . 18
Contenido
CAPITULO S ANTES DE LA CONSTRUCCIÓN .. 19
5.1 Selección de las propiedades y de los materiales ..... ... ............................... 19
5.2 Selección del proporcionamiento ........... 21
CAPITUL06 DURANTE LA CONSTRUCCIÓN .. 25
6.1 Dosificación,mezclado,transportación y colocación ... . ....... .. ....... .. .... .. . 25
6.2 Compactación ...... . ....... ........... . 27
6.3 Terminado y texturizado .. .... .. . ........ . 26
6.4 Curado y protección ... . ............... .. 29
CAPITUL07 DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN, MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN .... . ... . ...... . .. 33
CAPITULO 8 ENSAYES . . ... • .•.. . . . ..... . .... 35
8.1 Antes de la construcción: mezclas de prueba y muestreo ................................ 35
8.2 Durante la construcción ................... 36
8.3 Después de la construcción ..... . .. . ....... 37
INDICE DE PREGUNTAS .......... 43
l. ¿Qué es el concreto, el cemento hidráulico, el mortero y la lechada?
El concreto es un material estructural con agentes reforzadores constituido por un medio aglutinante (Sección 4.1) inmerso en agregado fino (típicamente arena) y en agregado grueso (típicamente grava) (Sección 4.3).Los agregados esenciales del concreto se muestran en la Fig. l. En el concreto fabricado con cemento hidráulico, el aglutinante es la pasta de cemento, es decir una mezcla de cemento hidráulico y agua (Sección 4.2), y posiblemente uno o más aditivos (Sección 4.4). El cemento hidráulico es un cemento que fragua y endurece como resultado de la reacción química con el agua (hidratación) y es capaz de hacerlo incluso bajo agua (ACI 225R) •. Las reacciones derivadas de la hidratación traen como resultado la formación de una masa sólida dura. El cemento hidráulico que más se usa es el cemento Pórtland. Entre otros tipos de cemento hidráulico se pueden mencionar los cementos mezclados y la escoria de fundición granulada y molida (ACI 233R). Las puzolanas, tanto naturales (ACI 232.1R) como artificiales (ceniza volante, ACI 232.2R), y humo de sílice, ACI 234R) se usan a menudo como ingredientes cementantes del concreto. El mortero es una mezcla de pasta de cemento con agregado fino. La lechada en una mezcla de material cementante y agua, con o sin agregado fino, y dosificado para producir una consistencia que se pueda vaciar sin que haya segregación entre sus componentes.
2.¿Qué es lo que causa el endurecimiento del cemento hidráulico (o del concreto)?
Cuando el cemento hidráulico se mezcla con el agua para formar una pasta, las fases del cemento reaccionan con el agua (hidratación) para formar una estructura cementante de desa-
• Las referencias ACI se refieren a la publicaciónAC/ Manual ofConcret. Practice.
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Capítulo 1
Introducción
Fig. 1 Ingredientes esenciales del concreto. (Fotografía cortesía
de la PCA.)
rrollo lento que se adhiere a las partículas finas y gruesas y las aglutina entre sí para formar un concreto endurecido. El producto de hidratación más importante es el hidrato de silicato de calcio. Mientras esté presente la humedad y las partículas de cemento no hidratado, los productos de la hidratación se siguen formando y con ello aumenta la resistencia del concreto.
3.¿Se conocen lo suficientemente bien las propiedades del concreto como para permitir la construcción de estructuras seguras y durables o hace falta mayor investigación?
La respuesta a ambas preguntas es afirmativa. Los principios que rigen la producción del concreto y el entendimiento de las leyes de comportamiento del concreto se han establecido sobre bases firmes resultado de una larga experiencia y de amplias investigaciones para poder lograr el diseño y el montaje de estructuras que satisfagan los requisitos reconocidos de las aplicaciones de ingeniería y de seguridad. Sin embargo, per-
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o tmcyc
siste la necesidad de all,lpliar las investigaciones. Constantemente surgen nuevos cuestionamientos y se desarrollan nuevos métodos y equipos para las operaciones de construcción. Si el concreto debe satisfacer las crecientes expectativas en lo que se refiere a durabilipad y a eficiencia estructural, y continuar a la vanguardia como material de construcción, se deberán satisfacer los nuevos requerimientos aplicando los conocimientos que aumentan día con día y que se obtienen a partir de la investigación y la experiencia.
4.¿Cuáles son los requisitos que debe satisfacer una estructura de concreto bien construida?
De acuerdo a lo establecido en la primera edición de la Cartilla del Concreto: "El concreto debe tener la suficiente resistencia como para soportar las cargas aplicadas. El concreto debe ser capaz de resistir las condiciones de exposición a las cuales se verá sometido. El concreto se debe producir económicamente en comparación con otros materiales igualmente resistentes y durables, que podrían llegar a usarse. Por Jo tanto, los requisitos se pueden resumir en las propiedades de resistencia mecánica, resistencia a la degradación y economía". Estos términos se siguen aplicando de la misma manera en nuestros días.
5.Si se supone que el concreto está hecho con los ingredientes correctos y con las propPrciones adecuadas,¿ qué otros requisitos deben cumplirse para garantizar una estructura duradera, es decir, una estructura con una larga vida?
Los requisitos generales importantes se refieren a la dosificación, transporte, colocación, curado e inspección (ACI 304R):
2
(1) Todos los materiales deben cumplir con las especificaciones.
(2) Los métodos para almacenamiento, manejo y medición de todos los ingredientes deben ser tales que la mezcla seleccionada se pueda obtener con precisión una y otra vez (ACI 213, 221).
(3) El concreto se deberá mezclar adecuadamente y se deberá transportar y colocar de acuerdo con métodos que eviten la segregación y la pérdida de ingredientes. La masa consolidada deberá ser uniforme sin que existan bolsas de fragmentos rocosos ni zonas con apanalamiento (ACI 309).
( 4) La disposición de las juntas y los métodos para ligar las coladas sucesivas de concreto son detalles importantes que pueden afectar seriamente el comportamiento de la estructura a pesar de que el concreto por sí mismo sea durable. Se deben tomar las medidas necesarias en los planes estructurales para colocar un drenaje adecuado y evitar zonas de saturación constante que resulten más susceptibles a daños por congelación que otras partes de la estructura (ACI 210.2R, 325.9R).
(5) El curado del concreto no debe pasarse por alto. En éste se incluye protección contra temperaturas extremas así como medidas para garantizar la disponibilidad de humedad durante el periodo crítico inicial. Ningún detalle de la construcción del concreto ofrece tales posibilidades de aumentar la resistencia y la durabilidad a un costo tan bajo como el que se obtiene de las posibilidades de un mejor curado (ACI 308, 305, 306).
(6) Se debe hacer obligatoria una cuidadosa inspección durante todas las operaciones anteriores (Manual ACI SP-2 de Supervisión del Concreto). Después de una disertación acerca de las mejores prácticas para el mantenimiento del acueducto romano en el año 97 de nuestra era, Julius Frontinius comentó que "son todas aquéllas que los trabajadores conocen pero que pocos cumplen".
6. ¿Qué tipos de pruebas se realizan para evaluar las propiedades del concreto endurecido en cuanto a su idoneidad para una finalidad en particular?
Los especimenes para pruebas de resistencia a la compresión (o a la flexión, en caso necesario) se deberán recuperar de todas las mezclas de prueba y de varias mezclas adicionales una vez que se haya establecido una mezcla satisfactoria para determinar si las resistencias se encuentran dentro del intervalo de variación esperado. Por otro lado, si el concreto está expuesto al medio ambiente y la resistencia a la degradación es un problema, se recomienda la ejecución de pruebas para determinar la penetración de cloruros, la contracción y el sistema de aire-vacíos o resistencia al congelamiento y al descongelamiento.
Si se usan materiales prácticamente desconocidos, se tendrá que ampliar considerablemente el programa de pruebas antes de iniciar el trabajo, acorde con la magnitud de la obra. En operaciones grandes, se pueden lograr ahorros importantes mediante estudios amplios y pruebas de control adecuadas (véase el capítulo 8).
7. ¿Cuál es el efecto del envejecimiento en el concreto?
El envejecimiento, si éste se refiere únicamente al efecto causado por el paso del tiempo, no tiene efecto alguno en el concreto. Es obvio que el concreto fragua, endurece, adquiere resistencia y presenta una permeabilidad reducida a medida que pasa el tiempo, pero no es únicamente el paso del tiempo lo que causa que estas acciones tengan lugar. Si el concreto se mantiene muy frío, nada de esto ocurrirá. Si se elimina la humedad, nada de esto tendrá lugar.
Muchos de los concretos o incluso la mayoría de ellos están sujetos a condiciones de servicio potencialmente dañinas. Si el concreto no cuenta con protección contra estos efectos, es posible que se vaya deteriorando lentamente a medida que transcurre el tiempo, pero no simplemente debido al paso del tiempo. El concreto no es propenso al deterioro.
2.1 Trabajabilidad
8. ¿Qué significan los términos "consistencia", "consistencia plástica" y "trabajabilidad" en cuanto a su aplicación a las mezclas de concreto?
La consistencia es la movijidad relativa o la capacidad del concreto recién mezclado para fluir. Incluye todo el intervalo de variación de la fluidez desde la más seca hasta las mezclas lo más húmedas posible.
La consistencia plástica indica una condición donde el esfuerzo aplicado traerá como resultado una deformación continua sin llegar a la ruptura. Una mezcla plástica posee cohesión y no se desmorona. Fluye lentamente y sin segregación.
La trabajabilidad es la propiedad del concreto recién mezclado que determina la facilidad con la cual se le puede mezclar, colocar, compactar y terminar hasta alcanzar una condición homogénea. Es sinónimo de facilidad de colocación. Combina no sólo el concepto de una cierta consistencia del concreto, sino también la condición bajo la cual se va a colocar - tamaño y geometría del elemento, separación del acero de refuerzo, u otros detalles que interfieren con el llenado rápido de las cimbras. Por ejemplo, una mezcla rígida con agregado grande que es trabajable en una cimbra abierta grande no sería fácil colocarla en un muro delgado con detalles complicados del acero de refuerzo. Por otro lado, una mezcla que aparenta es:ar muy rígida puede fluir fácilmente cuando se vibra con el equipo adecuado que tenga la frecuencia y la amplitud necesarias (ACI 309R).
9. ¿De qué manera el aire incluido mejora la trabajabilidad del concreto?
A pesar de que la función principal del aire incluido es la de proporcionar resistencia ante ciclos de congelamiento y desb.ielo (véase la pregunta 21 ), también puede mejorar la traba~abilidad del concreto. Dentro del intervalo de tamaños más
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Capítulo 2
Propiedades
pequeños, las burbujas de aire pueden considerarse razonablemente que forman parte de la pasta a tal grado que afectan su plasticidad y aumentan su volumen. Dentro de la gama de tamaños mayores, las burbujas de aire se pueden comportar más como partículas de agregado fino deformables. Cualquiera que sea el caso, el efecto estaría orientado al mejoramiento de la trabajabilidad. Independientemente de esta explicación, la mejoría en la trabajabilidad mediante aire incluido es un hecho evidente.
La variación considerable en el contenido de aire es una causa problemática de variación en revenimiento y en resistencia. Por lo tanto, no se recomienda el aire incluido cuando su única ventaja es la de mejorar la trabajabilidad. Esta última se obtiene de manera más uniforme mediante el uso de un aditivo reductor de agua (ACI 212.3R, ACI 212.4R) y de una puzolana (ACI 232.2R, ACI 233R) o de escoria (ACI 233R). Estos ingredientes también proporcionan otros beneficios importantes.
2.2 Tiempo de fraguado
10. ¿Qué se entiende por fraguado de la pasta de cemento o del concreto?
La pasta que se forma al mezclar el cemento con el agua permanece en estado plástico durante un tiempo relativamente corto. Se vuelve rígido y fragua. El proceso de fraguado se divide arbitrariamente en dos etapas: tiempo de fraguado inicial y tiempo de fraguado final, dependiendo de la resistencia a la penetración de una varilla. Antes de alcanzar el tiempo de fraguado inicial resulta todavía posible alterar el concreto y volverlo a mezclar sin llegar a perjudicarlo. La aplicación posterior de nueva vibración puede resultar benéfica pero, a medida que continúa la reacción entre el cemento y el agua, la masa pierde plasticidad. En el momento del fraguado final, el concreto se ha vuelto rígido y se fractura en vez de fluir a medida que aumenta el esfuerzo transmitido.
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11. ¿Cuál es la diferencia entre fraguado y endurecimiento'! '
El fraguado representa la rigidización de la pasta fresca de ce-mento. Empieza el proceso de rigidización. Luego se presenta el endurecimiento el cual es indicativo de que se está desarrollando una resistencia b<rnéfica y cuantificable. El fraguado y el endurecimiento son el resultado de la reacción progresiva entre el material cementante y el agua.
12. ¿Cómo se mide el tiempo de fraguado del concreto?
Existe un método estándar de prueba para medir el tiempo de fraguado del concreto (ASTM C 403). Informa acerca de la determinación del tiempo de fraguado del concreto con un revenimiento arriba de cero mediante mediciones de resistencia a la penetración en el mortero obtenido al tamizar la mezcla de concreto. Los valores arbitrarios de la resistencia a la penetración obtenidos con este procedimiento indican el tiempo del fraguado inicial o final.
13.¿Cuáles son los factores principales que afectan el tiempo de fraguado?
Los factores principales que intervienen en el tiempo de fraguado son la composición del cemento, la relación entre el agua y el material cementante (a/mc), la temperatura y los aditivos. Cuando el cemento se hidrata más rápidamente, el tiempo de fraguado se reduce. A mayor relación ale, mayor tiempo de fraguado. El ti
1empo de fraguado disminuye a medi
da que la temperatura aumenta. Los aditivos pueden aumentar o disminuir el tiempo de fraguado dependiendo de cuál sea el tipo de aditivo (ASTM C 494).
14.¿Qué significa fraguado falso y fraguado rápido?
Fraguado falso es el desarrollo rápido de rigidez en la pasta, mortero o concreto recién mezclados sin la generación de mucho calor. La plasticidad se puede recuperar con un nuevo mezclado. El fraguado rápido es también el desarrollo rápido de rigidez, pero con generación de un calor considerable. La plasticidad no se puede recuperar. El desarrollo rápido de rigidez podría interferir con las operaciones de entrega y de colocación. El fraguado rápido podría inutilizar al concreto y el concreto endurecido dentro de la mezcladora tal vez no se pueda extraer fácilmente (véase también en la pregunta 39 el fraguado rápido y en la 44, el control del fraguado falso).
2.3 Calor de hidratación
15. ¿Qué se entiende por calor de hidratación y por qué es a veces importante controlar el calor generado en el concreto?
Las reacciones que dan como resultado el endurecimiento del las pastas de cemento hidráulico son exotérmicas, es decir, vienen acompañadas por la liberación de calor. Este calor de hidratación es un factor importante en el concreto masivo (ACI 207.1 R). El concreto masivo se define en la especificación ACI 116R como cualquier volumen de concreto con di-
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mensiones lo suficientemente grandes como para requerir que se tomen medidas para hacer frente a la generación de calor producido por la hidratación del cemento y al cambio volumétrico a fin de minimizar el agrietamiento. En el concreto masivo la temperatura del concreto interior puede ser mucho más elevada que la del exterior, sobre todo cuando se tiene un enfriamiento posterior. Las grietas con frecuencia se forman cuando el gradiente térmico es demasiado elevado. Algunos elementos de concreto no necesitan ser masivos como para tomar medidas para hacer frente al calor generado por las reacciones químicas del material cementante. Entre ese tipo de elementos están los muros de contención restringidos en la base, los pavimentos y otro tipo de losas a nivel. Las altas temperaturas se pueden controlar colocando concreto con una temperatura inicial baja y sustituyendo una parte de cemento portland por materiales cementan tes de reacción más lenta o reduciendo el contenido de cemento mediante el empleo de aditivos químicos, o recurriendo a ambas soluciones.
2.4 Resistencia
16. ¿Cuál es la medida más común para juzgar la idoneidad del concreto?
La resistencia a la compresión (véase la pregunta 104, y la pregunta 191 para la medición de la resistencia a la compresión).
17. ¿Cuáles son las resistencias a la compresión típicas del concreto que se usan en estructuras?
La resistencia a la compresión del concreto que se usa en estructuras generalmente varía entre 20 y 50 MPa. Se han emp leado resistencias más altas, de más de 130 MPa (ACI 363R).
18. ¿Es la resistencia a la compresión el único factor de resistencia que interesa?
No; en las primeras aplicaciones del concreto la resistencia a la compresión era el interés principal y se convirtió en la base natural para registrar los resultados de la experiencia y de la investigación. Sin embargo, a medida que aumentó el uso del concreto para pavimentos, la resistencia a la flexión se volvió un aspecto de considerable interés. La resistencia a la flexión es más susceptible a la condición de humedad del espécimen durante los ensayes a diferencia de la resistencia a la compresión (véanse las preguntas 104 y 129). Para una serie dada de materiales, se puede establecer una relación entre la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión.
19. ¿Cuáles son los factores que gobiernan la resistencia del concreto?
Los principales factores que gobiernan la resistencia del concreto son los siguientes:
• Relación agua-material cementante (a/mc)-
• Condiciones de curado (humedad y temperatura)
• Edad
• Características y cantidad del material cementante
• Características y cantidad de los agregados
• Tiempo de mezclado
• Grado de compactación
• Contenido de aire
20. ¿De qué manera afecta el contenido de aire a la resistencia?
Los vacíos que se llenan intencionalmente con aire incluido mejoran la resistencia del concreto contra daños producidos por ciclos de congelamiento y deshielo. Cualquier tipos de vacíos llenos de aire reduce la resistencia del concreto en una proporción de 5% de reducción en resistencia por cada l% de aumento en el volumen de los vacíos llenos de aire. Sin embargo, Jos vacíos llenos de aire también mejoran la trabajabilidad del concreto. Por lo tanto, el concreto con aire incluido con una relación a/mc más baja se puede preparar para proporcionar una trabajabilidad semejante a la del concreto sin inclusión de aire, con lo cual se compensa hasta cierto grado la reducción en la resistencia. En la Figura 2 se muestra la relación aproximada entre la resistencia y la relación a/ me para el caso de concretos con y sin aire incluido.
2.5 Resistencia al congelamiento y al deshielo
21. ¿Cómo se puede lograr que el concreto sea resistente a ciclos de congelamiento y deshielo?
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Relación entre el agua y los materiales en cementantes
Fig. 2 Resistencia contra relación a!mc para concreto con aire in
cluido y sin aire incluido. (Figura cortesía de la PCA.)
A
B
o 1mcyc
Se incorpora aire al concreto para aumentar su resistencia a la desintegración cuando está expuesto a ciclos de congelamiento y deshielo en una condición saturada crítica, así como para minimizar la formación de escamas que resulta de la aplicación de productos químicos para derretir el hielo (ACI 212.3R). Las burbujas del aire incluido con diámetros mayores de 3 mm proporcionan resistencia contra daños causados por congelación y deshielo. En la Figura 3 se muestran microfotografias de concretos con y sin inclusión de aire. Las burbujas deberían estar distribuidas dentro de la pasta de cemento con una separación no mayor de 0.2 mm, que se logra mediante~ uso de aditivos inclusores de aire o de cemento hidrául~co con inclusión de aire (ACI 201.2R). Estas burbujas de aí~imuy cercanas entre sí proporcionan alivio a la presión generada por el congelamiento del agua en las cavidades capilares de la pasta de cemento y de esa manera se minimizan los daños a la pasta endurecida. El número de ciclos de congelamiento y deshielo que puede ser resistido por el concreto con aire incluido se mejora varios cientos de veces en porcentaje en comparación con el concreto que no tiene aire incluido. Al congelarse, el agua aumenta de volumen del orden del 9%. El concreto rara vez contiene más de 10% de agua potencialmente congelable en volumen, lo cual trae como resultado una expansión aproximada dell %. Un con te-
Fig. 3 Secciones transversales de: (a) concreto sin aire incluido; y
(b) concreto con aire incluido. (Fotografias cortesía de la PCA.)
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nido de aire de 9% en volumen de la fracción de mortero es generalmente suficiente para proteger al concreto.
22. ¿Se consideran saJisfactorios los límites de aire incluido que se usan con más frecuencia (de 3 a 7% en volumen del concreto) en casi 'todas las aplicaciones?
En la mayoría de los concretos con aire incluido los valores comprendidos entre estos límites (basados en el volumen total del concreto) se han puesto como meta. (La norma (ACI 211.1 toma en cuenta diferentes condiciones de exposición y permite cierta tolerancia para diferentes tamaños de agregado grueso, requiriéndose porcentajes más altos de aire cuando la porción de mortero de la mezcla es mayor.) Para mantenerse dentro del intervalo deseado, se ha puesto particular atención al ajuste de la cantidad de aditivo inclusor de aire. Para lograr la separación de burbujas que generalmente se recomienda sea de 0.2 mm usando un aditivo inclusor de aire que cumpla con los requisitos de la norma ASTM C 260, la dosificación debería ser suficiente para producir 9% de aire en la fracción de mortero del concreto, es decir, en la parte que pasa la malla de 4.75 mm (No. 4).
2.6 Permeabilidad
23. ¿Cuáles son los factores importantes que afectan a la permeabilidad? ·
La penneabilidad es indicativa de la capacidad de los líquidos o gases para fluir bajo presión a través del concreto. Una baja permeabilidad es un requisito fundamental para el concreto expuesto a la intemperie. Para lograr una baja permeabilidad, la relación a/mc debe limitarse. Resulta también benéfico susti-
6
tu ir una parte del cemento portland por puzolana o escoria de fundición. La compactación y el curado también son importantes.
24. ¿Qué es la porosidad y si está relacionada con la permeabilidad del concreto?
La porosidad es una medición del volumen de vacíos en el concreto. La permeabilidad es la rapidez de flujo de humedad a través del concreto bajo un gradiente de presión. Los vacíos a través de los cuales la humedad se puede desplazar deben estar interconectados y tener un cierto tamaño. Los poros discontinuos y los poros con entradas angostas retrasan el flujo de la humedad. En una pasta madura, bien curada y bien proporcionada (baja relación almc), la permeabilidad debería ser baja, aun cuando se tuviera una porosidad alta. El concreto que es más poroso tiende a ser más permeable.
