Composición Química del Cementos Portland Tipo I. Las Características y propiedades del cemento portland están íntimamente ligadas a su composición química y a su constitución potencial. La primera se determina por análisis y viene expresada en forma de óxidos. Una composición química típica del clinker de un cemento portland es la siguiente:
Los cuatro primeros componentes son los principales del cemento, de carácter ásico la cal! y de carácter ácido los otros tres. Los restantes componentes puede decirse que son los indeseales del cemento. " continuación se comentan revemente. a) Óxido cálcico libre, CaO La cal lire y el #idróxido cálcico coexisten normalmente en el cemento an#idro. Una parte de la primera se, #idrata y pasa a la segunda durante el amasado, pero si el contenido en Ca$ lire del cemento es %uperior al &,' () por &((, queda otra parte capa* de #idratarse en el transcurso del endurecimiento, es decir, a edades medias o largas, lo que puede producir fenómenos expansivos. b) Óxido magnsico, !gO La magnesia +g$ puede presentarse en el clinker en estado vítreo por enfriado en-rgico o en estado cristali*ado periclasa, siendo esta /ltima forma realmente peligrosa, deido a su lenta #idratación para pasar a #idróxido magn-sico +g$0) en un proceso de carácter expansivo. 1or ello se limita el contenido en magnesia a un ' por &(( como máximo. c) Trióxido de a"u#re, $O% 2l a*ufre proviene de la adición de piedra de yeso que se #ace al clínker durante la molienda para regular su fraguado, pudiendo tami-n provenir del comustile empleado en el #orno. Un exceso de %$3 puede conducir al fenómeno de falso fraguado, por lo que
conviene ser estricto en la comproación de que no se reasa la limitación impuesta por el 1liego correspondiente. Un contenido en %$3 inferior al 4 por &(( es aceptale. d) Prdida al #uego Cuando su valor es apreciale, la p-rdida al fuego proviene de la presencia de adiciones de naturale*a cali*a o similar, lo cual no suele ser conveniente. %i el cemento #a experimentado un prolongado almacenamiento, la p-rdida al fuego puede provenir del vapor de agua o del C$) presentes en el conglomerante, siendo entonces expresiva de una meteori*ación del cemento. e) &esiduo insoluble 1roviene de la presencia de adiciones de naturale*a silícea. 5o dee superar el ' por &(( para el portland &. #) 'lcalis 1rovienen en general de las materias primas y se volatili*an en uena parte, encontrándose luego en el polvo de los #umos de las fáricas de cemento. 5o suelen superar el (,6 por &((
Proporcionamiento y mezclado del concreto 2.1. REQUISITOS PARA EL CONCRETO
Como el concreto es una me*cla, en la cual una pasta de cemento 1órtland y agua sirve para ligar partículas finas y gruesas de materiales inertes, conocidos como agregados, es fácil oservar que pueden lograrse innumerales cominaciones al variar las proporciones de los ingredientes. 2stas diferentes cominaciones al variar las proporciones de los ingredientes. 2stas diferentes cominaciones tendrán como resultado concretos de distintas calidades. Cuando el cemento se #a #idratado, la masa plástica se endurece convirti-ndose en un material seme7ante a piedra8 este período de endurecimiento se llama curado y requiere de tres condiciones durante el mismo: tiempo, temperaturas favorales y la presencia continua de agua. 1ara llenar los requisitos, es esencial que el concreto endurecido tenga, sore todo, resistencia y durailidad8 otra propiedad esencial para poder colocarlo dentro de las cimras es su traa7ailidad en estado plástico. Cuando se requiere impermeailidad, el concreto dee ser denso y de calidad uniforme. %e ve entonces que, para determinar las proporciones de la me*cla, el dise9ador dee tomar en cuenta qu- uso se le dará al concreto, así como las condiciones de exposición a la intemperie. Una ve* satisfec#os estos requisitos, la calidad del concreto depende de los siguientes factores: materiales apropiados, proporciones correctas, m-todos adecuados de me*clado y colocación, y suficiente protección durante el curado. 2.2. RESISTENCIA
