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Capítulo 4 Concreto Historia
El
concreto ha contribuido en mucho a la vida moderna, haciéndose indispensable en nuestra vida diaria, lo vemos en caminos, puentes, drenajes, edificios, viviendas y presas, para mencionar sólo algunos usos, pues su aplicación es muy diversa. Aunque se pudiera pensar que es un material actual, no lo es, ya que sus antecedentes se remontan hasta la antigüedad, 3 mil años antes de Cristo, aplicándolo babilonios, egipcios, chinos, y en México los totonacas.
La naturaleza nos da modelos, como la piedra, y entre ellos la roca sedimentaria.
Figura 4-1. Proceso de sedimentación 59
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Figura 4-2. Pírámide de Zoser, en Sakkarah, situada frente a la ciudad de Menfis
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Alrededor de 80% de la superficie terrestre esta compuesta por roca sedimentaria por eso, la mayor parte del paisaje, de los suelos y hasta de las piedras que se emplean en la construcción proceden de esa clase de roca.
Figura 4-3. Lecho de un antiguo río donde se aprecia la roca sedimentaria
Figura 4-4. La gran muralla china.
El proceso de formación de la roca sedimentaria, producto de la sedimentación (depósitos de material en un medio líquido), provenientes de la desintegración parcial de rocas originales, en un medio acuoso con alto contenido de cal, que al 61
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Figura 4-5. Acueducto romano
solidificarse, dieron lugar a un material resistente, un concreto natural. El primer concreto hecho por el hombre, lo fue a semejanza de la naturaleza, como se describió anteriormente. Su empleo se remonta hacia el año 6,000 antes de Cristo, en Asia menor, en la cultura mesopotámica, con la elabora62
ción de tablas de barro con adición de finos, las que fueron usadas en construcciones de todo tipo. En el antiguo Egipto, hacia el 4,000 antes de nuestra era, se empleaba algo semejante al concreto para unir bloques de piedra tallada, y aún podemos admirar las colosales construcciones faraónicas. Miles de piezas de piedra fueron unidas con mortero de yeso durante las primeras cuatro dinastías.
Figura 4-6. Edificio del Tajín Chico, Veracruz
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Dos siglos antes de nuestra era, los chinos unían las piedras aplicando un procedimiento, a base de barro con alto contenido de “lob” un sedimento fino eólico. En la construcción de la gran muralla china se afianzaban grandes masas de “lob”, mezclada con trozos de roca y agua, para poderla trabajar. La longitud de la muralla no se conoce exactamente, se dice que alcanzó 5 mil kilometros. El muro tiene una altura de siete u ocho metros, llegando a diez en algunos puntos y con un espesor de siete metros en la base y seis en la cresta. En la Roma imperial -nos remontamos a cien años antes de Cristo,- se inicia el empleo de la cal apagada con tierra
de 80 kilómetros de longitud estuvo en servicio más de mil años. En la asombrosa cultura totonaca se aplicaron los principios de lo que hoy conocemos como losa de concreto armado, alrededor de 1,000 años después de Cristo, en la región de Tajín (Veracruz, México). En algunas edificaciones, sus techos y entrepisos están construidos con losas a base de mezcla, apisonada en varios estratos, de cal y agregados inertes, con un refuerzo proporcionado por fibras vegetales. Llegaban a cubrir claros mayores de cinco metros. Fueron miles de metros cuadrados de losas construidas con este sistema, lo cual nos indica que tenían el conocimento del trabajo a flexión de la losa.
mente dicho tiene como ejemplo el acueducto que surtía de
Smeaton fue un precursor del concreto en la época moderna; en 1756 utilizó la marga calcinada de cal en la construcción del faro en Eddigstone, Inglaterra.
agua a la ciudad de Colonia, en Alemania, el cual tenía más
En 1796, Ferrer fabrica la cal hidráulica.
puzolánica, en una gran variedad de obras. El procedimiento se aplica hasta 400 años después. El concreto propia-
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John de Alemania sienta las bases del conocimiento del calcinado del cemento, en 1819. Aspdin, en 1824, obtiene el primer cemento portland. Al perfeccionar aún más el procedimiento del francés Monier, se hacen las primeras aplicaciones por parte de Johnson, Lurman, Fremy y Langen. En 1869 se realizo la primera losa plana. En 1873, se construye el primer puente de concreto reforzado, y en 1875, la primera escalera.