2. 7 Otras propiedades
25. ¿Qué otras propiedades del concreto son importantes?
Las propiedades requeridas dependen de los criterios de comportamiento y de las condiciones de servicio para cada obra en particular. Los factores que afectan a la resistencia también influyen en las siguientes propiedades intrínsecas: módulo de elasticidad, contracción al secado y expansión al humedecerse, resistencia a la cavitación, impacto y fluencia (ACI 209R). Las siguientes propiedades son a menudo importantes para fines especiales: densidad, resistencia al fuego, protección contra radiación, resistencia a la abrasión, y conductividad térmica, las cuales pueden o no resultar afectadas directamente por los factores que influyen en la resistencia a la compresión.
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Capítulo 3
Aspectos del diseño estructural
26. ¿De qué manera afectan las juntas a la durabilidad de las estructuras de concreto?
Cualquier interrupción en la continuidad de una estructura proporciona una puerta de entrada para los líquidos y con ello un punto de inicio para el deterioro como resultado de ciclos ;epetitivos de congelamiento y deshielo y para la infiltración de polvo, suciedad y soluciones perjudiciales (Fig. 4). La separación entre juntas y los métodos empleados para su construcción son aspectos de igual importancia, semejantes a las estipulaciones para otras características del diseño. De manem semejante, la preparación de superficies para recibir lascoladas subsecuentes de concreto son aspectos que deberían abarcarse en las especificaciones detalladas para la estructura. Las juntas en elementos planos se comentan en las normas ACI 224.3R, ACI 302. 1 R y ACI 360R. Se ha dicho, con cierto grado de seriedad, que si se tuviera una junta en todos los lugares posibles de aparición de una grieta indeseable, no existirían grietas indeseables.
27. ¿Cuál es la importancia de contar con un drenaje adecuado en las estructuras de concreto?
Fig. 4 Juntas con filtraciones.
Un drenaje inadecuado permite la formación de charcos y soluciones perjudiciales, tales como la aplicación de sales para derretir el hielo, que se acumulan en el concreto, podrían penetrar en el concreto y causar deterioros. Con un drenaje adecuado, se impide que estas soluciones dañinas penetren fácilmente en el concreto.
28. ¿Qué es el concreto reforzado?
Es un concreto estructural reforzado con no menos de la mínima cantidad de tendones de presfuerzo o de acero de refuerzo no sujeto a pretensado de acuerdo a lo especificado en reglamentos tales como el ACI 318. El refuerzo está formado por varillas, alambres, torones u otros miembros esbeltos que se embeben en el concreto de tal manera que ellos y el concreto actúan conjuntamente para resistir las fuerzas aplicadas. El torón es un tendón pretensado constituido por vaf\os alambres enrollados alrededor de un alambre central o núcleo.
29. ¿Por qué se usa el concreto reforzado?
El concreto sin refuerzo es débil a la tensión. La resistencia a la tensión del concreto es del orden dell 0% de s\1 resistencia a la compresión. Por lo tanto, se usa el concreto reforzado cuando se espera que los esfuerzos de tensión sean mayores que la resistencia a la tensión del concreto.
30. ¿Cuál es la diferencia entre el concreto reforzado convencional y el concreto presforzado?
En el concreto presforzado se aplican esfuerzos internos al comprimir al concreto de tal forma que los esfuerzos de tensión producidos por las cargas de servicio se pueden contrarrestar hasta el grado deseado. El presfuerzo se aplica al tensar los tendones. La presencia del presfuerzo le permite al concreto soportar cargas mayores sin agrietarse. Con el concreto presforzado el ingeniero también puede diseñar claros más largos usando el mismo peralte de la viga.
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31. ¿Cuál es la impor,tancia del recubrimiento de concreto sobre el acero de refuerzo?
El recubrimiento de C<:>ncreto protege al acero contra influencias nocivas tales como soluciones agresivas y fuego. Por ejemplo, los clorurosrque penetran en el concreto inician o aceleran la corrosión del acero (ACI 20 1.2R, ACI 222R). El recubrimiento también proporciona protección contra el desgaste causado por el tránsito de vehículos sobre caminos o puentes, así como protección para el acero contra daños por fuego (ACI 216R). Durante un incendio, el recubrimiento de concreto protege al acero de refuerzo para que no desarrolle altas temperaturas demasiado rápido.
32. ¿Por qué se usa en el concreto el acero de refuerzo recubierto con resina epóxica?
El acero en el concreto generalmente se protege contra la corrosión inducida por el alto pH de la pasta de cemento portland que lo rodea. La pasta de cemento tiene un pH mínimo de 12.5 y el acero no se corroerá bajo ese pH. Si baja el valor del pH (por ejemplo a 10 o menos), se presentará la corrosión si existe humedad, oxígeno e iones de cloruros (ACI 20 1.2R, ACI 22~R). Los iones de cloruros destruyen la capa protectora del acero de refuerzo haciéndolo susceptible
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a la corrosión. El producto de la corrosión (óxido) ocupa un volumen mayor que el del acero y ejerce esfuerzos destructivos sobre el concreto circundante. Los recubrimientos epóxicos se usan para aislar al acero del contacto con oxígeno, humedad y cloruros, lo cual evita la corrosión. Sin embargo, existe cierta preocupación en lo que se refiere a la eficiencia en cuanto a costo del acero de refuerzo recubierto con resinas epóxicas para evitar la corrosión. Para resistir la corrosión se cuenta también con varillas de acero inoxidable, varillas ~nchapadas con acero inoxidable o varillas especiales de refuerzo que son menos propensas a la corrosión. Además, se puede disponer de aditivos o inhibidores de la corrosión por cloruros para aumentar el techo del umbral de los iones de cloruro necesarios para iniciar la corrosión o para proporcionar una barrera para el refuerzo al aislarlo de los efectos del medio ambiente.
33.¿Cuál es el concreto estructural de baja densidad?
El concreto estructural de baja densidad (de peso ligero) es un concreto estructural fabricado con agregados de baja densidad (véase la pregunta 73) que tiene un peso volumétrico secado al aire de no más de 1850 kg/m3 y una resistencia a la compresión a los 28 días de más de 17.2 MPa (ACI 213R).
-tl Materiales cementantes
4 .. 1..1 Cemento portland
34 .. ¿Qué es el cemento portland?
El cemento Portland es el producto obtenido mediante la pul-' verización del clínker (véase la pregunta 38) y está formado
por silicatos de calcio hidráulicos a los cuales se ha generalmente agregado una cierta parte de sulfato de calcio adicionaJo internamente. Cuando se fabricó y se usó por primera vez a principios del siglo XIX en Inglaterra, se le denominó cemen~o portland porque su producto de hidratación se parecía a la cantera de construcción proveniente de la isla de Portland simada a cierta distancia de la costa británica. La primera pa:ente para el cemento portland la obtuvo en 1824 Joseph Aspdin, albañil inglés. La densidad de las partículas de cemento portland es del orden de 3.15.
El cemento portland consta de cuatro fases primarias: silicato :ricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S), a luminato tricálcico C3A), y ferroaluminato tetracálcica (C4AF). La resistencia y
.:>tras propiedades del concreto se derivan fundamentalmente je la hidratación de los silicatos tri cálcico y dicálcico. La com?OSición de cualquiera de estas fases en un clínker en particular no será muy precisa con respecto a la composición indicada.
35. ¿Existen especificaciones estándar para el cemento?
Sí. La Especificación Estándar ASTM para Cemento Portland (ASTM C 150) establece los cinco tipos siguientes:
-:lpo 1 - Producto estándar que se ha usado durante largo ~empo sin ninguna limitación en cuanto a las proporciones de .{)S óxidos principales (CaO, Si02, AI20J, Fe203), y que es :ambién conocido como "cemento portland ordinario".
Iipo JI- Este cemento posee resistencia moderada al ataque de sulfatos debido a ciertas limitaciones en su composición.
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Capítulo 4
Ingredientes
En ocasiones llamado cemento de calor moderado, está en una categoría intermedia entre el cemento Tipo 1 y el Tipo IV de bajo calor. Sin embargo, si se desea un calor moderado de hidratación, el límite opcional en el calor de hidratación debería mencionarse cuando se especifique o se compre.
Tipo 111- El cemento portland de alta resistencia temprana a menudo se produce moliendo más fino el clínker Tipo lo alterando la composición química del cemento.
Tipo IV- Cemento portland de bajo calor. No se fabrica actualmente en los Estados Unidos y su producción es limitada en otras partes.
Tipo V- Cemento portland resistente a los sulfatos con límites apropiados en su composición.
Por otro lado, el cemento portland también se puede especificar de acuerdo con la norma ASTM C 1157 (Especificaciones Estándar de Desempeño para el Cemento Hidráulico) en los siguientes grupos: Tipo GU- uso general; Tipo HE - alta resistencia temprana; Tipo MS- resistencia moderada a los sulfatos; Tipo HS- alta resistencia a los sulfatos; Tipo MHcalor moderado de hidratación; y Tipo LH- bajo calor de hidratación. El cemento portland también se emplea para fabricar cementos mezclados de acuerdo con las normas ASTM C 595 o ASTM C 1157.
36 .. ¿Cuál fue el primer uso del cemento portland?
El cemento portland se usó por primera vez en la preparación de morteros. A medida que iba creciendo la confianza en el cemento portland, sólo se tuvo que ;;¡vanzar un pequeño trecho para pasar de su uso exclusivo para mortero de mampostería de piedra a su empleo con rocas quebradas en pequeños fragmentos mezclados con mortero para formar un concreto. Empezando con la aceptación general del concreto reforzado en el siglo XIX, el cemento portland se convirtió rápidamente en uno de los principales productos manufacturados del co-
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mercio. En la segunda mitad del siglo XX, el uso del cemento portland siguió ampliándose hasta nuestros días en que casi no hay alguna construcción grande o pequeña que se realice sin la ayuda .del concreto hecho con cemento portland en alguna parte de la obra. En 1999, el consumo de cemento portland en los Estados Unidos alcanzó los 105 millones de toneladas métricas.
37. ¿Cuál es la materia prima que se usa en la fabricación del cemento portland?
Los dos materiales principales a partir de los cuales se fabrica el cemento portland son: un material con alto contenido de carbonato de calcio, como puede ser piedra caliza, greda, conchas o marga, y un material con alto contenido de sílice y alúmina tal como arcilla, pizarra o escoria de fundición de alto horno. También se necesita una pequeña cantidad de hierro. En algunas ocasiones los materiales principales se combinan en depósitos que se presentan en la naturaleza. Se necesitan controlar las proporciones de materia prima para garantizar un producto uniforme.
38.¿Cómo se fabrica el cemento portland?
Los materiales básicos se muelen finamente, se mezclan perfectamente y se calientan hasta que empieza la fusión (a una temperatura cercana a lo~ 1480°C), generalmente en hornos rotatorios, que pueden llegar a alcanzar más de 21Om de longitud y 5 m de diámetro. El material parcialmente fundido (sinterizaºo) que se extrae del horno constituye el clínker de cemento portland constituido por partículas bastante redondeadas con tamaños hasta el correspondiente a una pelota de golf. El clínker se enfría y se muele hasta formar un polvo muy fino, que es el cemento portland. Durante la molienda se agrega una pequeña cantidad (del orden de 2 a 5% en peso) de sulfato de calcio (yeso) para controlar las propiedades de fraguado (véase la pregunta 10). Para el caso de cementos con aire incluido, la adición del inclusor de aire se hace en el momento de la molienda.
39. ¿Cuál es la finalidad del sulfato de calcio (yeso)?
Para cementos modernos, la rapidez de rigidización de lapasta de cemento se debería controlar dentro de ciertos límites para lograr que el cemento sea un producto útil. Si las reacciones fueran demasiado rápidas, dando lugar a un fraguado rápido, el concreto se endurecería demasiado pronto (véase la pregunta 14). Si es demasiado lento, el retraso para desarrollar resistencia resultaría objetable. La rapidez inicial de reacción deberá por lo tanto controlarse. Esto se logra controlando la cantidad de sulfato de calcio (yeso (eaS04 2H20] o de yeso con anhidrita (eaS04]) que se le agrega al cemento durante la molienda.
Los químicos especializados en cemento consideran que para cada combinación de materiales básicos y de finura hasta la cual se muele el cemento, existe una cierta cantidad óptima de sulfato de calcio que proporciona los mejores resultados para el producto cuando se usa a una temperatura dada, es decir, la resistencia más alta, la contracción más baja al secado, y la
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menor expansión al humedecerse. Este valor óptimo varía con el uso de aditivos químicos. Los fabricantes deberían conocer los requisitos de su propio material. Se aplica un límite máximo en el sulfato de calcio (en función del S03) en las especificaciones que se prescriben actualmente para el cemento poFtland (ASTM C 150) y para cementos hidráulicos mezclados (ASTM e 595). La norma ASTM e 1157 es una especificación no obligatoria basada enteramente en el desempeño y aplicable al cemento portland y a cementos mezclados sin ningún límite en su composición.
40. ¿Se ven afectadas las reacciones de hidratación y las propiedades resultantes del cemento por las diferencias en las materias primas o en las proporciones de las fases del clínker?
Sí. Al aumentar por ejemplo la proporción de caliza a sílice, se incrementa la rapidez de generación de resistencia así como la rapidez de liberación del calor. Por otro lado, la resistencia del concreto al ataque de sulfatos es generalmente inversamente proporcional al contenido de aluminato tri cálcico (e3A) en el cemento (Aei 225R).
41. ¿En que forma afecta la finura a la cual se muele el clínker a las propiedades del cemento?
Al aumentar la finura se incrementa la rapidez de hidratación del cemento, lo cual a su vez aumenta la rapidez de desarrollo de resistencia así como la rapidez de liberación de calor como en el caso del cemento Tipo III en comparación con el de Tipo I (ASTM e 150). El aumento de la finura de un cemento también incrementa la cantidad de agua de mezclado necesaria para alcanzar una cierta consistencia y reduce la cantidad de sangrado del concreto.
42.¿ Qué aspectos del proceso de fabricación afectan las propiedades del cemento?
Las fases iniciales en el clínker se generan en parte a temperaturas inmediatamente por debajo de la correspondiente a la fusión incipiente a medida que el clínker empieza a enfriarse. Por lo tanto, la rapidez de enfriamiento es importante. Las proporciones de estas fases se controlan a través de la composición química de las materias primas que se alimentan al horno. Las proporciones de las fases y la finura que se alcanza al moler el clínker controlan muchas de las proporciones del cemento.
43. ¿A qué se le llama falta de sanidad en el cemento portland, y cómo se detecta y se previene?
El concreto que evidencia una expansión excesiva después del fraguado se dice que contiene cemento defectuoso. En épocas anteriores, esto constituía un serio problema para el concreto. En años más recientes, con una mejor fabricación, ensaye y controles prácticamente se ha eliminado el cemento defectuoso. La falta de sanidad es causada por la cal y el magnesio libres en el clínker en cantidad suficiente como para que, al hidratarse, puede llegar a presentarse expansión y daños excesivos en el concreto. La presencia de estos efectos se
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detecta en la prueba A:STM C 151 de expansión en autoclave. La falta de sanidad se .puede evitar al minimizar estos constituyentes expansivos.
44. ¿Cuál es la caus~ del fraguado falso?
El fraguado falso es una forma de endurecimiento prematuro de la pasta de concreto (véase la pregunta 14) que tiene lugar entre uno y cinco minutos después del mezclado. El fraguado falso se puede eliminar mediante un mezclado continuo o volviendo a mezclar y es posible que no se note en las obras donde se emplea concreto entregado en revolvedoras de camión o producido en plantas centrales mezcladoras y que es agitado durante el transporte al sitio. La causa más común es la presencia de yeso que se ha deshidratado parcialmente para formar yeso mate o de Paris (CaS04-~H20), el cual se produce cuando la temperatura de molienda es demasiado alta. Posteriormente, cuando se agrega agua al cemento, el yeso de París inmediatamente empieza a hidratarse para formar yeso y se endurece. Con el remoldeado se rompe esta rigidez y se permite la hidratación normal. Para mantener la temperatura por debajo del punto de deshidratación del yeso, el clínker deberá enfriarse antes de la molienda.
45. ¿Qué significa "cemento caliente"?
Entre el momento de l¡t molienda del cemento y su entrega en donde va a ser usado para preparar concreto, casi no hay oportunidad de que pierda calor, sobre todo cuando las actividades de construcción están en su nivel máximo y las instalaciones están muy comprometidas como para poder cumplir con las entregas. El concreto caliente en climas cálidos está sujeto a una gran pérdida de humedad por evaporación y por endurecimiento rápido, lo cual afecta las operaciones de colocación y el potencial de agrietamiento. Debido a que el cemento recién sal ido de los molinos está más caliente que los demás materiales, se le considera frecuentemente como la única causa del problema. Esto dio lugar al término "cemento caliente". Resulta prudente fijar un límite máximo del orden de 77°C en la temperatura del cemento en el momento de integrarse al concreto (ACI 305R).
46. ¿Qué cambios notables han tenido lugar en las propiedades del cemento portland que se fabrica en los Estados Unidos en los últimos 20 años?
Los cambios más notables en la fabricación del cemento portland fueron el resultado de la necesidad de obtener mayores resistencias tempranas en el concreto. La industria del cemento pudo lograr esto aumentando el calcio y, por ende, el contenido de C3S y la finura, cuyo efecto fue el aumento casi equivalente de la resistencia a los siete y a los 28 días.
En general, estos cambios han producido un cemento Tipo I con características muy semejantes a las correspondientes al tradicional Tipo III de alta resistencia temprana. En algunas partes de los Estados Unidos se han obtenido resistencias tempranas más altas en el concreto usando cementos Tipo 11 y Tipo V de mayor finura. Un cambio importante también se ha
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tenido con el uso de microscopía para controlar la composición y la microestructura del clínker (ACI 225R).
47. ¿Qué cambios en la práctica estadounidense se han tenido para explicar por qué el cemento Tipo IV rara vez se produce y por qué se usan tan poco los cementos Tipo V?
El cemento Tipo IV ya no se fabrica, y el cemento Tipo V no tiene una gran producción en los Estados Unidos porque existen formas más efectivas de controlar la temperatura y el ataque de sulfatos mediante el empleo de puzolanas y de escoria que se pueden conseguir con gran facil idad (ACI 201.2R).
48. ¿Cómo afectan las características del cemento a la resistencia a la compresión?
La resistencia a la compresión del cemento se ve afectada principalmente por el contenido relativo de cal (Ca O) y por la finura. Mayor cantidad de cal en la composición del cemento portland significa una mayor fase C3S, lo cual proporciona una resistencia temprana más alta para una finura dada en comparación con la fase C2S. Además, una mayor finura para un mismo contenido de cal representa una resistencia temprana más alta. Todos los cementos portland se comportan más o menos de manera semejante, aunque la ganancia en resistencia con la edad no siempre es la misma. Algunos cementos adquieren resistencia más rápidamente al principio, mientras que otros muestran un aumento mayor en etapas posteriores. Esto es válido no solamente para los tipos de cemento portland incluidos en la norma ASTM C 150 sino también, dentro de ciertos límites, para cementos del mismo tipo producidos en plantas diferentes.
4.1.2 Escoria molida
49. ¿Qué es la escoria de fundición de alto horno molida y granulada (GGBFS por sus siglas en inglés)?
La escoria de fundición de alto horno es el producto no metálico constituido esencialmente por silicatos y por aluminosili catos de calcio y por otras bases que se forman en una condición derretida simultáneamente con hierro en un alto horno. La escoria granulada es el material granular vidrioso formado al enfriarse rápidamente la escoria derretida. La GGBFS es de hecho un cemento hidráulico. Sin embargo, cuando la GGBFS se mezcla con agua, la hidratación inicial es mucho más lenta que la del cemento portland al mezclarse con agua; por lo tanto, el cemento portland o las sales de los metales alcalinos, principalmente sodio y potasio o cal, se usan para aumentar la rapidez de reacción de la GGBFS (ACI 233R). El índice de actividad de la norma ASTM C 989 con frecuencia se usa como criterio básico para evaluar el potencial relativo como cementante de una GGBFS. Las escorias se clasifican en tres grados (80, 100 y 120) con base en sus respectivas resistencias del mortero al mezclarse con una masa igual de cemento portland (ASTM C 989).
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50. ¿Cuáles son las ven~ajas de usar la GGBFS?
Los productos de hidrat~ción de la GGBFS se encuentra generalmente que tiene unaconsistencia más gelatinosa (menos cristalina) que la de los productos de hidratación del cemento portland; por lo tanto, los primeros reducen la permeabilidad de la pasta de cemento (ACI 233R). Las escorias se usan en Jugar del cemento portland en cantidades que varían típicamente entre 25 y 70% de la masa total del material cementante. Los concretos a base de escoria presentan mayores resistencias a largo plazo a pesar de que la generación de su resistencia temprana es menor que la de Jos concretos de cemento portland. También tienen menor permeabilidad y una mayor durabilidad. Las GGBFS generalmente cuestan menos que el cemento portland.
4.1.3 Puzolanas
51. ¿Qué es una puzolana?
Una puzolana es un material silícico o silícico-alumínoso que en sí mismo posee poco o nulo valor cementan te pero que, en forma finamente dividida y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para constituir compuestos que tienen propiedades cementantes. Es por ello que se clasifica como material cementante. Existen puzolanas tanto naturales (ACI 232.1 R) como artificiales (ceniza volante, ACI 232.2R y hu m o de sílice, ACI 234R). La descripción de los distintos tipos de puzolanas y las especificaciones para las mismas se presentan en las nonnas ASTM C 618 y ASTM C 1240.
52. ¿Qué función desempeña una puzolana en el concreto?
Como Jo indica la definición, una puzolana se combina con hidróxido de calcio en el concreto para formar silicato de calcio hidratado, similar al que se produce en la hidratación del cemento portland. Con esto se mejora la resistencia, la impermeabilidad y la resistencia a los sulfatos y se reduce la expansión inducida por la reacción álcali-sílice que de otra manera podría tener lugar (véase la pregunta 1 09). El uso de las puzolanas puede aumentar o disminuir la demanda de agua dependiendo de la forma de las partículas, de la textura superficial y de la finura. La ceniza volante generalmente disminuye la demanda de agua. La mayoría de las otras puzolanas aumentan la demanda de agua. Las puzolanas disminuyen el sangrado debido a su finura y reducen el aumento máximo de temperatura cuando se emplean en grandes cantidades (más de 15% en peso de material cementan te) debido a la menor rapidez de las reacciones químicas lo cual disminuye el aumento de temperatura.
