Concretos Especiales.docx

CONCRETOS ESPECIALES Los concretos especiales son aquellos cuyas características especiales no son las del concreto ordinariamente concebido, ya sea por algún tipo especial de insumos, o por la tecnología de producción y/o aplicación. Los nombres de muchos delos concretos especiales nos describen el uso, propiedades o condición del concreto. Es notable el desarrollo de concretos que no utilizan cemento como elemento cementante.

CONCRETOS PESADOS O DENSOS Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que varía entre 2.8 a 6 T/m, a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m. La fabricación de los cementos pesados se realiza con los cementos Portland normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumétricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas características pueden comprenderse más de 50 elementos. Sin embargo, generalmente sólo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y economía. Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia mecánica y compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hemetita. También, agregados artificiales como el fósforo de hierro y partículas de acero como subproducto industrial. La aplicación principal de los concretos pesados la constituye la protección biológica contra los efectos de las radiaciones nucleares. También se utiliza en paredes de bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos, que sirven de contra-peso y en la fabricación de contenedores para desechos radiactivos.

COMPONENTES: 1.- CEMENTO Para este tipo de hormigones en general en la clasificación el contenido de cemento que se utiliza esta en el orden de 350 (Kg/m3) 2.- AGUA Los problemas frecuentes que se tienen con este tipo de hormigones es la segregación, por lo tanto para evitar la segregación se utilizan relaciones da agua cemento de 0.35 a 0.40, se pueden utilizan supe fluidificantes para conseguir hormigones clásicos. 3.- ARIDOS PESADOS Para hormigones de gran peso se debe utilizar áridos que tienen alta densidad, de los casi sesenta y cinco minerales que tienen densidades superiores a 3500 (Kg/m) en el

campo de la construcción solo algunos es utilizado como árido para el hormigón, la razón por la cual no son utilizados todos los minerales es por cuestiones económicas. Los áridos tradicionales, aunque económicas tienen el inconveniente de obtener hormigones no mayor de 2400 (Kg/ m), además el inconveniente de que el contenido de Hidrogeno es bajo, aproximadamente un 0.85 por 100 en peso. Algo importante que se debe tomar en cuenta en la utilización de los áridos pesados, que estos materiales deben ser inactivos frente al cemento y no perjudicar sus propiedades mecánicas. Los áridos más usados son los siguientes: a) BARITA -Barita, (BaSO4): Material opaco de estructura laminar. - Color ámbar. Densidad 4,5. - Dureza 3 a 3,5. - Se emplea en forma de polvo, arena y gravilla de hasta 30 mm de tamaño máximo. - Presenta problemas de granulometría.- Es el más común de los minerales de bario. - La Barita da hormigones de densidad comprendida entre 3,3 y 3,7 kg/dm3.

b) MAGNETITA (Fe304) -Es uno de los áridos más empleados junto con la Barita.

-Tiene brillo metálico. -El mineral viene mezclado con rocas ígneas y sedimentarias. -Densidad 4,2 a 5,2. -La magnetita da hormigones dé densidad comprendida entre 3,5 a 4,2 kg/dm3. -La itabira es una variedad de magnetita que procede del Brasil. c) LIMONITA (Fe, 03, 3H20) - Es un árido parecido a la magnetita. - Densidad 2,7 a 3,8.

d) LA ILMENITA (FeTiO3) - Color negro metálico. -Densidad 4,72.

- Dureza 5 a 6.

e) FERROFOSFORO (Fe3P, Fe2 P, FeP) - Es un subproducto de la producción del fósforo. - Densidad 5,72 a 6,3. - Se ha empleado mucho como árido grueso y fino en protecciones dando hormigones de densidad de hasta 5,3 kg/dm3. Densidad del concreto

Agua Fija % en TIPO DE AGRAGADO peso

Peso especifico del agregado

LIMONITA

8 -9

3.4 - 4.0

2883 - 3364

BARITA

0

4.0 - 4.6

3364 - 3684

ILMENITA

0

4.3 - 4.8

3524 -3844

MAGNETITA

0

4.2 - 5.2

3364 - 4165

FERRROFOSFORO

0

5.8 - 6.8

4085 - 5286

PERDIGONES Y PEPITAS DE ACER0

0

6.2 - 7.2

4645 - 6087

Kg/m3

FABRICACIÓN Para el amasado de tipo de hormigón se debe utilizar mezcladoras de eje vertical, debido a la mejor eficacia del amasado de la pasta, sin embargo no es aconsejable

utilizar mezcladoras basculantes por que los esfuerzos sobre el eje son muy grandes. El tiempo de amasado, del hormigón pesado es generalmente similar al tiempo de amasado de los hormigones tradicionales se debe descargar cuidadosamente la mezcla de la mezcladora para evitar la segregación.

PUESTA EN OBRA La puesta en obra de esta clase de hormigón se debe extremar vigilancia para evitar problemas de segregación y posibles descuidos de compactación, el espesor de las capas de vaciado no debe sobre pasar los 25 cm y además el vibrado debe ser enérgico y de corta duración con frecuencias próximas 20 ciclos / min. Durante el hormigonado es conveniente controlar la homogeneidad del hormigón a fin de detectar posibles huecos

