El concreto hidráulico es una mezcla de agregados pétreos naturales, procesados o artificiales, cementante y agua, a la que además se le puede agregar algunos aditivos. Generalmente, esta mezcla es dosificada en unidades de masa en plantas de concreto premezclado y, en masa y/o en volumen en las obras. Los aditivos se dosifican en volumen o en masa según su presentación: en polvo, en masa y líquidos en volumen.
El concreto tiene las siguientes propiedades:
Trabajabilidad. Consistencia. Durabilidad. Impermeabilidad. Cambio de volumen. Resistencia
• Trabajabilidad
Es la facilidad con que pueden mezclarse los ingredientes de la mezcla aunada a la capacidad de ésta para manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de homogeneidad. Se mide por la consistencia o fluidez con la obtención del revenimiento (norma mexicana NMX-C-156-1997-ONNCCE). Una mezcla bien proporcionada y trabajable perderá el revenimiento lentamente, en cambio una mezcla deficiente no tendrá cohesión ni plasticidad y se segregará.
• Consistencia.
Se refiere al carácter de la mezcla respecto a su fluidez tanto en su estado seco como fluido.
• Durabilidad.
Es la capacidad de resistencia a la intemperie, a la congelación y descongelación, a la acción de agentes químicos y al desgaste.
• Impermeabilidad.
Se logra reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua deja vacíos y cavidades después de la evaporación y si estos están interconectados, el agua puede penetrar o atravesar el concreto. El contenido bajo de agua en la mezcla, la inclusión de aire y el curado óptimo y eficiente del concreto, aumentan la impermeabilidad.
• Cambio de volumen.
La expansión debida a las reacciones químicas de los ingredientes del concreto ocasiona la contracción del concreto durante su secado, así como la aparición de grietas.
• Resistencia.
Se determina mediante una muestra en forma de cilindro sometida a esfuerzos de compresión.
Como el concreto aumenta su resistencia conforme pasa el tiempo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.
° Los ingredientes de una mezcla deben seleccionarse con el fin de producir un concreto trabajable, cuyas carácterísticas sean adecuadas para las condiciones de servicio al menor costo.
° Para optimizar costos, la cantidad de cemento debe mantenerse al mínimo, ésto se logra seleccionando el agregado grueso del tamaño máximo posible para tener menos huecos y, por lo tanto, necesitar menos pasta de cemento para llenarlos. La relación agua/cemento debe ser lo más baja posible para producir un concreto trabajable que garantice la resistencia a la compresión, durabilidad e impermeabilidad especificadas y cuya contracción no sea excesiva.
° El agua agregada a una mezcla muy dura o poco plástica mejorará su trabajabilidad, pero el exceso, sin incrementar proporcionalmente la cantidad de cemento, tiene efectos perjudiciales.
° La relación agua/cemento determina las carácterísticas y propiedades del concreto endurecido, especialmente su resistencia. Los valores más bajos de esta relación corresponden a las resistencias más altas.
° Los códigos y normas relativas a la fabricación de concretos determinan la relación agua/cemento máxima permisible para concretos con resistencias específicas de diseño. A continuación se presenta una gráfica (figura 6) sobre la relación agua/cemento adecuada para diferentes resistencias de diseño del concreto (f’c).
• Proporcionamiento y dosificación.
Es la determinación de la cantidad de los materiales que intervienen en la mezcla para fabricar concreto partiendo de la relación agua/cemento y la resistencia deseada. No se incluye en este manual el método para determinar la dosificación; dicho método se plantea ampliamente en el informe 211 del ACI (American Concrete Institute).
° La dosificación del cemento se mide en kilogramos (kg) de masa, ya sea por peso directo de la cantidad requerida o por medio del uso de sacos enteros. Se acepta una tolerancia de +/-1% con respecto a la cantidad requerida
° La dosificación del agregado fino y grueso puede hacerse en kilogramos (kg) pesando el material requerido o, también, por volumen utilizando recipientes rígidos, herméticos y de capacidad verificable. En obra se utilizan, convencionalmente, botes de 19 litros de capacidad nominal y si están muy deformados se verificará su capacidad real
° La dosificación del agua se puede medir en kilogramos (kg) o en litros (l). Se acepta, al igual que el cemento,una tolerancia de +/-1% con respecto a la cantidad requerida.