53. ¿Cómo se usa una puzolana en el concreto?
Se usa como parte del material cementante ya sea como parte del cemento hidráulico mezclado (ASTM C595, ASTM C 1157) o como un ingrediente separado que se le agrega en la revolvedora de concreto.
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54. ¿Cuáles son los beneficios de una puzolana en el concreto masivo o en el concreto estructural masivo?
Si se usa como una porción del material cementante en grandes cantidades (generalmente más del 15% en peso del material cementan te, dependiendo de la magnitud y del tiempo del requisito de resistencia), una puzolana reduce el aumento de temperatura hasta en la mitad de la que pudiera haberse generado en el cemento portland, lo cual contribuye a controlar el diferencial de temperatura que produce el agrietamiento debido al enfriamiento (ACI 207.1 R). La reacción química continua de la puzolana con la cal mantiene y acelera el desarrollo de resistencia a edades posteriores de mucho más de 28 días, sobre todo cuando la puzolana se emplea en grandes cantidades en un concreto con baja cantidad de material cementan te (concreto pobre).
55. ¿Por qué es particularmente deseable el uso de una puzolana efectiva en estructuras hidráulicas, de tratamiento de agua y de protección ambiental, así como para revestimientos de túneles y canales?
La presencia continua de humedad en el servicio garantiza la combinación máxima última de cal y puzolana y con esto se mejoran las propiedades y los beneficios mencionados anteriormente, sobre todo al reducir la penneabilidad.
56. ¿Son todas las puzolanas iguales?
No. Es por tanto importante asegurarse de que una puzolana propuesta satisface los requisitos especificados y es particularmente adecuada en cualquier aspecto específico deseado, como puede ser la reducción de la expansión derivada de la reacción álcali-sílice o la disminución de la tasa de incremento de la temperatura.
57. ¿Aumenta la demanda de agua de mezclado con el uso de una puzolana?
En general, la ceniza volante reduce la demanda de agua unos cuantos puntos porcentuales, mientras que la mayoría de las demás puzolanas aumenta la demanda también algunos puntos porcentuales (ACI 232R). El humo de sílice en dosis altas tendrá un gran efecto en el aumento de la cantidad de agua necesaria para alcanzar la trabajabilidad deseada debido a su gran área superficial, aunque esto casi siempre se compensa usando un aditivo reductor de agua de alto rango (ACI 234R). El humo de sílice en pequeñas cantidad(% en peso del material cementante) reduce la demanda de agua porque llena Jos huecos entre los granos de cemento ocupados por agua que desplaza al agua atrapada. En cantidades altas, el empacado de las partículas está completo en su mayor parte y el exceso de humo de sílice agrega más área superficial y por lo tanto aumenta la demanda de agua.
58. Cuando se usa una puzolana, ¿trae como resultado mayor agrietamiento por contracción en las estructuras de concreto en servicio?
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No, siempre y cuando ,se sigan los procedimientos de curado adecuados. Estructura~ semejantes en condiciones similares climáticas y de servicio no evidencian una diferencia perceptible en el número o el ancho de las grietas, independientemente de si se usa o no puzolana en el concreto.
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59. ¿En qué forma afecta el uso de la puzolana a la resistencia del concreto al congelamiento y deshielo?
Si el concreto contiene agregados sanos así como la cantidad especificada de aire incluido, y se le cura hasta desarrollar una resistencia a la compresión del orden de 24 MPa antes de que tengan lugar varios ciclos de congelamiento y deshielo, su comportamiento al congelarse y descongelarse debería ser muy satisfactorio independientemente de si contiene o no una puzolana.
60. ¿Cómo se manejan las puzolanas en la obra?
Esencialmente del mismo modo que el cemento portland, a granel o en sacos y se dosifica por peso en la revolvedora, a excepción del humo de sílice que en ocasiones se dosifica como un lodo (véase la pregunta 65).
61. ¿Es la puzolana un aditivo?
Sí, las puzolanas son aditivos (véase la pregunta 85). Posiblemente la ceniza volante Clase C (véase ASTM C 618) se de-
' hería clasificar como un cemento hidráulico, al igual que la escoria de fundición de alto horno (véase la pregunta 64).
4.1.3.1 Puzolanas naturales
62. ¿Qué es una puzolana natural?
Una puzolana natural es una puzolana cruda o calcinada que se encuentra en depósitos naturales. Se dice que un material está "calcinado" cuando se ha calentado por debajo de la temperatura de fusión para alterar su composición o su estado físico. Una puzolana cruda es un material natural que tiene las propiedades de una puzolana, como es el caso de tobas volcánicas o piedra pómez, pedernal opalino y pizarras, arcillas y tierras de diatomeas.
4.1.3.2 Ceniza volante
63. ¿Qué es la ceniza volante?
La ceniza volante es un residuo finamente dividido derivado de la combustión de carbón molido o pulverizado y que es transportado por los gases de combustión (ACJ 116R). En la norma ASTM C 618 se proporciona la clasificación para la Clase F y la Clase C.
64. ¿Todas las cenizas volantes se comportan de manera semejante?
No. La ceniza volante de Clase F contiene poco óxido de calcio y es puramente puzolánica; la ceniza volante Clase C tiene típicamente un alto contenido de óxido de calcio y ce-
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menta por sí sola. Las cenizas volantes también pueden tener otros constituyentes químicamente reactivos. Todas las cenizas volantes poseen propiedades puzolánicas. Ellas tienen diferentes características en cuanto a desarrollo de resistencia y de resistencia al ataque químico.
4.1.3.3 Humo de si/ice
65. ¿Qué es el humo de sílice?
El humo de sílice es un subproducto resultante de la reducción de cuarzo de alta pureza con carbón o coque y virutas de madera en un horno de arco eléctrico durante la producción de silicio puro o de aleaciones de ferrosilicio (AC1234R). Es un material muy fino. El tamaño promedio de una partícula de vapor de silicio es del orden de 100 veces menor que el de una partícula promedio de cemento portland. Actúa como rellenadar ("filler") mineral y también como una puzolana, para producir concreto de alta resistencia y de baja permeabilidad. El humo de sílice se comercializa en diferentes formas: como sale del horno, densificado o compactado, y como lodo.
4.1.4 Cementos mezclados
66. ¿Qué son los cementos mezclados?¿ Tienen especificaciones estándar?
La norma ASTM C 595 contiene especificaciones basadas en prescripciones para cementos mezclados específicos constituidos por clínker de cemento portland molido o mezclado con proporciones adecuadas de escoria granulada de fundición de alto horno o de puzolanas naturales o artificiales. Entre éstos se incluye el cemento portland de escoria de alto horno, el cemento portland puzolánico, y el cemento de escoria de fundición. La ASTM también proporciona una especificación basada en desempeño que no tiene requisitos de prescripción (ASTM C 1157).
4.1.5 Cementos expansivos
67. ¿Qué es el cemento y el concreto expansivo de contracción compensada?
El cemento expansivo de contracción compensada (ASTM C 845) se usa para preparar concreto de contracción compensada que minimiza las tendencias al agrietamiento causadas por el secado por contracción en losas, pavimentos y estructuras de concreto (ACI 223R). Cuando la fricc ión de la subrasante, el acero de refuerzo u otras partes de la estructura restringen un pavimento, una losa de piso o un miembro estructural durante la contracción por secado, se generan esfuerzos de tensión. El concreto de contracción compensada se dosifica de tal manera que el concreto aumentará de volumen después de fraguado y durante el endurecimiento a edades tempranas. Cuando está debidamente contenido por el acero de refuerzo, la expansión provocará tensión en el refuerzo y compresión en el concreto. Con el secado subsiguiente, en vez de inducir un esfuerzo de tensión que podría conducir a agrietamiento, la contracción simplemente reduce o alivia la deformación
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por compresión causaqa por la expansión inicial del concreto de contracción compensada.
4.2 Agua r
68. ¿Se puede usar cualquier fuente de abastecimiento de agua como agua de mezclado?
Cualquier agua que sea potable (bebible) es aceptable como agua de mezclado. Cierta agua que no sea potable también puede ser adecuada para el concreto. Sin embargo, se deben realizar pruebas para determinar si las propiedades deseadas se pueden alcanzar. Los criterios de aceptación para el agua de mezclado se presentan en lanormaASTM C 94. Las impurezas que hacen que el agua no sea adecuada para beber pueden afectar el tiempo de fraguado, la resistencia, el acabado y la resistencia a la degradación. Las pruebas pertinentes podrían indicar si hay posibilidad de que ocurra un comportamiento inaceptable. El agua salada no deberá usarse como agua de mezclado para concreto con acero de refuerzo.
4.3 Agregados
4.3.1 Agregados finos .Y gruesos
69. ¿Qué son los agre.gados?
Los agregados son materiales granulares, tales como arena, grava, piedra triturada, fragmentos de concreto de cemento hidráulico, o escoria de hierro de fundición de alto horno enfriada al aire, que se usan junto con el cemento hidráulico para producir ya sea concreto o mortero. Se dividen en dos grupos de acuerdo a su tamaño, como agregado grueso (material retenido en la malla de 4.75 mm (No. 4)), y agregado fino (material que pasa la malla de 4.75 mm (No. 4)) (ACI 221R).
70. ¿Cuáles son los requisitos importantes para almacenar y manejar el agregado y obtener uniformidad en el concreto entre una mezcla y otra?
El manejo erróneo o excesivo y el almacenamiento inadecuado del agregado procesado puede dar lugar a uno o a los tres problemas principales que pueden afectar las propiedades de las mezclas de concreto. El primero es la segregación, la cual destruye la uniformidad de la granulometría. El segundo es la contaminación, o la inclusión accidental de material perjudicial. Un tercer problema es el mantenimiento de un contenido unifonne y estable de humedad en los agregados al ser dosificados (ACI 304R, ACI 221R). Un método práctico de disminuir la segregación a un mínimo en el agregado grueso consiste en separar el material en varios tamaños de partículas y dosificar estas fracciones por separado. A medida que decrece el intervalo de tamaños de cada fracción y el número de separaciones por tamaños aumenta, la segregación se reduce todavía más.
El agregado grueso se produce en varios tamaños nominales máximos de acuerdo con la norma ASTM C 33. El agregado
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fino también está incluido en la norma ASTM C 33. El agregado fino está generalmente húmedo y por lo tanto raramente se segrega durante el manejo y la dosificación.
71. ¿Por qué se usa una granulometría combinada de agregados?
La granulometría combinada de agregados finos y gruesos se especifica para garantizar que se obtiene una cantidad satisfactoria de agregado con una mínima cantidad de huecos. Esto permitirá el uso de una mínima cantidad de pasta (agua y material cementan te) en el concreto, mejorando con ello la estabilidad dimensional y la durabilidad.
4.3.2 Agregados de peso volumétrico normal, bajo y alto
72. ¿Se clasifican los agregados de acuerdo con su peso volumétrico?
Sí. A los que se usan para hacer concreto de densidad normal se les llama agregados de peso volumétrico normal. A aquéllos para concreto de baja densidad (históricamente conocido como concreto "ligero") que tienen un peso volumétrico secado al aire a 28 días generalmente dentro del intervalo de 1440 a 1850 kg/m3
, se les denomina agregados de bajo peso volumétrico. Por último, a los que se emplean en concretos de alta densidad, con peso volumétrico variando entre cerca de 2880 y 5600 kg/m3
, se les conoce como agregados de alto peso volumétrico (ACI 221 R, ACI 213R).
73. ¿Cuáles son las ventajas de los agregados de bajo peso volumétrico?
Los agregados de bajo peso volumétrico se usan para producir concreto de baja densidad. Tienen muchas y muy variadas aplicaciones: marcos y pisos de edificios de varios pisos, paneles para revestimiento exterior de estructuras, techos de cascarón, placas en V (plegadas), puentes, elementos pretensados o precolados de todos tipos incluyendo estructuras marinas, y otras aplicaciones en las que se deseen grandes reducciones en la carga muerta (ACI 213R). Además, los agregados de bajo peso volumétrico proporcionan aislamiento tém1ico, curado interno (el agua absorbida puede liberarse para hidratación durante el curado), y mejor compatibilidad entre la pasta y el agregado (menor módulo de elasticidad del agregado). También existen concretos no estructurales de baja densidad que tienen un peso volumétrico secado al horno de 800 kg/m3 o menores. Estos concretos adquieren su baja densidad mediante la incorporación de agregados de bajo peso volumétrico, inclusión de aire, o espuma preformada. Dichos concretos se usan comúnmente en sistemas de techo plano para los cuales se tienen como ventajas el valor de aislamiento y mejor resistencia contra incendio (ACI 523.1R, ACI 523.2R).
74. ¿Qué son los agregados de alto peso volumétrico?
Los agregados de alto peso volumétrico generalmente están formados por minerales o rocas de alta densidad, o por materiales artificiales, tales como acero o hierro. Los agregados de
alto peso volumétrico se usan para producir concreto que tiene una densidad mayor que la normal, generalmente como barrera contra la radiación 9 para aplicaciones en las que se necesita concreto de alta densidad como contrapeso, como lastre, o para estabilización. El concreto de alta densidad se puede usar para atenuar el sdnido o las vibraciones y para mejorar la resistencia a la abrasión en instalaciones industriales (Aei 22JR).
4.3.3 Características y efectos de los agregados en las propiedades del concreto
75. ¿Cuál es el requisito más importante de un agregado de concreto?
Los agregados deben ser resistentes a la degradación y no presentar reacciones perjudiciales bajo las condiciones a las que estará expuesto. Los constituyentes que reaccionan negativamente en un agregado que de otra manera sería satisfactorio se volverán inocuos si se usa con un cemento portland que tenga un contenido suficientemente bajo de álcalis o cuando se usa una cantidad suficiente de puzolana o de escoria. Se recomienda probar el agregado junto con los materiales propuestos para la obra y tomando en cuenta la disponibilidad de álcalis en fuentes externas, tales como" sales para derretir el hielo.
76. ¿Afecta la selección de los agregados a la durabilidad del concreto? ·
Sí. La selección de Jos agregados que son estables y durables en sí mismos siempre ha sido un requisito primario para lograr un concreto durable. Sin embargo, Jos últimos avances han demostrado que en ocasiones los agregados que son durables por sí mismos pueden presentar reacciones perjudiciales con Jos álcalis del cemento o en algún otro lado. (véase la pregunta 109),
77. ¿Cómo se puede garantizar que un agregado sea durable?
Los agregados durables se pueden garantizar mediante el conocimiento de su comportamiento anterior bajo condiciones semejantes a las que se esperan para la estructura en cuestión. Donde sólo se disponga de materiales nuevos o no probados, se justifican los exámenes hechos por un petrógrafo en Jos bancos y en el laboratorio, así como las pruebas de laboratorio, en el caso de estructuras importantes. La especificación ASTM e 33 para agregados de concreto debería servir como guía de las características que se van a investigar. Donde se vaya a necesitar que el concreto sea resistente a ciclos severos de congelamiento y deshielo mientras está saturado, se deberá usar la norma ASTM e 666 Procedimiento A. En este procedimiento de prueba, los especimenes de concreto se someten a ciclos rápidos de congelamiento y deshielo en agua (Aei 20 l.R).
Las pruebas de sanidad delineadas en la norma ASTM e 88 pueden a veces resultar útiles aunque existe una incertidumbre considerable en cuanto a Jos límites adecuados de la especificación (Aei 221.R).
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La prueba de barra de mortero establecida en la norma ASTM e 1260 debería usarse cuando se sospeche que los agregados son susceptibles a la reacción álcali-sílice (ASR, por sus siglas en inglés). Las barras se mantienen en una solución de hidróxido de sodio a 80°C. Se considera que el agregado no es reactivo si la expansión de la barra es menor de un cierto valor (Aer 221.R). La norma ASTM e 441 es el método de prueba con el que se evalúa la efectividad de una puzolana o de una escoria para prevenir expansiones excesivas debidas a la reacción ASR. En esta prueba, se usa vidrio Pyrex como agregado reactivo estándar. La puzolana o la escoria ensayada califican como efectiva cuando la expansión de la barra de mortero satisface ciertos criterios. Aunque con este método se califica el tipo de puzolana o de escoria, no se establecen las cantidades mínimas efectivas a menos que se ejecuten pruebas con varios niveles de puzolana o de escoria (Aei 22l.R). En la prueba ASTM e 1293 intervienen especimenes de concreto que se pueden usar para confirmar las indicaciones de la norma ASTM e 1260.
La susceptibilidad del agregado a la reacción álcali-carbonato resulta mucho menos común que para la reacción ASR. Las rocas con reacción álcali-carbonato tienen una composición y textura característica. Dichas rocas deberían ensayarse para determinar la tendencia a expandirse en presencia de álcalis (ASTM e 586).
78. ¿Cuáles son las características del agregado que pueden afectar en mayor grado la resistencia del concreto?
La geometría de la partícula, la textura superficial, el intervalo de variación del tamaño de las partículas, la combinación de tamaños (granulometría), y la resistencia y módulo de elasticidad del agregado son importantes. Un agregado con un módulo muy alto contribuirá a la estabilidad volumétrica pero aumentará la fragilidad. Un agregado compresible incrementará el cambio volumétrico debido a contracción, pero también aumentará la capacidad de deformación antes de fracturarse, con lo cual se reducirá el agrietamiento.
79. ¿De qué manera afecta la textura superficial y la limpieza del agregado a la resistencia del concreto?
Se afecta la adherencia de la pasta de cemento a las partículas de agregado. La presencia o ausencia del suelo o arcilla como material adherente, la rugosidad y la textura del agregado afectan a la adhesión. Estas características tienen un mayor efecto en la resistencia a la flexión que en la resistencia a la compresión. El suelo afecta a la adherencia y el exceso de finos aumenta la demanda de agua, Jo puede a su vez reducir la resistencia del concreto.
80. ¿De qué manera afecta la forma de las partículas a la resistencia en los concretos con el mismo contenido de material cementante?
La forma de las partículas afecta principalmente a la relación a/mc por su efecto de la demanda de agua y en la cantidad de pasta necesaria para la trabajabilidad de una mezcla dada. Por
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otro laso, la adherencia con la pasta de cemento se puede debilitar debido a la acumulación de agua de sangrado bajo las áreas superficiales relativamente grandes de las partículas planas del agregado. Pará una misma relación a/mc, el concreto con agregado de piedra triturada generalmente tiene una mayor resistencia a la flexión que el concreto mezclado con agregado de grava redondeada.
81. ¿De qué manera afecta la granulometría a la resistencia del concreto?
Cuando la relación a/mc es la misma y las mezclas son plásticas y trabajables, cambios importantes en la granulometría no tendrán un efecto importante en la resistencia del concreto. El efecto principal inducido por el cambio en la granulometría del agregado es el de variar la cantidad de material cementante y el agua necesaria para que la mezcla sea traba jable con la relación a/mc deseada.
82. ¿Afecta el tamaño nominal máximo del agregado a la resistencia para un cierto contenido de material cementante?
A medida que aumenta el tamaño nominal máximo del agregado, la cantidad de agua necesaria para alcanzar la misma trabajabilidad se reduce. Para el mismo contenido de material cementante, la resistenc·ia será por lo tanto mayor debido a que la relación a/mc es menor. Sin embargo, dentro del intervalo de alta resistencia, de más de 40 MPa, generalmente se obtienen resistencias a la compresión más altas para un cierto valor de almc con agregado de menor tamaño máximo nominal. Los datos de pruebas de compresión de concreto que contienen agregados muy grandes, de 100 mm o mayores, son contradictorios debido a limitaciones en el tamaño de los especimenes de prueba y de los equipos de ensaye.
83. ¿De que manera la resistencia de las partículas del agregado afectan a la resistencia del concreto?
La resistencia del concreto se ve muy poco afectada por la resistencia de las partículas del agregado, salvo cuando los agregados tienen una resistencia menor que la resistencia de la matriz. El hecho de que un agregado sea de bajo peso volumétrico no significa que tenga una baja resistencia. Algunos agregados de bajo peso volumétrico como los de arcilla expandida son muy resistentes y se han usado para producir concreto con una resistencia por arriba de 70 MPa.
84. ¿De qué manera las características del agregado afectan la permeabilidad y la contracción del concreto?
Las características del agregado son importantes para fines de permeabilidad en cuanto a la reducción en la relación almc y en el contenido de pasta, lo cual conduce a una menor permeabilidad. Si disminuye el contenido de agua o el módulo de elasticidad debido a las características del agregado, esto debería dar lugar a una reducción en la contracción por secado.
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4.4 Aditivos químicos
4.4.1 Inc/usores de aire, reductores de agua, controladores del fraguado y otros
85. ¿Qué es un aditivo?
Un aditivo es un material diferente al agua, a los agregados, al cemento hidráulico y a otras fibras de refuerzo usadas como ingredientes de una mezcla recién preparada de concreto para modificar sus propiedades de fraguado o de endurecimiento y que se agrega al colado antes o durante el mezclado (ACJ 116R). Los aditivos modifican las propiedades del concreto o del mortero para hacerlos más adecuados para el trabajo en ciernes, o para fines de economía, o para cualquier otra finalidad como el ahorro de energía (ACI 212.3R). Las especificaciones estándar relacionadas con los aditivos químicos corresponden a las normas ASTM C 260, ASTM C 494 y ASTM C 1017.
86. ¿Qué es un aditivo inclusor de aire?
Es un aditivo que induce el desarrollo de un sistema de burbujas de aire microscópicas en la pasta de cemento durante el mezclado, generalmente para aumentar su resistencia al congelamiento y deshielo así como para mejorar la trabajabilid:1d (ACI 212.3R).
87. ¿Qué son los aditivos reductores de agua?
Los aditivos reductores de agua se usan para aumentar la resistencia y trabajabilidad del concreto y para disminuir costos. Están fonnados por ciertos compuestos orgánicos o por mezclas de compuestos orgánicos e inorgánicos para reducir los requerimientos de agua de la mezcla para un cierto revenimiento. La reducción en la demanda de agua puede dar lugar a una disminución de la relación a/mc para un revenimiento dado y para un cierto contenido de cemento, a un aumento en el revenimiento para una misma relación a/mc e igual contenido de cemento, o a una disminución del contenido de cemento (ahorro en costo) para un valor constante de a/ me y de revenimiento (ACI 212.3R).