2n vista de las numerosas prueas a las que se #a sometido, es fácil saer de antemano la resistencia que se otendrá en el concreto ya endurecido, para determinadas proporciones de sus ingredientes. 1or supuesto, la resistencia del concreto no puede proarse en condición plástica, por lo que el procedimiento acostumrado consiste en tomar las prueas de compresión. "demás de los esfuer*os de compresión, el concreto dee resistir la tensión diagonal cortante y los esfuer*os de ad#erencia, presentes estos /ltimos al entrar en contacto el acero de refuer*o con el concreto. 2s posile reali*ar prueas para cada uno de los esfuer*os individuales mencionados, pero la de compresión proporciona una uena indicación de las otras propiedades y como es relativamente sencilla, los ensayos más frecuentes se #acen en especimenes de concreto a compresión. Como indicación de la resistencia, nos referiremos a concreto de &4( ó )&( kgcm), la cual se indica en las fórmulas como f;c y representa el esfuer*o /ltimo de compresión en kgcm) a los )6 días de curado. 2.3. DURABILIDAD
2l uso del concreto refor*ado en miemros estructurales de edificios #a aumentado con gran rapide* y en la actualidad se emplea en todo el mundo. "unque las estructuras antiguas #an demostrado invarialemente su adecuada resistencia a las cargas impuestas, existen muc#os casos en los que no se dio suficiente importancia a la
durailidad del concreto. %eg/n se utilice en la edificación, el concreto puede tener diferentes grados de exposición a la intemperie8 por e7emplo, las columnas y traes del exterior de la estructura están sometidas a condiciones atmosf-ricas a las que no se exponen los miemros interiores.
"demás de las cualidades ya mencionadas, el concreto en estado plástico dee tener una consistencia tal que permita su colocación rápida dentro de las cimras8 esta cualidad se conoce como traa7ailidad. Las diferentes clases de traa7o requieren diversos grados de plasticidad y la forma, anc#o y peralte de las cimras, así como los espacios lires entre el refuer*o, son todos ellos factores determinantes en el grado de traa7ailidad requerido. 1odría parecer que, variando la cantidad de agua en la me*cla, se otendría fácilmente cualquier consistencia deseada, pero en el pasado, con este procedimiento, se #a otenido, a menudo, una me*cla con exceso de agua, la cual, al endurecerse, producía un concreto poroso de menor resistencia que la deseada.
1ara producir concreto de primera calidad, es indispensale utili*ar una máquina me*cladora o revolvedora. 2l me*clado completo no sólo tiende a producir un concreto de calidad uniforme sino que, además, al aumentar el tiempo de me*clado, se logran mayores resistencias y me7or grado de traa7ailidad. 2n la actualidad pueden otenerse muc#os tipo de revolvedoras portátiles, sus capacidades varía desde (.& m3 #asta 3 m3. la resistencia y la calidad del concreto dependen principalmente del tiempo que -ste permane*ca dentro de la revolvedora, más que la velocidad de rotación8 nunca dee me*clarse menos de un minuto y, si las condiciones lo permiten, es conveniente un periodo más largo. Cuando se desea otener un concreto de uena calidad para condiciones extremas de exposición a la intemperie, o un concreto impermeale, es venta7oso me*clar durante mayor tiempo. 2l concreto preme*clado se utili*a siempre que pueda conseguirse. Los certificados que indican la composición de la me*cla de cada carga aseguran el cumplimiento de las especificaciones de resistencia. 2.6. SEGREGACIÓN
La consistencia del concreto dee ser tal que, al depositarla en las cimras, se otenga una masa de calidad uniforme. 2s conveniente recordar que el concreto en su estado
plástico, es en realidad una pasta en la cual se me*clan los agregados, por lo que dee tenerse cuidado para evitar la separación de las partículas de arena y piedra, pues dic#a separación produce un concreto de calidad inferior. Los factores que deen tomarse en consideración para impedir la segregación de los agregados son: el transporte desde la revolvedora #asta las cimras, el de7arlo 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.