CUIDADOS Las resistencias mecánicas de estos hormigones no suelen ser preocupantes divido al fuerte espesor de paredes impuesto por razones de protección, sin embargo, un factor preocupante puede ser la figuración que debe evitarse incluso a temperaturas de 300 C, y normalmente muchas protecciones esta expuestas a altas temperaturas a este respecto hay que tener en cuenta que cuando un hormigón está sometido a temperaturas de 300 a 400 C durante mucho tiempo experimenta una disminución en su resistencia a compresión del 20 al 50 por 100 y que, a 400 C el hormigón se deshidrata disminuyendo por tanto su poder de protección PROPIEDADES DEL HORMIGÓN PESADO. Los hormigones pesados no difieren de los tradicionales tan solo en la densidad de hasta aproximadamente 6400 kg/m3 , la cual depende de los áridos empleados .Las propiedades del concreto de gran peso, sea este en estado fresco o endurecido, se pueden adecuar para satisfacer las condiciones de la obra y los requisitos de blindaje por medio de una selección apropiada de los materiales y de las proporciones de la mezcla. A excepción de la densidad, las propiedades físicas del concreto de gran peso son similares a las del concreto normal. La resistencia es función de la relación agua/cemento; por lo tanto, para cualquier conjunto de materiales en particular, se pueden lograr resistencias comparables a las de los concretos de peso normal. Como cada blindaje contra radiación presenta requisitos especiales, se deberán llevar acabo mezclas de prueba con los materiales y bajo las condiciones de obra a fin de determinar las proporciones adecuadas para la mezcla.

APLICACION Hoy se utiliza como protección biológica de personas y material frente a los rayos X y rayos gamma en radiografía industrial y en instalaciones de terapia médica, así como en aceleradores de partículas y reactores nucleares. El hormigón, tanto tradicional como

pesado, es un material muy adecuado para las instalaciones de protección debido a sus buenas propiedades de absorción, frenado de neutrones rápidos, carácter formáceo y relativo bajo costo en comparación con otros materiales de protección.

El concreto pesado se usa en una central nuclear, ya que proporciona, y es necesario, el blindaje contra la radiación principalmente para la protección del personal que trabaja en instalaciones, y en los alrededores de éstas, las cuales emiten partículas nucleares (neutrones, protones) y rayos X o gamma. En general, estas partículas o rayos son detenidos, desviados, transformados o atenuados sencillamente por la masa, es decir, por el peso del concreto que se encuentra entre la fuente de radiación de energía y las personas que se están protegiendo.

EL CONCRETO PESADO EN EL CENTRO NUCLEAR DE HUARANGAL-PERÚ El Instituto Peruano de Energía Nuclear edificó en la meseta de Huarangal, en la provincia de Lima, el Centro Nuclear de Investigaciones del Perú, construyendo en concreto el Block del Reactor RP-10. El concreto se ha diseñado para actuar como elemento estructural y de blindaje biológico contra la acción de radiaciones nucleares. Las características de la edificación son las siguientes: El concreto pesado tiene una densidad seca mínima de 2.7 gr/cm3; una resistencia a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2; un espesor promedio de la pantalla de 250 cms; y en el diseño de la estructura se ha considerado la posibilidad de un sismo de magnitud 8.4 Ms.

El cemento elegido fue de la empresa “Andino” Tipo V de la clasificación ASTM C 150. La elección tomó en consideración su pequeño porcentaje de aluminato tricálcico, el cual garantizaba un lento y bajo desarrollo de calor de hidratación. Los estudios efectuados en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Nacional de Ingeniería, garantizaron el cumplimiento de las especificaciones de resistencia dentro de los niveles de calor de hidratación deseados. Como agregado fino se emplea una arena natural de cantera, limpia, la cual cumple con las especificaciones de la Norma C 33 del ASTM y los requisitos especiales. Se emplea como agregado grueso el mineral de hierro clasificado como Magnetita, proveniente de los yacimientos de Marcona. Esta Magnetita, además de garantizar la densidad deseada, actúa como aportador de hierro, y elementos pesados que contribuyen al control del flujo de radiaciones Gamma. La Magnetita seleccionada cumple con las recomendaciones de las Normas E 637 y E 638 del ASTM. El agua empleada es potable y se ha trasladado en camiones cisterna desde Lima. Se han utilizado dos aditivos: un plastificante, para lograr retardo de fraguado con reducción de agua sin pérdida de resistencia; y un superplástificante, para garantizar fluidez de la mezcla durante el tiempo de colocación.

COMCRETOS LIGEROS O LIVIANOS El concreto ligero se ha utilizado por más de 50 años. Su fuerza es áspero proporcional a su peso y su resistencia al desgaste por la acción atmosférica está casi como la del

concreto ordinario. Con respecto al concreto generalmente de la arena y de la grava tiene ciertas ventajas y desventajas. Entre el anterior están los ahorros en ayudas del acero estructural y los tamaños disminuidos de la fundación debido a cargas disminuidas, y una resistencia y un aislamiento mejores de fuego contra calor y sonido. En vista de la dificultad para definirlo, el concreto ligero fue conocido durante muchos años como un concreto cuya densidad superficialmente seca no es mayor a 1,800kg/m3. Por otra parte, con la aplicación en miembros estructurales de concreto reforzado con agregados de peso ligero, la densidad límite tuvo que ser revisada, ya que algunas muestras de concreto hechas para este propósito a menudo daban concretos de densidad (superficialmente secos) de 1,840 kg/m3, o mayores. Esto, sin embargo, es aún concreto ligero dado que resulta todavía bastante más ligero que el concreto común, que usualmente pes a entre los 2,400 y 2,500kg/m3.

