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 al variar las proporciones de los ingredientes.  Estas diferentes combinaciones tendrán como resultado concretos de distintas calidades.  Cuando el cemento se ha hidratado, la masa plástica se endurece convirtiéndose en un material semejante 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 trabajabilidad en estado plástico.  Cuando se requiere impermeabilidad, el concreto debe ser denso y de calidad uniforme.  Se ve entonces que, para determinar las proporciones de la mezcla, el diseñador  debe tomar en cuenta qué uso se le dará al concreto, así como las condiciones de exposición a la intemperie.  Una vez satisfechos estos requisitos, la calidad del concreto depende de los siguientes factores: materiales apropiados, proporciones correctas, métodos 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 del concreto no puede probarse en condición plástica, por lo que el procedimiento acostumbrado consiste en tomar  las pruebas de compresión.  Además de los esfuerzos de compresión, el concreto debe resistir la tensión diagonal (cortante) y los esfuerzos de adherencia, presentes estos últimos al entrar en contacto el acero de refuerzo con el 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 a compresión.  Como indicación de la resistencia, nos referiremos a concreto de 140 ó 210 kg/cm2, la cual se indica en las fórmulas como f´c y representa el esfuerzo último de compresión (en kg/cm2) a los 28 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.  Aunque las estructuras antiguas han demostrado invariablemente su adecuada resistencia a las cargas impuestas, existen muchos casos en los que no se dio suficiente importancia a la durabilidad del concreto.  Según se utilice en la edificación, el concreto puede tener diferentes grados de exposición a la intemperie; por ejemplo, las columnas y trabes del exterior de la estructura están sometidas a condiciones atmosféricas a las que no se exponen los miembros interiores.  Del 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.  Vemos entonces que el diseñador de una estructura de concreto reforzado debe tener en cuenta tanto el grado de exposición a la intemperie, como la resistencia.

2.4.    TRABAJABILIDAD

Además 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 trabajabilidad.  Las diferentes clases de trabajo 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 trabajabilidad 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 exceso de agua, la cual, al endurecerse, producía un concreto poroso de menor resistencia que la deseada.  Debido a innumerables pruebas y experiencias reales, se ha encontrado que la cantidad de agua, en relación con la de cemento y que, habiéndose establecido esta relación, el grado de plasticidad se obtiene mejor ajustando las proporciones de la pasta de agua y cemento con los agregados.

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 mejor grado de trabajabilidad.

En la actualidad pueden obtenerse muchos tipo de revolvedoras portátiles, sus capacidades varía desde 0.1 m3 hasta 3 m3.  la resistencia y la calidad del concreto dependen principalmente del tiempo que éste 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 extremas de exposición a la intemperie, o un concreto impermeable, es ventajoso mezclar durante mayor tiempo.

El concreto premezclado se utiliza siempre que pueda conseguirse.  Los certificados que indican la composición de la mezcla de cada carga aseguran el cumplimiento de las especificaciones de resistencia.

2.6.    SEGREGACIÓN

La 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.  Los factores que deben tomarse en consideración para impedir la segregación de los agregados son: el transporte desde la revolvedora hasta las cimbras, el dejarlo 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.

Debe 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 éstos, 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.

Otra causa de segregación es el exceso de picado, vibrado o acomodo dentro de las cimbras.  Para evitar defectos de acabado, es un procedimiento común picar el concreto en las zonas donde está en contacto con las cimbras; al hacerlo es aconsejable no picarlo con demasiado vigor, para evitar la separación de los materiales.

2.7.    LECHOSIDAD

Cuando se utiliza agua en exceso, 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.  Al evaporarse el exceso de agua., la capa se torna débil, porosa y se desintegra fácilmente, permitiendo el paso del agua a presión ligera.  Quitar esta capa antes de colocar más concreto no presenta ningún beneficio, ya que debajo 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.  Si 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 debajo de la superficie. Por lo tanto, para evitar la lechosidad, úsense solamente la consistencia y la relación agua-cemento adecuada.

