Capítulo 4 Concreto Historia
La naturaleza nos da modelos, como la piedra, y entre ellos la roca sedimentaria.
El
concreto ha contribuido en mucho a la vida moderna, haciéndose indispensable en nuestra vida dia-
ria, ria, lo vemos vemos en camino caminos, s, puente puentes, s, drenaj drenajes, es, edific edificios ios,, vivien viviendas das y presas presas,, para para menci mencion onar ar sólo sólo algun algunos os usos, 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.
Figura 4-1. Proceso de sedimentación
59
IMCYC
Figura 4-2. Pírámide de Zoser, en Sakkarah, situada frente a la ciudad de Menfis
60
Alre Alrede dedo dorr de 80% de la supe superf rfic icie ie terrestre esta compuesta por roca sedi-
Figura 4-3. Lecho de un antig antiguo uo río río dond dondee se aprecia la roca sedimentaria
ment mentar aria ia por por eso, eso, la mayo mayorr part parte e del del paipaisaje, de los suelos y hasta de las piedras que se emplean en la construcción proceden de esa clase de roca.
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 roca rocass orig origin inal ales es,, en un Figura 4-4. La gran muralla china.
medi medio o acuo acuoso so con con alto alto contenido de cal, que al 61
IMCYC
Figura 4-5. Acueducto romano
solidificarse, dieron lugar a un material resistente, un concreto natural. El prim primer er conc concre reto to hech hecho o por por el homb hombre re,, lo fue fue a seme semeja janz nza a de la naturaleza, como se describió anteriormente. Su empleo se remonta hacia el año 6,000 antes de Cristo, en Asia Asia meno menor, r, en la cult cultur ura a meso mesopo potá támi mica ca,, con con la elab elabor oraa62
ción de tablas de barro con adición de finos, las que fueron usadas en construcciones de todo tipo. En el anti antigu guo o Egip Egipto to,, haci hacia a el 4,00 4,000 0 ante antess de nues nuestr tra a era, era, se empleaba algo semejante al concreto para unir bloques de piedra tallada, y aún podemos admirar las colosales construccione truccioness faraónicas. faraónicas. Miles de piezas piezas de piedra piedra fueron unidas con mortero de yeso durante las primeras cuatro dinastías.
Figura 4-6. Edificio del Tajín Chico, Veracruz
63
IMCYC
Dos siglos antes de nuestra era, los chinos unían las pie-
de 80 kilómetros de longitud estuvo en servicio más de mil
dras aplicando un procedimiento, a base de barro con alto
años.
contenido de “lob” un sedimento fino eólico.
En la asombrosa cultura totonaca se aplicaron los princi-
En la construcción de la gran muralla china se afianzaban
pios pios de lo que que hoy hoy cono conoce cemo moss como como losa losa de conc concre reto to arma arma--
grandes masas de “lob”, mezclada con trozos de roca y agua, para poderla trabajar. La long longit itud ud de la mura murall lla a no se cono conoce ce exac exacta tame ment nte, e, se dice dice que alcanzó 5 mil kilometros.
do, do, alre alrede dedo dorr de 1,00 1,000 0 años años desp despué uéss de Cris Cristo to,, en la regi región ón 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
El muro tiene una altura de siete u ocho metros, llegando a
proporcionado por fibras vegetales. vegetales. Llegaban a cubrir cubrir cla-
diez diez en algu alguno noss punt puntos os y con con un espe espeso sorr de siet siete e metr metros os en
ros mayores de cinco metros.
la base y seis en la cresta.
Fueron miles de metros cuadrados de losas construidas
En la Roma imperial -nos remontamos a cien años antes de
con este sistema, lo cual nos indica que tenían el conoci-
Cristo,- se inicia el empleo de la cal apagada con tierra
mento del trabajo a flexión de la losa.
puzolánica, en una gran variedad de obras. El procedimien-
Smeaton fue un precursor del concreto en la época moder-
to se aplica hasta hasta 400 años años después. después. El concreto concreto propiapropia-
na; na; en 1756 1756 util utiliz izó ó la marg marga a calc calcin inad ada a de cal cal en la cons constr truc uc--
ment mente e dich dicho o tien tiene e como como ejem ejempl plo o el acue acuedu duct cto o que que surt surtía ía de agua a la ciudad de Colonia, en Alemania, el cual tenía más 64
ción del faro en Eddigstone, Inglaterra. En 1796, Ferrer fabrica la cal hidráulica.
