Manual Del Concreto Estructural-joaquín Porrero.pdf

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CONVERSION DE UNIDADES (Redondeado

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Longitud 1 m = 39,3 7 pulgadas 1 m = 1,094 yard as 1 km = 0,622 millas 1 m = 3,281 ft

1 pulgada = 2,54 cm 1 yarda = 0,914 m 1 milla = 1609 m

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Energia 1 Joule = 10 7 ergios = 0,102 kgf-m

1 Ergio = 1 dina-cm =10-7 Joule

1 kgf-m = 7,234 ft-lb 1 Joule = 0,239 gr-calorias

1 ft-Ib = 0,138 kgf-m 1 gr-caloria = 4,84 Joule

Temperatura OF

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Densidad 1 g/cm' = 62 lbl ft3 = 8,34 lb /USgal 1 lZgflm' = 0,0625 lb 1ft'

1 lb/ft' = 16,005 kgflm' SIGLAS

Fuerza 1 kgf = 2,205 lb 1 lb = 0,453 kgf 1 dina = 1 grm - cmlseg2 = 10-5 N 1 N = 1 kgm - mlseg' = 10' dinas 1 kgf = 9,81 N 10 6 dinas = 1,019 kgf 1 Ton = 0,984 long Ton= 2240 lb _ _ _---"1 Ton = 1,102 short Ton = 2_0_0_0 _lb_

Area 1 m' = 10,764 ft' 1 cm 2 = 0,155 pulg2

1 ft' = 0,0929 m' 2--=cc=m-=-2_ _ __ 1 pulg2 = 6,'-4-=-5-=-

Tension y Presion 1 kgflcm' = 14,223 psi 1 Atmosf = 1,033 kgflcm' = 14,697 psi 1 kgflm' = 0,205 lblft' 1 Atmosfera = 1,013 x 10 5 Pa = 1,013 bar 1 Pa = 10 dinas/cm' = IN/m' 1 KPa = 102 kgflm'

1 psi = 1 lb/pul'= 0,0703 kgflcm 2 1psi = 2048,2 lblft' 1 bar = 10 5 Pa 1 MPa - 10,2 kgflcm'

Velocidad 1 kmlhora = 27,78 cmlseg = 0,911 fusec

1 fusec = 1,098 kmlhora

Capacidad 1litro - 61,024 pulg' 1 m' = 35,315 ft' 1 litro = 0,264 US galon

1 pulg' = 0,0164 It 1 ft' = 0,0283 m' 1 US gal on = 0,134 ft' = 3 ,792 lit

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials ACI: American Concrete Institute ASTM: American Society for Testing and Materials AWS: American Welding Society CCCA: Comite Conjunto del Concreto Armado CEB: Comite Euro In tern aciona I del Concreto COPANT: Comite Panamericano de Normas Tecnicas COVENIN: Comision Venezolana de Normas Industriales DIN: Normas Industriales Alemanas IMME: Instituto de Materiales y Modelos Estructurales ISO: International Standard Organization MINDUR: Ministerio de Desarrollo Urbano MOP: Ministerio de Obras Publicas PCA: Portland Cement Association RILEM: Reunion Internacional de Laboratorios de Ensayo de Materiales UCV: Universidad Central de Venezuela

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• CAPiTULO I GENERALIDADES

1.1 DEFINICION Y DESARROLLO HISTORICO 1.1.1 Definicion El concreto u hormigon es un material que se puede considerar constituido por dos partes: una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la propiedad de endurecer con el tiempo, y la otra son trozos petreos que quedan englobados en esa pasta. A su vez, la pasta esta constituida por agua y un producto aglomer:ante 0 conglomerante, que es el cemento. EI agua cumple la doble mision de dar fluidez a la mezcla y de reaccionar quimicamente con el cemento dando lugar, con ello, a su endurecimiento. 1.1.2 Antecedentes Se conocen evidencias historicas de productos parecidos al concreto, con varios milenios de antiguedad. Durante el Imperio Romano se desarrollo una especie de concreto utilizando el aglomerante que llamaban ·cementum'. El concreto, tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda mitad del siglo XVIII , con las investigaciones sobre cales de John Smeaton y Joseph L. Vicat. A principios del siglo XIX se desarrolla el cemento Portland y, a comienzos del siglo XX, se estudian y establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernan el comportamiento del material. Su evolucion y avance es permanente, habiendo logrado adelantos tecnologicos importantes (vease Capitulo XIII). Algunos ejemplos son: el concreto precomprimido, el concreto liviano, el usa de los aditivos quimicos, los concretos ultrarresistentes, los de exigente comportamiento y otros. Los romanos usaron con gran exito cementos puzolanicos, que son una mezcla de cal y materiales volcanic os que reaccionan entre sf y con el agua, dando origen a productos en cierto modo similares a los componentes hidratados de los cementos actuales. Algunas imponentes obras romanas de concreto se conservan en buen estado. Un ejemplo impresionante es el Panteon de Roma (27 a.c.), antiguo templo pagano convertido posteriormente en iglesia cristiana. Fue hecho con concreto aligerado, empleando piedra pomez liviana como agregado, y tiene un domo de 43,3 metros de diametro , abierto circularmente en la cumbre. Las diferencias fundamentales entre los concretos primitivos y los actuales provienen del tipo de aglomerante. Inicialmente se usaron yeso 0 cal. El

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yeso deshidratado por el calor de, por ejemplo, una fogata sencilla, absorbe nuevamente el agua y endurece. La cal. obtenida en hornos especiales 0 bajo la accion directa del fuego, se descarbonata, con resultados similares. Sin embargo, las caracterfsticas del yeso y de la cal aerea (que endurece por reaccion con el anhfdrido carbonico de la atmosfera) difieren de las que tienen los actuales aglomerantes, los cuales han permitido el empleo masivo del concreto. Dentro del mundo de la construccion el concreto es, en sus diversas variantes, el material de uso mas extendido en zonas urbanas. Se estima, en general, que este material es el segundo en cantidad que usa el hombre, despues del agua; donde hay actividad humana organizada, hay concreto. Cada ano se produce un tercio de tonelada de concreto por cad a ser humano en el planeta, unos 2.000 millones de toneladas de concreto en el ano 2002. El cementa Portland que se usa hoy dfa como conglomerante es una cal hidraulica perfeccionada. Hidraulica quiere decir que tiene capacidad para endurecer tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboracion del anhfdrido carbonico, como sucedfa con las primitivas cales. Lo economico del material se debe a que las materias primas que emplea son relativamente abundantes en la naturaleza, y a las ventajas competitivas que ofrece frente a otros materiales de construccion.

1.1.3 Concreto Reforzado El concreto puede ser reforzado mediante la colocacion de barras de acero embebidas en su masa, dando origen al Hamado concreto reforzado. El concreto tambien ha sido reforzado con otros elementos, tales como fibras vegetales, metalicas 0 plasticas. Las primeras no han dado tan buenos resultados como las otras, debido a su menor durabilidad. Desde sus inicios, el concreto reforzado se constituyo en una solucion para la construccion economica y rapida de estructuras de envergadura y calidad, en las cuales sustituyo historicamente a la piedra. Se puede considerar el concreto como una especie de piedra artificial. Con piedra se hicieron construcciones de gran belleza y calidad. Sin embargo, el proceso de extraccion, cortado, traslado y colocacion de los bloques de piedra hace sumamente oneroso el procedimiento. EI concreto u hormigon, por el contrario, se elabora y vierte en estado pastoso dentro de los moldes que Ie daran forma definitiva al endurecer posteriormente, cosa que puede ser hecha en la propia obra. Otra importante ventaja sobre la piedra es que esta trabaja por gravedad, piedra sobre piedra, mientras que el concreto reforzado queda 'cosido' con las barras de acero que Ie sirven de refuerzo 0 armadura, 10 cual permite formas, luces y voladizos imposibles con aquella. La baja resistencia a la traccion de la piedra 0 del concreto simple, se compensa con la presencia del refuerzo metalico. La gran ventaja de los concretos modernos es que se disponen barras de

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acero (vease Capitulo XVIII), en las areas donde se generan tensiones de traccion. Hasta que no se dispuso del acero no se logro reforzar adecuadamente el material. Se habia ensa¥ado antes el refuerzo con barras de bronce, pero la diferencia entre los coeficientes de dilatacion de los dos materiales, concreto y bronce, hacia que se perdiera la adherencia entre ambos y no trabajaran solidariamente. Dentro de los !imites de temperaturas de trabajo habituales, el acero y el concreto tienen coeficientes de dilatacion termica muy similares, 10 que les permite trabajar como un LOdo.

1.1.4 Inidos en Venezuela El cemento, desconocido en Venezuela hasta la epoca de Guzman (1869) , se emplea por primera vez en Caracas en la pavimentacion de la Plaza Bolivar. Para ensenar a usarlo vino enviado por la fabrica frances a de VICAT el tecnico Jose Couleau. La industria cementera nacional comienza con la fundacion en 1907 de la planta, de La Vega, en Caracas, la cual inicio su produccion en 1909; su capacidad inicial fue de 30 toneladas metricas por dia, aproximadamente equivalente a unos 700 sacos, suficiente para producir poco mas de 100 m 3 de concreto al dia. Para el ano 2003, la capacidad instalada de produccion nacional es de alrededor de 27.000 toneladas por dia. Entre las primeras estructuras de concreto reforzado hechas con cemento nacional, se cita el edificio del Archivo de la Nacion (Veroes a Carmehtas) cuya construccion se inicia en 1912; con anterioridad, ya en 1895 se usaron pilotes de concreto reforzado en la construccion de los muelles de Puerto Cabello, asi como pilas para puentes de las lineas ferreas que se ejecutaron durante el siglo XIX. ~ partir de los alios 20 del siglo XX se conocen contribuciones tecnicas de autona venezolana sobre el 'cemento armado' como se conocia en esa epoca, asi como obras de infraestructura hechas por el Ministerio de Obras Publicas; en su sala de calculo se elaboraron las primeras normas tecnicas del pais a finales de los alios 30. A raiz de la demand a de barras de refuerzo para la construccion, comenzo la produccion de acero en Venezuela. La primera iniciativa, de un grupo de inversionistas del pais en 1946, fue la Fctbrica Nacional de Cabillas, la cual no prospera y paso a producir faroles de hierro fundido que, por muchos alios, adomaron las calles de Caracas. Pocos anos despues, en ocwbre de 1948, se registra la empresa Sidenlrgica Venezolana Sociedad An6nima (SIVENSA) la cual produce su primera colada en su planta de Antimano, el alio 1950. Esa colada, de cinco toneladas, provenia de un homo con capacidad para cuarenta toneladas al dia; la planta duplico su capacidad de produccion en 1953. Siete anos despues , SIVENSA alcanzaba a cubrir el 4% de los requerimientos del pais con su produccion de cincuenta mil toneladas metricas. La demanda nacional crecio de tal forma que el Estado decide explotar los grandes yaClmlentos del BaJo Onnoco: para 10 cual crea la Sidenlrgica del Orinoco (SIDOR) cuya pnmera colada se logro

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en julio de 1962 en su planta de Matanzas, con capacidad instalada de 900 mil toneladas anuales. Para 1990, la capacidad instalada nacional alcanz6 unos 5,3 millones de toneladas anuales. En la Figura 1.1 se muestra la distribucion geografica de las plantas productoras de acero y de cemento en Venezuela.

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grueso (usualmente piedra picada, canto rodado natural, 0 canto rodado picado) , y la otra agregado fino (arena natural 0 arena obtenida por trituracion). A veces se usan mas de las dos fracciones indicadas, con tamanos intermedios. Una caracteristica fundamental de los agregados es el diferente tamano de todos sus granos, 10 cual se conoce como granulometria. En principio, debe haber una secuencia gradual 0 escalonamiento de tamanos, desde los granos mas gruesos del agregado grueso, hasta los mas finos de la arena (vease Capitulo III). El cementa mas frecuentemente usado es el cemento Portland y se obtiene en complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar el control del producto y la garantia de su calidad (vease Capitulo IV). Ademas de los agregados (piedra y arena), del cemento y del agua (vease Capitulo V) , es cada vez mas frecuente afladir a 1a mezcla ciertos productos quimicos que, en muy pequena cantidad, son capaces de modificar de manera muy importante algunas propiedades del concreto; se les suele llamar aditivos (vease Capitulo VII).

1.3 PREPARACION Y COLOCACION

FIGURA

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DISTRIBUCI6N GEOGRAFICA DE LAS PLANTAS PRODUCTORAS DE CEMENTO Y DE ACERO (MAPA BASE:

AVECRETO)

1.2 COMPONENTES Aproximadamente un 80% del peso del concreto u hormigon esta compuesto por particulas de origen petreo, de diferentes tamanos, material denominado usualmente como agregados, aridos 0 inertes. Por esa razon las caracteristicas de esos materiales son decisivas para la calidad de la mezcla de concreto. La calidad de los agregados depende de las condiciones geologicas de la roca madre y, tambien, de los procesos extractivos. Es por 10 tanto, a las empresas productaras (canteras, areneras, saques) a quienes corresponde el primer control en el proceso de la calidad de los agregados. Es recomendable que esa cali dad de los inertes sea comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo. Se acostumbra anadir a la mezcla esos materiales petreos en dos fracciones diferentes, de acuerdo con su tamano; una, que se denomina agregado

Mediante algunas reglas establecidas, cuya complejidad depende de la cali dad requerida por el concreto que se vaya a usar, es posible estimar las proparciones de los componentes de la mezcla que resulten mas adecuados para cada situaci6n. Esto se conoce como diseno de la mezcla (vease Capitulo VI) El mezclado se efectua en maquinas llamadas, precisamente, mezcladoras, las cuales son rotores que agitan y envuelven los materiales hasta lograr una mas a homogenea, con la pastosidad 0 la fluidez deseada (vease Capitulo Vlll). Tambien se pueden hacer las mezclas a mano, generalmente para pequenas cantidades de concreto. El concreto ya mezclado, 0 concreto en estado fresco, es transportado a los moldes 0 encofrados previa mente preparados y con el acero de refuerzo ya colocado en su interior en la posicion en que debe quedar; se efectua entonces la operacion que conocemos como vaciado, colado 0 moldeado, que consiste en verter la masa dentro de los moldes y proceder posteriormente a su compactaci6n (vease Capitulo IX). Esa densificacion se efectua par medios manu ales 0 mediante el vibrado de la masa de concreto. Como consecuencia de la vibracion, la mezcla se fluidifica y se acomoda al encofrado, ocupando todos los espacios y rodeando completamente las armaduras metalicas. Despues hay que esperar el tiempo necesario para que el concreto frague y se endurezca. En su momenta se inicia el curado y se retiran los encofrados. El curado es el proceso de mantener 0 reponer la humedad que pudiera perder el material por evaporacion de agua, necesaria esta para que se desarrollen las reacciones de hidratacion del cemento (vease Capitulo IX).

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1.4 PRINCIPALES CARACTERisTICAS DEL CONCRETO Son muchas las caracteristicas del concreto que interesan; algunas de elias se hacen criticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un punto de vista general, son dos las caracteristicas 0 propiedades principales de mayor consideracion. La primera es la relativa a la consistencia 0 grado de fluidez del material en estado fresco, la cual se conoce tambien como manejabilidad, docilidad, trabajabilidad, asentamiento y otros (vease Capitulo II). En estos conceptos, no todos exactamente sinonimos, se engloban las caracteristicas relativas a la mayor 0 menor facilidad para colocar el concreto. La segunda propiedad es el grado de endurecimiento 0 resistencia que es capaz de adquirir el concreto (vease Capitulo XI). La fluidez suele medirse con ensayos que evaluan el grado de plasticidad de la mezcla. La resistencia se determina por medio de ensayos mecanicos de compresion 0 traccion sobre probetas normalizadas. Con los resultados a la compresion el conocedor puede hacer estimaciones sobre la resistencia a otros tipos de tensiones, tales como flexion, corte 0 traccion. En casos necesarios estas caracteristicas, asi como la deformabilidad bajo carga 0 modulo de elasticidad, tambien pueden determinarse directamente (vease Capitulo XII).

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El concreto se usa profusamente en elementos estructurales de ed,ificaciones tales como: columnas, vigas, losas, cerramientos, muros, pantallas, aSl como en pavimentos, pistas aereas, zonas de estacionamiento, represas, acueductos, canales, tuneles, taludes, adoquines, tanques , reservorios, barcos, defensas marinas, y en otros multiples usos. Los agregados pueden ser granos de gran tamano, como en el caso de represas 0 estribos de puentes, 0 de pequeno tamano, para los morteros. Pueden ser especialmente pesados 0 livianos. La consistencia del concreto puede ser muy seca, como en el caso de los elementos prefabricados, 0 puede lograrse muy fluida , como se recomlenda para elementos de poca seccion y mucha armadura. Sus reslstenClas mecanicas pueden ser de niveles muy variados, de acuerdo con las necesldades. En la Figura 1.2 se agrupan rangos de resistencias a la compresion,

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ALTA RESJSTENCIA

CONCRETO CONF!8RAS DE ACERO

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CONCRETO CEWLAR

FIGURA

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representativos de diferentes denominaciones frecuentemente empleadas en la tecnologia 0 uso del concreto.

1.5 TIPOS DE CONCRETO El concreto es un material con una amplia gama de posibilidades, bien sea por el uso de diferentes componentes 0 por la distinta proporcion de ellos. De este modo es posible obtener diversas plasticidades, resistencias y apariencias, logrando asi, satisfacer los particulares requerimientos de la construccion. Esa versatilidad es una de las razones que permite explicar la creciente expansion del uso del material. Hay concretos que difieren de los convencionales (vease Capitulo

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CONCRETO P08RE

CONCRETOS

CONCRETOS

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1.2

RANGOS APROXIMADOS DE RESISTENCIAS A LA COMPRESION DE DIFERENTES TIPOS DE CONCRETO

1.6 CONTROL DE CALI DAD La industria de la construccion, al igual que todas las actividades productivas, ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y practicas del control de calidad, tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructor de la misma. Los planteamientos generales, tales como: 'Calidad Total', 'Garantia de Calidad', y otros, tienen perfecta aplicacion a la actividad de elaborar y manejar concreto, mediante la adecuacion de los principios a esquemas operativos relativos a cada caso. La cali dad de un concreto dado va a depender de la calidad de sus componentes, de la calidad de su diseno de mezcla y su posterior preparacion y manejo, de los cuidados de uso y mantenimiento, y del grado de satis[accion de las exigencias de su uso. Los requerimientos normativos sobre la cali dad que deb en satis[acer los materiales a ser empleados en obras de concreto reforzado , se establecen en el Capitulo 3 de la Norma COVEN IN 1753, "Estructuras de concreto reJorzado para r:dificaciones. Analisis y diseno".

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Se mide la calidad del material con los ensayos previos sobre los componentes, con las observaciones y pruebas del concreto fresco, y con los ensayos sobre el concreto endurecido, bien en ellaboratorio 0 en la propia obra, El analisis, conservacion y empleo de los registros de todos los ensayos y observaciones, dice mucho de la calidad profesional de quienes han intervenido en la ejecucion de una obra con concreto (vease Capitulo XIV}

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DE ABRAMS

RELACION : AGUA/CEMENTO

ZONA TRIANGULAR

EI cemento directamente en kgflm 3 (0 en sacos/m 3), 10 que se conoce como dosis de cemento, EI agua indirectamente, a traves de la conocida relacion agualcemento (a), en peso,

1.7. 1 La Relacion Triangular Manteniendo una rigurosa constancia de todas las otras condiciones y parametros del concreto, no expresados en este sencillo esquema, si quisieramos variar la resistencia del concreto tendriamos forzosamente que modificar la

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Las propiedades del concreto depend en, primordial mente , de las caracteristicas y proporciones de sus componentes constitutivos, En la practica, se juega fundamentalmente con las proporciones entre los principales componentes para hacer variar la calidad del concreto, adaptandola a las necesidades especificas de cada caso, Esas proporciones suelen expresarse en unidades de peso 0 de volumen por cada unidad de volumen de concreto, En el primer caso kgflm 3 ; en 3 el segundo litro/m Sin embargo, en la tecnologia del concreto es frecuente 0 conveniente expresar estas relaciones como sigue:

Entre estas proporciones de los componentes y los indices de calidad de la mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una forma esquematica grafica, tal como se hace en la Figura L3, donde las flechas dan a entender la existencia de esas relaciones, que han sido separadas en dos areas vinculadas entre si (vease Capitulo VI): una que enlaza la relacion agualcemento con la resistencia, representando asi una de las leyes mas trascendentales de la tecnologia del concreto (Ley de Abrams); y la otra, 0 zona triangular, que une la relacion agualcemento con la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto, medida por el Cono de Abrams,

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1.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SU COMPOSICION

El agregado queda dado implicitamente, al conocer las cantidades de cemento y de agua, considerando que todos los componentes forman siempre un volumen fijo de concreto segun sus pesos especificos,

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RELACIONES BAslCAS DEL CONCRETO

relacion agualcemento, y para lograrlo es necesario cambiar la dosis de cemento, o la trabajabilidad, 0 ambas , Si las exigencias de colocacion de un concret_o en sus moldes precisaran una trabajabilidad mayor de la prevista por el dlseno de ,la mezcla, y se deseara mantener la misma resistencia del concreto (relaClon agualcemento fija) , seria necesario aumentar la dosis de cemento, y ,, proporcionalmente la de agua, para lograr mayor trabajabilidad, Es decir, las tres variables de la zona de relaclOnes del tnangulo se mueven en conjunto: si se varia una cualquiera de ellas, se modificara tambien otra o las dos restantes, Analiticamente estas tres variables se pueden conslderar como ligadas, con bastante exactitud, por una formula exponencial de origen empirico, del tipo: C = k , Tn I am

donde:

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C = dosis de cementa (kgflm 3); a = alC = relacion agualcemento en peso; T = asentamiento en el Cono de Abrams (cm); k, m, n son constantes, dependientes de los otros factores no considerados en el grafico.

Por ejemplo, para una piedra caliza triturada, de una pulgada de tamaflo maximo (Canteras del Este, en Caracas) y una arena silicea (Rio Tuy, Estado Miranda), mezcladas en proporcion adecuada, se puede tomar con bastante aproximacion los valores: k = 117,2 si T se expresa en cm; 136 si T se expresa en pulgadas. m = 1,3 n = 0,16 con 10 cualla formula queda: C

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1.7.2 La Ley de Abrams Es bien sabido que, a igualdad de todas las otras condiciones, la relacion agualcemento enpeso (a = alC), Y la resistencia media a la compresion (R) pueden relaClonarse medIante la siguiente formula: (1.2)

donde: R = resistencia media a la compresion (kgflcm 2); M, N = constantes que dependen de los otros factores no considerados. Para los materiales citados anteriormente y con la resistencia normalizada a los 28 dias, determinada segun la Norma COVENIN 338, "Concreto. Metodo para la elaboraclOn, curado y ensayo a compresi6n de cilindros de concreto", los valores aproximados de las constantes son: M = 902 ,5 (con N = 8,69

Rexpresada en kgflcm

2)

. Desde el punto de vista practico el sistema seflalado en la Figura 1.3, con sus dos areas de relaclOnes, es util y valida dentro de los limites en que se mueven la mayoria de los concretos estructurales, con asentamientos entre 2,5 cm y 17 cm

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medidos con el Cono de Abrams. En este sistema se fundament a el diseflo practico que se desarrolla en este texto, y en el se originan la mayor parte de los metodos de diseflo de mezcla, abacos, graficos y tab las usuales en Venezuela. No se debe olvidar, sin embargo, que en este esquema se esta representando el concreto con cuatro variables, considerando parametros fijos a todos los otros numerosos factores que estan siempre presentes, con un grado u otro de variabilidad tales como calidad del cementa y de los agregados, presencia de aditivos y otros. Estos parametros, ademas de su variabilidad normal, son a veces variables fundamentales (cambio de la marca de cementa 0 de las fuentes de suministro de los agregados) y, por 10 tanto, deben ser incluidos en el sistema. En todo caso debemos saber, para cada circunstancia, la cuantia de la modi fica cion que pueden introducir en el esquema general de las relaciones entre variables.

1.8 CALI DAD GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS Uno de los facto res que en la practica debe considerarse con mas frecuencia como variable, es la calidad granulometrica de los agregados, entendiendo por talla granulometria y el tamaflo maximo (vease Capitulo III). Se puede introducir esta nueva variable, en la forma como se hace en la Figura 1.4 considerando, como primera aproximacion, que su principal influencia se ejerce sobre las restantes variables indicadas en el circulo. En 10 relativo a la granulometria ella es cierto con bastante aproximacion, siempre que esta se conserve dentro de los limites establecidos. Sin embargo, en 10 relativo al tamaflo maximo del agregado, ademas de influir sobre las relaciones indicadas en el circulo, modifica otras, tales como los valores de las constantes de la curva 'Resistencia Vs. Relacion agualcemento', debido a su influencia sobre el mecanismo de fractura del concreto. Esto se indica en la Figura 1.4, mediante la linea punteada. De manera similar, la rugosidad y forma de los agregados pueden modificar la cali dad del concreto e influir sobre algunas 0 todas las relaciones establecidas. Finalmente, la cali dad del concreto no se limita a su resistencia mecanica normativa; factores tales como el fraguado, retraccion y otras, no quedan bien representados por el valor de dicha resistencia y se deb en establecer nuevas relaciones que liguen directamente estos indices de cali dad con los parametros de la mezcla de los cuales dependen.

1.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES Algunos de los importantes aspectos comentados han tratado de englobarse en el esquema de la Figura 1.5 que resulta algo mas complejo debido a 10 numeroso de los factores en juego y 10 multiple de sus interrelaciones. El mismo dista mucho de ser exhaustivo, pues solamente considera los parametros y

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1.5

ESQUEMA GENERAL DE LAS RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL CONCRETO

dependen ademas de la finura del cemento.

1.1 0 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO FIGURA

1.4

ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAS VARIABLES QUE USUALMENTE INFLUYEN EN EL CONCRETO

relaciones mas interesantes. Tratar de englobarlos todos resultaria utopico por su gran complejidad. Este esquema es una especie de indice grafico de las principales relaciones y permite identificar rapidamente que caracteristicas del concreto se modificaran al variar la calidad de sus componentes 0 su proporcion en la mezcla 0, por el contrario, que parametro sera preciso modificar para cambiar la calidad del producto. ASi, por ejemplo, se puede apreciar que las caracteristicas de los agregados incluidas en el recuadro mas interno afectan de manera importante la relacion triangular, mientras que otras caracteristicas, enmarcadas con Haves, afectan de forma especifica a grupos de propiedades 'del concreto, tambien enmarcadas con llaves. Las impurezas afectan de manera mas especifica al fraguado , y la granulometria a la exudacion y a la retraccion que, por otro lado ,

La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una verdadera roca artificial, se debe a la reaccion entre el agua y el cemento. Esta es una reaccion intern a que se produce aunque el material este encerrado hermeticamente bajo agua (de ahi viene el nombre de 'cemento hidraulico'). En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante entre los granos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser moldeada. Pero desde el mismo momento en que entran en contacto el agua y el cementa se inician las reacciones de hidratacion que conduciran al endurecimiento final del material. La Figura 1.6 es una interpretacion de como transcurre el fenomeno. Hay un primer tramo de la curva que corresponde al periodo durante el cualla mezcla esta fluida (estado plastico). Luego hay una sub ida brusca de la curva, que corresponde al atiesamiento que conocemos como fraguado y luego, al finalizar este, un tercer tramo con crecimiento mas moderado correspondiente al desarrollo de resistencias propiamente dicho (el eje de las ordenadas se sup one graduado en forma logaritmica). Tecnicamente, el fraguado y el desarrollo de resistencias son,

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: CILINDROS NORMALIZADOS

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CARACTERisTICAS DEL CONCRETO FRESCO

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Se denomina 'concreto fresco' al material mientras permanece en estado lluido, es decir desde el momenta cuando todos los componentes son mezclados hasta que se inicia el atiesamiento de la masa (periodo plastico). En ese lapso el concreto es transportado, colocado en mol des 0 encofrados y luego compactado manualmente 0 por vibracion (vease Capitulo IX). Ese estado de plasticidad tiene una duracion diferente entre unas y otras localidades, y entre una y otra epoca del ano, ya que las condiciones del clima tienen gran inlluencia. En lugares calidos y secas el estado fresco dura menos tiempo que en localidades humedas y frias. Son muchas las propiedades del concreto fresco que interesan y pueden llegar a ser criticas. No solo por su relacion con el manejo del concreto en ese estado, sino porque pueden servir como senal anticipada de las propiedades que pueda tener el material al endurecer posteriormente. Indicios de algun comportamiento atipico del concreto en este estado inicial avisa, en muchos casos, que en estado endurecido tambien puede ser impropia su calidad. En ese momento temprano , y antes de completarse los vaciados del material, es cuando se deb en ejecutar las correcciones. El comportamiento del concreto fresco depende de: sus componentes, de las caracteristicas del mezclado , de su diseno, del medio ambiente circundante y de las condiciones de trabajo.

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PRINCIPIO DE FRAGUADO

FIN DE FRAGUAOO

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11.1 REOLOGiA F IGURA

1.6

PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU RESISTENCIA

por 10 tanto, diferentes fenomenos . . No es frecuente medir en obra los tiempos de fraguado del concreto. En cambio, el asentamiento y la resistencia, determinados mediante ensayos normalizados en muestras preparadas con concreto fresco, se miden 0 se deberian medir practicamente en todos los casos, ya que son los indices fundamentales de aceptacion 0 rechazo del concreto (vease Capitulo XIV).

Bajo el terminG "reologia del concreto' se agrupa el conjunto de caracteristicas de la mezcla fresca que posibilitan su manejo y posterior compactacion. Desde el punto de vista fisico, estas caracteristicas dependen de las variaciones de la viscosidad y de la tixotropia de la mezcla a 10 largo del tiempo. En la practica, se define la reologia del concreto con base en tres caracteristicas: Fluidez, Compactibilidad y Estabilidad a la segregacion.

11.1.1 Fluidez: La lluidez describe la cali dad de lluido 0 visco sid ad que indica el grado de movilidad que puede tener la mezcla. En un sentido general, la palabra "trabajabilidad ' tambien se emplea con el significado de lluidez. Consistencia es la condicion de "tieso' y se puede considerar el antonimo de fluidez.

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11.1.2 Compactibilidad Cuando la mezcla es vibrada se hace mas fluida y puede asi dislribuirse mas uniformemente, envolviendo bien las armaduras y ocupando todas las sinuosidades del encofrado. Esta es la propiedad que se conoce como tixotropia: atiesamiento en reposo y fluidificacion en movimiento; y es la caracterfstica que permite la compactibilidad de la mezcla y su adaptacion al molde. 11.1.3 Estabilidad a la Segregacion Los componentes del concreto son fisicamente heterogeneos: liquido (agua), polvo (cemento y arena), fragmentos de piedra y una pequena fraccion de aire, cuya mezcla liene la naturallendencia a separarse unos de otros. La separacion del agua de los restantes componentes de la mezcla, cuando queda flotando sobre el material recien colocado, se canoce como 'exudacion' 0 'sangrado', y tiene su propio desarrollo evolulivo. Por olro lado , la tendencia a separarse los granos gruesos del monero, 10 que se canoce como segregacion, depende de la viscosidad y de la tixolropfa, y se relaciona con la cantidad y el tamano de los granos. En algunos canstructores existe la indebida tendencia a trabajar con concretos de alta fluidez , que son faciles de colocar y de alisar; 10 indebido es que, para oblenerlos, no disenan mezclas especiales 0 solicitan concretos premezclados con aditivos sino que, simplemente, anaden agua a la mezcla, indiscriminadamente. Eso produce un dana directo a la resistencia mecanica, favorece la aparicion de grietas por retraccion y Ie quit a defensas al concreto para lograr durabilidad , aparte de que hace a la mezcla propensa a la segregacion.

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teniendo vasla aplicacion pues, aun cuando no revela especificamente ciertas propiedades reologicas de la mezcla, el usa de la informacion que o[rece ha permitido la toma de decisiones acertadas.

11.2.1 Cono de Abrams El asentamiento me dido con el Cono de Abrams, segun la Norma COVEN IN 339, "Concreto. Metoda para la medici6n del asentamiento con el Cono de Abrams" y ASTM C143, cuyo equipo se describe en la Figura 11.1, es un indice bastante practico; aunque no mide todas las propiedades plasticas de la mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que elias realmente tienen en el concreto , brinda una informacion util sobre todo en terminos comparativos. Se usan tambien otros metodos de ensayo que, aun adoleciendo de restricciones similares a las del Cono, valoran el grado de influencia de las propiedades reologicas de otra forma, y resultan mas convenientes en algunos casos especificos, como se vera mas adelante, Como indice general, estos otras metodos no lienen ventajas decisivas sobre el Cono 10 cual, unido a la facilidad practica de ejecucion del ensayo de Abrams, a la experiencia de su empleo y a la simplicidad de su equipo , hacen que el Cono sea el me to do mas empleado, con gran diferencia respecto a los otros. Independientemente de estos aspectos, el Cono tiene limitaciones, ya que es util solamente para concretos con agregados perreos, lamanos maximos menores a 5 centfmetros y con relativa plasticidad, caracterizada por asentamientos entre unos 2 y 17 centimetros, Otra limitacion del Cono de Abrams es su insensibilidad para concretos

11.2 TRABAJABILIDAD En la lecnologia del concreLO, la palabra 'trabajabilidad ' se emplea con dos acepciones distintas. Una , general, con la cual se designa el conjunto de propiedades del concreto que permiten manejarlo sin que se produzca segregacion, colocarlo en los moldes y compactarlo adecuadamente. La otra acepcion es especifica para designar el asentamiento medido por el procedimiento normalizado del Cono de Abrams. ESla segunda acepcion es discutible porque, en realidad, el ensayo solo es parcialmente representativo del conjunto de propiedades referidas. Desde hace algun tiempo, estudiosos de la materia senalan la conveniencia de diferenciar con mayor claridad los conceptos relativos a: i) la plaslicidad en sf de la mezcla (docilidad, consistencia) y, ii) la facilidad de usarla (trabajabilidad, colocabilidad). Se requieren metodos de ensayo que permiran medir, respectivamente, dichas caracterisricas pero, hasta el momento, no se han logrado con suficienre eXiLO. Tales son, pOI ejemplo , entre orros, el Plasticimetro LCPC (LaboraLOire Central des Ponts et Chaussees), y el Medidor CES (Centre d'Essais des Structures). Ante eslas opciones, el metodo del Cono de Abrams sigue

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asp eros 0 pedregosos. En los concretos normales , la mas a del Cono , ya desmoldada, suele quedar de forma mas 0 menos abombada segun su asentamiento , simetrica y con la superficie superior casi plana (vease Figura lI.n Las mezclas pedregosas, al ser desmoldadas, suelen tomar forma del Cono con su base superior inclinada 0 totalmente caida lateralmente, 0 se desmoronan, segun sea su eontenido de agua. En cierto modo, este resultado indicaria un concreto propenso a la segregacion. La propiedad del concreto fresco menos representada por el Cono es la 'compactibilidad'. El ensayo utiliza como (mica energia de deformacion la gravedad mientras que, en la practica, sobre esa fuerza se sobreponen las proporcionadas por otros medios en especial por la vibracion; de tal manera que el Cono no puede representar adeeuadamente la mayor 0 menor facilidad que puede tener el material para acomodarse en el encofrado, entre las armaduras. Para evaluar este aspecto es preciso aeudir a algunos de los otros procedimientos, menos usuales.