2.8.    CURADO

Independientemente 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 continúa indefinidamente mientras se tiene una humedad y temperatura favorables.  El fraguado inicial no comienza sino hasta dos o tres horas después del mezclado; durante este intervalo se evapora el agua, especialmente en las superficies expuestas y, a menos de que se evite la pérdida de humedad, el concreto se agrietará en estas zonas.  Una especificación típica requiere que el concreto se proteja de modo que no tenga pérdida de humedad en la superficie durante un período de 7 días, cuando se utiliza cemento Pórtland normal, y de 3 días cuando el cemento es de alta resistencia rápida.

Pueden emplearse varios métodos para impedir la pérdida de humedad durante le curado; cuando el concreto está lo suficientemente duro para caminar sobre él, pueden cubrirse las losas con sacos de arpillera continuamente humedecidos, o bien con papel adecuado, cuyos extremos se pegan a la losa.  Otro método es cubrirlas con una capa de 2 a 3 cm de arena o aserrín húmedos; frecuentemente se coloca sobre ellas una capa de paja de 15 cm.  Otro método más al que se recurre es rociar agua continuamente sobre las superficies expuestas.  Al retirar las cimbras demasiado pronto, se permite la evaporación indebida, por lo que deben dejarse en su sitio por todo el tiempo que sea posible.  Además de resistencia y durabilidad, al controlar el curado se obtiene mejor impermeabilidad en

El 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.

2.9.    TEMPERATURA

Las temperaturas bajas durante el período de curado producen concreto de menor resistencia que el obtenido a 22°C.  Nunca debe permitirse que el concreto se congele antes de que esté curado, porque resultaría de baja calidad y resistencia indeterminada.

Aunque se requieren precauciones especiales, puede trabajarse el concreto bajo 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.  Si el tiempo está ligeramente frío, basta calentar el agua, pero en condiciones más severas puede ser necesario calentar también los agregados.  Al depositarse los materiales no deben tener una temperatura mayor de 33°C.

Un método común de proteger al concreto es cubrirlo con paja y encerados.  Las cubiertas 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.  Si se utilizan braseros, debe tenerse cuidado para evitar la evaporación del agua del concreto.

2.10.RELACION AGUA CEMENTO

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 pétrea sólida. La 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 también de la relación  agua-cemento. Esta relación se expresa mediante un número que indica  la cantidad de litros de agua por cada saco de cemento de 50 kg.

Debemos recordar que el concreto en estado plástico siempre debe ser manejable;  no tiene que estar  muy seco ni tener demasiada agua. Si está  muy seco, será difícil colocarlo en las cimbras y alrededor del refuerzo, lo cual dará como resultado defectos de acabado. Si tiene demasiada agua habrá segregación de los ingredientes. Para producir un concreto manejable, 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 deja pequeños vacíos. Vemos 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 COMPRESIÓN ESPECIFICADA A LOS 28 DÍAS, KG/CM2

CONCRETO SIN INCLUSIÓN DE AIRE

CONCRETO CON INCLUSIÓN DE AIRE

f´ Relación  en litros de agua por saco de 50 kg.

Relación absoluta por peso

Relación en litros de agua por saco de 50 kg.

Relación absoluta por peso

175

210

245

280

32.1

28.9

25.6

22.2

0.642

0.576

0.510

0.443

27.8

28.3

20.0

17.8

0.554

0.465

0.399

0.354

* Reproducido del Reglamento de las construcciones de concreto reforzado, con autorización del Instituto Americano del Concreto.

*  Incluyendo 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. Las 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 manejar 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 exposición y de la resistencia requerida, se selecciona entonces la mejor combinación de agregados para producir un concreto económico y trabajable. Recuérdese 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 tabla2-1 pueden usarse como guía para mezclas de concreto de distintas resistencias.

2.11.  PROPORCIONAMIENTO

El primer paso para determinar las proporciones de los distintos ingredientes del concreto es establecer la relación agua-cemento; como se indicó antes,  ésta depende del grado de exposición 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 manejable.

