2.1. REQUISITOS PARA EL CONCRETO Como el concreto es una mezcla, en la cual una pasta de cemento Pórtland y agua sirve para ligar partículas finas y gruesas de materiales inertes, conocidos como agregados, es fácil observar que pueden lograrse innumerables combinaciones al variar las proporciones de los ingredientes. Estas diferentes combinaciones combinaciones al variar las proporciones de los ingredientes. Estas diferentes combinaciones combinaciones tendrán como resultado concretos concretos de distintas calidades. Cuando el cemento se ha hidratado, la masa plástica plástica se endurece convirtindose en un material seme!ante a piedra" este período de endurecimiento se llama curado y requiere de tres condiciones durante el mismo# tiempo, temperaturas favorables y la presencia continua de agua. Para llenar los requisitos, es esencial que el concreto endurecido tenga, sobre todo, resistencia y durabilidad" otra propiedad esencial para poder colocarlo dentro de las cimbras es su traba!abilidad en estado plástico. plástico. Cuando se requiere impermeabilidad, impermeabilidad, el concreto debe ser denso y de calidad uniforme. $e ve entonces que, para determinar las las proporciones de la mezcla, el dise%ador dise%ador debe tomar en cuenta qu uso se le dará al concreto, así como las condiciones condiciones de e&posición a la intemperie. 'na vez satisfechos estos requisitos, la calidad del concreto depende de los siguientes factores# materiales apropiados, proporciones correctas, mtodos adecuados de mezclado y colocación, y suficiente protección durante el curado.
2.2. RESISTENCIA En vista de las numerosas pruebas a las que se ha sometido, es fácil saber de antemano la resistencia que se obtendrá en el concreto ya endurecido, para determinadas proporciones de sus ingredientes. Por supuesto, la resistencia resistencia del concreto no puede probarse en condición plástica, por lo lo que el procedimiento acostumbrado consiste consiste en tomar las pruebas de compresión. (demás de los esfuerzos de compresión, compresión, el concreto debe resistir la tensión tensión diagonal )cortante* y los esfuerzos de adherencia, presentes estos +ltimos al entrar en contacto el acero de refuerzo con el concreto. concreto. Es posible realizar pruebas para cada uno de los esfuerzos individuales mencionados, pero la de compresión proporciona una buena indicación de las otras propiedades y como es relativamente sencilla, los ensayos más frecuentes se hacen en especimenes de concreto concreto a compresión. Como indicación de la resistencia, nos referiremos a concreto de - ó / 0g1cm/, la cual se indica en las fórmulas como f2c y representa el esfuerzo +ltimo de compresión )en 0g1cm/* a los /3 días de curado.
2.3. DURABILIDAD El uso del concreto reforzado en miembros estructurales de edificios ha aumentado con gran rapidez y en la actualidad se emplea en todo el mundo. mundo. (unque las estructuras antiguas antiguas han demostrado invariablemente su adecuada resistencia a las cargas impuestas, e&isten muchos casos en los que no se dio suficiente importancia a la durabilidad del concreto. $eg+n se utilice en la edificación, edificación, el concreto puede tener diferentes diferentes grados de e&posición a la intemperie" por e!emplo, las columnas y trabes del e&terior de la estructura están sometidas a condiciones atmosfricas a las que no se e&ponen los miembros
interiores. 4el mismo modo, los muros y muelles sometidos a la acción alterna de humedecimiento y secado o de congelamiento y deshielo, deben hacerse de concreto adecuado para soportar tales condiciones. 5emos entonces que el dise%ador de una estructura de concreto reforzado debe tener en cuenta tanto el grado de e&posición a la intemperie, como la resistencia.
2.4. TRABAJABILIDAD (demás de las cualidades ya mencionadas, el concreto en estado plástico debe tener una consistencia tal que permita su colocación rápida dentro de las cimbras" esta cualidad se conoce como traba!abilidad. 6as diferentes clases de traba!o requieren diversos grados de plasticidad y la forma, ancho y peralte de las cimbras, así como los espacios libres entre el refuerzo, son todos ellos factores determinantes en el grado de traba!abilidad requerido. Podría parecer que, variando la cantidad de agua en la mezcla, se obtendría fácilmente cualquier consistencia deseada, pero en el pasado, con este procedimiento, se ha obtenido, a menudo, una mezcla con e&ceso de agua, la cual, al endurecerse, producía un concreto poroso de menor resistencia que la deseada. 4ebido a innumerables pruebas y e&periencias reales, se ha encontrado que la cantidad de agua, en relación con la de cemento y que, habindose establecido esta relación, el grado de p lasticidad se obtiene me!or a!ustando las proporciones de la pasta de agua y cemento con los a gregados.
