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

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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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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):

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(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.)

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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-

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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).

1

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

10

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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() 1mcyc

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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i

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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1 1mcyc

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

A

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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o 1mcyc

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.

38

• 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

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~~--------------

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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