Aplicaciones en la vivienda El concreto en la vivienda tiene un sinfín de aplicaciones, desde la cimentación en la estructura (losas, castillos, dalas, trabes, etc.), hasta los acabados (pisos y pavimentos), cisternas, etc. Lo que requiera resistencia, durabilidad, poco mantenimiento, facilidad de ejecución, se resuelve con el concreto. De las fábricas salen productos de uso tan variado como tuberías, elementos precolados (losas, muros, etc.). En los grandes o pequeños conjuntos habitacionales, resi-
A principios de este siglo, el uso del concreto se extendió
denciales, o individualmente en cada casa, ya sea en el
por Europa y Estados Unidos.
medio urbano o rural, el concreto está presente.
También llegó a México, donde el ingeniero Maris-
Este manual pretende enseñar su uso y aplicaciones para
cal fue uno de los precursores e impartió clases
construir una vivienda higiénica y cómoda sin necesidad de
sobre
tener conocimientos previos, sólo el deseo y el entusiasmo
Minería.
el material en el antiguo Colegio de
propio. 65
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• En cimentaciones. Dependiendo del tipo de cimentación elegido, ciclópeo, zapata o losa corrida, en las dalas de desplante, en contratrabes, etcétera.
tes) se aplica dejando huellas de autos, andadores, pasillos, etc. En muros esencialmente para obtener texturas; hecho en obra, o en planta de prefabricados.
• En muros. Cerramientos, muros de contención, muros colados en sitio o prefabricados.
• En castillos, columnas, el concreto no sólo, se puede utilizar en la estructura, también ayuda a proteger nuestra salud, almacenando el agua potable (cisterna), como depósito y en el tratamiento de las aguas negras (fosa séptica), los registros con sus tapas.
• En losas. Ya sea en entrepiso o azotea. Común, aligerada, vigueta y bovedilla, precolada, mixta, etc, en este renglón, la variedad que ofrece el mercado de sistemas de losas es innumerable. La tecnología mexicana se equipara a las mejores del mundo, y cualquier sistema que se elija, brindará seguridad. • En acabados. En pisos, trátese de interiores o exteriores. Como base para recibir otro material diferente (firme y/o fino). • En estampados, coloreándolo, estampándolo o texturizándolo, como ejemplos: fino, escobillado, agregado expuesto grabado, rajuelado, semejando adoquines, etc. El uso de los elementos precolados (fabricado an66
• En escaleras, integrales o parcialmente fabricada en obra o planta. Para elaborar: sardineles, zoclos, repizones. La única limitante es. . . ¡su imaginación ! Bancas, chimeneas, jardineras, arriates, canales, mesetas de cocina, asadores, marcos para ventanas y puertas, faldones, muretes, antepechos, escalones, celosías, muebles, puentes, aljibes, balastras, topes para ruedas, postes, columnas, muretes para instalaciones, pretiles, bases de calentador y gas, guarniciones, vigas, corrales, bardas, son ejemplos de lo que se puede hacer con este material.
La versatilidad del concreto se multiplica al combinarlo con otros materiales de origen vegetal, pétreo, mineral o artificial. Al incorporar el acero (varilla, malla, lámina, viguetas, etc.), se refuerza su resistencia e incrementa su capacidad de trabajo a los esfuerzos de flexión, compresión, etc. Es el llamado concreto armado o reforzado. Pero una de las principales características del concreto es su plasticidad, pues puede ser moldeado como queramos. El moldeado se hace a base de cimbra, ya sea ésta de madera, lámina, fibra de vidrio, barro, etcétera.
Utilización del concreto e impacto ecológico En los últimos años, la humanidad está tomando conciencia de lo que representa un medio ambiente sano. La era industrial y los progresos tecnológicos han cobrado un alto precio, en detrimento del mundo en que vivimos. Cada día que pasa, la contaminación ambiental se hace más alarmante.