2.5. MEZCLADO Para producir concreto de primera calidad, es indispensable utilizar una máquina mezcladora o revolvedora. El mezclado completo no sólo tiende a producir un concreto de calidad uniforme sino que, además, al aumentar el tiempo de mezclado, se logran mayores resistencias y me!or grado de traba!abilidad. En la actualidad pueden obtenerse muchos tipo de revolvedoras portátiles, sus capacidades varía desde . m7 hasta 7 m7. la resistencia y la calidad del concreto dependen principalmente del tiempo que ste permanezca dentro de la revolvedora, más que la velocidad de rotación" nunca debe mezclarse menos de un minuto y, si las condiciones lo permiten, es conveniente un periodo más largo. Cuando se desea obtener un concreto de buena calidad para condiciones e&tremas de e&posición a la intemperie, o un concreto impermeable, es venta!oso mezclar durante mayor tiempo. El concreto premezclado se utiliza siempre que pueda conseguirse. 6os certificados que indican la composición de la mezcla de cada carga aseguran el cumplimiento de las especificaciones de resistencia.
2.6. SEGREGACIÓN 6a consistencia del concreto debe ser tal que, al depositarla en las cimbras, se obtenga una masa de calidad uniforme. Es conveniente recordar que el concreto en su estado plástico, es en realidad una pasta en la cual se mezclan los agregados, por lo que debe tenerse cuidado para evitar la separación de las partículas de arena y piedra, pues dicha separación produce un concreto de calidad inferior. 6os factores que deben tomarse en consideración para impedir la segregación de los agregados son# el transporte desde la revolvedora hasta
las cimbras, el de!arlo caer desde muy alto y el apisonado o picado. Cando se vacía el concreto desde una altura mauro de un metro, el agregado grueso tiende a asentarse en la parte inferior, evitándose así una calidad uniforme. 4ebe tenerse gran cuidado para que el concreto en su estado plástico llene totalmente todas las esquinas y ángulos de las cimbras, así como para que rodee perfectamente al acero de refuerzo. Cuando se lo coloque por medio de canalones, es importante evitar tramos demasiados largos de stos, pues en caso contrario es posible que el agregado grueso se separe del resto de los materiales" si no se puede evitar el uso de canalones largos, antes de colocar el concreto en las cimbras debe depositarse en una tolva" el propósito de esto es mezclar nuevamente los materiales, corrigiendo asó cualquier segregación. 8tra causa de segregación es el e&ceso de picado, vibrado o acomodo dentro de las cimbras. Para evitar defectos de acabado, es un procedimiento com+n picar el concreto en las zonas donde está en contacto con las cimbras" al hacerlo es aconse!able no picarlo con demasiado vigor, para evitar la separación de los materiales.
2.7. LECHOSIDAD Cuando se utiliza agua en e&ceso, al curar el concreto, en la superficie de la masa se forma una capa lechosa compuesta de cemento y agregado fino" esto se denomina lechosidad. (l evaporarse el e&ceso de agua., la capa se torna dbil, porosa y se desintegra fácilmente, permitiendo el paso del agua a presión ligera. 9uitar esta capa antes de colocar más concreto no presenta ning+n beneficio, ya que deba!o de ella quedan varios centímetros más de concreto de calidad inferior, aunque es muy posible que el concreto del fondo de la cimbra sea duro y denso. $i se detecta la presencia de lechosidad en donde se desea un concreto durable y fuerte, debe eliminarse el defecto quitando varios centímetros del concreto que esta deba!o de la superficie. Por lo tanto, para evitar la lechosidad, +sense solamente la consistencia y la relación agua:cemento adecuada.