11.2.2 Otros Procedimientos Entre los procedimientos que amplian la informacion que proporciona el Cono de Abrams, 0 que 10 sustituyen se encuentran los que se ilustran en la Figura 11.2. Entre ellos destacan los penetrometros, con distintas geometrias de penetracion, como la Bola de Kelly Este equipo tiene un frente de penetraei6n semiesferico, con un peso f~o que se hunde por gravedad en una muestra de concreto de acuerdo con su consistencia, y cuyo resultado se expresa como pulgadas de penetracion medidas en una regia que lleva incorporado el aparato. Similar en su principio y funcionamiento es el Doeilimetro de Iribarren, cuya punta de penetracion es esferica y se amplia luego en forma c6nica. Ha tenido cierta di[usion el Medidor K, patentado por el canadiense K. Nasser y que, con aspecto de daga, se introduce vertiealmente en la masa de concreto, dejando penetrar en su interior hueco cierta eantidad de mortero sobre el cual un vastago espeCial realiza una penetracion, que es el resultado de la prueba. Entre las ventajas de todos estos aparatos destaca su manejo seneillo y su facilidad de limpieza. La tecnologia britanica mide el grado de plasticidad de las mezclas de concreto mediante un aparato que determina el ' Factor de Compactaci6n', eonsistente en una bateria vertical de dos troncos de cono, invertidos, y un cilindro (15 x 30 em) colocado bajo ellos. La masa de concreto fresco es colocada sin eompactaci6n en el cono superior, de mayor capacidad. Una vez colmado se deja abrir una tramp a en su boca inferior, y la mezcla cae por gravedad al cono situado debajo, el eual se llena. De nuevo , por la brusca apertura de su boca, la masa cae dentro del cilindro, que se llena en esa forma. Los volumenes de los canas son tales que, aun con los desperdicios, el cilindro queda colmado. Se pesa el cilindro y se anota. Despues, y por vibracion externa al cilindro, se va compaetando la masa, al tiempo que se va anadiendo nueva mas a conforme va bajando el nivel de la

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11.2.3 EI Asentamiento como indice del Contenido de Agua Todos los ensayos referidos, y entre ellos el tan frecuente Cono de Abrams, ademas de dar informaci6n sobre aspectos de la reologia del concreto, sirven como una medida indirecta del contenido de agua de la mezcla y de ciertas variaciones en algunas propiedades de los componentes. Ambos datos son importantes para quienes estan diseflando las mezclas. Esto pone de manifiesto la atenci6n y el cuidado con que deb en ser realizados los ensayos, de los que se obtienen informaciones directrices. Cuando se elabaran mezclas de concrelO, se debe pre cisar la cantidad de agua que contienen, midiendo directamente la que se ha ana dido y calculando la que pueden haber aportado agregados humedos, 0 la que, al contrario, pueden absorber agregados resecos. Con este dato preciso del contenido de agua se puede calcular la efectiva relaci6n agualcemento de la pasta, obteniendo con ella una primera e importante indicaci6n sobre la resistencia mecanica que alcanzara el material. Sin embargo, en la practica, no siempre se tiene seguridad sobre la cantidad de agua cedida 0 restada por los agregados, 10 que resulta en una cierta imprecisi6n en la calidad de la mezcla. Si se mantienen constantes todas las otras condiciones, la trabajabilidad, evaluada por medio del Cono de Abrams, esta ligada a la relaci6n agualcemento y resulta una medida adicional que nos brinda mayor seguridad en nuestras decisiones, ya que se relaciona con el contenido real de agua en la mezcla , independientemente de su procedencia. El ensayo de trabajabilidad es sensible a cambios, por ejemplo en la calidad granulometrica de los agregados, por 10 que su informaci6n no es, par si sola, una medida precisa del contenido de agua sino que refleja tambien otras variables. Para tener mayor seguridad en las decisiones tomadas en la obra, respecto al contenido de agua en las mezclas, se deb en conjugar los datos de las medici ones directas con los resultados del ensayo de Abrams. Cuando se ejerce un control efectivo de la trabajabilidad, la cantidad de agua debe ser precisada por medici6n directa; asi mismo, el calculo de la adici6n o resta de agua por parte de los agregados, debe realizarse con la mayor exactitud posible. El dato de la trabajabilidad pasa a ser, entonces, un indice valioso para reflejar los posibles cambios en los agregados, relativos tanto a su proporci6n como a su granulometria. Estos cambios, una vez detectados por este rapido procedimiento, son susceptibles de correcci6n.

11.3 RETRACCION Otra caracteristica del concreto que se debe tamar en consideraci6n es la retracci6n, fen6meno de encogimiento 0 disminuci6n de volumen que sufre el material con el tiempo, debido principalmente a la perdida parCial de agua en las primeras horas y que puede llegar a producir grietas en el material. En las

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estructuras, la retracci6n se logra aminorar mediante una adecuada distribuci6n de las armaduras de acero, que la restringen y la reparten de forma mas conveniente. La retracci6n depende de numerosos factores tales como la geometria de las piezas, las condiciones atmosfericas de velocidad de viento, humedad y temperatura, y la proporci6n de los componentes de la mezcla. Dentro de esos componentes son decisivos los ultrafinos y el agua. Los granos ultrafinos estan formados por el cementa y las particulas mas finas de la arena. Para mezclas que tengan arenas con cantidad de ultrafinos dentro de los limites normativos 0 recomendables, la retracci6n puede ser considerada como dependiente, fundamental mente, de la dosis de agua y de cemento de la mezcla. Al aumentar el agua, 0 al aumentar conjuntamente la dosis de cementa y de agua, es decir, al aumentar la pasta, la retracci6n se hace mayor. El exceso de ultrafinos aumenta el requerimiento de agua para mantener la fluidez, con 10 cual hay exceso de agua y, a su vez, mayor retracci6n por secado. La retracci6n se puede producir en dos etapas diferentes de la vida del concreto: Una, en los momentos iniciales del fraguado, deb ida no a la perdida del agua libre, sino a parte del agua de la mezcla; esa es conocida como 'retracci6n de fraguado ' 0 'retracci6n plastica'. La otra, de menor escala, cuando el concreto esta endurecido, generalmente al cabo de semanas 0 de meses (vease Secci6n XVI.2.5) y que es conocida como 'retracci6n hidraulica' (aunque hidraulicas son ambas). La retracci6n temprana, ligada a las condiciones ambientales de viento, humedad y temperatura, es un permanente riesgo potencial en los concretos ejecutados en clima tropical. Este riesgo se combate con buenas tecnicas de curado aun cuando, en situaciones severas, es posible que deba defenderse la calidad del concreto con toldos protectores 0 pantallas corta-vientos.

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11.4 MECANISMO DE LUBRICACION Una forma bastante efectiva para en tender mejor las relaciones cualitativas entre calidad y proporciones de componentes, asi como algunas de las principales caracteristicas del concreto, es considerar como modele del material un conjunto de piezas que se deben mover, unas entre otras, lubrificadas por la pasta de cemento. Dentro de los limites habituales de consistencia y composici6n de las mezc1as, esto se aproxima bastante a la realidad. Sin embargo, en condiciones extremas, el modele debe ser interpretado con reservas. La principal objeci6n al modele es que no solamente el cemento lubrica, sino que tambien 10 hacen las particulas mas finas de la arena. Esta circunstancia se puede incluir en el modelo, y de hecho es necesario hacerlo cuando los contenidos de finos en la arena (pasantes de los cedazos #100 y #200) son importantes. La Figura 11.3 sirve como ayuda a las deducciones que siguen a continuaci6n, relacionadas can la lubricaci6n; en ella se muestran varios esquemas en los cuales la longitud L representa la superficie a lubricar, D el espesor de la

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pasta (proporci6n) y los puntos en esa pasta, el contenido de cemento. Mayor densidad de puntos representa una pasta mas seca, con menor valor de la relaci6n agualcemento (cx). La ondulaci6n de las dos superficies que se enfrentan (superior e inferior) representa la rugosidad de los granos de agregado, que deb en ser lubricados por la pasta. Otra forma de visualizar el mecanismo de lubricaci6n consiste en modelar el concreto fresco como un sistema de engranajes lubricados con aceite. La mayor 0 menor rugosidad de los agregados equivale a dientes mas grandes 0 pequefios en los engranajes; la granulometria mas gruesa 0 mas fina se equipara a menos 0 mas engranajes requeridos para cubrir una cierta distancia; la cantidad de cemento 0 pasta equivale a la cantidad de aceite y, la fluidez de la pasta, ala fluidez del aceite, respectivamente.

11.4.1 Caracteristicas a considerar segun el Mecanismo de Lubricacion Segun el mecanismo ofrecido se puede estimar la tendencia para cada una de las caracteristicas siguientes: Fluidez. Segregaci6n (solo parcialmente). Retracci6n. Resistencia mecanica. Precio (basado en la dosis de cemento, que es el componente de mayor precio unitario). A continuaci6n se analiza la influencia que los componentes del concreto, en su estado fresco, tienen sobre las cinco caracteristicas recien anotadas.

11.4.2 Pasta Dentro de los limites en que la pasta se encuentra generalmente en el concreto , si las otras condiciones se mantienen iguales, cuanto mayor sea su presencia proporcional (paso 'a' en la figura) , mejor lubricadas estaran las piezas (granos de agregado). Si se aumenta la cantidad de pasta por un incremento proporcional de las cantidades de agua y de cemento, manteniendo igual el valor de la relaci6n agualcemento (cx), las caracteristicas escogidas tend ran las siguientes tendencias:

Fluidez: mayor. Segregaci6n: en general disminuira, al haber aumentado la mas a de soporte de los granos pero, en mezclas muy fluidas , con asentamiento mayor de 15 cm en el Cono de Abrams, se puede producir el efecto contrario.

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Retracci6n: aumentara, al haber mayor presencia del material que se retrae. Resistencia mecanica: si no se modifica el tamafio maximo del agregado y si el aumento de la proporcion de pasta se mantiene dentro de ciertos limites, la resistencia no se alteraria, ya que permanece constante el valor de cx. Precia: aumentara.

11.4.3 Cantidad de Agua (a) Si, manteniendo la dosis de cemento, se aumenta la cantidad de agua (paso 'b' en la figura) las nuevas tendencias seran:

Fluidez: mayor. Segregaci6n: en general aumentara, pero si se tratara de mezclas originalmente muy secas, se puede producir el fenomeno contrario, ya que mezclas secas con tendencia a desmoronarse por su sequedad, pueden estabilizarse con un poco mas de agua. Retracci6n: aumenta porque hay mayor cantidad de agua que pueda evaporarse. Resistencia mecanica: disminuye, al haber aumentado el valor de cx. Precia: disminuye algo porque la mezcla se hace 'rendir' con el componente mas barato.

11.4.4 Granulometria de los Agregados (13) Para una misma calidad intrinseca de los agregados, al pasar de granulometrias mas gruesas a otras mas finas (por aumentar el valor de la proporcion arenalagregado denominada 13), se aumenta la superficie que debe ser lubricada (paso 'CO en la figura), por 10 que a igual proporcion y calidad de pasta (el mismo valor de cx), las caracteristicas senaladas tendran las siguientes tendencias:

Fluidez: menor, pues se ha aumentado la proporci6n de finos sin haber aumentado la pasta. Segregaci6n: no puede explicarse por el mecanismo de lubricaci6n, pero sabemos que al aumentar la proporci6n de granos gruesos la tendencia ala segregaci6n aumenta (esta es la principal restricci6n de las granulometrias gruesas). Por 10 tanto, en la situaci6n, analizada, la mezcla se estabiliza. Retracci6n: se mantiene (no depende del agregado); 10 que ocune habitualmente es que, al disminuir la fluidez , se hace necesario aumentar la dosis de agua 0 de pasta (agua y cemento) y, al haber mas agua 0 mas pasta, se produce mayor retraccion.

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Resistencia mecanica: para una amplia gama de granulometrias las constantes de la Ley de Abrams mantienen su valor, siempre que no cambie el tamano maximo del agregado. Por 10 tanto, con mayor proporci6n de fin~s , pero manteniendo el tamano maximo, la resistencia no cambia (igual valor de a); se mantiene a costa de la disminuci6n de fluidez. Frecia: no se altera.

11.4.5 Tamaiio Maximo del Agregado (P) El tamano maximo del agregado, P, puede expresarse en centimetros 0 en pulgadas (vease Secci6n IlLS). Manteniendo la calidad intrinseca de los agregados, al emplear mayor tamano maximo disminuye la superficie especifica a ser lubricada por 10 que, siendo constante la proporci6n y calidad de la pasta (mismo valor de a) se tendra 10 siguiente: Fluidez: mayor, pues ha disminuido la superficie total a lubricar, manteniendo la cantidad de pasta. Segregaci6n: aumenta su tendencia al aumentar el tamano maximo. Retracci6n: se mantiene (10 que retrae es la pasta). Resistencia mecanica: el incremento en el tamano maximo influye en el mecanisme de fractura del concreto haciendo que la resistencia disminuya, aun manteniendo constante la relaci6n agua/cemento. Frecia: No se altera.

11.4.6 Rugosidad de los Agregados Los agregados mas rugosos, como los triturados, son mas asp eros (esquema 'd' en la figura) por 10 que se requiere mayor proporci6n de pasta, 0 pasta mas fluida, para ser adecuadamente lubricados. En cambio, tienen una buena adherencia con la pasta por 10 cual, segun el mecanisme de fractura, manteniendose igual el valor de a, producen mayores resistencias que los agregados de superficie lisa (canto rodado). Este efecto es mas marcado para resistencias elevadas. 11.4.7 Resumen De 10 anterior parece concluirse que, con agregados mas gruesos (menor valor de 13) 0 mas lisos 0 con mayor tamano maximo (P), se pueden obtener mezclas mas fluidas, mas baratas 0 mas resistentes. Sin embargo, esto queda restringido 0 contrarrestado por los siguientes hechos: Los agregados mas lisos producen, en principio, menores resistencias debido a su menor adherencia, pero pueden compensar esa tendencia

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porque facilitan la densificaci6n. En realidad, y como ya hemos senalado, para resistencias mecanicas norrnales, se pueden obtener valores similares empleando agregados limpios y de buena calidad, tanto triturados como canto rodado, con igualdad en las proporciones de pasta yasentamiento. Para un mismo tamano maximo, el usa de granulometrias mas gruesas queda limitado por la tendencia a la segregaci6n de la mezcla. Solamente cuando la situaci6n para la colocaci6n del concreto es muy favorable, se puede aprovechar la ventaja de emplear tamanos maximos grandes y granulometrias de tipo grueso. Tal es el caso de vaciados de piezas de gran tamano, 0 los vaciados masivos. En vaciados 'dificiles', como paredes estructurales delgadas, concreto bombeado, etc., es necesario usar mezclas con granulometrias mas finas, mayores dosis de cemento, y mas estables contra la segregaci6n. En el caso de tamanos maximos grandes (en exceso de 2 pulgadas), ademas de las restricciones senaladas, es necesario recordar que modifican desfavorablemente las constantes de la Ley de Abrams. Solamente se justifican para los concretos masivos, los rellenos, los grandes volumenes de las presas de gravedad, donde las resistencias no sean criticas.

11.4.8 Conclusiones De 10 anterior se puede sintetizar algunas conclusiones practicas: Los agregados de superficie lisa son favorables al mecanisme de lubricaci6n, pero desfavorables al mecanisme de fractura. Con agregados limpios y de buena calidad, ambos efectos se equilibran, pudiendose obtener concretos similares en calidad y precio usando cantos rodados 0 agregados triturados, Los tamanos maximos grandes son favorables al mecanisme de lubricaci6n pero son desfavorables al mecanisme de fractura y tienden a producir segregaci6n. Dependiendo de la composici6n de la mezcla, prevalecera uno u otro efecto (vease Secci6n IlI.4). Para un mismo tamano maximo, las granulometrias gruesas son beneficiosas en cuanto al mecanisme de lubricacion, debido al predominio de granos grandes 0 a poca cantidad de arena, pero estan limitadas por la tendencia a la segregaci6n. No afectan sustancialmente el mecanisme de fractura. Con relaci6n a la durabilidad, y tal como se detalla en la Secci6n XVIL2, una excesiva porosidad facilita las posibilidades de ataque quimico al concreto. Esa caracteristica se relaciona con la granulometria de los agregados y con la relaci6n

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agualcemento. De aqul que, a igualdad de otras condiciones, los concretos con bajos valores en la relacion agualcemento seran mas duraderos que los concretos con un eleva do valor de ct. Por 10 tanto seran ventajosas las mezclas preparadas con granos lisos, con tamanos maximos grandes, 0 con ambas cosas simultaneamente, ya que ofrecen una mis facil y menor superficie para lubricar y permiten pastas con menor fluidez , consecuencia de la baja relacion agualcemento .

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11.5 ALTERACIONES DE LA REOLOGiA La reologia del concreto fresco, ademas de modificarse por cambios en la composicion de la mezcla 0 en la cali dad de sus componentes, se ve afectada tambien por circunstancias ajenas al propio material Tal es el caso del paso del tiempo y de la tempera Lura ambiental En un pais tropical como Venezuela, afectado en muchas de sus regiones por allas temperaturas, 0 donde por diversas causas se pueden ver atrasadas las lareas de vaciado del concreto, interesa conocer los efectos de la temperatura y del tiempo sobre la reologia del concreto. ProducLO de esa inquietud fue un trabajo de invesligacion experimental que agrupo a profesionales universitarios y a otros relacionados con empresas de premezclado, que permitio evaluar esos efectos cuyos resultados se muestran graficamente en la Figura II.4.

11.5.1 Tiempo Segun se indica en la Figura II.4 (a), la mezcla comienza a perder fluidez desde el momenta mismo del mezclado, a una tasa que pareciera ser constante, pero relativamente veloz. Entre las varias causas del fenomeno se pueden senalar: a) las reacciones intemas de fraguado y endurecimiento del cemento que convierten el agua libre en agua de combinacion, y b) cierta evaporacion natural, relativamente pequena. La velocidad del fenomeno solo puede ser precisada experimentalmente para cada caso, pero como un dato aproximado se puede convenir que, de acuerdo con la Figura II.4 (a), a una temperatura inicial de 25°C, en un ambiente aireado, un concreto elaborado con un asentamiento inicial de 5 pulgadas, 30 minutos despues pasaria a tener 3,5 pulgadas. El fenomeno adquiere importancia cuando el concreto tiene tiempos de transporte 0 de espera largos, razon por la cual, las mezclas deb en ser preparadas con una fluidez inicial mayor, la cual ira disminuyendo con el paso del tiempo, con la prevision de que alcance el valor necesario en el momenta de la colocacion. 11.5.2 Temperatura Otro factor extemo que afecta la reologia de manera importante es la temperatura ambiental A diferencia de 10 que sucede con otros materiales, el

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AGREGADOS Los agregados, tambien denominados aridos 0 inertes, son fragmentos 0 granos, usualmente petreos, cuyas finalidades especificas son abaratar la mezcla y dotarla de ciertas caracteristicas favorables, entre las cuales se destaca la disminuci6n de la retracci6n de fraguado 0 retracci6n plastica. Los agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya que alcanzan a representar entre el 70% Y el 85% de su peso, raz6n por la cual las propiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad final de la mezcla. Las caracteristicas de los agregados empleados deberan ser aquellas que beneficien el desarrollo de ciertas propiedades en el concreto, entre las cuales destacan: la trabajabilidad, las exigencias del conlenido de cemento, la adherencia con la pasta y el desarrollo de resistencias mecanicas. Los conceptos sobre agregados se complementan en los Capitulos II y VI.

111.1 ORiGENES Los agregados suelen considerarse como constituidos por dos fracciones granulares: una formada por las particulas mas finas del conjunto, denominada arena o agregado fino, y la otra formada por los granos grandes, que pueden ser trozos de rocas trituradas a los tamafios convenientes, 0 granos naturales redondeados por el arrastre de las aguas, que se designa como agregado grueso; en estos suelen distinguirse, rambien, fracciones de varios tamafios que reciben muy diversos nombres, generalmente locales, que no siempre tienen el mismo significado: piedra picada, triturada, chancada, canto rodado, grava, gravilla, arrocillo, etcetera. La arena de usa mas frecuente esta formada por granos naturales depositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientos que pueden encontrarse hoy dia lejos de cursos de agua, en estratos a mayor 0 menor profundidad pero que, posiblemente, constituyeron rios 0 lagunas en anteriores eras geol6gicas. Sin embargo, en la mayo ria de los casos, las arenas se extraen de lugares pr6ximos a los cursos actuales de agua: meandros y lechos de rios, lagunas, etc. E! progresivo agotamiento de las fuentes de obtenci6n de las arenas, 0 las restricciones ambientalistas para su explotaci6n, tienden a generar escasez del material, por 10 cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituraci6n de rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus

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caracteristicas no sean identicas a las de la arena natural. Si la roca de origen es sana y el material obtenido recibe un tratamiento apropiado, la arena de trituracion dara origen a concretos de buena calidad. Pero si se explotan yacimientos de poca consistencia, el material fino resulLante es un producto pulverulento que, para poder servir como arena, y nunca de gran calidad, va a requerir energicos y coslOSOS lratamientos con bajo rendimienLo. Los agregados gruesos de buena calidad se pueden obtener de cualquier tipo de roca consistente, generalmente abundante. Las calizas bien consolidadas son una fuenle frecuenle, pero lambien 10 son granitos y rocas similares. Los esquistos, especialmente los poco consolidados, no son recomendables. Se debe senalar que la cali dad de los agregados depende, de manera muy importanle, de los procedimientos de eXlraccion y de los tratamientos a que hayan sido sometidos. En la practica no hay agregado que se pueda usar con exito tal como se extrae del yacimienlo, sin tratamiento alguno.

completas, pero que no hay sobre ellos un control sistematico que garantice la continuidad de su limpieza, su granulomelria, etc.

111.2 NIVELES DE CALI DAD

b)

Las especificaciones normalivas establecen limites para ciertas caracteriSlicas de los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves problemas en la calidad del concreto. Para mezclas de caracteristicas especiales pueden requerirse que algunos limites de calidad de los agregados sean mas eSlrictos que los normativos, por ejemplo: el desgaste, el cociente de forma, el contenido de ultrafinos y olroS. Parece haber una tendencia a solicitar concretos con niveles de exigencia cada vez mas altos, 10 cual plantea la necesidad de analizar la calidad de los agregados con mayor detenimiento. Una primera consideracion para fabricar concreto, es saber si se dispone de agregados de buena calidad a un costo apropiado. Sin embargo, en algunas circunstancias hay que supeditarse a los agregados de la zona, no siempre de excelente calidad. En terminos generales se pueden considerar para los agregados tres posibilidades

111.2.1 Agregados Controlados Maleriales que tienen garantizada su calidad en todos los aspectos. Son producidos en plantas de cieno nivel de tecnificacion, donde se lleva un control adecuado mediante los necesarios ensayos rutinarios. Esta situacion, que es la ideal para el empleo de agregados, no es la mas frecuente en nuestro medio. 111.2.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente Provenientes de zonas 0 lugares de saque sobre los que hay experiencia y su calidad ya ha sido probada en la elaboracion de concrelOS. Incluso pudieron haberse hecho algunas determinaciones de calidad esporadicas, mas 0 menos

111.2.3 Agregados no Empleados con Anterioridad Cuando se lrata de esta circunstancia, antes de comenzar la explotacion, es necesario hacer ensayos y pruebas que permilan determinar las propiedades del material y sus posibilidades de empleo en el concreto.

111.3 REQUISITOS DE CALI DAD Para conocer la calidad de los agregados se deben efectuar cierLos ensayos cuyas condiciones basicas generales son: a)

Deben realizarse sobre muestras representalivas del yacimiento, y de sus diferentes zonas. Deben ser llevadas a cabo en laboralorios con personal yequipos adecuados, siguiendo cui dado sa mente los sucesivos pasos de un procedimiento normativo. No cumplir con estas condiciones basicas invalida la utilidad de la

informacion de los ensayos. En el Articulo 3.3. de la Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto reJorzado para edificaciones. Analisis y Dis efl.O " , se indican las Normas COVEN IN que deben cumplir los agregados. Tambien se senala la poslblhdad de autonzar el empleo de agregados que no satisfagan esas espeClhcaClones. En el comentano de ese Articulo (C-3.3) se justifica esta autorizacion excepclOnal con arreglo a 10 siguiente: "En 10 po sible deben emplearse agregados que cumplan. las Normas COVENIN u otras reconocidas. En algunas ClrcunstanClas, matenales que no cumplen con las especificaciones tienen una larga historia de comportamiento satisfactorio. Cuando exista evidencia aceptable sobre ese buen comportamlento, tales materiales se permitiran siempre que se cuente con una aprobacion especial del lngeniero Inspector. Sin embargo, debe observarse q~e un. buen comportamiento en el pasado no garantiza un comportamlento sattsfactono baJo otras condiciones y en otras localidades".

111.4 GRANULOM ETRiA Se entiende por granulometria la composicion del material en cuanto a la distribucion del tamano de los granos que 10 integran. Esta caracteristica declde, de manera muy importante, la calidad del material para su usa como componente del concreto.

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111.4.1 Agregados por Fracciones El tamano de los granos se mide de forma indirecta mediante cedazos de diferentes aberturas calibradas (Norma COVENIN 254, "Cedazos de Ensayos" y ASTM Ell), los cuales son colocados en cascada, con el de mayor abertura arriba, decreciendo progresivamente hasta disponer el de menor abertura abajo. Al tamizar el material, por agitacion, a traves de esta serie (Norma COVENIN 255, "Agregados. Determinacion de la composicion granulometnca" y ASTM C136) , sus granos se distribuyen segun sus tamanos. La granulometria se puede expresar de varias formas: retenidos parciales en cada cedazo, expresados en peso 0 en porcentaje, 0 retenidos acumulados, 0 pasantes, principalmente en porcentaje. La forma usual y conveniente es la que expresa el pasante total por cada cedazo como porcentaje en peso. Las Normas y especificaciones fijan los limites granulometricos para cada una de las fracciones que se emplean usualmente: gruesos yarena. La arena se suele considerar como una unica fraccion en su totalidad. En la Figura III. I se representan los limites de la Norma Venezolana COVENIN 277 Y los de la ASTM C33 para este material. Como se puede apreciar, no son coincidentes, siendo mas amplios los correspondientes a la Norma COVENIN

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(vease Tabla III.9) en reconocimiento a la mayor variabilidad de las arenas empleadas con buenos resultados. La granulometria del agregado fino tiene mucho mayor influencia sobre la plasticidad del concreto que la granulometria del agregado grueso. Para el agregado grueso la situacion es mas compleja, ya que es necesario considerar varias fracciones y los criterios para ella pueden ser diferentes, no solo en los tamanos que se agrupan como fraccion , sino ademas en el concepto de las mismas. Una fraccion de agregado grueso puede estar concebida para que sea suficiente por si misma para mezclarla con arena, pero tambien puede estar concebida para ser mezclada con otra u otras fracciones de agregado grueso, de mayor 0 menor tamano , y ademas, naturalmente, con la arena. Incluso se consideran granulometrias especificas de los gruesos para combinaciones con arenas muy finas, 0 muy gruesas. A titulo de ejemplo , en la Figura IlI.2 se representan algunas granulometrias de agregado grueso segun especificaciones normativas (Norma COVENIN 277, "Concreto. Agregados. Requisitos" y ASTM C33) Para claridad, las curvas se dibujaron con base en los promedios entre los dos llmites que dan las Normas (vease Tabla III.9)

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111.4.2 Combinacion de Agregados

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En el presente texto se utiliza un procedimiento que, en cierta medida, es inverso al de las Normas. Esta basado en la granulometria apropiada para eJ agregado total (grueso y arena) que es el que, en realidad, actuara en la mezcla. Este material combinado se obtendra con los agregados disponibles, seglin los procedimientos, consideraciones y limites que se indican en el Capitulo VI. Si no fuera posible una combinaci6n apropiada, habria que intentar cambiar la composici6n de los agregados (vease Capitulo II). Como ejemplo, en la Figura I1I.3 se representan los dos limites y el promedio granulometrico recomendables para el agregado total combinado, con una pulgada de tamano maximo, de usa probablemente mas comlin. En la Figura I1I.4 se muestran los promedios para otros tamanos maximos. La finalidad principal de una granulometria adecuada, es obtener mezclas trabajables y con pocos espacios entre los granos para que se requiera poca pasta. Estas dos caracteristicas son, desde cierto punto, opuestas; as! un agregado formado por granos que [ueran cubos perfectos y de igual tamano, podria acomodarse sin requerir practicamente pasta y sin tener retracci6n, pero no seria trabajable.

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Las granulometrias que cumplen los requisitos normativos senalados, mantienen una secuencia sucesiva de tamanos (salvo excepciones muy especiales), des de el grano mas grueso de la piedra hasta el mas fino de la arena, que viene a ser contiguo con el de las particulas mas gruesas del cemento. Este tipo de granulometria, donde todos los cedazos tienen fracciones retenidas, con mas del 1% del peso del material, son llamadas 'granulometrias continuas', preferidas porque suelen producir concretos mas trabaJables y con buenas resistencias mecanicas. Las granuJometrias que no tienen retenidos en uno 0 varios cedazos, son llamadas 'discontinuas' y si bien pueden producir buenos concretos, tienen el riesgo de propender a la segregaci6n y a dificultar la trabajabilidad. Los limites granulometricos de las Normas han sido muy estudiados y comprobados experimentalmente, de manera que resultan apropiados para la mayaria de los concretos. Una vez que se haya decidido una cierta granulometria para el concreto de una obra, debe mantenerse, con las 16gicas tolerancias convenidas.

111.5 TAMANO MAxiMO

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obtienen con tamanos maximos grandes y, para resistencias elevadas, con tamanos maximos pequenos, La Figura III.6 confirma la observacion anterior y suministra informacion adicional para un asentamiento algo menor (3 pulgadas), Hay un entrecruzamiento de las curvas que representan los diferentes tamanos maximos, comportamiento este causado por el efecto combinado de las dos leyes fundamentales del concreto, una de las cuales (Ley de Abrams) se ve beneficiada al disminuir el tamano maximo (vease 'Mecanismo de Fractura' en Seccion XL7) mientras que la Relacion Triangular se ve perjudicada (vease 'Mecanismo de Lubricacion' en Seccion Il.4.5). Para concretas convencionales (parte baja de las curvas) predomina el efecta de la Relacion Triangular por 10 que, a igualdad de resistencias, la dosis de cementa requerida aumenta al disminuir el tamano maximo, Para concretas de alta resistencia (parte alta de la curva) predomina el efecto de la Ley de Abrams, asi es que, manteniendo constante el contenido de cementa y el valor de la relacion

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mas gruesas, medido como abertura del cedazo de menor tamano que deje pasar el 95% 0 mas del materiaL Desde el punlo de viSla tecnico, su relacion con las caracteristicas de la mezcla es decisiva para la calidad y economia de esta, como se indica en el Capitulo II y se amplia a continuacion, En las Figuras IlLS, IlL6 Y III.7 se presentan los resultados de algunos estudios sobre la influencia del tamano maximo. Las curvas que se dan en las tres figuras, relacionan la resistencia con la dosis de cemento, es decir, se comb ina la Ley de Abrams con la Relacion Triangular, 10 cual solo puede hacerse si se mantiene fijo uno de los parametros que, en este caso, es el asentamienta. En la Figura IlLS y para un asentamiento de 4 pulgadas, se observa que solo es po sible obtener las resistencias mas elevadas con los tamanos maximos mas pequenos. Para cada lama no maximo existe una zona lineal donde la resistencia obtenida es proporcional a la dosis de cementa empleada pero, a partir de un nivel de resistencia que es distinto para cada tamano maximo, un mayor gasto en cemento no conduce a un incremento significalivo de esta. Definiendo el rendimiento como el cociente: resistencialdosis de cementa, se observa que la zona de rendimiento constante es mas eXlendida (se prolonga hasta niveles mas elevados) a medida que se reduce el tamano maximo. Por 10 tanto, las mezclas de mayor rendimiento para resistencias bajas e intermedias, mas economicas, se

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mayor tamano maximo que sea posible, limitado por la geometria del elemenlO a vaClar y la separacion entre las barras de refuerzo. En cambio, deben utilizarse tamanos maximos pequenos para elaborar concretos de alta resistencia. Para un determinado asentamiento , la Figura III.7 sintetiza informacion de las Figuras III.5 y III.6: para concretos tanto convencionales como de alta resistenCla , es posible definir un tamano maximo optimo en funcion del nivel de reslstenCla requerido, con el fin de utilizar la dosis de cementa minima necesaria para .esa resistencia. Es decir: es posible optimizar el tamano maximo para alcanzar el maxImo rendlmlento (relacion: resistencialdosis de cemento). Para resistencias de concretos no estructurales (menores a 210 kgflcm2 ) no se alcanza un valor minimo en la dosis de ce~ento _por 10 que debe usarse el mayor tamano maximo posible. ,El tamano maxImo a usar en una estructura esta condicionado por la geometna de la pleza y por la separacion de los refuerzos metalicos (vease Seccion V1.4.2 y Seccion XV1.2.4 de este Manual). Ademas del tamano maximo, la influencia de los agregados sobre la mezcla se relaClona tambien con otras caracteristicas tales como: la granulometria,

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la forma de los granos y otras, por 10 que las curvas presentadas no pueden ser tomadas como expresiones matematicas exactas para un determinado agregado, pero cumplen muy bien el papel de revelar sus tendencias. Si la obra de concreto involucrara el uso de grandes volumenes, es aconsejable hacer un estudio cuidadoso para determinar el tamano maximo mas conveniente, con 10 cual se minimizara el costo.