El verdadero aporte que la industria del cemento puede realizar para mejorar nuestro ambiente consiste en la utilización de los hornos de fabricación de clínker para eliminar de una manera segura y definitiva una gran cantidad de residuos, tanto municipales como industriales. Podemos citar entre éstos aceites y solventes usados, residuos municipales, llantas, plásticos, finos de coque, residuos hospitalarios, aserrín y viruta de madera, residuos de coco, subproductos de la industria química, cáscara de arroz, etc. Su utilización reduce el consumo de combustible fósil no renovable. El cemento es un producto muy útil para nuestra sociedad, con él se construyen caminos, viviendas, aeropuertos, puentes, y también es necesario para construir plantas de tratamientos de aguas residuales, drenajes y acueductos que deben hacerse en nuestro país. La protección del medio ambiente es algo que ha trascendido las fronteras de los países, y el alejar los residuos o las 67
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Figura 4-7. Puesto que es imposible detener la actividad industrial, se han creado acciones tendientes a minimizar la contaminación del cemento en su proceso de fabricación, y el material en sí, para proteger el medio ambiente.
fuentes contaminantes de nuestro estado, o de nuestro
Se ha demostrado en varias partes del mundo, de una
país, no resuelve el problema.
manera concluyente, que los hornos de cemento no sólo
La destrucción de la capa de ozono, el efecto de invernade-
son efectivos para destruir residuos como los incinerado-
ro en el planeta y la lluvia ácida no son producto de un solo
res más eficientes, sino que debido a varios aspectos de la
país o región. Tampoco sus consecuencias van a producir
tecnología de manufactura del cemento, esta alternativa es
un impacto solamente sobre aquellos que lo generaron.
más beneficiosa para el medio ambiente.
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Aquí es donde la industria del cemento se verá enfrentada a un reto y tendrá una oportunidad. El reto de abastecer su producto, imprescindible para sostener nuestro crecimiento, y la oportunidad de que podamos usar sus instalaciones para destruir y confinar gran cantidad de residuos peligrosos, prestando de esta manera un doble servicio a México y al medio ambiente global. Por otro lado, los componentes (agregados) de origen natural, -como lo es el cemento- para elaborar el concreto, no se oponen a la naturaleza, es decir, no contaminan. Se menciona al principio de esta obra, que el hombre imitaba a la naturaleza al fabricar el concreto, semejante a la roca.
Componentes básicos del concreto El concreto es un material de construcción compuesto por agregados (arena, grava, agua y cemento), que al ser combinados forman una mezcla que se endurece a medida que el tiempo transcurre, debido a la reacción química del agua sobre el cemento.
Una vez fraguado (endurecido), el concreto forma una roca artificial que posee una elevada resistencia. Los elementos básicos del concreto son de dos tipos: • Activos. El agua y el cemento son los elementos encargados de provocar la reacción química del fraguado, endureciendo gradualmente la mezcla hasta alcanzar una solidez de gran resistencia, la cual depende de la relación agua/cemento y las proporciones de material. • Inertes. Los elementos inertes son la grava y la arena, complementos para elaborar el concreto que ocupan el gran volumen de la mezcla. La elección del tamaño de los granos de la arena y la grava depende de su proporción para la resistencia pretendida y del tipo de concreto deseado.
Componentes activos El agua • Deberá ser potable. 69
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Figura 4-8. El cemento y el agua son los componentes activos.
• De su pureza depende la calidad del concreto. El cuidado de la pureza del agua debe estar presente en todo concreto que se elabore, pues su impureza puede impedir el fraguado del cemento. La relación agua/cemento es importante para obtener buenas resistencias. Para ser considerada pura el agua debe estar: • Libre de ácidos como: el sulfhídrico (se desprende de letrinas y algunas aguas minerales), el clorhídrico (proviene de la sal común), el úrico (contenido en la orina), el oleico (se encuentra en los aceites), el esteárico (frecuente en muchas grasas), y otros. 70
Figura 4-9. El agua no debe contener impurezas.