2.8. CURADO ;ndependientemente del cuidado que se tiene en el proporcionamiento, el mezclado y la colocación, sólo puede obtenerse concreto de primera calidad cuando se toman las medidas adecuadas para su curado. El endurecimiento se debe a la acción química entre el agua y el cemento, y contin+a indefinidamente mientras se tiene una humedad y temperatura favorables. El fraguado inicial no comienza sino hasta dos o tres horas despus del mezclado" durante este intervalo se evapora el agua, especialmente en las superficies e&puestas y, a menos de que se evite la prdida de humedad, el concreto se agrietará en estas zonas. 'na especificación típica requiere que el concreto se prote!a de modo que no tenga prdida de humedad en la superficie durante un período de < días, cuando se utiliza cemento Pórtland normal, y de 7 días cuando el cemento es de alta resistencia rápida. Pueden emplearse varios mtodos para impedir la prdida de humedad durante le curado" cuando el concreto está lo suficientemente duro para caminar sobre l, pueden cubrirse las losas con sacos de arpillera continuamente humedecidos, o bien con papel adecuado, cuyos e&tremos se pegan a la losa. 8tro mtodo es cubrirlas con una capa de / a 7 cm de arena o
aserrín h+medos" frecuentemente se coloca sobre ellas una capa de pa!a de = cm. 8tro mtodo más al que se recurre es rociar agua continuamente sobre las superficies e&puestas. (l retirar las cimbras demasiado pronto, se permite la evaporación indebida, por lo que deben de!arse en su sitio por todo el tiempo que sea posible. (demás de resistencia y durabilidad, al controlar el curado se obtiene me!or impermeabilidad en El periodo de protección contra la evaporación varía con el tipo de estructura y las condiciones climáticos. 6as secciones delgadas, colocadas en tiempo de calor, requieren un período mayor de protección.
2.. TEMPERATURA 6as temperaturas ba!as durante el período de curado producen concreto de menor resistencia que el obtenido a //>C. ?unca debe permitirse que el concreto se congele antes de que est curado, porque resultaría de ba!a calidad y resistencia indeterminada. (unque se requieren precauciones especiales, puede traba!arse el concreto ba!o condiciones climáticas severas" para conservarlo por encima del punto de congelación, pueden calentarse los materiales antes de mezclarlos o bien proteger el concreto mediante cubiertas adecuadas o mantenerlo en recintos calentados. $i el tiempo está ligeramente frío, basta calentar el agua, pero en condiciones más severas puede ser necesario calentar tambin los agregados. (l depositarse los materiales no deben tener una temperatura mayor de 77>C. 'n mtodo com+n de proteger al concreto es cubrirlo con pa!a y encerados. 6as cubiertas de lona calentadas con vapor dan resultados e&celentes, ya que con ellas pueden mantenerse temperaturas convenientes dentro de ella y se protege el concreto contra el secado. $i se utilizan braseros, debe tenerse cuidado para evitar la evaporación del agua del concreto.
Podemos pensar que el concreto es como una pasta de agua y cemento, bien mezclada con agregados finos y gruesos" cuando se endurece la pasta, las partículas de arena y piedra triturada se encuentran estrechamente ligadas entre sí y forman una masa ptrea sólida. 6a calidad de la pasta la determinan las proporciones de agua y cemento" de igual manera, la resistencia, la impermeabilidad y la intemperie del concreto ya fraguado dependen tambin de la relación agua:cemento. Esta relación se e&presa mediante un n+mero que indica la cantidad de litros de agua por cada saco de cemento de = 0g. 4ebemos recordar que el concreto en estado plástico siempre debe ser mane!able" no tiene que estar muy seco ni tener demasiada agua. $i está muy seco, será difícil colocarlo en las cimbras y alrededor del refuerzo, lo cual dará como resultado defectos de acabado. $i tiene demasiada agua habrá segregación de los ingredientes. Para producir un concreto mane!able, se debe utilizar mayor cantidad de agua que la que se requiere para la combinación química con el cemento" por consiguientes, una parte del agua se distribuye dentro de la pasta y al evaporarse de!a peque%os vacíos. 5emos entonces que la relación agua:cemento determina la densidad de la pasta, la cual a su vez determina la resistencia, la durabilidad y la permeabilidad del concreto endurecido.