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 del agregado grueso; dichos huecos dependen del tipo de material y de su tamaño. 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. Expresaremos las proporciones en el orden siguiente: cemento, arena y agregado grueso; por ejemplo, la mezcla podría ser 1: 2: 4, 1:2 ½ :5, 1:3:6. Muy a menudo,  los agregados finos y gruesos se expresan mediante un solo número y una mezcal de 1:2:4 se escribe 1:6; 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 1:2 ½ :3 ½ . Sin embargo, esto no es más que otra manera de expresar una proporción de 1:6.

La arena con un contenido normal de humedad aumenta de volumen cerca de un 20% y esto debe 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 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 trabajar, pero esto requiere generalmente mayor cantidad de pasta de cemento y puede ser antieconómico. En la tabla 2-2 se indican algunas proporciones recomendables del agregado grueso respecto al volumen de concreto, dependiendo de la finura de la arena; la relación más pequeña corresponde a la arena más fina.

TABLA 2-2. PROPORCIONES RECOMENDABLES DEL AGREGADO GRUESO REPSECTO AL VOLUMEN DE CONCRETO

 

TAMAÑO MÁX. DEL AGREGADO

RELACIÓN DEL AGREGADO GRUESO AL VOLUMEN DE CONCRETO

Pulg.

Cm

Minima

Máxima

3/8

¾

1 y mayores

0.95

1.90

2.54 y mayores

0.40

0.59

0.64

0.46

0.65

0.70

Probablemente la mezcla  más común para condiciones normales de trabajo, utilizando concreto sin inclusión de aire, es de 1 de cemento a 5 de agregados,  con una relación agua-cemento de 29. La mezcla 1:5 puede ser 1: 1 ¾: 3 ¼: ó 1:2:3. Los especimenes fabricados con estas proporciones producirán un concreto  cuya resistencia última de compresión será de aproximadamente 210 kg/cm2.

Si se desea mayor resistencia, o si el  grado de exposición es más severo, debe reducirse la relación agua-cemento para producir un concreto más denso.

Cuando la estructura es de magnitud suficiente para justificar el gasto, puede utilizarse otro método para determinar las proporciones. En las especificaciones entregadas al contratista, se le suministra cierta información, como tipo de trabajo, resistencia requerida, relación máxima agua-cemento, tamaños máximos de agregados y rango de revenimiento; por  supuesto, el contratista debe utilizar un concreto plástico y trabajable. A 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 método de pruebas permite al contratista producir concreto más económico de calidad requerida. Una vez determinada la relación agua-cemento, de acuerdo con la resistencia requerida y con el grado de exposición a la intemperie, se  elige la combinación más adecuada de agregados para lograr una trabajabilidad conveniente.

2.12. AGUA SUPERFICIAL 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. La tabla 2-3 muestra las cantidades aproximadas para agregados promedio. En edificaciones, todos los agregados contienen cierto grado de humedad y cuantos más gruesos son, contienen menos agua superficial. Además de tomar esto  en cuenta, recuérdese que la arena moderadamente húmeda aumenta de  volumen cerca de un 20%.

TABLA 2-3. CANTIDAD APROXIMADA DE AGUA SUPERFICIAL EN AGREGADOS NORMALES

Arena  muy húmeda

Arena moderadamente húmeda

Arena humedecida

Grava o piedra triturada humedecidas

100 a

cerda de

cerca de

cerca de

134

67

33

33

litros

litros

litros

litros

por

por

por

por

metro

metro

metro

metro

cúbico

cúbico

cúbico

cúbico

2.13.GRADOS DE EXPOSCION A LA INTEMPERIE.

Al establecerse la mezcla que se usará para el concreto, es importante tomar en consideración, además de la resistencia requerida, y el grado de exposición a que estará sometido; la relación agua-cemento es la base sobre la cual se realiza la selección. Todo concreto expuesto a la acción de la intemperie debe tener un contenido de agua no mayor de 26.6 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. La tabla 2-4 se presenta como guía para la selección de la relación agua-cemento adecuada para concretos con diferentes grados de exposición; nótese que el agua superficial de los agregados debe incluirse como parte del agua de la mezcla.

