CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL CONCRETO Las principales características físicas del hormigón, en valores aproximados, son:
Densidad: en Densidad: en torno a 2.350 kg/m 3 Resistencia a compresión: a compresión: de de 150 a 500 kg/cm 2 (15 a 50 MPa) 50 MPa) para para el hormigón ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2.000 kg/cm2 (200 MPa). Resistencia a tracción: a tracción: proporcionalmente proporcionalmente baja, es del orden de un décimo de la resistencia a compresión y, generalmente, poco significativa en el cálculo global. Tiempo de fraguado: dos horas, dos horas, aproximadamente, aproximadamente, variando en función de la temperatura y la humedad del ambiente exterior. Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parámetros. De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia máxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prácticamente la resistencia total de cálculo. Dado que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatación térmico, resulta muy útil su uso simultáneo en obras de construcción; además, el hormigón protege al acero de la oxidación al recubrirlo.
PESO ESPECÍFICO La densidad o peso especifico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland tipo 1, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso especifico menor porque el contenido de clinker es menor. El peso especifico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso especifico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones. La norma ICONTEC 221 Indica el procedimiento para determinar el peso especifico del cemento.
SUPERFICIE ESPECÍFICA (finura) La finura del cemento es una de las propiedades físicas más importantes del cemento, ya que está directamente relacionada con la hidratación del mismo. La hidratación de los granos de cemento ocurre del exterior hacia el interior; luego el área superficial de la partícula de cemento constituye el material de hidratación, y el tamaño de los granos (su finura) tiene gran influencia en la velocidad de hidratación, en el desarrollo de calor, en la refracción y en el aumento de resistencia con la edad. Cuando el cemento es muy fino endurece más rápido y por tanto desarrolla alta resistencia en menor tiempo; sin embargo libera mayor cantidad de calor y por ende aumenta la retracción y la susceptibilidad a la figuración, además una molienda fina
aumenta los costos de producción y hace que el cemento sea susceptible a hidratarse con la humedad ambiental, por lo que su vida útil es más corta. Un grano fino exuda menos que un grano grueso porque retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación. La finura se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un grano de cemento y se llama superficie específica; se mide en cm2/gr. En el laboratorio la densidad se puede medir de dos maneras: Por tamizados en tamices No100 (149) y No 200 (79) siguiendo la norma ICONTEC No 226 La finura se mide en el laboratorio mediante el aparato de permeabilidad al aire de Blaine, siguiendo la norma ICONTEC No 33. El método consiste en determinar la permeabilidad del aire de una capa de cemento y se basa en el hecho de que la cantidad y el tamaño de los poros de una muestra de determinada densidad son funciones del tamaño de las partículas y de su distribución granulométricas.
CONCRETO FRESCO El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. Una mezcla muy húmeda de concreto se puede moldear. La definición de " plástico " aquel material que es plegable y capaz de ser moldeado o formado como un terrón de arcilla para moldar.
CARACTERÍSTICAS. Un concreto fresco que es trabajable debe tener una plasticidad, movilidad y consistencia apropiada, esto nos lleva a producir una masa homogénea.
TRABAJABILIDAD Es una propiedad del concreto, asociada al grado de facilidad o dificultad con la que una mezcla de concreto puede ser mezclada, transportada, colocada y terminada (acabado final). Está condicionada al equipo que se utilice en las actividades de cada etapa.
CONSISTENCIA. Se refiere al carácter de la mezcla respecto a su fluidez tanto en su estado seco como fluido.
IMPERMEABILIDAD Ese logra reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua deja vacíos y cavidades después de la evaporación y si estos están interconectados, el agua puede penetrar o atravesar el concreto. La inclusión de aire y el curado óptimo y eficiente aumentan la impermeabilidad.