John de Alemania sienta las bases del conocimiento del calcinado del cemento, en 1819. A s pd pd iin n , e n 1 8 24 24 , o bt bt i e en n e e l p r im im e r c e em m en en tto o portland.
Aplicaciones en la vivienda El concreto en la vivienda tiene un sinfín de aplicaciones, desde desde la cimen cimentac tación ión en la estruc estructu tura ra (losas (losas,, castil castillos los,, dalas, trabes, etc.), hasta los acabados (pisos y pavimen-
Al perfec perfeccio cionar nar aún más el proced procedimi imient ento o del francé francéss 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.
tos), tos), cisterna cisternas, s, etc. Lo que requiera requiera resistenci resistencia, a, durabilidurabilidad, dad, poco poco mante mantenim nimien iento, to, facili facilidad dad de ejecuc ejecución ión,, se resuel resuel-ve 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.
Tambié n llegó a Méxi co, donde el ingen iero Maris -
Este manual pretende enseñar su uso y aplicaciones para
cal fue uno de los precursores precursore s e impartió clases clase s
cons constr trui uirr una una vivi vivien enda da higi higién énic ica a y cómo cómoda da sin sin nece necesi sida dad d de
s ob o b re re
tener conocimientos previos, sólo el deseo y el entusiasmo
Minería.
e l m a te t e ri r i al a l e n e l a nt n t ig i g uo u o C ol o l eg e g io io d e
propio. 65
IMCYC
•
•
Dependiendo del tipo de cimenta-
tes) tes) se apli aplica ca deja dejand ndo o huel huella lass de auto autos, s, anda andado dore res, s, papa-
ción elegido, ciclópeo, zapata o losa corrida, en las da-
sillos sillos,, etc. etc. En muros muros esenci esencialm alment ente e para para obtene obtenerr textu textu--
las de desplante, en contratrabes, etcétera.
ras; hecho en obra, o en planta de prefabricados.
En cimentaciones.
En muros. Cerramientos, muros de contención, muros
•
En castillos, columnas, el concreto no sólo, se puede
utilizar en la estructura, también ayuda a proteger
colados en sitio o prefabricados.
nuestr nuestra a salud, salud, almace almacenan nando do el agua agua potab potable le (ciste (cisterna rna), ), •
En losas. Ya sea sea en entr entrep epis iso o o azot azotea ea.. Comú Común, n, alig aliger eraa-
como depósito y en el tratamiento de las aguas negras
da, vigueta y bovedilla, precolada, mixta, etc, en este
(fosa séptica), los registros con sus tapas.
renglón, la variedad que ofrece el mercado de sistemas de losas es innumerable. La tecnología mexicana
•
•
En escaleras, integrales o parcialmente fabricada en
se equipara a las mejores del mundo, y cualquier siste-
obra o planta. Para elaborar: sardineles, zoclos, repi-
ma que se elija, brindará seguridad.
zones.
En acabados. En pisos, trátese de interiores o exterio-
La única limitante es. . . ¡su imaginación !
res. Como base para recibir otro material diferente
Bancas, chimeneas, jardineras, arriates, canales, mesetas
(firme y/o fino).
de cocina, asadores, marcos para ventanas y puertas, fal-
En estampados estampados, colore coloreánd ándolo olo,, estam estampán pándo dolo lo o textur texturii-
zándolo, como ejemplos: fino, escobillado, agregado expuesto grabado, rajuelado, semejando adoquines, etc. El uso de los elementos precolados (fabricado an66
•
dones, dones, muretes, muretes, antepech antepechos, os, escalone escalones, s, celosías, celosías, muebles, muebles, puent puentes es,, aljibe aljibes, s, balast balastras ras,, topes topes para para ruedas ruedas,, postes postes,, columnas, muretes para instalaciones, pretiles, bases de calent calentado adorr y gas, gas, guarni guarnicio ciones nes,, vigas, vigas, corral corrales, es, bardas bardas,, son ejemplos de lo que se puede hacer con este material.