2.14. IMPERMEABILIDAD

Esta cualidad es de extrema importancia. Ante todo, algunas estructuras, como tanques, muros de sótanos  o pisos localizados por debajo del nivel del terreno, deben ser impermeables para evitar que penetre agua;  sin embargo, existe 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 baja posible, y es necesario tomar en cuenta que la mezcla tiene que ser trabajable y que las partículas 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 también 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 expuesta densa y uniforme.

La mezcla requerida para  un concreto de 210 kg. /cm2 puede variar según las condiciones de trabajo, pero nunca deberá ser más ligera que un 1:2:3; en condiciones promedio, una relación de 26.6 litros de agua por saco de cemento producirá un concreto impermeable si se  observan las demás precauciones considerándose como máximo una relación agua-cemento de 28.9 para obtener la resistencia mencionada. Al 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. La superficies expuestas deben mantenerse continuamente  húmedas, de modo que se obtenga una superficie dura y densa, para evitar agrietamiento y pulverización.

2.15. PRUEBAS

Según se indicó en el Art. 2-11, si la obra es de bastante magnitud, deben probarse diversos 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 – cemento; después de ello se trazan gráficas de resultados y se escoge la mezcla más económica que produzca la densidad y resistencia requeridas.  Se acostumbra continuar la pruebas durante el proceso de construcción, particularmente si hay cambios atmosféricos.

Una de las pruebas más sencillas para la determinación de una mezcla adecuada, con las proporciones de agua-cemento fijas, consiste en tomar muestras de pequeños lotes; con una cuchara o llana se preparan diferentes mezclas y un trabajador experimentado puede hacer los ajustes necesarios para obtener fácilmente las proporciones deseadas.  Algunas características se notan inmediatamente por la por la apariencia; una mezcla con insuficiencia de mortero de arena – cemento para llenar completamente los huecos del agregado grueso, produce un concreto difícil de trabajar y da como resultado superficies defectuosas.  Si la proporción de este mortero es excesiva en relación al agregado grueso, la mezcla será antieconómica, pues el rendimiento del concreto será muy bajo, probablemente se tengan porosidades y habrá segregación al colocarlo.

Las 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.

Tabla 2-4.  RELACIONES AGUA – CEMENTO MÁXIMO PERMISIBLES PARA DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS Y GRADOS DE EXPOSICIÓN A LA INTEMPERIE

 

 

Tipo de estructura

CONDICIONES DE EXPOSICIÓN*

Rango de temperatura  muy amplio, o ciclos frecuentes de congelamiento

Temperaturas moderadas, rara vez de congelamiento lluviosas o áridas

En

aire

Al nivel del agua o dentro del rango de variación de dicho nivel

Aire en

Al nivel del agua o dentro del rango de variación de dicho nivel

En

Agua

dulce

En agua de mar o en contacto con sulfatos

En agua dulce

En agua de mar o en contacto con sulfatos

Secciones delgadas, como bardas, banquetas,  antepechos, concreto ornamental o arquitectónico, pilotes, reforzados, tubos y todas las secciones con menos de 2.5 cm de recubrimiento para el refuerzo

17.8

16.2

14.6

19.4

17.8

14.6

Secciones moderadas, como muros de contención, estribos, muelles, trabes, vigas.

19.4

17.8

16.2

19.4

16.2

Porciones exteriores de secciones pesadas (masivas)

21.0

17.8

16.2

19.4

16.2

Concreto depositado debajo  del agua por medio de tuberías

-

16.2

16.2

-

16.2

16.2

Losas de concreto colocadas sobre el piso

19.4

-

-

-

-

Concreto protegido contra la intemperie o localizado por debajo del piso, interiores de edificios

-

-

-

-

Concreto que   prostegerá mediante cubiertas o rellenos, pero que puede quedar expuesto a congelamientos y deshielos por varios años antes de que se le dé tal protección

19.4

-

-

-

*  El concreto con inclusión de aire debe utilizarse en todas las condiciones que impliquen exposiciones severas y puede usarse en condiciones moderadas para mejorar la trabajabilidad de la mezcla.