CARACTERÍSTICAS Los concretos ligeros son concretos de densidades menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. La disminución de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de vacíos en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado grueso. Esta presencia de vacíos ocasiona la disminución de la resistencia del concreto, por lo que muchas veces la resistencia no es la condición predominante para los concretos, y en otros casos se compensa. En construcciones de concreto, el peso propio de la estructura representa una proporción importante en la carga total de la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la consiguiente reducción del tamaño de los distintos elementos estructurales, llegando a los cimientos y al suelo con menores cargas. Básicamente el uso de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas. Para analizar el concreto ligero o celular se estudian previamente sus propiedades y características, en relación a las de aquellos concretos tradicionales. La característica más evidente es su densidad, la cual es considerablemente menor que la del concreto normal y con frecuencia solo implica una

fracción de la misma. Los concretos estructurales ligeros elaborados con arcilla expandida, cemento y arena, que permiten lograr dosificaciones de igual resistencia a la compresión que las obtenidas con piedra triturada o canto rodado con considerable reducción en el peso propio lo que se traduce eventualmente en menores costos de mantenimiento de plantas y equipos de transporte. Es práctica reconocida el empleo de concreto estructural de arcilla expandida para la construcción de elementos anti fuego. Por su parte, estudios realizados en numerosas instituciones han determinado que estos concretos son más eficientes a este respecto que los de peso normal para una misma resistencia a la acción del fuego.

PROPIEDADES DE LOS CONCRETOS CON AGREGADO LIGERO Permiten que los rangos de densidades oscilen entre 300 a1, 850 kg/m3. Los rangos correspondientes de resistencia van entre 0.3 a 40 Mpa, e incluso mayores. Las resistencias más elevadas se obtienen con contenidos elevados de cemento (500 kg/m3, puede necesitarse hasta 70% masque con agregados normales).Todos los agregados ligeros producen concretos totalmente diferentes entre sí por lo que se requiere un cuidadoso control. Las propiedades del concreto además se ven afectadas por la granulometría del agregado, el contenido de cemento y la relación agua/cemento. Los agregados ligeros tienen mayor y más rápida absorción de agua. Las mezclas son más ásperas, lo cual se puede disminuir con la inclusión de aire, reduciendo el requerimiento de agua. Generalmente los contenidos de aire totales por volumen son de 4 a 8% para tamaño máximo de agregado de 20 mm, y de 5 a 9% para tamaño máximo de 10 mm. La trabajabilidad disminuye si se usan tanto agregados finos de peso ligero como agregados gruesos de peso ligero por lo que se recomienda usar agregados finos de peso normal y agregados gruesos de peso ligero (Concreto semiligero). Generalmente estos concretos requieren de un 12 a un14% menos de agua de mezclado para lograr una misma trabajabilidad que uno ligero. Puede sustituirse solo parte del agregado fino por agregados finos de peso normal, pero siempre en volúmenes iguales. Para la misma resistencia el módulo elástico de un concreto ligero

es menor que el de uno normal, (alrededor de un 24a 50%) por lo tanto las deformaciones son mayores

CARACTERISTICAS DEL AGREGADO LIGERO Las características de los agregados ligeros del ous del vari, según lo reflejado por las del concreto que resulta, varían grandemente. Por ejemplo, la fuerza del concreto hecha con pizarra y arcilla ampliadas es relativamente alta y compara favorable con la del concreto ordinario. La piedra pómez, el scoria, y algunas escorias ampliadas producen un concreto de la fuerza intermedia; perlita, vermiculita, y producto de la diatomita un concreto de la fuerza muy baja. Las características del aislamiento de los concretos del bajo-fuerza, sin embargo, son mejores que las de los concretos más pesados, más fuertes. El valor del aislamiento del material más pesado (concreto machacado de la pizarra y de la arcilla) es cerca de cuatro veces que del concreto ordinario. Todos los agregados del peso ligero, a excepción de las pizarras y las arcillas y scoriaampliados, producen los concretos conforme a la alta contracción. La mayoría de los concretos ligeros tienen características mejor que clavan y que asierran que los concretos convencionales más pesados y más fuertes. (Para la información sobre "clavar el concreto, vea la parte B de este capítulo.) Sin embargo, clavos, aunque está conducido fácilmente, falla asimiento en algunos de estos concretos más ligeros

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Entre ellas están:  Densidad menores a los concretos tradicionales.  Su costo es mayor en un 30 a 50% a los concretos tradicionales.

 La necesidad de más cuidado en la colocación; la mayor porosidad y su mayor contracción por secado.  Los ahorros en acero estructural y en los tamaños disminuidos de la cimentación debido a cargas disminuidas  Una resistencia y un aislamiento mejores contra el fuego, el calor y sonido  Reducción de las cargas muertas.  Mayor rapidez de construcción, así como menores costos de transportes y acarreos

El peso que gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante en el diseño del mismo especialmente hoy en día en que la tendencia es hacia la construcción de edificios cada vez más alta. Los agregados producidos por aplicación de calor para expandir la pizarra, arcilla, esquisto, la pizarra diatomácea, perlita, obsidiana y vermiculita tienen una densidad de 650 a 900 kg/m3 para el caso del proceso mediante aglutinado y de 300 a 650 kg/m3 cuando se hacen en el horno giratorio. Los concretos que se obtienen tienen densidades entre 1,400 a 1,800 kg/m3. Tienen la ventaja de que se obtienen resistencias más elevadas que con cualquier otro agregado ligero.