Cuando se utili*a agua en exceso, al curar el concreto, en la superficie de la masa se forma una capa lec#osa compuesta de cemento y agregado fino8 esto se denomina lec#osidad. "l evaporarse el exceso de agua., la capa se torna d-il, porosa y se desintegra fácilmente, permitiendo el paso del agua a presión ligera. >uitar esta capa antes de colocar más concreto no presenta ning/n eneficio, ya que dea7o de ella quedan varios centímetros más de concreto de calidad inferior, aunque es muy posile que el concreto del fondo de la cimra sea duro y denso. %i se detecta la presencia de lec#osidad en donde se desea un concreto durale y fuerte, dee eliminarse el defecto quitando varios centímetros del concreto que esta dea7o de la superficie. 1or lo tanto, para evitar la lec#osidad, /sense solamente la consistencia y la relación agua?cemento adecuada. 2.8. CURADO
@ndependientemente del cuidado que se tiene en el proporcionamiento, el me*clado y la colocación, sólo puede otenerse concreto de primera calidad cuando se toman las medidas adecuadas para su curado. 2l endurecimiento se dee a la acción química entre el agua y el cemento, y contin/a indefinidamente mientras se tiene una #umedad y temperatura favorales. 2l fraguado inicial no comien*a sino #asta dos o tres #oras despu-s del me*clado8 durante este intervalo se evapora el agua, especialmente en las superficies expuestas y, a menos de que se evite la p-rdida de #umedad, el concreto se agrietará en estas *onas. Una especificación típica requiere que el concreto se prote7a de modo que no tenga p-rdida de #umedad en la superficie durante un período de A
días, cuando se utili*a cemento 1órtland normal, y de 3 días cuando el cemento es de alta resistencia rápida. 1ueden emplearse varios m-todos para impedir la p-rdida de #umedad durante le curado8 cuando el concreto está lo suficientemente duro para caminar sore -l, pueden curirse las losas con sacos de arpillera continuamente #umedecidos, o ien con papel adecuado, cuyos extremos se pegan a la losa. $tro m-todo es curirlas con una capa de ) a 3 cm de arena o aserrín #/medos8 frecuentemente se coloca sore ellas una capa de pa7a de &' cm. $tro m-todo más al que se recurre es rociar agua continuamente sore las superficies expuestas. "l retirar las cimras demasiado pronto, se permite la evaporación indeida, por lo que deen de7arse en su sitio por todo el tiempo que sea posile. "demás de resistencia y durailidad, al controlar el curado se otiene me7or impermeailidad en 2l periodo de protección contra la evaporación varía con el tipo de estructura y las condiciones climáticos. Las secciones delgadas, colocadas en tiempo de calor, requieren un período mayor de protección. 2.. TEMPERATURA
Las temperaturas a7as durante el período de curado producen concreto de menor resistencia que el otenido a ))BC. 5unca dee permitirse que el concreto se congele antes de que est- curado, porque resultaría de a7a calidad y resistencia indeterminada. "unque se requieren precauciones especiales, puede traa7arse el concreto a7o condiciones climáticas severas8 para conservarlo por encima del punto de congelación, pueden calentarse los materiales antes de me*clarlos o ien proteger el concreto mediante cuiertas adecuadas o mantenerlo en recintos calentados. %i el tiempo está ligeramente frío, asta calentar el agua, pero en condiciones más severas puede ser necesario calentar tami-n los agregados. "l depositarse los materiales no deen tener una temperatura mayor de 33BC. Un m-todo com/n de proteger al concreto es curirlo con pa7a y encerados. Las cuiertas de lona calentadas con vapor dan resultados excelentes, ya que con ellas pueden mantenerse temperaturas convenientes dentro de ella y se protege el concreto contra el secado. %i se utili*an raseros, dee tenerse cuidado para evitar la evaporación del agua del concreto. 2.1!.RELACION AGUA CEMENTO
1odemos pensar que el concreto es como una pasta de agua y cemento, ien me*clada con agregados finos y gruesos8 cuando se endurece la pasta, las partículas de arena y piedra triturada se encuentran estrec#amente ligadas entre sí y forman una masa p-trea sólida. La calidad de la pasta la determinan las proporciones de agua y cemento8 de igual manera, la resistencia, la impermeailidad y la intemperie del concreto ya fraguado dependen tami-n de la relación agua?cemento. 2sta relación se expresa mediante un n/mero que indica la cantidad de litros de agua por cada saco de cemento de '( kg.
CO+C&(TO $I+ I+C-$IÓ+ 2( *I&(
#8 &elación en litros de agua por saco de 9: ;g.
&elación absoluta por peso
&elación en litros de agua por saco de 9: ;g.
&elación absoluta por peso
CO+C&(TO CO+ I+C-$IÓ+ 2( *I&(
&A'
3).&
(.K4)
)A.6
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)6.3
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)).)