88. ¿Cuáles son los aditivos para controlar el fraguado?
Los aditivos controladores del fraguado se usan para modificar el tiempo de fraguado (ACI 212.3R).
Los aditivos retardantes extienden el tiempo de fraguado. Se emplean en climas cálidos para compensar por los efectos de las altas temperaturas. Los aditivos acelerantes reducen el tiempo de fraguado y aceleran el desarrollo de resistencia temprana. Se usan en climas fríos para compensar los efectos de las bajas temperaturas.
89. ¿Cuáles son los otros aditivos?
Existen otros aditivos para mejorar las propiedades del concreto y para mejorar el comportamiento de las estructuras (ACI 212.3R). Por ejemplo, se pueden conseguir aditivos
para reducir la corrosión usados en la protecc1vn del acero de refuerzo contra la corrosióN (ACI 212.3R, 222R, 224.1R). Los aditivos reductores de la contracción reducen la contracción por secado y minimiz~n el agrietamiento. Entre otros aditivos especializados están los siguientes: aditivos para generar gas, aditivos para inyeéciones de mortero, aditivos para producir expansión, aditivos para adherencia, ayudas de bombeo, aditivos colorantes, aditivos floculantes, aditivos fungicidas, gennicidas e insecticidas, aditivos a prueba de humedad, aditivos reductores de permeabilidad, aditivos para evitar el arrastre de partículas, y aditivos químicos para reducir la expansión debida a la reacción álca li-sílice.
4.4.2 Efectos en las propiedades del concreto
90. ¿Es siempre igual el comportamiento de diferentes aditivos de un cierto tipo?
\Jo siempre. Generalmente se comportan de manera semejanh.: pero dentro de diferentes intervalos de variación y en ocasiones con resultados insuficientes o inesperados. La razón para esto está en la gran variedad en la composición de todos los ingredienh:s del concreto, sobre todo del material cementante. Entre esta variedad están los aditivos, aunque se ha puesto un gran empeño por parte de los productores para proporcionar un producto con poca variación. Los cambios en la temperatura y la posible incompatibilidad entre los ingredientes pued~?n afectar d co111portamiento de los aditivos.
91. ¿Cómo se puede determinar que un aditivo cumplirá con la finalidad esperada?
La mejor manera es probarlo con los materiales de l concreto que se van a usar en la obra y medir cuidadosamente las propiedades de interés en mezclas semejantes con y sin las dosificaciones recomendadas del ad itivo propuesto, pero con un revenimiento y un contenido de ai re similares. El concn.:to y las temperaturas ambiente también deberán ser representativas de las condiciones existentes en la obra. En las nonnas ASTM C 233 y C 260 se describen esas pruebas y se proporcionan especificac iones para los aditivos inclusores de aire. En las normas ASTM C 494 y C 1 O 17 se hace lo mismo para los aditivos químicos relacionados con reducción de agua, retardantes del fraguado y acelerantes del fraguado.
Cuando el tiempo u otras condiciones no permiten los ensayes adecuados, se deberá investigar con detenimiento el récord de servicio del aditivo con materiales semejantes, sobre todo con los materiales cementantes. Si el trabajo ya se ha iniciado, las pruebas en el sitio tendrán cierta utilidad, pero rara vez tienen el control y la precisión del trabajo de laboratorio. Además, las pruebas de laboratorio hechas con mucha anticipación a la constmcción dan oportunidad de ejecutar pmebas de resistencia a edades posteriores así como pruebas de otras propiedades del concreto endurecido, tales como resistencia al congelamiento y deshielo y penetración de clomros.
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92. ¿Cómo se pueden medir confiablemente dosis relativamente pequeñas de un aditivo y vaciarlas en la revolvedora?
Los aditivos generalmente se dosifican como líquidos en función del volumen, lo cual permite agregarlo en cantidades pequeñas. La mayoría de los fabricantes de aditivos proporcionan el equipo para dosificar sus productos con precisión. Entre esos equipos se incluye un método visual para verificar que el aditivo se ha proporcionado correctamente y se ha vaciado en la mezcla de concreto. Cuando se usan dos o más aditivos para un mismo concreto, se debe tener cuidado de evitar que se mezclen entre sí los aditivos antes de integrarlos al concreto. Debido a que el tiempo de adición de aditivos químicos puede influenciar sus efectos sobre el fraguado del concreto, resulta importante agregarlos en el mismo punto dentro del ciclo de mezclado de cada una de las coladas. Se recomienda en general vaciar el aditivo junto con el agua de mezclado conforme ésta se introduce en la revolvedora. Los dosificadores y los medidores visuales se deben limpiar frecuentemente.
93. ¿La adición de más cemento hace las veces de los aditi\'Os?
En general, no. La adición de más cemento resulta efectiva únicamente en casos en los cuales más cemento puede mejorar la trabajabilidad y reducir la relación a/mc, siempre y cuando estas mejoras se puedan obtener hasta el grado deseado por el mismo costo. Además, más cemento puede resultar efectivo en climas fríos para aumentar el calor de hidratación. La adición de cemento no retardará el tiempo de fraguado en climas templados, ni tampoco introducirá aire. Tampoco reducirá el calor de hidratación ni el aumento de temperatura dentro de la masa de concreto, a diferencia de otros aditivos que lo harán cuando hacen posible reducir el contenido de cemento. Por otro lado, la adición de cemento con más agua daría como resultado mayor contracción por secado.
94. ¿Algunos de los aditivos reductores de agua inducen sangrado?
Sí, algunos lo hacen, y esto puede resultar benéfico en concretos para superficies planas en climas cálidos y áridos al minimizar la contracción plástica. El sangrado es la elevación del agua de mezclado en concretos recién colados. Se presenta contracción plástica cuando la tasa de evaporación excede la rapidez de sangrado. El sangrado puede reducir la resistencia y aumentar la permeabilidad si el agua de sangrado se trabaja sobre la superficie. El agua de sangrado que se pierde por evaporación reduce la relación a/mc y aumenta la resistencia del concreto.
95. ¿Son los aditivos retardantes confiables en cuanto al tiempo de fraguado?
Sí, a menos que se dosifiquen en demasía. En adición a la variación en la dosificación del aditivo retardante y en las propiedades del cemento, los tiempos inicial y final de fraguado
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del concreto depender~n de la relación a!mc, de la temperatura del concreto, y de las condiciones ambientales. Los cambios en estas condiciones alterarán el tiempo de fraguado con o sin la presencia de un aditivo retardante. Cuando se usan otros aditivos en combinación con el aditivo retardante, se
¡
debe tener cuidado de evitar una ampliación inesperada del tiempo de fraguado. Mayores dosis de aditivos reductores de agua también pueden alargar los tiempos de fraguado. El abatimiento de la temperatura del concreto y el uso de algunas puzolanas también alargan el tiempo de fraguado (ACl 207.1R).
96. ¿Cuál es el efecto que tienen los aditivos reductores de agua en la contracción por secado?
Muy poco. Aunque el uso de aditivos reductores de agua permitirá una disminución en el contenido de agua de la mezcla de concreto, en general no traerá como resultado una disminución en la contracción por secado. De hecho, algunos de los aditivos pueden incluso aumentar la contracción temprana aunque la contracción posterior será aproximadamente la misma que la correspondiente a mezclas comparables que no tienen el aditivo (ACI 224R).
97. ¿Cuál es el aditivo acelerador de uso más frecuente y qué precauciones son necesarias para su empleo?
El cloruro de calcio. No deberá usarse en cantidades arriba del 2%, de preferencia dell %, del volumen de material cementante, y si es así, sólo en forma de solución (ACI 306R). Para minimizar la corrosión, el cloruro de calcio no debería usarse en ningún concreto reforzado con varillas de acero o donde se tenga un conducto de aluminio dentro del concreto. Los torones sin protección para concreto pretensado sometidos a tensión son muy susceptibles a la corrosión con consecuencias serias.
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El cloruro de calcio disminuye la resistencia a los sulfatos excepto cuando se usa el cemento Tipo V (resistente a los sulfatos) y también aumenta la expansión debida a la reacción álcali-sílice (ACI 212.3R). Los aditivos acelcrantes que no son hechos a base de cloruros ya están disponibles y debería usarse en el concreto reforzado con varillas de acero.
4.5 Fibras
98. ¿Qué tipo de fibras se usan en el concreto?
Se usan fibras cortas hechas de acero, vidrio y polímeros orgánicos (fibras "sintéticas") para mejorar las propiedades relacionadas con el agrietamiento del concreto reforzado con fibras (FRC, por sus siglas en inglés). Las fibras vegetales de origen natural, tales como el henequén y el yute, también se usan. Entre las propiedades que se mejoran están el menor ancho de las grietas, una mayor resistencia residual (ASTM C 1399), resistencia a la fatiga, resistencia al impacto y resistencia al fuego (ACI 544.1R). Las fibras sintéticas se emplean en pequeñas cantidades (aproximadamente 0.1% en volumen de concreto) para reducir el agrietamiento por contracción plástica. Las fibras sintéticas y metálicas se usan en mayores cantidades (0.3% o más en volumen) para mejorar la resistencia a la flexión y la tenacidad, así como para controlar el ancho de las grietas en el concreto endurecido (ACI 544.1 R). La cantidad de fibras empleada dependerá del tipo y de la geometría de las fibras y del uso final especificado. Las fibras reducen la trabajabilidad del concreto por lo cual se necesitan aditivos reductores de agua y reductores de agua de alto rango. El empleo de las fibras puede requerir tiempos más largos de mezclado y se deben agregar durante un segmento particular del proceso de mezclado.
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Capítulo 5
Antes de la construcción
99. ¿Cuál es la intención del Reglamento de Construcción ACI 318?
El reglamento ACI 318R es un documento donde se presentan Jos requisitos para el diseño y construcción de concreto estructural que son necesarios para garantizar la seguridad del público. Está dirigido al ingeniero o al funcionario de obras que sea responsable de los documentos contractuales.
100. ¿En qué forma se entera el contratista de los requisitos del reglamento?
El contratista recibe los documentos contractuales basados en especificaciones, tales como la norma ACI 301 u otras usadas por el ingeniero o el arquitecto del propietario y en los cuales se incluyen los aspectos pertinentes tomados del reglamento. El ingeniero o el arquitecto pueden pertenecer a una empresa consultora o a un organismo estatal o federal.
5.1 Selección de las propiedades y de los materiales
101. ¿Quién selecciona los requisitos para el concreto aplicables a un proyecto?
Para cualquier proyecto de construcción con concreto, el ingeniero estructurista debería indicar el nivel de resistencia del concreto que se va a usar, el tamaño nominal máximo de los agregados así como otras propiedades importantes y sus niveles dependiendo de la vida útil y de las condiciones de exposición. A continuación se hace referencia a las propiedades importantes.
102. ¿Por qué es importante la trabajabilidad del concreto?
Cualquier mezcla de concreto necesita tener la trabajabilidad suficiente para colocarse debidamente y para compactarse con los procedimientos disponibles de tal manera que llene
completamente la cimbra y que rodee al acero de refuerzo y a otros objetos embebidos.
103. ¿Cómo se mide y se especifica la trabajabilidad?
La medición rutinaria de la trabajabilidad es el revenimiento. En la norma ASTM C 143 se describe la determinación del revenimiento. El revenimiento mínimo aceptable se selecciona normalmente de preferencia en lugar del revenimiento alto debido a una baja relación a/mc y a cantidades pequeñas de material cementante, lo cual es recomendable; también significa menos probabilidades de segregación. Sin embargo, el empleo de aditivos reductores de agua permite la preparación de concretos con una baja relación almc y valores altos del revenimiento sin necesidad de agregar más material cementante y agua y sin que se presente segregación. En ciertas aplicaciones es necesario un revenimiento bajo, tales como en pavimentos de cimbra deslizante donde el concreto retiene una cierta geometría sin necesidad de cimbra. Por otro lado, un concreto de alto revenimiento puede ser necesario donde se usen cimbras complejas o varillas de refuerzo muy juntas entre sí. Bajo dichas condiciones, puede resultar importante recomendar un concreto autocompactable (véase la pregunta 147).
104. ¿Cómo se selecciona, mide y obtiene la resistencia requerida?
El ingeniero estructurista selecciona la resistencia de diseño especificada,)"' del concreto. El reglamento de construcción (ACI 318) establece que la resistencia promedio sea mayor que el valor f'c en proporción tal que varíe con la variabilidad (desviación estándar) de la resistencia del concreto producida en la planta donde el concreto se obtendrá para el proyecto (ACI 214R). La resistencia a la compresión se determina al someter a especimenes cilíndricos curados con el procedimiento estándar a compresión de conformidad con la norma ASTM C 39. En caso de que los cilindros de prueba muestren una baja resistencia inaceptable, en el reglamento de cons-
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trucción (ACI 318R) se describe la acción que debe tomarse. En el caso de pavimentos, la resistencia requerida se expresa frecuentemente como resistencia a la flexión, la cual se determina usando vigas curadas con el procedimiento estándar establecido en la norma ASTM C 78. Debido a la dificultad de fabricar, transportar y probár las vigas y a la alta variabilidad en el ensaye de vigas, son preferibles las resistencias a la compresión para fines de aceptación una vez establecida una relación entre las resistencias a la flexión y a la compresión para la mezcla que se va a usar o que se está usando (ACI 330R).
105. ¿Cómo se protege el concreto contra la exposición a ciclos de congelamiento y deshielo?
La selección agregados que sean resistentes a ciclos de congelamiento y deshielo, la inclusión de aire de tal manera que se obtenga un sistema adecuado de aire y vacíos, y la obtención de una cierta madurez (del orden de 24 MPa de resistencia a la compresión) le permiten al concreto resistir daños originados por ciclos de congelación y deshielo, aun cuando esté saturado críticamente.
106. ¿Cuáles son las precauciones contra el ataque de sulfatos y cuándo se necesi12:n?
El ataque de sulfatos es una reacción ya sea química o fisica, o ambas, entre sulfatos -generalmente en el suelo o en el agua subterránea y en el concretó o en el mortero. La reacción química es presentemente con hidratos de aluminato de calcio en la matriz de pasta de cemento que con frecuencia da lugar a deterioros. En la norma ACI 20 l.2R se recomiendan y en el reglamento de construcción ACI 318 se establecen precauciones para evitar daños inducidos por el ataque de sulfatos cuando el agua que contiene más de 150 ppm de sulfatos puede entrar en contacto con el concreto. Si el contenido de sulfatos está entre 150 y 1500 ppm, se deberá usar el cemento Tipo II o equivalente; si está entre 1500 y l 0,000 ppm, se deberá usar el Tipo V o equivalente; y si es de más de 10,000 ppm, se deberá usar el Tipo V junto con una puzolana o escoria que tenga una resistencia conocida al ataque de sulfatos. En las normas ACI 20 1.2R y ACI 318 se proporcionan mayores detalles, entre ellos el sulfato en el suelo y los valores máximos de la relación a/mc. La mención de "o equivalente" se refiere a la inclusión de puzolanas o de escoria de fundición de reconocida efectividad.
107. ¿Qué precauciones se deberán tomar para resistir el ataque de ácidos?
Las estructuras de concreto no se usan con frecuencia cuando existe la posibilidad de que estén expuestas a ácidos fuertes. Cuando el concreto se emplea bajo condiciones de exposición a ácidos fuertes, generalmente se protege con una capa resistente a los ácidos (ACI 515.1R). Ante el ataque de ácidos suaves se deberá usar un concreto denso con una baja relación a/mc (ACI 20 1.2R), y quizá agregar un cierto espesor protector. En casos donde la exposición es poco frecuente, tal vez no haga falta un tratamiento especial.
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108. ¿Qué acciones son necesarias para mejorar la resistencia a la abrasión del concreto?
Las acciones necesarias para resistir la abrasión dependen del tipo de estructura y de acción abrasiva que vaya a resistirse. Para pisos de concreto, la fracción de mortero necesita ser resistente a la abrasión (ACI 302.1R). La resistencia a la abrasión del concreto se mide mediante diferentes procedimientos estándar de prueba: ASTM C 4 18, ASTM C 779, ASTM C 944 y ASTM C 11 38. Para pavimentos, la textura de la superficie debería conservarse para dar resistencia antiderrapante y para el drenaje adecuado del agua superficial. Será necesaria una baja relación a/mc y una granulometría y textura adecuada del agregado. Para estructuras hidráulicas bajo el agua, con condiciones de fluj o y de transporte de acarreos, todos los materiales de construcción que se estén usando en ese momento son dentro de un cierto grado susceptibles a la abrasión. Aunque el mejoramiento en los materiales debería reducir el potencial de daños, éste por sí mismo no podrá resolver el problema. Mientras no se minimicen o eliminen las condiciones hidráulicas adversas que inducen los daños por abrasión y erosión, resulta extremadamente dificil para cualquiera de los materiales de construcción que se usan en la actualidad que se comporten de la manera deseada (ACI 21 OR). Sin embargo, para reducir los daños potenciales se recomienda el uso de una baja relación a/ me y de agregados duros y resistentes con el máximo tamaño práctico de partículas. El humo de sílice de alta resistencia ha demostrado una excelente resistencia a la abrasión bajo condiciones adversas de exposición (ACI 210.1R).
109. ¿Qué precauciones son necesarias para protección contra expansión excesiva debida a reacciones álcali-agregado?
Las reacciones álcali-agregado pueden ser ya sea del tipo álcali-carbonato (ACR, por sus siglas en inglés) o álcali-sílice (ASR, por sus siglas en inglés). En ACR la reacción ocurre entre los álcalis (de sodio o de potasio) y ciertas rocas carbonatadas, sobre todo dolomita cálcica y calizas dolomíticas, presentes en algunos agregados. En A SR, la reacción es entre los álcalis y ciertas rocas o minerales silícicos, tales como pedernal opalino, cuarzo plásticamente deformado y vidrio volcánico ácido, presentes en algunos agregados. Estas reacciones pueden dar lugar a expansiones anormales y a agrietamiento del concreto en servicio. Si se puede evitar el uso de agregado reactivo, no hay necesidad de tomar precauciones. Para ACR, mezcle los agregados reactivos con otros no reactivos debido a que el uso de cemento bajo en álcalis no es una solución. Para ASR, puede ser suficiente el simple uso de la cantidad de puzolana o de escoria que resulte apropiada por razones económicas. En otros casos puede ser suficiente la utilización de cemento bajo en álcalis; sin embargo, si se dispone de una puzolana o escoria efectiva, se debería considerar su uso (ACI 221 , 201.2R). Se recomienda ensayar los materiales de la obra para garantizar que la reactividad se puede controlar adecuadamente.
110. ¿Dónde se debel.a usar un material controlado d~ baja resistencia? :
Un material controlado de baja resistencia ( CLSM, por sus siglas en inglés) es un material cementan te autoconsolidable que se usa fundamentalme~te en rellenos como una alternativa a un relleno compactado (ACI 229R). Se han usado varios términos para describir a este material, entre ellos relleno fluido, relleno sin contracción, relleno de densidad controlada, mortero fluido, suelo-cemento plástico, y lodo de suelocemento; sin embargo, el término correcto es material controlado de baja resistencia. Si se anticipan excavaciones en el futuro, la máxima resistencia a la compresión a largo plazo en general no deberá exceder 2 MPa.
111. ¿Cuándo se usa el concreto lanzado?
El concreto lanzado es un mortero o concreto proyectado a alta velocidad sobre una superficie. El concreto lanzado se usa en construcciones nuevas y en reparaciones y es adecuado para elementos curvos y delgados (ACl 506R).
5.2 Selección del proporcionamiento
112. ¿En qué consiste el proceso de proporcionamiento de la mezcla?
En el proporcionamiento de mezclas interviene la selección de una combinación de materiales de las fuentes disponibles que puedan producir de la manera más económica un concreto que satisfará o excederá los requisitos de las especificaciones para la obra.
Es posible determinar las cantidades de ingredientes que satisfarán las demandas de cualquiera de los diferentes usos del concreto. Sin embargo, las proporciones seleccionadas necesitan ser validadas con mezclas de prueba usando los materiales de la obra para asegurarse de que se conseguirán las propiedades deseadas para un concreto fresco y posteriormente endurecido dentro de los niveles requeridos.
Los principios y procedimientos básicos para el proporcionamiento de mezclas de concreto aparecen en detalle en los informes del Comité ACI 211.
113. ¿Cuál es el objetivo final del proporcionamiento de los ingredientes en el concreto?
Encontrar la combinación de material cementante, agua y agregados que satisfaga los requisitos de una estructura en particular, de una parte de la estructura o de una serie de estructuras a un costo mínimo. Un proporcionamiento correcto debería producir concreto con las siguientes características: .
·Trabajabilidad adecuada para un adecuado mezclado, transporte, colocación, compactación y acabado.
·Adecuada resistencia mecánica, resistencia a la degradación y estabilidad dimensional para la finalidad propuesta.
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114. ¿En que forma afectan los requisitos de colocación a la selección de las proporciones de agregados y de material cementante?
El tamaño y la geometría de un miembro estructural y la cantidad y distribución del acero de refuerzo imponen límites definidos en el tamaño máximo nominal del agregado grueso y
en la consistencia y trabajabilidad del concreto. La consistencia y la trabajabilidad a su vez están controladas por las cantidades relativas de material cementante, por la textura superficial, tamaño, forma y granulometría de los agregados, y por la cantidad de agua. El uso de aire incluido afecta de manera importante a la consistencia y trabajabilidad, al igual que la aplicación de otros aditivos químicos.
115. ¿De qué manera afecta la cantidad relativa de cada ingrediente usado en el concreto a las propiedades del concreto?
Cada uno de los ingredientes principales del concreto es indispensable en la producción de concreto aunque cada uno es a su vez perjudicial para algunas de las propiedades convenientes del concreto ya sea fresco o endurecido. El material cementan te y los agregados proporcionan resistencia mecánica, resistencia a la degradación y estabilidad volumétrica al concreto. Demasiada agua puede destruir estas propiedades. La pasta constituida por el material cementante y por agua proporciona la trabajabilidad para el concreto. El uso de demasiado material cementan te hace que el concreto sea menos estable volumétricamente y antieconómico. El agua es el constituyente más económico del concreto, pero mientras más agua se use, menor será la calidad del concreto. Los agregados son los ingredientes que ocupan el segundo lugar en cuanto a economía de costo, pero si se usa demasiada cantidad de agregados se pierde la trabajabilidad del concreto. La fracción del agregado grueso con respecto a los agregados totales debería ser la máxima sin que se ocasione segregación ni sangrado. El agregado fino debería usarse en cantidad suficiente como para proporcionar cohesión, resistir la segregación y permitir un fácil acabado. El buen concreto tiene una cantidad suficiente de material cementan te, pasta con baja relación almc, y una cantidad óptima de agregados que corresponde a la máxima que se puede usar pero sin afectar negativamente la trabajabilidad.