• Libre de álcalis. Los álcalis son sustancias que tienen la propiedad de disolverse en el agua, como es el caso de las cenizas de ciertas plantas, hidróxidos (como el amonio), o los óxidos (metálicos). • Sin limos, sustancias fangosas formadas de arcilla y restos orgánicos que se depositan en el fondo de estanques, fuentes, lagos.
• Sin sales, ya sea neutras (sal común, amoniaco, magnesio), ácidas (bicarbonato sódico, potásico), o básicas (subacetato de plomo). • Sin grasas, como aceites, mantecas, sebos, glicerinas, jabones, petróleo, etcétera. • Limpia de materia orgánica tal como restos de vegetales, de presencia de animales (insectos, peces, u otros).
El cemento Los cementos tipo portland son cementos hidráulicos elaborados con materiales cuidadosamente seleccionados bajo un sistema de regulación exacta. Hay diferentes tipos de cemento, cada uno para un uso especifico.
Componentes inertes Figura 4-10. En la república mexicana hay diferentes marcas de cemento, y todas ofrecen la misma garantía de calidad.
Los agregados son fundamentales para garantizar las condiciones de elasticidad del concreto que al estar expuesto a 71
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esfuerzos y solicitaciones por sismos, la elasticidad es tan importante como la resistencia para su desempeño. Los agregados dan cuerpo al concreto, y se debe tener cuidado en las especificaciones y las proporciones de la grava y la arena, su tamaño, limpieza y lugar de extracción. La calidad de un buen concreto se obtiene por medio de las características físicas, químicas y mecánicas de los agregados. A continuación se da la definición de agregados para concreto en donde se toman en cuenta el tamaño, el modo de fragmentación y el peso específico.
Los agregados El agregado es un material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico. El agregado puede ser: • Grueso: Es la porción de un agregado retenido en la malla núm 4 (4.75 mm). • Fino: Es la porción de un agregado que pasa la malla Núm. 4 (4.75 mm) y es retenido en la malla núm. 200 (0.075 mm). • Pesado: Es un agregado de alta densidad, que puede ser barita, magnetita, limonita, ilmenita, hierro o acero.
Figura 4-11. La arena y la grava son los componentes inertes. 72
• Ligero: Es un agregado de baja densidad utilizado para producir concreto ligero. Incluye la piedra pómez, escoria volcánica, tobas, diatomita, arcilla sintética o ex-
pandida, lutita, pizarra, lutitas diatomáceas, perlita, vermiculita y productos de combustión de carbón. • Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas, en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara resultado de la fractura. • Piedra triturada: Es el producto de la trituración artificial de rocas, peñascos o fragmentos de rocas grandes, en el cual todas las caras resultantes se derivan de las operaciones de trituración. • Grava: Es un agregado grueso resultante de la desintegración natural y abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente cementado. • Arena manufacturada: Es un agregado fino producido por trituración de grava, roca, escoria o concreto hidráulico.
Tamaño de la grava Mínimo Grava muy pequeña Grava pequeña Grava mediana Grava grande Grava extragrande
Máximo
5 mm ( 3 6´)
10 mm ( 3 8´)
10 mm ( 3 8´)
19 mm ( 3 4´)
3
19 mm ( 4´)
38 mm ( 1 12 ´)
38 mm ( 1 12 ´)
76 mm (3´)
76 mm ( 3´)
152 mm (6´)
• Arena: Es un agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de la transformación de una arenisca completamente friable. A la arena se le denomina técnicamente como el agregado fino, y a la grava se le llama agregado grueso.
La grava La grava es el agregado grueso, que consiste generalmente en piedra triturada. Deben ser minerales durables, resistentes y duros, exentos de partículas dañinas que motiven interacciones volumétricas o que afecten el fraguado del cemento. Tienen que estar bien graduados y cla73
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sificados de acuerdo con los tamaños que las especificaciones de la obra estipulen.
La arena De acuerdo con su procedencia o localización, las arenas se denominan: • Arenas de río: No son recomendables, pueden contener arcillas y materiales orgánicos, y deberán lavarse las partículas extraídas del río; son redondeadas por el acarreo que sufrieron. Cuando son blandas, no se aconseja su utilización.
Figura 4-12. Arena de río.