(.443
&A.6
(.3'4
I Eeproducido del Eeglamento de las construcciones de concreto refor*ado, con autori*ación del @nstituto "mericano del Concreto. I @ncluyendo #umedad superficial lire en los agregados. s importante que le concreto utili*ado en edificios sea de calidad y densidad uniformes8 por lo tanto, es necesario mantener cuidadosamente la relación agua?cemento. Las prueas reali*adas en laoratorio demuestran que, dentro de límites ra*onales, cuanta menos agua #aya por saco de cemento, mayor será la resistencia del concreto8 sin emargo, deemos recordar que el concreto dee ser fácil de mane7ar o trabajable, esto es, dee tener tal consistencia que permita su fácil colocación dentro de las cimras. Cuando ya se #a estalecido la relación agua?cemento deseada, en función del grado de exposición y de la resistencia requerida, se selecciona entonces la me7or cominación de agregados para producir un concreto económico y traa7ale. Eecu-rdese 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 . Las relaciones agua?cemento que aparecen en la tala)?& pueden usarse como guía para me*clas de concreto de distintas resistencias. 2.11. PROPORCIONAMIENTO
2l primer paso para determinar las proporciones de los distintos ingredientes del concreto es estalecer la relación agua?cemento8 como se indicó antes, -sta depende del grado de exposición a que estará sometido y de la resistencia deseada. 2l siguiente paso es decidir la cominación más económica de agregados finos y gruesos a fin de producir un concreto de plasticidad mane7ale. 2l principio general que rige las proporciones de los agregados finos y gruesos es que la pasta de cemento y el agregado fino deen llenar los #uecos del agregado grueso8 dic#os #uecos dependen del tipo de material y de su tama9o. 2n general, el volumen de #uecos es algo menor de la mitad del volumen del agregado y se acostumra utili*ar una cantidad de arena igual a la mitad del volumen de piedra triturada. 2xpresaremos las proporciones en el orden siguiente: cemento, arena y agregado grueso8 por e7emplo, la me*cla podría ser &: ): 4, &:) :', &:3:K. +uy a menudo, los agregados finos y gruesos se expresan mediante un solo n/mero y una me*cal de &:):4 se escrie &:K8 la ra*ón es que el volumen de arena no es siempre la mitad del volumen de piedra triturada, ya que sería más económico usar una me*cla de &:) :3 . %in emargo, esto no es más que otra manera de expresar una proporción de &:K. La arena con un contenido normal de #umedad aumenta de volumen cerca de un )(M y esto dee tenerse en cuenta al determinar las proporciones a usarse. La suma de los agregados finos y gruesos, en proporción a la pasta de cemento, depende de la consistencia requerida8 en general, las me*clas duran son más económicas con respecto al costo de los materiales8 pero si son demasiado secas, se aumenta el costo de colocación y dee tenerse cuidado para evitar defectos de acaado. Cuando se aumenta la proporción del agregado fino, el concreto que se otiene es más fácil de traa7ar, pero esto requiere generalmente mayor cantidad de pasta de cemento y puede ser antieconómico. 2n la tala )?) se indican algunas proporciones recomendales del agregado grueso respecto al volumen de concreto, dependiendo de la finura de la arena8 la relación más peque9a corresponde a la arena más fina.
T*0* 44. P&OPO&CIO+($ &(CO!(+2*0($ 2( *&(*2O &-($O &(P$(CTO *
T*!*=O !'/. 2( *&(*2O
&(*CIÓ+ 2( *&(*2O &-($O *
Pulg.