TABLA 2-1. RELACIONES AGUA-CEMENTO MÁXIMAS PERMISIBLES PARA CONCRETO* RELACIÓN AGUA-CEMENTO MÁXIMA PERMISIBLE RESISTENCIA MÍNIMA DE
CONCRETO SIN
COMPRESIÓN ESPECIFICADA A LOS 28 DÍAS, KG/CM2
INCLUSIÓN DE AIRE
! R"#$%&'( "( #&)+ " $$ 0+ $%+ " 3.
R"#$%&'( $4+#)$ 0+ 0"+
CONCRETO CON INCLUSIÓN DE AIRE R"#$%&'( "( #&)+ " $$ 0+ $%+ " 3.
R"#$%&'( $4+#)$ 0+ 0"+
<=
7/.
.A-/
/<.3
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.=
/3.7
.-A=
/-=
/=.A
.=
/.
.7@@
/3
//./
.--7
<.3
.7=-
B eproducido del eglamento de las construcciones de concreto reforzado, con autorización del ;nstituto (mericano del Concreto. B ;ncluyendo humedad superficial libre en los agregados. s importante que le concreto utilizado en edificios sea de calidad y densidad uniformes" por lo tanto, es necesario mantener cuidadosamente la relación agua:cemento. 6as pruebas realizadas en laboratorio demuestran que, dentro de límites razonables, cuanta menos agua haya por saco de cemento, mayor será la resistencia del concreto" sin embargo, debemos recordar que el concreto debe ser fácil de mane!ar o trabajable, esto es, debe tener tal consistencia que permita su fácil colocación dentro de las cimbras. Cuando ya se ha establecido la relación agua:cemento deseada, en función del grado de e&posición y de la resistencia requerida, se selecciona entonces la me!or combinación de agregados para producir un concreto económico y traba!able. ecurdese que para un material dado, lo que determina principalmente la resistencia es la relación del volumen de agua al de cemento, siempre y cuando la mezcla sea de plasticidad manejable. 6as relaciones agua: cemento que aparecen en la tabla/: pueden usarse como guía para mezclas de concreto de distintas resistencias.
El primer paso para determinar las proporciones d e los distintos ingredientes del concreto es establecer la relación agua:cemento" como se indicó antes, sta depende del grado de e&posición a que estará sometido y de la resistencia deseada. El siguiente paso es decidir la combinación más económica de agregados finos y gruesos a fin de producir un concreto de plasticidad mane!able. El principio general que rige las proporciones de los agregados finos y gruesos es que la pasta de cemento y el agregado fino deben llenar los huecos d el agregado grueso" dichos huecos dependen del tipo de material y de su tama%o. En general, el volumen de huecos es algo menor de la mitad del volumen del agregado y se acostumbra utilizar una cantidad de
arena igual a la mitad del volumen de piedra triturada. E&presaremos las proporciones en el orden siguiente# cemento, arena y agregado grueso" por e!emplo, la mezcla podría ser # /# -, #/ D #=, #7#A. uy a menudo, los agregados finos y gruesos se e&presan mediante un solo n+mero y una mezcal de #/#- se escribe #A" la razón es que el volumen de arena no es siempre la mitad del volumen de piedra triturada, ya que sería más económico usar una mezcla de #/ D #7 D . $in embargo, esto no es más que otra manera de e&presar una proporción de #A. 6a arena con un contenido normal de humedad aumenta de volumen cerca de un /F y esto debe tenerse en cuenta al determinar las proporciones a usarse. 6a suma de los agregados finos y gruesos, en proporción a la pasta de cemento, depende de la consistencia requerida" en general, las mezclas duran son más económicas con respecto al costo de los materiales" pero si son demasiado secas, se aumenta el costo de colocación y debe tenerse cuidado para evitar defectos de acabado. Cuando se aumenta la proporción del agregado fino, el concreto que se obtiene es más fácil de traba!ar, pero esto requiere generalmente mayor cantidad de pasta de cemento y puede ser antieconómico. En la tabla /:/ se indican algunas proporciones recomendables del agregado grueso respecto al volumen de concreto, dependiendo de la finura de la arena" la relación más peque%a corresponde a la arena más fina.
TABLA 2-2. PROPORCIONES RECOMENDABLES DEL AGREGADO GRUESO REPSECTO AL 5OLUMEN DE CONCRETO
TAMA6O MÁX. DEL AGREGADO
RELACIÓN DEL AGREGADO GRUESO AL 5OLUMEN DE CONCRETO
P#.