La versatilidad del concreto se multiplica al combinarlo con
El verdadero aporte que la industria del cemento puede
otro otross mate materia riales lesde de orige origen n vege vegeta tal,l, pétre pétreo, o, mine mineral ral o artif artifici icial al..
realizar para mejorar nuestro ambiente consiste en la utili-
Al incorp incorpora orarr el acero acero (varil (varilla, la, malla malla,, lámina lámina,, viguet viguetas as,,
zaci zación ón de los los horn hornos os de fabr fabric icac ació ión n de clín clínke kerr para para elim elimin inar ar
etc.), se refuerza su resistencia e incrementa su capacidad
de una manera segura y definitiva una gran cantidad de
de trabajo a los esfuerzos de flexión, compresión, etc. Es el
residuos, tanto municipales como industriales. Podemos
llamado concreto armado o reforzado.
citar citar entre entre éstos éstos aceite aceitess y solven solventes tes usados usados,, residu residuos os
Pero una de las principales características del concreto es
municipales, llantas, plásticos, finos de coque, residuos
su plasticidad, pues puede ser moldeado como queramos.
hosp hospit ital alar ario ios, s, aser aserrí rín n y viru viruta ta de made madera ra,, resi residu duos os de coco coco,,
El moldeado se hace a base de cimbra, ya sea ésta de
subproductos de la industria química, cáscara de arroz,
madera, lámina, fibra de vidrio, barro, etcétera.
etc. Su utilización reduce el consumo de combustible fósil no renovable.
Utilización del concreto
El cemento es un producto muy útil para nuestra sociedad,
e impacto ecológico
con él se constr construye uyen n camino caminos, s, vivien viviendas das,, aerop aeropuer uertos tos,, puentes, y también es necesario para construir plantas de
En los últimos años, la humanidad está tomando conciencia de lo que representa un medio ambiente sano. La era industria triall y los los prog progre reso soss tecn tecnol ológ ógic icos os han han cobr cobrad ado o un alto alto prec precio io,,
tratamientos de aguas residuales, drenajes y acueductos que deben hacerse en nuestro país.
en detr detrim imen ento to del del mund mundo o en que que vivi vivimo mos. s. Cada Cada día día que que pasa pasa,,
La prot protec ecci ción ón del del medi medio o ambi ambien ente te es algo algo que que ha tras trasce cend ndii-
la contaminación ambiental se hace más alarmante.
do las fronteras de los países, y el alejar los residuos o las 67
IMCYC
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
tecno tecnolog logía ía de manuf manufact actura ura del cement cemento, o, esta esta altern alternati ativa va es
un impacto solamente sobre aquellos que lo generaron.
más beneficiosa para el medio ambiente.
68
Aquí es donde la industria del cemento se verá enfrentada
Una vez fraguado (endurecido), el concreto forma una roca
a un reto y tendrá una oportunidad. El reto de abastecer su
artifi artificia ciall que posee posee una una elevad elevada a resist resistenc encia. ia. Los elemen elementos tos
producto, imprescindible para sostener nuestro crecimien-
básicos del concreto son de dos tipos:
to, y la oportunidad de que podamos usar sus instalaciones
•
para destruir y confinar gran cantidad de residuos peligro -
Activos.
El agua y el cemento son los elementos encar-
gados de provocar la reacción química del fraguado,
sos, sos, pres presta tand ndo o de esta esta mane manera ra un dobl doble e serv servic icio io a Méxi México co y
endureciendo gradualmente la mezcla hasta alcanzar
al medio ambiente global.
una solidez de gran resistencia, la cual depende de la
Por Por otro otro lado, lado, los compon component entes es (agreg (agregad ados) os) de origen origen
relaci relación ón agua/c agua/ceme emento nto y las propor proporcio ciones nes de mater material ial..
natural, -como lo es el cemento- para elaborar el concreto,
•
Inertes. Los elementos inertes son la grava y la arena,
no se oponen a la naturaleza, es decir, no contaminan. Se
comp comple leme ment ntos os para para elab elabor orar ar el conc concre reto to que que ocup ocupan an el
menc mencio iona na al prin princi cipi pio o de esta esta obra obra,, que que el homb hombre re imit imitab aba aa
gran volumen de la mezcla.
la naturaleza al fabricar el concreto, semejante a la roca. La elección del tamaño de los granos de la arena y la grava
Componentes básicos del concreto
depe depend nde e de su prop propor orci ción ón para para la resi resist sten enci cia a pret preten endi dida da y del del tipo de concreto deseado.