Cm
!inima
!áxima
36
(.J'
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(.4K
N
&.J(
(.'J
(.K'
& y mayores
).'4 y mayores
(.K4
(.A(
1roalemente la me*cla más com/n para condiciones normales de traa7o, utili*ando concreto sin inclusión de aire, es de & de cemento a ' de agregados, con una relación agua?cemento de )J. La me*cla &:' puede ser &: & N: 3 O: ó &:):3. Los especimenes
faricados con estas proporciones producirán un concreto cuya resistencia /ltima de compresión será de aproximadamente )&( kgcm). %i se desea mayor resistencia, o si el grado de exposición es más severo, dee reducirse la relación agua?cemento para producir un concreto más denso. Cuando la estructura es de magnitud suficiente para 7ustificar el gasto, puede utili*arse otro m-todo para determinar las proporciones. 2n las especificaciones entregadas al contratista, se le suministra cierta información, como tipo de traa7o, resistencia requerida, relación máxima agua?cemento, tama9os máximos de agregados y rango de revenimiento8 por supuesto, el contratista dee utili*ar un concreto plástico y traa7ale. " continuación se reali*a una serie de prueas con muestra de distintas proporciones dentro de las limitaciones especificadas y se estalece una curva de resistencia para varias relaciones agua?cemento8 este m-todo de prueas permite al contratista producir concreto más económico de calidad requerida. Una ve* determinada la relación agua? cemento, de acuerdo con la resistencia requerida y con el grado de exposición a la intemperie, se elige la cominación más adecuada de agregados para lograr una traa7ailidad conveniente. 2.12. AGUA SUPER"ICIAL EN AGREGADOS
2n cualquier estimación de la cantidad de agua que dee usarse en el me*clado del concreto, es necesario incluir el agua superficial que llevan los agregados. La tala )?3 muestra las cantidades aproximadas para agregados promedio. 2n edificaciones, todos los agregados contienen cierto grado de #umedad y cuantos más gruesos son, contienen menos agua superficial. "demás de tomar esto en cuenta, recu-rdese que la arena moderadamente #/meda aumenta de volumen cerca de un )(M. "DL" )?3. C"5@<"< "1E$H@+"<" <2 "FU" %U12EP@C@"L 25 "FE2F"<$% 5$E+"L2% "rena muy #/meda
&(( a
&34 litros por metro c/ico
"rena moderadamente #/meda
cerda de
KA litros por metro c/ico
"rena #umedecida
cerca de
33 litros por metro c/ico
Frava o piedra triturada #umedecidas
cerca de
33 litros por metro c/ico
2.13.GRADOS DE E#POSCION A LA INTEMPERIE.
"l estalecerse la me*cla que se usará para el concreto, es importante tomar en consideración, además de la resistencia requerida, y el grado de exposición a que estará sometido8 la relación agua?cemento es la ase sore la cual se reali*a la selección. odo concreto expuesto a la acción de la intemperie dee tener un contenido de agua no mayor de )K.K litros por saco de cemento. 2n las primeras estructuras de concreto refor*ado se prestaa muy poca atención a la durailidad y, como resultado de esto, se presentaron muc#os casos de desintegración que podían #aerse evitado. La tala )?4 se presenta como guía para la selección de la relación agua?cemento adecuada para concretos con diferentes grados de exposición8 nótese que el agua superficial de los agregados dee incluirse como parte del agua de la me*cla.
2.14. IMPERMEABILIDAD
2sta cualidad es de extrema importancia. "nte todo, algunas estructuras, como tanques, muros de sótanos o pisos locali*ados por dea7o del nivel del terreno, deen ser impermeales para evitar que penetre agua8 sin emargo, existe otra ra*ón de importancia para #acer que el concreto sea impermeale y es que su desintegración puede ser física o química y el deterioro se dee en gran parte a la penetración de la #umedad. 2n la faricación de concreto impermeale intervienen varios factores8 es ovio que los agregados deen ser materiales durales, sin poros y ien graduados. 2l concreto dee ser denso, es decir, la relación agua?cemento dee ser lo mas a7a posile, y es necesario tomar en cuenta que la me*cla tiene que ser traa7ale y que las partículas de los agregados queden ien ligadas entre sí por la pasta de cemento. 