     Agua freática o subterránea que contenga concentraciones de sulfatos mayores de 0.2%.

     Cuando se utiliza cemento resistente a los sulfatos, puede incrementarse la relación agua cemento en 1.6 litros por saco. 

    La relación agua – cemento debe seleccionarse con base en los requisitos de resistencia y trabajabilidad.

Reproducido del libro Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas e concreto (A.C.I. 613-54), con autorización del Instituto Americano de Concreto.

2.16.PRUEBA DE REVENIMIENTO

El término consistencia, aplicado al concreto recién mezclado, se refiere a su estado de fluidez; si el concreto es “plástico” puede moldearse fácilmente, pero cambia lentamente de forma cuando se le quita la cimbra o el molde.  Se dice que es trabajable si puede colocarse fácil en las formas previstas para ello; pero ejemplo, puede ser trabajable en las cimbras amplias y abiertas, pero no lo es en las estrechas y con gran cantidad de varillas de refuerzo.

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La prueba de revenimiento proporciona un medio fácil para determinar la consistencia del concreto recién mezclado, pero necesariamente no indica la trabajabilidad 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 30 cm de altura y cuyos diámetros son 20 cm en la base inferior y 10 cm e la superior.  Ambas bases se dejan abiertas y se fijan asas a la parte exterior.  Se colocan tres capas de concreto recién mezclado dentro del molde, picando separadamente cada una de ellas 25 veces con una varilla redonda de 5/8 de pulgada; una vez lleno se elimina el exceso de concreto de la parte superior del molde y la de la masa de concreto ya sin retén (ver fig. 2 – 1).  Si el concreto se asienta 7.5 cm, se dice que la muestra tiene un revenimiento de 7.5 cm; es así como se averigua la consistencia del concreto.  En la tabla 2 – 5 se indican los revenimientos recomendables para el concreto que se utilice en distintos tipos de estructuras.

Tabla 2 – 5.  REVENIMIENTOS RECOMENDABLES PARA EL CONCRETO USADO EN DISTINTOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN

TIPOS DE CONSTRUCCIÓN

REVENIMIENTO, CM*

Máximo

Mínimo

Muros de cimentación y zapatas reforzadas

Zapatas masivas, cajones y muros de subestructuras

Losas, vigas y muros reforzados

Columnas de edificios

Pavimentos

Construcción masiva pesada

12.5

10.0

15.0

15.0

7.5

7.5

5.0

2.5

7.5

7.5

5.0

2.5

*     Cuando se utilizan vibradores de alta frecuencia los valores mostrados deben reducirse cerca de una tercera parte.

Reproducido de la Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas de concreto (A.C.I. 613 – 54) con autorización del Instituto Americano del Concreto.

2.17.PRUEBA DE COMPRESIÓN

El concreto se somete a pruebas de compresión para determinar su resistencia.  Los especimenes son de forma cilíndrica y su longitud es igual al doble de su diámetro; las medidas estándar son 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, cuando el tamaño del agregado grueso no es mayor de 5 cm.  En caso contrario, el diámetro del cilindro debe ser cuando menos el triple del tamaño máximo nominal del agregado.

El molde que se utiliza para hacer los cilindros se hace de algún 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 25 veces con una varilla redonda de 5/8 de pulgada de diámetro y 60 cm de longitud, con el extremo redondeado.  Una vez que se ha picado la última capa, se nivela la superficie con una cuchara y se cubre con vidrio o metal plano; después 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.  Se acostumbra retener los especimenes durante 24 horas en el lugar de la operación, después de lo cual se llevan al laboratorio y se curan en atmósfera húmeda a 21 °C; las pruebas se hacen por lo general a los 7 y a los 28 días.  Al fabricar los especimenes debe tenerse mucho cuidado para asegurarse que las superficies extremas sean planos y paralelas entre sí ya que cualquier irregularidad ocasionará que al probarlos se obtengan resultados erróneos.  Una vez colocado el espécimen 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 último de compresión, expresado kg/cm2.