APLICACIONES El uso principal del concreto ligero en trabajo de la oficina está en la construcción de los underbeds para los pisos y las losas de la azotea, donde los ahorros substanciales pueden ser efectuados disminuyendo la carga muerta. También se utiliza en algunas secciones aisladas de pisos y de paredes. El concreto ligero se puede obtener con el uso de agregados ligeros, según lo discutido en las secciones siguientes, o por métodos especiales de producción. Estos métodos incluyen el uso de elementos espumosos, tales como polvo de aluminio, que produce el concreto del peso de unidad bajo a través de la generación del gas mientras que el concreto es plástico inmóvil. El concreto ligero puede pesar a partir 35 a 115 libras por pie cúbico, dependiendo del tipo de agregado ligero usado o el método de producción. En la construcción de la oficina, los concretos

ligeros se han limitado a los que ligereza depende de los agregados inorgánicos que son ligeros en peso. El uso del concreto ligero ha hecho posible, en algunas ocasiones, llevar a cabo diseños que en otra forma hubieran tenido que abandonarse por razones de peso. En estructuras reticulares, los marcos deben llevar las cargas de pisos y muros. En ellos se pueden lograr considerables ahorros en su costo si se utilizan losas de entrepiso, muros divisorios y acabados exteriores a base de concreto ligero o celular. Desde el punto de vista de la sustentabilidad, este material induce al ahorro de materiales y en consecuencia al ahorro de energía y materia prima en la producción de material de construcción. En ese orden de ideas también contribuye por sus cualidades de aislamiento térmico al ahorro de energía para el acondicionamiento de la temperatura al interior de la vivienda o edificación.

CONCRETO MASIVO El concreto masivo es cualquier volumen de concreto con dimensiones lo suficientemente grandes como para exigir que se adopten medidas para hacer frente a la generación de calor de hidratación del cemento y el consecuente cambio de volumen para reducir al mínimo la figuración. Las propiedades principales del concreto masivo son: Durabilidad, economía, acciones térmicas, Quedando en segundo lugar la resistencia a la compresión. Altas resistencia a la compresión usualmente no son requeridas en los hormigones masivos, existen excepciones CARACTERÍSTICAS:

La característica que distingue al concreto masivo de otro tipo de concreto es el comportamiento térmico. La reacción agua-cemento es exotérmica por naturaleza, la temperatura se eleva en el interior del hormigón donde la disipación de temperatura es lenta lo que provoca un aumento de temperatura considerable. Importantes fuerzas de tensión y esfuerzos pueden desarrollarse asociado a un cambio volumétrico dependiente del incremento o disminución de temperatura en la masa de concreto APLICACIÓN DEL CONCRETO MASIVO La práctica en construcciones con hormigones masivos ha evolucionado para satisfacer los requerimientos de la ingeniería, como presas de gravedad de hormigón, arcos de presas, esclusas de navegación, reactores nucleares, centrales eléctricas, grandes cimentaciones de muelles, puentes. También son aplicables a las estructuras más pequeñas, donde los altos niveles de tensiones por causas térmicas, generan potenciales grietas debido a los cambios volumétricos no tolerables. ESPECIFICACIONES Dentro de las especificaciones que se consideran para el diseño de la dosificación en el concreto masivo, se incluyen las siguientes: • Temperatura máxima del hormigón al momento de la colocación. • Temperatura máxima de calor de hidratación del hormigón durante el fraguado y edades definidas • Diferencial máximo de temperatura del hormigón colocado entre el inferior y exterior del elemento DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO MASIVO El objetivo de una dosificación es la selección de combinación de materiales que produzcan un concreto que cumpla con los requerimientos de la estructura con respecto a la economía, trabajabilidad, estabilidad dimensional y libre de grietas, baja generación de calor, resistencia adecuada, durabilidad, y en caso de estructuras hidráulicas baja permeabilidad. 1. Cemento Los siguientes tipos de cemento hidráulico son adecuados para uso en construcción de hormigón masivo: Cemento Portland: tipo I, II, IV y V.. Mezcla de cemento: tipo P, IP, S, IS, I(PM), y I(SM) . 2. Adiciones: como adición tenemos a la puzolana que es utilizada para mejorar la economía, para disminuir la generación de calor interno, para mejorar la trabajabilidad, y para disminuir el riesgo potencial de daño por la reacción álcali-agregado y ataque de sulfatos. 3. Aditivos: el uso de aditivos produce Importantes beneficios al concreto masivo En estado plástico: el aumento de trabajabilidad y/o reducir el contenido de agua, retrasar el fraguado inicial, modificar la capacidad de sangrado, reduce la segregación. En estado endurecido: reducción de la generación de calor durante el endurecimiento, incremento de capacidad portante, disminución del contenido de cemento, aumento de

la durabilidad, disminución de permeabilidad, mejor resistencia a la abrasión/erosión. 4. Agregados: La norma para el agregado grueso en el concreto masivo es utilizar el mayor tamaño de agregado grueso que sea práctico generalmente de 6” aunque este valor puede variar con los requerimientos de la obra. 5. Agua: para la dosificación del concreto masivo se incrementa hielo asi que el control del agua es muy estricto. CONTROL DE CALIDAD Pruebas en estado fresco y endurecido del concreto tanto en planta como en la obra: Temperatura, asentamiento, resistencia, permeabilidad y otras Control de temperatura: Dentro de las prácticas típicas para controlar los cambios de temperatura en la estructura de concreto se tiene: • Enfriamiento del agua. • Remplazar una porción del agua de mezclado por hielo • Almacenar bajo sombra los agregados • Inmersión de los agregados gruesos • Programar fundición en horario nocturno • Pronta aplicación del agua de curado • Post-enfriamiento mediante tuberías de enfriamiento • Control de las superficies de enfriamiento • Evitar choques térmicos • Protección de los bordes de la excesiva pérdida de calor COLOCACION Y CURADO • Para la colocación de concretos masivos se debe desarrollar un plan para asegurar que el concreto en obra no alcance una temperatura interna mayor a los 160º F (71ºC) durante las primeras 36 horas desde su colocación. Hay que cuidar también que durante el periodo de disipación de calor el diferencial entre el núcleo interno y la superficie del concreto no supere los 35º F (1.6ºC). • Cuando se vibra concreto masivo, generalmente con una batería de vibradores simultáneos, hay que coordinarlos en su funcionamiento para que actúen separadamente puesto que concreto frío es más sensible a la vibración durante el vaciado. • La refrigeración por evaporación de la superficie a través del agua de curado. • Circulación de agua fría a través de tuberías embebidas; y superficies aislantes para minimizar el diferencial térmico entre el interior del hormigón y el exterior. RECOMENDACIONES • Control del contenido del cemento, donde la elección del tipo y la cantidad de material cementico pueden disminuir el potencial de generación de calor del hormigón.