111.6 SEGREGACION Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de granos con tamanos muy diferentes, puede presentarse tendencia a su separacion, dando lugar a 10 que se denomina segregacion del agregado la cual, a su vez, generara concretos de calidad heterogenea y dudosa La tendencia a la segregacion se contrarresta manejando los agregados en fracciones separadas de acuerdo con su tamano, las cuales solo se combinan en el momento del mezclado. A veces la naturaleza produce gradaciones granulometricas combinadas, con gruesos y finos, y que teoricamente podrian ser adecuadas para usarse directamente como agregados (por ejemplo el material que en algunas partes se denomina granzon). Se suele oponer a ella su tendencia a la segregacion y su variabilidad granulometrica, recordando que mas que una -buena' gradacion para determinado concreto, 10 que se debe asegurar es su constancia. Si, en lugar de las dos fracciones habituales de gruesos y finos, se utilizaran ademas sub-fracciones de estos materiales, se lograran concretos mas estables y homogeneos, aunque esto implica tambien mayo res costos. Cuanto mayor sea el numero de fracciones en que se divida el agregado, mayores posibilidades habra de mantener constante la curva granulometrica. Para mezclas con alto grado de control en el lab oratorio , a veces se utilizan hasta seis fracciones; con ell as se puede recomponer practicamente cualquier granulometria. En la Tabla III.l se da un ejemplo de la division de un mismo agregado en diferentes fracciones.

111. 7 MODULO DE FINURA Se denomina modulo de finura de las arenas a un parametro que se obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los cedazos de la serie normativa (vease Tabla III.2) y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo, este valor es representativo de la finura de la arena; se considera que el modulo de finura adecuado de una arena para producir concreto dentro de una granulometria aceptable, debe estar entre 2,3 y 3,1 donde un valor menor de 2,0 indica una arena fina , 2,5 una arena media y mas de 3 ,0 una arena gruesa. Por otra parte, el modulo de finura puede considerarse como el tamano promedio ponderado de un cedazo del grupo en el cual el material es retenido. Asi

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ARENA A Ret. Acum. 0,0 0,0 20,2 20,2 IS ,6 3S,S 15,7 54,5 15,2 69,7 S2,2 12,5 ll,S 94,0 359,4 _ 3,6

I--

MODULO

7 T 3/S" _ _6 ._~ #4 #S 5 ~4- 1 #16 ~ , #30 2 --L- #50 __ f-1 #100 SUMA --M6DULO DE FINURA

1

100

10 9.53

90

#S 5

#4 6

3/S" 7

~

El modulo tiene utilidad para detectar con facilidad los cambios que pueda sufrir una determinada arena debido a variaciones en la explotacion 0 en el manejo. Sin embargo, para comparar arenas de distinto origen puede conducir a errores y no sustituye, desde luego, la informacion que brindan curvas granulometricas completas. En la Tabla III.3 y en la Figura III.S se presenta un ejemplo de dos arenas muy diferentes granulometricamente, pero con un mismo modulo de finura. Tambien se utiliza el modulo de finura para definir cuando las variaciones granulometricas de un agregado fino (causadas por cambios usuales en la extraccion 0 produccion) pueden inducir cambios significativos en la fluidez de la mezcla de concreto. Se recomienda , por ejemplo, ajustar el diseno de la mezcla cuando el valor del modulo de finura varia en mas de ::t 0,2.

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70

3/4" S

___ .2,38

4,76

I~

ENUMERACI6N DE LOS CEDAZOS PARA CALCULAR EL M6DULO DE FINURA

#16 4

-

0.1 6.35

80

#30 3

-

ABERTURA DEL CEDAZO (mm)

TABLA m.2 #50 2

-

12,4%

por eJemplo, un modulo cuyo valor sea 3,0 significa que el cedazo #30 (vease Tabla III.2) es el tamano promedio; es decir, el cedazo en el cual queda retenido el 50% del material del ejemplo. Modulos mas pequenos corresponden a maleriales mas finos y viceversa.

#100 1

ARENA P Acum. Ret. 0,0 0,0 1,3 1,3 S,7 10,0 39,4 49,4 9S,0 4S,6 100,0 2,0 100,0 0,0 358,7 -3,6

A = Arena de la Tabla IlI.lCArena del Tuy). P = Arena de playa, monogranular (La Guaira).

RlA= Retenido Acumulado

CEDAZO M6DULO

I

1 ,

6 FRACCIONES

16,3%

RIA en 3/4"

25;81 - - ~---L-----=---I--------1 45,5 ~~~ . _ Pasantede I

3/4" 112"

P [

1

EJEMPLOS DE CALCULO DEL M6DULO DE FINURA, Y SU LIMITACI6N. Dos ARENAS CON DISTINTA

AGREGADOS SEPARADOS EN

---~~---,----~---

1112" 1"

I)

I

TABLA IlI.3

EJEMPLO DE FRACCIONAMIENTO DE TAMANOS. PORCENTAJES RETENIDOS CEDAZO

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ARENAA _ (MF = 3.6)

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ARENAB i (MF = 3.6)

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0.298

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0,595

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#30

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#50

100

#100

DESIGNACI6N DEL CEDAZO •

FIGURA Ill.S ARENAS CON DIFERENTES GRANUOMETRiA E IGUAL M6DULO DE FINURA

111.8 ULTRAFINOS Se consideran como tales las particulas de agregado de menor tamano,

principalmente las menores de 74 micras (cedazo #200) pero a veces tambien las menores de 149 micras (cedazo #100), a las de 297 micras (cedazo #50).

\

R

\

111.8.1 Ensayos Para los mas finos que el cedazo #200, no es apropiado el tamizado directo del material seco, como se hace para los demas taman os, ya que se obtendrjan valores erniticos. Se recomienda usar, al declO, la extraccion y el tamizado con agua (Norma COVEN IN 258, "Metodo de ensayo para la determinacion por lavado del contenido de maLeriales mas finos qlle el cedazo CaVENIN 74 micras en agregados minerales finos" y ASTM Cll7). Hay otro ensayo, por sedimentacion , para determinar las particulas menores. Es un ensayo sencillo, adecuado al control en cantera, 0 en obra en caso de necesitarse. (Norma COVENIN 259, "Metodo de ensayo para la determinacion por suspension de particulas de 20 micras en agregados finos"). De los tip os de ensayos citados, tamizado en seco, tamizado en humedo y sedimentacion, se puede obtener sunciente informacion para el control de los ultrafinos. Para un estudio mas detallado , pueden ser utiles los ensayos para suelos (ASTM D422) Ademas de su tamano, en los ultrafinos es importante conocer su calidad mineralogica. En la tecnologia de sue los es usual relacionar el tamano de las particulas con las caracter[sticas de com posicion tal y como se senalan en la Tabla IlI.4. Aunque no es exaclO, como primera aproximacion es util. T AB LA

IlI.4

RELACION ENTRE EL TAMANO DE LOS GRANOS Y LA COMPOSICION LITOLOGICA TAMANO

Mayor d 2 74

MATERIAL

mi ~

De 5 a 74 mi.::. cr:.::a=s __ Menor de 5 m icras

Arena Limo: siliceo, caliz_o_ Arcilla y co loides

\1 anadido. En los concretos muy pobres, con muy bajas dosis de cemento, pueden ser muy utiles este tipo de ultrafinos, que ayudan a estabilizar la mezcla fresca y favorecen su lrabajabilidad y su dosificacion, aunque desmejoren las resistencias mecanicas. Algunos ultrafinos siliceos 0 arcillosos, aunque no mejoren en alto grado las propiedades de hl~ T' ezclas en estado fresco, pueden producir una mejora importante en las resistl r:eias a largo plaza de los concretos pobres, mediante una accion que se conoce LUillO puzo!anica, y que se describe en la Seccion 1.1.2 y en la Seccion IV 4 de est<: :.ft,anual. Este deClO puede ser aprovechado con exito en concretos que no van a ser solicitados a edades tempranas, como algunos concretos masivos para re presas y otros. En obras que consuman grandes cantidades de concreto puede resultar convenienle evaluar eJ n('~'ble uso de ultrafinos.

111.8.3 Requisitos y Precauciones Los ][mites normativos para los ultrafinos se establecen separadamente para la arena y para el agregado grueso, para este tlltimo so lo en algunos casos. Haciendo una estimacion de 10 que podria corresponder a un agregado combinado se tendrfan los ][miles de la Tabla 1lI.5. En los casas sefi.alados en los paragrafos anteriores, y siempre que las pruebas 10 autoricen, tales limiles pueden ser ampliamente superados. Pruebas con ultrafinos calizos han demostrado que pueden ser ventajosos para ciertos concrelOs, hasta en proporciones del 25% (pasantes del cedazo #100). TABLAIII.5

LiMITES DE ULTRAFINOS ACONSEJABLES PARA AGREGADOS COMBINADOS. PORCENTAJES PASANTES CEDAZO

111.8.2 Accion de

105

Ultrafinos

En los ultrafinos conviene distinguir entre: materiales siliceos, materiales calizos y arcillas. Los dos primeros son principal mente parte de los limos , mientras que las arcillas producen las particulas de menor tamano, incluidos algunos coloides. Cantidades importantes de ultrafinos en las mezclas pueden producir, desde grandes trastornos hasta grandes bendicios. Son numerosas las variables invo lucradas en el problema de los ultrafinos, por 10 que no resulta facil dar reglas sencillas que permitan obtener bendicios de su presencia, pero algunas consideraciones de caracter general pueden ser de utilidad. Los ultrafinos, como polvos que son, colaboran en el mecanismo de lubricacion de la mezcla conjuntamente con el cemento. Los calizos y en cierta proporcion los arcillosos, meJoran la retencion de agua, produciendo concretos con mejores caracteristicas en estado fresco. Algunos concretos para albanileria llevan una ciena proporcion de carbonato de calcio molido (caliza), especial mente

#100 #200+ (+)

_ _--=R=ESISTENCIA DEL CONCRETO ALTA

USUAL

BAJA

2 0,5

5 2

10

COVENIN 258 Segun el tipo de ultrafino , por posibles problemas de segregaci6n en eI manejo del agregado

(++)

Para concretos de alta resistencia es necesario limitar los ultrafinos, incluso por debajo de 10 senalado en las Normas. Es prderible obtener el decto fluidificante y estabilizante de la mezcla mediante el empleo de mayores dosis de cemento 0 con la incorporacion de aditivos quimicos, con 10 cual se ayudara, ademas, a elevar Jas resistencias mecanicas. El exceso de ultrafinos en las mezclas (granos muy finos de los agregados, mas el cemento), favorece la retraccion. Los ultrafinos se presentan de manera natural acompanando a la arena, en una forma mas 0 menDs homogenea. En cambio, cuando acompanan a las fracciones de agregado grueso, suelen ser Fuente de problemas para el concreto.

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Por ejemplo, los ultrafinos que se producen durante el proceso de trituracion acostumbran a quedar electrostatica 0 mecanicamente adheridos a los granos de agregado, pero durante las operaciones de transporte y manejo del material se pueden desprender, produciendo acumulaciones heterogeneas. Lo mejor es separar esos nodulos por lavado 0 tamizado. Las arcillas adheridas a la superficie microporosa de los granos de cantos rodados deben ser eliminadas con un lavado energico, de 10 contrario dificu ltaran la buena adherencia de los granos con la pasta. En muchos casos, el considerar el canto rodado como agregado de baja calidad, se debe a este efecto causado por una preparacion inadecuada del materiaL Los ultrafinos pueden presentarse, en ocasiones, como terrones mas 0 menos grandes, a veces con sus particulas fuertemente adheridas entre sf. El metodo de ensayo descrito en la Norma COVENIN 257, "Metodo de ensayo para detenninar el contenido de terranes de arcilla y particulas desmenuzables en los agregados" y ASTM C142, permite cuantificarlos. Los terrones, segun su grado de consolidacion, pueden mantenerse en forma de grumos durante el manejo de los agregados, e inclusive durante la preparacion y colocacion del concreto. Una vez en su masa , con el contacto prolongado con la humedad de la mezcla y en el ambiente alcalino de esta, los terrones pierden su consistencia y son desmoronados y extraidos del concreto ya endurecido, por deslavado 0 erosion, dejando huecos en ellugar que ocuparon.

111. 9 IMPUREZAS A los agregados los pueden acompaiiar algunas impurezas perjudiciales, la mayo ria de origen natural y acompaiiando a la arena. Las especificaciones normativas COVENIN 277, "Concreto. Agregados. Requisitos" y ASTM C33, establecen limites para estas impurezas.

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materiales se determina por flotabilidad. (Norma COVENIN 260, "Metodo de ensayo para determinar el contenido de particulas livianas en agregados" y ASTM Cl23). La materia organica en descomposicion puede producir trastornos en las reacciones del cemento. El fraguado puede ser alterado, e incluso impedido, como es el caso de la presencia de azucares. Tambien se pueden ver alterados el endurecimiento y, a veces, la reaccion de los aditivos quimicos. Algunos tipos de materia organica no llegan a producir alteraciones importantes por 10 cual, en terminos generales, 10 mas recomendable es hacer pruebas directas en mezclas de estudio con los materiales que se pretende usar, como los metodos que recomienda la Norma COVENIN 275, "Metodo de ensayo para determinar el efecto de impurezas organicas del agregado fino en la resistencia de morteros" y ASTM C87.

111.9.2 Sales Naturales Otras impurezas importantes son las sales naturales, entre las cuales, las mas frecuentes son: el cloruro de sodio y el sulfato de calcio, 0 yeso, 0 bien las sales procedentes de efluentes industriales, que pueden tener una composicion muy variada. El ion cloruro de la sal, produce la corrosion de las armaduras del concreto reforzado y el ion sulfato del yeso ataca la pasta. En la Seccion XVII. 10 yen la Seccion XVIIAA se detallan estas acciones. La simple deteccion de estas sales por metod os cualitativos puede resultar erronea, ya que la estimacion de su presencia depende no solo de su proporcion, sino tambien de: la cantidad de muestra, la relacion de dilucion y las caracteristicas del reactivo. En cambio, una determinacion semicuantitativa, aun cuando el material se tome en volumen pero con relaciones de dilucion y de reactivo fijas, si esta bien planificada y desarrollada, resultara confiable y es suficientemente sencilla para ser practicada en el lugar de explotacion 0 en la propia obra. Los ensayos normativos son mas completos.

111.1 0 REACTIVIDAD Y DISGREGABILIDAD 111.9 . 1 Materia Orgcmica El humus 0 materia organica procedente de la descomposicion de vegetales, acompaiia a veces los agregados. Hay un procedimiento normativo sencillo para obtener una estimacion de su proporcion, descrito en la Norma COVENIN 256, "Metodo de ensayo para la determinaci6n cualitativa de impurezas organicas en arenas para concreto. Ensayo colorimetrico" y ASTM C40, basado en que la reaccion de la materia organica con los alcalis colorea una solucion con un color mas 0 menos intenso, segun la proporcion de materia organica. Otro procedimiento de uso mas especifico para conocer el nivel organico en las aguas, es medir el oXigeno que consume la materia organica al oxidarse. A veces la materia organica no esta 10 suficientemente descompuesta 0 dividida, como es el caso de las astillas, raices, hojas, etc. La proporcion de estos

Algunos agregados presentes en zonas geograficas especificas, pueden reaccionar con los alcalis que, en mayor 0 menor proporcion lleva el cemento. Esta reaccion se denomina reactividad potencial alcalina y genera productos con mayor volumen que el de los componentes, y con una fuerza expansiva tal que puede originar agrietamiento en el concreto. El grado de dana depend era de la reactividad de los agregados y del contenido de alcalis en el cemento. Este tipo de problema suele presentarse a edades tardias del concreto. Los alcalis pueden provenir tambien de los propios agregados, 0 de otras causas externas. Para estimar el posible efecto de agregados de esta indole hay varios tipos de ensayos:

", 1.

2.

3.

Petrograficos 0 de identificacion del malerial, ya que se conocen las rocas que producen mas frecuentemente el problema: silfceas amorfas, vidrios nalurales y algunas calizas y dolomilas. (ASTM C294 y C295) Qufmicos, en los que se determina direclamente la proporcion de silice del agregado que puede disolver una solucion alcalina (Norma COVENIN 262, "Metodo de ensayo para deLermillw' la reactividad potencial de agrcgados (metodo quimico) " y ASTM C289) Pruebas directas de la expansion que produce el agregado en mezclas especial mente preparadas (Norma COVEN IN 276, "Metodo de cnsayo

para deLerminar la reactividad potencial alealina de combinaciones cementoagregados (metodo de la barra de mortero)" y ASTM C227) Para los carbonalos (calizas y dolomiLas), hay ensayos especiales (Norma COVENIN 1303, "Metodo de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de rows wrbonatadas" y ASTM C586). Cuando el agregado mueslra una reaclividad moderada, puede controlarse can ccmemos de balO conlenido de alcalis (sodio mas potasio). Usualmente se especifica cementa con menos de 0,6% de alcalis (calculado como la suma del porcentaje de Na20 + 0,658 veces el porcentaje de K20). Si alm asf la reaccion es fuene, no es recomendable usar esc agregado. La sensibilidad de los agrcgados para reaccionar con sulfa lOS se conoce como disgregabilidad (Norma COVENIN 271, "Metodo de ensayo para determinar

Angeles (Norma COVENIN 266, "Metodo de ensayo para deLerminar la resistencia al desgaste de agregados gruesos, menores de 38,1 mm (1112 pulgadas), pOI' medio de la maquina de Los Angeles" y Norma COVENIN 267, "Metodo de ensayo para determinar la resistencia de desgaste de agregados gruesos mayores de 19,0 mm, por media de la maquina de Los Angeles", ASTM CUI, Y ASTM C535) que consiste en un tambor de acero dcntro del cual se coloca el agregado que va a evaluarse, conjuntamente con una colecClon de bolas de acero que haran de cuerpos moledores. Se hace girar el conjunto y se mide, granulomelricamente, el fraccionamiento que sufrieron las particulas de agregado. Las Normas suelen permilir un limite maximo de desgasle del 50%. Sin embargo, de acuerdo con las condiciones del concrelo deseado, se pueden requerir limiles mas exigentes. Los agregados de alta resistcncia al desgasle suelen lener perdidas de menDs del 20%. Otro indice que puede ayudar a conocer la resistencia de los agregados es la medida de su dureza superficial (Norma COVENIN 265, "Agregado gruesa Determinacion de la durcza al raywla" y ASTM C235) Quiza uno de los ensayos mas demOSlralivos para conocer la buena cali dad de un agregado es el de aplicacion ciclica de congelacion y deshielo, poco empleado en nueslra tecnologia por Ia suposicion de que solo se orienta a medir la capacidad de resistencia a la congelacion.

111.12 FORMA Y TEXTURA DE LOS GRANOS

la disgregabilidad de agregados par medio del sulfato de sodio 0 del sulfato de magnesia"

111.12.1 Forma

y ASTM C88)

Esta caraCleristica de los agregados puede inl1uir de manera imponante en la calidad del concrelO. No hay metodo de ensayo normativo para cuantificarla en la arena, solo la observacion visual con vidrio de aumento. Para los agregados gruesos se hace una estimacion de la proporcion de particulas planas y alargadas presentes, mediante la medici on direcla con un vernier, sob re el conjunto de granos de una mueSlra representativa dellotal (Norma COVENIN 264, "Metodo de

111.1 1 RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS La resistencia de los granos de agregado es lambien decisiva para la resistencia del concreto fabricado con ellos. Dada su alta proporcion en la mezcla, no se puede pretender que esta alcance una resistencia mas alta que la de los granos pelreOS que la integran. La correspondencia entre las variables relacion agualcemento y resistencia mecanica (vease Capitulo XI), esta condicionada en buena parte por la cali dad resistente de los agregados, ademas de por la dosis de agua en la pasla. En la expresion logaritmica de Abrams, las rectas tienen pendientes negativas, tanto menores cuanto menor es la resistencia de los agregados (vease Figura VL2). Los concrelOs hechos con agregados de baja resistencia tienen poca resistencia al desgaste, 10 que puede resultar critico en pavimentos, tuneles de desvio en represas, tuberias a presion, aliviaderos y otros. La resistencia mas critica es la del agregado grueso. Para evaluarla se acude al ensayo de desgasle que produce la maquina conocida como de Los

ensayo para determinar el cociente entre Ia dimension maxima y la dimension minima en agregados gruesos para concreto"). Se delermina el coeficienle 0 cocienle de forma, dividiendo la dimension maxima sobre la minima, que normativamente debe ser menor que 5. Las especificaciones limilan a 25% la proporcion de particulas de especie plana 0 alargada (coeficiente igual 0 mayor que 5). En algunos casas esto puede resullar demasiado tolerante por 10 cual se deben eSlablecer especificaciones particulares. Las particulas planas 0 alargadas dan lugar a mezclas asperas, poco trabajables, que exigen altas dosis de cemenlo y agua. En estado endurecido, las particulas planas hacen un decto de cuna cuando Ia pieza de concreto es sohCltada a compresion. Algunos eSludiosos opinan que esas paniculas favorecen la reslstenCla a lraccion y flexion, pero deb en reconocer que su presencia en los a~regados hace aumemar el porcemaJe del fraccionamiento duranle el ensayo de Los Angeles.

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Estas particulas planas y alargadas se deben, en gran parte, a las caracterlsticas geologicas y estratigraficas de la roca madre original pero tambien a inadecuados procedimientos de trituracion y cribado.

111.1 2.2 Textura Superficial Otra caracteristica que algunos estudiosos relacionan directamente con la forma de los granos es su textura superficial. No se dispone de metod os normativos para medirla, sino que suele relacionarse con el tipo de roca originaria, pero evidentemente esa relacion no es determinante. Por la evaluacion visual del agregado se puede estimar su comportamiento en la mezcla, pero para poder cuantificar su efecto hay que recurrir a las mezclas de prueba. De manera general se consideran los casas extremos siguientes: a) b)

Materiales de trituracion, con superficie irregular que brinda buena adherencia. Cantos rodados naturales, con superficie lisa que favorecen la fluidez y la densificacion.

Hoy dla es relativamente frecuente el empleo de cantos rodados parcialmente triturados, que combinan superficies mixtas, especialmente para producir concretos con resistencias superiores a las habituales. Algunos laboratorios, para medir indirectamente la angulosidad de los agregados, mid en los vacios que produce el material en su acomodo, sabiendo que las formas redondeadas se ajustan mas facilmente y producen menDs vacios.

111.13 PESO POR UNIDAD DE VOLUMEN El usa principal de las relaciones peso/volumen es para la seleccion y manejo de los agregados, por 10 que se relaciona, en cierta forma, con su calidad. En la Tabla III.6 se anotan las mas importantes desde el pun to de vista normativo.

111.13.1 Peso Unitario Suelto Se determina llenando un recipiente de volumen conocido y estable, con el agregado, dejandolo caer libremente desde cierta altura. Despues se pesa y se establece la relacion peso/volumen (Norma COVENIN 263, "Metodo de Ensayo para Determinar el Peso Unitario del Agregado" y ASTM C29). Este dato es importante porque permite convertir pesos en volumenes y viceversa cuando se trabaja con agregados. La regularidad del peso unitario, en una obra, sirve tambien para descubrir posibles cambios bruscos en la granulometrla 0 en la forma del agregado.

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TABLA

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III.6

ALGUNAS CARACTERisTICAS FislCAS DE LOS AGREGADOS ENSAYO

APLlCAClON

Pesos unitarios COVENIN 263

Peso/volumen, en pilas. Dosificaciones en volumen _ _ __ _ _D _ i_se_n_o_s de mezcla por volumen_._V'_a_cl_'o_s _ _ _ _ _ __

Peso es pecifico COVENIN 268 Y 269

Disenos de mezcla por peso

Humedad superficial caVENIN 272

Control de dosificaci6n en obra Ajustes de precio en compra de agregados

111.13.2 Peso Unitario Compacto Se realiza mediante un proceso parecido al anterior, pero compactando el material dentro del molde (Norma COVENIN 263, "Metodo de Ensayo para Determinar el Peso Unitario del Agregado" y ASTM C29). Se usa en algunos metodos de diseflo de mezcla, como es el caso del American Concrete Institute. 111.13.3 Peso Especifico Es el peso del volumen absoluto de la materia solida del agregado, sin incluir huecos entre granos (Normas COVENIN 268 Y COVENIN 269). Se usa para establecer la condie ion de volumen en ciertos metodos de diseflo de mezcla, entre ellos el de este texto (vease Seccion VI. 7.4). En la Tabla III. 7 se indican los valores usuales de estos pesos normativos, con los agregados empleados habitualmente. Para agregados especialmente livianos o especialmente pesados, el significado y la magnitud de estos pesos es diferente. Tal como se seflala en el Capitulo VI, hay ventajas en utilizar el volumen de vacios entre granos, cosa que se deriva de los pesos por volumen (Norma COVENIN 274, "Metodo para determinar los vacios en agregados para concretos" y ASTM C87) TABLA

III.7

VALORES USUALES DE LAS RELACIONES PESO/VOLUMEN DE LOS AGREGADOS NO LIVIANOS

PROPIEDAD

GRUESOS

Peso unitario suelto (kgfllitro) 1,4 a 1,5 Peso unitario compacto (kgfllitro) 1,5 a 1,7 Densidad (peso especlfico) 2,5 a 2,7

ARENA

1,5 a 1,6 _ _1,6 a 1,9_ __ 2,5 a 2,7

111.14 HUMEDAD Los agregados suelen retener algunas cantidades de agua en forma de humedad. La humedad se considera como la diferencia en peso entre: el material humedo y el mismo secado al homo. Se suele expresar como porcentaje en peso, referido al material seco. Esta humedad se encuentra en los agregados de dos maneras diferentes:

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SATURADO CON SUPERFICIE SECA

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1,100

IIL9

DISTINTAS CONDICIONES DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

una es rellenando los poros y micIOpoIOs internos de los granos, y la otra es como una pelicula 0 cap a envolvente, mas 0 menDs gruesa, En la Figura IIL9 se presenta un esquema ilustrativo, El agua interna de los granos no pasa al concreto como agua de mezclado; al contrario, cuando los granos se encuentran muy secos, pueden absorber parte del agua de la mezcla. El agua externa de los granos si pasa a formar parte de la mezcla, alterando sus proporciones. El punto de equilibrio entre el grano seco y el humedo se conoce como el estado de 'agregado saturado con superficie seca'. Esta condicion no suele ser natural, sino que se logra en los laboratorios con un procedimiento que, si bien no exige alta tecnologia, no resulta comodo 0 fkil. La humedad en exceso de este punto de equilibrio hace que , en un peso dado de agregado , haya una cierta porcion de material diferente al solido; esa cantidad de agua se incorporara a la mezcla. Por el contrario, la absorcion de agua por diferencia entre el grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes cantidades de agua de la mezcla. Estos aportes 0 retiros alteran consecuentemente la relacion agua!cemento, 0 valor 0'. En la Seccion VL12 se indica la forma como debe cuantificarse este efecto. El agua de mojado superficial de los granos del agregado, hace que estos queden ligeramente separados entre si por la pelicula que los IOdea, 10 que da lugar a que, en su conjunto, el material se 'hinche'. En los agregados gruesos este

1,05 0 L..l..~__+--+-+_+_+_+__+__+__t__4__+_-+-+-+_+_l__j___JH_+4_+_+... o 5 10 15 20 25 HUMEDAD DE LA ARENA, %

FIGURA

IILIO

CAMBIOS DE VOLUMEN DE LA ARENA AL VARIAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD

efecto es poco perceptible, mientras que en las arenas, debido a su mucha mayor superficie especffica, el fenomeno es notable. En la Figura IlLIO se ilustra este comportamiento para algunas arenas nacionales. Debido a 10 anterior, la humedad en la arena afecta la dosificacion de las mezclas, tanto si se hacen en peso como en volumen. Para la determinacion de la humedad y de la absorcion, tanto de los agregados gruesos como de las arenas, hay ensayos normativos (Norma COVENIN 268, "Agregado fino. Determinaci6n de la densidad y la absorci6n", Norma COVENIN 269, "Agregado grueso. Determinaci6n de la densidad y la absorci6n", Norma COVENIN 272, "Metodo de ensayo para determinar la humedad superficial en el agregado fino", y ASTM Cll8, Cl27, C709) Sin embargo, para la humedad y especialmente en el caso de las arenas, que es donde su determinacion cobra especial importancia practica, se emplean procedimientos mas economicos 0 mas rapidos. A continuacion se describen cuatro de ellos.

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111.14.1 Secado al Fuego La pesada 0 medida del volumen de una cantidad de arena y su posterior secado al fuego, sobre un recipiente plano, revolviendo continuamente el material, suele dar resultados emlticos debido a la heterogeneidad del calentamiento. Similar al anterior, pero empleando como Fuente de calor alcohol que se mezcla con la arena y se enciende, revolviendo el material hasta que se consume el alcohol, da mejores resultados que el anterior.

111.14.4 Ondas Ultrasonicas Equipos de desarrollo reciente, sensibles y seguros, miden el consumo de energfa de ondas ultrasonic as que atraviesan el material humedo. 111.1 5 RELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO En la Figura III.ll se presenta un esquema de las relaciones entre las caraCleristicas de los agregados, agrupadas en el centro de la figura, y la calidad del concreto; eSla se ha caraclerizado por cuatro paramelros basicos a saber: Resislencia, Relacion Triangular, Durabilidad y Fraguado. La organizacion de la figura permite apreciar, por ejemplo, la influencia de la forma del agregado sobre la relacion lriangular y la resistencia. Agregados redondeados requeriran menor cantidad de agua para una determinada trabajabilidad, permitiendo una menor relacion agua!cemento y en consecuencia una mayor resistencia. Sin embargo, eSla ventaja puede verse disminuida 0 anulada si los agregados no estan limpios, pues conllevaria una perdida de adherencia agregado-pasta y con ella una disminucion de resislencia, que podria ser superior a la tecnicamente lograda al reducir la relacion agua!cemenlo. Por ella es imponante profundizar en el analisis de cada una de estas relaciones para no llegar a conclusiones cuya validez pudiese ser limitada; sin embargo, la vision de conjunto que proporciona esta Figura es altamente valiosa.

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RESISTENCIA DEL CONCRETO

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REACTIVIDAD A LOS SULFATOS REACCION ALCALI-AGREGADO CONTENJDO DE YESO

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111.14.2 Speedy-Vac Speedy-Vac es un recipiente hermetico donde se coloca una ciena cantidad de arena con un reaclivo qufmico Ccarburo de ca1cio) el cual reacciona con la humedad y produce una proporcional cantidad de gas que se mide , por presion, en un manometro coneclado al sislema y calibrado como porcentaje de humedad. 111.14.3 Potenciometro Delectores que operan con base en la condUClividad elecLrica, los cuales emplean un sensor en contacto con el malerial y un indicador 0 registro conlinuo.

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I FRAGILIDAD (DESGASTE) I

...

DURABILIDAD DEL CONCRETO

DUREZA(RAYADO)

FORMA CARACTERiSTICAS SUPERFICIALES TAMANO MAXIMO ULTRAFINOS

RELACION TRIANGULAR - CEMENTO - AGlJAiCEMENTO - TRABAJABlLlOAD

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I MPURE:ZAS: - MATERIA ORGANICA SALES

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GRANULOMETRiA

FRAGUADO

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F IGURA III.ll ESQUEMA DE LAS RELACIONES ENTRE LAS CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS Y LA CAUDAD DEL CONCRETO

111.1 6 CONTROL DE CALI DAD En la Seccion III.2, se trato el tema de los 'Niveles de Calidad'. Ahora, despues de haber hecho una revision de las principales caracteristicas de los agregados, de los ensayos para determinarlas y de su influencia en la calidad del concreto, es procedente volver a comentar sobre el tema teniendo como guia los ensayos de control que se indican en la Tabla III.S.

111.16.1 Grado de Control Aun cuando no existen reglas fijas en cuanto al numero de ensayos, resulta evidente que la cantidad y frecuencia dependera, en buena medida, del conocimiento previo que se tenga del saque, yacimiento 0 suministro, asi como del grado de control que se practique durante el proceso de extraccion,

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almacenamiento y transporte. El establecimiento de criterios precisos para la aceptacion y rechazo del material es uno de los primeros pasos a convenir en el momento de seleccionar el suministro para la obra. Sin buenos niveles de control en los saques, en los yacimientos y en la obra, los agregados no tendran una calidad garantizada y en consecuencia los concretos con ellos elaborados no seran confiables ni tecnica ni economicamente. Los criterios a emplear en aquellos casas de agregados que no satisfagan las especificaciones de calidad vigentes se comentan en la Seccion IlL3 de este ManuaL Los indices de control rutinarios para la calificacion del agregado son: la granulometria y la humedad. La primera para verificar si se mantiene dentro de los limites pre-establecidos (yen caso contra rio rechazarla) y la segunda para realizar las correcciones necesarias en el disefto de la mezcla que garanticen la calidad final aspirada del producto.

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111.16.2 Granulometria Cuando se trata de un agregado de procedencia especifica (saque, yacimiento 0 suministro) cuya granulometria no se conozca 0 deba ser verificada, se recomienda evaluar un numero no menor de tres a cinco muestras. A partir de estos resultados se puede obtener lagranulometria promedio y la dispersion, parametros fundamentales para el disefto de la mezcla. Si se trata de yacimientos muy heterogeneos habra que au men tar el numero de muestras para permitir tener resultados estadisticamente confiables . Ademas de la evaluacion inicial, es necesario controlar la calidad granulometrica del material durante el periodo de su utilizacion, 10 cual se hace tambien mediante ensayos repetidos a 10 largo del tiempo. La frecuencia de estos ensayos depende de la variabilidad del material, que debe ser analiza do ante cualquier cambio que se observe. Para obras que requieran un nivel de control excelente, no habiendo alguna dificultad especial, los agregados quedaran bien controlados si se ensaya una muestra de arena y otra del agregado grueso, por cada 500 m' de concreto colocado 0 por cada dos dias de vaciado. La posibilidad de ejercer este tipo de control se facilita si se organiza un laboratorio en obra. Para los ensayos granulometricos el equipo basico son cedazos normativos, estufas y balanzas. En la Tabla IlL9 se reproducen los lfmites granulometricos para agregados finos y gruesos, segun COVEN IN 277. Para fines de control rapido y de orden estimativo en la comprobacion de la calidad granulometrica, se puede emplear un mechero en lugar de la estufa y el procedimiento del modulo de finura, 0 un solo cedazo (de abertura intermedia), 0 seleccionar tres cedazos (grueso, medio y fino). En todo caso deben fijarse, previa y c1aramente, las condiciones de aceptacion 0 rechazo .