Expresaremos el grado o la calidad de un concreto de acuerdo a su resistencia última de compresión, en kg/cm2 a los 28 días; en las fórmulas utilizadas para el diseño de miembros estructurales, esto se indica mediante el término f´c.  El concreto más comúnmente usado para miembros estructurales es el de f´c.  El concreto más comúnmente usado para miembros estructurales es el de f´c = 210 gk/cm2; debe recordarse que ésta es su resistencia última.  Los esfuerzos permisibles de trabajo se dan como fracciones de ésta; por ejemplo, el esfuerzo permisible de compresión de la fibra extrema de miembros sujetos a flexión, hechos con un concreto de 210 kg/cm2, es de 0.45 f´c, o sea 0.45 x 210 = 94.5 kg/cm2 (ver tabal 4 – 2).  Otros dos valores de la resistencia del concreto f´c frecuentemente utilizadas son 175 y 280 kg/cm2.

2.18.MODULO DE ELASTICIDAD

El módulo de elasticidad * 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 ejemplo, podemos citar el módulo de elasticidad de la manera de pino amarrillo, cuyo valor de 0.124 x 106 kg/cm2, y del acero utilizado para refuerzo del concreto, que es de 2.039 x 106 kg/cm2.  puede verse fácilmente que el acero es más rígido que la madera y esta característica se presenta por medio del módulo de elasticidad.  También puede entenderse que los concretos de resistencias distintas tienen diferentes grados de rigidez y que bajo esfuerzos iguales sus deformaciones serán diferentes; es decir tendrán módulos de elasticidad APRA concretos de distintas resistencias.

TABLA 2 – 6.  MODULOS DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO

f´c

RESISTENCIA ÚLTIMA DE COMPRESIÓN A LOS

28 DÍAS kg/cm2

Ec

MODULO DE ELASTICIDAD

Kg/cm2

clip_image004

175

210

280

350

202,500

221,500

255,900

286,200

10

9

8

7

El módulo de elasticidad Ec del concreto puede tomarse como 0.1362 W1.5 clip_image006 en kg/cm2, para valores de W entre 1,400 y 2,500 kg/cm3.  Para concreto de peso normal, W puede considerarse como 2,300 kg/m3.

En los cálculos de diseño 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 término que expresa esta relación es n, por consiguiente clip_image008.  Para el acero de refuerzo Ex = 2.039- x 106 kg/cm2.  el valor de n puede tomarse como el número entero más cercano, pero nunca menor de 6; 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 = 210 kg/cm2 ya que se usa con tanta frecuencia.  Como W = 2,300 kg/m3, Ec = 0.1362, W1.5 x clip_image010 o sea clip_image012  Por lo tanto,

clip_image014

En la tabla 2 – 6 se muestran los valores de n para otras resistencias, en cada caso se aceptó el número entero más cercano.  Por consiguiente,  para f´c = 210 kg/cm2, n = 9.

2.19.FLUJO PLÁSTICO

Todos 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, existe también una tendencia a cambiar su forma o tamaño con el transcurso del tiempo; esta deformación se llama flujo plástico.  A diferencia de los materiales elásticos, el concreto carece de un grado de proporcionalidad entre los esfuerzos y las deformaciones, y los fenómenos de flujo plástico y de contracción son un tanto similares.  El efecto del flujo plástico es equivalente a una disminución en el módulo de elasticidad; por lo tanto, los valores de Ec dados por la tabla 2 – 6 pueden usarse sólo para el cálculo de las deformaciones que se presentarán inmediatamente después de la aplicación de las cargas de servicio.  La magnitud de las deformaciones demoradas pueden ser dos o tres veces mayores.

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