1ara lograr una incorporación completa de los materiales, se acostumra me*clarlos durante mas tiempo que el normal8 en la colocación tami-n se necesitan mas precauciones que las usuales y esto requiere que el virado o cuidado se #aga cuidadosamente, de modo que se recura completamente el refuer*o y que se logre una superficie expuesta densa y uniforme. La me*cla requerida para un concreto de )&( kg. cm) puede variar seg/n las condiciones de traa7o, pero nunca deerá ser más ligera que un &:):38 en condiciones promedio, una relación de )K.K litros de agua por saco de cemento producirá un concreto impermeale si se oservan las demás precauciones considerándose como máximo una relación agua?cemento de )6.J para otener la resistencia mencionada. "l producir concreto impermeale, la relación agua?cemento dee mantenerse estrictamente y es necesario que la masa sea de calidad uniforme. 2n el caso del concreto impermeale no puede soreestimarse la importancia de un curado adecuado8 esto es particularmente cierto durante la etapa inicial del fraguado. La superficies expuestas deen mantenerse continuamente #/medas, de modo que se otenga una superficie dura y densa, para evitar agrietamiento y pulveri*ación. 2.15. PRUEBAS
%eg/n se indicó en el "rt. )?&&, si la ora es de astante magnitud, deen proarse diversos concretos de diferentes proporciones algunas semanas antes de iniciar la construcción. 2l procedimiento usual es #acer prueas de varias cominaciones, utili*ando por lo menos cuatro diferentes relaciones agua Q cemento8 despu-s de ello se tra*an gráficas de resultados y se escoge la me*cla más económica que produ*ca la densidad y resistencia requeridas. %e acostumra continuar la prueas durante el proceso de construcción, particularmente si #ay camios atmosf-ricos. Una de las prueas más sencillas para la determinación de una me*cla adecuada, con las proporciones de agua?cemento fi7as, consiste en tomar muestras de peque9os lotes8 con una cuc#ara o llana se preparan diferentes me*clas y un traa7ador experimentado puede #acer los a7ustes necesarios para otener fácilmente las proporciones deseadas. "lgunas características se notan inmediatamente por la por la apariencia8 una
me*cla con insuficiencia de mortero de arena Q cemento para llenar completamente los #uecos del agregado grueso, produce un concreto difícil de traa7ar y da como resultado superficies defectuosas. %i la proporción de este mortero es excesiva en relación al agregado grueso, la me*cla será antieconómica, pues el rendimiento del concreto será muy a7o, proalemente se tengan porosidades y #ará segregación al colocarlo. Las dos prueas más comunes a que se somete el concreto son: la de revenimiento, para determinar su grado de plasticidad y la de compresión, sore cilindros ya curados, para estalecer su resistencia.
Tabla 4>. &(*CIO+($ *-* ? C(!(+TO !'/I!O P(&!I$I0($ P*&* 2I3(&(+T($ TIPO$ 2( ($T&-CT-&*$ @ &*2O$ 2( (/PO$ICIÓ+ * * I+T(!P(&I( CO+2ICIO+($ 2( (/PO$ICIÓ+A &ango de temperatura muB amplio, o ciclos #recuentes de congelamiento
Tipo de estructura
(n
*l niel del agua o dentro del rango de ariación de dicDo niel
aire
(n
*l niel del agua o dentro del rango de ariación de dicDo niel *ire en
dulce
(n agua de mar o en contacto con sul#atos ী
&A.6
&K.)
&4.K
&J.4
&A.6
&4.K ী
&J.4
&A.6
&K.)
ઢ
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&K.) ী
)&.(
&A.6
&K.)
ઢ
&J.4
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?
&K.)
&K.)
?
&K.)
&K.)
&J.4
?
?
ઢ
?
?
ઢ
?
?
ઢ
?
?
&J.4
ઢ
?
ઢ
?
?
*gua
%ecciones delgadas, como ardas, anquetas, antepec#os, concreto ornamental o arquitectónico, pilotes, refor*ados, tuos y todas las secciones con menos de ).' cm de recurimiento para el refuer*o %ecciones moderadas, como muros de contención, estrios, muelles, traes, vigas. 1orciones exteriores de secciones pesadas masivas Concreto depositado dea7o del agua por medio de tuerías Losas de concreto colocadas sore el piso Concreto protegido contra la intemperie o locali*ado por dea7o del piso, interiores de edificios Concreto que prostegerá mediante cuiertas o rellenos, pero que puede quedar expuesto a congelamientos y des#ielos por varios a9os antes de que se le dtal protección
Temperaturas moderadas, rara e" de congelamiento lluiosas o áridas
(n agua dulce
(n agua de mar o en contacto con sul#atos ী
I 2l concreto con inclusión de aire dee utili*arse en todas las condiciones que impliquen exposiciones severas y puede usarse en condiciones moderadas para me7orar la traa7ailidad de la me*cla. ী "gua freática o suterránea que contenga concentraciones de sulfatos mayores de
(.)M. ী Cuando se utili*a cemento resistente a los sulfatos, puede incrementarse la relación
agua cemento en &.K litros por saco. ઢ
La relación agua Q cemento dee seleccionarse con ase en los requisitos de resistencia y traa7ailidad.