C7
M&(&7$
M9&7$
713
.@=
.-
.-A
G
.@
.=@
.A=
y mayores
/.=- y mayores
.A-
.<
Probablemente la mezcla más com+n para condiciones normales de traba!o, utilizando concreto sin inclusión de aire, es de de cemento a = de agregados, con una relación agua: cemento de /@. 6a mezcla #= puede ser # G# 7 H# ó #/#7. 6os especimenes fabricados con estas proporciones producirán un concreto cuya resistencia +ltima de compresión será de apro&imadamente / 0g1cm/. $i se desea mayor resistencia, o si el grado de e&posición es más severo, debe reducirse la relación agua:cemento para producir un concreto más denso. Cuando la estructura es de magnitud suficiente para !ustificar el gasto, puede utilizarse otro mtodo para determinar las proporciones. En las especificaciones entregadas al contratista, se le suministra cierta información, como tipo de traba!o, resistencia requerida, relación má&ima agua:cemento, tama%os má&imos de agregados y rango de revenimiento" por supuesto, el contratista debe utilizar un concreto plástico y traba!able. ( continuación se realiza una serie de pruebas con muestra de distintas proporciones dentro de las limitaciones
especificadas y se establece una curva de resistencia para varias relaciones agua:cemento" este mtodo de pruebas permite al contratista producir concreto más económico de calidad requerida. 'na vez determinada la relación agua:cemento, de acuerdo con la resistencia requerida y con el grado de e&posición a la intemperie, se elige la combinación más adecuada de agregados para lograr una traba!abilidad conveniente.
2.12. AGUA SUPER"ICIAL EN AGREGADOS En cualquier estimación de la cantidad de agua que debe usarse en el mezclado del concreto, es necesario incluir el agua superficial que llevan los agregados. 6a tabla /:7 muestra las cantidades apro&imadas para agregados promedio. En edificaciones, todos los agregados contienen cierto grado de humedad y cuantos más gruesos son, contienen menos agua superficial. (demás de tomar esto en cuenta, recurdese que la arena moderadamente h+meda aumenta de volumen cerca de un /F.
TABLA 2-:. CANTIDAD APROXIMADA DE AGUA SUPERFICIAL EN AGREGADOS NORMALES (rena muy h+meda
a
7- litros
por metro
c+bico
(rena moderadamente h+meda
cerda de
A<
litros
por metro
c+bico
(rena humedecida
cerca de
77
litros
por metro
c+bico
Irava o piedra triturada humedecidas
cerca de
77
litros
por metro
c+bico
2.13.GRADOS DE E#POSCION A LA INTEMPERIE. (l establecerse la mezcla que se usará para el concreto, es importante tomar en consideración, además de la resistencia requerida, y el grado de e&posición a que estará sometido" la relación agua:cemento es la base sobre la cual se realiza la selección. Jodo concreto e&puesto a la acción de la intemperie debe tener un contenido de agua no mayor de /A.A litros por saco de cemento. En las primeras estructuras de concreto reforzado se prestaba muy poca atención a la durabilidad y, como resultado de esto, se presentaron muchos casos de desintegración que podían haberse evitado. 6a tabla /:- se presenta como guía para la selección de la relación agua:cemento adecuada para concretos con diferentes grados de e&posición" nótese que el agua superficial de los agregados debe incluirse como parte del agua de la mezcla.