• De minas: Son arenas de granos muy angulosos, también contienen arcillas y materias orgánicas. Dependiendo de la cantidad y calidad de las impurezas, son de color azul, gris pardo o rosa. • Arenas de color azul: Son las más puras. Las de color gris tienen un alto porcentaje de polvo, y las de color rosa contienen óxido. Mediante el proceso de cribado y lavado se mejoran para su uso o se desechan. 74
Figura 4-13. Arena de mina.
• Arenas de playa o dunas: solamente son aprovechables si son lavadas en agua dulce, cuando tienen el tamaño adecuado. Las sales alcalinas que contienen, absorben y retienen la humedad, perjudicando el concreto o los acabados. • Arenas artificiales: Son de granos angulosos y superficie rugosa; al ser trituradas y molidas, pasan por un proceso de selección y cribado, y por lo mismo no contienen polvo suelto; si además provienen de rocas duras, que no tengan aristas vivas y ángulos muy aguFigura 4-14. Arena de playa o duna.
dos resultan ideales para elaborar morteros y concretos. El tamaño de la arena es de 0. 02 a 6 mm . Por su origen las arenas pueden ser: • Sílicas o cuarzosas. Son recomendables por su dureza y estabilidad química. • Calizas. Provienen de rocas calizas muy duras, y son de gran utilidad. • Graníticas y arcillosas. Por su alterabilidad y poca homogeneidad, no deben usarse.
La forma de los granos Si el agregado permite el mínimo porcentaje de espacios vacíos, se obtendrán morteros más manejables y resistentes. La forma esférica, además de presentar una masa más compacta que la de granos angulosos, proporciona menos 75
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superficie de contacto entre sí y menos superficie a recubrir (con lechadas), lográndose mezclas más económicas.
Cribado y lavado Para garantizar la buena calidad del mortero, se debe obtener uniformidad en los granos del material inerte (arena), así como un alto grado de limpieza del material.
Figura 4-15. La forma esférica de las arenas es la que da máxima capacidad de compactación.
Figura 4-17. Criba de albañilería..
Figura 4-16. La forma angulosa tiene mayor superficie de contacto entre sí y mayor superficie a recubrir (con lechada). 76
De los mantos naturales y de la trituración de las rocas nunca se obtienen agregados con granulometría que satisfaga las normas, por lo que es necesario el cribado. Las cribas manuales de albañilería cubren la función de separar los granos, uniformándolos. Esta consiste en un bastidor de madera y una tela metálica (de diferentes medidas, según la especificada), pudiendo ser intercam-
Figura 4-19. Bote alcoholero
biable para separar granos de diferentes tamaños; también existen cribas mecánicas.
Proporciones de la mezcla El proporcionamiento de una mezcla para concreto se reduce a la elección de una relación apropiada agua/cemento para una resistencia determinada, así como de los agregados inertes (grava y arena). La definición de la granulometría de los agregados inertes (tamaño y forma), es tan importante como la relación agua/cemento.
Para lograr un buen concreto, la mezcla deberá contener la menor cantidad posible de burbujas de aire o huecos entre los agregados en el volumen total del aglomerado. El concreto se hace con la mezcla de cuatro materiales: cemento, agua, arena y grava. Para proporcionar el concreto la medida que se puede establecer es el llamado bote alcoholero, que contiene 18 litros, o utilizar una medida semejante. 77
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Figura 4-18. El concreto se hace con la mezcla de cuatro materiales
El clima influye, sobre todo en el agua, con bajas o altas temperaturas que pueden perjudicar al concreto. Para hacer una mezcla de alta calidad, se debe reducir el agua a lo mínimo indispensable.
El empleo excesivo de agua perjudica la resistencia del concreto. La impermeabilidad en el concreto es un requisito esencial para las condiciones climáticas a las que estará expuesto. Esto se logra con una adecuada proporción de agua y un fraguado rápido.
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Tabla 4. 1 Resistencia f’c 100 kg/cm2 150 kg/cm
2
200 kg/cm2
Uso
Elaboración
Plantilla, pisos burdos.
Manual
Pavimentos,castillos, dalas, concreto ciclópeo en cimentaciones y fosas sépticas.