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TABLA TABLA

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Ill.9

LiMITES GRANULOMETRICOS PARA AGREGADOS, SEGUN COVENIN

277:2000

Ill.lO

VALORES MAxIMOS PERMmDOS DE SUSTANCIAS NoclVAS EN AGREGADOS, SEGUN COVENIN

277

PORCENTAjE EN PESO

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L

CEDAZO

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N° 1

N°2

95 a 100

1112" ---

_____1_00_

7_5_a_90_

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100

--

112" _ _ ___

3/8"_ _ _ _ _ _50a85

114" #4 #8 #16

50 a 90 5 a 30 _0 _ a~Oa5

°- 7

a 60 - 25 -

15 a 40 . -- --

• Donde es importante el aspecto superficial • Los demas concretos

2_0 _a _60 _ _ _

° °

1%(') 1%(' )

3%(') 5% (.) 3%

0,5% 1,0%

SULFATOS

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100

0,5% 1,0% 0,1% 1,0%

(*) En el caso de agregados obtenidos por trituracion, estos limites se podran aumentar a 1,5%

para agregado grueso y a 5% y 7%, respectivamente, para agregado fino. ---

_ _ _ _ 5a20 _ _ _ _ _ _ . _ _ _ __ a 10 -----

#30

1%

CLORUROS

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a

-

0,25%

CARBON Y LlGNlTO:

Oa5

80al~15a45~~

#200: • Concreto expuesto a abrasion • Los demas concretos

PARTiCUlAS EN SUSPENSION

65 a 9~

1" 3/4" --

PARTiCUlAS DESMENUZABLES

AGREGADO FINO

PASANTE DEL CEDAlO

100 . _ _ _ _ _ _ _ _ _ __

_ _ _ _ _ _"' 10 "-'0'---- _ 9_0 a 1_0_0

2"

AGREGADOS FINOS

N°3

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3"

AGREGADO GRUESO

PORCENTAjE QUE PASA PARA

AGREGADOS GRUESOS

IN° 0

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SUSTANClAS NOCIVAS

PORCENTAjE QUE PASA PARA

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--

60 a 95 40 a 80 _ 2_0_a_60~_ _ __

#50

8a30

#100

2 a 10

Nota Los porcentajes minimos indicados para e1 material que pasa los cedazos #50 y #100 pueden reducirse a 5 y respectivamente, si se usa el agregado para concretos que contengan mas de 300 kgf de cementa por m' de mezcia, 0 si se usa una adicion mineral aprobada, para suplir la deficiencia de material en los cedazos indicados. Se permite tam bien en concretos con aire incorporado que contengan mas de 250 kgf de cementa por m ' de concreto.

°

111.16.3 Humedad La humedad de los agregados es una caracteristica que tiene que ser controlada, pues de 10 contra rio no sera posible hacer las correspondientes correcciones de los pesos de los agregados y del agua que requiere su variabilidad. La humedad es [acil de determinar; a los efectos del control en obra no es necesario siquiera hacer el ensayo normalizado, pudiendo utilizarse cualquiera de los metodos descritos en la Secci6n IlLl4. Para los agregados no especialmente absorbentes (a estos efectos los agregados livianos y otras agregados muy absorbentes son casas especiales) su contenido de humedad depende de las condiciones ambientales, 10 que en nuestro medio se reduce casi exclusivamente a la presencia 0 no de las lluvias. Un material almacenado y estabilizado a las condiciones ambientales, tendra una humedad (0 capacidad de absorci6n de agua) que se mantendra constante y que, una vez conocida con seguridad, no exige mas ensayos. Por el contrario, a un material expuesto a la lluvia y que se esta secando, se Ie debe controlar la humedad a

medida que se utiliza, antes de comenzar la primera mezcla de cada dia de vaciado. El agregado mas critico respecto ala humedad suele ser la arena, debldo a su capacidad de retenci6n de agua (retiene mayor proporci6n y su secado es mas lento). Cuando la arena esta humeda se debe pesar una mayor proporci6n de este material para compensar el agua que lleva y se debe descontar su conlenido de agua a la de mezclado.

111. 16.4 Otros Ensayos de Calidad Si es que no existe un problema especial, las restantes caracteristicas de los agregados no requieren ser determinadas mas que inicialmente (vease Tabla 1II.lO); pero si se presenta algun problema con relaci6n a alguna de estas caracteristicas (materia organica, sales y otros) que haga que la calidad del concreto quede por ese concepto, cerca del limite aceptable , entonces esa caracteristica debe ser controlada mediante los correspondientes ensayos, hechos con la frecuenCla necesaria para garantizar que no se use material inadecuado (vease Tabla IlLS). Una parte de estos ensayos requiere 5610 equipo sencillo, pero otros tienen que ser efectuados por laboratorios especializados.

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IV CEMENTO CAPiTULO

EI cementa es el componente activo del concreto e influye en todas las caracteristicas de este material. Sin embargo, el cemento constituye aproximadamente solo un 10 a un 20% del peso del concreto, siendo el 80 a 90% de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de que se desarrollen las propiedades del concreto. En la practica, tambien son decisivas la calidad de los agregados y las proporciones entre los componentes. De los componenLes del concreto, el cementa es el mas caro por unidad de peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cemento es un material relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material se debe considerar el costa de: la extraccion de los minerales, de dos moliendas a un alto grado de finura; una coccion a elevada temperatura (unos 1.450°C), el control estricto de los procesos, la homogeneizacion, los cuidados ambientales, etc. EI cementa se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza. Su elaboracion se realiza en plantas industriales de gran capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente, 10 que redunda en su calidad y en la confiabilidad que sobre el pueda tener el usuario.

IV.1 CONSTITUCION Cuando se habla del cemento, implicitamente se alude al cementa Portland 0 cementa sobre la base de Portland, ya que son los productos aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales. Para otros aglomerantes distintos, tambien empleados en construcci6n, se suele afladir a la palabra cemento, alguna otra que los especifique (cemento de escoria, cementa puzolanico, cemento supersulfatado, etc.). El cementa Portland 0 cemento simplemente, es una especie de cal hidraulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen quimicamente unas materias de caracter acido Csilice y alumina principalmente) provenientes de arcillas, con otras de caracter basico Cprimordialmente cal) aportadas por calizas. Esta reaccion tiene lugar entre las materias primas, finamente molidas, calentadas en homos a temperaturas de semifusion. El producto resultante no es una especie quimica 0 mineralogica unica, sino una mezcla compleja de minerales artificiales cuyas denominaciones y formulas se dan en la Tabla IV 1. A los efectos practicos, se puede considerar esta mezcla como [ormada por los cuatro primeros componentes de esa tabla.

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TABLA IVI

FABRICACION

-

DEL

CEMENTO

COMPONENTES MINERAL6GICOS DEL CEMENTO PORTLAND

COMPONENTE Siiicato lricalcico Silicato dicalcico Aluminalo tricalcico Ferritoaluminato tetracalcico Yeso AJcalis Magnesia Callibre Residuo insoluble

FORMULA QUiMICA 3CaO - Si0 2 2CaO - Si0 2 3CaO - A120} 4CaO - Al2 0 - Fe 20} Ca S04 - 2K 2 0 Na 2 0 + K2 0 MgO CaO + Ca (OK), Si0 2 + R20 )

FORMULA ABREVIADA C}S C 2S C}A C 4 FA

PREPARACION

DEL CRUDO HOMOGENEIZACION ALMACENAMJENTO

Y

SILO

SILO

N+K M

L

CL K!. OBTENCION

Este material que sale del homo de la fabrica de cementa y que se llama 'klinker" 0 'clinker', son trozos redondos, de mayor 0 menor tamano, formados por conglomerados debido a la semifusi6n a que estuvo sometido el polvo de las materias primas iniciales. Este clinker debe ser molido de nuevo a tamanos todavfa menores para potenciar la [mura capacidad de reacci6n de los granos de cemento . Esta ultima molienda se lleva a cabo conjuntamente con una pequena proporci6n de yeso . La incorporaci6n de yeso impide el fraguado instantaneo, regula el fraguado y el inicio del proceso de endurecimiento al controlar las reacciones de hidrataci6n temprana del aluminato tricalcico C3A. Finalmente, el fino material resultante es el cemento tal como se conoce, capaz de combinarse con agua y dar origen a productos hidratados que se entraban fntimamente entre sf, adquiriendo las propiedades de resistencia y durabilidad que Ie son caracterfsticas. En la Figura IV 1 se presentan, en forma esquematica, las diferentes etapas en la fabricaci6n del cemento. Por medio del analisis quimico se puede determinar las proporciones de los compuestos que contiene el cemento, los cuales son expresados como 6xidos (vease Tabla IV2). A partir de ellas y mediante determinadas ecuaciones, se calculan los componentes mineral6gicos formados en el equilibrio (vease Tabla IVl ). Esta es

DEL CLINQUER

GRANULACION

Q

PRECALENTAMIENTO CALCINACION

PLATO

COMBUSTIBLE ALMACENAMIENTO

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PATIO DE CLiNQUER

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ENFRIAMIENTO

ETAPA

FINAL

ADICION DE YESO

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MEZCLADO AL MACENAMI ENTO ENSILADO

MOLIENDA FINAL

ENSACADO DE SPACHO

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TABLA IV2 OXIDOS QUiMICOS DEL CEMENTO PORTLAND

COMPONENTE Silice Alumina Oxido de Hierro Cal 5ulfatos (Yeso) Magnesia Alcalis

FORMULA QUiMICA

5i0 2 A120} Fe 20 } CaO 50} MgO Na 2 0, K2 0

FIGURA IVI FORMULA ABREVIADA

5 A F C Y M N,K

LiMITES DE LA COMPOSICION USUAL PROMEDIO, % 19-25 3,5-8 2,5-4,5 62-65 1,5-4,5 0,5-5 0,2-1,2

ESQUEMA DE LAS ETAPAS DE LA FABRICACI6N DEL CEMENTO

una forma indirecta de averiguar la composici6n mineral6gica del cemento, con la cual se infieren aproximadamente sus propiedades. El calculo exacto requiere considerar otros aspectos que no indicamos, pero el calculo aproximado, junto con el conocimiento de las caracterfsticas que comunica al cementa cada componente mineral6gico, es de gran utilidad practica (vease Tabla IV3). Hay otros procedimientos de analisis mineral6gico que, conjuntamente con el indicado, permiten el conocimiento de la composici6n pero, por su mayor especializaci6n, son de usa menos extendido.

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TABLA

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IV.3

PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES MINERALOGICOS DEL CEMENTO PROPIEDAOES

COMPONENTE

C 2S

AOlcIONES:

Escoria Sidenirgica Puzolanas Otros

• • • • • • •

Altas resislencias iniciales Alto calor de hidrataci6n Desarrollo lenlo de resistencias Moderado calor de hidrataci6n Muy nipido desarrollo de resistencias Muy alto calor de hidrataci6n Gran sensibilidad a los agresivos ~micos (sulfat0-'sC,-) ---:-----:c-o• Uti! para la formaci6n de clinker (fase liquida) • Desarrollo lento de resistencia • Bajo calor de hidrataci6n • Buena resistencia a la agresi6n quimica

Sobre el principal parametro de control del cemento, como 10 es su resistencia mecanica, tiene gran influencia la Hnura de grano a la cual fue molido el producto. Para los cementos de usa estruclural que no estan constiluidos exclusivamente por clinker Portland, sino por una mezcla con cienas proporciones de otros materiales como pueden ser los cementos de escoria, los puzolanicos, 0 de cenizas volanles, las propiedades del cemento dependen de la calidad y composici6n del Portland que llevan y de la calidad y la proporci6n del otro material acompanante. Para estos cementos no liene significado el calculo de la composici6n partiendo del analisis quimico del producto total, sino que el calculo debe hacerse con base en el analisis por separado de cada uno de los materiales que 10 forman. Las materias primas naturales que se utilizan para la obtenci6n del clinker, ademas de los constituyentes necesarios, llevan inevitable mente otros que se pueden considerar impurezas, algunos de los cuales se presentan esporadicamente, pero otros en forma siSlematica (principal mente alcalis y magnesia). Estas impurezas pueden llegar a tener influencia en la calidad del producto y, a veces, pueden Ilegar a ser decisivas en el comportamiento del concreto, por 10 cuallos fabricantes de cementa deb en extremar sus controles para evitarlas 0 reducirlas a limites normativos.

IV.2 HIDRATACION DEL CEMENTO En la Figura IV2 se ilustra el proceso de hidrataci6n del cemento. Al contacto del agua con el polvo de cemento se inicia una reacci6n quimica (fraguado) desde la superficie hacia el centro de cada uno de los granos (de diferente lamano) que constituyen el cementa (cuadro a). A los pocos minutos ya

a) MEZCLA

b) FRAGUADO (Coagulacion)

c) ENDURECIMIENTO

CLINQUER, partfculas hasta 300 ~ AGUA,SOLUCION,CANALES SOL - GEL GEL CRISTALES (cal, aluminatos, sulfoaluminatos) Haces de fjbras (3-4).1.)

AGUA,HUMEDAD

FIGURA

entrecruzadas, con ultramicroporos (de fraccion de 11)

rv.2

ILUSTRACION DEL PROCESO DE HIDRATACION DEL CEMENTO

se ha formado un coloide (sol) alrededor de cada grano (cuadro b); las areas coloidales crecen y se fund en en una matriz dentro de la cual que dan particulas de cemento y agua libre (cuadro c); la matriz va endureciendo gradualmente y, en pocas horas, se convierte en un gel con inclusiones de cemento sin reaccionar, agua libre, poros y cristales (cuadro d). Siempre que haya humedad ambiental el proceso de fraguado continua varios anos, y, como en toda reacci6n quimica, la temperatura ambiente condiciona la velocidad de reacci6n. A largo plazo, la matriz de pasta de cemento esta formada por: a) b)

Haces de fibras entrecruzadas. Inclusiones de granos de cemento (los mas grandes originalmente) que todavia estan en proceso de reaccionar.

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c) d)

EI cementa de uso mas extendido es el que corresponde al Tipo 1. En Venezuela la mayor parte de la produccion es de cemento Portland de ese lipo, slendo mucho menor la produccion del Tipo II, y solo ocasionalla del Tipo III.

Canales y poras, ocupados 0 no por agua. Cristales (cal, aluminatos y sulfoaluminatos).

IV.3 CLASIFICACION. TIPOS

IV.4 CEMENTO CON ADICIONES

Dentro de los limites generales de composicion con los cuales se obtiene el clinker, se pueden establecer algunas variantes, las cuales dan lugar a productos de caracteristicas algo diferentes entre si, que constituyen los dislintos tipos de cementos (vease Seccion IV12). En la Tabla IV3 se dan las principales caracteristicas que confieren al cementa los distintos componentes mineralogicos que 10 integran. Dentro de los limites de composicion indicados, y combinando las proporciones de las materias primas de manera que el clinker resultante tenga una composicion alta 0 baja de determinados componentes, en cada caso se obtendra un cementa que gozara, en alto 0 en bajo grado, de las caracteristicas que Ie puede comunicar ese componente. Por este procedimiento y en combinacion parcial con la finura de molienda, se puede establecer ciena variedad de tipos de cementos. La Norma Venezolana COVEN IN 28 "Cementa Portland. Especificaciones" y la nOrLeamericana ASTM C150, consideran cinco tip os de cemento Portland, cuyas caracteristicas se presentan en la Tabla IV4. Los cementos que desarrollan rapidamente sus TABLA IY.4

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND, SEGUN COVENIN 28: 1993 y ASTM C 150 TIPO

II III

IV V

CARACTERlSTlCAS Uso general Resistente a los sulfatos y bajo calor de hidratacion Altas resistencias iniciales Muy bajo calor de hidratacion Muy alta resistencia a los sulfatos

LiMITES DE IA COMPOSICION USUAL PROMEDIO %

C3S

C,S

C3A

C 4 FA

40-55 40-50

25-30 25-35

8-15 8

5-10 10-15

50-63 25-35 32-42

15-20 40-50 38-48

3-15

8-12 10-15 10

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resistencias se basan en una alta proporcion de silica to tricalcico y alumina to tricalcico; en definitiva, en composiciones altas en cal. Como se vera, para esta propiedad tambien se juega, con la finura. Los cement os de moderado calor de hidratacion (usados para los grandes vaciados de concreto) y moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de aluminato tricalcico y en parte del silica to tricalcico, es decir, composiciones baJas en alumina y cal. Para los cementos que deban tener esta resistencia a los sulfatos en mas alto grado, el contenido de alumina se debe bajar aun mas drasticamente. Como contra partida, los cementos con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de los iones clorura y, por 10 mismo, protegen menDs el refuerzo metalico.

Ademas de los cementos Portland y especialmente en algunos pafses, es frecuente el usa de cementos basad os en clinker Portland y una proporcion de otro material que, aun no leniendo propiedades aglomerantes por sf mismo, las desarrolla cuando se mezcla con el Portland. Estos cementos resultan, en cuanto a calidad, simi lares al Portland hasla ciertos limites del material afladido. En las especificaciones normativas, estos cementos tienen las mismas exigencias, se emplean sin restriccion para concretos estruclurales y, a los efeclos practicos, se consideran como Portland. Pero el material adicionado comunica al cemento mixto caracteristicas que merecen tomarse en cuenla, cosa particularmente notoria cuando los lfmites de la adicion sobrepasan ciertos valores. En tales casas resultan nuevos lipos de cemento, englobados todos ellos en 10 que se denomina 'cementos con adiciones'. Las adiciones al clinker pueden ser materiales activos, es decir, que pueden colaborar parcial mente en las reacciones cementiceas, 0 materiales inertes 0 neutros. Las adiciones activas eSlan constituidas fundamentalmente por escorias basicas granuladas de alto homo 0 electrico, y puzolanas naturales 0 artificiales tales como cenizas volantes de centrales termoelectricas, 0 arcillas activadas. Las escorias para adicion al cementa son subproductos de la industria del hierro y el acero, los que pueden ser molidos separadamente y mezclados con el cementa Portland, 0 molidos conjuntamente con el clinker de cementa Portland y yeso. La actividad hidraulica lalente de estas escorias se desarrolla al contacto con el agua, la cal y los alcalis del cemento. La praporcion de escoria en la composicion final del cementa puede sobrepasar el 50%. En el caso de adicion sobre la base de puzolanas, este material pulverizado adquiere propiedades hidraulicas al fijar hidroxido de calcio a temperatura ambiente. Las puzolanas naturales son rocas volcanicas de naturaleza diversa; las artificiales son principalmente, cenizas volantes procedentes de centrales termoelectricas 0 de procesos de obtencion de aleaciones de ferrosilicio. Estos maleriales casi exclusivamente siliceos, de textura fina, se activan en contacto con la cal de hidrolisis de los silicatos del clinker, que se encuentran en disolucion en la fase liquida de la pasta de cemento. Se afladen al cementa en proporciones que varian de un 15% a un 30%. Estas adiciones activas, como se seflala en la Tabla IV3, confieren al cemento algunas caracterfsticas entre las que destacan:

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Reducen la cantidad de calor que se genera durante la hidratacion, Mejoran la capacidad resistente a la agresion quimica, Tienen escasa permeabilidad a los iones cloruro (el de escorias), Producen un desarrollo mas lento de las resistencias mecanicas, En Venezuela se ha fabricado un cemento, mezcla de Portland y de escoria (Norma COVENIN 935 "Especificaciones para cementa Portland-escoria" y ASTM C595), Y se esta en condicion de iniciar la produccion de otros cementos con adiciones, Las adiciones de materiales neutros, tambien denominados 'fillers', son principalmente de naturaleza caliza, En general, esta comprobado que adiciones de ciertas calizas en cantidades de hasta 5% del peso del cemento, y molidas conJuntamente con el clinker, no afectan la resistencia, mejoran la plasticidad y el comportamiento reologico del concreto, y disminuyen la retraccion,

IV.S CALI DAD La mayoria de los ensayos que se necesitan para controlar la cali dad del cemento requieren el usa de aparatos muy sensibles y muy complejos, Las pruebas deb en ser efectuadas en condiciones especificas de humedad y temperatura, dada la gran influencia que tienen estos parametros sobre los resultados, Esto divide las practicas de control del cementa en dos grupos: CO los ensayos que suele hacer el usuario, y; (ii) los que necesariamente tiene que hacer el fabricante, Los dos indices principales que emplea el usuario para conocer directamente la calidad del cementa son el fraguado y la resistencia mecanica. El fabricante, ademas de estos, debe vigilar: la composicion quimica, la estabilidad de volumen, el grado de finura, la plasticidad, el calor de hidratacion, los residuos insolubles y la perdida al fuego. Algunas de las propiedades medidas por tales ensayos pueden ser trascendentales en determinados momentos, por 10 cual el usuario del cementa haria bien en conocer sobre estos aspectos. A pesar del hecho de que todas estas propiedades del cementa tienen influencia sobre el concreto, los calculos del diseno de mezcla no suelen tomarlas en cuenta y esencialmente se limitan al valor del peso especifico. Dentro de un mismo tipo y clase de cemento es posible que haya una gama de calida des que dependen de las caracteristicas de las materias primas y de los detalles del proceso de fabricacion, pero los resultados finales de los ensayos deben encuadrar dentro de los !imites de variabilidad que prescriben las especificaciones normativas. Los cada dia mas exigentes concretos requieren tambien cement os de alta calidad, con la apertura hacia nuevos tipos que aporten ventajas particulares en determinados casos. La calidad de los cementos venezolanos se evalua mediante la Norma COVENIN 28, "Cemento Portland. Especificaciones", la Norma COVENIN 935,

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"Cemento Portland-escoria. Especificaciones", y la Norma COVENIN 3134, "Cemento Portland con adiciones. Especificaciones", y con el conjunto de normas de ensayo correspondientes. El cementa es el componente del concreto que mas se comercializa internacionalmente; Venezuela es un buen ejemplo de ella con sus exportaciones al Caribe, a los Estados Unidos, a Europa y a Africa. Esta circunstancia esta llevando a que los cementos se vayan pareciendo unos a otros y a que las Normas busquen un conjunto de parametros globales, de facil identificacion y comprobacion. Todo ella pudiera interpretarse como un camino hacia las normas de comportamiento, especialmente despues del paso pionero que ha dado ASTM con la aparicion, en 1993, de la Norma Cll57, "Standard Performance Specification for Blended Hydraulic Cement".

IV.6 TIEMPO DE FRAGUADO Cuando se mezcla el cemento con el agua de amasado se produce una pasta que mantiene, durante un tiempo, una plasticidad casi constante. Posteriormente se aprecia un cierto atiesamiento que luego se ira pronunciando. El lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momenta de aparicion del atiesamiento se conoce como tiempo de [raguado. Hay varias maneras de detectar el momenta en que se produce el cambio, pero en la practica generalmente se recune a medidas indirectas, empleando la informacion obtenida con penetrometros. EI atiesamiento, 0 perdida de plasticidad de la pasta, es un proceso gradual aun cuando el fraguado debe ser definido en un tiempo preciso. Eso obliga a establecer parametros empiricos normalizados, que son de validez universal. El procedimiento mas usual es la aplicacion de la aguja de Vicat, (vease Figura IV3) ensayo establecido en la Norma COVENIN 493, "Cemento Portland. Determinacion del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat" y !,-STM C 191. El tiempo de fraguado puede ser medldo tamblen en morteros y en concretos, empleando un penetrometro apropiado tal como el que se establece en la Norma COVENIN 352, "Metodo de ensayo para determinar el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la penetracion" y ASTM C403. Aunque este proceso de fraguado tambien se debe a las reacciones de hidratacion del cemento, no hay relacion directa entre las mediciones en pasta y las medici ones en concreto, donde se hacen sentir otras variables tales como: los distintos valores de relacion agua/cemento de cada caso, las diferentes dosis de cementa y la posible presencia de ciertas sales que provengan del agua 0 de los agregados.

IV.7 RESISTENCIAS MECANICAS Las resistencias mecanicas del concreto se deben al cemento, pero estan condicionadas de modo decisivo por la calidad y proporciones de los restantes materiales componentes de la mezcla. Para detectar 0 comparar calidades resistentes

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America. En Venezuela este es el procedimiento que exige la Norma COVENIN 28, "Cemento Portland. Especificaciones". El conocido como RILEM, que hoy es una Norma ISO, de caracter internacional, cada vez mas utilizado en el mundo. En Venezuela corresponde a las Normas COVENIN 497, "Cemento Portland. Determinaci(jl1 de la resistencia a la traeeion por .flexion de morteros" y COVENIN 498, "Cemento Portland. Determinacion de la resisteneia a la compresion de morteros, usando las poreiones de prismas rotos por .flexion", ASTM C348 y C349.

FIGURA

IV 3

APARAlO DE VICAl

de cementos con base en el ensayo de piezas de concreto, las mezclas deben ser estrictamente iguales en Lodos los aspectos, incluidas las condiciones del ensayo excepto, naturalmente, el cementa que se desea comparar. Es decir, se deben fijar como parametros estables todos los factores que no sean el cemento mismo. Este procedimiento, uLil en muchos casas e incluso normativo en algunos paises, ado Ieee sin embargo de defectos importantes. Es costoso. El empleo de concreto obliga al manejo de cantidades relativamente grandes de materiales; ademas, mantener un suministro de agregados de calidad constante, como exigen las pruebas, suele ser algo dificil y que plantea un control muy laborioso. Es poco preciso. Aim en laboratorios bien dotados y con personal especializado, es di[[cil obtener coeficientes de variaci6n por debajo del 4%, para edades de 28 dias. Solamente se podria llegar a mayo res precisiones por el costoso procedimiento de la repetici6n de mezclas. Ante estas dificultades se ha optado por ensayar morteros, con 10 que se disminuyen gran parte de las dificultades; se manejan cantidades menores de materiales, las probetas de ensayo son de menor tamano y peso, y resulta mas facil mantener constanLe la calidad de la arena que se emplea como agregado. Actualmente los metodos de ensayo mas difundidos son: El de ASTM Cl09, de Estados Unidos, que ha sido adoptado por muchos otros paises, especialmente los de su influencia mas directa en

Ambos procedimientos cumplen bien su finalidad. Los dos exigen equipos de ensayo y personal especializado y, trabajando en condiciones adecuadas, con ambos se pueden obtener coeficientes de variaci6n adecuados, del orden del 2%. Entre ellos hay diferencias; unas relativas al metodo en sf (tipo de arena, forma de la probeta) y otras en cuanto a los resultados que se obtienen. Entre estas ultimas es importante destacar que el metoda RILEM produce valores, en general, con menor dispersi6n. En la Figura IV 4 se reproducen dos graficas, donde se ilustra ese efecto. Las cifras de resistencia que dan los metodos COVENIN, ASTM 0 RILEM, no indican directamente la que se obtendra en el concreto, donde intervendran adem as los factores de calidad de los agregados y la proporci6n de sus componentes. Sin que ella sea pnictica general, las especificaciones basadas en el metodo RILEM suelen ser mas estrictas que las ASTM y exigen cifras minimas mas cercanas a los valores reales que puede proporcionar el cemento. Probablemente como consecuencia de esto, es que en muchos paises los cementos se clasifican, independientemente de su tipo, por sus resistencias mecanicas. Es claro que estas Normas pueden tener, como contrapartida, una excesiva polarizaci6n del concepto de calidad sobre la resistencia, dando paralelamente amp lias libertades al cementa en el cumplimiento de otros parametros. Como eJemplo, desde 1985 la Norma Espanola UNE, estableci6 las categorias del cemento por resistencias, determinadas por el ensayo ISO, las cuales se presentan en la Tabla IV5. Para el diseno de mezclas es practica general en muchos parses, y entre ellos Venezuela, el considerar la resistencia del cementa como un parametro fijo. Ello es posible porque la diferencia de calidad entre marcas es relativamente pequena y porque, en la adquisici6n de los cementos, incide sensiblemente el costo de transporte; de esta manera, con raras excepciones, cada regi6n utiliza los mismos cementos. Sin embargo, en los casos en que no se cumple esto, 0 se quiere un calculo del diseno mas afinado, 0 se ha detectado alguna variabilidad notable en el producto, es interesante poder introducir este parametro de la resistencia del cemento como una variable mas del diseno de mezclas, como se hace en la Secci6n Vr.ll.

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TABLA lY.5

CATEGORiAS DE LOS CEMENTOS POR SU RESISTENCIA, SEGUN NORMA ESPANOLA UNE: 1985 500-\--- RESISTENCIA ( N / DENOMINACIONES

DESIGNACION

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especihcacion nacionat es ta COVENIN 2503, "Arena narmalizada para ensayas de cementa. Requisitas".

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IV.8 FINURA

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FIGURA lY.4

RELACI6N DE RESISTENCIAS ENTRE MORTEROS NORMATIVOS Y CONCRETO

IV.7.1 Arena Normalizada EI metodo RILEM permite que cada pais use arenas propias para el ensayo, aunque sus caracteristicas deb en estar estrictamente controladas como es el caso de la arena de Monay, en el estado Trujillo. En ultima instancia se debe usar como patron y referencia una especffica arena belga. EI metodo ASTM ofrece una apertura semejante y Venezuela localizo y uso cierta arena del Estado Monagas, normallzada por COVENIN, como equivalente de la arena de Ottawa (USA). La

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Supercemento 55 45A 45 35A 35 25 AL 55

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Al hacer concreto, las muy finas particulas de cemento se mezclan con el agua de amasado para constituir la pasta que engloba a los materiales petreos. Pasta que, a medida que transcurre el tiempo, va adquiriendo resistencia debido a las reacciones entre el agua y el cemento. Como en toda reaccion, la superficie de contacto es uno de los factores que condiciona su velocidad. De aqui que los cementos mas finamente molidos tengan una velocidad de hidratacion mayor y, por 10 tanto, un desarrollo de resistencia mas rapido. Cuando se calculan las posibles caracteristicas de un cementa sobre la base de su composicion rriineralogica, la finura del cementa es un dato decisivo para la interpretacion, especialmente de las resistencias a temprana edad. El cementa es un polvo demasiado fino para poder determinar el tamano de sus particulas por un procedimiento granulometrico con base en tamices. Por tal razon se desarrollaron otros procedimientos. Hay varios metodos para determinar esta caracteristica, pero en la practica los de usa mas extendido son dos: el turbidimetro Wagner (Norma COVENIN 488 , "Cementa Partland. Determinacion de la finura par media del turbidimetro" y ASTM Cl15), y el permeabilimetro Blaine (Norma COVEN IN 487, "Cementa Partland. Determinacion de la finura par media del aparata Blaine de permeabilidad" y ASTM C204), siendo este ultimo el de mas frecuente referencia. El permeabilimetro se basa en determinar la velocidad de paso de una corriente de aire a traves de un bloque de polvo de cementa compactado, velocidad que, par la Ley de Stokes, se relaciona con la geometria de las particulas. Las cifras que proporciona el ensayo, centimetros cuadrados de superficie de particulas de cementa por cada gramo de material, no son absolutas ni com parables directamente con otros procedimientos, pero Sl son valid as y reproducibies dentro del metodo , que es sensible y seguro.

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Los cementos usuales se muelen a finura Blaine del orden de 2.800 a 3.500 cm2/g. Cuando se sobrepasan los 4.000 cm2/g, y dependiendo de la composici6n del cemento, empiezan a presentarse en el concreto problemas secundarios, como son dificultades de mezclado y mayor retracci6n. Estos inconvenientes, unidos al elevado costo de la molienda , limitan la finura del producto. Por el contrario, cementos de molienda mas gruesa tienden a inducir perdida de cohesi6n, segregaci6n y exudaci6n en el concreto fresco. Aunque la exudaci6n depende tambien de otros factores (finura de la arena , riqueza de la mezcla, etc.) la finura y la composici6n del cemento son condicionantes de este fen6meno, en el cuallos s6lidos suspendidos en el concreto fresco se sedimentan permitiendo que parte del agua de mezclado se desplace a la superficie, se ubique debajo de las armaduras horizontales disminuyendo su capacidad adherente con la pasta. En la Figura IV5 se ilustra el efecto de la finura del cementa sobre la resistencia del concreto a diferentes edades. Se observa que la influencia es muy fuerLe a los 7 dias, va decreciendo con la edad y es muy pequena al cumplir el ano (5% de aumento en la resistencia al duplicar el valor de la finura). El procedimiento de moler mas fino es un recurso usual en la fabricaci6n del cemento para obtener productos con altas resistencias iniciales. Se usa incluso para producir un Tipo III a partir del clinker de un Tipo I, dentro de ciertas limitaciones. La necesidad de lograr un desarrollo mas rapido de resistencias para ciertos tipos de obra, y las restricciones para el usa de aditivos aceleradores en algunos casos, ha derivado en la oferta de cementos de desarrollo veloz de resistencias basado, en muchos casos, en la mayor finura de molienda del producto. Pero esa finura que adelanta las resiSlencias iniciales, influye muy poco sobre las finales con 10 cual, alcanzada esa alta resistencia temprana, el cementa ganara en menor proporci6n con el paso del tiempo . Entre dos cementos que alcancen la misma resistencia a los 7 dias, el de granulometria mas gruesa desarrollara mayores resistencias a largo plazo que el otro.

IV.9 DESARROLLO DE RESISTENCIAS Tal como se sena16 en la Secci6n IV3 y en la Secci6n IV8, el desarrollo de resistencias del cementa depende tanto de su composici6n como de su finura y, aun dentro de un mismo tipo de cemento, puede haber diferencias notables. El desarrollo de las resistencias, 0 velocidad de endurecimiento, tiene importancia en la tecnologia del concreto porque puede orientar las acciones del desencofrado y porque, de su conocimiento, se pueden inferir informaciones relativas a la predicci6n de resistencias normativas, a los 28 dias, con base en los resultados de ensayos hechos en edades mas tempranas. Los cement os Tipo III son especificamente de desarrollo rapido de

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IV.5

EFECTO DE LA FINURA DEL CEMENTO SOBRE LAS RESISTENCIAS DEL CONCRETO

resistencias. En cuanto al Tipo I, el mercado internacional del cementa 10 prefiere, actualmente, con la capacidad de alcanzar en corto tiempo valores de resistencia mecanica relativamente altos. En los ultimos anos, la relaci6n entre los compuestos C3S y C2S ha ido aumentando progresivamente, con la consecuente ganancia de resistencias tempranas y con el aumento de la temperatura de reacci6n. Los cementos Tipo II son de desarrollo mas lento y los Tipos IV YV, mas lentos todavia.

IV.10 CALOR El calor acelera las reacciones de endurecimiento del concreto y por ·10 tanto afecta su fraguado, trabajabilidad y resistencia, produciendo contracciones 0 dilataciones del material que pueden alterarlo de manera importante. Por esta

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multiple acci6n el calor es estudiado en varios Capitu10s de este Manual. El calor en el concreto depende de dos fuentes principales: La temperatura ambiente, que afecta los materiales constituyentes antes del mezclado y al propio concreto durante el mezclado y e1 transporte. El calor de hidrataci6n del cemento, que es una reacci6n exotermica propia del material. El calor de hidrataci6n se une al calor ambiental para determinar 1a temperatura del concreto.