116. ¿Están relacionadas entre sí las proporciones de los ingredientes para producir concreto de una cierta trabajabilidad?
Sí. Por ejemplo, para mantener el revenimiento conveniente, la proporción entre el agregado fino y el grueso debería reducirse a medida que se aumenta el contenido de material cementante, siempre y cuando la relación almc permanezca inalterada. Si la cantidad de agregado grueso y de cemento se mantienen constantes, pero se aumenta el contenido de aire, los volúmenes de agua y de agregado fino se reducirían, con lo cual disminuiría la relación almc para compensar parcial-
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mente la reducción en resis$ncia debida al aumento en el contenido de aire.
117. ¿Cuál es el enfoque básico usado en el método ACI para el proporcionamient01de mezclas?
El proporcionamiento de la mezcla se hace en función del volumen. Se selecciona la relación a/mc con base en el revenimiento y en el tamaño de los agregados que se requieran. La cantidad de agregado grueso se basa en su tamaño máximo y en el grado general de finura del agregado fino (ACI 211.1R).
118. ¿De qué manera se afecta la selección de las proporciones de la mezcla con los materiales que se van a usar y con los requisitos de colocación?
Debido a que la resistencia y durabilidad establecen la relación a/mc requerida, la consistencia necesaria para la colocación adecuada del concreto dependerá del tamaño máximo nominal del agregado, del tamaño del elemento y de la separación entre varillas de refuerzo. El método y el equipo de transporte (en botes o por bombeo) y el método de compactación (vibración interna o externa) también serán factores que intervienen. La consistencia se puede cambiar considerablemente mediante el uso de aditivos químicos, sin que se presenten cambios en las propiedades del concreto endurecido.
119. ¿Cuáles son los tamaños máximos nominales de agregado que se recomiendan?
El tamaf\o nominal máximo de agregado que se puede usar no deberá ser mayor de la quinta parte de la dimensión más angosta entre los lados de la cimbra ni mayor de las tres cuartas partes de la separación mínima libre entre las varillas de refuerzo (ACI 21 1. 1 R, ACI 318). En losas de concreto, e l tamaño máximo nominal no deberá ser mayor de la tercera parte del espesor de la losa (ACI 301. 1 R).
Use siempre el tamaño nominal máximo más grande disponible y pennitido. Estando fija la relación a/mc, mientras más grande sea el tamaño nominal máximo de los agregados, menor será el contenido de cemento para una consistencia dada. En otras palabras, para un contenido de cemento dado, mientras mayor sea el tamaño nominal máximo del agregado, menor será la demanda de agua. Sin embargo, cuando los requisitos de resistencia sean altos, el agregado con tamaño nominal máximo más pequeño producirá la resistencia más alta para una relación a/ me dada (ACI 363R, ACI 21 1 .4R; véase también la pregunta 82)
120. Para un concreto bien curado de una edad en particular, ¿cuál es el factor único más importante que afecta a la resistencia del concreto?
La cantidad de agua de mezclado por unidad de material cementante, es decir la relación a/mc. Existe una relación prácticamente definitiva entre la relación a/mc y la resistencia para un conjunto dado de materiales, como lo demostró por primera vez Duff Adams en 1918. Mientras menor es la relación almc, mayor será la resistencia.
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121. ¿Cómo se expresa la relación entre el agua y el material cementante (a!mc)?
Se expresa como una relación entre el peso del agua de mezclado y el peso del material cementan te; el agua de mezclado no incluye el agua absorbida ni el agua de mezclado que va a ser absorbida por el agregado. Se deberá tomar en cuenta el agua en los aditivos y el agua libre en los agregados cuando la omisión de hacerlo pueda tener un gran efecto en la relación a/mc actual a tal grado que no se alcancen las propiedades especificadas.
122. ¿Qué corrección debe hacerse para tomar en cuenta el agua absorbida y el agua superficial presente en los agregados?
Con las cantidades de la mezcla determinadas por peso en el caso de agregados saturados y superficialmente secos, resulta necesario encontrar las cantidades de agregado entregadas que proporcionarán los materiales equivalentes saturados y superficialmente secos (SSD, por sus siglas en inglés). Si los agregados están más secos que la condición SSD, será necesario agregar más agua a la mezcla para llenar los poros permeables en el agregado. Si están más húmedos que la condición SSD, el agua superficial se considera como parte del agua de mezclado y se descuenta de la cantidad de agua agregada a la mezcla. Estas correcciones son esenciales para mantener constante la relación almc. Los cambios en la relación almc afectan las propiedades del concreto.
123. Al calcular la relación entre el agua y el material cementante, ¿qué atención se le debe prestar al agua que puede llegar a perderse o que se extrae deliberadamente del concreto entre el tiempo en que sale de la revolvedora y su compactación final dentro de la cimbra?
Se debe tomar muy en cuenta esa reducción en el contenido de agua siempre y cuando el concreto se consolide y se termine finalmente como una masa plástica y que el espacio ocupado anteriorn1ente por e l agua perdida se cierre. Cuando la relación almc de la pasta después de la compactación esté completa y cuando se inicie el fraguado se podrán determinar las propiedades potenciales del concreto endurecido. La extracción de agua por parte de los forros absorbibles de la cimbra y por succión del vacío es un ejemplo ilustrativo práctico de este principio, pero con frecuencia no se usa.
124. ¿Cuál es el efecto de los cambios en las proporciones de los agregados fino y grueso o de la cantidad de material cementante en la resistencia?
La resistencia depende principalmente de la relación a/mc, independientemente de cambios en las proporciones de los agregados o en la cantidad de cemento, siempre y cuando los agregados estén limpios y sean estructuralmente sanos, y la mezcla sea plástica y trabajable. Los cambios que aumentan las proporciones de los agregados fino y grueso generalmente también aumentan el volumen fracciona! de los agregados en la mezcla, con lo cual se mejora la resistencia a la contracción y en términos generales se abate el costo al reducirse el con te-
nido de la pasta de material: cementante. En general, un aumento en la proporción de agregado fino trae como resultado un aumento en la demanda de agua, haciendo que se reduzca la trabajabilidad y la resisteñcia a menos que se agregue más agua y más material cementante para mantener la relación almc especificada.
125. ¿Se ve afectada la permeabilidad o la contracción por la relación entre el agua y el material cementante?
Mientras menor sea la relación a/mc, menor será el grado de interconexión entre los vacíos del concreto lo cual trae como resultado una menor permeabilidad. La contracción es afectada principalmente por el contenido de agua y de pasta. Si un concreto con una baja relación almc también tiene un contenido bajo de agua y de pasta, menor contracción se puede esperar.
126. ¿De qué manera afecta la cantidad de material cementante a la resistencia o a la permeabilidad del concreto?
En general, para un valor dado de contenido de agua y de revenimiento, mientras más material cementante se use más rica será la mezcla y mayor será la resistencia; sin embargo, el contenido de cemento por sí mismo no es un anticipo de la resistencia. Es únicamente debido a que el mayor contenido de material cementan te permite una relación a/mc menor para lograr la trabajabilidad necesaria por el que se tiene una relación directa con la resistencia. E~tre dos muestras de trabajabilidad comparable, la que tiene la menor relación a/mc presentará la resistencia más alta, sin importar la cantidad de material cementante por unidad de volumen de concreto. También es un hecho que entre dos mezclas con trabajabilidad comparable, y con la misma relación almc (y por tanto con la misma resistencia potencial), podría existir una diferencia considerable en el contenido de material cementante dependiendo de la granulometría y de otras características de los agregados. De manera similar, si la cantidad de material cementan te da lugar a una reducción de la relación a!mc, es de esperarse que se reduzca la permeabilidad del concreto. La selección de las cantidades respectivas de material cementan te, agua y agregados, y sus efectos en la trabajabilidad, que constituyen la esencia del proporcionamiento de las mezclas de concreto, se tratan en las publicaciones de la nonna ACI 211.
127. ¿Qué relación entre el agua y el material cementante debería usarse para un trabajo en particular en el que los requisitos de resistencia van a gobernar?
Cuando se cuenta con registros anteriores del comportamiento, la relación almc que ha demostrado satisfacer los requisitos con un adecuado grado de seguridad es la que debería usarse. Si no existen esos registros y se dispone de tiempo y de materiales antes del inicio de los trabajos, se puede establecer la relación entre la resistencia y almc mediante pruebas directas usando estos materiales. En las normas ACI 211 y ACI 214 se presentan lineamientos para proporcionar el concreto y para evaluar los resultados de la resistencia, respectivamente. Una vez establecida esta relación dentro de todo el interva-
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lo de variación de la resistencia que se va a requerir, se podrán dosificar las mezclas de cualquier consistencia que se vaya a necesitar a fin de emplear los agregados de la manera más económica.
Si se especifica concreto con aire incluido en una parte del trabajo o en todo, se deberá incluir en las pruebas. Además, si es posible que se vaya a necesitar más de un tipo de cemento, por ejemplo el cemento de alta resistencia temprana usado para fines especiales, también deberá incluirse dentro de las pruebas.
128. Si no hay tiempo suficiente para las pruebas preliminares, ¿cómo se pueden garantizar las resistencias esperadas?
Existen curvas promedio de la relación a!mc en función de la resistencia, las cuales se han establecido como resultado de muchas pruebas en varios laboratorios para una amplia gama de materiales que cumplen con las especificaciones de la ASTM. En la norma ACI 211.1 se proporciona la relación entre almc y la resistencia para concretos con y sin aire incluido. La relación a/ me se selecciona con base en la resistencia promedio requerida y no en la resistencia de diseño. La resistencia promedio excede la resistencia de diseño por un margen suficiente como para mantener la proporción de los resultados bajos de prueba dentro de los límites permisibles específicos (ACI 214 y ACJ 318). Es muy recomendable que se incluya en el presupuesto el tiempo necesario para hacer mezclas de prueba debido a que ésta es la única manera segura de determinar si las propiedades deseadas se pueden alcanzar con el proporcionamiento seleccionado para los materiales.
129. ¿Existen datos que relacionana/mc con la resistencia a la flexión que sean tan confiables como los obtenidos para la resistencia a la compresión?
No. La resistencia a la flexión es más sensible a las características de los agregados, especialmente la forma de las partículas, la textura superficial y el contenido de humedad del concreto. Una pequeña cantidad de secado superficial en los especimenes de prueba de resistencia a la flexión producirá una gran reducción en la resistencia a la flexión aparente pero un aumento bastante pequeño en la resistencia a la compresión entre especimenes de prueba comparativos. Por lo tanto, donde el concreto vaya a ser aceptado o rechazado en función de pruebas de resistencia a la flexión, la curva deberá seleccionarse del lado conservador mientras no se hagan pruebas en la obra (véase la pregunta 1 04).
130. ¿Qué tolerancia debería aplicarse en el caso de la resistencia cuando se vaya a usar concreto con aire incluido?
Para un valor dado de la resistencia promedio esperada, en la norma ACI 211.1 se recomienda una relación a/mc sustancialmente menor para un concreto con aire incluido que para un concreto sin aire incluido. Estos valores deberán usarse hasta que la experiencia con los materiales dados indica que se puede llevar a cabo un cambio dentro de la seguridad. La experiencia
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ha demostrado que cuand<;> el contenido de material cementante y la consistencia se mantienen constantes, la aparente penalización en resistencia se compensa parcial o totalmente por la reducción en los reqúisitos de agua de mezclado, lo cual se deriva de la mejor trabajabilidad que se obtiene con la inclusión de aire (ACI 212.3R). Para concretos con un contenido bajo de material cementante, el aire incluido puede de hecho traer como resultado una mayor resistencia para una cierta trabajabilidad y un contenido de material cemcntantc dado.
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131. ¿Cuál es la base del proporcionamiento para garantizar que el concreto tendrá la resistencia deseada al intemperismo?
En la norma ACI 211.1 se presenta la relación a/mc que debe seleccionarse para diferentes tipos de estructuras y para una gran variedad de condiciones de exposición. Para condiciones severas de exposición sólo deberá usarse concreto con aire incluido. Donde los requisitos de resistencia indiquen que es necesario un valor más bajo de la relación a/mc, es obvio que los límites inferiores deberían gobernar.
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Capítulo 6
Durante la construcción
6.1 Dosificación, mezclado, transporte y colocación
132. ¿Se necesita protección personal al manejar el concreto?
Sí. La alcalinidad del concreto recién mezclado puede causar serias lesiones en los ojos y en la piel. Por lo tanto, deberá evitarse el contacto directo. Cuando ocurra el contacto, se deberá lavar inmediata y repetidamente con agua las áreas de la piel. Si llega a caer en los ojos cualquier cantidad de material cementante, se deberán lavar con agua en abundancia de manera inmediata y repetidamente. La persona deberá recibir una rápida atención médica.
133. ¿Cómo deben medirse los agregados y otros ingredientes para obtener uniformidad en la dosificación?
Con precisión (ACI 304R). Los agregados se deberán medir por peso. El material cementante, cuando se surte a granel, se deberá siempre dosificar por peso; cuando se embarca en sacos, se pueden usar los sacos que no estén rotos (cada uno con el mismo peso neto) en lugar de proporcionar por peso aunque las cantidades fraccionarias se deberán medir por peso. El agua y los aditivos líquidos se pueden medir por volumen o por peso. Cualquiera que sea el caso, el equipo debe permitir fácilmente el ajuste y la calibración. Para estas diferentes operaciones se pueden conseguir dispositivos mecánicos adaptables a una amplia gama de requerimientos.
134. ¿Cómo se puede detenninar la uniformidad del mezclado?
Cuando el concreto contiene agregados de peso volumétrico normal y valores típicos de contenido de aire y de revenimiento, las pruebas en muestras tomadas en diferentes puntos de la descarga pueden mostrar el grado de uniformidad. Con agregados de tamaño nominal máximo arriba de 37.5 mm, puede resultar necesario verificar también la uniformidad del mortero v
de la distribución del agregado grueso en toda la mezcla a partir de muestras tomadas de diferentes puntos en la descarga. Los criterios para el funcionamiento de las revolvedoras se presentan en la norma ASTM C 94, que también incluye una comparación de pruebas de resistencia a siete días de cada muestra. Una gran variación en el contenido de aire o en el revenimiento indica ya sea una secuencia inadecuada de carga de los materiales en la revolvedora o un mezclado insuficiente.
135. ¿Qué factores afectan el tiempo de mezclado?
La importancia de un mezclado minucioso para el desarrollo de resistencia y de uniformidad en toda la mezcla se ha hecho evidente desde hace mucho tiempo.
Con una secuencia adecuada de llenado, las revolvedoras de camión deberían mezclar adecuadamente el concreto al alcanzar entre 70 y 100 revoluciones. Si se agregan aditivos reductores de agua de alto rango a la mezcla en el sitio de la obra para producir concreto fluido o de alto revenimiento, se deberán agregar 30 revoluciones más de mezclado a fin de lograr la adecuada incorporación del aditivo. El mezclado deberá hacerse dentro del intervalo de velocidad de mezclado recomendado por el fabricante de la revolvedora, generalmente en el orden de 12 a 18 rpm. La revolvedora deberá contar con una placa visible de capacidad nominal de fabricación fijada al bastidor en la que se especifiquen las velocidades de mezclado y de agitación. Por razones de seguridad, no se recomienda hacer girar la olla revolvedora a la velocidad de mezclado con el camión en movimiento. La velocidad de agitación durante el recorrido después del llenado y del mezclado varía dentro del intervalo de 2 a 4 rpm.
Un periodo excesivamente largo de mezclado después de haber logrado una combinación adecuada de los materiales puede resultar peijudicial en cualquier tipo de revolvedora. Se reduce el revenimiento y, si se agrega agua para recuperar el revenimiento original, disminuirá también la resistel)cia. Si el con-
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creto se mantiene bajo un \evenimiento constante mediante un retemplado con agua, el' concreto perderá resistencia con una rapidez de 8 a 20% por hora, dependiendo de la temperatura del concreto y de la rapidez con la cual pierde su revenimiento. Con cierto tipo de agregados más frágiles, un mezclado largo continuo ~n una revolvedora estacionaria dará Jugar a una pérdida adicional de revenimiento a medida que se van produciendo fmos adicionales debido a la pulverización de los ingredientes que tiene lugar. En el caso de revolvedoras montadas en camión, después de 100 revoluciones a la velocidad de mezclado, la olla deberá girar a una velocidad de agitación de menos de 6 rpm, y no deberá haber más agitación que la necesaria a fin de evitar que se asiente la mezcla y la dificultad de tener que reiniciar el proceso.
136. ¿Qué tiempo de mezclado se recomienda?
Para revolvedoras estacionarias con capacidad de 0.75 m3, la
norma ASTM C 94 establece un tiempo mínimo de un minuto después de que todos los materiales se hayan vaciado en la revolvedora. Para revolvedoras de mayor capacidad, el tiempo se deberá aumentar 15 segundos por cada metro cúbico o fracción de capacidad adicional. Estos tiempos de mezclado se pueden reducir a los tiempos que sean necesarios para lograr la uniformidad estipulada en la prueba de comportamiento de la revolvedora de acuerdo a lo establecido en la norma ASTM C 94.
Las revolvedoras de camión deberán proporcionar un mezclado uniforme con un mínimo de 70 revoluciones y de no más de 100 revoluciones a la rapidez de mezclado establecida por el fabricante en una placa fijada a la revolvedora de camión, mientras que el tiempo total de mezclado y de agitación debería limitarse a 1.5 horas o a 300 revoluciones, lo que ocurra primero (ASTM C 94). La pulverización y la pérdida de revenimiento pueden reducirse si la agitación es solamente intermitente según las necesidades en vez de ser continua. Con frecuencia, el concreto se mezcla parcialmente en una revolvedora estacionaria y se descarga a una revolvedora de camión para completar el ciclo de mezclado. A esto se le llama mezclado de contracción y puede reducir el tiempo requerido para mezclar el concreto en comparación con el mezclado del concreto hecho enteramente en una revolvedora de camión.
137. ¿Cómo se puede evitar la segregación del concreto entre la revolvedora y su lugar final de colocación? · ·
Una mezcla que se proporciona de tal manera que contenga la cantidad máxima de agregado grueso y el mortero justamente suficiente con la consistencia adecuada para llenar los huecos entre las partículas del agregado grueso así como los finos suficientes para minimizar el sangrado, no será propensa a la segregación. Debido al vaciado de la mezcla a un cierto ángulo con respecto a la vertical, la segregación ocurre principalmente en lugares donde el concreto se transfiere de un equipo a otro, como por ejemplo de la revolvedora a la tolva, o de la tolva a botes, bandas transportadoras, canalones o bombas, y de éstos al punto final de descarga. Es recomendable usar deflectores oscilantes y canalones flexibles de descarga de Ion-
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gitud suficiente Je tal manera que el concreto caiga verticalmente para que el proceso de vaciado sea de remezclado en lugar de separación. El concreto se debe colocar en capas del orden de 50 cm de espesor o de profundidad seguido de vibración para evitar separación del flujo lateral apreciable del concreto, sobre todo cuando el revenimiento sobrepasa de 6.5 a 7.5 cm. Si el concreto se entrega en banda transportadora que apila separadamente el concreto y el agregado grueso, se deberá usar un vibrador en el punto de descarga para mantener el concreto uniforme.
138. ¿Cuál es la consistencia plástica que se recomienda generalmente para la colocación del concreto?
En un concreto de consistencia plástica, la pasta de material cementan te es suficiente en cantidad y tiene una consistencia tal que las partículas de agregados prácticamente están flotando dentro de la pasta. Esto permite la incorporación completa de todas las partículas de agregado y elimina la posibilidad de bolsas de roca y de otros huecos grandes sin llenar. Con una compactación mecánica adecuada, el agregado se puede dejar flotando y obtener plasticidad con una pasta más rígida que sería la necesaria para lograr plasticidad con una colocación a mano, aunque la cantidad de pasta todavía tendría que ser suficiente. En algunos usos del concreto se emplea una mezcla no plástica. Entre ellos se incluye el concreto que se consolida mediante compactación con rodillo donde la mezcla típicamente tiene un revenimiento nulo, así como varias operaciones de precolado para fabricar elementos de mampostería de concreto o tubos de concreto. Algunas mezclas adecuadas para tales usos son del tipo de "tierra húmeda".
139. Si la pasta de material cementan te no es suficiente en cantidad para hacer flotar todas las partículas del agregado, ¿cuál es el resultado?
El concreto es granular o desmoronable. No tiene movilidad y no se puede moldear adecuadamente. Aun con varillado intenso o con vibración mecánica, se fom1arán lugares como panal de abeja o con huecos sin llenar.
140. Si la cantidad de pasta es suficiente, pero es demasiado delgada o acuosa como para hacer flotar las partículas de agregado, ¿cuál es el resultado?
La mezcla se segregará durante el manejo y la colocación. La pasta delgada y parte de los finos del agregado fino se separarán de las partículas gruesas para formar capas de lechosidad en la parte superior de la masa, por debajo de las partículas de agregado más grandes, y dejarán un concreto heterogéneo por debajo de la capa superior débil.
141. ¿Se puede tener demasiada pasta o mortero?
Sí, y si eso ocurre, la vibración puede ayudar a la acción de la gravedad para hacer que el agregado grueso se hunda y se produzca segregación. El agregado grueso en suficiente cantidad debería evitar que esto ocurra.
142. i,Se puede recalcar demasiado la importancia de una consistencia adecuada duraqte la colocación?
No. Las pruebas y la experien~ia han demostrado claramente que, para estructuras de concreto bien compactado y resistente al intemperismo es esencial t:¡ue el concreto se coloque con una consistencia cohesiva adecuada con la debida compactación. El concreto trabajable se puede colocar fácilmente y responder bien y rápidamente a la vibración.
143. ¿Cuáles son los requisitos esenciales en cuanto a consistencia?