° La dosificación del agua puede realizarse en kilogramos (kg) por volumen (un kilogramo de masa agua es igual a un litro) y medirse en los mismos recipientes y en las mismas condiciones que para los agregados. Se acepta una tolerancia de variación de +/-1% de la cantidad requerida.
° La dosificación de aditivos, cuando sea el caso, se hará en kilogramos (kg) si son sólidos (pulverizados) o en volumen si son líquidos. Se acepta una tolerancia de variación de +/-3% con respecto a las cantidades requeridas
° Es importante definir, antes de fabricar el concreto, las cantidades de los materiales a fin de elaborar mezclas con el volumen y las propiedades requeridas.
° Las proporciones de arena y grava deben ajustarse en función de la cohesión y manejabilidad que se requieran en el proyecto. La cantidad de arena, en ningún caso, debe exceder a la de la grava.
Resistencia de diseño (f’c) con tma 20 mm (11/2”)
Material unidad 100 150 200 250 300
Agua litro 57 48 38 33 24
Cemento bulto (50 kg) 1 1 1 1 1
Arena litro 143 105 76 67 48 Grava litro 152 124 114 95 86
Resistencia de diseño (f’c) con tma 40 mm (3/4”)
Material unidad 100 150 200 250 300
Agua litro 57 48 38 33 24
Cemento bulto (50 kg) 1 1 1 1 1
Arena litro 133 105 76 67 48
Grava litro 181 162 143 124 105
Resistencia de diseño (f’c) con tma 20 mm
Material unidad 100 150 200 250 300
Agua bote 3 2.5 2 1.75 1.25
Cemento bulto 1 1 1 1 1
Arena bote 7.5 5.5 4 3.5 2.5
Grava bote 8 6.5 6 5 4.5
*1 bote= 19 litros **1 bulto = 50kg
Resistencia de diseño (f’c) con tma 40 mm
Material unidad 100 150 200 250 300
Agua bote 3 2.5 2 1.75 1.25
Cemento bulto 1 1 1 1 1
Arena bote 7.5 5.5 4 3.5 2.5
Grava bote 9.5 8.5 7.5 6.5 5.5
Porcentaje de desperdicio promedio durante la fabricación y colocación de mezclas
Material en la fabricación de la mezcla en la colocación de la mezcla
Cemento 3 %
Arena 10 %
Grava 10 %
Agua 30 %
Concreto 5 %
• Fabricación.
Podrá efectuarse por medios manuales, mecánicos o industrializados (premezclado). Este último proceso se tratará más adelante y más ampliamente.
° Por medios manuales
Sólo cuando las condiciones o las carácterísticas particulares de la obra lo determinen se elaborará el concreto por este medio y se tomarán los siguientes cuidados:-
La mezcla se deberá hacer sobre una artesa o entarimado perfectamente sellado
Primero se extenderá la arena y sobre ésta, el cemento de manera uniforme. Ambos materiales se mezclarán hasta que su color se torne igual; posteriormente, esta mezcla se extenderá para agregar la grava y luego, por partes, la cantidad de agua especificada; procediendo nuevamente al mezclado hasta formar una pasta homogénea. – Desde el momento en que se añade agua a la mezcla hasta que es colocada en la cimbra, no deben pasar más de 30 minutos. Evitar agregar más agua transcurrido ese tiempo. Si parte de esa mezcla iniciara el fraguado no deberá usarse. – Se recomienda que la cantidad máxima de concreto elaborado a mano no sea mayor que el volumen producido con 150 kg de cemento, es decir, 3 sacos.
° Por medios mecánicos.
Este procedimiento es el más adecuado para elaborar concreto en obra. Con él se obtiene una mezcla más uniforme en un tiempo razonablemente corto. El equipo o maquinaria usual es la revolvedora común y su capacidad de producción está en función de la cantidad de metros cúbicos (m3 ) que se fabrican con determinado número de sacos o bultos de cemento.- Es conveniente operar la revolvedora fabricando volúMenes equivalentes entre el 50 y el 85% de su capacidad nominal ya que la eficiencia se reduce si trabaja con poca o con excesiva carga. – La revolvedora debe girar con una velocidad tangencial de 18 a 24 rpm, durante 3 minutos mínimo y máximo 5. – Es importante tener todos los materiales en cantidad suficiente cerca del lugar de fabricación a fin de evitar tiempos perdidos. – Cuando por alguna circunstancia, parte de la mezcla tenga que permanecer dentro de la revolvedora, el tiempo no deberá ser mayor de 20 minutos y, antes de vaciarla, deberán mezclarse nuevamente todos los ingredientes por un minuto más como mínimo. Si se excede de este tiempo la mezcla no debe ser utilizada. – .