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.
Componentes activos El agua •
Deberá ser potable. 69
IMCYC
Figu Figura ra 4-8. 4-8. El cemento y el agua son los componentes activos.
•
De su pureza depende la calidad del concreto.
El cuidado cuidado de la pureza pureza del agua debe estar estar presente presente en todo concreto que se elabore, pues su impureza puede impedir el fraguado del cemento. La relaci relación ón agua/ agua/cem cement ento o es import important ante e para para obtene obtenerr buebuenas resistencias. Para ser considerada pura el agua debe estar: •
Libre de ácidos como: el sulfhídrico (se desprende de
letrin letrinas as y algun algunas as aguas aguas minera minerales les), ), el clorhí clorhídri drico co (pro (provi vien ene e de la sal sal comú común) n),, el úric úrico o (con (conte teni nido do en la oriorina), na), el olei oleico co (se (se encu encuen entr tra a en los los acei aceite tes) s),, el este esteár áric ico o (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
nesio) nesio),, ácidas ácidas (bica (bicarbo rbonat nato o sódico sódico,, potás potásico ico), ), o básic básicas as
de las cenizas de ciertas plantas, hidróxidos (como el
(subacetato de plomo).
amonio), o los óxidos (metálicos). •
•
Sin sales, ya sea neutras (sal común, amoniaco, mag-
Sin limos, sustancias fangosas formadas de arcilla y
jabones, petróleo, etcétera.
restos orgánicos que se depositan en el fondo de estanques, fuentes, lagos.
Sin grasas, como aceites, mantecas, sebos, glicerinas,
•
Limpia de materia orgánica tal tal como como rest restos os de vege vegeta ta--
les, les, de pres presen enci cia a de anim animal ales es (ins (insec ecto tos, s, pece peces, s, u otros).
El cemento Los cementos tipo portland son cementos hidráulicos elaborados borados con materiale materialess cuidadosa cuidadosament mente e seleccion seleccionados ados bajo un sistema de regulación exacta. Hay diferentes tipos de cemento, cada uno para un uso especifico.
Componentes 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 condici dicion ones es de elas elasti tici cida dad d del del conc concre reto to que que al esta estarr expu expues esto to a 71
IMCYC
esfuerzos y solicitaciones por sismos, la elasticidad es tan importante como la resistencia para su desempeño.
Los agregados El agregado es un material granular, el cual puede ser are-
Los agregados dan cuerpo al concreto, y se debe tener cui-
na, grava, piedra triturada o escoria, empleado con un
dado dado en las las espe especi cifi fica caci cion ones es y las las prop propor orci cion ones es de la grav grava ay
medio cementante para formar concreto o mortero hidráu-
la arena, su tamaño, limpieza y lugar de extracción.
lico.
La calidad de un buen concreto se obtiene por medio de las
El agregado puede ser:
características físicas, químicas y mecánicas de los agregados.
•
malla núm 4 (4.75 mm).
A continuación se da la definición de agregados para concreto en donde se toman en cuenta el tamaño, el modo de
Grueso: Es la porción de un agregado retenido en la
•
Fino: Es la porción de un agregado que pasa la malla
Núm. 4 (4.75 mm) y es retenido en la malla núm. 200
fragmentación y el peso específico.