CAMBIO DE VOLUMEN. La expansión debida a las reacciones químicas de los ingredientes del concreto puede ocasionar el alabeo y la contracción durante el secado así como la aparición de grietas
SANGRADO Es la migración del agua hacia la superficie superior del concreto en estado fresco, provocada por el asentamiento de los materiales sólidos; este asentamiento es consecuencia del efecto combinado de la vibración -durante la compactación y la gravedad. FACTORES QUE PROPICIAN EL SANGRADO:
-Excesiva cantidad de agua en la mezcla.-Proceso de Mezclado deficiente.
SEGREGACIÓN Separación de los materiales del concreto, provocada por falta de cohesión de la pasta de cemento y/o de la suspensión.
COHESIÓN Propiedad del concreto que describe la facilidad o dificultad que tiene la pasta de cemento y la mezcla con los agregados, de ATRAERSE para mantenerse como suspensión en el concreto, evitando así la disgregación de los materiales
SEGREGACIÓN Características que la favorecen:-Composición granulométrica (Modulo de Finura alto).Deficiencia de Finos-Forma de partícula (partículas planas y alargadas) y textura superficial áspera.-Tamaño máximo de la grava (tamaños mayores)
APANALAMIENTO Superficie irregular, rugosa, debida a la exposición directa de los agregados pétreos en ausencia de lechada. Es una concentración excesiva del agregado grueso originada por un vibrado deficiente durante el colado.
FACTORES QUE AFECTAN LA TRABAJABILIDAD
Insuficiente cantidad de cemento, lo que quita plasticidad a la mezc la.
Agregados con granulometrías discontinuas exigen más agua para una misma trabajabilidad.
Agregados gruesos con formas alargadas (elongadas) y angulosas (lajosas), dado que se incrementa la cantidad de pasta requerida y la fricción entre partículas cuando es moldeado.
El agregado fino con partículas de formas angulosas, afecta proporcionalmente más la trabajabilidad del hormigón que piedras lajosas en el agregado g rueso.
SEGREGACION Es la separación de los materiales que constituyen una mezcla de cemento. Entre los principales factores que producen segregación están la diferencia en tamaños de las partículas y la mala distribución granulométrica de los agregados. Otras causas se refieren a los inadecuados procesos del concreto: Mezclado, trasporte, colocación y compactación. La segregación se produce en dos formas: Las partículas gruesas tienden a separarse de las otras por acción de la gravedad, esto ocurre generalmente con mezclas secas y poco plásticas. La otra forma es la separación de la pasta (cemento y agua) lo que ocurre con mezclas muy fluidas.
EXUDACIÓN Se conoce también como sangrado y consiste en que parte del agua de mezclado tiende a subirse a la superficie del concreto recién colocado o durante el proceso de fraguado. La exudación puede crear problemas en el concreto; cuando la velocidad de la evaporación es menor que la velocidad de la exudación, se forma una película de agua que aumenta la relación agua cemento en la superficie y posteriormente esta zona queda porosa y de baja resistencia al desgaste; pero si la velocidad de evaporación es mayor que la velocidad de la exudación se pueden producir grietas de contracción. La exudación puede ser controlada con aditivos inclusores de aire, cementos más finos y un control de agregado fino.
RESISTENCIA DEL CONCRETO. Cuando se habla de la resistencia del concreto, generalmente se hace referencia a la resistencia a compresión del concreto endurecido, la etapa de endurecimiento inicia con el fraguado final del concreto y prosigue en el tiempo dependiendo totalmente de las condiciones de curado del material.
Normalmente la resistencia del concreto se evalúa a los 28 días, sin embargo esta evaluación se puede hacer a diferentes edades según la conveniencia de monitorear la ganancia en resistencia. Para evaluar la resistencia del concreto se emplean cilindros de concreto de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura, en la fabricación de los cilindros se sigue la norma NMX-C-160 y en el ensaye de los cilindros se sigue la norma NMX-C-083. Antes de someterse los cilindros al ensaye de compresión se deben cabecear de acuerdo a la norma NMX-C-109, el cabeceo consiste en moldear regularmente con un compuesto de azufre fundido los extremos del cilindro, dejando en cada extremo una capa lo suficientemente delgada y resistente que garantice que los planos de apoyo del cilindro sean perfectamente paralelos entre ellos y a la vez perpendiculares al eje del cilindro (se acepta una desviación no mayor de 0.5°). El compuesto de azufre debe aplicarse al menos 2 horas antes del ensaye.