A máquina
Concreto armado con proporción 1:2:5, losas, muros de concreto armado,cimentaciones y estructuras en general.
A máquina
2
Concreto para losas y trabes de grandes claros y columnas. 250 kg/cm La resistencia de un concreto se expresa como f’c. A continuación damos las más comunes en diferentes elementos constructivos.
A máquina
Las tablas están dadas también de acuerdo con el tamaño de la grava. Tabla 4.2. Con grava de ¾ (20 mm). Proporcionamiento de mezcla de concreto en usos más comunes Resistencia f’c= kg/cm2
Uso
Cemento (un saco)
Agua (botes)
Arena (botes)
Grava (botes)
2½
6½
¾
100
muros y pisos
un saco
150
trabes y dalas
un saco
2
5
¾
200
losas y zapatas
un saco
1½
4
5
250
columnas y techos
un saco
1 13
3
4
300
alta resistencia
un saco
1
2 13
3½
Nota: El saco de cemento tipo 1 normal contiene 50 kilogramos. La consistencia del concreto será de 8 a 10 cm de revenimiento. La arena es de media a fina. La medida es de botes, del llamado alcoholero o semejante con capacidad de 18 litros, que no tenga deformaciones. 79
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Tabla 4.3. Con grava de 1½ (40 mm). Proporcionamiento de mezcla de concreto en usos más comunes Resistencia f’c= kg/cm2
Uso
Cemento (un saco)
Agua (botes)
Arena (botes)
Grava (botes)
100
muros y pisos
un saco
2¼
6½
9
150
trabes y dalas
un saco
2
5
7¾
200
losas y zapatas
un saco
1½
4
6½
3½
5½
2 13
4¾
250
columnas y techos
un saco
1 13
300
alta resistencia
un saco
1
El proporcionamiento de una mezcla para concreto depende de la relación agua/cemento, de la resistencia elegida, de la granulación de los agregados inertes y del mínimo volumen de vacíos (burbujas de aire o huecos entre los agregados).
Como se puede observar, el manejo del agua reviste una gran importancia para la fabricación del concreto.
ción) del concreto de una forma manual (bote alcoholero),
El conocimiento de las proporciones agua/cemento y de grava/arena nos enseña a utilizar el concreto adecuadamente de acuerdo con nuestros requerimientos y con la proporción; no será lo mismo elaborar un concreto para una plantilla de cimentación, para un piso o para un elemento estructural (cimiento, trabe, losa, etcétera).
el trompo o revolvedora. El proporcionamiento manual (por
El tamaño de la grava modifica el proporcionamiento. Hasta aquí nos hemos referido al proporcionamiento (elabora-
mezcladora. El concreto hecho en planta nos garantiza la
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pero también se hace con medios mecánicos, por ejemplo botes) es práctico para elaborar concreto en poco volumen. Cuando los volúmenes son mayores y se requiere un control en la resistencia de los elementos estructurales (cimientos, columnas, trabes, losas, etc.), es aconsejable solicitar la elaboración del concreto a una compañía precalidad por su estricta dosificación (proporciones).
Una vez proporcionado el concreto se hace el mezclado, por un medio manual, mecánico o en planta (premezclado). El cuidado del revenimiento, vibrado, y curado son aspectos que dan como resultado un buen concreto.
Control de calidad En la fabricación de cemento se lleva un riguroso control. El agua y los agregados participan también en la elaboración del concreto; su selección, aplicación y cuidado determinan un buen resultado. Para obtener la garantía de que el concreto sea de buena calidad, no se deberá usar la mezcla que haya sobrado o endurecido en elementos estructurales; sólo se podrá usar para firmes. No agregar agua a la mezcla elaborada. Procurar limpiar la duela o los tablones donde se preparó el concreto o mortero antes de su secado total, ya que una vez endurecido es más difícil. Así se podrá utilizar la superficie para otros mezclados.
Figura 4-20. Paso 1. Preparar la superficie donde se hará la mezcla, libre de basura y polvo. Si es de madera (duela o tablones), se impermeabilizará con diesel o aceite quemado, o cualquier producto que nos dé ese resultado. Una capa de concreto pobre, bien apisonado, a nivel, ya fraguado, es una buena base para hacer concreto o mortero. 81
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Figura 4-22. Figura 4-21 Paso 2. Se extiende la arena.