2.14. IMPERMEABILIDAD Esta cualidad es de e&trema importancia. (nte todo, algunas estructuras, como tanques, muros de sótanos o pisos localizados por deba!o del nivel del terreno, deben ser impermeables para evitar que penetre agua" sin embargo, e&iste otra razón de importancia para hacer que el concreto sea impermeable y es que su desintegración puede ser física o química y el deterioro se debe en gran parte a la penetración de la humedad. En la fabricación de concreto impermeable intervienen varios factores" es obvio que los agregados deben ser materiales durables, sin poros y bien graduados. El concreto debe ser denso, es decir, la relación agua:cemento debe ser lo mas ba!a posible, y es necesario
tomar en cuenta que la mezcla tiene que ser traba!able y que las pa rtículas de los agregados queden bien ligadas entre sí por la pasta de cemento. Para lograr una incorporación completa de los materiales, se acostumbra mezclarlos durante mas tiempo que el normal" en la colocación tambin se necesitan mas precauciones que las usuales y esto requiere que el vibrado o cuidado se haga cuidadosamente, de modo que se recubra completamente el refuerzo y que se logre una superficie e&puesta densa y uniforme. 6a mezcla requerida para un concreto de / 0g. 1cm/ puede variar seg+n las condiciones de traba!o, pero nunca deberá ser más ligera que un #/#7" en condiciones promedio, una relación de /A.A litros de agua por saco de cemento producirá un concreto impermeable si se observan las demás precauciones considerándose como má&imo una relación agua: cemento de /3.@ para obtener la resistencia mencionada. (l producir concreto impermeable, la relación agua:cemento debe mantenerse estrictamente y es necesario que la masa sea de calidad uniforme. En el caso del concreto impermeable no puede sobreestimarse la importancia de un curado adecuado" esto es particularmente cierto durante la etapa inicial del fraguado. 6a superficies e&puestas deben mantenerse continuamente h+medas, de modo que se obtenga una superficie dura y densa, para evitar agrietamiento y pulverización.
2.15. PRUEBAS $eg+n se indicó en el (rt. /:, si la obra es de bastante magnitud, deben probarse d iversos concretos de diferentes proporciones algunas semanas antes de iniciar la construcción. El procedimiento usual es hacer pruebas de varias combinaciones, utilizando por lo menos cuatro diferentes relaciones agua K cemento" despus de ello se trazan gráficas de resultados y se escoge la mezcla más económica que produzca la densidad y resistencia requeridas. $e acostumbra continuar la pruebas durante el proceso de construcción, particularmente si hay cambios atmosfricos. 'na de las pruebas más sencillas para la determinación de una mezcla adecuada, con las proporciones de agua:cemento fi!as, consiste en tomar muestras de peque%os lotes" con una cuchara o llana se preparan diferentes mezclas y un traba!ador e&perimentado puede hacer los a!ustes necesarios para obtener fácilmente las proporciones deseadas. (lgunas características se notan inmediatamente por la por la apariencia" una mezcla con insuficiencia de mortero de arena K cemento para llenar completamente los huecos del agregado grueso, produce un concreto difícil de traba!ar y da como resultado superficies defectuosas. $i la proporción de este mortero es e&cesiva en relación al agregado grueso, la mezcla será antieconómica, pues el rendimiento del concreto será muy ba!o, probablemente se tengan porosidades y habrá segregación al colocarlo. 6as dos pruebas más comunes a que se somete el concreto son# la de revenimiento, para determinar su grado de plasticidad y la de compresión, sobre cilindros ya curados, para establecer su resistencia.
T$4#$ 2-;. RELACIONES AGUA < CEMENTO MÁXIMO PERMISIBLES PARA DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS = GRADOS DE EXPOSICIÓN A LA INTEMPERIE CONDICIONES DE EXPOSICIÓN*
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A$
$ecciones delgadas, como bardas, banquetas, antepechos, concreto ornamental o arquitectónico, pilotes, reforzados, tubos y todas las secciones con menos de /.= cm de recubrimiento para el refuerzo $ecciones moderadas, como muros de contención, estribos, muelles, trabes, vigas. Porciones e&teriores de secciones pesadas )masivas* Concreto depositado deba!o del agua por medio de tuberías 6osas de concreto colocadas sobre el piso Concreto protegido contra la intemperie o localizado por deba!o del piso, interiores de edificios Concreto que prostegerá mediante cubiertas o rellenos, pero que puede quedar e&puesto a congelamientos y deshielos por varios a%os antes de que se le d tal protección
B El concreto con inclusión de aire debe utilizarse en todas las condiciones que impliquen e&posiciones severas y puede usarse en condiciones moderadas para me!orar la traba!abilidad de la mezcla.
ী (gua freática o subterránea que contenga concentraciones de sulfatos mayores de ./F.
ী Cuando se utiliza cemento resistente a los sulfatos, puede incrementarse la relación agua cemento en .A litros por saco.
ઢ
6a relación agua K cemento debe seleccionarse con base en los requisitos de resistencia y traba!abilidad.
eproducido del libro Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas e concreto )(.C.;. A7-54), con autorización del Instituto Ame ricano de Concreto.