DURABILIDAD DEL CONCRETO La durabilidad del concreto se define como su resistencia a la acción del clima, a los ataques químicos, a la abrasión o cualquier otro proceso de deterioración.” (ACI -201) Se puede entender de la definición que un concreto durable podrá mantener sus propiedades de resistencia y calidad frente a las condiciones adversas que se puedan presentar. Además el concreto permanecerá con los estándares establecidos a lo largo del tiempo sin presentar deterioro. Las condiciones adversas mencionadas anteriormente se pueden definir como congelamiento y deshielo, exposición del concreto a sustancia químicas agresivas, abrasión, agregados reactivos y corrosión de materiales ahogados en el concreto. Es decir, la durabilidad no sólo está en función a la dosificación sino a las condiciones expuestas y condiciones de trabajo. A continuación, se detallarán brevemente la acción del concreto durable frente a estas condiciones.
ENSAYO DE CONSISTENCIA DEL CONCRETO (SLUMP TEST) El ensayo de consistencia del concreto, o “slump test”, sirve para evaluar su capacidad para adaptarse con facilidad al encofrado que lo va a contener. El procedimiento se explica ampliamente en la norma ASTM C143- 78 “Slump of Portland Cement Concrete”. Equipo necesario: Cono de Abrams de medidas estándar Varilla para apisonado de fierro liso de diámetro 5/8″ y punta redondeada L=60 cm Wincha metálica Plancha metálica (badilejo) Procedimiento
Obtener una muestra al azar, sin tener en cuenta la aparente calidad del concreto. Según la norma se debe obtener una muestra por cada 120 m3 de concreto producido ó 500 m2 de superficie llenada y en todo caso no menos de una al día. Particularmente he llegado a sacar muestras con más regularidad si la importancia del elemento estructural lo amerita. La muestra no debe ser menor de 30 lt y el concreto muestreado no debe tener más de 1 hora de preparado. Entre la obtención de la muestra y el término de la prueba no deben pasar más de 10 minutos. Colocar el molde limpio y humedecido con agua sobre una superficie plana y humedecida, pisando las aletas. Verter una capa de concreto hasta un tercio del volumen (67 mm de altura) y apisonar con la varilla lisa uniformememente, contando 25 golpes. Verter una segunda capa de concreto (155 mm de altura) y nuevamente apisonar con la varilla lisa uniformemente, contando 25 golpes. Los golpes en esta capa deben llegar hasta la capa anterior. Verter una tercera capa (en exceso) y repetir el procedimiento, siempre teniendo cuidado en que los golpes lleguen a la capa anterior. Como es usual, les faltará un poco de concreto al final, asi es que tendrán que rellenar el faltante y enrasar el molde con la varilla lisa. Desde el inicio del procedimiento, hasta este punto no deben de haber pasado más de 2 minutos. Es permitido dar un pequeño golpe al molde con la varilla para que se produzca la separación del pastón. Ahora pasamos a retirar el molde con mucho cuidado (no debería hacerse en menos de 5 segundos), lo colocamos invertido al lado del pastón, y colocamos la varilla sobre éste
Para poder determinar la diferencia entre la altura del molde y la altura media de la cara libre del cono deformado.
Comentarios Se distinguen 03 tipos de asientos característicos del pastón al retirar el molde: “normal”, obtenido con mezclas bien dosificadas y un adecuado contenido de agua. El concreto no sufre grandes deformaciones ni hay separación de elementos. Es el que puede apreciarse en la foto.