La consistencia siempre debe ser tal que el concreto se pueda colocar y compactar para formar una masa suficientemente homogénea sin separación de los ingredientes. Por economía, el revenimiento más bajo con el cual el concreto .se pueda colocar adecuadamente siempre deberá usarse. Estando fija la relación a/ me, cualquier aumento en el revenimiento implicará incrementos en el material cementan te y en el contenido de agua o en el contenido de aire. Sin embargo, el uso de aditivos reductores de agua puede proporcionar la trabajabilidad necesaria sin ningún cambio en la dosificación.
144. ¿Qué intervalo de ~ariación del revenimiento se recomienda para los distintos tip'os de construcción?
En la norma A CI 211.1 se recomienda el intervalo de variación del revenimiento para distintos tipos de construcción. En los intervalos indicados se toman en cuentaJas diferencias en las características de los agregados y de las condiciones de colocación. La inclusión de aire permitirá generalmente menores revenimientos para los mismos requisitos de colocación. El revenimiento adecuado puede variar desde cero hasta una condición fluida.
145. ¿Cómo se coloca el concreto?
La colocación del concreto se realiza con botes, tolvas, carritos empujados manualmente o con motor, canalones y tuberías de descarga, bandas transportadoras, bombas (Fig. 5), tolvas con embudo (tremie), y equipos de pavimentación (ACI 304R, ACI 304.2R, ACI 304.3R, ACI 304.4R). Otra técnica efectiva de colocación tanto para el morterp como para el concreto es el proceso de concreto lanzado, en el cual se aplican reumáticamente capas delgadas en aquellos casos en que el uso de cimbras no es conveniente o es impráctico, cuando el acceso o la ubicación dificulte la colocación, o donde no se puedan emplear técnicas de colado normales (ACI 506).
146. ¿Qué es el rendimiento?
El rendimiento es el volumen de concreto fresco producido en una mezcla y expresado en metros cúbicos. Se calcula dividiendo el peso total del material entre el peso volumétrico medido del concreto recién mezclado.
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Fig. 5 Concreto colocado por bombeo en la cubierta de un puen·
te. (Fotografía cortesía de la PCA.)
6.2 Compactación
147. ¿Por qué se necesita la compactación?
Una masa de concreto recién colocado generalmente tiene forma de panal de abejas, con huecos llenos de aire atrapado que son mayores que las burbujas de aire intencionalmente incluidas. Si se deja endurecer en esta condición, el concreto no será uniforme, y será débil, poroso y con muy baja adherencia con el acero de refuerzo. También tendrá una apariencia pobre. Es necesario compactar la mezcla si se va a querer que tenga las propiedades normalmente deseadas y esperadas para el concreto (ACI 309R). La compactación es el proceso de inducir un acomodo más cerrado entre las partículas sólidas del concreto o del mortero recién mezclados durante la colocación mediante la reducción de vacíos, generalmente con vibración, centrifugación, varillado, apisonado, o alguna combinación de estas acciones (ACI 116R).
Algunos usos del concreto no permiten un acceso adecuado para el equipo de vibración a fin de llevar a cabo la compactación. En tales circunstancias, se puede producir un concreto que se compacte por sí mismo. Este concreto contiene un alto rango de aditivos reductores de agua y fluye bajo la acción de la gravedad. En vez de revenimiento, la medición usada para este tipo de concreto es el flujo de revenimiento, que es el diámetro del tendido. Muchos concretos de alto revenimiento se verán beneficiados con la vibración ligera para eliminar el aire atrapado residual, pero el concreto verdaderamente "autocompactable", donde casi todo el aire atrapado escapa sin presiones de compactación, se puede fabricar cuando se necesite.
148. ¿Cómo se compacta el concreto?
El método de compactación deberá ser compatible con la mezcla de concreto, las condiciones de colocación, lo intricado de la.cimbra, y la cantidad de acero de refuerzo. En la norma ACI 309R se explican los métodos de compactación. Parte de la compactación es debida a la gravedad, a medida
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que el concreto se deposita dentro de la cimbra. Esto es particularmente válido para m~zclas fluidas bien proporcionadas para las cuales se requiere 1-m esfuerzo adicional de compactación más bajo. Los concretos autocompactables proporcionan las propiedades nece~arias sin necesidad de un esfuerzo adicional de compactación.
Los métodos de compactación manual se usan generalmente sólo en la colocación de volúmenes pequeños de concreto no estructural. Las mezclas plásticas o más fluidas se pueden compactar mediante varillado. La compactación con paleta -en la cual se introduce repetidamente una herramienta plana y se extrae pegada a la cimbra- se usa a veces en las superficies en contacto con la cimbra. Se puede usar el apisonado manual para compactar mezclas rígidas. El método de compactación de uso más común es la vibración. El vibrado puede ser interno, externo, o ambos. El vibrado consiste en someter al concreto recién colocado a impulsos vibratorios rápidos que licuan el mortero y que reducen drásticamente la fricción interna entre las partículas de agregado. Al estar en esta condición, el concreto se asienta bajo el efecto de la gravedad (en ocasiones ayudado por otras fuerzas). Cuando se suspende el vibrado, vuelve a aparecer la fricción (ACI 309R).
149. ¿Cómo se debería compactar el concreto para obtener un llenado completo de las cimbras y alrededor del acero de refuerzo?
El vibrado interno de alta frecuencia ha demostrado una gran ventaja con respecto a otros métodos dentro de una amplia gama de formas y tamaños de los miembros estructurales (ACI 309R y ACI 309.1 R). Cuando se selecciona adecuadamente la consistencia del concreto y la capacidad del vibrador para el tipo de mezcla y dimensiones del elemento, la vibración interna permitirá una compactación más completa de un concreto de bajo contenido de agua y de bajo revenimiento que lo que posiblemente se logre usando métodos manuales. Los vibradores más grandes y más poderosos que se pueden operar en un trabajo dado generalmente producirán los mejores resultados con la menor mano de obra. Los vibradores adosados a las cimbras o al sistema de refuerzo se pueden usar con provecho donde resulte imposible emplear vibradores por inmersiqn. No hace falta modificar la mezcla o el rcYcnimicnto.
Con vibraciones de alta frecuencia el concreto se vuelve fluido, y la acción de la gravedad desplaza al mortero y al concreto para llenar cualquier espacio remanente a medida que se coloca el concreto. Por lo tanto, con una colocación cuidadosa para evitar segregación y espesores excesivos de concreto antes de la vibración, una vibración acuciosa llenará sólidamente el concreto alrededor de las varillas de acero, entre ellas y la cimbra, y en las esquinas e irregularidades. Es mejor tener un poco más de vibración a que ésta resulte insuficiente. Cuando las burbujas ascendentes de aire atrapado cesen de romper la superficie del concreto, se podrá suspender la vibración. Si esta cantidad de vibración parece traer consigo un exceso de materiales finos hacia la superficie, es mejor reducir el revenimiento en lugar de la cantidad de vibración.
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El revibrado tan tardío como cuando el vibrador en operación se hunda a través de las capas superiores por sí mismo resulta benéfico para el concreto cimbrado. Además, para aumentar la resistencia del concreto y para mejorar la adherencia por debajo de las varillas horizontales, con este procedimiento se evita en gran medida la filtración por debajo de los tirantes de la cimbra que se dejan en las paredes exteriores, se corrige el agrietamiento debido a asentamientos plásticos sobre las aberturas y sobre las varillas y tomillos horizontales superiores, y se reduce notablemente el número de huecos de aire superficiales ("cavidades") en la parte superior de las zonas cimbradas.
150. ¿El exceso de vibraciones produce segregación y pérdida del contenido de aire?
Los concreto de densidad normal que están bien proporcionados y que tienen una consistencia adecuada no son fácilmente susceptibles a la segregación producida por el exceso de vibrado (ACI 309). Sin embargo, una mezcla con exceso de mortero es propensa a la segregación cuando se vibra demasiado. Una mezcla bien proporcionada con un adecuado sistema de aire y vacíos perderá parte de su aire durante el vibrado. El sistema seguirá proporcionando una resistencia satisfactoria al congelamiento y deshielo debido a que la pérdida de aire se tendrá en las burbujas de gran tamaño y con ello no aumentará el factor de separación de burbujas más allá de límites aceptables.
151. ¿Qué importancia tiene la compactación en la resistencia?
La intención de la compactación es minimizar la cantidad y tamaño de los vacíos atrapados. La eliminación de los vacíos de aire da lugar a un aumento en la resistencia. En un concreto adecuadamente consolidado, la cantidad de aire atrapado es generalmente menor de 2%. La resistencia aumenta del orden de 5% por cada 1% de aire atrapado que se elimina durante la compactación.
6.3 Terminado y texturizado
152. ¿Cuál es la finalidad del acabado y texturizado de las superficies de concreto?
El acabado y texturizado de las superficies proporciona un as- . pecto estético y seguridad. Los tenninados decorativos pueden ser aptos en tableros y muros. Se dispone de una amplia variedad de acabados exteriores, tales como concreto coloreado, agregado expuesto, pintura gráfica y acabados en el recubrimiento de las cimbras (ACI 55 1 R). Las superficies texturizadas decorativas en la cual las cavidades forman parte de la textura proporcionan una mejor solución a la presencia de cavidades que las superficies formadas por un revestimiento constituido por una capa de mortero de estuco. Muchas superficies necesitan estar lo suficientemente lisas como para pegar mosaicos o instalar alfombras. En ciertas operaciones harán falta pisos planos y nivelados para el adecuado funcionamiento del equipo (véase la norma ACI 302.1R). Lasa allanadoras motorizadas de acabado (Fig. 6) se pueden
Fig. 6 Allanadoras motorizadas empleadas en pisos industriales.
(Fotografía cortesía de la PCA.)
usar para obtener superficies densas, tersas y duras con Jn cualidad de ser planas y estar a nivel.
En superficies de rodamiento, la textura proporciona resistencia ant idcrrapante y las características friccionantes necesarias. La resistencia antiderrapante de los pavimentos se ve afectada tanto por la "microtcxtura" como por la "macrotextura" del pavimento. La ,i:nicrotextura está relacionada con el agregado fino en la fracción de mortero de la mezcla de concreto. La macrotextura está constituida por las estrías o ranuras más profi.tndas que se pueden medir y que se forman en el concreto plástico durante las operaciones de acabado, o que constituyen las ranuras de poca profundidad que se cortan en el pavimento endurecido con cabezas de corte formadas por sierras circulares diamantadas separadas uniformemente (ACI 325.6R).
153. ¿Cuándo se puede iniciar el proceso de acabado?
El proceso de acabado se debería iniciar tan pronto como sea posible después de que se haya detenido el sangrado y que el concreto haya endurecido lo suficiente como para que la superficie no se cierre con el texturizado. Esto coincide típicamente con el momento del fraguado inicial del concreto. Se necesita concluir el acabado antes de que llegue el momento del fraguado final del concreto.
6.4 Curado y protección
154. ¿Qué es el curado?
El curado es la acción que se lleva a cabo para conservar las condiciones de humedad y de temperatura en una mezcla cementante recién colocada a fin de permitir la hidratación del cemento hidráulico y, en caso necesario, el desarrollo de las reacciones puzolánicas de tal forma que se puedan generar las propiedades potenciales de la mezcla (ACI 116R y ACI 308). La presencia de suficiente humedad para mantener una humedad relativa (HR) de más del 80% dentro del concreto así
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como temperaturas favorables arriba de los 1 o oc son condiciones necesarias para la continuación de las reacciones químicas de las cuales depende el aumento en la resistencia (ACI 308R). El control de la humedad y de la temperatura también reduce los cambios volumétricos adversos que pueden dar lugar a agrietamiento en estructuras y en losas (ACI 209R y ACI 302.1R).
Durante el curado temprano, la estructura interna del concreto se desarrolla para proporcionar resistencia y baja permeabilidad. Puede ser suficiente retener la humedad dentro del concreto (véase la pregunta 15 8) cuando la relación a/mc está arriba de 0.4; sin embargo, para mezclas con relación almc menor de 0.4, hace falta agregar agua durante el curado. En ese tipo de concreto, el curado con agua debería iniciarse tan pronto como sea posible, conservando el agua libre en el concreto para reemplazar cualquier pérdida de humedad y para ayudar a disipar el calor.
155. ¿Qué se entiende por concreto debidamente curado?
Este término significa que el concreto fue curado de acuerdo a las recomendaciones de los documentos contractuales o conforme con las normas vigentes de prácticas adecuadas, preferentemente sobre el mismo tema (ACI 308R) y, por lo tanto, cuando el concreto endurecido ha alcanzado los niveles de propiedades importantes que se esperaban. Resulta afortunado, en algunos casos, que este resultado se obtendrá aun en el caso en que ninguna acción se haya tomado para garantizarlo. No se debe confiar en el autocurado a menos que se proponga específicamente.
156. ¿Hay alguna medida que indique la terminación o el suficiente curado?
No. El suficiente curado se puede juzgar con respecto a la resistencia in si tu o alguna otra propiedad cuantificable. El curado temprano inadecuado con frecuencia produce agrietamiento por contracción plástica lo cual da lugar a una superficie débil y mayor agrietamiento ACI 308R).
157. ¿Cuánta agua se combina con el cemento durante el endurecimiento del concreto?
Para una hidratación completa del cemento portland, la relación almc es del orden de 0.4 en peso. Sólo 0.2 unidades de agua en peso se combinan químicamente con el cemento durante la hidratación. El producto de la hidratación tiene del orden de 30% de vacíos y el agua tiene que estar disponible para llenarlos, para lo cual se requieren las otras 0.2 unidades de agua.
158. ¿Qué métodos se usan comúnmente para garantizar suficiente humedad para el curado del concreto?
El concreto se conserva húmedo al agregarle agua mediante inundación, rociado continuo, cubriéndolo con yute, mantas de algodón o materiales semejantes húmedos, o mediante la retención de la humedad al cubrirlo con papel especialmente preparado, polietileno u otras películas de plástico; o rociándolo
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con un compuesto líquido de curado formador de membrana. Si se dejan las cimbras metálit as o de madera bien lubricada en el lugar se puede conseguir una protección considerable contra la pérdida de humedad, sobre. todo cuando las superficies superiores no cimbradas del concreto se conservan saturadas con yute húmedo, arena o mangu~ras para remojar. Se agrega agua para sustituir a la que se ha perdido. Si no hay pérdida de agua, no se debe agregar más agua a menos que la relación a/mc sea de menos de 0.4 en peso, o a menos que la composición del cemento implique la adición de agua (ACI 223R).
159. ¿De qué manera influye la temperatura en el curado?
Mientras más alta es la temperatura, más rápidamente avanzan las reacciones de hidratación y puzolánicas. Las pruebas en especimenes sellados contra la pérdida de humedad muestran resistencias tempranas más altas pero menores resistencias a edades posteriores a medida que la temperatura se eleva por arriba de 5°C. A temperaturas por debajo de 5°C, la rapidez de hidratación se retrasa grandemente. A temperaturas de congelamiento, se usan aditivos especiales para el desarrollo de la resistencia. Para temperaturas entre 5° y l5°C se pueden obtener resultados satisfactorios al prolongar el periodo de curado en húmedo. Para especimenes de control de obra curados a 20°C, las temperaturas más bajas en el momento delcolado y durante unas cuantas horas posteriores, producen resistencias más altas a edades entre uno y tres meses. El rápido endurecimiento en las primeras horas y la acelerada rapidez de desarrollo de la resistencia temprana bajo las temperaturas más altas son perjudiciales para el desarrollo subsiguiente de resistencia.
160. ¿Cuál es el efecto del congelamiento del concreto?
El congelamiento de un concreto recién mezclado puede ser muy perjudicial. Puede alterar la masa y mermar permanentemente la resistencia y la efectividad del sistema aire-vacíos. Para evitar daños inducidos por la congelación a edades tempranas, el concreto deberá protegerse contra un solo ciclo de congelamiento hasta que se desarrolle una resistencia a la compresión de 3.5 MPa. Si se expone a ciclos de congelamiento y deshielo cuando todavía está saturado críticamente, el concreto deberá protegerse hasta que su resistencia a la compresión haya alcanzado 24 MPa (ACI 306R).
Cuando se proteja el concreto más allá del primer día, es particularmente importante evitar que se seque el concreto. Debido a su humedad absolutamente baja, el aire de invierno tiene una gran afinidad con el agua cuando aumenta su temperatura, por lo que el concreto desprotegido se seca rápidamente en recintos calentados.
161. ¿Qué métodos se usan para proteger al concreto contra temperaturas bajas?
Los métodos varían de una simple protección con mantas al empleo de aditivos acelerantes, el calentamiento inicial de los materiales, o recintos complejos con calefacción. Los métodos más simples se usan cuando el clima frío llega de impro-
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viso a una obra a punto de tenninarse o a una que se está iniciando al suponer que está a punto de llegar el clima templado. Cuando se recurre a acciones improvisadas es posible que obtengan resultados poco satisfactorios. Con operaciones bien planeadas, el concreto se ha colocado con éxito en temperaturas muy por debajo de -20°C (ACI 306R).
162. ¿Se puede confiar en el calor liberado por la hidratación del cemento como protección en climas fríos?
Sí, siempre y cuando las cimbras estén aisladas ténn;,·amente, las superficies expuestas, esquinas y bordes ten~ an doble aislamiento (ACI 306R), y la temperatura del con,· reto colocado esté arriba de 1 0°C. De otra manera, se tendrá que aplicar calor externamente. En grandes masas, el calor de hidratación puede acortar el periodo durante el cual se requiere calor artificial aunque sigue siendo necesaria la protección temprana en beneficio de la superficie. Las superficies del concreto masivo deberán protegerse contra un enfriamiento demasiado rápido ya que se puede presentar un agrietamiento serio como resultado de un gradiente térmico demasiado brusco entre la superficie y el interior.
163. Cuando se usan recintos calentados para proteger al concreto recién colocado, ¿qué precauciones se deben tomar?
Lo más importante es mantener una humedad alta. Cuando se usan calefactores de combustión para generar calor será necesaria una buena ventilación así como un amplio abastecimiento de humedad debido a que el bióxido de carbono hará que la nueva superficie de concreto se vuelva carbonatada (ACI 306R).
164. Cuando se calienta el agua y los agregados, ¿son necesarias algunas limitaciones?
La temperatura del agua no debe exceder 80°C ya que podría presentarse un fraguado rápido al entrar en contacto con el cemento. Ninguna porción del agregado calentado deberá estar tan caliente como para que cause ese fraguado. La temperatura del concreto mezclado deberá estar arriba de los 1 0°C. Cuando se use agua calentada a más de 80°C, podrá ser necesario ajustar el orden en que se dosifican y mezclan los ingredientes. Puede ser útil agregar el agua caliente y el agregado gmeso antes que el cemento y suspender o hacer más lenta la adición de agua mientras se dosifica el cemento y los agregados (ACI 306R).
165. ¿Son necesarias algunas limitaciones de temperatura durante el curado el concreto en climas cálidos?
La temperatura demasiado elevada del concreto durante la colocación puede ser desventajosa. En general se especifican valores límite superiores para la temperatura inicial del concreto y para la temperatura ambiente en la cual se puede colocar el concreto (ACI 305R).
Si las altas temperaturas, causan una alta tasa J0 evaporación durante el curado en húmedo, puede aparecer agrietamiento debido a la evaporación por el enfriamiento. Con medidas como el uso de hójas de plástico para protección se pueden reducir la evaporación (ACI 308R).
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166. ¿Cuándo se usa el curado a vapor?
Para el curado a vapor se usa vapor de agua a la presión atmosférica o a presiones más altas. Cuando el curado es a presión atmosférica, las temperaturas del recinto oscilan generalmente entre 40° y 70°C. El curado a vapor se usa cuando se necesita desarrollar resistencia temprana y donde se requiere calor para la hidratación, como en el caso de climas fríos. En las plantas de presfuerzo y de precolado, el vapor a la presión atmosférica proporciona altas resistencias tempranas lo cual permite un descimbrado rápido y la reutilización de la cimbra. Las tasas excesivas de calentamiento y de enfriamiento pueden dar lugar a grandes cambios volumétricos perjudiciales y deberían evitarse.
167. ¿Cómo se puede medir la eficacia del curado?
El control de humedad en el concreto recién mezclado garantiza que las propiedades deseadas se van a alcanzar y que se minimiza la posibilidad de agrietamiento por contracción plástica. Las pérdidas dy evaporación que sobrepasan un nivel crítico (0.5 kg/m2/h) pueden causar agrietamiento antes del fraguado inicial. Con base en la velocidad del viento, en la temperatura ambiente y del concreto, y en la humedad relativa, se puede estimar la rapidez de evaporación usando un nomograma que aparece en las normas ACI 308 y ACI 305R. Si se supone que el grado de humedad es el adecuado, la resistencia del concreto en la estructura se puede estimar mediante un índice de madurez que relaciona el tiempo y los incrementos de temperatura en el concreto de campo con la resistencia de cilindros de la misma mezcla de concreto determinada antes de las operaciones de colocación (véase la pregunta 209). Por otro lado, se pueden tomar corazones de la estructura para asegurarse de que las propiedades especificadas se han alcanzado. La observación visual de la superficie de concreto podría indicar si se ha presentado agrietamiento debido a la falta de un curado adecuado.
168. ¿Cuál es la importancia del curado en cuanto a la resistencia?
El concreto puede generalmente seguir ganando resistencia durante un largo tiempo, siempre y cuando las condiciones de temperatura y de humedad sean favorables para la formación del aglutinante y que esté disponible el espacio original lleno de agua de mezclado (véase la pregunta !57) (ACI 308). Por lo tanto, cualquier especificación que se refiera a la resistencia deberá establecer específicamente o dejar implícito un ambiente particular. El efecto de las condiciones de temperatura en el desarrollo de resistencia del concreto también se incluye en las normas ACI 305R y ACI 306R.
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169. ¿Seguirá ganando resistencia el concreto aun cuando no esté en presencia de humedad?
No. El concreto no puede ganar resistencia excepto como resultado de la hidratación continua del cemento o de la reacción de la puzolana con la cal, la cual puede ocurrir únicamente en presencia de agua. Sin embargo, el agua no se pierde inmediatamente del concreto en condiciones ordinarias, y seguirá aumentando un poco la resistencia con el paso del tiempo. La magnitud y el periodo de dicho aumento dependerá de la relación a/mc de la mezcla y del tamaño de los miembros de concreto así como del grado de exposición a las condiciones de secado. Ella Fig. 7 se ilustra la generación de resistencia a la compresión de especimenes de concreto extraídos durante el curado en húmedo a diferentes edades y expuestos posteriormente al aire del laboratorio (ACI 306R). En esta gráfica se observa que a medida que los especimenes se secan, el desarrollo de resistencia cesa.