Eeproducido del liro 1ráctica recomendale para el proporcionamiento de me*clas e concreto ".C.@. K&3-54), con autorización del Instituto Americano de Concreto. 2.16.PRUEBA DE RE$ENIMIENTO
2l t-rmino consistencia, aplicado al concreto reci-n me*clado, se refiere a su estado de fluide*8 si el concreto es RplásticoS puede moldearse fácilmente, pero camia lentamente de forma cuando se le quita la cimra o el molde. %e dice que es traa7ale si puede colocarse fácil en las formas previstas para ello8 pero e7emplo, puede ser traa7ale en las cimras amplias y aiertas, pero no lo es en las estrec#as y con gran cantidad de varillas de refuer*o.
La pruea de revenimiento proporciona un medio fácil para determinar la consistencia del concreto reci-n me*clado, pero necesariamente no indica la traa7ailidad y no dee usarse como comparación entre varias me*clas de distintas proporciones o de diferentes tiós de agregados. 2s muy sencillo #acer esta pruea8 el equipo necesario consiste de un cono truncado de lámina metálica, de 3( cm de altura y cuyos diámetros son )( cm en la ase inferior y &( cm e la superior. "mas ases se de7an aiertas y se fi7an asas a la parte exterior. %e colocan tres capas de concreto reci-n me*clado dentro del molde, picando separadamente cada una de ellas )' veces con una varilla redonda de '6 de pulgada8 una ve* lleno se elimina el exceso de concreto de la parte superior del molde y la de la masa de concreto ya sin ret-n ver fig. ) Q &. %i el concreto se asienta A.' cm, se dice que la muestra tiene un revenimiento de A.' cm8 es así como se averigua la consistencia del concreto. 2n la tala ) Q ' se indican los revenimientos recomendales para el concreto que se utilice en distintos tipos de estructuras.
Tabla 4 ? 9. &(<(+I!I(+TO$ &(CO!(+2*0($ P*&* ( CO+C&(TO -$*2O (+ 2I$TI+TO$ TIPO$ 2( CO+$T&-CCIÓ+ TIPO$ 2( CO+$T&-CCIÓ+
&(<(+I!I(+TO, C!A !áximo
!ínimo
+uros de cimentación y *apatas refor*adas
&).'
'.(
Tapatas masivas, ca7ones y muros de suestructuras
&(.(
).'
Losas, vigas y muros refor*ados
&'.(
A.'
Columnas de edificios
&'.(
A.'
1avimentos
A.'
'.(
Construcción masiva pesada
A.'
).'
I
Cuando se utili*an viradores de alta frecuencia los valores mostrados deen reducirse cerca de una tercera parte.
Eeproducido de la 1ráctica recomendale para el proporcionamiento de me*clas de concreto ".C.@. K&3 Q '4 con autori*ación del @nstituto "mericano del Concreto. 2.17.PRUEBA DE COMPRESIÓN
2l concreto se somete a prueas de compresión para determinar su resistencia. Los especimenes son de forma cilíndrica y su longitud es igual al dole de su diámetro8 las medidas estándar son &' cm de diámetro y 3( cm de altura, cuando el tama9o del agregado grueso no es mayor de ' cm. 2n caso contrario, el diámetro del cilindro dee ser cuando menos el triple del tama9o máximo nominal del agregado. 2l molde que se utili*a para #acer los cilindros se #ace de alg/n material no asorente, como el metal o el cartón encerrado8 dic#o molde se colocan sore 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 '6 de pulgada de diámetro y K( cm de longitud, con el extremo redondeado. Una ve* que se #a picado la /ltima capa, se nivela la superficie con una cuc#ara y se cure con vidrio o metal plano8 despu-s de dos a cuatro #oras, ya que #a fraguado el concreto, se termina la parte superior con una capa delgada de pasta de cemento y se cure nuevamente con vidrio o metal. %e acostumra retener los especimenes durante )4 #oras en el lugar de la operación, despu-s de lo cual se llevan al laoratorio y se curan en atmósfera #/meda a )& BC8 las prueas se #acen por lo general a los A y a los )6 días. "l faricar los especimenes dee tenerse muc#o cuidado para asegurarse que las superficies extremas sean planos y paralelas entre sí ya que cualquier irregularidad ocasionará que al proarlos se otengan resultados erróneos. Una ve* colocado el esp-cimen en la máquina de prueas, se aplica una carga de compresión #asta que falla8 esta carga de falla se registra y se divide entre el área transversal del cilindro, con lo cual se otiene el esfuer*o unitario /ltimo de compresión, expresado kgcm).