Al dejar de utilizar la revolvedora deben lavarse las partes que estuvieron en contacto directo con la mezcla, a fin de evitar el engrosamiento interior y alterar su capacidad nominal
• Transporte.
Una vez fabricado el concreto debe trasladarse hasta el lugar del colado y para tal efecto el medio de transporte debe ser:
° Lo suficientemente rápido para evitar pérdida del revenimiento antes de su colocación
° Lo suficientemente eficaz para evitar la segregación y la pérdida del mortero o lechada. Factores importantes para elegir el modo de transportar concreto dentro de la obra.
° Factores importante para elegir el modo de transportar concreto dentro de la obra
– Volumen a transportar. –
Distancia mínima y máxima
– Consistencia del concreto (revenimiento). –
Tamaño máximo del agregado grueso en la mezcla
– Accesibilidad para vaciar el concreto en la cimbra. –
Tiempo disponible para el colado
° Medios de transportación más utilizados:-
Carretillas manuales o motorizadas. Son adecuadas para mover pequeños volúMenes a distancias cortas. La distancia máxima de entrega para un equipo motorizado es de 120 m y para un equipo manual 105 concreto (carretilla) de 60 m.
Efectuar el traslado a distancias mayores propiciará la segregación del material
– Bandas transportadoras. Son recomendables para mezclas plásticas (de 6 a 8 cm de revenimiento) y grandes volúMenes ya que el costo de instalación e implementación es alto y requiere de cierta especialización. – Bombas estacionarias neumáticas o pistones. Son recomendables para mezclas fluidas (de 9 a 15 cm de revenimiento) y para volúMenes medios o grandes ya que el costo de utilización es alto.
• Colocación del concreto.°
La colocación del concreto es determinante, ya que con esta actividad se concluye la fabricación de elementos estructurales o arquitectónicos, importantes, definitivos y perdurables de una obra. Además de cumplir con las exigencias de un funcionamiento estructural eficiente y seguro. Aunque las actividades de vibrado y curado son sumamente importantes, con la colocación se determina el volumen y la posición de los elementos
• Que la cimbra y el acero cumplan con los requisitos comentados anteriormente en el capítulo respectivo.
• Que dentro de la cimbra, en la revolvedora y en el equipo de transporte no haya elementos perjudiciales y ajenos al funcionamiento y manejo eficiente del concreto. • Considerar las condiciones climáticas, si éstas no son adecuadas, llevar a cabo los cuidados necesarios para realizar el colado y tomar en cuenta la posibilidad de interrumpirlo. 106 concreto • Evitar colar debajo de los 5°C a menos que se utilice un aditivo para eliminar los efectos de la congelación. • Revisar los trabajos previos complementarios tales como la colocación y posición de las instalaciones inmersas en el concreto. • Si hay ductos de instalaciones dentro de una columna deben colocarse en el centro de ésta y su área de sección no debe ser mayor a 4% del total de la sección transversal de la columna.
• Curado.
El curado es la forma de controlar la humedad y la temperatura del concreto recién vaciado que permite, durante el fraguado inicial, la adquisición de las propiedades deseadas (resistencia, rigidez, durabilidad, impermeabilidad, entre otras). El método adecuado de curado está en función de las circunstancias y del tipo de la obra además de las carácterísticas de los elementos de concreto que se someterán a este proceso. Se tienen los siguientes métodos de curado:
° Método tradicional.