2.16.PRUEBA DE RE$ENIMIENTO El trmino consistencia, aplicado al concreto recin mezclado, se refiere a su estado de fluidez" si el concreto es LplásticoM puede moldearse fácilmente, pero cambia lentamente de forma cuando se le quita la cimbra o el molde. $e dice que es traba!able si puede colocarse fácil en las formas previstas para ello" pero e!emplo, puede ser traba!able en las cimbras amplias y abiertas, pero no lo es en las estrechas y con gran cantidad de varillas de refuerzo.
6a prueba de revenimiento proporciona un medio fácil para determinar la consistencia del concreto recin mezclado, pero necesariamente no indica la traba!abilidad y no debe usarse como comparación entre varias mezclas de distintas proporciones o de diferentes tiós de agregados. Es muy sencillo hacer esta prueba" el equipo necesario consiste de un cono truncado de lámina metálica, de 7 cm de altura y cuyos diámetros son / cm en la base inferior y cm e la superior. (mbas bases se de!an abiertas y se fi!an asas a la parte e&terior. $e colocan tres capas de concreto recin mezclado dentro del molde, picando separadamente cada una de ellas /= veces con una varilla redonda de =13 de pulgada" una vez lleno se elimina el e&ceso de concreto de la parte superior del molde y la de la masa de concreto ya sin retn )ver fig. / K *. $i el concreto se asienta <.= cm, se dice que la muestra tiene un revenimiento de <.= cm" es así como se averigua la consistencia del concreto. En la tabla / K = se indican los revenimientos recomendables para el concreto que se utilice en distintos tipos de estructuras.
T$4#$ 2 < . RE5ENIMIENTOS RECOMENDABLES PARA EL CONCRETO USADO EN DISTINTOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN
TIPOS DE CONSTRUCCIÓN
RE5ENIMIENTO, CM* M9&7+
M(&7+
uros de cimentación y zapatas reforzadas
/.=
=.
Napatas masivas, ca!ones y muros de subestructuras
.
/.=
6osas, vigas y muros reforzados
=.
<.=
Columnas de edificios
=.
<.=
Pavimentos
<.=
=.
Construcción masiva pesada
<.=
/.=
B
Cuando se utilizan vibradores de alta frecuencia los valores mostrados deben reducirse cerca de una tercera parte.
eproducido de la Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas de concreto )(.C.;. A7 K =-* con autorización del ;nstituto (mericano del Concreto.
2.17.PRUEBA DE COMPRESIÓN El concreto se somete a pruebas de compresión para determinar su resistencia. 6os especimenes son de forma cilíndrica y su longitud es igual al doble de su d iámetro" las medidas estándar son = cm de diámetro y 7 cm de altura, cuando el tama%o del agregado grueso no es mayor de = cm. En caso contrario, el diámetro del cilindro debe ser cuando menos el triple del tama%o má&imo nominal del agregado. El molde que se utiliza para hacer los cilindros se hace de alg+n material no absorbente, como el metal o el cartón encerrado" dicho molde se colocan sobre una superficie lisa y plana de vidrio o metal y se llena de concreto, en tres capas sucesivas e igual cada una de ellas a la tercera parte del volumen. Cada capa se pica separadamente /= veces con una varilla redonda de =13 de pulgada de diámetro y A cm de longitud, con el e&tremo redondeado. 'na vez que se ha picado la +ltima capa, se nivela la superficie con una cuchara y se cubre con vidrio o metal plano" despus de dos a cuatro horas, ya que ha fraguado el concreto, se termina la parte superior con una capa delgada de pasta de cemento y se cubre nuevamente con vidrio o metal. $e acostumbra retener los especimenes durante /- horas en el lugar de la operación, despus de lo cual se llevan al laboratorio y se curan en atmósfera h+meda a / >C" las pruebas se hacen por lo general a los < y a los /3 días. (l fabricar los especimenes debe tenerse mucho cuidado para asegurarse que las superficies e&tremas sean planos y paralelas entre sí ya que cualquier irregularidad ocasionará que al probarlos se obtengan resultados erróneos. 'na vez colocado el espcimen en la máquina de pruebas, se aplica una carga de compresión hasta que falla" esta carga de falla se registra y se divide entre el área transversal del cilindro, con lo cual se obtiene el esfuerzo unitario +ltimo de compresión, e&presado 0g1cm / . E&presaremos el grado o la calidad de un concreto de acuerdo a su resistencia +ltima de compresión, en 0g1cm/ a los /3 días" en las fórmulas utilizadas para el dise%o de miembros estructurales, esto se indica mediante el trmino f2c. El concreto más com+nmente usado para miembros estructurales es el de f2c. El concreto más com+nmente usado para / miembros estructurales es el de f2c O / g01cm " debe recordarse que sta es su resistencia
+ltima. 6os esfuerzos permisibles de traba!o se dan como fracciones de sta" por e!emplo, el
esfuerzo permisible de compresión de la fibra e&trema de miembros su!etos a f le&ión, hechos / con un concreto de / 0g1cm , es de .-= f2c, o sea .-= & / O @-.= 0g1cm / )ver tabal - K
/*. 8tros dos valores de la resistencia del concreto f2c frecuentemente utilizadas son <= y / /3 0g1cm .