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Paso 3. Se vierte el cemento, mezclándolo con la arena, hasta obtener un color uniforme.
Figura 4-23. Paso 4. Después de mezclar perfectamente la arena y el cemento, se extenderá la mezcla obtenida, y se añadirá la grava.
Figura 4-24. Paso 5. Se mezclarán hasta obtener una capa uniforme.
Figurea 4-25. Paso 6. Se abrirá un cráter.
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Figura 4-26. Paso 7. Se añadirá el agua únicamente la necesaria.
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Figura 4-27. Paso 8. Se derrumbarán las orillas del cráter, mezclándolo todo de un lado a otro, hasta que la mezcla tenga un color uniforme.
Figura 4-28. Paso 9. No se dejará pasar más de 20 o 30 minutos, porque el concreto fragua. No se agregue más agua.
El concreto, elaborado manual y mecánicamente o en plantas premezcladoras, requiere otros cuidados adicionales como son revenimiento, vibrado, fraguado, curado, aditivos, protección del clima, etcétera. Esta es la secuencia para la elaboración de un concreto de calidad: • Relación agua/cemento correcta según la elección de la resistencia. • Selección de los agregados, por sus pesos y densidades. • Aplicación de las proporciones de los agregados, para una mezcla más densa, según lo que establecen las tablas 4.1, 4.2 y 4.3.
hecho en obra manualmente, es el más común, económico y de fácil elaboración, no por ello se dejarán de observar consejos prácticos para el buen éxito de su elaboración. Dependiendo del volumen del concreto que se vaya a utilizar se requerirán menores o mayores recursos humanos y materiales, así como su control.
Revenimiento Figura 4-29. El molde para hacer la prueba del revenimiento tiene las siguientes medidas.
• Cuidado de las proporciones de los ingredientes para obtener la fluidez necesaria para el colado requerido (revenimiento). La elaboración del concreto se ejecuta por medio manual, mecánico o premezclado (de planta). Aunque el concreto 85
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Figura 4-30. Paso 1. Se coloca el molde en una superficie horizontal. Paso 2. Se vacía en él la mezcla cuya plasticidad se desea clasificar. en tres capas de igual espesor.
Figura 4-32. Paso 3. Se enrasa el concreto a nivel de la base superior del molde.
Figura 4-31. Se pica 25 veces con una varilla para mezclar la segunda capa con la primera y la tercera capa con la segunda.
86
Figura 4-33. Paso 4. Se saca el molde cuidadosamente hacia arriba.
Se utiliza para medir la consistencia del concreto. El concreto debe ser fabricado para tener siempre una trabajabilidad, consistencia y plasticidad adecuadas a las condiciones de trabajo. Se entiende por trabajabilidad la medida de lo fácil que resulta colocar, compactar y darle acabado al concreto. La consistencia es la capacidad del concreto fresco para fluir.
Figura 4-34. Paso 5. La diferencia en centímetros entre la altura del molde y la altura final de la mezcla, es lo que se denomina revenimiento.
La plasticidad determina la facilidad de moldear el concreto. El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. El concreto de consistencia plástica no se desmorona, sino que fluye como líquido viscoso sin segregarse. La consistencia se mide en números, que determinan los asentamientos de las mezclas en condiciones o ensayos similares; este ensayo es el revenimiento. 87
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Tabla 4.4. Revenimientos más usuales Revenimiento en cm
Fluidez de la mezcla
Seca
Uso y tipo de estructura
No recomendable.
0 a 2 cm
Plástica
Pavimentos, banquetas, guarniciones (hasta 6 cm), presas, puentes, cimentaciones, muros de contención, etcétera.
Blanda
Cimentaciones (hasta 8 cm. ).
Fluida
Superestructura: (hasta 10 cm), losas, trabes, muros. Piezas de pequeñas dimensiones, con bastante armado.