“de corte”, obtenido cuando hay exceso de agua y la pasta que cubre los agregados pierde su poder de aglutinar. Puede que no se observe gran asentamiento, pero si se puede observar corte en la muestra. “fluido”, cuando la mezcla se desmorona completamente. Cuando el asentamiento no es el “normal”, la prueba debe considerarse sin valor. Este ensayo no es aplicable para las siguientes condiciones: Para concretos de alta resistencia, sin asentamiento. Para concretos con contenido de agua menor a 160 lt por m3 de mezcla. Para concretos con contenido de agregado grueso mayor de 2.5″.
NFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS
Análisis granulométrico de los agregados Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso) Peso específico de los agregados (fino y grueso) Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados (fino y grueso) Perfil y textura de los agregados Tipo y marca del cemento Peso específico del cemento- Relaciones entre resistencia y la relación agua/cemento, para combinaciones posibles de cemento y agregados.
PASOS PARA EL PROPORCIONAMIENTO Podemos resumir la secuencia del diseño de mezclas de la siguiente manera: 1. Estudio detallado de los planos y especificaciones técnicas de obra. 2. Elección de la resistencia promedio ( f 'cr ). 3. Elección del Asentamiento (Slump) 4. Selección del tamaño máximo del agregado grueso. 5. Estimación del agua de mezclado y contenido de aire 6. .6. Selección de la relación agua/cemento (a/c) 7. .7. Cálculo del contenido de cemento. 8. Estimación del contenido de agregado grueso y agregado fino. 9. Ajustes por humedad y absorción. 10. Cálculo de proporciones en peso 11. Cálculo de proporciones en volumen. 12. Cálculo de cantidades por tanda.
Especificaciones técnicas Antes de diseñar una mezcla de concreto debemos tener en mente, primero, el revisar los planos y las especificaciones técnicas de obra, donde podremos encontrar todos los requisitos que fijó el ingeniero proyectista para que la obra pueda cumplir ciertos requisitos durante su vida útil.
2 Elección de la resistencia promedio (f 'cr ). 2.1. Cálculo de la desviación estándar Método 1 Si se posee un registro de resultados de ensayos de obras anteriores deberá calcularse la desviación estándar. El registro deberá: a) Representar materiales, procedimientos de control de calidad y condiciones similares a aquellos que se espera en la obra que se va a iniciar. b) Representar a concretos preparados para alcanzar una resistencia de diseño 'C f que este dentro del rango de 70 kg/cm2 de la especificada para el trabajo a iniciar. Si se posee un registro de 3 ensayos consecutivos la desviación estándar se calculará aplicando la siguiente fórmula:
c) Consistir de por lo menos 30 ensayos consecutivos o dos grupos de ensayos consecutivos que totalicen por lo menos 30 ensayos. Si se posee dos grupos de ensayos consecutivos que totalicen por lo menos un registro de 30 ensayos consecutivos, la desviación estándar promedio se calculará con la siguiente fórmula:
Método 2 Si solo se posee un registro de 15 a 29 ensayos consecutivos, se calculara la desviación estándar ³s´ correspondiente a dichos ensayos y se multiplicara por el factor de corrección indicado en la tabla 2.1 para obtener el nuevo valor de ³s´.El registro de ensayos a que se hace referencia en este Método deberá cumplir con los requisitos a), b) del método 1 y representar un registro de ensayos consecutivos que comprenda un periodo de no menos de 45 días calendario.
2.2 Cálculo de la resistencia promedio requerida Una vez que la desviación estándar ha sido calculada, la resistencia a compresión promedio requerida (f 'cr ).se obtiene como el mayor valor de las ecuaciones (1) y (2). La ecuación (1) proporciona una probabilidad de 1 en 100 que el promedio de tres ensayos consecutivos estará por debajo de la resistencia especificada (f „cr). La ecuación (2) proporciona una probabilidad de similar de que ensayos individuales estén 35kg cm2 por debajo de la resistencia especificada (f 'cr ).a) Si la desviación estándar se ha calculado de acuerdo a lo indicado en el Método 1 o el Método 2, la resistencia promedio requerida será el mayor de los valores determinados por las formulas siguientes usando la desviación estándar ³s´ calculada.
Donde: s=Desviación estándar, en kg/cm2