Consiste en proteger el concreto contra la pérdida de agua por evaporación durante el período inicial de endurecimiento. Es aceptable mantener la humedad colocando sobre la superficie del concreto: – El papel de los bultos de cemento vacíos saturados de agua. – Aserrín o arena saturados de agua. – Rociar agua constantemente
Método químico
Evita la pérdida de humedad sellando la superficie del concreto, lo cual puede lograrse aplicando un producto o compuesto directamente sobre la superficie visible del concreto para que forme una membrana. En elementos verticales que se pueden descimbrar al día siguiente, el producto o compuesto químico se aplicará inmediatamente después del descimbrado
° Tomar en cuenta que la humedad del concreto se pierde a través de todas las caras expuestas al medio ambiente; las caras cimbradas están protegidas satisfactoriamente contra la pérdida de humedad (siempre y cuando las otras caras o superficies no cimbradas se curen adecuadamente), por lo que es recomendable dejar colocada la cimbra el mayor tiempo posible, lo cual dependerá de la velocidad o del programa de reuso de los moldes utilizados para cimbrar. ° Durante el curado debe cuidarse que la temperatura del agua no sea 11°C menor a la del concreto para evitar esfuerzos de contracción que propicien agrietamientos inconvenientes. ° El período mínimo para la aplicación del curado debe ser de 7 días para concretos colados a una temperatura ambiente de más de 10°C, a menos que el concreto sea muy sensible al curado o que las condiciones ambientales sean muy
Concreto premezclado
Generalidades El concreto premezclado es el concreto hidráulico que contiene cemento, agregados pétreos, agua y aditivos (según se requieran) cuya dosificación 111 concreto y mezclado son cuidadosamente controlados en planta por el fabricante. El concreto premezclado se entrega, para su utilización, en estado plástico. La utilización del concreto premezclado ofrece las siguientes ventajas:
• Elaborado con cemento Holcim Apasco que garantiza una calidad uniforme bajo un mismo estándar de calidad a nivel nacional. • Medición correcta y calidad controlada en todos los insumos.
• Para cumplir los requisitos de resistencia de esta norma, con un nivel de confianza del 98%, los resultados de las pruebas de resistencia deben cumplir con los requisitos que se indican. • Uniformidad en aspecto, color y resistencia.
• Permite acelerar el ritmo de la obra.
Calidad del concreto en estado endurecido:
• El productor de concreto debe tener información de ensayes que respalden el cumplimiento de los requisitos especificados. • Cuando la resistencia es la base de la aceptación del concreto, deben elaborarse especíMenes de acuerdo con la NMX-C-160-ONNCCE- 2004
• El número de muestras debe estar de acuerdo con lo indicado en la tabla 38, que considera para la prueba de resistencia como mínimo dos especíMenes a la edad especificada, de la muestra obtenida según la NMX-C-161-1997-ONNCCE.
Resistencia a la compresión
La resistencia debe ser igual o mayor a 19.6 Mpa (200 kgf/cm2 ), a menos que de común acuerdo con el productor, el estructurista y el usuario se establezca otra a) Se acepta que no más del 10% del número de pruebas de resistencia a la compresión, tengan valores inferiores a la resistencia especificada f´c. Se requiere un mínimo de 30 pruebas. B) Se permite no más del 1% de los promedios de 3 pruebas consecutivas de resistencia a la compresión, puede ser inferior a la resistencia especificada. Se requiere un mínimo de 30 pruebas.
• Dosificación y mezclado ° El concreto se dosifica y proporciona en planta de acuerdo a lo que se establece en la norma mexicana NMX-C-155- ONNCCE-2004 y los insumos utilizados estarán dentro de las normas respectivas ya comentadas anteriormente en este manual. ° El mezclado puede hacerse totalmente en la planta, parcialmente en la planta o en el camión mezclador (olla).
• Transporte ° El concreto premezclado se traslada desde la planta dosificadora hacia la obra en el camión mezclador (olla). °
La descarga total del concreto debe realizarse durante un período no mayor a 90 minutos después de la introducción inicial del agua de mezclado. ° Bajo condiciones especiales de temperatura ambiente, del empleo de aditivos y otras, el tiempo máximo para su descarga puede ser diferente.
•
Muestreo del concreto(toma de la muestra) ° La planta dosificadora debe apegarse siempre a las normas mexicanas para la selección de los materiales y la aplicación de los procesos. ° La empresa fabricante del concreto premezclado debe permitir al constructor responsable, ejecutante de la obra o supervisor, llevar a cabo la toma de muestras necesarias para las pruebas con el fin de verificar la calidad requerida del concreto que se recibe.