• Pre-enfriamiento, donde el enfriamiento de los ingredientes logra menor temperatura al momento de colocar el hormigón. • Post-enfriamiento, donde la disipación de calor limita la elevación de temperatura en la estructura. • Administración de la construcción, donde se hacen esfuerzos para proteger la estructura de las diferencias de temperatura excesivas mediante el empleo de los conocimientos de la manipulación del concreto, • programación de la construcción de elementos, y métodos constructivos. • El control de temperatura para estructuras pequeñas puede necesitar no más de una medida, como la restricción de fundir elementos de concreto en horarios con temperatura ambiental baja o por la noche. • En el otro extremo, algunos proyectos pueden ser lo suficientemente grandes como para justificar una gran variedad de medidas independientes pero complementarias, además, las medidas de control pueden incluir la selección prudente de un cemento puzolanico de baja generación de calor. • La cuidadosa selección de la granulometría de agregados, el uso del mayor tamaño de agregado en una eficiente mezcla con bajo contenido de cemento. • El pre-enfriamiento de agregados y agua de mezclado (o la colocación de hielo en el agua de mezclado). • Uso de la incorporación de aire y otro aditivo químico para mejorar las propiedades del concreto fresco y endurecido. • Utilizando las dimensiones adecuadas para la colocación del concreto en bloques, secciones o elementos. • La coordinación de horarios de hormigonado con los posibles cambios de temperatura por estaciones climáticas, uso de equipos especiales para mezclar y colocar el concreto

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA En la actualidad los diseñadores arquitectónicos y estructurales requieren materiales de mayor resistencia a la compresión para lograr sus propósitos de edificios y puentes de mayor altura, lo que deriva en mayores cargas, con una menor cantidad de elementos estructurales y una menor sección en dichos elementos. En consecuencia, se encuentra en auge la investigación para desarrollo de concretos de alta resistencia, los cuales permitan una alta confiabilidad en el desempeño final de los elementos elaborados con este material. En esencia la composición de los concretos de alta resistencia no difiere de la composición de los concretos convencionales; la diferencia radica en la proporción de cada uno de los componentes utilizados en la mezcla. De esta forma se aprovecha de forma óptima cada uno de los componentes, agregando sólo la cantidad mínima

necesaria para que se produzcan las diferentes reacciones químicas dentro de la masa de concreto.

Por lo anterior, el presente artículo contiene un resumen de la literatura relacionada con las definiciones, los materiales, procesos de mezclado y curado para la producción de concretos de alta resistencia. Cuando se habla de concreto de alta resistencia, es necesario indicar el rango de valores para los que el término debe aplicarse, pero antes de intentar acotar las resistencias para las cuales puede usarse esta acepción, puede ser útil describir cómo se han venido incrementando en las últimas décadas los valores de la resistencia a la compresión. En los años cincuenta, un concreto con resistencia a los esfuerzos de compresión de 350 kg/cm2 (34.3 MPa) era considerado de alta resistencia; hoy día, este valor es considerado normal. En la siguiente década, valores de los esfuerzos de compresión de 400 a 500 kg/cm2 (39.2 a 49.1 MPa) eran usados comercialmente en algunos sitios (principalmente en países del primer mundo), y para los ochenta ya se producían concretos con valores que llegaban casi al doble. El desarrollo del incremento de la resistencia del concreto ha sido gradual, y seguramente las investigaciones que se efectúen encontrarán concretos con resistencias superiores. Hoy día se habla ya de concretos de muy alta resistencia, cuya clasificación se propone en cuatro clases diferentes, basándose en las resistencias promedio y en la facilidad con las que éstas se pueden alcanzar.

Estas clasificaciones no se definieron simplemente desde un punto de vista académico, ni por representar múltiplos exactos de 25MPa (255kg/cm2), sino porque corresponden barreras tecnológicas actuales; sin embargo, debe reconocerse que no representan límites absolutos y seguramente se podrán encontrar excepciones. Como se ha mencionado anteriormente, los concretos de alta resistencia se han podido elaborar desde los años sesenta, en las siguientes décadas se comercializaron principalmente en Norteamérica (en el área de Chicago-Montreal-Toronto y Seattle) y en algunos países de Europa. En los últimos años se han utilizado intensamente en el sudeste asiático y en la actualidad en medio oriente. En estos lugares, la integración de equipos de trabajo formados por arquitectos, ingenieros especializados en estructuras, constructores, empresas de concreto pre mezclado y laboratorios especializados, ha permitido que se utilice más este material de gran comportamiento, alcanzando cada vez mayores valores en su resistencia. Y por otra parte, se han construido edificios y puentes.

Aplicaciones Se utiliza para el colado de elementos y estructuras tales como: pilotes y pilas de cimentación, elementos pre-esforzados; vigas y losas pre o post-tensadas, columnas en edificios de mediana y gran altura, bóvedas de seguridad, muros de contención, columnas y vigas en puentes. Ventajas 

El concreto de alta resistencia tiene un módulo de elasticidad más alto que el concreto de baja resistencia, de tal manera que se reduce cualquier pérdida de la fuerza pretensora debido al acortamiento elástico del concreto. Las pérdidas por flujo plástico que son aproximadamente proporcionales a las pérdidas elásticas, son también menores.