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Esa temperatura del concreto depende, ademas, de sus condiciones para acumular 0 disipar calor, principalmente del volumen, y de la forma y dimensiones de las piezas. Las secciones estructurales delgadas 0 donde una de las dimensiones es mucho menor que las otras dos (losas, muros) , disipan mas facilmente el calor cediendolo al ambiente; pero se hace mas dificil a medida que las secciones son mas gruesas. El calor de hidrataci6n del cemento se puede medir indirectamente como el calor de disoluci6n (Norma COVEN IN 495, "Cemento Portland. Determinacion del calor de hidratacion" y ASTM Cl86) En el grafico de la Figura IV6 se dan curvas tipicas del desarrollo del calor de hidrataci6n con el tiempo, para los distintos tipos de cemento. Con este calor de hidrataci6n y las caracteristicas termicas de los restantes componentes del concreto, se puede calcular la cantidad de calor y la temperatura que se desarrollaran en la masa. Mas importante que el calor total desprendido es la velocidad con que se desprende; esta condiciona la temperatura maxima que alcanzara el concreto, siendo esta temperatura, y el momento cuando se produce, los parametros de mayor interes. En la Figura IV7 se reproduce un grafico basado en promedios de incrementos de temperatura ambiente, cuando esta es de 20°e.

IV.11 CEMENTO CALIENTE El cementa recien fabricado suele conservar una parte importante del calor que adquiri6 durante su ultima molienda y, a veces, por urgencia de suministro, se emplea aun caliente. Las especificaciones normativas venezolanas prescriben 75°C como temperatura maxima. Pero aun con menores valores, el cemento puede producir trastornos importantes durante el mezclado, que indirectamente van a verse reflejados en la posible evaporaci6n de parte del agua de amasa do , tendencia a la retracci6n y agrietamiento, y descenso de las resistencias. El cemento caliente, en la mezcla, puede producir un tempranisimo atiesamiento 0 desecaci6n, que suele sorprender a los operarios que manejan el concreto recien salido de la mezcladora, en cuyo caso y casi siempre inconsultamente, suelen afladir agua para recobrar la plasticidad normal de la mezcla. Tal medida debe ser evitada.

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1Y.6

EVOLUCI6N DEL CALOR DE HIDRATACI6N SEGUN EL TIPO DE CEMENTO

El profesional al frente de la obra, bien instruido en la tecnologia del concreto, debe informar a su personal que maneja la mezcla, que esa desecaci6n temprana suele ser el fen6meno llama do 'falso fraguado' . Este se puede producir en los momentos inmediatos al mezclado por efecto de altas temperaturas en el cemento,.o por otras causas relativas al tipo de yeso que fue mezclado y molido con el clmker. Ese posible atiesamiento es de naturaleza tixotr6pica, es decir: produciendo rigidez en estado de reposo pero volviendo a su condici6n plastica si hay remezclado. Ese remezclado y no el afladido de agua, es 10 que debe realizar el personal de la obra. Hay cementos que pueden presentar el fen6meno de falso fraguado pero, como tal situaci6n suele ocurrir en los primeros cinco minutos de la reacci6n, la mayoria de las veces no se detecta porque la mezcla est a todavia dentro de la maquina mezcladora, en plena agitaci6n que corrige el fen6meno. Es importante distinguir entre la perdida normal de asentamiento con el

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Ademas del Portland, se emplean en la construccion otros tipos de cementos cuyas caracteristicas de indole tecnica 0 economica, pueden hacerlos importanles en algun lipo de obra, 0 en alguna region geografica. A continuacion se citan los mas conocidos .

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IV.12 OTROS CEMENTOS

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A titulo informativo cabe seflalar que cuando se conoce la temperatura de cada componente el concreto en el momento de realizar la mezcla, puede estimarse aproximadamente la temperatura del concreto fresco en el momenta de su colocacion (ACl 305 R-91). A partir de esa misma formulacion se puede inferir que un incremento de 1,2°C en la temperatura de los agregados producira un incremento de 0,6°C en la del concreto. Para lograr este mismo incremento se requerira un aumento de 5°C en la temperatura del cemento.

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CEMENTO PORTLAND

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liempo y los efectos de 'falso fraguado'. La perdida normal es gradual, aproximadamente proporcional al tiempo y no se reestablece el asentamiento con un remezclado. Cuando ocurre un 'falso fraguado severo ' el asentamiento desaparece en los primeros minutos (aproximadamente cinco a diez minutos), pero se recupera con el remezclado. El ' fraguado instantaneo' es otro fenomeno asociado a la perdida de asentamiento pero esta es mas severa y menos recuperable. Aunque la temperatura del cemento sea relativamente alta, su aporte a la temperatura total del concreto se ve disminuido, en parte por el bajo calor especi[ico del cementa y en parte por la baja dosis en que suele intervenir en la mezcla; aun asi, el disenador de mezclas de concreto hara bien en evitar abusos en las cantidades de cemento a emplear. TrabaJando con dosis por debajo de los 400 kgflm 3 todavia se puede ser algo tolerante, dependiendo de las circunstancias de cada caso.

De albanilena. ESlOS cementos emplean la cal como componente activo en vez de Portland, 10 que hace recomendable su uso en albaflileria, para elaborar rrisos 0 pegar bloques (Norma COVENIN 3374 "Cemento de albanilena"). Para ese uso especifico se preparan tam bien cementos que mezclan Portland con alguna proporcion de caliza finamente molida (carbonato de calcio) con 10 cual aumentan la retentividad de agua y la untuosidad de los morteros que se preparan con ellos. Se les suele llamar tambien cementos de cal 0 de mamposteria. No alcanzan las mismas resistencias que los Portland. La Norma COVEN IN 1753, "Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Ancilisis y diseno", en su Articulo 3.2, prohfbe el uso de este tipo de cementa para la fabricacion de concreto estructural. Aluminosos. Por un procedimiento similar al empleado para el Portland, aunque a temperaturas mucho mas altas y cuyos componentes principales son alumina y cal, se fabrica un cemento que se denomina aluminoso. Desarrolla un gran calor de hidratacion, adquiere altas resistencias tempranas y resiste muy bien el ataque de sulfa tos. Sin embargo, se conocen muchos casos en los que , al cabo de cieno tiempo de terminada la obra, el cementa habia sufrido cambios en su cristalografia con degradacion de sus propiedades y posterior ruina total de la construccion. Actualmente se pueden preparar cement os aluminosos sin ese grave problema, pero persiste el temor a emplearlos estructuralmente, razon por la cual algunos paises han prohibido oficialmente su uso. Este cemento es muy util para preparar concretos refractarios. Supersulfatados. Otro cementa distinto es el que se identifica como sobresulfatado 0 supersulfatado. Esta constituido por escoria siderurgica y

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yeso, con una pequena adicion de clinker Portland. Es un cemento con muy buenas caracteristicas resistentes y de durabilidad. Exige escorias de una composicion muy especial, De retracci6n controlada. Los cementos sin retraccion se fabrican sobre la base de clinker Portland de composici6n especial, anadiendo productos capaces de compensar la retracci6n. Hoy dia se producen cementos con expansi6n controlada, que tienen mayor finura que el Portland y menor tiempo de fraguado , con una muy ligera ganancia de resistencia mecanica (vease Seccion XIII.ll) Sus caracteristicas estan reguladas por la Norma COVENIN 2830, "Mortero de cementa hidrdulico sin retracci6n (grout). Especijicaciones" Algunos de ellos son de tan alta capacidad expansiva que se usan como agentes demoledores, en sustitucion de los explosivos (vease Seccion XIILlS).

IV. 1 3 MANEJO La gran finura del cementa permite fluidificarlo con aire y bombearlo por tuberias como fluido. Este es un procedimiento habitual dentro de las fabricas de cemento; ademas se utiliza para la carga de los transportes a granel y, cuando el volumen es grande, tambien para la descarga. El cementa se puede sacar de los silos, ademas, por tomillos sin fin, correas transportadoras, arrastre y gravedad. En las plantas con gran capacidad para elaborar concreto (premezclado, grandes estructuras, etc.) resulta mas econ6mico el empleo de cemento a granel. EI cementa se acarrea en transportes especiales y se almacena en silos, que deb en ser impermeables, tener apropiados angulos intemos de descarga que no permitan acumulaciones de material en los recodos y estar provistos de eficientes sistemas de descarga. Otra forma de comercializaci6n, transporte y almacenamiento es en sacos o bolsas de papel, generalmente con 42,S kilogram os de peso neto de cemento, 0 de 50 kilogramos en algunos paises. Los sa cos normales tienen tres hojas 0 pliegos de papel de cierta consistencia, pero se usan hasta cinco pliegos cuando se trata de transportes largos 0 maritimos. A veces, alguno de los pliegos es impermeable para evitar la penetraci6n de la humedad. La comercializacion intemacional del cementa ha planteado la necesidad de enviar por via maritima sacos de cemento, si se trata de cabotaje 0 distancias conas, y de clinker a granel en bodegas, si son mayores trayectos. En el caso de sacos, ha surgido el empleo de grandes bois ones plasticos ('Big bags ') que agrupan en un solo bulto un conjunto de sacos. Frecuentemente se utiliza el saco como unidad de medida de la dosis de cemento. Es segura si se emplean sacos enteros, no fracciones. Como excepcion, ocasionalmente se puede tolerar el empleo de medio saco.

IV. 1 4 RESISTENCIA A ATAQUES QUiMICOS Los concretos elaborados sobre la base de cemento Portland son, en general resistentes a agresiones quimicas con un pH mayor de 6. Sin embargo, hay notables excepciones como es el caso de los sulfatos presentes en el suelo, en el agua de mar, aguas servidas y efluentes quimicos. Cuanto mayor sea el contenido de alumina to tricalcico C3A del cemento mayor su susceptibilidad a ser atacado por sulfatos. Por ello, son recomendables en estos casos los cementas Tipo II y Tipo V, aunque esa misma raz6n los hace menos resistentes al ataque por cloruros (vease Capitulo XVII)

IV. 1 5 ENVEJECIMIENTO El cemento es sensible a la humedad y al anhidrido carbonico atmosferico, por 10 que se recomienda tomar precauciones para su almacenamiento, especialmente si va a ser prolongado. Debe conservarse en un local de ambiente seco y aireado y los sacos deb en montarse sobre algun emparrillado, de modo que tambien esten aireados por su parte inferior. Pruebas hechas en el IMME, de la Universidad Central de Venezuela, sobre todos los cementos nacionales envasados en sacos de papel, almacenados bajo techo (protegidos de la lluvia) pero al aire libre, comprobaron que ninguno sufri6 cambios apreciables antes de los tres meses. En ambientes controlados, la calidad de los cementos se mantiene por periodos mas prolongados. Una recomendaci6n practica para saber si el cementa ha perdido calidad por envejecimiento, es observar si contiene grumos que no se desmoronan facilmente entre los dedos. En caso de tenerlos y que sean abundantes, ese cemento no debe emplearse. Pero si no son abundantes , pueden eliminarse los grumos por tamizado, y utilizar el resto del cemento, no hidratado; se recomienda un cedazo #30. Tambien pueden producirse grumos en los sacos de cemento si han sido apilados en columnas de excesivo numero de sacos; este tipo de terrones es desmenuzable. En todo caso, se recomienda no exceder de 14 capas de altura si el almacenamiento es inferior a 60 dias y de 7 capas para periodos mayores.

IV.16 MEZCLA DE CEMENTOS La mezcla entre cementos Portland del mismo tipo puede dar lugar a anormalidades en los tiempos de fraguado y a alguna modificacion en las resistencias, por 10 .cual se debe evitar 0 estudiar previamente con mezclas de prueba. Las mezclas entre cementos de diferentes tipos 0 de distintas clases, pueden ser mucho mas peligrosas y deben evitarse. Los vaciados contiguos de piezas de concreto hechas con cementos diferentes, pew donde una de eUas ya esta endurecida, no tienen motivo de presentar reaccion.

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En la Tabla IV6 se transcriben los requisitos fisicos que la Norma CaVENIN 28 establece para los cementos. TABLA IV6 REQUISITOS FislCOS PARA CEMENTOS VENEZOLANOS, SEGUN

REQUISITOS

TIPO I

Tipo II

TIPO III

COVENIN 28:2002

TIPO IV

TIPO V

V AGUA PARA CONCRETO CAPitULO

METODO DE ENsAYO COVENIN"

V.1 INTRODUCCION

FINURA. SUPERFICIE

ESI'ECIFICA (M'/KGF) ENSAYOS DE PERMEABIUDAD

AL AIRE (BLAINE): • Valor promedio, minimo

280

280

280

280

• Valor minimo, cualquier muestra

260

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ESTABILIDAD DEL VOLUMEN: • Maximo (%)

0,80

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0,80

0,80

491

TIEMPO DE FRAGUADO ENSAYO DE VICAT: • Tiempo inicial (min) • Tiempo final (min)

45 480

45 480

45 480

45 480

45 480

493

CALOR DE HIDRATACION: • Valor maximo a los 7 dias, (kj/kgD

290

250

• Valor maximo a los 28 dias (kj/kgD

495

290

CONTENIDO DE AIRE EN MORTEROS. (OPCIONAL): 12 • Maximo (%)

12

12

12

12

70 175

85 155 212

RESISTENClA A LA

COM PRESION: (kgl/cm') • 1 dia • 3 dias • 7 dias • 28 dias

487

100 170 280

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126 246

496

---

---

484

" Se indica el Nlimero de la Norma COVEN IN en la cual se describe el Metodo de Ensayo aplicable.

REFERENCIAS ACI 225 R-99 Guide to the Selection and Use of Hydraulic Cements. ACI 305 R-91 Hot Weather Concreting.

El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboracion del concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y, conjuntamente con el cemento, forman un praducto cohereme, pastoso y manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los moldes. Simultaneamente esta agua reacciona quimicamente con el cemento, hidratandolo y praduciendo el fraguado en su acepcion mas amplia, des de el estado plastico inicial, pasando por 10 que llamamos endurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a largo plazo (vease Figura 1.6). Por otra parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que se pierde por evaporacion luego que el concreto ha sido colocado, compactado y alisado en su superficie; de esta manera se garantiza el normal desarrollo de las reacciones de hidratacion del cemento. Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deb en estar libres de contaminantes que puedan perjudicar el fraguado del concreto 0 que reaccionen negativamente, en estado fresco 0 endurecido, con alguno de sus componentes 0 con los elementos embutidos en el concreto, como tuberias meta lie as 0 el acera de refuerzo. En zonas urbanas, se suelen elaborar concretos utilizando agua potable, la cual se considera exenta de materia organica y solid os en suspension, y cuyo contenido de sales minerales totales es inferior a 0,25% (2.500 ppm) en peso. En general, el agua potable es adecuada para elaborar y curar concreto aun cuando la cloracion (cuya intensidad varia en cada localidad) puede alterar el comportamiento de los aditivos y la evolucion de las resistencias. El agua de pozos, rios y lagos, antes de su utilizacion, debe ser evaluada fisica y quimicamente en un laboratorio competente. Posteriormente debe ser verificada al menos dos veces al ano, durante la estacion seca y la de lluvias, 0 cuando varie sensiblemente el caudal 0 el afora de la fuente, porque las concentraciones de sales, azucares y otras contaminantes pueden variar. Ademas debe investigarse el vertido de aguas servidas y desechos aguas arriba del sitio de toma y conocer si son estacionales para poder planificar el cronograma de ensayos.

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V.2 AGUA DE MEZCLADO El agua de mezclado cumple dos funciones: hidratar el cementa y proporcionar fluidez y lubricacion al concreto. Se estima que, en condicion de ambiente saturado, el agua requerida para hidratacion equivale al 25% en peso del cemento; el resto se evapora. La porcion evaporada despues que el concreto ha sido compactado y alisado, es la causanle de la retraccion de secado y de la formacion de conductos capilares que interconectan poros; estos se llenan parcialmente de aire y producen concretos menDs resistentes y menDs durables, por 10 que debe usarse el menor volumen de agua que sea posible para obtener la fluidez requerida. Ciertas impurezas en el agua pueden causar reacciones perjudiciales al concreto 0 alteraciones en sus propiedades, a saber: Trabajabilidad. Tiempos de fraguado. Resistencias mecanicas. Adherencia entre concreto y refuerzo. Permeabilidad. Durabilidad (disgregacion, corrosion de elementos metalicos). Aspecto Ceflorescencia, decoloraci6n) Esas impurezas pueden estar en forma de solucion (azucares, sales como carbonatos, cloruros y sulfatos, acidos) 0 de suspension (aceites, materia vegetal, limos, arcillas). Sus efectos se analizan en la Secci6n V4.

V.3 AGUA DE CURADO La hidratacion del cementa comienza al contacto con el agua de mezclado, y des de la superficie de cada grano de cementa hacia el interior; es un proceso muy rapido en los primeros minutos y horas, que se prolonga por varios meses y aflos siempre que haya humedad suficiente. Durante las primeras horas hay reserva suficiente de agua en el concreto y, luego, se pierde progresivamente por evaporacion; primero desaparece el agua de exudacion, que es la capa superficial, brillante, que se observa al realizar la compactacion del concreto y, ya semiendurecido el concreto, hay una migracion y evaporacion del agua interna necesaria para la reaccion del cemento. La tasa de evaporacion depende de tres factores: a) b)

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Capacidad de sec ante del medio ambiente (temperatura, humedad relativa y velocidad de viento). Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser esta una reaccion exotermica.

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Dimensiones de la pieza 0 elemento del concreto, especialmente de las superficies expuestas a desecaci6n.

La falta de un ambiente saturado impedira que el cementa se hidrate total mente y que el concreto alcance la resistencia esperada, ademas de favorecer e incrementar la retraccion plastica. Este ultimo efeClo producira aumentos en el ancho de las grietas de secado, que facilitan la entrada de los agentes agresivos eventualmente presentes en el medio ambiente. Usualmente, los requerimientos para el agua de curado son menDs exigentes que para el agua de mezclado, porque la primera esta en contacto por un periodo relativamente corto, solamente en la superficie y despues que el concreto ha alcanzado un cierto grado de endurecimiento, 10 que impide que los conlaminantes potencialmente presentes en el agua de curado, afecten las reacciones iniciales del cemento. Por 10 general, el agua que es adecuada para el mezclado tambien 10 es para el curado. Sin embargo debe considerarse que, al producirse la evaporacion del agua sucesivamente rociada sobre el concreto, las posibles impurezas van a depositarse sobre su superficie en concentraciones cada vez mayores. Por tanto, si el agua contiene, por ejemplo, materia organica 0 ferro sa , puede causar manchas superficiales; la presencia de cloruros, cuyas sales hayan sido sucesivamente depositadas por el curado con agua de mar 0 salobre, puede inducir 0 acelerar el proceso de corrosion de los elementos metalicos.

V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO La mayoria de los posibles contaminantes del concreto presentes en el agua, 10 son porque reaccionan con el cemento; algunas excepciones son, por ejemplo, la disgregacion de algunos agregados en contacto con sulfatos y la accion de los cloruros sobre el proceso de corrosion de las armaduras en el concreto reforzado. En este ultimo caso, el cemento actua como protector e inhibidor de la oxidacion y, por ello, la intensidad y velocidad del posible ataque dependera del tipo y marca de cementa usado, asi como de la riqueza (dosis de cemento) de la mezcla. A continuaci6n se presenta un resumen del efecto de impurezas comunes sobre el concreto.

V.4.1 Carbonatos Los carbonatos y bicarbonatos de sodio y de potasio pueden afectar los tiempos de fraguado de los diferentes cementos. Es asi como el carbonato de sodio puede causar un fraguado muy rapido, mientras que los bicarbonatos pueden acelerar 0 retardar el fraguado. Estas sales, en grandes concentraciones, pueden alterar la resistencia del concreto y por esto, cuando la suma de sales disueltas excede las 1.000 ppm, se deben hacer ensayos para verificar su efecto en los

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tiempos de fraguado y en la resistencia a la compresion. En el caso de OLras sales comunes que son daninas al concreto, tales como carbonato de calcio y de magnesio, que no son muy solubles en el agua y por tanto no se encuenlran en altas concentraciones, su conlenido no debe exceder de 400 ppm.

V.4.2 Sales de Hierro Las sales ferrosas causan manchas superficiales pero, generalmente, no producen otros efectos nocivos al concreto; por 10 tanto se permiten concenlraciones hasta de 40.000 ppm. Estas sales se encuentran en grandes cant ida des en las aguas acidas. En las aguas nalurales su concentracion pocas veces supera las 20 0 30 ppm.

V.4.3 Otras Sales En caso de que sales inorganicas como las de manganeso , eSlano, zinc, cobre y plomo, esten presentes en el agua de mezclado, pueden causar apreciable disminucion en la resistencia y un retardo considerable en el tiempo de fraguado. Se recomienda no exceder concentraciones del orden de 500 ppm.

V.4.6 Azucares Cuando se trate de aguas con contenido de azucar, el efecto que pueden ocasionar al concreto dependera de la cantidad de particulas que se encuentren presentes. Cantidades entre 0,03 y 0,15% por peso de cemento (ppc), retardan el fraguado llegando inclusive a inhibirlo y, dependiendo del tipo de cemento, pueden reducir la resiSlencia a los 7 dias mientras que a los 28 pueden mejorar. Concentraciones muy altas de azucar superiores a 0,20% por peso de cemento pueden inducir un fraguado rapido y una fuerte reduccion de la resistencia a los 28 dias.

V.4.7 Particulas en Suspension Un problema muy frecuente es el de encontrar particulas de limo y arcilla suspendidas en el agua. ESLas se pueden permitir siempre y cuando no sobrepasen las 2.000 ppm; por encima de este valor, puede afectar la resistencia y causar perturbaciones de orras propiedades como tiempos de fraguado y adherencia con el refuerzo.

V.4.8 Aceites V.4.4 Aguas Acidas En presencia de aguas acidas, su aceptacion 0 rechazo depend era del grado de alcalinidad 0 acidez, medido por medio del pH (el valor del pH del agua neutral es de 7,0; valores por encima de 7,0 indican alcalinidad y aqudlos por debajo de 7,0 acidez). Aguas que contienen acidos inorganicos como acido sulfurico y clorhidrico, en concentraciones menores de 10.000 ppm, no producen efectos adversos a la resistencia del concreto. Las aguas con un pH menor que 3,0 deben evitarse por su alto grado de acidez, considerandose aptas para la produccion de concreto aquellas cuyo pH eSla entre 6,0 y 8,0. Un caso interesanle es la recoleccion y usa de aguas de alta montana. Tales aguas frecuentemente contienen pocas sales disueltas, ya que no tuvieron suficiente contacto con los terrenos como para saturarse. Son ligeramente acidas por el anhidrido carbonico disuelto que contienen, aun cuando el valor de pH es muy cercano a 7. Tales aguas pueden destruir en poco tiempo las tuberias de concreto por las que circulan, porque el movimiento les confiere una alta capacidad de disolucion EI fenomeno se contrarresta anadiendole cal apagada 0 haciendola pasar por tanquillas con piedra caliza.

V.4.S Aguas Alcalinas Las aguas alcalinas, con concentraciones de hidroxido de sodio superiores a 10.000 ppm, pueden afectar la resistencia y el tiempo de fraguado del concreto. El hidroxido de pOlasio no tiene mayo res efectos sobre la resiSlencia del concreto cuando las concentraciones estan por debajo de 18.000 ppm.

Otra Fuente de contaminacion para el agua de mezclado la constituyen los aceites (pelroleo, acei tes animales, vegetales, etc.). Cuando el petroleo no esta mezclado con otro tipo de aceite, el efecto sobre el desarrollo de la resistencia puede ser menor que el de otros aceites. Sin embargo, cuando la concenlracion de petroleo supera el 2% (ppc) puede reducir en mas del 20% la resistencia del concreto.

V.4.9 Algas No se recomienda el agua que tiene algas para la fabricacion de concreto, porque puede causar reduccion en la resistencia. Influye en la hidratacion del cementa e introduce una gran cantidad de aire que tiene como resultado un concreto poroso, permeable y menos resistente, ademas de reducir la adherencia pasta-agregado y concreto-acero de refuerzo.

V.4.10 Efluentes Industriales Gran parte de las aguas contaminadas con desechos industriales tienen un contenido total de solidos menor de 4.000 ppm. Cuando es usada como componente del concreto, la reduccion en la resistencia a la compresion, generalmente, no es mayor de 10%. Siempre se requiere su evaluacion previa.

V.4.11 Sulfatos Al contacto con el concreto, el ion sulfato, que es uno de los componentes principales del agua de mar, se combina especialmente con el

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aluminato tricalcico del cemento para dar lugar a sulfoaluminatos de calcio 0 Sal de Candlot. Esta accion sobre la pasta, con gran aumento de volumen, tiene un efecto destructor a pequena escala, el cual se une a las acciones de deslavado y cristalizacion que deteriora la pasta aglomerante. Al progresar el ataque van quedando aislados los granos de agregados, generalmente mas resistentes, los cuales se van desprendiendo al faltarles sujecion. Por otra parte, hay algunos agregados sensibles al ataque de iones sulfato, presentes en ambientes marinas 0 en efluentes industriales 0 humanos. Para evaluar este efecto, resulta uti! el empleo de la Norma COVENIN 271, "Metodo de ensayo para determinar la disgregabilidad de agregados, por medio del sulfato de sodio, o del sulfato de magnesio". Contra este tipo de ataques son recomendables los concretos densos y el empleo de cementos con capacidad resistente a los sulfatos, como el Portland Tipo II 0 Tipo V y los puzolanicos 0 similares (vease Secciones IV3 y IV 4).

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fraguado 0 reducir la resistencia; en otros casos, este tipo de agua puede usarse sin problemas. Por tanto, siempre deb en realizarse los ensayos necesarios para evaluar sus efectos. Las aguas que transportan desechos sanitarios contienen alrededor de 400 mg por litro (ppm) de materia organica que se puede disminuir (con apropiados sistemas de tratamiento) a 20 mg por litro 0 menos, concentracion que no tiene efectos en la resistencia del concreto. Sin embargo, el agua de alcantarillados 0 desagues industriales, aun cuando contenga menDs de 400 mg de solidos por litro (ppm), puede reducir hasta en un 10% la resistencia del concreto. Los desagues de molinos de pulpa de papel, fabricas de pinturas, e industrias quimicas y de galvanizados, contienen impurezas muy perjudiciales al concreto. E! acido tanico, humus, 0 turbas suelen estar presentes en aguas procedentes de pantanos, en cuyo caso el agua tiene una coloracion oscura; para aceptar su usa es necesario realizar ensayos comparativos en morteros y que sus resultados no muestren una reduccion apreciable de la resistencia.

V.4. 12 Agua de Mar Normalmente, el agua de mar tiene una concentracion de 3,5% en peso de sal, salvo aguas procedentes de bahias 0 de lugares donde la evaporacion es muy elevada en relacion con la recirculacion, en cuyo caso la concentracion es mayor. A edades tempranas, el agua de mar induce, en el concreto, resistencias mas altas que las normales, las cuales se reducen a edades mas avanzadas. La reduccion en la resistencia puede compensarse disminuyendo la relacion agualcemento. Aunque la durabilidad no resulte afectada, el agua de mar aumenta las superficies humedas y la eflorescencia, por 10 que no debe usarse en concretos donde la apariencia sea importante. Otro efecto del agua de mar en el concreto reforzado, es el notable incremento de la corrosion potencial del acero de refuerzo; por esta razon el agua de mar no es adecuada para la elaboracion de concreto reforzado. En algunas publicaciones se senala que, cuando no se cuenta con otro tipo de agua, deb en hacerse estudios comparativos de resistencia en mortero, fabricar el concreto con la relacion agualcemento mas baja posible, aumentar el recubrimiento hasta 7 cm y asegurar un excelente vibrado y curado del concreto. El agua de mar no debe usarse en la fabricacion de elementos de concreto precomprimido. Los resultados de lab oratorio y las experiencias de campo han demostrado que los aceros de pretension son mucho mas sensibles a la corrosion que los aceros ordinarios.

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V.4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias Industriales

V.S.l Analisis Quimico

Las aguas contaminadas con desechos sanitarios 0 industriales, 0 aguas provenientes de pantano, charcas, 0 lagunas de oxidacion, pueden contener azucares, nitratos, aceites, detritus, turbas, etc., que pueden modificar el tiempo de

En la Tabla VIse indican los valores maximos permitidos de concentraciones de impurezas en el agJa, de acuerdo con la Norma COVEN IN 2385, "Concreto y mortero. Agua de mezclado. Requisitos". En la Tabla V2 se presentan los valores correspondientes segun la Portland Cement Association (PCA).

CALI DAD DEL AGUA

E! agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y curar el concreto con resultados satisfactorios, asi como el agua potable, puede ser usada con la misma finalidad, sin mayo res ensayos previos, teniendo en cuenta las posibles variaciones estacionales indicadas en la Seccion V 1. La Norma COVENIN 2385, "Agua de Mezclado para concretos y morteros especijicaciones" establece los limites de calidad exigidos para el agua. Para concreto pretensado deben extremarse los cuidados. En caso de concreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos adicionales cuando se comprueban las tres condiciones siguientes: i)

ii) iii)

pH entre 6 y 8; Contenido total de sales minerales inferior a 1% (l0.000 ppm) y; Contenido de materia organica inferior a 20 ppm (20 mgll).

Si no se cumple alguna de las tres condiciones anteriores, debe ordenarse la realizacion de ensayos adicionales tales como: a) analisis quimicos; b) evaluacion en morteros de prueba. Las aguas contaminadas con efluentes industriales, desechos humanos 0 animales, deben ser evaluadas siempre.

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TABLA

V.I

IMPUREZAS TOLERABLES EN EL AGUA DE MEZCLADO DE CONCRETO y MORTERO, SEGUN COVENIN

2385:2000 IMPUREZAS

CONTENIDO MAxIMO EN PARTES POR MILL6N (ppm)

Solidos disueltos - -Cloruros (Cn Materia organica por consumo de oxigeno PH -

5.000 500> 250" de 5 a 7,5

(» Los c1oruros se Iimitan por su posible decto corrosivo de las armaduras cuando la obra esui situada en un ambiente agresivo 0 en cua lqui er ambiente cuando se trata de refuerzos tensados.

Si no se dan estas circunstancias son aceptables proporciones de cIoruros (Cn de hasta 2.000 ppm en el agua de mezclado. (.. ) La materia organica se limita por la posibilidad de que estc constitu ida por azucares que podrian alterar los tiempos de rraguado de la mezcla. Si se comprucba quimicamente que no se trata de azucares, son aceptab les hasta 5.000 ppm de materia organica en el agua. Alternativamente, el agua sera aceptada si cump le con eI requisito reproducido en la Seccion V.5.2 de este Manual. TABLA

V.2

VALORES MAxIMOS TOLERADOS DE CONCENTRACI6N DE IMPUREZAS EN EL AGUA DE MEZCLADO PARA CONCRETO, SEGUN PCA TIPO DE IMPUREZA

VALOR MAxIMO

Carbonatos y bicarbonaIos de sod io y. potasio

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CLORUROS:

• Estructura~n ~o~encial de corros iony condiciones secas • Concreto pretensado • Estructllra~con elementos galvanizados y de aillminio-Sulrato de sod io Carbonato de cakio mag!J esio_ Cloruro de magnesio Cloruro de calcio --Sales de hierro Sulrato de ma~sio Sales de magnesio , estano, zinc, cobre LE!omo SuIrito de sodio

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~ lOOOppm ~O.OOO EE.m 400~

40.000 ppm

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Los requisitos qulmicos establecidos en la Tabla VI, se refieren a los maximos aceptables para garantizar que el agua sea adecuada en cualquier circunstancia, es decir, aunque tambien haya aportes de impurezas por otros componentes de la mezcla, 0 la calidad del concreto sea baja, 0 la obra se sinle en un ambiente agresivo. Si la obra va a estar situada en un ambiente agresivo , el problema debera ser analiza do de una forma especial y global, considerando ademas del agua, la mezcla y el ambiente. Al evaluar los posibles efectos de sustancias nocivas sobre el concreto 0 el refuerzo, hay que tomar en cuenta que los agregados y los aditivos tambien pueden aportar contaminantes, los cuales se sumanl.n a las contenidas en el agua , para conocer las cantidades totales de impurezas. La Norma COVEN IN 1753, "Estntcturas de concreto reJorzado para edijicaciones. Ancilisis y disefio", especifica 10 siguiente: El agua empleada en el mezclado de concreto sera limpia y no podra contener cantidades perjudiciales de aceites, acidos , sales, materia organica u otras sustancias nocivas al concreto 0 al acera de refuerzo. Para el caso del concreto reforzado 0 de concretos que contengan elementos de aluminio embutidos, el agua de mezclado no debera contener cantidades perjudiciales del ion c1oTUro. Las concentraciones maximas del ion cloruro soluble (CI) contenido en el concreto, proveniente del agua, los agregados, los cementos y los aditivos , no excederan los limites, que se indican en la Tabla V3. TABLA V3 CoNaNTRAaoNEs DE I6N CloRuRo EN a CoNcRETo, ExPREsAoAS EN PoRaNTAJE oa PEso DE CEMs-no

TIPO DE ELEMENTO

MAxIMO CONTENIDO DE 16N CLORURO (CO

Co ncreto rerorzado habitualmente expuesto a ion doruro __ Concreto reforzado lIsllalmente seco oprotegido contra la humedad Otras construcciones de concreto reforzado Concre to precomprimido

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AGUA DE MAR:

• Para concreto no rerorzado • Para concreto pretensado 0 reforzado Acidos inorganicos (acido sulrurico) - Hidroxido de sodio (por peso de~mento) Hidroxido de potasio (por peso de cemento)- -Aguas sanitarias -Azucar Particllias en ~ension Aceite mineralJpor peso de cemento) Agua con algas

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V.S.2 Morteros de Prueba Cuando no haya impurezas que puedan comprometer la durabilidad pero se tengan dudas del posible efecto sobre la resistencia mecanica 0 sobre las prapiedades del concreto fresco, se deben preparar mezclas de mortero 0 de concreto para evaluar la influencia del agua que esta en duda. La mezc1a patron debe ser identica en materiales y dosificacion excepto que sera preparada con agua destilada 0 de acueducto. Los ensayos a realizar son:

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Tiempo de Jraguado. Segun la recomendacion PCA, la diferencia con la mezcla patron no debe superar una hora de adelanto horas de retraso.

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Resistencia a la compresion a los 3, 7 Y 28 dias. De acuerdo con el PCA, debe alcanzar al menos, el 90% de la resistencia patron a cualquier edad. Segun la Norma COVENIN 2385, "Agua de mezclado para concretos y morteros. Espeeificaeiones" deben efectuarse un minimo de tres mezclas con agua potable (patron) y tres mezclas con el agua en estudio, y deben prepararse cuatro probetas de cada mezcla. Se determinan los tiempos inicial y final de fraguado asi como la resistencia a compresion a los 28 dias de cada mezcla, y se promedian los resultados. Las diferencias maximas tolerables entre los promedios de las respectivas mezclas, son las siguientes: i)

Ii) iii)

Tiempo inicial de fraguado: 15 minutos. Tiempo final de fraguado: 45 minutos. Resistencia a la compresion: 10%.

La Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto reJorzado para edificaciones. Analisis y disefw", especifica 10 siguiente: En las mezclas de concreto se usara agua potable a menos que se satisfagan las siguientes condiciones: a) b)

Que la dosificacion se haya obtenido con base en mezclas de concreto de resultados conocidos, hechas con agua del mismo origen. ' Que los cubos de ensayo de mortero tengan resistencias a los 7 y 28 dias por 10 menos iguales al 90% de las resistencias de cubos similares hechos con agua potable. La comparacion de los ensayos de resistencia se efectuara sobre morteros identicos en todos sus componentes, con excepcion del agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la Norma COVENIN 489, "Metoda de ensayo para determinar la resistencia a la compresion de morteros de cementos hidraulicos en probetas cllbicas de 5,08 em (2") de lado".

REFERENCIAS PCA. Design and Control oj Concrete Mixtures. Portland Cement Association, III inois, 1979.

VI DISENO DE MEZCLAS

CAPiTULO

VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES Se conoce como diseno de mezcla el procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los componentes que intervienen en una mezcla de concreto, para obtener de ese material el comportamiento deseado, tanto durante su estado plastico como despues, en estado endurecido. Los requisitos que una dosificacion apropiada debe cumplir son: a) b)

Economia y manejabilidad en estado fresco; Resistencias, aspecto y durabilidad en estado endurecido.

En algunos casos puede ser imponante el C010f; pesauflitario, textura superficial y otros. Las cantidades de los componentes soJidos, agregados y cemento, suelen expresarse en kilogramos por metro cubico de mezcla. El agua puede expresarse en litros 0 kilogramos entendiendo, para el diseno de mezclas, que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua. Un metodo de diseno de mezcla puede llegar a ser muy complejo si considera un gran numero de variables y una gran precision 0 exactitud en la expresion de sus relaciones. Pem debe al mismo tiempo, ser de facil manejo y operatividad. Lo acertado es lograr un equilibrio entre ambos extremos. Existen numerosos metodos para disenar mezclas, que pueden asemejarse 0 pueden diferir entre si profundamente, de acuerdo con las variables que manejen y las relaciones que establezcan; esto indica que ninguno de ellos es perfecto. De acuerdo con las condiciones reales de los materiales y de la tecnologia del concreto, pueden ser preferidos un os u otros. Ademas de cumplir su proposito especifico de establecer las cantidades a usar de cada componente, el diseno de mezcla es una importante herramienta para el analisis teorico de la influencia que ciertos cambios en los materiales 0 en las proporciones de usa pudieran tener sobre el concreto. Esto abre la puerta a la toma de decisiones sobre aspectos relativos a materiales, equipos, costos, comroles y otros. Inevitablemente, los disenos de mezclas tienen cieno grado de imprecision debido a que las variables que condicionan la calidad y el componamiento del concreto son numerosas y dificiles de precisar. Los ajustes

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que pueden dar mas exactitud a las proporciones de los componentes s610 pueden conseguirse mediante 'mezclas de prueba', tanto de laboratorio como de obra. En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario pre cisar la dosificaci6n del concreto, 0 donde las exigencias al material no son particular mente criticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, 0 generales, para establecer las proporciones entre los componentes, empleando 'recetas' aplicables a esos casos. Hay que advertir que esas f6rmulas deben ser tomadas s610 como un pun to de partida, sobre el cual, la experiencia y los conocimientos de los responsables de la obra, podran anadir los ajustes que sean necesarios para lograr, en definitiva, el concreto deseado. Como ejemplo de 10 citado, en la Secci6n VI. 14 se presentan dos formulaciones del tipo 'receta' para obras de poco volumen de concreto.

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granulometria del agregado combinado, se establece en el metodo de manera independiente del resto del procedimiento, 10 que permite cambiar dicha proporci6n (relaci6n [3), sin alterar la dosis de los restantes componentes, asi como estudiar comparativamente las posibilidades de uso de diferentes agregados. El metodo es especialmente valido para concretos con asentamientos en el Cono de Abrams entre 2,5 cm (1") y 15 cm (6") y con resistencias a la compresi6n entre 180 y 430 kgflcm2 (resistencias medias a los 28 dias, en probetas cilindricas de 15 x 30 cm). Para mezclas con asentamiento nulo 0 para concretos ultra-resistentes, 0 para los llamados concretos pobres, habra que acudir a procedimientos particulares.

VI.3 CALCULO DE LA PROPORCION ENTRE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS

VI.2 FUNDAMENTOS DEL METODO DE DISENO PROPUESTO VI.3.1 Limites Granulometricos El metodo que se presenta en este texto tiene caracter general. Ha sido probado en laboratorios y en plantas de preparaci6n comercial de concreto, con excelentes resultados, y ha sido concebido especialmente para el caso de empleo de agregados poco controlados y el de profesionales con relativa poca experiencia. De alli 10 organizado y sistematico del procedimiento. El metodo considera, en primer termino, un grupo de variables que constituyen su esqueleto fundamental: dosis de cemento, trabajabilidad, relaci6n agua/cemento y resistencia. Estas se vinculan a traves de dos leyes basicas: Relaci6n Triangular (vease Secci6n VI.6.1) y Ley de Abrams (vease Secci6n VISl). Mediante factores de correcci6n, tambien toma en cuenta la influencia de variables que tienen caracter general, tales como tamano maximo y tipo de agregado. La calidad del cementa se considera de manera especial en la Secci6n VI.ll y el efecto reductor de agua de los aditivos quimicos se presenta en la Secci6n VII.3. Otros factores que en determinadas circunstancias pueden llegar a ser muy importantes, pero que resultan ocasionales, no estan considerados en el metodo, como es el caso de: i) incorporaci6n de aire; ii) presencia elevada de ultrafinos, 0; iii) empleo de mas de dos agregados. Una ventaJa del metodo es que no impone limitaciones a la granulometria ni a las proporciones de combinaci6n de los agregados. A diferencia de otros metodos la combinaci6n granulometrica puede ser variada a voluntad (con las restricciones impuestas 5610 por los agregados disponibles) a fin de alcanzar el objetivo propuesto que, en la mayoria de los casos, es maxima compacidad y economia pero que puede ser otro. Por ejemplo: mezclas apropiadas para bombeo, o para una estructura de concreto 'a la vista' (obra limpia), 0 para concretos de alta resistencia, que no pueden ser disenadas con el criterio de maxima compacidad y economia. La proporci6n entre agregado fino y grueso y, por 10 tanto, la

La mezcla esta constituida por la combinaci6n de un determinado agregado fino con un determinado agregado grueso, cada uno de ellos con su respectiva granulometria conocida previamente y, en algunos casos, subdivididos en fracciones. Dentro de la mezcla actua el agregado combinado, es decir el formado por el conjunto de todas las fracciones que se hayan empleado, incluyendo des de la particula mas gruesa del agregado, hasta la mas fina de la arena. Para que ese agregado combinado produzca mezclas de calidad y economia, su granulometria debe estar comprendida entre ciertos limites que la practica ha demostrado como recomendables, constituyendo 'zonas granulometricas', de acuerdo con los tamanos maximos correspondientes. En la Tabla VI. 1 se ofrecen los limites granulometricos de las mencionadas zonas para agregados combinados, con los tamanos maximos empleados con mas frecuencia. Las dos primeras columnas las constituyen los cedazos de referencia que se usan para establecer las granulometrias. Las restantes columnas estan encabezadas, cada una, por el correspondiente tamano maximo y tienen debajo el conjunto de los dos limites, maximo y minimo, de los porcentajes pasantes recomendados para ese tamano y para el cedazo de referencia. Al respecto, proceden los siguientes comentarios: Estos limites granulometricos no son normativos. Son s610 una ilustraci6n de zonas que permiten obtener concretos adecuados. Para los tamanos maximos grandes se respetaron los limites granulometricos del "Manual del concreto fresco" (2 da Edici6n, 1979) .. Para los tamanos de 12,7 mm y menores se tom6 en cuenta su especIal uso en concretos de alta resistencia, y se ajustaron los limites para conseguir ese efecto, que requiere el uso de granulometrias mas gruesas que las convencionales.

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En la Figura III.3 se representa graficamente la zona correspondiente al lama no maximo de 25 mm. Se incluye tambien la linea punteada central, formada por los puntos medios entre los porcentajes minimos y maximos , la cual divide la zona en dos sub-zonas: la superior derecha corresponde a granulometrias mas finas que el promedio y la inferior izquierda a las mas gruesas.

VI.3.2 Relacion Beta (13)

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Cuando se tIata de dos agregados, fino y grueso, la relaci6n de combinaci6n entre ellos se expresa como el cociente entero entre el peso del fino (arena) y el del agregado total , suma del grueso y el fino. Se simboliza como 13 y se expresa en tanto por uno 0 en porcentaje.

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Donde A Y G son los pesos de la arena y del agregado grueso , respectivamente. El valor de la relaci6n 13 se debe seleccionar de forma que el agregado combinado tenga, para su lamano maximo, una granulometria dentro de la zona recomendada en la Tabla Vl.l. Para determinar 13 se describe a continuaci6n un metodo grafico muy operativo que se explicara junto con el ejemplo relacionado con la Tabla V1.2 y la Figura Vl.l. TABLA VI.2 GRANULOMETRiA DEL EJEMPLO DE COMBINACION DE AGREGADOS. PORCENTAJES PASANTES

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GRUESO

ABERTURA

ARENA

~

9,53 6,35 4,76 2,38

°

1 3/4 112 3/8

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°

#~1~ 6__________________ ,5::c______----"# 30 95 0 ,298 ____--'#::=:5:,"0:--_________ 0,149 #100

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a)

RESULTADO

13

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(6.1)

(%)

1

100 96 86 68 40 32

= 46,8%

98,4 74,5 60,1 50,0 45,5 40L ______ 31,8 18,7 ~-,o_-

12

5,L

4

1,9

Se trazan dos line as verticales que se graduan, ambas igualmente, de 0 a 100. Estas se constituiran en ejes con escalas para representar las granulometrias como porcenlajes pasantes: uno para los gruesos (eje G ala derecha) y otro para la arena (eJe A a la izquierda). En lugar de los pasantes se pudieran marcar los retenidos acumulados.

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ \1

\

,

,

l

62,5%

I

41,5%

100 .r~~-----'----1F---~'~-f -~ · • I'--~~~~~"· : 114"

I

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10 100

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70

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50

40

30

20

10

REl ACI6N ARENA I AGREGADO TOTAL, ~ (%) FIGURA

Vr.l

RELACI6N ARENA/ AGREGADO TOTAL,

b)

c)

d)

i3 (%)

Sobre las esc ala de los gruesos, linea G, se marcan los puntos correspondientes a los porcentajes pasantes del agregado grueso en cada cedazo y se 'etiquetan' con la designacion del cedazo correspondiente. Se realiza un proceso semepnte con la arena, en la linea A. Se traza una linea horizontal que una los extremos superiores de las lineas A y G, Y se gradua de 0 a 100 partiendo del eje del grueso. Este nuevo eje representa las relaciones 13. Se unen mediante rectas individuales los puntos 'etiquetados' de los cedazos de igual denominacion de las escalas A y G; cada una de estas rectas indica la proporcionalidad para el correspondiente cedazo. Con 13 igual 0, es decir sin arena, se tendra el porcentaje pasante

correspondiente al grueso solo. Con 13 igual 100 se tendra el de la arena sola. Cualquier punto intermedio tendra el porcenlaje pasante correspondiente a la relacion 13 que sen ale la venical por ese punto, sobre el eje horizonlal. Este conjunto de reclas representa las combinaciones posibles de obtener con los dos agregados considerados. Sobre cada una de las reClas de proporcionalidad se senalan los limiles correspondientes indicados en la Tabla VI. 1 en [uncion del tamano maximo del agregado. Para cada cedazo se lendra , entonces, las posibilidades de combinacion que caen dentro de los !imites recomendados. En el ejemplo los tram os de cada linea entre los limites minimo y maximo , se resaitan con una linea mas gruesa. Los cedazos mas crilicos respeclo a los !imites son los que condicionan las posibilidades del conjunto, senalando los valores exlremos entre los que se puede escoger 13, para cumplir en toda su extension y para todos los cedazos, 10 recomendado en la correspondiente columna de la Tabla VI.l (en nuestro ejemplo, esos valores extremos para la relacion 13 son 41,5% y 62,5%) En la practica y desde un punto de viSla general, la 13 mas apropiada puede ser ubicada a medio camino entre la 13 promedio y la 13 limite de la combinacion mas gruesa (en el ejemplo, entre 13 = 41,5 % Y 13 = 52,0% o sea, 13 = 46,8%). En la siguiente seccion se hacen consideraciones especiales sobre el valor de 13 mas conveniente dentro del rango posible en cada caso.

VI.3.3 Precision de 13 Con agregados mal gradados 0 con granulometrias muy particulares, puede no haber algun valor de 13 que salisfaga los requisitos granulometricos del combinado, es decir, que no corte simuitaneamente todas las partes aceplables de las lineas de los cedazos. Cuando la granulomelria de cada uno de los agregados por separado eSla bien balanceada, el combinado cae denlro de los llmites de la Tabla VI. 1 para rangos de 13 relalivamenLe amplios, como 10 refleja el ejemplo de la Figura Vl.l. La eleccion de la 13 adecuada a cada caso, no puede ser establecida mediante reglas 0 formulas exactas. Ademas de depender de la granulometria, la seleccion de 13 eSla relacionada esencialmente, con el tipo de concreto, con la forma y textura de los agregados y con las caracleristicas de la obra. Como indicaciones orientadoras puede decirse que una 13 hacia ellado de los finos, es decir una 13 con valor alto, produce concretos poco propensos a la segregacion, apropiados para bombeo y colocacion en sitios dificiles, pero de mayor COSlO por las mayores dosis de cemento que van a requerir. Por el contrario, valores

\

\

bajos de (3 dan concretos mas economicos pero con posibilidad de. segregarse, adecuado para vaciados de facil acceso y colocacion, tales como fundaoones , P1SOS y pavimentos. Cuando, por motivos de resistencia 0 durabilidad se tiene previsto el empleo de altas dosis de cemento, pueden utilizarse valores de (3 bajos ya que el cemento facilita la estabilizacion de la mezcla. En algunas situaciones especiales es posible y hasta puede ser recomendable, salirse de los limites de la Tabla V1.I, pero requiere la opinion de un profesional experimentado. Los ajustes finales para optimizar (3 solo pueden ser hechos mediante las correspondientes mezclas de prueba. En ellas se cambia el valor de (3 segun se considere adecuado y se observan los resultados en cuando a: fluidez, estabilidad a la segregacion, comportamiento durante el vibrado, requerimientos de agua y cemento para mantener la relacion agualcemento, y cualquier otra caracteristica inherente al caso particular que se trate. Con base en esa informacion se

vaciarse, constituye una valiosa orientacion acerca del asentamiento recomendable yel tamano maximo mas conveniente.

seleccionara la (3 mas recomendable.

VI.4 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISENO DE MEZCLA Cualquiera de las variables consideradas en el diseno pueden ser datos de entrada, pero cada metodo escoge las que Ie son propias. Algunas de esas variables deben ser comunes a todos los metodos ya que son fundamentales, las otras pueden ser distintas y eso establece una de las diferencias entre los metodos. Los datos de entrada constituyen la informacion basica a partir de la cual, siguiendo el procedimiento que senala el metodo, puede llegarse a la dosificacion de la mezcla deseada. Los datos de entrada basicos son: Condiciones ambientales y, particularmente, dellugar de la obra. Tipo de obra, 0 parte de la estructura y sus dimensiones. Tipo de agregado y tipo de cemento. Resistencia del diseno de mezcla 0 algun dato relacionado.

En algunos metodos se fija como condicion previa, 0 dato de entrada, mientras que en otros se selecciona de alguna tabla, en fun cion del tipo de miembro estructural al que se destine la mezcla a disenar. En general se seleccionan valores mas bajos para piezas horizontales, como pisos 0 losas, y valores mas altos para elementos verticales, como muros 0 columnas. Como principio general, es conveniente usar el menor asentamiento posible, siempre que permita una adecuada colocacion, ya que a igual dosis de cemento, el mayor asentamiento imp lie a mayor presencia de agua y, por 10 tanto , menores resistencias. Los concretos muy fluidos tienden a la segregacion. A manera de guia, en la Tabla V1.l0 se indican algunos de los valores de asentamiento usuales para distintos tipos de elementos. Tamafio maximo. Tiene influencia sobre la dosis de cementa y la resiSlencia del concreto (vease Seccion IIl.5). Esta condicionado por las caracteristicas geometricas del elemento a vaciar, es decir: su seccion transversal y la presencia del acero de refuerzo. Economicamente puede estar supeditado a condiciones de suministro. Asentamiento.

En la Seccion 3.2.2 de la Norma COVENIN 1753, se establece que el tamano maximo del agregado no debe exceder 1/3 del espesor de las losas 0 placas ni un 115 de la menor separacion entre los lados del encofrado, con 10 cual se trata de evitar la falta de homogeneidad en el elemento vaciado. Tampoco debe ser mayor que 3/4 de la luz libre entre las dos barras de refuerzo mas proximas, para evitar que la armadura se convierta en una parrilla coladora. Los taman os maximos usuales estan entre 2 y 5 centimetIOs; tamanos superiores son recomendables solamente para vaciados de piezas de gran volumen y deben ir acompanados por una granulometrta adecuada que reduzca la tendencia a la segregacion. Por el contrario, los concretos de alta resistencia requieren tamanos maximos pequenos, del orden de 8 a 13 milimetros.

VI.4.1 Condiciones Ambientales de la Obra La ubicacion geografica de la obra, su zona sismica, las condiciones ambientales (costa, zona arida) indican la eventual necesidad, 0 no, de establecer ciertos requerimientos particulares para do tar el concreto de elementos de defensa. Estos suelen limitar: el valor de la resistencia a la compresion (vease Figura 1.2), la relacion agualcemento, la dosis de cementa y otros (vease Tablas V1.9 y VI. 13 asi como Seccion XVII.6).

VI.4.2 Tipo de Obra

0

parte de la Estructura

El conocimiento del tipo de obra

•

0

la parte de la estructura que va a

VI.4.3 Tipo de Agregado y Tipo de Cemento El tipo de agregado se refiere a si es producido industrialmente, como la piedra picada y la arena triturada, 0 si proviene dire eta mente de la naturaleza, sin tratamientos mecanicos, como los cantos IOdados y la arena natural. El tipo de cementa sera Portland Tipo I si se trata de obras normales y si las condiciones ambientales no son severas (vease Seccion IV3).

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ 1

VI.4.4 Resisteneia Promedio Requerida (Fer) La resislencia promedio requerida, lambien denominada 'resiSlencia del disefto de mezcla', no es otra que la resislencia media esperada para el malerial a ser elaborado. Ese valor se representa como Fcr 0 fL (media del universo). Como medida de seguridad, esa resiSlencia siempre debe superar la resiSlencia considerada por el proyectista, Fc, denominada ' resistencia de calculo' 0 ' resistencia a compresion especificada en el proyeclo '. La diferencia entre Fcr y Fc, es funcion de la desviacion eSlandar ((J) segun se define en la Sec cion XIV7.3 de este Manual. La Norma COVEN IN 1753, diferencia dos circunslancias: i) cuando la desviacion estandar es conocida; ii) cuando no 10 es. Desviacion Estandar, (J, Conocida De acuerdo con la Subseccion 5.4.1.1 de la Norma COVENIN 1753, se acepla que la planta de produccion de concrelO liene un regislro aceptable de ensayos para calcular la desviacion estandar, cuando sea representativa de las siguientes variables: a)

b) c)

de materiales, procedimicnlos de control de calidad y condiciones similares a las que se esperan en obra, con cambios en los materiales y en las dosificaciones, lan amplios en los rcgislros de ensayo, como aquellos que se esperan en la obra a construir; de un concreto cuya resiSlencia Fc este dentro dellfmile de : :': : 70 kgrlcm' de la que se especifica para la obra a conslruirse; de por 10 menos 30 ensayos consecUlivos 0 dos grupos de ensayos conseculivos que lota1icen por 10 menos 30 ensayos.

En este caso, de acuerdo con la Seccion 5.4.2.1 de la Norma COVENIN 1753, la resiSlencia promedio requerida Fcr a Ulilizar como base para seleccionar 1a dosificacion del concreto, sera la mayor de las calcu1adas por: (i) las formulas 6.2 y 6.3 para Fc ,.,; 350 kgflcm' , 0; (ii) las formulas 6.2 y 6.4 para Fc > 350 kgflcm 2 Fcr = Fc + 1,34 (J Fcr = Fc + 2,34 (J - 35 kgflcm' Fcr = 0,9 Fc + 2,34 {J

(6.2) (63) (6.4)

donde Fc es la resiSlencia a compresion especificada en el proyeclo y {J es la desviacion eSlandar. Observese que para (J = 35 kgflcm' y Fc = 350 kgflcm', las tres formulas conducen al mismo valor; es decir, para ese nivel de resiSlencia y de desviacion eSlandar, los coeficienles que afectan el valor de (J son iguales a 1,34,

I

i

con 10 cual la resiSlencia Fc queda asociada a una probabilidad de no-excedencia (cuantil), del orden del 9%. Este es el crilerio adoplado en algunas Normas modernas C0J;t10 el ACI 318 -2002 Y COVENIN 1753 en su version mas reciente. La Norma COVENIN 633 "Concreto premezclado. Requisitos", ofrece como allernaliva que el comprador eSlablezca el cuantil maximo del concrelo a ser suministrado; si es mayor que el 9%, sera valida unicamenle para obras no disenadas de conformidad con la Norma COVENTN 1753 (vease Tabla Vl.3 , Nota 2) Las expresiones anteriores pueden entonces escribirse (vease Seccion XIV7) en forma general, en los siguienles lerminos: Fcr = Fc - Z(J Fcr = Fc - (z - 1) {J - 35 kgflcm' Fcr = 0,9 Fc - (z - 1) (J

(62a) (63a) (6.4a)

donde: el valor de z, variable tipificada de la dislribucion normal, se selecciona con arreglo al cuantil deseado, respelando el signo de la Tabla Vl.3. En dicha Tabla se dan algunos valores como ejemplo. TABLA

V1.3

VALORES DE Z PARA CUANTILES PREESTABLECIDOS I'l CUANTIL

2%

5% 9%

10% 15% 20%

z -2,054 -1,645 -1,3i.£) _ _ -1,282 -1,036 -0,842

Notas (I) Una tabla mas detallada es la Tabla XIV4 de este Manual. (2) Este valor es empleado en la Norma COVENIN 1753, Secci6n 5.4.2.1, vinculado a los criterios de confiabilidad del diseflO de miembros de concreto rdorzado, establecidos en el Capitulo 9 de la citada Norma. La selecci6n de un cuantil mayor al contemplado en la Norma puede conducir a disminuciones importantes en la seguridad global de la estructura y, consecuentemente, a la responsabilidad profesional de quien aprobase la modificaci6n. Cuantiles men ores conduciran a concretos mas costosos.

De igual forma, para aquellos casos en los cuales solo se dispone de un regislro de 15 a 29 ensayos conseculivos, que correspondan a un periodo no menor de 45 dfas calendario, y se satisfagan los requerimientos de los literales a) y b) de la men cion ada Subseccion 5.4.1.1 de la Norma COVENIN 1753, se puede eSlablecer 1a desviacion estandar a emplear para el calculo de la resistencia promedio requerida, mulliplicando la desviacion estandar del registro de 15 a 29 ensayos consecutivos por el faclor de modificacion de la Tabla VI.4 (Tabla 5.4.1.2 de la Norma)

E,

\1 TABLA VI.4

TABLA Vl.6

FACTORES DE MODIFICACI6N PARA LA DESVIACI6N ESTANDAR CUANDO SE DISPONE DE MENOS

RELACI6N AGUA/CEMENTO MAxiMA PERMISIBLE CUANDO NO EXISTEN DATOS DE ENSAYOS DE

DE

30

ENSAYOS CONSECUTIVOS

RESISTENCIA 0 EXPERIENCIA EN OBRA

NUMERO DE ENSAYOS < 15 15 20 25 > 30 (*)

(*)

FACTOR DE MODlFICACION Usar la Tabla V1.5 1,16 1,08 1,03 1,00

150

Desviacion Estandar, a, no Conocida En caso de que la desviacion estandar no sea conocida, por no disponer de un registro de ensayos que permita calcularla, podra realizarse una estimacion del sumando za que debe anadirse a Fc para obtener Fcr, en funcion del grado de control que se tenga previsto realizar en obra (vease Seccion XIV7.5) y del nivel de resistencias. En la Tabla VI.5 se presenta tal estimacion.

CONCRETO SIN AIRE INCORPORADO

0,62 _ _ _ _0,52 0,44 _ _ _ __ 0,37

(3)

210 250 300 350

Interpolese para valores intermedios del mimero de ensayos, cuando este exceda 15.

(4)

0 ,51

°,4:..02=-----____ 0,34 (4) (4)

Interpolese para valores intermedios de resistencia .e.specificada. . . Resistencia especificada del concreto a la com presIOn a los 28 dlas. Para la ~ayona de los materiales, las relaciones agua!cemento dadas proporcionan resistencias promedlO mayores que las indicadas en esta Tabla (vease Seccion V1.5 de este Manual). (3) En zonas sismicas no se permiten concretos con resistencias inferiores a 210 kgUcm' (4) La dosificacion de concretos con resistencias mayores que 300 kgUcm' sin aire incorporado 0 mayores que 250 kgUcm' con aire incorporado, debe hacerse por los metodos de la Seecion V1.5

(I) (2)

y V1.6 de este Manual.

TABLA V1.5 RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESI6N REQUERIDA, Fer, CUANDO NO SE DISPONE DE DATOS PARA ESTABLECER LA DESVIACI6N ESTANDAR (I)

RESISTENCIA ESPECIFICADA A LA COMPRESION Fe (kgflem')

RELACION AGUAICEMENTO POR PESO (I) CONCRETO CON AIRE INCORPORADO

RESISTENCIA ESPEClFlCADA Fe (kgflem') (2)

RESISTENCIA REQUERIDA A LA COM PRESION Fer (kgfJem') CONTROL DE CAUDAD CONTROL DE CAUDAD SIN CONTROL DE EXCELENTE INTERMEDIO CAUDAD

Menor de 210(2)

Fc + 45

Fc + 80

Fe + 130

De 210 a 350

Fe + 60

Fc + 95

Fc + 170

Mas de 350

Fc + 75

Fc + 110

Fc + 210

En la Tabla XIY.6 se describen los diferentes grados de control. (2) En areas sismicas Fc no sera menor de 210 kgUcm ' (vease Seccion 5.2.1 de la Norma COVENIN 1753).

(I)

La dosificacion del concreto por medio de las relaciones agua/cemento establecidas en la Tabla VI.6 , debera tambien satisfacer los requerimientos de la Seccion VI.5.3 para concretos expuestos a condiciones especiales, asi como los criterios de evaluacion y aceptacion de la Seccion XIV 11.

VI.S LEY DE ABRAMS

VI.S.l Enunciado y Calculo Esta ley establece la correspondencia entre la resistencia del concreto y la relacion agua/cemento, en peso, que se ha simbolizado como "valor a": a

Cuando no se dispone de suficiente informacion para fundamentar el diseno de mezclas en la desviacion estandar, en la Norma COVEN IN 1753 se autoriza la dosificacion del concreto con base en los limites de la relacion agua/cemento dados en la Seccion 5.5, Tabla 5.5, aqui reproducida como Tabla VI.6. Observese en la Tabla VI.6, que la presencia de aire incorporado conduce a una reduccion de la relacion agua/cemento para asegurar la misma resistencia. La Tabla VI.6 solo es valida para concretos elaborados con cementos que cumplan la normativa vigente y no sera aplicable a concretos que contengan agregados livianos 0 aditivos diferentes a los incorporadores de aire. Para el caso de concreto con agregados livianos puede consultarse la mencionada Norma 1753; para concreto con aditivo plastificante 0 reductor de agua, vease la Seccion VII.3 de este Manual.

donde:

=a /

C

(6.5)

a representa la cantidad de agua en litros 0 en kilogram os fuerza; C representa la dosis de cemento en kilogramos fuerza. Una forma de expresar la Ley de Abrams es: (12)

donde: R representa la resistencia media esperada, M y N son constantes que dependen de las caracteristicas de los materiales componentes de la mezcla y de la edad de ensayo, asi como de la forma de ejecutarlo. Tomando logantmos en la formula anterior:

I

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ C

log R = log M - ex log N

(66)

TABLA

KA

Esta es la expresion de una recta. Los valores de la ordenada en el origen (log M) y de la pendiente (- log N) dependen de las caracteriSlicas de los agregados. De un amplio conjunto de ensayos, hechos sobre mezclas elaboradas con agregado grueso triturado, de 25,4 mm de tamano maximo, arena nalural (ambos agregados en la condicion de saturados can superficie seca) y cementa Portland Tipo I, se obtienen buenos ajustes con las siguientes expresiones: =

861,3/ 13,1"

ex

R90

Para el diseno, se despeja ex en funcion de R . Por ejemplo, de la formula (6.8) se obtiene:

1,00 1,14

,

550

0,97 1,10

(68a)

,

500

~t,

:.

1<>=

I±

I

I

450

,

:e o

~ ----

~

-

I

T

i

I

I

:5

I

300

I

I

I

UI

250

I

VI.S.2 Correcciones de ex

I

Para agregados distintos a los senalados en la seccion anterior, los val ores de las constantes de las formulas pueden cambiar sustancialmente. Para una mayor facilidad operativa, se corregira el valor ex mediante factores que ya toman en cuenta estos efectos. La influencia del tamano maximo se corrige a traves de un factor que se simboliza como KR y la del tipo de agregado, como KA Las Iablas VI. 7 Y VI.8 recogen valores de estos factores para situaciones promedio. Para los lamanos maxim os menores de 25 mm se tuvo en cuenta que su uso mas frecuente es en concretos de alta resistencia.

I I

i

-r

0,30

I

I

-

1

1 1 0,35

0,40

I

1--

I

I 0,45

HiI I l

IRU -

-I-

I

I I

l'

..1"-

K I

J. I

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l~

RELACION AGUA I CEMENTO,

i

0,50

-

I

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-t+j!

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0,65

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i

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0,25

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I

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I

I

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1

J

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f\.

j

I'

kg[ / cm 2

7,71'"

I

!

--'

kg[ / cm 2

973,1

Roo

-

II i;

I.

i

400

350

t-- ._I

-tI

,

902,5

R2Jl

8,69'"

I

! -f" t-+

kg[ / cm 2

13,1'"

I

\

I

UI

g:

-

,

861,3

R7

~

I

__ j"

Z -Q II)

o

TABLA

I

j

~

En la tecnologia del concreto, la Ley de Abrams es fundamental y, en una u otra forma, la Ulilizan todos los melOdos de disefio de mezc1as.

0,91 0,93

\

"

o

ex = 3,147 - 1,065 . log ~8 (kgf / em')

CANTO RODADO

SEMITRITURADOS

600

(69)

Los subindices de la resistencia indican la edad de ensayo (7, 28 Y 90 dias, respectivamente) y la resistencia media, R , es la de compresion, determinada en probela cilindrica de 15 x 30 em, expresada en kgflcm 2 ESlas relaciones se expresan graficamente en la Figura VI.2.

l

(GRAVA NATURAL)

Arena natural Arena tri turada

(68)

= 973,1 / 7,71"

r

POR TIPO DE AGREGADO

TRITURADOS

(67)

R 28 = 902,5 / 8,69"

\ \

') T

(.\

VI.8

FACTOR PARA CORREGIR

j

R7

T

!

-'

I'-., -

I

-t

--lt~ -'T

I

i

;

l

iI

I 0,85

I I' 0,70

0,75

(J.

VI.7

KR FACTOR PARA CORREGIR TAMANO

6,35

9,53

ex

POR TAMANO MAxiMO,

12,7

19,1

25,4

MAxIM~~ll4) ~8_)_ (112)

(3/4)~)

FACTOR KR 1,60

1,05

1,30

1,10

1,00

mm

VI.2

REPRESENTACI6N GRAFICA DE LA LEY DE ABRAMS

CllQL QL

(2112) __Q)

El valor ex que se haya obtenido de la formula 0 del grafico, se hara mas preciso y ajustado a la realidad del caso, al multiplicarlo par los factores KR y KA ·

0,91

0,78

Cuando se opera en senti do inverso, es decir, se conoce el valor ex real de la mezcla

38,1

_

FIGURA

(PULGADAS)

50,8 0,82

63,5

76,2 0,74

\

y se desea estimar la resistencia que Ie corresponde, esa a debe ser 'descorregida' dividiendo por los factores correspondientes, antes de utilizar las f6rmulas 0 el grafico de la Ley de Abrams (vease Secci6n VI. 10). Este procedimiento puede ser utilizado, tambien, para simular cambios en los agregados y estimar la resistencia esperada en el concreto, para determinado valor de a.

VI.S.3 Limites de a por Durabilidad Segun las dos Secciones anteriores, el valor de a se determina en [uncion de los requisitos de resistencia. Pero a tambien condiciona la durabilidad del concreto, hecho que debe ser tornado en cuenta en el diseno de mezclas. Generalmente el valor requerido de a por resistencia mecanica, es menor que el valor maximo recomendable por condiciones de durabilidad. Pero no siempre es asi, especialmente cuando se disenan mezclas para localidades 0 regiones con ambientes agresivos. En esos casos debe prevalecer el requisito de durabilidad privando el valor a mas bajo, 10 cual va a dotar a la mezcla de resistencias mecanicas mas altas de las necesarias por motivos estructurales. Esto sucede frecuentemente cuando se disenan mezclas para obras en las regiones costeras. La Tabla VI.9 es una gufa para seleccionar el valor a maximo, permitido en determinadas situaciones. En el CapiLUlo 4 de la Norma COVEN IN 1753 se establecen los requisitos para asegurar una durabilidad adecuada del concreto sujeto a diferentes condiciones de agresividad ; en sus Tablas 4. 3. 1 y 4.3.2 se establecen valores maximos permitidos de a para ellogro de tales objetivos (vease Secciones XVII.2 y XVII.6 de este Manual). La relacion agualcemento seleccionada debe ser 10 suficientemente baja 0, en el caso de concreto liviano, la resistencia ala compresion 10 suficientemente alta, para satisfacer tanto los criterios de resistencia (Articulos 5.4 6 5.5) como los requisitos especiales de durabilidad que establece el Capitulo 4 de la Norma 1753. Esta no incluye requisitos sobre condiciones ambientales especial mente severas como exposicion a los acidos 0 a las altas temperaturas, ni sobre condiciones esteticas, tales como los acabados de superfiCies. Estos conceptos estan fuera del alcance de esa Norma y deben estar cubiertos en los documentos del contrato. Debe tenerse en cuenta que , si bien a es un valor clave en el comportamiento del concreto, no es en sf mismo una garantia para que el material resultante sea resistente y duradero. Factores tales como la homogeneidad del concreto, su buena colocacion y compactacion, el curado, la adecuada colocacion de los refuerzos, etc., son requisitos indispensables para la obtencion de un buen concreto adicionalmente a los detalles del diseno de la mezcla. En algunas circunstancias la dosis de cemento resulta tambien decisiva para asegurar la durabilidad, tal como se senala en la Secci6n VI.6.3.