170. ¿Se puede restituir en el concreto la ganancia en resistencia que ha cesado debido al secado a edades tempranas mediante el curado en húmedo?
Sí, parcialmente, pero a cambio de cierta disminución de la resistencia. El periodo más favorable de curado es en los primeros días o semanas. El curado continuo en húmedo después de un periodo temprano de secado seguirá favoreciendo el desarrollo de resistencia, aunque siempre existirá la posibilidad de que se hayan producido daños por contracción debidos al secado prematuro.
171. ¿Se pueden mejorar las propiedades del concreto mediante el curado en otros aspectos diferentes a la resistencia?
Sí. Las propiedades deseables del concreto tales como resistencia a la abrasión, resistencia a la adherencia y baja permea-
00 r---------------------------~
50
Al aire después de 7 dias de curado en húmedo
En el ambiente del laboratorio todo el tiempo
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o U........l------'--------------- .....l o o 7 28 91 365
Edad para la prueba, días
Fig. 7 Resistencia en función de la edad. (Figura cortesía de la
PCA.)
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; 1mcyc
bilidad se mejoran mediante un curado adicional. Además, se minimizan los cambios volumétricos que pueden causar agrietamientos (ACI 224R).'
El curado es de gran importañcia para mejorar la resistencia al deterioro del concreto que va a estar expuesto a~¡~ los de congelamiento y deshielo en condición saturada (ACI 306R).
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1 tmcyc
Capítulo 7
Después de la construcción - evaluación, mantenimiento y reparación
172. ¿Qué pasos hay que seguir para la reparación de estructuras de concreto?
Un entendimiento básico 9e las causas que producen las deficiencias en el concreto y los mecanismos de degradación (ACI 201.2R) es esencial para ejecutar evaluaciones significativas y reparaciones exitosas. El primer paso consiste en evaluar las condiciones actuales de la estructura de concreto. El procedimiento que se puede usar para evaluar las estructuras de concreto antes de la rehabilitación se presenta en la norma ACI 364.1R. Se usan las observaciones visuales y otros datos de apoyo para detenninar los mecanismos que originaron el problema. Esta información se emplea para seleccionar el método y los materiales necesarios para la reparación. En un proyecto de reparación o de rehabilitación generalmente intervendrá la remoción del concreto deteriorado, dañado o defectuoso. Los lineamientos se presentan en las normas ACI 332R, ACI 546R y ACI 555R.
173. ¿Existen algunas pruebas que se puedan hacer directarltente en la estructura para determinar si el concreto ha desarrollado la resistencia adecuada sin el riesgo de sobrecargar o de causar daños a la estructura?
Sí. Existen varios métodos para estimar la resistencia in situ del concreto en construcciones existentes (véanse las preguntas 203 a 208). Entre los métodos se incluye en martillo de rebote, la resistencia a la penetración, la extracción, el desprendimiento por tensión, y la velocidad de pulsaciones ultrasónicas (ACI 212.3R)." En general, estos métodos implican una relación con la resistencia, la cual normalmente se establece en el caso de grandes proyectos. El método más preciso es el de extraer corazones (núcleos) y ensayarlos de acuerdo con la norma ASTM C 42.
174. ¿Siempre habrá necesidad de reparar el concreto agrietado?
Las grietas en el concreto tienen muchas causas y efectos. Las grietas pueden afectar únicamente la apariencia, o pueden ser indicativas de importantes deterioros estructurales o de una falta de resistencia a la degradación en el ambiente de servicio (ACI 224.1R). Las grietas pueden representar la extensión total del daño, o pueden señalar problemas de mayor magnitud. Su significado depende del tipo de estructura así como de la naturaleza del agrietamiento; por ejemplo, las grietas que son aceptables en edificios tal vez no sean permitidas en estructuras de retención de agua. Las grietas en edificios de estacionamiento o en estructuras de puentes pueden facilitar la intrusión de cloruros que originan la corrosión del acero de refuerzo (ACI 345.1R y ACI 362.1R). La reparación de grietas se explica en las normas ACI 224.1R, ACI 546R y ACI 357R.
175. ¿Se usan ampliamente las resinas epóxicas en la construcción y reparación del concreto?
Las resinas epóxicas se utilizan con el concreto en forma de recubrimientos, materiales de reparación, lechadas, agentes adherentes, pinturas, adhesivos, morteros epóxicos, selladores, selladores penetrantes, superficies de rodamiento, y como aditivos para concreto de cemento hidráulico para fabricar concreto epóxico modificado con polímeros (ACI 503R).
176. ¿Se usa para reparaciones el concreto con polímeros y el concreto modificado con polímeros?
El concreto con polímeros es un material compuesto en el cual el agregado se aglomera entre sí dentro de una matriz mediante un aglutinante de polímero. Los materiales estructurales con agentes reforzadores no contienen cemento hidratado como aglutinante, aunque se puede usar cemento portland como agregado o rellenador. El concreto con
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polímeros puede proporcionar un material para parchado de curado rápido y alta resistebcia adecuado para usarse en la reparación de estructuras de 'concreto de cemento hidráulico. Las sobrecapas de conc.reto con polímeros pueden proporcionar una superficie durable y resistente al desgaste en concretos hechos con ce1i1ento hidráulico. Los concretos modificados con polímeros, tales como el concreto modificado con látex, se usan ampliamente para sobrecapas y contienen fases de cemento hidratado (ACI 548.1R).
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177. ¿Cualquier persona puede llevar a cabo las pruebas?
Las prueban deben ser realizadas por personas certificadas en las categorías aplicables. El ACI proporciona certificación para Supervisor de Construcciones de Concreto, Técnico de Pruebas de Campo Nivel J, Técnico de Pruebas de Laboratorio Nivel I y Nivel II, Técnico en Pruebas de Resistencia del Concreto, Técnico en Pruebas de Campo de Agregados, y Técnico en Pruebas de Laboratorio de Agregados. Muchos organismos estatales también proporcionan certificación en estas áreas.
8.1 Antes de la construcción: mezclas de prueba y muestreo
178. ¿Qué pruebas son necesarias o recomendables para preparar una serie de mezclas de prueba y llegar a una mezcla adecuada para un trabajo en particular?
Se debe determinar el peso volumétrico aparente, e l contenido de aire y la temperatura del concreto recién mezclado así como las propiedades especificadas en estado endurecido. Con esta información y conociendo las cantidades de cada material usado, se deberán calcular y tabular las cantidades corregidas dosificadas y la relación a/mc. Se pueden hacer pruebas de revenimiento (véase la pregunta 183) y registrar las observaciones relacionadas con la trabajabi lidad - tendencia a la segregación, aspereza y exceso de mortero. Con base en las cantidades corregidas, se podrán estimar las proporciones para usarse en la segunda mezcla de prueba. U n registro completo de todas las mezclas de prueba será muy valioso como referencia al cambiar la mezcla para que satisfaga nuevas condiciones en la obra.
En el registro se deberán mostrar las cantidades reales vaciadas en la revolvedora así como las correcciones necesarias a
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Capítulo 8
Ensayes
la base de agregados saturados y superficialmente secos; además, deberá incluir la relación almc corregida por agua total, incluyendo el agua superficial introducida con los agregados (véase la pregunta 122).
179. ¿Se pueden preparar mezclas de prueba con coladas de tamaño natural al inicio de un trabajo?
Sí, con los mejoramientos necesarios en las mezclas subsiguientes. Si se empieza con una mezcla demasiado rica en mortero, los ajustes a la trabajabilidad necesaria se pueden hacer con menos dificultad. El mejor método es preparar coladas de tamaño natural antes de dar inicio a la obra a fin de permitir hacer los ajustes apropiados en las proporciones si las propiedades especificadas del concreto no se obtienen en ese momento. Si se preparan mezclas pequeñas en el laboratorio, tal vez todavía sean necesarios pequeños ajustes a las mezclas de campo debido a las diferencias entre las condiciones de laboratorio y las de campo.
180. ¿Cómo se deben tomar muestras de concreto recién mezclado en el campo para obtener información acerca del concreto en la estructura?
Las muestras se deberán tomar tan cerca de punto de colocación como sea posible. Muchas veces se obtienen en el punto de descarga del concreto desde la revolvedora. Se pueden especificar otros puntos de muestreo, tales como la descarga de una bomba de concreto. Las muestras se deberán tomar de varios puntos de una mezcla en cantidad suficiente para que, cuando se combinen entre sí, se pueda contar con material sobrante para el número requerido de especimenes. La muestra de prueba se deberá proteger cuidadosamente contra pérdidas de humedad y se deberá volver a mezclar y manejar lo menos que sea posible. Un muestreo inadecuado da lugar a información errónea acerca de las propiedades del concreto (ASTM C 172).
181. ¿Cómo se puede determinar el agua superficial o libre que contienen los agregados?
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El agua libre es simplemente la diferencia entre el peso de una muestra del agregado húmedo saturado y el peso de la misma muestra en la condición saturada y superficialmente seca. Se pueden consultar los métodQs estándar de prueba para la humedad superficial en agregados finos (ASTM C 70). Si seconoce la capacidad de absorción de los agregados, un método más común para determinar la humedad superficial es mediante el secado del agregado (ASTM C 566).
El agua dentro de las partículas de agregado no afecta a la mezcla ni a la relación a/mc. Sin embargo, se debe dejar una tolerancia para el agua que será absorbida por el agregado seco y puede llegar a ser de hasta el95% de su capacidad total de absorción durante el periodo de mezclado. Muchas plantas de concreto cuentan con medidores calibrados de humedad (basados en la resistencia eléctrica o en la tecnología de microondas) con los que se monitorea continuamente la humedad libre del agregado y que tienen la capacidad de ajustar automáticamente el agua agregada para mantener el contenido de agua de mezclado dentro de los límites especificados.
8.2 Durante la construcción
8.2.1 Trabajabilidad
182. ¿La prueba de revenimiento es valiosa como una medida de la consistencia o de la trabajabilidad?
Sí, la prueba de revenimiento puede ser útil como indicadora de la consistencia y, para ciertas mezclas, también puede ser indicativa de la trabajabilidad (véase la pregunta 8). Sin embargo, no sirve para medir cualquiera de estas características ya sea separada o directamente. Se han estado usando experimentalmente reómetros para medir las propiedades básicas relacionadas con el flujo en concretos recién mezclados. No se ha adoptado un procedimiento estándar de prueba.
183. ¿Cómo se realiza la prueba de revenimiento?
De conformidad con la norma ASTM C 143, un molde con la fo~a de un tronco de cono se llena con el concreto recién mezclado en tres capas, cada una de las capas siendo varillada
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con una barra terminada en punta de bala. Una vez que se ha s llenado el molde, el concreto se enrasa con la misma varilla y el molde se levanta lentamente en dirección vertical. A la cantidad con la cual la masa se asienta se le denomina el revenimiento (Fig. 8). Un revenimiento bajo indica una consistencia seca mientras que un revenimiento alto es representativo de una consistencia húmeda.
184.P. ¿Por qué la prueba de revenimiento no es una medida absoluta de la consistencia o de la trabajabilidad?
No se establece la diferencia entre mezclas de carácter diferente. Por ejemplo, una mezcla gruesa áspera y una con un alto contenido de agregado fino que tengan el mismo revenimiento no se puede decir que posean la misma consistencia. Esto es todavía más válido en el caso de la trabajabilidad. Sin embargo, en concretos con aire incluido, con su mayor plasti-
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cidad y cohesión intrínsecas, el revenimiento es una mejor medida tanto para consistencia como para trabajabilidad.
185. ¿Cuándo resulta útil la prueba de revenimiento para detectar cambios en el concreto?
Cuando los agregados y el contenido de cemento permanecen inalterados, la prueba de revenimiento proporciona una buena medida de los cambios en consistencia. En donde los materiales se puedan medir con precisión, un cambio del revenimiento a medida que avanza el trabajo es indicativo ya sea de una modificación en la granulometría de los agregados o de un cambio en el contenido de agua o en el contenido de aire del concreto. La prueba de revenimiento bajo estas condiciones puede constituir una buena base de control. Sin embargo, el empleo de aditivos reductores de agua dificulta la determinación de si los cambios en la consistencia se deben a una modificación en el contenido de agua de mezclado o a los efectos del aditivo.
186. ¿En qué casos la prueba de revenimiento proporciona una indicación útil de la trabajabilidad?
Si se ha especificado que las mezclas poseen la trabajabilidad adecuada para una estructura dada, entonces los cambios en revenimiento se pueden considerar como indicativos de los
Fig. 8 Prueba de revenimiento; un revenimiento bajo se
muestra en la Figura 8(a). (Fotografías cortesía de la PCA.)
cambios correspondiente~ en trabajabilidad, siempre y cuando no se altere la dosificación del aditivo (ACI 211.3R, ASTM C 1170). .
187. ¿Qué prueba está disponible para evaluar el comportamiento del concreto con cero revenimiento conforme se vibra?
La prueba Ve be es la más accesible para evaluar el comportamiento del concreto sin revenimiento a medida que se va vibrando (ACI 211.3R, ASTM C 1170). En la prueba Vebe se mide la consistencia en función del tiempo necesario para que se pueda compactar una cierta masa de concreto mediante vibración en un molde de forma cilíndrica (ASTM C 1170).
8.2.2 Contenido de aire
188. ¿Cómo se determina el contenido de aire en el concreto recién mezclado?
En la ASTM se identifican tres métodos:
(1) El método gravimétrico (ASTM C 138) en el cual el contenido de aire se determina al restar la suma de los volúmenes absolutos de los ingredientes en una mezcla del volumen medido del concreto mezclado calculado a partir de su peso volumétrico.
(2) El método volumétrico (ASTM C 173) en el cual el aire se extrae del concreto mediante agitación en un recipiente cerrado lleno de agua y el aire se mide por el abatimiento del nivel del agua.
(3) El método de presión (ASTM C 231) en el cual se encuentra la cantidad de aire a partir del cambio en volumen del concreto sometido a una presión conocida.
Los dos últimos procedimientos tienen ciertas ventajas con respecto al método gravimétrico. Cuando se ensaya un concreto con agregados de bajo peso volumétrico, el método de presión no se puede usar debido al aire que llena los poros del agregado, por lo que se aplica el método volumétrico.
189. ¿Es la densidad un buen indicador el contenido de aire?
Sí. Las pruebas de densidad en un concreto recién mezclado proporcionan información acerca del nivel de contenido de aire (ASTM C 138). Debido a que el contenido de aire tiene un efecto importante sobre las propiedades del concreto, las pruebas de densidad proporcionan información adicional útil para las mediciones del contenido de ai re.
8.2.3 Temperatura
190. ¿Cómo se mide la temperatura del concreto?
La norma ASTM C 1064 es el método estándar de prueba para medir la temperatura del concreto recién mezclado. La temperatura se lee con un dispositivo medidor de temperatura introducido en el concreto. La temperatura afecta la rapidez de hidratación.
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8.3 Después de la construcción
8.3.1 Resistencia
191. ¿Cuáles son las condiciones de prueba que afectan a los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión del concreto?
Los principales factores que influyen ella resistencia medida de un espécimen de concreto son los siguientes:
• Selección del tamaño y geometría del espécimen.
• Extracción de la muestra (ASTM C 172).
• Preparación del espécimen (ASTM C 31 o C 192).
• Manejo y transporte del espécimen (ASTM C 31).
• Curado del espécimen (ASTM C 31 o C 192)
• Preparación de los extremos del espécimen (ASTM C 617, ASTM C 1231).
• Conservación de las condiciones de humedad del espécimen (ASTM C 31 oC 192).
• Selección del tipo y tamaño del bloque de apoyo (ASTM C 39).
• Colocación del espécimen en la máquina de prueba para aplicar cargas concéntricas (ASTM C 39).
• Selección de la velocidad de aplicación de la carga (ASTM C 39).
• Cálculo de la resistencia a partir del área real medida de la sección transversal (ACI 214, ASTM C 39).
192. ¿Es correcto que el método de moldeo afecta a los resultados de la prueba?
Sí. A menos que los especimenes se moldeen correctamente, los resultados que se obtengan serán erráticos. El concreto se deberá colocar dentro del molde en capas; luego, cada capa se deberá varillar o vibrar si el revenimiento es de 25 mm o mayor, y se vibrará si el revenimiento es menor de 25 mm. El molde se deberá sujetar firmemente en posición vertical durante el llenado y se apoyará sobre una placa de base que realmente constituya un plano horizontal. Se deberá evitar la fuga de agua del concreto moldeado. V éanse en las normas ASTM C 31 y ASTM C 192los lineamientos para la fabricación y curado de los especímenes de prueba en el campo y en el laboratorio, respectivamente.
193. ¿Qué tamaño y forma del espécimen son los que se recomiendan?
En Norteamérica, el espécimen estándar es un cilindro con una altura del doble de su diámetro. El diámetro deberá ser cuando menos tres veces más grande que el tamaño máximo nominal del agregado grueso. En los Estados Unidos, los cilindros de uso más común son de 150 mm por 300 mm o de
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152 mm por 305 mm. El empleo de cilindros de 100x200 mm o de 1 02x203 mm va en aulnento. Las resistencias promedio obtenidas para cualquiera ae los tamaños se ha encontrado que son·prácticamente iguales; sin embargo, es de esperar una mayor variabilidad cuando se use el tamaño más pequeño de especímenes. En general, ~1 promedio de dos especímenes grandes o de tres pequeños es el que se usa como valor de prueba. En Europa se recurre a cubos, y las resistencias medidas son más altas que para cilindros probados con el mismo concreto.
194. ¿Qué irregularidades deben evitarse en los especímenes de prueba?
Se deberán evitar los extremos irregulares, sobre todo los extremos convexos, los extremos no paralelos, o los extremos que no sean perpendiculares al eje del cilindro (ASTM C 39). Una convexidad de 0.25 mm en el cabezal del extremo reduce la resistencia del orden del25%. Los extremos fuera de paralelismo en más de 6 mm disminuirán la resistencia a pesar de que se use un bloque semiesférico de apoyo. Las suposiciones incorrectas acerca del diámetro traen como resultado áreas extremas erróneas que se usan en los cálculos. Se obtendrán resistencias bajas producto de la alteración física de los especímenes después de moldeados, como es el caso en que los especímenes antes del fraguado se sacudan por el paso de un tren. Con la inserción de una cama de hule-espuma entre la madera laminada sobre la que descansaban los cilindros y el terreno se pudo resolver el problema.
195. ¿Son los resultados de una prueba más altos en un espécimen húmedo que en uno seco?
Los resultados de una prueba de compresión no son más altos en un espécimen húmedo, pero sí lo son en una prueba a la flexión. Si se seca el espécimen justo antes de ejecutar la prueba se tendrá un ligero aumento de la resistencia a la compresión y un marcado descenso de la resistencia a la flexión. El secado parcial o superficial de los especímenes para pruebas a la flexión coloca a las fibras exteriores en un estado de tensión aun antes de aplicar la carga, con lo cual se reduce la resistencia medida.
196. ¿Qué métodos de cabeceo se recomiendan para los espccímenes ensayados a compresión?
Todas las nonnas ASTM que controlan el cabeceo, es decir las e 39' e 617 y e 123 1' han sido revisadas para adecuarse mejor a la preparación de los extremos, sobre todo en el caso de concretos de alta resistencia. Es muy común usar un mortero de azufre para el cabeceo. Las revisiones establecen varios requisitos adicionales para el uso de materiales azufrosos para cabeceo en las pruebas de concretos con resistencias arriba de 50 MPa:
• Si el material de cabeceo no tiene resistencias en especímenes cúbicos que sean cuando menos tan altas como la del concreto ensayado, un programa de pruebas de calificación por parte del fabricante debe demostrar su comportamiento.
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• El espesor máximo de cabeceo se reduce de 6 a 3 mm.
• Los cabezales deben envejecer un mínimo de 16 h en lugar de 2 h.
Otro sistema que se usa frecuentemente para cabecear es el método ASTM C 1231 para cabezales no adheridos en el que se usa una almohadilla elastomérica sujetada por un anillo metálico. Esta práctica permite el uso de cabezales no adheridos para resistencias hasta de 50 MPa sin que se necesiten pruebas de calificación. Para resistencias del concreto de entre 50 y 80 MPa el número de usos de un mismo elemento está limitado a 50 p:Uebas en vez de 100, y el usuario o el fabricante debe realizar una prueba de calificación para demostrar que las resistencias no se reducen en más del 2%. Los cabezales no adheridos no se permiten para resistencias arriba de 80 MPa debido a que no hay suficientes datos acerca de su comportamiento con concretos de más de 80 MPa de resistencia.
Los materiales para cabeceo hechos a base de cemento de yeso de alta resistencia o de cemento portland puro son en general aceptables para cabeceo, pero rara vez se usan. El esmerilado para producir extremos planos ha sido el método preferido por algunos laboratorios para ensayes de concreto de alta resistencia; sin embargo, las investigaciones recientes muestran comparaciones aceptables con extremos esmerilados para resistencias del concreto de hasta 117 MPa cuando los cabezales de azufre tienen menos de 3 mm de espesor y los cilindros se cabecean siete días antes de la prueba.
197. ¿Por qué se necesita un bloque de apoyo de asiento esférico para el ensaye de cilindros?
Es necesario un bloque de apoyo con asiento esférico para garantizar la aplicación de cargas concéntricas en el extremo del espécimen debido a que no todos los especímenes tienen sus caras perfectamente paralelas entre sí aun con el cabeceo.
198. ¿Qué procedimiento debe seguirse para el curado estándar de especímenes sujetos a pruebas de resistencia?
La ASTM proporciona prácticas estándar separadas para la preparación y curado de especímenes de concreto en el campo (ASTM C 31) y en el laboratorio (ASTM C 192). En el campo, los especímenes deben mantenerse en los moldes a una temperatura de entre 16° y zrc durante un periodo de hasta 48 h, para luego extraerlos de los moldes y almacenarlos en condiciones húmedas a 23°±2°C hasta que se vayan a probar. Para especímenes colados en el laboratorio, el curado es a 23°±2°C desde el momento del moldeado hasta la prueba. En la norma ASTM C 31 también se recomienda un procedimiento de curado en el campo cuya intención es usarse cuando la resistencia del concreto en la estructura va a ser estimada. En este caso, los especímenes se almacenan en la estructura o sobre ésta y se exponen al mismo medio ambiente que el de la estructura. En el reglamento ACI 318 se presentan los niveles aceptables de resistencia para el concreto debidamente curado en el campo.