(0.075 mm). •
Pesado: Es un agregado de alta densidad, que puede
ser barita, magnetita, limonita, ilmenita, hierro o acero. •
Ligero: Es un agre agrega gado do de baja baja dens densid idad ad util utiliz izad ado o para para
producir concreto ligero. Incluye la piedra pómez, escoria volcánica, tobas, diatomita, arcilla sintética o exFigura 4-11. La arena y la grava son los componentes inertes. 72
Tamaño de la grava
pandida, pandida, lutita, lutita, pizarra, pizarra, lutitas lutitas diatomác diatomáceas, eas, perlita, perlita, vermiculita y productos de combustión de carbón. •
Grava triturada: Es el producto resultado de la tritura-
ción artificial de gravas, en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara resultado de
Mínimo Grava muy pequeña
Máximo
5 mm (
´)
10 mm (
´)
Grava pequeña
10 mm (
´)
19 mm (
´)
Grava mediana
19 mm (
´)
38 mm ( 1 ´)
38 mm ( 1 ´)
76 mm (3´)
76 mm ( 3´)
152 mm (6´)
Grava grande Grava extragrande
la fractura. •
Piedra triturada :
Es el producto de la trituración artifi-
cial de rocas, peñascos o fragmentos de rocas gran-
•
Arena: Es un agregado fino resultado de la desintegra-
des, en el cual todas las caras resultantes se derivan
ción y abrasión de roca o de la transformación de una
de las operaciones de trituración.
arenisca completamente friable.
Grava: Es un agre agrega gado do grue grueso so resu result ltan ante te de la desi desint ntee-
A la arena se le denomina técnicamente como el agregado
gración natural y abrasión de rocas o transformación
fino, y a la grava se le llama agregado grueso.
de un conglomerado débilmente cementado. •
•
La grava
Arena manufacturada: Es un agregado fino producido
por trituración de grava, roca, escoria o concreto hi-
La grava es el agregado grueso, que consiste generalmen-
dráulico.
te en piedra piedra tritur triturada ada.. Deben Deben ser minera minerales les durab durables les,, 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
IMCYC
sifi sifica cado doss de acue acuerd rdo o con con los los tama tamaño ñoss que que las las espe especi cifi fica caci cioones de la obra estipulen.
La arena De acuerdo con su procedencia o localización, las arenas se denominan: •
Arenas de río: No son recomendables, pueden conte-
ner arcillas y materiales orgánicos, y deberán lavarse
Figura Figura 4-12. 4-12. Arena Arena de río.
las las part partíc ícul ulas as extr extraí aída dass del del río; río; son son redo redond ndea eada dass por por el acarre acarreo o que sufrie sufrieron ron.. Cuand Cuando o son bland blandas, as, no se aconseja su utilización. •
De minas: Son arenas de granos muy angulosos, tam-
bién 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 rosa cont contie iene nen n óxid óxido. o. Medi Median ante te el proc proces eso o de crib cribad ado oy lavado se mejoran para su uso o se desechan. 74
Figur Figuraa 4-13 4-13.. Aren Arenaa de mina.
•
Arenas de playa o dunas: solamente son aprovecha-
dos res resulta ltan ide ideale ales para elab laborar rar morte rteros ros y
bles si son lavadas en agua dulce, cuando tienen el
concretos. El tamaño de la arena es de 0. 02 a 6 mm .
tamaño adecuado. Las sales alcalinas que contienen, absorben y retienen la humedad, perjudicando el concreto o los acabados. •
Por su origen las arenas pueden ser: •
y estabilidad química.
Arenas artificiales: Son de granos angulosos y superfi-
cie rugosa; al ser trituradas y molidas, pasan por un
•
proceso de selección y cribado, y por lo mismo no con-
Figu Figura ra 4-14 4-14.. Aren Arenaa de playa o duna.
Calizas. Prov Provie iene nen n de roca rocass cali caliza zass muy muy dura duras, s, y son son de
gran utilidad.
tienen tienen polvo polvo suelto suelto;; si además además provie provienen nen de rocas rocas duras, que no tengan aristas vivas y ángulos muy agu-
Sílicas o cuarzosas. Son recomendables por su dureza
•
Graníticas y arcillosas. Por su alterabilidad y poca ho-
mogeneidad, 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 comp compac acta ta que que la de gran granos os angu angulo loso sos, s, prop propor orcio ciona na meno menoss 75
IMCYC
superficie de contacto entre sí y menos superficie a recubrir (con lechadas), lográndose mezclas más económicas.
Cribado y lavado Para Para gara garant ntiz izar ar la buen buena a cali calida dad d del del mort morter ero, o, se debe debe obte obte-ner uniformidad en los granos del material inerte (arena), Figu Figura ra 4-15 4-15.. La form formaa esfé esféri rica ca de las las aren arenas as es la que da máxima máxima capaci capaci-dad de compactación.
así como un alto grado de limpieza del material.