2xpresaremos el grado o la calidad de un concreto de acuerdo a su resistencia /ltima de compresión, en kgcm) a los )6 días8 en las fórmulas utili*adas para el dise9o de miemros estructurales, esto se indica mediante el t-rmino f;c. 2l concreto más com/nmente usado para miemros estructurales es el de f;c. 2l concreto más com/nmente usado para miemros estructurales es el de f;c )&( gkcm )8 dee recordarse que -sta es su resistencia /ltima. Los esfuer*os permisiles de traa7o se dan como fracciones de -sta8 por e7emplo, el esfuer*o permisile de compresión de la fira extrema de miemros su7etos a flexión, #ec#os con un concreto de )&( kgcm ), es de (.4' f;c, o sea (.4' x )&( J4.' kgcm) ver taal 4 Q ). $tros dos valores de la resistencia del concreto f;c frecuentemente utili*adas son &A' y )6( kgcm ). 2.18.MODULO DE ELASTICIDAD
2l módulo de elasticidad I de un material es el resultado que se otiene al dividir su esfuer*o unitario entre su deformación unitaria correspondiente. 1odemos pensar que dic#o módulo de elasticidad representa el grado de rigide* del material. Como e7emplo, podemos citar el módulo de elasticidad de la manera de pino amarrillo, cuyo valor de (.&)4 x &(K kgcm), y del acero utili*ado para refuer*o del concreto, que es de ).(3J x &(K kgcm). puede verse fácilmente que el acero es más rígido que la madera y esta característica se presenta por medio del módulo de elasticidad. ami-n puede entenderse que los concretos de resistencias distintas tienen diferentes grados de rigide* y que a7o esfuer*os iguales sus deformaciones serán diferentes8 es decir tendrán módulos de elasticidad "1E" concretos de distintas resistencias. "DL" ) Q K. +$
(c
&($I$T(+CI* ETI!* 2( CO!P&($IÓ+ * O$
!O2-O 2( (*$TICI2*2
45 21*$ ;g7cm
6g7cm4
4
&A'
)(),'((
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)6(
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6
3'(
)6K,)((
A
2l módulo de elasticidad 2c del concreto puede tomarse como (.&3K) V &.' en ) 3 kgcm , para valores de V entre &,4(( y ),'(( kgcm . 1ara concreto de peso normal, V puede considerarse como ),3(( kgm3. 2n los cálculos de dise9o de los miemros estructurales de concreto es necesario conocer la relación entre los módulos de elasticidad del acero y del concreto que se utili*an8 el t-rmino que expresa esta relación es n, por consiguiente . 1ara el acero de refuer*o 2x ).(3J? x &(K kgcm). el valor de n puede tomarse como el n/mero entero más cercano, pero nunca menor de K8 excepto en cálculos para deformaciones, el valor de n para el concreto ligero puede suponerse igual al de un concreto de peso normal de la misma resistencia.
Calcularemos aquí la relación n para el concreto de f;c )&( kgcm) ya que se usa con tanta frecuencia. Como V ),3(( kgm3, 2c (.&3K), V&.' x sea
o
1or lo tanto,
2n la tala ) Q K se muestran los valores de n para otras resistencias, en cada caso se aceptó el n/mero entero más cercano. 1or consiguiente, para f;c )&( kgcm), n J. 2.1."LUJO PL%STICO
odos los materiales de construcción se deforman sin incremento de carga cuando los esfuer*os internos sorepasan el límite clásico. 2n los miemros de concreto sometidos a carga, existe tami-n una tendencia a camiar su forma o tama9o con el transcurso del tiempo8 esta deformación se llama flu7o plástico. " diferencia de los materiales elásticos, el concreto carece de un grado de proporcionalidad entre los esfuer*os y las deformaciones, y los fenómenos de flu7o plástico y de contracción son un tanto similares. 2l efecto del flu7o plástico es equivalente a una disminución en el módulo de elasticidad8 por lo tanto, los valores de 2c dados por la tala ) Q K pueden usarse sólo para el cálculo de las deformaciones que se presentarán inmediatamente despu-s de la aplicación de las cargas de servicio. La magnitud de las deformaciones demoradas pueden ser dos o tres veces mayores.