199. ¿El almacenamientQ de los especímenes en la estructura es siempre un proc~dimiento satisfactorio para estimar la resistencia en el lugar?
No. El curado de concreto en una masa grande es probable que sea mucho mejor que en especímenes de prueba pequeños y los resultados de esas pruebas en especímenes curados en el campo pueden dar lugar a confusión. Aun cuando se ejerza el mayor cuidado durante el almacenamiento y protección de los especímenes en contacto con la masa de concreto que ellos tratan de representar, la incertidumbre es considerable - sobre todo en obras en climas fríos donde el procedimiento se usa con mayor frecuencia. Se cuenta con métodos de curado con temperaturas coincidentes en los cuales la temperatura del espécimen se ajusta a la de la estructura, los cuales proporcionan resultados satisfactorios. En el ACI 363 se recomienda este método para estructuras de alta resistencia. También se ha usado en aplicaciones de concreto masivo.
200. ¿Se usa alguna vez la extracción de corazones o de otros especímenes elaborados directamente de una estructura terminada para la determinación de la resistencia del concreto?
Sí, Este es un procedimiento ampliamente aceptado tanto para control de rutina como para investigaciones especiales en las que la condición de una estructura está en entredicho (ACI 318).
201. ¿Tiene la resistencia del corazón que ser igual a la resistencia especificadaf'c?
No. De acuerdo con el Reglamento de Construcción ACI 318, el concreto en un área representada por pruebas en corazones se debe considerar estructuralmente adecuada si el promedio de tres corazones es igual cuando menos a185% def'c y si en ninguno de los corazones es menor del 75% def'c·
202. ¿Se emplean alguna vez pruebas de carga en estructuras terminadas?
Sí. Éste ha sido un procedimiento aceptado desde hace mucho tiempo para el caso de estructuras en que se propongan nuevos tipos de construcción o métodos de diseño. Este procedimiento también se usa para resolver el aspecto de idoneidad de una estructura cuando los cilindros y los corazones sugieren que la resistencia es menor que la esperada o cuando una estructura se considera para un nuevo uso en el cual cargas más altas que las previstas por el diseño pueden estar presentes. El procedimiento de pruebas de carga y los criterios de aceptación se incluyen en el ACI 318. ln(ormación adicional se puede encontrar en el ACI 437R.
203. ¿Cómo se miden las propiedades del concreto en la estructura?
Es común ejecutar pruebas en el lugar del concreto dentro de una estructura para medir las propiedades del concreto
o 1mcyc
en la estructura. La aplicación principal de las pruebas en el lugar es para estimar la resistencia a la compresión del concreto ya sea durante la construcción, de manera ta l que las operaciones se puedan ejecutar con seguridad o que los procedimientos de curado se puedan concluir, o durante la evaluación de estructuras terminadas. Los métodos para estimar la resistencia a la compresión en el lugar se presentan en el ACI 228.1 R y entre ellos se incluye el martillo de rebote, la resistencia a la penetración, la extracción, el desprendimiento por tensión, la velocidad de pulsaciones ultrasónicas, la madurez, y los cilindros colados en el Jugar. Con estas pruebas no se altera el concreto y pueden causar sólo daños mínimos al concreto en el punto de prueba. Otros métodos para medir las características diferentes a la resistencia se comentan en el ACI 228.2R, entre ellos la inspección visual, los métodos de ondas de esfuerzo, los métodos nucleares, los métodos de penetrabilidad (absorción, y permeabilidad al aire y al agua), métodos magnéticos y eléctricos, termografía infrarroj a y radar de penetración terrestre. Para algunos métodos de penetrabilidad se necesitará perforar un barreno pequeño, lo que ocasiona un daño mínimo.
204. ¿Cuáles son las pruebas de velocidad de pulsaciones ultrasónicas y de pulsaciones reflejadas?
La prueba de velocidad de pulsaciones ultrasónicas, que se describe en la norma ASTM C 597, consiste en medir el tiempo que se toma una pulsación de energía vibratoria para viajar a través de un elemento de concreto. La energía vibratoria se introduce en el concreto mediante un transductor transmisor, que está acoplado a una superficie. La pulsación viaja a través del miembro y se detecta en el transductor receptor, que está acoplado en la superficie opuesta. La longitud de la trayectoria directa entre los transductores se divide entre el tiempo de recorrido para obtener la velocidad de la pulsación a través del concreto.
En la técnica de pulsaciones reflejadas también interviene la medición del tiempo de tránsito de una pulsación de energía vibratoria. A diferencia del método de velocidad de pulsaciones, en este caso el pulso es generado y recibido en la misma superficie (ACI 228.2R, ACI 437R). Esto resulta posible debido a que la pulsación se refleja en la frontera opuesta del miembro. Si la pulsación es generada por el impacto en un punto en lugar de ser una pulsación producida por un transductor, se conoce como el método de ondas reflejadas por impacto (ACI 228.2R). El método de ondas reflejadas por impacto se puede usar para medir el espesor del miembro (ASTM C 1383) o para localizar defectos internos (ACI 228.2R).
205. ¿Se relaciona la velocidad de la pulsación con la resistencia?
R. La velocidad de las pulsaciones aumenta a medida que se incrementa el módulo de elasticidad del concreto, al igual que sucede con la resistencia a la compresión. Por lo tanto, se pue-
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o 1mcyc
de usar para estimar la resistencia siempre y cuando se haya establecido la relación entr~ la velocidad de las pulsaciones y la resistencia para el concreto particular en cuestión.
206. ¿Qué otros usos existen para la velocidad de pulsación? 1
Una velocidad decreciente de las pulsaciones será indicativa de un menor módulo de elasticidad y por lo tanto es un indicador de deterioro. Es también un indicador de agrietami~nto; las señales débiles de pulsaciones en el receptor indican una trayectoria interrumpida entre los transductores. Se debe tener cuidado porque una velocidad baja se puede deber a causas diferentes a las de un cambio en la propiedad del material, como puede ser una longitud inexacta de la trayectoria al calcular la velocidad.
207. ¿Cuál es la definición de las pruebas de rebote, resistencia a la penetración, extracción y desprendimiento por tensión?
Una prueba de rebote consiste en golpear la superficie del concreto con una varilla de acero mediante una masa o un martillo accionados por resorte. (ACI 228.1 R, ASTM C 805). Con el instrumento se mide la cantidad de rebote del martillo. En la técnica de resistencia a la penetración uno mide la profundidad de penetración de una varilla (sonda) o de una aguja que se introduce en el concreto endurecido mediante una unidad de hincado (ACI 228.1R, ASTM C 803). Con la prueba de extracción se mide la fuerza máxima necesaria para sacar un inserto metálico ahogado en un espécimen de concreto o en una estructura. Los insertos se cuelan ya sea en el concreto fresco o se instalan posteriormente en el concreto endurecido (ASTM C 900). En la prueba de desprendimiento por tensión se mide la fuerza necesaria para romper un núcleo cilíndrico extraído de una masa más grande de concreto (ASTM C 1150). Para construcciones nuevas, el núcleo está formado por una camisa de plástico introducida en la superficie del concreto fresco, y para el concreto endurecido se forma usando una broca especial recuperadora de muestras.
208. ¿Por qué se usan estas pruebas como "estimadores" de la resistencia del concreto?
No existen relaciones teóricas entre la resistencia a la compresión y, ya sea, el número de rebote o la resistencia a la penetración. Se ha encontrado empíricamente que a medida que aumenta la resistencia del concreto, la magnitud del rebote se incrementará y la cantidad de penetración disminuirá. Cualquiera de estas pruebas se puede usar para estimar la resistencia a la compresión con un grado suficiente de precisión, siempre y cuando se hayan determinado previamente las relaciones en función de la resistencia para el concreto particular en cuestión. Para el caso de concreto de igual resistencia a la compresión, la magnitud del rebote o la cantidad de penetración se verán afectadas por el contenido de humedad del concreto, el tipo y tamaño nominal máximo del agregado, la edad, y las condiciones que contribuyen a la dureza de la superficie. Aunque la resistencia a la extracción y la resistencia al desprendimiento están relacionadas directamente con la re-
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sistencia del concreto, no existen relaciones teóricas aceptables. Por lo tanto, las pruebas de extracción o de desprendimiento por tensión también implican relaciones empíricas preestablecidas con la resistencia. Ninguna de estas pruebas es un sustituto de las pruebas en cilindros de control o en corazones extraídos de la estructura. En el ACI 228.1 R se incluyen lineamientos para el uso adecuado de estos métodos de prueba indirectos para estimar la resistencia a la compresión en el lugar.
209. ¿Cómo se estima la resistencia mediante el método de la madurez?
El método de la madurez es una técnica para estimar la resistencia en el lugar al tomar en cuenta los efectos de temperatura y de tiempo de desarrollo de la resistencia. La historia ténnica del concreto y una función de madurez se usan para calcular un índice de madurez que permite cuantificar los efectos combinados de tiempo y de temperatura (ACI 228.1 R, ASTM C 1 074). La resistencia de una mezcla específica de concreto se expresa como una función de su índice de madurez mediante una relación entre la resistencia y la madurez establecida empíricamente. El índice de madurez medido en el lugar se usa entonces para estimar la resistencia en el lugar a partir de la relación establecida en función de la resistencia.
8.3.2 Resistencia a la abrasión
210. ¿Cómo se determina el contenido de aire del concreto endurecido?
Las muestras de concreto endurecido en forma de cilindros o de corazones se pueden rectificar (esmerilado 1 iso pero no pulido) y someter a un examen microscópico para determinar el contenido de aire total. El factor de separación determinado indica la distancia promedio de un punto en la pasta de cemento a uno de los vacíos de aire, mientras que la superficie específica indica el tamaño promedio de los vacíos (ASTM C 457).
211. ¿Cómo se determina la resistencia al congelamiento y deshielo?
La resistencia a ciclos de congelamiento y deshielo se determina a partir de las normas ASTM C 666, ASTM C 671 y ASTM C 682. La resistencia a la escamación se determina con la norma ASTM C 672.
212. ¿Cómo se determina la permeabilidad del concreto?
Con dificultad y en general de manera indirecta, las indicaciones de la permeabilidad del concreto se determinan mediante pruebas de permeabilidad al aire y al agua (ACJ 228.2R); o mediante pruebas de inundación (AASHTO T 259); o con la prueba rápida de penetración de cloruros (AASHTO T 277 o ASTM C 1202).
213. ¿Cómo se determina la resistencia a los sulfatos?
La resistencia a los sulfatos se puede determinar a partir de las normas ASTM C 452 y ASTM C 1 O 12. Con la norma ASTM C 1 O 12 se estima la resistencia a los sulfatos de concretos y de
morteros hechos con ¡::emento portland, con mezclas de cemento portland con puzolanas o escoria, y con cementos hidráulicos mezclados. La norma ASTM C 452 es adecuada para evaluar únicamente cementos portland.
214. ¿Cómo se determina la resistencia a la reacción álcali-agregado?
La reactividad álcali-carbonato se puede determinar con la nonna ASTM C 586 y la reactividad álcali-sílice a partir de las normas ASTM C 227, ASTM C 441, ASTM C 1260 y ASTM 1293. Consulte en la norma ACI 221.1R y en el apéndice de la norma ASTM C 33 una discusión acerca de estas diferentes pruebas.
215. ¿Cómo se determina la resistencia a la abrasión del concreto?
1mcyc
La resistencia a la abrasión se puede determinar conforme a las normas ASTM C 418, ASTM C 779, ASTM C 944 y ASTM C 1138.
8.3.3 Estabilidad volumétrica
216. ¿Cómo se puede determinar la contracción del concreto?
Para minimizar el agrietamiento en elementos y el ondulado de las losas, se recomienda ejecutar la prueba de contracción del concreto (ACI 209R, ACI 302.1 R). La prueba de uso más común está regida por la norma ASTM C !57 y en ella se mide el cambio en longitud de las vigas. Además, existe una prueba en anillos en la que se mide el tiempo para alcanzar el agrietamiento cuando el concreto está confinado por un anillo de acero (AASHTO PP34-98). Estos métodos no son indicativos de la contracción real de la estructura debido a los efectos de tamaño, restricción y condiciones de exposición (véase la norma ACI 209R).
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Nota: Se hace referencia al número de la pregunta
Absorción (abs01ption): P. 181
Acelerantes (accelerating) : P. 88, 97
Ácido (acid): P. 107, 109
Aditivo retardante (retdrding admixture): P. 88
Aditivos (admixtures): P. 85-97
Agregado fino (fine aggregate): P. 1, 69-71, 115, 124
Agregado grueso (coarseaggregate): P.!, 69-71, 115-117, 124
Agregados (aggregates): P.l9, 69-84,78, 80, 81, 83, 84,1 15, 133
Agua (water) : P. 68
Agua de mezclado (mixingwater): P. 57, 68, 120,121, 122, 181
Agua superficial (surface water): P. 122, 178, 181
Agua, superficial o libre (water, suiface or free): P. 181
Aire, tolerancia para (a ir, tolerance for): P. 19, 20
Almacenamiento (storing): P. 199
Antes de la construcción (preconstruction)
Artificiales (artificial): P. 66
Bloque de apoyo (bearing block): P. 191, 194, 197
Cabeceo (capping): P. 196
Calor de hidratación (heat ofhydration): P. 15, 35, 93, 162
Cemento caliente (hot cement): P. 45
Cemento expansivo (expansive cement): P. 67
Cemento hidráulico mezclado (blended hydraulic cement): P. 1, 2, 39, 53, 66,213
-1mcyc
, lndice de preguntas
Cemento hidráulico mezclado (blended hydraulic cement): P.l,39,53,66,213
Cemento portland(portlandcement): P. 1, 34-39,43,46,48, 157
Ceniza volante (jly ash): P. 1, 51, 52, 57, 61, 63,64
Clínker (clinker): P. 34, 35, 38, 40-44, 46, 66
Cloruro (chloride): P. 6, 31, 32,97
Colocación (placing): P. 114, 118, 137, 138, 142, 145
Colocación del concreto (placingconcrete): P. 114, 118, 137, 138, 142, 145
Colocación del concreto en clima caluroso (hot weather concreting): P. 45, 88, 165
Colocación del concreto en clima frío (cold weather concreting): P. 88, 93, 161, 162, 166
Compactación (consolida/ion): P. 123, 147-149, 151
Concreto autoconsolidable (self-conso/idating concrete): P. 103, 110, 147
Concreto con polímeros (polymer concrete): P. 176
Concreto lanzado (shotcrete): P. 1 1 1, 145
Concreto modificado con polímeros (polymer modified concrete): P. 175, 176
Concreto reforzado (reinforced concrete): P. 28-32
Concreto sin revenimiento (no-s/ump concrete): P. 187
Condición de humedad (moisture condition): P. 195
Condición del espécimen (specimen condition): P. l 93-196
Congelamiento y deshielo (freezing and thawing): P. 2 1, 59, 105, 150, 160,211
Consistencia (consistency): P. 8, 138, 142, 143, 182-185, 187
Construcción ( construction)
Contenido de álcalis del cemento (alka/i content of cement): P. 75, 109, 132
43
~~--------------
Contenido de humedad (moi~ture content): P. 70, 129, 208 '
Contenido de material cementante (cementitious material content): P. 82, 93, 126
Contracción (shrinkage): P. 84, 89, 93, 96, 125, 216 r
Contracción plástica (plastic shrinkage): p. 94, 156, 167
Controladores del fraguado (set controlling): P. 88
Corazones (cores): P. 200,201
Curado (curing): P. 5, 19, 73, 154-156, 158, 159, 165-171, 198, 199
Dosificación (batching): P. 70, 92, 133
Durabilidad (durability): P. 3-5, 26, 76, 77
Endurecido (hardened): P. 6, 104-106
Endurecimiento (hardening): P. 2, 11, 15, 157
Ensaye del concreto (testing of concrete): P. 173, 177, 178, 200,203,207,208
Escoria molida (ground s/ag): P. 49, 50
Especificaciones para cementos (specificationsforcements): P. 35
Espécimen (specimen)
Especímenes de prueba (test specimens): P. 191-199
Estabilidad volumétrica (volume stability): P. 78, 115, 216
Estructuras (structures): P. 202
Evaluación (evaluation): P. 172, 203
Fabricación del cemento (manufacture of cement): P. 37-39, 42,46
Factores que afectan a la resistencia (jactors affecting strength): P. 19-20, 191
Falta de sanidad en el cemento (unsoundness in cement): P. 43
Fases del cemento (phases of cement): P. 2, 34, 40, 42
Fibras (flbers): P. 98
Finura del cemento (flneness, cement): P. 39, 41, 46, 48
Forma(shape): P.78, 80,193,194
Fraguado de la pasta de cemento o del concreto (setting of cement paste or concrete): P. 10-13
Fraguado falso (jalse set): P. 14, 44
Fraguado rápido (jlash set): P. 14, 164
Fresco (jresh): P. 9, 102, 103, 146, 182
44
Granulometría del agregado (grading of aggregate): P. 71, 78, 81, 114, 185
Humedad superficial (surface moisture): P. 181
Humo de síl ice (silicafume): P. 1, 51, 57, 60,65
Inclusión de aire (air inclusion): P. 9, 21, 22, 114, 130, 144
Inclusores de aire (air-entraining): P. 86, 91
Irregularidades (irregularities): P. 149, 194
Juntas, efecto en la durabilidad (joints, effect on durability): P. 5,26
Mantenimiento (maintenance): P. 172-176
Material cementante (cementitious material): P. 34-67, 115
Material controlado de baja resistencia (controlled lowstrength material): P. 11 O
Método de madurez (maturity method): P. 209
Mezcla plástica (plastic mixture): P. 8, 138, 152
Mezclado (mixing): P. 44, 92, 98, 134-136
Mezclas de prueba (tria! mixtures): P. 178, 179
Mortero (m01·tar): P. 1, 137, 141
Muestreo (sampling): P. 180
Natural (natural): P.62
Pasta (paste): P. 2, 10, 115, 139-141
Penetrabilidad (penetrability): P. 203
Permeabilidad (permeability): P. 23, 24, 50, 52, 65,212
Peso específico (specific gravity) (véase peso volumétrico)
Peso volumétrico (densidad) (density): P. 25, 33, 72-74, 83, 189
Peso volumétrico alto (high density): P. 72, 74
Peso volumétrico bajo (low density): P. 33, 72, 73
Peso volumétrico normal (normal density): P. 72
pH (pH): P. 32
Preparación (making): P. 192
Procedimiento de proporcionamiento de la mezcla (mixture proportioning procedure): P. 112-117
Propiedades del concreto (properties of concrete)
Proporcionamiento (proportioning): P. 1 17, 118, 120, 126,127 '
Proporcionamiento de las mezclas de concreto (proportioning of concrete mixtures): P. 112-118, 131, 133
¡
Protección del concreto después de colocado (protecting con-crete after placing): P. 158, 163, 165
Prueba de rebote (rebound test): P. 173, 207, 208
Prueba de revenimiento (slump test): P. 144, 182-1 86
Prueba ultrasónica (ultrasonic test): P. 173, 203-206
Prueba Vebe (Vebe test): P. 187
Pruebas de rebote, de penetración, de extracción y desprendimiento por tensión (rebound, penetra/ion, pul/out, and break-offtests): P. 207
Pruebas de ultrasonido (ultrasonic testing)
Pulsaciones reflejadas (pulse-echo): P. 204
Puzolanas (pozzolans): P. 51-61
Rapidez (speed): P. 135, 136
Reacción álcali-sílice (alcali-silica reaction): P. 109,214
Reductores de agua (water-reducing): P. 87, 94, 96
Reductores de agua de alto rango (high-range water-reducing): P. 135
Reglamento de construcción (building code): P. 99, 100, 104, 106, 201
Relación agua 1 material cementante, a/mc (water-cementitious materia/ratio, w/cm):P.l3, 19,20, 120, 121,123,125,128,129
Relación con la edad (age relation): P . 19, 169
Relleno fluido (jlowable fi/1) (véase material controlado de baja resistencia)
Rendimiento del concreto (yield of concrete): P. 146
Reparación (repair): P. 172, 174-176
Resistencia a la abrasión (abrasion resistance): P. 25, 74, 108, 1 71' 215
Resistencia a la compresión (compressive strength): P. 16-19,33,48,79, 82, 104, 120, 129, 169, 191,208
Resistencia a la degradación (resistance to degradation): P. 6, 68, 75, 174,210-215
Resistencia a los sulfatos (sulfate resistance): P. 35, 40, 47, 52,106,213
J 1mcyc
Resistencia al intemperismo (weather resistance): P. 131
Resistencia del concreto (strength of concrete): P. 29, 79, 81, 83, 94, 104, 151 , 169, 173,200,201
Revenimiento (slump): P. 144, 182-186
Sanidad (soundness): P. 77
Sanidad del cemento (soundness of cernen!): P. 43
Segregación (segregation): P. 70, 137, 141, 149, !50
Selección de propiedades y de materiales (selection of properties and materials): P . 178
Selección del proporcionamiento (se/ection of proportions): p. 1 12-118, 178
Supervisión (inspection): P. 5,_203
Tamaño (size) : P. 69, 70, 78, 82, 101, 119, 193
Temperatura(temperature): P. 13, 15, 54, 159, 161, 163-165, 190
Terminado (jinishing): P. 113, 152, 153
Textura (texture): P. 77-79, 129
Texturizado (texturing): P. 152
Tiempo (time): P. 98, 135
Tiempo de fraguado (time of setting)
Tiempo de mezclado (time ofmixing): P. 135, 136
Tiempo final de fraguado (fina/time ofsetling): P. 1 O, 12 95, 153
Tiempo inicial de fraguado (initial time ofsetting): P. 10, 95, 153, 167
Trabajabilidad (workability): P. 8, 9, 87, 93, 102, 103, 116, 182, 184, 186
Transportación (transporting): P. 118, 135
Ultrasonido (u/trasonic): P. 173, 203, 204
Velocidad de las pulsaciones (pulse velocity): P.l73, 203-206
Volumen absoluto (absolute volume): P. 188
Yeso (gypsum): P. 38, 39, 44, 196
Yeso de París (plaster ofparis): P. 44
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