Figu Figura ra 4-17 4-17.. Crib Cribaa de albañilería..
Figu Figura ra 4-16 4-16.. La form formaa angu angulo losa sa tien tienee mayo mayorr supe superf rfic icie ie de cont contac acto to entre entre sí y mayor mayor superf superfici iciee 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
Figura 4-19. Bote alcoholero
medidas, según la especificada), pudiendo ser intercambiable para separar granos de diferentes tamaños; también existen cribas mecánicas.
Proporciones de la mezcla
Para Para logr lograr ar un buen buen conc concre reto to,, la mezc mezcla la debe deberá rá cont conten ener er la menor cantidad posible de burbujas de aire o huecos entre
El prop propor orci cion onam amie ient nto o de una una mezc mezcla la para para conc concre reto to se redu redu--
los agregados en el volumen total del aglomerado.
ce a la elección de una relación apropiada agua/cemento
El concreto se hace con la mezcla de cuatro materiales:
para una resistencia determinada, así como de los agrega-
cemento, agua, arena y grava.
dos inertes (grava y arena). La definición de la granulome-
Para Para proporci proporciona onarr el concret concreto o la medida medida que se puede puede
tría de los agregados inertes (tamaño y forma), es tan
establecer es el llamado bote alcoholero, que contiene 18
importante como la relación agua/cemento.
litros, o utilizar una medida semejante. 77
IMCYC
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 tempe temperat ratura urass que pueden pueden perjud perjudica icarr al concre concreto to.. Para 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.
78
Tabla 4. 1 Resistencia f’c
Uso
Elaboración
100 kg/cm
Plantilla, pisos burdos.
Manual
150 kg/cm
Pavimentos,castillos, dalas, concreto ciclópeo en cimentaciones y fosas sépticas.
A máquina
200 kg/cm
Conc Concre reto to arma armado do con con prop propor orci ción ón 1:2: 1:2:5, 5, losa losas, s, muro muross de conc concre reto to arma armado do,c ,cim imen enta taci cion ones es y estr estruc uctu tura rass en gene genera ral. l.
A máqu máquin ina a
250 kg/cm
Concreto para losas y trabes de grandes claros y columnas.
A máquina
La resistencia de un concreto se expresa como f’c. A continuación damos las más comunes en diferentes elementos constructivos.
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 cia f’c= f’c= kg/cm
Uso
Cemento (un saco)
Agua (botes)
Arena (botes)
Grava (botes)
100
muros y pisos
un saco
2½
6½
¾
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
3
4
300
alta resistencia
un saco
1
2
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
IMCYC
Tabla 4.3. Con grava de 1½ (40 mm). Proporciona Proporcionamient miento o de mezcla mezcla de concreto concreto en usos más comunes comunes Resistencia f’c= kg/cm
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
250
columnas y techos
un saco
1
3½
5½
300
alta resistencia
un saco
1
2
4¾
El propor proporcio cionam namien iento to de una mezcla mezcla para para concre concreto to depend depende e de la relaci relación ón agua/c agua/ceme emento nto,, de la resist resistenc encia ia elegid elegida, a, de la granul granulaci ación ón de los agrega agregados dos inerte inertess y del mínimo volumen de vacíos (burbujas de aire o huecos entre los agregados).
Como se puede observar, el manejo del agua reviste una
ción) del concreto de una forma manual (bote alcoholero),
gran importancia para la fabricación del concreto.
pero también se hace con medios mecánicos, por ejemplo
El conocimiento de las proporciones agua/cemento y de
el trompo trompo o revolv revolvedo edora. ra. El propor proporcio cionam namien iento to manual manual (por (por
grava/are grava/arena na nos enseña a utilizar el concreto concreto adecuadaadecuada-
bote botes) s) es prác prácti tico co para para elab elabor orar ar conc concre reto to en poco poco volu volume men. n.
mente de acuerdo con nuestros requerimientos y con la
Cuando los volúmenes son mayores y se requiere un con-
proporción; no será lo mismo elaborar un concreto para
trol trol en la resi resist sten enci cia a de los los elem elemen ento toss estr estruc uctu tura rale less
una plantilla de cimentación, para un piso o para un ele-
(cimientos, columnas, trabes, losas, etc.), es aconsejable
mento estructural (cimiento, trabe, losa, etcétera).
solicitar la elaboración del concreto a una compañía pre-
El tamaño de la grava modifica el proporcionamiento. Has-
mezcladora. El concreto hecho en planta nos garantiza la
ta aquí nos hemos referido al proporcionamiento (elabora-
calidad por su estricta dosificación (proporciones).