3 a 5 cm
6 a 9 cm
10 a 15 cm 88
Líquida
Superestructura con bomba (hasta 18 cm )
Mayor de 15 cm Nota: La prueba de revenimiento deberá iniciarse dentro de los siguientes cinco minutos a la obtención de la muestra y se deberá completar en dos minutos, debido a que el concreto pierde revenimiento con el tiempo.
La prueba se realiza con un molde metálico, de 30 cm de altura, 10 cm en su base superior y 20 cm en su base de apoyo (llamado cono Abrams). Se requieren distintos revenimientos para los diversos tipos de construcción con concreto. Debemos considerar que para dar un revenimiento mayor se tiene que agregar agua a la mezcla y por lo tanto, también tendremos que agregar cemento para mantener la relación recomendable. En la tabla 4.4 se presentan los revenimientos más usuales según la clase de obra a que se destine el concreto.
Figura 4-35. Las revolvedoras o mezcladoras tienen capacidades de medio, uno, dos ó tres sacos. 89
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La fabricación del concreto hecho en obra sólo se recomienda para obras pequeñas, para completar los colados o cuando no existe la posibilidad de concreto premezclado. El uso de la mezcladora o trompo es útil cuando los volúmenes de concreto, y por lo tanto el control de calidad son mayores. El concreto llamado premezclado es aquel que se elabora en plantas, cuyo control de calidad es estricto y se surte por medio de camiones que transportan el concreto, comúnmente llamados ollas. Los volúmenes mínimos son de 5 m3.
Figura 4-36. Los motores pueden ser a base de gasolina, diesel o eléctricos. 90
Para asegurarse de que los componentes estén combinados en una mezcla homogénea se requiere esfuerzo y cuidado. La secuencia de carga de los ingredientes en la mezcladora representa un papel importante en la uniformidad del producto terminado. Es preferible que el cemento se cargue junto con otros materiales, pero debe entrar después de que aproximadamente 10% del agregado haya entrado en la mezcladora.
El agua debe entrar primero en la mezcladora y continuar fluyendo mientras los demás ingredientes se van cargando, y debe terminar de introducirse dentro del 25% inicial del tiempo de mezclado. Así, la calidad del agua necesaria para cada mezcla se debe medir conforme a la especificación, antes del proceso. El tiempo de mezclado para una mezcladora con una capacidad de un saco es aproximadamente un minuto y 15 segundos, y nunca será menor de 50 segundos ni mayor de 90 segundos; sin embargo, este tiempo variará según las condiciones de la mezcladora. El tiempo de mezclado debe medirse a partir del momento en que todos los ingredientes estén dentro de la mezcladora.
Antes de efectuar un colado, se debe tener la precaución de limpiar los elementos de transporte y el lugar donde se va a depositar el concreto. La carretilla es, en nuestro medio, la forma más usual de transportar concreto en las construcciones. Se recomienda su uso sólo en distancias cortas, tratando de que el concreto sea colado lo más cerca posible de su posición final. Al planear el colado, se considerarán los tres inconvenientes que se pueden presentar durante el manejo y colocación y afectar seriamente la calidad del trabajo terminado:
Manejo y transporte
Retrasos
Habrá que tener el concreto lo más cerca que se pueda, para ejecutar el colado. Cuando ello no sea posible, deberán tomarse en cuenta lo retrasos, la segregación del concreto y su endurecimiento.
Con el objeto de lograr una productividad máxima, se planeará el trabajo para aprovechar el personal, herramienta y equipo de manera que se reduzca el tiempo de retraso durante la colocación del concreto. 91
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Figura 4-37. Ejemplo: Usar llanta neumática. No transportar distancias largas. No transitar en áreas con bordes. 92
Endurecimiento temprano y secado
Segregación
El concreto comienza a endurecerse en el momento en que se mezclan el cemento con el agua. Aunque el grado de endurecimiento ocurre, durante los primeros 30 minutos normalmente no se presentan problemas; por lo general, el concreto que se ha mantenido en agitación se puede colocar.
La segregación es la tendencia que presenta el agregado grueso a separarse del mortero cemento-arena. Los métodos y equipos que se utilicen para transportar y manejar el concreto deben evitar ser la causa de segregación.
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