Minimizan el costo, ya que los anclajes comerciales para el acero de presfuerzo son siempre diseñados con base de concreto de alta resistencia. De aquí que el concreto de menor resistencia requiere anclajes especiales o puede fallar mediante la aplicación del presfuerzo. Tales fallas pueden tomar lugar en los apoyos o en la adherencia entre el acero y el concreto, o en la tensión cerca de los anclajes.



El concreto de alta resistencia está menos expuesto a las grietas por contracción que aparecen frecuentemente en el concreto de baja resistencia antes de la aplicación del refuerzo.



El concreto de alta resistencia a la compresión ofrece una mayor resistencia a tensión y cortante, así como a la adherencia y al empuje, y es deseable para las estructuras de concreto presforzado ordinario.

CEMENTO DE ALTO RENDIMIENTO Empecemos por definir el concreto de alto desempeño. Puede argumentarse que la expresión "concreto de alto desempeño" no es muy afortunada. Es como hacer la publicidad de un nuevo producto, pero en la mayoría de los aspectos, el concreto de alto desempeño no es fundamentalmente diferente del concreto que hemos estado empleando, porque no contiene ningún ingrediente nuevo, y no involucra nuevas prácticas en la obra. De hecho, el concreto de alto desempeño evolucionó gradualmente durante los últimos 15 años, más o menos, principalmente por la producción de concreto con resistencias cada vez más altas: 80, 90 100, 120 MPa, y a veces inclusive mayores. Hoy día, en algunas partes del mundo pueden producirse de manera rutinaria resistencias de 140 MPa, pero el concreto de alto desempeño no es lo mismo que el concreto de alta resistencia. El énfasis ha cambiado de una resistencia muy alta a otras propiedades deseables en algunas circunstancias. Estas son: alto módulo de elasticidad, alta densidad, baja permeabilidad y resistencia a algunas formas de ataque.

Proporciones de mezcla del concreto de alto desempeño: Puede ser útil dar una idea de las proporciones típicas de la mezcla del concreto de alto desempeño. Usualmente, se emplea cemento del tipo I (en la clasificación del ASTM), pero si se requiere alta resistencia temprana, puede utilizarse el cemento tipo III. Además, ya hemos dicho que también se incluyen otros materiales cementantes en la mezcla. El contenido total de los materiales cementantes es muy alto: 400 a 550 kg/m3. La masa del humo de sílice, cuando se utiliza, representa de 5 a 15 por ciento de la masa total del material cementante, siendo 10 por ciento lo más típico. La dosis del superfluidificador es de 5 a 15 l/m3 de concreto. La dosis real requerida depende del contenido de los sólidos activos en el superfluidificador líquido, de la "reactividad" del cemento, la cual, a su vez, es una función del contenido de C3A y su forma polimorfa, y de la cantidad de sulfatos de álcalis, así como de algunos otros factores. Esta dosis permite una reducción del contenido de agua de 45 a 75 litros por metro cúbico de concreto. El valor de la relación de la masa del agua con la masa total del material cementante se ubica, generalmente, entre 0.35 y 0.25, pero se ha empleado inclusive un valor tan bajo como 0.22. En la práctica, las proporciones de la mezcla varían, dependiendo de las propiedades de los ingredientes individuales y de las propiedades deseadas del concreto en servicio. En el tabla 1 se muestran los detalles de algunas mezclas reales utilizadas en el pasado. Las propiedades de los ingredientes de la mezcla se tratan más adelante. Como ya se dijo, el agregado no debe tener un tamaño máximo muy grande. El agregado grueso tiene que tener cierto número de características: debe ser fuerte y estar absolutamente limpio, es decir, libre de arcilla o polvo adherido. No debe contener sílice reactivo y tiene que ser equidimensional en su forma, es decir, ni

rajuelado ni alargado. Con muy pocas excepciones, se utiliza agregado triturado. En cuanto al agregado fino, debe tener una granulometría gruesa, preferentemente con un módulo de finura de 2.7 a 3.0. Vale la pena recordar que, a fin de alcanzar el buen empacamiento de las partículas finas en la mezcla, a medida que el contenido de cemento se incrementa, el agregado fino tiene que hacerse más grueso. Consideremos ahora la inclusión de ceniza volante y escoria en la mezcla. Antes que nada, estos materiales generalmente son más baratos que el cemento portland. En segundo lugar, se hidratan o reaccionan químicamente un poco más tarde que aquél. En consecuencia, desarrollan más lentamente el calor de hidratación. Esto significa que la elevación muy temprana de la temperatura del concreto es un poco menor. Inclusive una pequeña reducción en la temperatura máxima es importante, ya que con los contenidos de cemento verdaderamente empleados en el concreto de alto desempeño, la elevación de la temperatura en el centro de una sección masiva puede ser de 50 °C o inclusive mayor. Lo que importa, por supuesto, no es la temperatura máxima como tal, sino el gradiente de temperatura entre el centro y la superficie del elemento de concreto, el cual se da generalmente a una temperatura moderada. Se ha sugerido1 que si el gradiente de temperatura no excede los 20 °C por metro, entonces no ocurrirá agrietamiento térmico debido al enfriamiento diferencial.