\'

,

TABLA

"

,

I

\

VI.9

MAxIMOS VALORES DE Cl PARA DISTINTAS CONDICIONES DE SERVICIO 0 AMBIENTALES, SEGUN

CaVENIN 1753:2003 CONDICIONES

POSIBLE TIPO DE DANO

Deterioro del concreto Corrosion de las armaduras

Deterioro por deslavado permeabilidad

0

Atmosfera comun Litoral Alta humedad relativa En contacto con agua no corrosiva En contacto directo con agua marina por salpicaduras En suelos selenitosos (con yes os) Ambientes industriales Elementos delgados Concreto en masa *

Cl

MAxIMA

0,75 0,60 0,55 0,5 0 0

0,40 0,40 SegUn el caso 0,45 0,65

* Nota: Las represas son un caso especial (vease Seccion XIII.IO).

VI.6 RELACION TRIANGULAR VI.6.1 Enunciado y Calculo Esta es una expresion que relaciona la trabajabilidad (T) medida como asentamiento en el Cono de Abrams (y que puede considerarse como la propiedad de mayor representatividad del concreto en estado fresco) con dos parametros claves del diseno de mezclas, como son: la relacion agualcemento (a) y la dosis de cemento (C). Esta expresion no se utiliza directamente en otros meLOdos conocidos de diseno de mezcla. La relacion triangular se expresa como sigue: C = k . Tn / am

(11)

donde: C = dosis de cemento (kgflm 3); a = alC = relacion agualcemento en peso; T = asentamiento en el Cono de Abrams (em); k, m , n son constantes que dependen de las caracterfsticas de los materiales componentes de la mezcla y de las condiciones en que se elabora. Tomando logaritmos en la formula anterior: log C = log k + n log T - m log a

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ r

!\

-

ASENTAMIENTO, T (em)

...",1 ~1

,\1 700

<>

...<:> , 1

en donde I se expresa en centimetros y C en kgflm l . Las variables a y T pueden despejarse de la formula cuando sean incognitas. La formula (6. lOa) esta representada en la Figura VI.3, que puede usarse como grafico para el diseno, a fin de obtener la dosis de cementa requerida. La

...<> ,,,,<:>

...............: '

,

(6.10a)

log C = 2,069 + 0,16 log I - 1,3 log a

II Extrapolado

entrada se hace con el valor de a, calculado segun se indica en la Seccion Vl.5, y el valor I , conocido por experiencia 0 seleccionado con los valores guia de la Tabla Vl.lO. Mientras mas bajo sea el valor I seleccionado, menos cementa requerira la mezcla y mayor dificultad habra para 'manejarla' y compactarla La misma figura tambien puede utilizarse para simular cambios en los valores de una 0 dos de las variables y cuantificar el efecto en las restantes.

t-f r ,L-,--

TABLA

VI.lO

VALORES USUALES DE ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS RANGOS DE ASENTAMIENTO (em) Prefabricados _ _ ______ __ _ _ _ _ Nulo-6 _ _ _ _ _ ~_ _ _ _ Fund,0ones ciclcJpeas _ _ _ ~ __ Pedestales, muros de fundaci6n armado_s _ __ _ ~ _ _ _ _ _ _ __ Pavimentos _ _ _ _ _ _ _ ______ _ _ _ __5_-8 _ _ __ Losas , vi~, columnas, muros cle cor~ _ _ 6-11_ _ _ _ , __ _ _ _ Parede~estructurales dti~as __ _ _ _ _ _ _10~ _ _ _ _ _ _ . __ Transportado pOT bomb~ _ _ _ _ _ 6-18 _ _ __ _ _ __ Autonivelante Mayor de 18

ELEMENTO

VI.6.2 Correcciones del Cemento 0,60

RELACI6N AGUA I CEMENTO,

FIGURA

0,65

0,70

0,75

a

VI.3

RElAa6N

ENTRE LA

TRABAJABIUDAD (T),

EL CoMENIDO DE

CEMENTO (C) Y

LA

RElAa6N AGlJA/CEMENTO ex

Al igual que se hizo para corregir el valor a a fin de ajustarlo a las condiciones particulares, se senala a continuacion la correcci6n de la dosis de cementa C por medio de los factores C 1 y C2 ; el primero esta relacionado con el tamano maximo y el segundo con el tipo de agregado; sus respectivas magnitudes se indican en las Iablas Vl.ll y VI.l2. TABLA

C1

que es la expresion de una familia de rectas paralelas, con pendiente igual a ' - m ', separadas entre si una distancia equivalente a 'n log r. Los valores de las constantes: k, n y m dependen de los agregados. Para los mismos materiales senalados anteriormente, es decir, agregado grueso triturado de 25,4 mm de tamano maximo, arena natural (ambos en condie ion de saturado con superficie seca) y cementa Portland Iipo I se obtienen buenos ajustes con: C

=

117,2.1° 16 /

a l ,l

(6.10)

VI.ll

FACTOR PARA CORREGIR C POR TAMANO MAxIMO, mm (PULGADAS)

TAMANO

6,35

9,53

12,7

19,1

25,4

(3/8)

(112)

(3/4)

(1)

50,8 (2)

76,2

(114)

38,1 (U/2)

63,5

MAxiMO

(2112)

(3)

FACTOR

C. 1,33

1,20

1,14

1,05

1,00

0,93

0,88

0,85

0,82

La dosis de cementa requerida sera, entonces, el producto del valor obtenido a partir de la f6rmula 0 del grafieo, multiplicado por los dos factares de correccion C I y C2 . En el proceso inverso, cuando se conoce la dosis de cementa y se desea estimar las caracteristicas de una mezcla, se debe 'descorregir' C

L

TABLA

VI.12

C2 FACTOR PARA CORREGIR C POR TIPO DE AGREGADO CANTO RODADO SEMITRITVRADOS

TRITURADOS

(GRAVA NATURAL)

Arena natural Arena triturada

_

1,00 1,28

1,23

dividiendolo entre C 1 y C 2 para entrar luego en la formula relacion triangular (vease Seccion VI.lO).

0,90 0,96 0

_

su influencia en el volumen absoluto de la mezcla no es decisiva. Se consideran dos de las principales variables que 10 condicionan como son: el tamano maximo, que se simboliza como (P), y la dosis de cemento, (C). A los efectos practicos la siguiente formula es suficientemente precisa para estimar el volumen de aire atrapado:

el grafico de la

(611)

(litros/m3 ) donde:

VI.6.3 Dosis Minima de Cemento por Durabilidad Al igual que en el caso de <1, la dosis de cemento influye en las condiciones de compacidad del concreto y, por debajo de ciertos limites, no se puede garantizar la durabilidad del material. En la Tabla VI.l3 se indican algunos valores guia de contenidos mfnimos de cemento, segun las condiciones de servicio o ambientales. TABLA

VI. 13

CONTENIDOS MiNIMOS DE CEMENTO EN FUNCI6N DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO 0 AMBIENTALES, SEGUN COVENIN

1753:2003

CONDICIONES AMBIENTALES

En cualquier circunstancia. Los concretos masivos de represa son un caso especial (I) En ambientes agresivos, marinos, o concretos sometidos a desgaste (I)

DOSIS MiNIMA DE CEMENTO kgUm3

la dosis C se expresa en kgflml; el tamano maximo P se expresa en milimetros.

VI.7.2 Volumen Absoluto de los Granos de Cemento EI volumen absoluto ocupado por el cemento, sin considerar aire entre los granos, se obtiene al dividir el peso del cemento entre su peso especifico. Determinado en laboratorio, con un liquido organico en el cual el cemento es insoluble, el peso especifico es del orden de 3,12 a 3,15; pero a los efectos de la mezcla del concreto en el senD del agua, debe considerarse un valor mas alto, del orden de 3,25 a 3,35. Para el calculo, en la practica, se recomienda multiplicar el peso del cemento por el valor 0,3 (que es el inverso de 3,33).

270

350

Vease Seccion XIIl.lO

VI.7.3 Volumen Absoluto del Agua El peso del agua presente en la mezcla, el cual se simboliza como a, viene dado por:

VI.7 CALCULO DE LOS RESTANTES COMPONENTES Para el cMculo de las dosis de agregados, se parte del principio de que los volumenes absolutos de todos los componenLes de la mezcla deb en completar un metro cubico, es decir, millitros, para 10 cual hay que determinar los volumenes absolutos de todos los componentes.

a

=

C.

(65a)

<1

A los efectos practicos, con poco error y en condiciones normales de trabajo, el peso especifico del agua puede considerarse igual a 1. En la tecnologia del concreto un litro de agua es equivalente a un kilogramo de agua.

VI.7.4 Volumen Absoluto de los Agregados VI.7.1 Volumen de Aire Atrapado Aun con una adecuada compactacion del concreto, manual 0 por vibracion, en la mezcla siempre queda una pequena cantidad de aire (V) que se denomina 'atrapado'. En la masa puede haber tambien el denominado aire ' incorporado ' que tiene origen y funciones diferentes (vease Seccion VII. 7). El volumen de aire atrapado depende de diversas variables y su calculo preciso no es posible, pero basta una buena aproximacion ya que su proporcion siempre es pequena (entre 10 y 20 litros de aire en un metro cubico de concreto) y

El volumen ocupado por los granos de los agregados, sin considerar el aire entre ellos, se obtiene al dividir el peso de cada uno entre su correspondiente peso especifico, como si estuvieran en estado de saturacion con superficie seca. El peso especifico se simboliza como 'YG para el agregado grueso Y 'YA para el fino 0 arena. Para simplificar el calculo, es conveniente obtener el peso especifico del agregado combinado: (G + A). Esto puede hacerse con suficiente precision practica, calculando el promedio ponderado, basado en el valor

13:

I

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ I',

'YCA +G)

= \3 . 'YA

+

(1 - \3) . 'YG

Con

\3

en lanlo po r uno

\

(6 12)

EI valor que se obliene es muy proximo al promedio ponderado de los inversos que seria el verdadero Si se lrala de mas de dos agregados (grueso, medio y fino) el procedimiento sera similar con base en las proporciones elllre ellos, Por lanto:

VI.9 ESQUEMA DE DISENO

Los pesos especificos son determinados con precision, en el laboratorio; cuando no se dispone de ese dalO y puesto que su variacion para los agregados usuales no es muy alta, se puede emplear 2,65 como valor promedio para ambos agregados y para su combinacion,

VI.7.S Ecuacion de Volumen y Calculo de la Oosis de Agregados Para preparar un metro cubico de mezcla, la suma de los volumenes abso lutos de todos los componentes debe ser igual a LOOO litros; entonces: (6 14)

Vc + Va + V + V(A+G) = L OOO litros

sustiluyendo: 0,3.C + a + V + (A + G) / 'Y (A+G) = L OOO litros

(6 14a)

y despejando:

A + G = 'Y (A+G) (LOOO - 0 ,3,C - a - V)

(kgflm 3 )

(6 14b)

Para calcular los pesos A y G de los agregados fino y grueso, respectivamente, se uliliza la expresion de la relacion

\3

(A + G)

precision, ni teorica ni praclica, por 10 que es absurdo representar los resultados finales con un gran numero de cifras significativas, Para la dosificacion de un metro cubico de concrelO , son suficienles tres 0 cualro cifras significativas, Por 10 tanto, si las unidades son el kilogramo y el litro, los decimales resullan una aproximacion innecesaria, de la misma manera que los valores esperados de asentamienlo Y de resislencia, expresados en cenLimeLrOs y en kgUcm 2 , respectivamente, tampoco deben tener decimales,

(6, 13)

VCA+G) = (A + G) / 'Y (A+G)

A=

\1 \ "

\3

(f6rmula 6,1) con 10 cual:

(kgflm 3 )

(6,lb)

(kgflm 3)

(6 1c)

En la Figura VI.4 se indica, a modo de resumen un diagrama de f1ujo de los pasos requeridos segun el metodo de disefio de mezcla descrito, Este f1ujograma tambien puede ser utilizado de manera inversa , como se explica en la seccion VLlO,

VI. 1 0 DISENOS INVERSOS Como se indico en las Secciones VL5.2 y VL6,2, con el metodo del disefio de mezcla propueslo puede estudiarse la inf1uencia de las proporciones de los componellles sobre las variables del disefio, Esto implica hacer 10 que se denomina 'disenos inversos' , es decir que, en algunas de sus fases, en lugar de seguir el senlido de las flechas yel orden de las igualdades de la Figura VI.4, se sigue el selllido inverso , Uno de los casos mas [recuentes es el de averiguar que resistencia podra obtenerse con unos materiales dados, con un cierto asentamiento y una dosis de cemento, Solo se requiere usar la parte superior del esquema y, partiendo de Cc (dosis real) pasar a C (descorregido) usar el valor T y obtener (Xc (valor real) a traves de la relacion triangular la cual, una vez descorregida permitira calcular la resistencia empleando la Ley de Abrams (vease Ejemplos 4 y 7) Tambien son frecuentes las comparaciones de los efectos de agregados de diferentes caracteristicas (rugosidad 0 tamano maximo) 10 cual conduce a calculos paralelos con los pares de constanles K y/o los pares de constantes C

VI. 11 AJUSTE SEGUN LA RESISTENCIA DEL CEMENTO G = (1 -

\3)(A + G)

Con este calculo termina el disefio de la mezcla,

VI.8 EXPRESION DE RESULTADOS Las variables que intervienen en los disefios de mezcla no lienen gran

III

El cemenlo es el componente 'aclivo ' de la mezcla y, como tal, innuye en mayor 0 menor medida, en lodas sus caraclerislicas, especialmente la relacionada con la resiSlencia mecanica , Para las resistencias a compresion se obtiene una buena correlacion al considerar que hay proporcionalidad entre los valores para el concreto y los valores para el cemenlO, medidos eSlOS en mOrLeros normalizados, Es decir:

\

i

II

I

,

I"

!

l

\1

Rue

l'

R

L

Rm2 = Resistencia a compresi6n del mortero normalizado preparado con el cemento "2". ENTRADA:

.--------1

R(kgfjem2)

YA

T (em) P fmm\

yo

Para establecer las constantes de la Ley de Abrams indicadas en el metodo de diseno, se utiliz6 un cemento con resistencia a los 28 dlas, en mortero normalizado 159, de 375 kgUcm'- Para considerar la influencia de otro cemento de resistencia Rm, bastara con modificar proporcionalmente la constante m en dicha ley que quedara, entonces:

6f%\

R28 G+A

= yO+A (1000 - 0,3CD - a - VJ

= (902,5/375) Rm 28 1 8 ,69"

(616)

y, operando: R28

= 2,407 Rm 28 1 8,69"

donde: Rm28

=

resistencia del cemento medida en mortero ISO (kgflcm 2).

VI. 12 CORRECCION POR HUMEDAD

FIGURA

VIA

ESQUEMA DE LOS PASOS DEL DISENO DE MEZCLA

(615)

En las distintas fases del metodo de diseno expuesto se ha considerado que el grado de humedad de los agregados se encontraba en la condici6n ideal de 'saturados con superficie seca-, en la cual el material no cede ni toma agua de la mezcla. En la practica esa condici6n no se da, pues los agregados pueden estar en cualquier condici6n de humedad. A los fines de mantener las proporciones reales del diseno, 10 anterior debe ser tornado en consideraci6n en cuanto al peso de los agregados y a la cantidad de agua de mezcla a utilizar. La capacidad de absorci6n de agua (Ab) del agregado, desde su estado de seco al homo hasta el de saturado con superficie seca (Gsss), se expresa como un porcentaje referido al material seco. En igual forma con el agregado humedo (Gw). Por ella puede establecerse la siguiente relaci6n:

donde: Gsss Rei = Resisteneia a eompresi6n de un concreto preparado con el cementa "1"; Re 2 = Resistencia a compresi6n de un concreto preparado con el cemento "2"; Rml = Resistencia a compresi6n del mortero normalizado preparado con el cemento "1";

=

Gw . (100 + Ab) 1 (100 + w)

donde: Gsss = peso del agregado saturado con superficie seca; Gw = peso del material humedo; w = humedad del agregado.

(6.17)

\

i

, ,

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ \'

I

t

De aqui se puede despejar cualquiera de los dos pesos que podra, por tanto, calcularse en funcion del otro, y de la humedad y la absorcion del material. Este planteamiento es valida para cualquier agregado, grueso 0 fino. La can tid ad de agua que sera anadida a la mezcla debera corregirse en consecuenCla: aM

=

aD + Asss - Aw + Gsss - Gw

C (, " (

1<

(618)

El ajuste en sf mismo, se basa en que la constante m de la relacion triangular, estimada como m = 1,3, en la realidad se aleja muy poco de este valor, aunque cambien los materiales y el nivel de diseno. Esto significa que, en el grafico doblemente logaritmico de la relacion triangular (Figura Vl.3), las rectas de los distintos asentamientos y condiciones senin paralelas. La influencia de las variables que puedan alterar la mezcla, como son los [actores C j y C2 , incluido el efecto del asentamiento (mico adoptado para el diseno particular, pueden englobarse en una sola constante e. Por 10 tanto, la relacion triangular se reduce a:

donde: aM = cantidad de agua a usar en la mezcla; aD = dosis de agua calculada en el diseno de mezcla; Asss, Gsss = dosis de agregados (arena y grueso) supuestos saturados con superficie seca; Aw, Gw = pesos de los agregados en cualquier condicion de humedad (w%)

VI.1 3 AJUSTES DE LA MEZCLA Aunque el diseno de mezcla haya sido bien hecho, las numerosas variables que condicionan las caracteristicas del concreto hacen que las mezclas obtenidas puedan dar resultados diferentes a los esperados de diseno. Para afinar el diseno se realizan las mezclas de prueba, en laboratorio 0 en obra. Las pruebas de laboratorio tienen su tecnica especial de ajuste; tambien en obra se hace necesario disponer de procedimientos que permitan optimizar las mezclas de manera sencilla. Una buena prevision en obra es tener seleccionado el lugar donde colocar esas primeras mezclas que van a servir de pruebas y ajuste. Debe ser un lugar donde la calidad del material no sea tan importante a fin de evitar los problemas que plante aria una zona debil en un elemento critico de la estructura.

VI. 13. 1 Ajustes de la Relacion Triangular Al terminar la primera mezcla, el diseno puede ajustarse con base en la relacion triangular, pero se requiere que la mezcla haya sido realizada con precision y control adecuados, y que los materiales componentes sean representativos de los que se emplearan en las mezclas sucesivas. Las medidas de los materiales han debido ser precisas y, desde luego, en peso. La trabajabilidad 0 fluidez debe ser controlada y comprobada mediante medidas del asentamiento en el Cono de Abrams; tal asentamiento sera una referencia fija, alcanzado con precision 0 con una gran aproximacion. El agua de mezclado sera la necesaria para conseguir ese asentamiento y puede ser distinta de la calculada originalmente en el diseno, la cual queda como una referencia.

(6.19)

Las cantidades de agua y cementa que fueron realmente anadidas, son cuantificadas al hacer la mezcla; por 10 tanto se conoce el valor ex .El valor e podra calcularse de la siguiente manera:

e = C . ex

l

.]

(619a)

Este valor e sera especffico de los materiales, diseno y asentamiento particulares; cualquier ajuste de C podra ser hecho directamente sin necesidad de utilizar factores de correccion de ningun tipo, siempre que no se cambien los materiales ni el valor de asentamiento utilizados. Esto equivale a fijar en el grafico de la relacion triangular (Figura Vl.3) una recta que permitira, con alta probabilidad de exito, cualquier ajuste de la mezcla para ese valor de asentamiento y esos materiales. La constante e da valores muy precisos, ya con la primera mezcla, siempre que se hayan respetado las condiciones senaladas; puede ser corregida y precisada en las mezclas sucesivas. Como en esas primeras mezclas el agua requerida para obtener el asentamiento pretendido no sera exactamente la calculada, tampoco el volumen del concreto obtenido sera exactamente el metro cubico del diseno y, por 10 tanto, la dosis de cemento C empleada en la mezcla quedara algo alterada. Mediante sencillas relaciones de proporcionalidad se podra calcular la dosis exacta de cementa por metro cubico de concreto; des de el punto de vista practico, usualmente esta precision no es necesaria pues no altera significativamente el calculo de

e.

VI. 13.2 Ajuste de la Ley de Abrams Puede realizarse una correccion similar para los valores de la Ley de Abrams (formula 1.2) haciendo que la constante M incluya todos los factores de correccion necesarios y que N permanezca constante para la edad de referencia correspondiente, 10 cual es aproximadamente cierto. En el caso de R2s , la constante

Ivr \

\

I

\

(

R 1

se obtendra mediante la formula (6.8) expresada como:

TABLA

VI.14

DOSIFICACI6N DE LA MEZCLA, RECETA UNICA PARA UNOS

M = R 28 (8,69)"

(68b)

la cual sera especifica para los materiales y condiciones particulares de la mezcla en consideraci6n. En la Figura VL2 esto quedara representado por una recta para lela a la edad en consideraci6n. El ajuste de la Ley de Abrams no es inmediato ya que debe esperarse la edad de ensayo para disponer del dato de la resistencia, 10 que no 10 hace recomendable para obras pequenas 0 de menor importancia. Inicialmente el diseno debe contar con un margen prudencial de seguridad en cuanto a conseguir las resistencias necesarias. Para el metodo de diseno de mezclas presentado en este Manual, esta circunstancia fue considerada al establecer las constantes y los facto res.

VI.14 DOSIFICACION PARA OBRAS DE POCO VOLUMEN DE CONCRETO El pequeno volumen de concreto a ser colocado en algunas obras, no justifica realizar ensayos de lab oratorio ni procedimientos laboriosos para calcular la dosificaci6n de una mezcla de concreto; un criterio semejante tambien aplica cuando la pieza 0 elemento de concreto no tiene importancia estructural. En estos casos pueden emplearse tab las 0 recetas preestablecidas para estimar las proporciones de mezcla iniciales que luego seran ajustadas en funci6n de los resultados obtenidos. En las siguientes secciones se presentan algunas de estas opciones.

RESISTENCIA DE UNOS

Arena: Piedra Agua:

La arena puede ser natural 0 de trituraci6n. El agregado grueso puede ser piedra picada, grava, canto rodado natural 0 canto rodado picado. El cemento debe ser usado en medidas de volumen precisas como puede ser sacos enteros; como excepci6n podria utilizarse medios sacos. Los detalles de las proporciones se senalan en la Tabla VI.l4.

de 65 a 80 litros (volumen aparente) de 80 a 95 litros (volumen aparente) la necesaria; con buenos materiales suele llevar de 25 a 30 litros

VI.14.2 Receta Ampliada En la Tabla VLiS se dan las proporciones de mezcla tomando en consideraci6n las caracteristicas mas importantes de los agregados como son la granulometria y el tamano maximo. En cuanto a la granulometria habra que usar solamente aquellas piedras y arenas que se yean balanceadas en sus diferentes taman os de granos, sin exceso 0 ausencia de alguno de ellos; es 10 que se ha Hamado una 'granulometria continua' (vease Secci6n IlL3). Para tomar en cuenta el tamano maximo se usara, en la Tabla VLiS, la linea horizontal correspondiente al tamano maximo que se vaya a emplear y, para cada uno, se ofrecen tres opciones. El manejo de la tabla funciona asi:

VI. 14. 1 Receta Simple

Arena: una parte; Agregado grueso: una parte 0 una parte y un poco mas; Cemento: media parte; Agua: suficiente para hacer la mezcla trabajable pero no aguada, que tenga buena viscosidad 0 cohesi6n del mortero.

Grava:

LITROS DE CONCRETO CON

Se obtienen 130 litros de concreto, aproximadamente. La resistencia a compresi6n esperada es cercana a 180 kgUcm" referida a probetas cilindricas normalizadas, ensayadas a los 28 dias. Si se emplean agregados de buena calidad y la mezcla se hace cuidadosamente, suelen obtenerse resistencias sensiblemente superiores a los 180 kgUcm' senalados; pero tambien la situaci6n contraria es posible.

1. Para volumenes muy pequenos de concreto y que ameriten poco control, puede utilizarse la siguiente receta, expresada en volumen.

0

130

180 kgf/cm'

2.

3.

Se entra en la tabla con el dato del tamano maximo que va a utilizarse; la mezcla recomendada es la senalada como B. Alli se indican los pesos a emplear de cemento, arena y piedra. El agua se anadira en la cantidad necesaria para obtener una adecuada consistencia 0 trabajabilidad, que permita la colocaci6n en los moldes 0 encofrados. Un exceso de agua disminuye la resistencia y la durabilidad del concreto y favorece su segregacion. En este punto, la experiencia del personal de obra es importante porque, los menos conocedores, suelen tener tendencia a anadir agua hasta lograr mezclas muy fluidas. Si esa mezcla B resulta muy arenosa 0 si de antemano se aprecia que la arena es muy fina, el diseno adecuado sera el C. En caso contrario si la mezcla resulta pedregosa 0, si la arena se ve gruesa , el diseno sera el A.

Con estas mezclas de la Tabla VLiS puede esperarse resistencias a la compresion a los 28 dias, en probetas normativas, de unos 220 kgfJcm'- Si los agregados son de buena calidad, estan limpios y tienen una buena granulometria y la mezcla se hace cuidadosamente, la resistencia puede ser mas alta. Con poco control y agregados deficientes suele suceder 10 contrario.

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ I

TABLA

La forma practica recomendada para la medicion de los volumenes en la obra, se indica en la Seccion Vlll.4.2.

Vl.15

DOSIFICACI6N DE LA MEZCLA, RECETA AMPLIADA TAMANO MAXIMO

DOSIS DE CEMENTO

PESOS DE AGREGADOS FINOS

DEL AGREGADO

mm (PULGADAS)

MEZCLA

kgflm3

GRUESOS

SAcos/m'

(ARENA)

(PIEDRA PICADA

(APROXIMADO)

kgflm3

o CANTO RODADO) kgflm3

12,7

A

(1/2 ,,)

B

25,4 (1 ,,)

A B

C

-

-

-

50,8 (2")

C

A B C

360 350 340 330 320 310 295 285 275

'

8,50 8,25 8,00 7,75 7,50 7,25 7,0 6,75 6,50

1195 1120 1050 915 840 750 -900 835 745

560 665 760 -- -919 1020 1215 1020 1105 1215

VI.16 EJEMPLOS DE DISENOS DE MEZCLA Ejemplo 1: Diseno basico Debe disenarse una mezcla de concreto para un edificio residencial en un ambiente no agresivo. Se utilizara canto rodado , con tamano maximo (P) igual a 25,4 mm y arena natural, combinados adecuadamente, con 13 = 0,45. La resistencia especificada par el Ingeniero proyectista es 210 kgflcm 2 . No se conoce la desviacion estandar y se tiene previsto contar con un control de calidad equivalente a 'intermedio' segun la Tabla XIV6. Cuando el valor de la desviacion estandar, cr , es desconocido , debe utilizarse la Tabla VI.5; can los datos: Fc = 210 kgflcm', y control de calidad = inLermedio, se obtiene:

VI.1 5 DOSIFICACION EN VOLUMEN Fcr = Fc + 95 = 210 + 95 El resultado del diseno de mezcla debe expresarse en volumen cuando no se dispone de balanzas en la obra. La precision es menor en volumen por 10 que siempre es preferible pesar los componenles.

VI.l 5.1 Dosis de Cemento El contenido de cementa (Cv) se expresa en sacos, sabiendo que un saco pesa 42,5 kgf. La (mica fraccion permitida es la de medio (112) saco. Cv

= C / 42,5

(620)

Fcr

= 305 kgflcm 2

Se usara el valor Fcr = 305 para calcular el valor de a, empleando la formula (6.8a) 0 la Figura VI.2, correspondiente a los 28 dias porque esa es la edad normativa:

a = 0,50 Los facto res de correccion son:

VI.l 5.2 Dosis de Agregados El volumen aparente de cada agregado se calcula dividiendo su peso entre el correspondiente peso unitario. El valor asi calculado corresponde al volumen que el agregado ocupa en el aire, en un camion a una pila de acopio (vease Seccion III.l3)

KR = 1,0 KA= 0,91

(Tabla VI.7, P = 25,4 mm) (Tabla VI.8, Arena natural y canto rodado)

El valor de a debe ser corregido: Gv = Gp / PU

donde:

(6.21)

a c = a . KR . KA = 0,50. 1,0.0,91 ac

Gv = volumen aparente del agregado; Gp = peso del agregado; PU = peso unitario del agregado.

=

(Seccion VI.5.2)

0,455

Segun la Tabla VI.9 el maximo valor de a permitido en condiciones de atmosfera comun, es igual a 0,75. EI valor de diseno de a debe ser el mas bajo entre el a necesario por resistencia estructural (0,455) y el requerido por

I\1 '- '

(

"

.'

,

I '.

\

condiciones de servicio (0,75). En este caso: aD

, "

lO'(I~[J,

D

l:~rRl.Cr\'R\J

No hay datos sobre el peso especifico de los agregados asi es que se utilizara "I = 2,65 (vease Secci6n VL7.4). La ecuacion de volumen sera:

= 0,455

Segun la Tabla VLlO, el valor recomendado del asentamiento (T) para vaciar losas, vigas y columnas, esta entre 6 y 11 cm. En este ejemplo se usara: T = 3" = 7,5 cm

A + G = "I (A + G) (1.000 - 0,3 . C - a - V) A + G = 2,65 (1.000 - 0,3 . 405 - 184 - 16) A + G = 1.798 kgf/ml

(6.14b)

Solo falta aplicar la formula (6.1b):

Con los valores obtenidos, aD = 0,455 Y T = 3", se emplea la formula 6.10 o la Figura VI.3 para calcular la dosis de cementa: C = 450 kgfJml

A = 13 (A + G) = 0,45.1.798 A = 809 kgflml, con un volumen: 809/2,65 = 305 Vm l Por diferencia:

Los factores de correccion son: C 1 = 1,00 C 2 = 0,90

\1

G = 1.798 - 809 = 989 kgfJml, con un volumen: 989/2,65 = 373 Vm l

(Tabla VLll, P = 25,4 mm) (Tabla VI. 12, arena natural y canto rodado)

La dosis de cementa corregida es: C c = C . C] . C 2 = 450 . 1,00 . 0,90 Cc = 405 kgfJml

(Seccion VI.6.2)

Segun la Tabla VI. 13 el contenido minima de cementa permitido es 270 kgflm l , en ambientes no agresivos. Para el diseno de mezcla debe utilizarse el mas alto entre el requerido por trabajabilidad (405) y el que asegura durabilidad (270). Entonces: CD = 405 kgflml, con un volumen: 405 . 0,3 = 122 Vm l (Sec cion VL7.2)

En resumen, la dosificacion quedara como se indica a continuacion: COMPONENTE Cemento Agua Arena Grueso Aire TOTAL

PESO (kgfiml)

VOLUMEN ABSOLUTO (UTRos/m 3)

405 184 809 989

122 184 305 373 16 l.000

2.387

El volumen absoluto es el volumen que ocupan los componentes en la mezcla de concreto fresco. No debe confundirse con la dosificacion en volumen, que indica el volumen aparente (al aire) de cada componente. Ejemplo 2: Dosificacion en volumen Desea expresarse en volumen la dosificacion del Ejemplo 1.

EI volumen de aire atrapado puede estimarse con la formula (6.11): La dosis de cemento se calcula con la formula (6.20): V = C/P = 405/25,4 V = 16 Vm l Con la formula (6.5a) se calcula el peso de agua, utilizando los valores de diseno ya definidos: a = C . a = 405 . 0,455 a = 184 kgfJml = 184 Vml

C y = C/42,5 = 405/42,5 C y = 9,5 sacos/ml Como no se conocen los pesos unitarios de los agregados se utilizaran los valores usuales promedio indicados en la Seccion IILl3: PU = 1,55 kgfllitro para la arena y PU = 1,45 kgfllitro para el agregado grueso. Aplicando la formula (6.21)

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Ejemplo 4: Diseno inverso parcial Se de sea estimar la resistencia esperada a los 28 d!as con la dosificacion del concreto obtenida en el Ejemplo 3.

Ay = AIPU = 809/1,55 Ay = 522 litros/m' Gy = GIPU = 98911,45 Gy = 682 litros/m 3

En el Ejemplo 3, al igual que en el Ejemplo 1, el valor de a, por requisito estructural, es a = 0,455, 10 que permite satisfacer una resistencia media Fer igual a 305 kgflem 2 Ahora bien, en el Ejemplo 3 hubo que redueir el valor de a a 0,40 para prevenir la corrosion de los refuerzos metalicos. Al reducir el valor de a, se obtendra una resistencia Fcr superior a 305 kgflcm2; para cuantificarlo se procede de modo inverso (vease Seccion VI.lO).