80
Una vez proporcionado el concreto se hace el mezclado, por un medio manual, mecánico o en planta (premezclado). (premezclado). El cuidado del revenimiento, vibrado, y curado son aspec tos que dan como resultado un buen concreto.
Control de calidad En la fabr fabric icac ació ión n de ceme cement nto o se llev lleva a un rigu riguro roso so cont contro rol. l. El agua y los agregados participan también en la elaboración del del concre concreto; to; su selec selecció ción, n, aplica aplicació ción n y cuidad cuidado o determ determina inan n 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 endur endureci ecido do en elemen elementos tos estruc estructur turale ales; s; sólo sólo se podrá podrá usar usar para firmes. No agregar agua 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 vez endu endure reci cido do es más más difí difíci cil. l. Así Así se podr podrá á util utiliz izar ar la supe superr -
Figura 4-20. Paso 1. Preparar la superficie donde se hará la mezcla, libre de basura y pol vo. Si es de madera madera (duela o tablones), tablones), se impermeabilizará impermeabilizará con diesel o aceiacei te 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.
ficie para otros mezclados. 81
IMCYC
Figura 4-22.
Figura 4-21 Paso 2. Se extiende la arena.
82
Paso Paso 3. Se vierte vierte el cement cemento, o, 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.
83
IMCYC
Figura 4-26. Paso 7. Se añadirá el agua únicamente la necesaria.
84
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 Paso 9. No se dejar dejaráá pasar pasar más más de 20 o 30 minutos, porque el concreto fragua. No se agregue más agua.
El concreto, elaborado manual y mecánicamente o en plan-
hecho en obra manualmente, es el más común, económico
tas premezcladoras, requiere otros cuidados adicionales
y de fácil elaboración, no por ello se dejarán de observar
como son revenimiento, vibrado, fraguado, curado, aditi-
consejos prácticos para el buen éxito de su elaboración.
vos, protección del clima, etcétera.
Dependiendo del volumen del concreto que se vaya a utili-
Esta es la secuencia para la elaboración de un concreto de calidad: •
Relación agua/cemento correcta según la elección de la
zar se requerirán menores o mayores recursos humanos y materiales, así como su control.
Revenimiento
resistencia. •
Sele Selecc cció ión n de los los agre agrega gado dos, s, por por sus sus peso pesoss y dens densid idad ades es..
•
Aplicación de las proporciones de los agregados, para
Figura 4-29. El molde para para hacer hacer la prueba prueba del revenimie revenimiento nto tiene las siguientes siguientes medidas. medidas.
una mezcla más densa, según lo que establecen las tablas 4.1, 4.2 y 4.3. •
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 mecánico o premezclado premezclado (de planta). planta). Aunque Aunque el concreto 85
IMCYC
Figura Figura 4-30. 4-30. Paso Paso 1. Se coloca el molde en una superficie horizon tal. Paso 2. Se vacía en él la mezcla cuya plasticidad cidad se desea desea clasificlasificar. en tres capas de igual espesor.
Figura Figura 4-32. 4-32. Paso Paso 3. Se enrasa el concreto a nivel de la base superior del molde.
Figur Figuraa 4-31 4-31.. Se pica pica 25 veces con una varillllaa para mezcl ezclaar la segu segund ndaa capa capa con con la prim primer eraa y la terc tercer eraa capa con la segunda.
86
Figura Figura 4-33. 4-33. Paso Paso 4. Se saca el molde cuidadosamente dosamente hacia arriarriba.
Se utiliza para medir la consistencia del concreto. El concreto debe ser fabricado para tener siempre una trabajab bajabili ilidad dad,, consis consisten tencia cia y plast plastici icidad dad adecua adecuadas das a las concondiciones de trabajo. Se entiende por trabajabilidad la medida de lo fácil que resulta colocar, compactar y darle acabado al concreto.