2.18.MODULO DE ELASTICIDAD El módulo de elasticidad B de un material es el resultado que se obtiene al dividir su esfuerzo unitario entre su deformación unitaria correspondiente. Podemos pensar que dicho módulo de elasticidad representa el grado de rigidez del material. Como e!emplo, podemos citar el / módulo de elasticidad de la manera de pino amarrillo, cuyo valor de ./- & A 0g1cm , y del
acero utilizado para refuerzo del concreto, que es de /.7@ & A 0g1cm/ . puede verse fácilmente que el acero es más rígido que la madera y esta característica se presenta por medio del módulo de elasticidad. Jambin puede entenderse que los concretos de resistencias distintas tienen diferentes grados de rigidez y que ba!o esfuerzos iguales sus deformaciones serán diferentes" es decir tendrán módulos d e elasticidad (P( concretos de distintas resistencias.
TABLA 2 < . MODULOS DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO !% RESISTENCIA LTIMA DE COMPRESIÓN A LOS 28 DÍAS 3/%72
E% MODULO DE ELASTICIDAD K/%72
<=
//,=
/
//,=
@
/3
/==,@
3
7=
/3A,/
<
El módulo de elasticidad Ec del concreto puede tomarse como .7A/ .=
/ en 0g1cm ,
7 para valores de entre ,- y /,= 0g1cm . Para concreto de peso normal, puede 7 considerarse como /,7 0g1m .
En los cálculos de dise%o de los miembros estructurales de concreto es necesario conocer la relación entre los módulos de elasticidad del acero y del concreto que se utilizan" el trmino que e&presa esta relación es n, por consiguiente A
. Para el acero de refuerzo E& O
/
/.7@: & 0g1cm . el valor de n puede tomarse como el n+mero entero más cercano, pero nunca menor de A" e&cepto en cálculos para deformaciones, el valor de n pa ra el concreto ligero puede suponerse igual al de un concreto de peso n ormal de la misma resistencia. Calcularemos aquí la relación n para el concreto de f2c O / 0g1cm / ya que se usa con tanta 7 frecuencia. Como O /,7 0g1m , Ec O .7A/, .= &
sea
o
Por lo tanto,
En la tabla / K A se muestran los valores de n para otras resistencias, en cada caso se / aceptó el n+mero entero más cercano. Por consiguiente, para f2c O / 0g1cm , n O @.
2.1."LUJO PL%STICO Jodos los materiales de construcción se deforman sin incremento de carga cuando los esfuerzos internos sobrepasan el límite clásico. En los miembros de concreto sometidos a carga, e&iste tambin una tendencia a cambiar su forma o tama%o con el transcurso del tiempo" esta deformación se llama flu!o plástico. ( diferencia de los materiales elásticos, el concreto carece de un grado de proporcionalidad entre los esfuerzos y las deformaciones, y los fenómenos de flu!o plástico y de contracción son un tanto similares. El efecto del flu!o plástico es equivalente a una disminución en el módulo de elasticidad" por lo tanto, los valores de Ec dados por la tabla / K A pueden usarse sólo para el cálculo de las deformaciones que se presentarán inmediatamente despus de la aplicación de las cargas de servicio. 6a magnitud de las deformaciones demoradas pueden ser dos o tres veces mayores