La contracción del concreto de alto desempeño y el curado: El concreto puede sufrir diferentes tipos de contracción, generalmente relacionados6 pero aquí nos interesa específicamente el concreto de alto desempeño. Primero, existe una contracción del concreto mientras aún está en el estado plástico. La magnitud de esta contracción, llamada contracción plástica, se ve afectada por la cantidad de agua perdida por la superficie expuesta del concreto. Si la cantidad perdida por área unitaria excede la cantidad de agua que llega a la superficie por el sangrado, puede ocurrir agrietamiento po contracción plástica. El concreto de alto desempeño tiene un muy bajo contenido de agua (expresado en litros por metro cúbico de concreto), y los poros capilares que se están desarrollando son, consecuentemente, muy pequeños. Por lo tanto, virtualmente no existe sangrado, y esto llevará al agrietamiento por contracción plástica, a menos que pueda evitarse la pérdida de agua de la superficie del concreto. De ahí la necesidad de curado húmedo desde el momento más temprano posible. El segundo y mejor conocido tipo de contracción es la contracción por secado del concreto endurecido. Es esto lo que se considera simplemente como "contracción". La causa de la contracción por secado es la pérdida de agua por evaporación hacia el exterior del concreto. En el concreto de alto desempeño, hay muy poca contracción por secado, en parte porque los capilares son muy pequeños. Pero existen otras razones; la principal es que gran parte del agua ha dejado ya los capilares debido a la autodesecación. Esto puede causar una contracción autógena. Este es, pues, el tercer tipo de contracción. La contracción autógena es la consecuencia de la hidratación continua del cemento en toda su masa, y no solamente cerca de la superficie. Esta contracción es alentada por la baja relación agua/cemento y, por lo tanto, un número

menor y un tamaño más pequeño de los capilares. El humo de sílice, que reacciona muy pronto, agota rápidamente el agua y también contribuye a la autodesecación.

Cuándo utilizar concreto de alto desempeño: Al principio de este artículo expresamos el punto de vista de que el concreto de alto desempeño no es un material fundamentalmente distinto del concreto ordinario, sino un concreto adaptado para un propósito dado. Las necesidades específicas son variadas. La necesidad prioritaria era obtener un concreto de alta resistencia. Esta resistencia puede ser requerida a una edad muy temprana, a fin de poner la estructura en servicio. Con mayor frecuencia, sin embargo, la alta resistencia se requiere a la edad de 28 días o más tarde. Una exigencia relativamente común de alta resistencia es en los miembros a compresión. Aquí, la alta resistencia permite el uso de columnas más delgadas y, por ende, una reducción en el peso, y consecuentemente, una carga menor en los cimientos. Además, una parte pequeña del área horizontal es ocupada por columnas, de modo que hay más espacio de piso económicamente valioso. En miembros a flexión, los beneficios de la alta resistencia son más difíciles de explotar. Una razón para esto es el problema del agrietamiento en la zona de tensión de una viga, debido a que la resistencia a la tensión no se incrementa en proporción a la resistencia a la compresión. Otra dificultad reside en las limitaciones impuestas por los reglamentos de diseño existentes, pero éstos probablemente desaparecerán en el futuro. Puede también requerirse concreto de alta resistencia, no por sí misma, sino porque el concreto de alta resistencia tiene un módulo de elasticidad más alto. Esto tiene importancia con respecto a la deformación de los miembros estructurales. Un uso particularmente importante del concreto de alta resistencia es en el aseguramiento de una permeabilidad muy baja del concreto. Esto es esencial en condiciones de exposición severa donde hay peligro de que ingresen al concreto cloruros o sulfatos, u otros agentes agresivos. Estas condiciones existen en muchas partes del mundo donde es común el deterioro rápido del concreto. Nos gustaría hacer un comentario general acerca del concreto. Las dos condiciones que conducen a mayor daño son el movimiento de agua y el cambio de temperatura. Nos estamos refiriendo al "movimiento de agua" porque, si un miembro de concreto está totalmente inmerso en agua libre de aire, inclusive agua de mar, ocurrirá un daño muy pequeño. Por otro lado, la alternancia de periodos de mojado rápido y secado prolongado es particularmente dañina. Lo mismo puede decirse de un cambio cíclico de temperatura. Existe una sinergia entre ambos: es probable que una combinación de mojado y secado reiterados con una temperatura que se altera frecuentemente cause un daño considerable. El concreto de alta resistencia con una permeabilidad muy baja asegura una larga vida de la estructura expuesta a tales condiciones. Debemos subrayar el hecho de que la durabilidad es un problema no sólo en condiciones extremas de exposición. El dióxido de carbono está siempre presente en el

aire, y más significativamente en las ciudades. La carbonatación resultante del concreto en la zona de recubrimiento puede destruir la pasivación del refuerzo y producir corrosión. A veces hay sales agresivas presentes en el suelo. La superficie del concreto puede estar sometida a abrasión. El concreto puede, a veces, estar sometido a ciclos repetidos de congelación y deshielo. La autodesecación temprana significa que hay poca agua libre en el interior del concreto, de modo que, por lo regular, no hay formación destructora de hielo.7 Tenemos que admitir, sin embargo, que hay algunas situaciones en donde la muy baja permeabilidad del concreto de alto desempeño es desventajosa. Esto es así en el caso del fuego, el cual da como resultado un incremento rápido de la temperatura del concreto. Debido a la muy baja permeabilidad, nada del agua presente dentro del concreto puede escapar lo suficientemente rápido; la presión de agua resultante puede causar rompimiento de la pasta de cemento y astillamiento del concreto. Un punto muy importante es que no debemos preocuparnos únicamente por la resistencia del concreto, sino también por su durabilidad: puede decirse que el concreto que es apropiadamente durable es concreto de alto desempeño o simplemente "concreto de buena calidad".