Figu Figura ra 4-34 4-34.. Paso Paso 5. La diferencia diferencia en centímecentíme tros entre la altura del molde y la altura final de la mezcla, es lo que se denomina denomina revenimiento.
La plasti plasticid cidad ad determ determina ina la facili facilidad dad de molde moldear ar el concre concreto to.. El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capa capazz de ser ser mold moldea eado do a mano mano.. El conc concre reto to de cons consis iste tenncia plástica no se desmorona, sino que fluye como líquido viscoso sin segregarse. La consistencia se mide en números, que determinan los
La consistencia es la capacidad del concreto fresco para
asentamientos de las mezclas en condiciones o ensayos
fluir.
similares; este ensayo es el revenimiento. 87
IMCYC
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 dimensiodimensiones, 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 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 altura,, 10 cm en su base base superio superiorr y 20 cm en su base de apoyo (llamado cono Abrams). Se requie requieren ren distin distintos tos reveni revenimie miento ntoss para para los divers diversos os 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 relación recomend recomendable. able. En la tabla 4.4 se presenta presentan n los reve reveni nimi mien ento toss más más usua usuale less segú según n la clas clase e de obra obra a que que se destine el concreto.
Figura 4-35. Las revolvedoras o mezcladoras tienen capacidades de medio, uno, dos ó tres sacos. 89
IMCYC
La fabricación del concreto hecho en obra sólo se recomien mienda da para para obra obrass pequ pequeñ eñas as,, para para comp comple leta tarr los los cola colado doss o cuando no existe la posibilidad de concreto premezclado. Elusodela mezcladora o trom trompo po es útil útil cuan cuando do los los volú volúme me-nes 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 por medi medio o de cami camion ones es que que tran transp spor orta tan n el conc concre reto to,, comúnmente llamados ollas. Los volúmenes mínimos son de 5 m . Para asegurarse de que los componentes estén combinados en una mezcla homogénea se requiere esfuerzo y cuidado. La secuencia de carga de de los ingredientes en 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 Figura 4-36. Los motores pueden ser a base de gasolina, diesel o eléctricos. 90
entrado en la mezcladora.
El agua debe entrar primero en la mezcladora y continuar
Antes de efectuar un colado, se debe tener la precaución
fluyendo mientras los demás ingredientes se van cargan-
de limpiar los elementos de transporte y el lugar donde se
do, y debe terminar de introducirse dentro del 25 % inicial
va a depositar el concreto.
del tiempo de de mezclado. Así, la calidad del agua necesaria necesaria para cada mezcla se debe medir conforme a la especificación, antes del proceso.
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
El tiempo de mezclado para una mezcladora con una capa-
concreto sea colado lo más cerca posible de su posición
cidad de un saco es aproximadamente un minuto y 15
final.
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 mezclado debe medirse a partir del momento en que todos los ingredientes estén dentro de la mezcladora.
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,
Con el objeto de lograr una productividad máxima, se pla-
para para ejec ejecut utar ar el cola colado do.. Cuan Cuando do ello ello no sea sea posi posibl ble, e,
neará el trabajo para aprovechar el personal, herramienta
deberán tomarse en cuenta lo retrasos, la segregación del
y equipo de manera que se reduzca el tiempo de retraso
concreto y su endurecimiento.
durante la colocación del concreto. 91
IMCYC
Figura 4-37. Ejemplo: Usar Usar llanta neumática. No transportar distancias distancias largas. No transitar en áreas con con bordes. 92
Endurecimiento temprano y secado
Segregación
El concreto comienza a endurecerse en el momento en que
La segregación es la tendencia que presenta el agregado
se mezclan el cemento con el agua. Aunque el grado de
grueso a separarse del mortero cemento-arena.
endurecimiento ocurre, durante los primeros 30 minutos norm normal alme ment nte e no se pres presen enta tan n prob proble lema mas; s; por por lo gene genera ral, l, el
Los métodos y equipos que se utilicen para transportar y
concreto que se ha mantenido en agitación se puede colo-
manejar el concreto deben evitar ser la causa de segrega-
car.
ción.
93