CONCRETO TRANSLÚCIDO Este revolucionario concreto tiene la capacidad de ser colado bajo el agua y ser 30 por ciento más liviano que el concreto hasta ahora conocido. Es un concreto más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de acabado, como yeso, pintura y posee la misma utilidad. Además, en este nuevo concreto pueden introducirse objetos, luminarias e imágenes, ya que tiene la virtud de ser translúcido hasta los dos metros de grosor, sin distorsión evidente. Este producto representa un avance en la construcción de plataformas marinas, presas, escolleras y taludes en zonas costeras, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua. Sus descubridores fueron los estudiantes de ingeniería civil Joel Sosa Gutiérrez de 26 años y Sergio Omar Galván Cáceres de 25 años, oriundos de México, crearon en el 2005 el concreto translúcido.

COMPOSICIÓN QUÍMICA La presente invención se refiere al campo de los aditivos para concreto, los cuales permiten lograr un concreto con uso estructural y arquitectónico con sorprendentes propiedades ópticas. El aditivo objeto de la presente invención comprende la incorporación de concreto como aglutinante, una matriz o aglutinante polimérico,

preferentemente dos matrices poliméricas, una resina epóxica y la otra policarbonatada, acompañadas cada una de su respectivo catalizador.

CARACTERÍSTICAS: 1. La plasticidad depende su mayor o menor aptitud para poder rellenar completamente las juntas. La plasticidad se puede considerar realizando ensayos con el cono de Abrams. 2. Tiene una resistencia igual o tres veces más que el hormigón tradicional. Es diferente según el tipo de esfuerzo del que se trate. 3. Resistencia a compresión 4. Aislamiento Térmico 5. Podría tener hasta 20 metros de espesor sin reducir la capacidad característica de las fibras ópticas de trasmitir la luz. 6. Se pueden construir estructuras importantes, ya que la fibra óptica con que está compuesto este material no perjudica la bien conocida resistencia a la compresión del hormigón. 7. Los bloques pueden ser producidos en varios tamaños, teniendo en cuenta que incluyen también propiedades de aislamiento térmico. 8. Permite el paso de la luz hasta un 80% por lo que reduce el consumo eléctrico en el lugar en donde sea implantado. 9. Dependiendo de la pureza de los materiales y la instalación este concreto puede tener hasta 50 años de vida útil. 10. Es un 30% más liviano que el hormigón convencional

APLICACIONES: Este concreto gracias a sus propiedades físicas y químicas, encaja perfectamente en ambientes donde se requiere gran cantidad de luz. Al ser por el momento un concreto no normado como concreto estructural pese a su alta resistencia a la compresión y otras propiedades físicas su uso es exclusivo como elemento arquitectónico, o como divisor de ambientes donde se requiera mayor cantidad de luz. 1. Por sus características, y color, es usado en estructuras ornamentales y arquitectónicas. 2. Fácil de pigmentar 3. Resistencia mayor a la de los cementos grises. 4. Excelente acabo.

5. Usado para estucados, esculturas, elementos pre - fabricados, escarchados, granitos, mármol, terrazos, asentado de blocks de vidrio, enchapes, morteros, concretos, adhesivos, y en otras aplicaciones. 6. Compatible con aditivos para concretos (CHEMA) 7. Usado en todo tipo de obras tanto interiores como exteriores, por su alta resistencia mecánica a la compresión tiene los mismos usos estructurales que el cemento gris.

PROCESO DE MEZCLADO: Al igual que el mezclado de un concreto tradicional, en el concreto translucido se cumple el mismo procedimiento. Para preparar concreto en poca cantidad, es mejor realizarlo de forma manual, es conveniente seguir el procedimiento que a continuación se explica: 1. Seleccionar un lugar donde se pueda realizar la mezcla sin riesgos de que se contamine con otros materiales como polvo, tierra, humus, arcillas, tierra negra, etc. ya que esta define la resistencia del concreto. 2. Definir la cantidad de materiales a mezclar, no mezclar cantidades grandes, se debe seleccionar solo el material que se va a trabajar en 30 minutos, ya que en este tiempo la mezcla se mantendrá fresca. 3. Mezclar la fluorita con el cemento. Añadir agua y mezclar hasta obtener un concreto homogéneo. 4. Añadir las fibras de vidrio y mezclar hasta obtener una pasta homogénea. La proporción de concreto y fibra es; 96% concreto, 4% fibra óptica.

VENTAJAS: El concreto translúcido tiene muchas propiedades físicas y químicas ventajosas a comparación del concreto tradicionales, en el siguiente nombraremos algunas: 1. 3 veces más resistente 2. 100% impermeable 3. Se pueden comprar solo los agregados y así hacerlo en obra. 4. Son más ligeros. 5. Permite el paso de 80% de la luz. 6. Ahorro de energía. 7. Mayor confort 8. Ahorra el tartajeo o acabado. 9. Variedad de diseños arquitectónicos. 10. Resiste el ataque de las sales. 11. Soporta altas temperaturas.

DESVENTAJAS: Como todo elemento constructivo, cuenta con desventajas, esto no disminuye las características antes mencionadas, las desventajas son: 1. 15% a 20 % más costoso

2. Al ser un concreto resistente su destrucción es muy difícil, esto aumenta los costos para su demolición. 3. Aun no se encuentra normado como concreto estructural, quiere decir que no puede recibir cargas su uso es exclusivo de manera arquitectónica, a pesar de sus ventajas físicas y químicas. 4. Al ser un concreto nuevo tiene poca difusión en cuanto su preparación y colocación en obra, por tanto la mano de obra se hace más costosa.