Resumen: Cemento = 9,5 sacos/m' Agua = 184 litros/m 3 Arena = 522 lilros/m' Grueso = 682 litros/m J

Antes de emplear la formula (6.8)

0

la Figura VI.2, debe 'deseorregirse'

el valor de a, dividiendolo pOT KR Y KA ·

Notese que, con la excepcion del agua, los volumenes aqu! calculados, que son aparenles, difieren de los volumenes absolutos calculados en el Ejemplo 1. Ejemplo 3: Durabilidad Se pretende ulilizar el concreto especificado en el EJemplo 1 para conslruir un muelle marino. Debe verificarse el diseflo de mezcla e indicar cualquier cambio que sea necesario. El procedimiento, formulas y calculos son iguales a los utilizados en el Ejemplo 1, hasta determinar el valor corregido de a: ac

= 0,455

Segun la Tabla VI.9 el maximo valor permitido de a para concreto en contacto con agua de mar es 0,40, valor mas bajo de los dos. Por tanto, en este caso la condieion de durabilidad-proteccion (a = 0,40) es mas exigente que la de resistencia estructural (a = 0,455). As! es que: aD =

= ac/(K R . KA) = 0,40/(l,0 . 0,91) a = 0,44 a

Fcr

=

Con este valor de a = 0,44 la resistencia media esperada a los 28 d!as es: 350 kgflcm'

Ejemplo 5: Correecion par humedad El concreto cuya dosificacion fue calculada en el Ejemplo 1, va a prepararse en una mezcladora cuya capaeidad efectiva es de 3/4 m'. La arena y el grueso tienen absorcion de 3% y 2% respectivamente y la humedad al momento de hacer la mezcla es de 5% y 1,4% respeclivamente. La dosis de cemento por metro cubico de concreto y el valor a no deben alterarse, por 10 que deben ajuslarse las dosis de agua y de agregados para tomar en consideraeion que los agregados no eSlan saturados con superficie seca. De la formula (6.17) se despeja Gw: Gw = Gsss (l00 + w) 1 (l00 + Ab) Gw = 989 (l00 + 1,4) 1 (100 + 2) = 983 kgflm 3

0,40

(Seccion VI.5.2)

(6 17a)

El procedimiento continua igual que en el Ejemplo 1. Para obtener el Para la arena se pro cede de manera similar: COMPONENTE Cemento Agua Arena Grueso Aire TOTAL

PESO (kgflm3)

VOLUMEN ABSOLUTO (UTRos/m3)

479 192 769 940

144 192 290 355 19 1.000

2.380

Aw = Asss (100 + w) 1 (l00 + Ab) Aw = 809 (l00 + 5) 1 (l00 + 3) = 825 kgflm 3

(6 17b)

En un metro eubico de concrelO, el agregado grueso seco absorbera 6 litros de agua y la arena sobresaturada aportara 16 litros. La dosis de agua sera:

\1

'

,

•

I

l

I

(

I

I,

\ ,

Para la capacidad de 3/4 m' de la mezcladora habra que reducir proporcionalmente los pesos de los componentes, que estan expresados por metro cubico. En resumen, la dosificacion (en kgD quedara como sigue, para las condiciones de humedad de este ejemplo: POR MEZClADORA

PORm'

PORm'

sss (w - Ab) 405 184 809 989 2.387

w 1= Ab

Ct

0,455

0 ,455

0,455

i3

0,45

0,45

0,45

Cemento Agua Arena Grueso TOTAL

405 174 825 983 2,~

,

[

R I

(

I

l

l~

(618)

aM = aD + Asss - Aw + Gsss - Gw aM = 184 + 809 - 825 + 989 - 983 = 174 litros/m3

COMPONENTE

I

w 1=

Ab

304 130,5 619 737 1.790,5

Los valores de 0' y 13 no fueron alterados. Para calcularlos debe utilizarse los pesos de agregados saturados con superficie seca y la cantidad total de agua, que es la que se dosifica mas la que aporta (en este caso) la arena menos la que absorbe el agregado grueso. Ejemplo 6: Comparacion de agregados En una localidad, con ambiente no agresivo, donde el transporte de la piedra picada resulta muy oneroso, se desea evaluar la alternativa de utilizar canto rodado, limpio, de un prestamo cercano. Ambos agregados tienen tamano maximo igual a 11/2 pulgadas y la evaluacion consiste en comparar las dosis de cemento requeridas al emplear uno u otro agregado, para dos niveles de resistencia media: 230 y 320 kgflcm', respectivamente. En todo caso se empleara arena natural, y se buscanl. un asentamiento de 10 cm. o EI procedimiento es similar al utilizado para resolver el Ejemplo 1, aplicado a cada tipo de agregado y solo hasta calcular la dosis de cementa:

OVALOR DE Ct, F6RMULA (6.8A) 0 FIGURA VI.2 Para Fer = 320 kgflem' Para Fer = 230 kgflem' o FACTOR K R, TABLA VI. 7 o FACTOR KA , TABLA VI.8 o CORRECCI6N Ct, = Ct . KR . KA (SECCI6N VI.5.2) Para Fer = 320 kgflem' Para Fer = 230 kgflem' oDosls DE CEMENTO, F6RMULA (6.10) 0 FIGURA V1.3 , T Para Fer = 320 kgflem' Para Fer = 230 kgflem' o FACTOR C 1 , TABLA VI. 11

PIEDRA PlCADA

CANTO RODADO

0,48 0,63 0,91 1,00

0,48 0,63 0,91 0,91

0 ,44 0 ,57

0,40 0,52

492 352 0,93 1,00

558 396 0,93 0,90

458 327

467 331

= 10 em

FACTOR C" TABLA VI. 12 CORRECCl6N Cc = C . C, . C, (SECCI6N VI.6.2) Para Fer = 320 kgflem' Para Fer = 230 kgflcm' o o

Los resultados obtenidos evidencian que es posible obtener concretos de igual resistencia y asentamiento, con dosis similares de cemento, al emplear canto rodado en lugar de piedra picada, dosis mas semejantes aun para resistencias mas bajas. Ejemplo 7: Diseno inverso Se desea calcular la resistencia que puede obtenerse de un concreto para prefabricados, que sera compactado con alta energia mediante vibradores externos; la dosis maxima de cementa a emplear es de 12 sacos/m3 Se dispone de piedra pic ada con tamano maximo de 3/4" y arena triturada sin ultrafinos. Estando previsto utilizar vibradores de encofrado, la mezcla puede ser muy seca, por ejemplo T = 1 cm. Con valores menores , asentamiento nulo, no es posible utilizar el metodo de diseno de mezcla desarrollado en este Manual. De acuerdo con 10 indicado en la Seccion VI. 10, debe calcularse la dosis C C'descorregida') dividiendo la dosis real (CD) por los faclores de correccion. CD = 12 sacos . 42,5 kgflsaco = 510 kgflm 3 C1 = 1,05 Tabla VI.ll Tabla VI.l2 C = CD 1 (C I . C2 )= 510 1 0,05 . 1,28) C = 379 kgflm 3

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\! \

• El valor de a se obtendra empleando la formula 6.10 entrando con C = 379 kgflm' y T = 1 cm: aD

=

0

la Figura VI.3 ,

\ "

= =

,) "

(.

;; I

I

~

R ,

C

J l.

R

Para calcular el valor a de diseno se emplea la formula (6.5): aD = aD / C = 175/350 = 0,50

Tabla VI.7 Tabla VI.8

El valor a realmente empleado en la mezcla se calcula de forma similar: a R = a R / C = 168,3/352,8 = 0,477

a = aD / (K R • KA )= 0,41 / (1,05.1,14) a = 0,34 La resistencia media a los 28 dfas se obtendra empleando la formula 6.8 o la Figura VI.2, entrando con a = 0,34.

l

C = 1,008.350 = 352,8 kgflm3 a = 1,008 , 167 = 168,3 litros/m'

0,41

1,05 1,14

I

entonces:

Este valor hay que 'descorregirlo' dividiendolo por los [actores de correccion. KR KA

'\

Se aplica la formula (6.19a) para obtener el valor

e particular

de la

mezcla:

e = C . a l3 = 352,8 . 0,477 13 = 134,8

R = 433 kgflm3 Es posible obtener resislencias mas elevadas utilizando un aditivo - reductor de agua, tal como se indica en la Seccion VII.3.3.

Por tanto, la forma particular de la Relacion Triangular, para los materiales utilizados en la mezcla y asentamiento de 5 cm, sera: C

Ejemplo 8: Ajuste de la Relacion Triangular Una mezcla de concreto disenada para una resistencia de 300 kgflcm 2 y un asentamiento de 5 cm, con 350 kgflm3 de cemento y 175 lilros/m' de agua, al mezclarla requirio solo 167litros de agua para obtener los 5 cm de asentamiento. Se desea calcular la conslante e especifica del diseno y de los materiales empleados, asi como las dosis de cemento y de agua realmente necesarias para lograr el valor a de diseno pretendido, manteniendo el valor del asentamiento. Al emplear menos agua, ya no eSla alcanzandose un metro cubico de concreto; la disminucion es de: ~agua

= 175 - 167 = 8 litros

• Las cantidades mezcladas deben ser corregidas por el siguiente factor, para que rindan 1 m 3 de concreto. factor de volumen = 1.000/ (1.000 - 8) = 1,008

=

134,8/ a l.3

(6.19b)

Esta formula (6.19b) se emplea para calcular la dosis de cemento necesaria a fin de obtener los valores de diseno: a (0,50) y asentamiento (5 cm): C = 134,8/0,50 13 = 332 kgflm3 La dosis de agua necesaria, segun la formula (6.5a), sera: a = aD . C = 0,50 . 332 = 166 litros/m3 De manera que, con los materiales empleados, se obtendra una mezcla con a = 0,50 Y T = 5 cm, utilizando 332 kgflm3 de cemento y 166 litros/m3 de agua, en lugar de los calculados originalmente en el diseno. Ejemplo 9: Ajuste de la Ley de Abrams Con las cantidades calculadas en el Ejemplo anterior se prepararon dos mezclas de prueba. A continuacion se resume la dosificacion y los resultados de resistencia obtenidos a los 28 dias:

•

\1

,

,

\

(

l'

,

"

PRUEBA

Cemento (kgflm 3 ) Agua (litros/m' ) a Resistencia (kgflcm ' )

1

r

PRUEBA

352,8 168,3 0,477 339

\1

I

Para calcular la constante M se emplea la f6rmula (6.8b) con los datos respectivos de las dos pruebas realizadas: M = R28 . 8,69"

y el valor promedio es M = 945,6

(68c)

Esta f6rmula (6.8c) se emplea para calcular el valor a realmente necesario para obtener la resistencia pretendida de 300 kgflcm2:

a = (log 945,6 - log 300) I log 8,69 = 0,53 La dosis de cementa se calcula con la f6rmula (6.19b) obtenida en el Ejemplo anterior:

= 134,8 I 0,52y 3 = 313 kgflm 3

y

a

= 0,53 . 313 = 166 litros/m3

Estas dos f6rmulas C = 134,8 I

a U

l

!

('I

[

"

[

K l.

ell.

R

(6.8c)

resultan especificas para la mezcla estudiada, y validas siempre que se mantengan lanto el asentamiento como los materiales componentes. Al emplearlas no se requiere aplicar factores correctores, ya que quedaron incluidos en las correspondientes constantes. Pueden ser utilizadas, dentro de cierto rango, para otros niveles de resistencia, y se pueden graficar (incluso en un unico grafico que englobe ambas) de manera que se facilite su manejo. A medida que se produzca concreto con buenos controles, yespecialmente si se trabaja con varios niveles de resistencias (siempre con asentamiento constante), se pueden corregir y precisar mas las f6rmulas particulares.

Para calcular la resistencia esperada en el concreto, empleando el nuevo cemento , se utiliza la f6rmula (6.15):

La f6rmula particular sera

U

'"

Ejemplo 10: Diferente cemento La resistencia del concreto colocado en una obra esta promediando 267 kgflcm 2 Hasta el momento se ha empleado cementa cuya resistencia ISO es 425 kgflcm\ que debe ser cambiado por otro cementa cuya resistencia ISO es 317 kgflcm2 Debe calcularse la alteraci6n de resistencia esperada en el concreto.

MI = 339 . 8,69°·477 = 950,8 M2 = 319 . 8,69°·50 = 940,4

C = 134,8 I a

<.

R28 = 945,6 I 8,69"

2

332 166 0,50 319

Se desea calcular la constante M particular de la mezcla, el valor a necesario realmente para lograr los 300 kgflcm 2 pretendidos, y la dosis de cemento para lograrlo.

RIB= 945,6 I 8,69"

\

(6.19b)

RC 2 = RC I . Rm2 I Rm\ RC 2 = 200 kgflcm2

=

267 . 317 1425

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I'

l

HAl

CAPiTULO VII ADITIVOS

VII.1 GENERALIDADES Redben el nombre de aditivos aquellos productos quimicos que se anaden en pequena proporcion a los componentes principales de los morLeros 0 de los concretos, durante su mezclado, con el proposito de modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco 0 en estado endurecido. Las limitaciones y especificaciones para el usa de aditivos se presentan en el Articulo 3.5 de la Norma CaVENIN 1753, "Proyecto y diseno de obms en concreto estructuml ". Los aditivos representan un gran adelanto dentro de la industria de la construccion con concreto. Muchos de los concretos de los ultimos veinte anos no hubieran tenido cabida sin los aditivos. Si bien estos productos historicamente comenzaron con comportamientos ernl.ticos y con una composicion variable y mal conocida, en la actualidad se ha llegado a efectividades muy favorables y constantes, conociendo perfectamente los fundamentos en los que se basan. La industria de la construccion, que fue cautelosa en la aceptacion de los aditivos, hoy dia los emplea abundante y confiadamente. En Venezuela los aditivos llegan a finales de los anos cuarenta. En la decada de los setenta se comienza su fabricacion en el pais, incorporando progresivamente mayor proporcion de materias primas nacionales. En la actual tecnologia del concreto, los aditivos han perdido su primitivo cankter misterioso y con ellos se pueden obtener concretos de mayo res exigencias. No resulta exagerado afirmar que , en muchos casos, un aditivo permite el usa de procedimientos constructivos menos costosos. Los aditivos no siempre han sido usados en forma racional. Conviene destacar que tales productos tienen un campo especifico de accion y no deb en considerarse como una panacea de caracter general. Un mismo aditivo puede actuar de manera cuantitativa muy diferente con mezclas distintas en su diseii.o 0 en sus materiales componentes. Al evaluar la conveniencia 0 no del usa de un determinado aditivo se deben lomar en cuenta, no solo las ventajas que se sup one reportara su empleo, sino tambien las precauciones adicionales a respetar durante to do el proceso. Ademas del incremento de costo directo que supone la incorporacion de un componente adicional, hay que evaluar el costo del control de calidad mas cuidadoso que su empleo obliga. Dosis excesivas de aditivos pueden generar

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VII ADITIVOS CAPitULO

VII. 1 GENERALIDADES Reciben el nombre de aditivos aquellos productos qulmicos que se anaden en pequena proporcion a los componentes prineipales de los morteros 0 de los concretos, durante su mezclado, con el proposito de modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco 0 en estado endurecido. Las limitaciones y especificaciones para el uso de aditivos se presentan en el Articulo 3.5 de la Norma COVENIN 1753, "Proyecto y diseflO de obms en concreto estructum/". Los aditivos representan un gran adelanto dentro de la industria de la construccion con concreto. Muchos de los concretos de los ultimos veinte afios no hubieran tenido cab ida sin los aditivos. Si bien estos productos historicamente comenzaron con comportamientos erraricos y con una composicion variable y mal conocida, en la aetualidad se ha llegado a efectividades muy [avo rabIes y constantes, conociendo perfectamente los fundament os en los que se basan. La industria de la construccion, que [ue cautelosa en la aceptacion de los aditivos, hoy dla los emplea abundante y eonfiadamente. En Venezuela los aditivos llegan a finales de los afios cuarenta. En la decada de los setenta se comienza su fabricacion en el pais, incorporando progresivamente mayor proporcion de materias primas nacionales. En la actual tecnologia del concreto, los aditivos han perdido su primitivo caracter misterioso y con ellos se pueden obtener concretos de mayores exigencias. No resulta exagerado afirmar que, en muchos casos, un aditivo permite el uso de procedimientos constructivos menos costosos. Los aditivos no siempre han sido usados en forma racional. Conviene destacar que tales productos tienen un campo especifico de aecion y no deben considerarse como una panacea de caracter general. Un mismo aditivo puede actuar de manera cuantitativa muy diferente con mezclas distintas en su disefio 0 en sus materiales componentes. Al evaluar la conveniencia 0 no del usa de un determinado aditivo se deben tomar en euenta, no solo las ventajas que se sup one reportara su empleo, sino tambien las precauciones adieionales a respetar durante todo el proceso. Ademas del incremento de costa directo que sup one la incorporacion de un componente adieional, hay que evaluar el costo del control de calidad mas cuidadoso que su empleo obliga. Dosis excesivas de aditivos pueden generar

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.

I

reacciones imprevistas Cfraguados instantaneos, concreto que no endurece, segregacion y exudacion excesiva, disminucion importante de las resistencias), y una dosis insuficiente pod ria no tener efectos. La presencia cada vez mayor de productos de alto rendimiento, en particular los denominados aditivos superplastificantes, cuyo efecto tiene limitaciones en el tiempo de duracion de su efectividad sobre el concreto fresco, obhga a una cuidadosa planificacion de todas las eta pas del proceso desde la dosificacion del concreto hasta su compactacion, acabado y curado. En general se recomienda seguir las indicaciones de usa senaladas por los fabricantes pero, para obtener resultados optimos, es imprescindible comprobar la efectividad del producto con los materiales y condiciones que se van a utilizar en la obra. Las dosis recomendadas en la literatura tecnica y divulgativa deben tomarse solo como indices aproximados. Las dosis reales deben ser estudiadas para las condiciones particulares de cada caso mediante la ejecucion de mezclas de prueba debidamente controladas. Algunas especificaciones obligan al fabricante a senalar, ademas de la dosis normal recomendable, la dosis maxima permisible. Las dosis de aditivos se expresan en cantidades proporcionales al peso de cementa y son, seg(m el aditivo, del orden de pocas decimas de por ciento hasta pocas unidades de por ciento (desde 0,1% hasta 5% del peso del cemento). Su presentacion es normalmente en forma Iiquida para ser incorporado directamente, aunque tambien existen presentaciones en polvo 0 en liquidos concentrados para disolucion. La influencia de los aditivos sobre el tiempo de fraguado, consistencia y olras propiedades de la pasta de cementa 0 del mortero, y la respectiva influencia sobre la consistencia, el tiempo de fraguado y la trabajabilidad del concreto, siguen en generalla misma tendencia, sin embargo, la magnitud de los efectos para ambos casas puede ser muy diferente. Por eso el aditivo debe evaluarse y seleccionarse mediante pruebas hechas en concreto directamente, de acuerdo con 10 senalado en la Norma COVENIN 351, "Aditivos quimicos utilizados en el concreto. Metodos de ensayo", ASTM C494 Y ASTM C1017. La determinacion del tiempo de fraguado debe realizarse en mortero cernido del concreto, pero nunca en mortero 0 pasta de cemento especialmente preparados. El efecto de los aditivos sobre las propiedades del concreto depende, de manera muy importante, de las caracteristicas del cementa empleado. Con algunos cementos el efecto puede ser el esperado, mientras que con otros su efectividad puede resultar disminuida, e incluso se puede llegar a dar el efecto contrario. Por tales razones, el usa de determinado aditivo solo puede ser convenido una vez concluidas las pruebas que demuestren su efectividad y economia para cada caso especifico. La calidad de los aditivos quimicos se evalua con la Norma COVENIN 356, "Aditivos utilizados en el concreto. Especijicaciones", la COVENIN 357, "Aditivos incorporadores de aire para concreto. Especijicaciones", y ASTM C494 Y C260.

\'

,

~

(

I' ,

E l

,

h

\ I

Hay otros productos no quimicos que se ana den al cemento, a los morteros 0 al concreto, buscando obtener alguna caracteristica ventajosa; suelen ser finos polvos inorganicos que se denominan 'adiciones', como por ejemplo: las calizas molidas que se usan para favorecer la plasticidad de las mezclas, las puzolanas y la microsilice (vease Seccion Ill.S).

VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS En algunas normas los aditivos son c1asificados por sus efectos sobre las mezclas (vease Tabla VII.l). Tal es el caso de la Norma COVENIN 356, de las ASTM C494 Y Cl017 y, con mayor detalle y extension, de las ISO-RILEM. Esa c1asificacion representa una cierta Iimitacion, ya que algunos aditivos ejercen, simultaneamente, varios efectos sobre las mezclas y algunas de esas acciones no estan explicitamente consideradas en las clasificaciones normativas. Por ello, para analizar el efecto de los distintos tipos de aditivos sobre las propledades del concreto, aqui seran agrupados de la siguiente manera: a) b) c) d) e)

Modificadores de la Relacion Triangular (Sec cion VII.3) Mejoradores de la Tixotropia 0 Superplastificantes (Seccion VII.4). Modificadores del Tiempo de Fraguado (Seccion VII.5) Impermeabilizantes (Sec cion VII.6) lncorporadores de Aire (Seccion VII. 7).

Los fabricantes de aditivos quimicos para el concreto compiten entre si con ofertas de productos, en muchos casas de muy similares acciones, cuyas caracteristicas mas frecuentes se orientan a modificar las velocidades del tiempo de fraguado, acelerandolo 0 retardandolo, 0 a buscar mayor plasticidad de la mezcla, de manera moderada 0 de manera muy pronunciada. El mecamsmo para lograr mayor plasticidad se obtiene, como veremos mas adelante, con ci,ertos procedimientos fisico-quimicos que permiten, paradojicamente, la reducclOn de parte del agua de mezclado. Como efecto colateral importante, esto favorece ,la ganancia de resistencia mecanica, accion que no figura en la c1as~hcaclOn normativa, quiza porque se obtiene como consecuenCla de la reducclOn de la relacion agualcemento (ex). ., Hay otros efectos complementarios, tales como: la aCClOn impermeabilizante 0 hidrofoba, la de endurecedor de superficies, inhibitoria de la corrosion, fungicida, colorante y otros, todos ellos suscepnbles de ser desarrollados por aditivos especificos.

I

c (

(

R '

,

I

R I

P

\ L

TABLA VII.l TIPOS DE ADITIVOS QUiMICOS PARA CONCRETOS, SEGUN COVENIN

356: 1994

E FECTOS SOBRE LAS MEZCLAS

T IPO

Reductores de agua Reta rdadores de fraguado Aceleradores de fraguado Reductores de agua y retardadores Reductores de agua y aceleradores Reductores de agua de alto rango Reductores de agua de alto rango y retardad ores

A B

C 0 E

F G

LE Y DE ABR AMS

RELACION: AGUA/CEMENTO

VII.3 MODIFICADORES DE LA RELACION TRIANGULAR Este grupo de aditivos comprende fundamentalmente los senalados anteriormente como Tipo A y Tipo F Su empleo adecuado permile modificar beneficiosamente la Relacion Triangular explicada en la Sec cion 1. 7. 1, representada nuevamente en la Figura VII. 1 y cuya expresion malematica se repite en la formula: C = k . Tn /

Z O NA TRIANGULAR

O'.m

(11)

Los aditivos Tipo A y Tipo F modifican una 0 varias de las constantes k, m, y n segun el efecto que predomine en su accion final, la cual puede clasificarse en: a) accion plastificante; b) ahorrador de cemento; c) reductor de agua; 0, d) una combinacion de cualquiera de ellas. Evidentemente que cualquier accion que modifique la relacion agualcemento afectara tambien, de manera indirecta, la resistencia del concreto. Los aditivos agrupados en esta categoria estan compuestos por: acidos lignosulfonicos, hidroxidos carboxilicos, asi como modificaciones y derivaciones de estos, carbohidratos, sales de zinc, boratos y fosfatos y otros. Algunos de estos productos pueden causar, ademas, retardos en el tiempo de fraguado. En algunos casos se utilizan expresamente aditivos que producen la accion combinada de reduccion de agua y retardo de fraguado 0 de reduccion de agua y aceleracion de fraguado (Tipo D y Tipo E). La accion reductora de agua (efectividad) puede variar de un 5% a 12% en el Tipo A y de 12% a 30% en el Tipo F El valor de la efectividad debe ser suministrado por el fabricante, en la Hoja Tecnica del producto .

VII.3.1 Accion Plastificante Esta accion se pone de manifiesto cuando, al anadir la dosis de aditivo Tipo A 0 Tipo F, se obtiene un incremento de moderado a significativo en el asentamiento medido con el Cono de Abrams (vease Figura VII.2, a y b ,

T R A 9AJA 91 LI DAD

FIGURA

, .... 41 - - - - -... 1'--_ _ _ _ _ _ _......

VII.l

RELACIONES BAslCAS DEL CONCRETO

respectivamente) Este incremento de fluidez se logra sin modificar la dosis de cementa ni la relacion agualcemento . El efecto plastificante puede ser cuantificado si se calcula un valor ficticio de

0'. (O'.f)

definido como: O'.f

(71)

= O'.ficticio = O'.rcal / O -efectividad)

donde la efectividad se expresa en tanto por uno. Es evidente que

O'.f

>

O'.rcal

Si se sustituye este valor de O'.f en la fo rmula 0. 1), se colocan ademas los valores de m y n correspondiente a piedra caliza triturada de tamano maximo una pulgada y arena natural, y se despeja el asentamiento T, se obtiene la siguiente expresion:

.-

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(a)

I-

z

I

Z

n.

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w

Z

!;!. 0 15 I-

IJl

I-

w

W

z

0

W

> 1= 15

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iii

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5

2 l15

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« ...J

n.

«

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m ~

0

C = 330 kgflm

3

Las cantidades de cementa y agua son iguales que en. el diseno original y el valor real de a sigue siendo 0,454, por 10 que no hay alteracion de la resistencia. El uso del aditivo permite aumentar el asentamiento de 5 em a 12 cm.

Cuando la accion final requerida es ahorrar en contenido de cemento, los aditivos Tipo A y Tipo F proporcionan este decto al permitir reducir las dosis de cemento y de agua sin alterar la relacion agualcemento original y sin perder la fluidez original de la mezcla Se calcula el valor ficticio de a (ar) con la formula (7.1); y la nueva dosis de cemento se cuanti fica utilizando la ya enunciada formula (l.l.a)

C = 400 kgf/m' R'8 = 380 kgf/cm'

R" = 300 kgf/cm'

VlI.2

INFLUENCIA DE ADITIVOS PLASTIFICANTES SOBRE EL ASENTAMIENTO DE LAS MEZCLAS

C.

la Figura VI.3; con C = 425 kgflm 3

VII.3.2 Ahorro de Cemento MEZCLA "8"

MEZCLA "A"

=

0

iii

I

TO. 16

Ahora se utiliza la formula (l.l.b) y ar = 0,504 se obtiene: T = 12 em

!ii

2

0

FIGURA

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« (,) u:

10

W

n.

Z

Z

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1= CI)

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10

<Xr = 0,504

E

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:iii «

20


(,)

!;!. 0 15

I-

El decto del aditivo plastificante puede simularse calculando un valor ficticio de a: ar = a r / (l-efect.) = 0,454/(l-0,1) (7 1)

-

W

:: 1 E

(b)._-

25

~

ai· /117,2 3

(em)

(Ub)

El analisis de esta formula indica que, si se mantiene constanLe la dosis de cemento, el asentamiento sera mayor cuanto mayor sea el valor ficticio de a el cual, a su vez, se incrementa en funcion de la efectividad del aditivo. Las dosis originales de cemento, agua y agregados se mantienen igual. Ejemplo Una mezcla de concreto fue disenada con diez (10) sacos de cementa y 193 litros de agua por metro cubico de concreto, para obtener una resistencia promedio de 340 kgflcm' a los 28 dias. El asentamiento esperado, segun la Figura VI.3, es 5 cm. Las condiciones de vaciado requieren un asentamiento mayor pero, debido al clima muy desecante , no debe aumentarse la dosis de cemento. Se pregunta que asentamiento puede esperarse si se utiliza un aditivo plastificante (Tipo A) con una efectividad de 10%. EI peso de un saco de cementa es 42,5 kgf, asi es que el valor <x , que no sera alterado, es: a = alC = 193/425 = 0,454

(6.5)

a r = aficticio = areal / (l-dectividad)

(71)

Creducido = 117,2. TOl6 / ar l .3

(Ua)

(kgflm 3 )

El analisis de esta expresion indica que, si se mantiene constante el valor del asentamiento, la dosis de cementa podra reducirse en la medida en que aumente el valor ficticio de a, que es funcion directa de la dectividad del aditivo. La dosis de agua se calculara mediante la formula: agua

=

a

=

areal . Creducido

(72)

La nueva dosificacion de la mezcla tendra menDs cemento y agua (con el mismo valor de la relacion a que la dosificacion original) por 10 que habra que aumentar la cantidad de agregados para mantener el volumen total de mezcla. Cuando se quiera reducir la dosis de cemento por motivos economicos, habra que valorar el ahorro en cemento contra los costos de emplear el aditivo, tanto en material (producto) como en control. La mayoria de las veces, la razon para reducir la cantidad de cemento no es economica sino tecnica: se trata de controlar problemas de exudacion y retraccion excesivas causadas por altas dosis de cemento.

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\ '.

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,

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'.'

f '

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Ejemplo Las estructuras de un muelle marino estan siendo fabricadas con un concreto de asentamiento igual a 8,5 cm y resistencia media de 310 kgflcm 2 a los 28 dfas. Se emplean 550 kgflm 3 de cementa y a = 0,40 (de acuerdo con la Tabla VL9) Se quiere reducir la dosis de cemento, empleando un adilivo Tipo A con efectividad de 11 %. Debe calcularse la nueva dosis de cemenLo y de agua.

La cantidad de agua, segun el disefio original es:

(

,

l

,I

\

I

VII.3.3 Reduccion de Agua En este caso el objetivo es reducir la cantidad de agua manteniendo conslanles la dosis de cementa y la fluidez de la mezcla con 10 que, al disminuir el valor de la relaci6n a , se obtendra mayor resistencia mecanica y durabilidad (menos porosidad) del concreto endurecido. Es frecuenLe lIamar 'mejoradores de resistencia' a los aditivos Tipo A y Tipo F, 10 cual no es estrictamente correcto ya que no actuan sobre la Ley de Abrams (no la modifican) sino que su uso permite disminuir el valor de a sin perder asentamiento ni emplear mas cemento, El

a = C , a = 550 . 0,40

(65a)

incremento de resistencia es una consecuencia de poder reducir el valor de a (vease Figura VIL3), EI nuevo valor de a sera:

a = 220 Urn' areduodo

= aoriginal 0-

(73)

efectividad)

Para esLimar el efecto del aditivo, se calcula un valor [icticio de a:

af

= a r 10 - dect.) = 0,40/0 - 0,11) = 0,45

La nueva dosis de cemento se calcula con la f6rmula (l.l.a) Figura VL3; con T = 8,5 cm y a = 0,45 se obtiene C = 466 kgflm 3

(71) 0

EI valor esperado del asentamiento es el mismo que el de la mezcla original as! como la dosis de cemento, que no cambia La cantidad de agua sera calculada medianLe:

usando la 450 \ - _ .

Para no alterar el valor real de a, se liene:

a = areal' a

=

C,eJu =

0,40 . 466

400

(72)

N~ 350

'"~

186 Um 3

Z '2 en 300 w

El empleo del aditivo permiti6 reducir en 2 sacos/m 3 la dosis de cemento, La disminuci6n del volumen de pasta sera:

~

0..

:IE 0 ()

:3

<

250

$

Ilpasta = Ilc + Ila = (550 - 466) . 0,3 + (220 - 186)

()

z

W I-

!a

en 200 w 0:

Ilpasta = 59,2 Um 3 Esta disminuci6n en volumen debera ser compensada con un aumento en la cantidad de agregados, Suponiendo un peso unitario de 1,6 kgfllitro para el agregado combinado:

150

100 10

28

EOAO, (dios)

Ilagr

=

59,2 , 1,6

=

95 kgflm 3 FIGURA

VIL3

EFECTO DE UN SUPERPLASTIFICANTE EN LAS RESISTENCIAS A COMPRESI6N DEL CONCRETO

100

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ \1

.' arcduoda = aonginal

0-

efectividad)

(74)

0:

areducida = CXrcducido . Coriginal

(75)

con 10 que habra que aumenLar, ligeramente, la canLidad de agregados para mantener el volumen de mezcla. Ejemplo El concreto para la estrucLura de un edificio residencial fue disefiado para un asenLamiento de 10 cm y resistencia de 275 kgflcm 2, con 370 kgfl m 3 de cemento y valor a igual a 0,55 segun la Figura VL2. Se quiere usar un adiLivo Tipo A para alcanzar una resiSLencia de 300 kgflcm 2, sin afectar el asenLamiento ni la canLidad de cemento. Se pregunta cual debe ser la efectividad del aditivo. En el disefio original, el volumen de agua es: a = C . a = 370.0,55

(6.5a)

a = 203 ,5 Um 3 Se debe emplear la formula (6.8a) 0 la Figura VL2 para calcular el valor de a requerido para la resiSLencia de 300 kgflcm2; esto es a = 0,51. De la formula (7.3) se despeja la incogniLa 'efecLividad ': efectividad

=

1 - ared / a orig

(7.3a)

efectividad = 1 - 0,51/0,55 = 0,073 Se debera dosificar el aditivo para lograr una efectividad de 8%. La nueva dosis de agua es: ared = ared . Corig = 0,51 . 370

(75)

Con el empleo del aditivo, la dosis de agua se reduce de 203,5 litros a 188,7 litros, el valor de a disminuye de 0,55 a 0,51, la cantidad de cementa se mantiene en 370 kgflm 3 y la resistencia aumenta de 275 a 300 kgflcm2.

I

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I

VII.4 MEJORADORES DE LA TIXOTROpiA. PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES La propiedad de las mezclas que se conoce como ' tixotrop!a ' (vease Seccion 11.1), consiste en la capacidad del material en su estado fresco, de atiesarse cuando esta en reposo y de fluidificarse cuando esta en movimiento; es intensificada, en mayor 0 en menor grado , por la accion de los aditivos reductores de agua con accion plastificante. Dada la beneficiosa influencia de este efecto sobre la acomodacion de la mezcla en los encofrados, rellenandolos a cabalidad y envolviendo los aceros de refuerzo y, dada la disminucion de los riesgos de segregacion de los granos de los agregados, as! como la moderacion a los efectos nocivos de la exudacion, el papel de estos aditivos es importante. Estan constituidos, fundamentalmente, por condensados sulfonados de naftalina 0 melamina Cumplen con los requisitos especificados en la Norma COVEN IN 356 para los aditivos Tipo F y Tipo G, YASTM CI017 Tipos I Y 11. En terminos generales, un concreto sin aditivos puede mantenerse cohesivo con asenLamientos hasta de 12 a 15 centimetros. Si se trata de aumentar el asentamiento mediante la adicion de agua, es casi seguro que la mezcla presente segregacion. Con los aditivos plasLificantes habituales, que aumentan la tixotropia sin afectar la cohesividad, se puede lograr hasta unos 18 centimetros de asentamiento sin segregacion. Esto es posible no solo en los valores limites, sino en cualquier nivel de fluidez. La ventaja evidente del aditivo es que permite obtener estos beneficios sin afectar la resistencia mecanica, debido al efecto simultaneo de la reduccion del agua. A medida que aumenta el poder 0 la capacidad de accion del aditivo, denominado 'rango' 0 efectividad, sus efectos resultan mas acentuados, hasta llegar a los altos rangos de los superplastificantes (del orden de 30%) con los cuales se pueden obtener concretos autonivelantes que requieren poca accion mecanica de compactacion para su acomodo en los moldes, concretos que tambien son llamados reoplasticos, con asentamientos del orden de los 20 centimetros 0 mas. Para este tipo de concretos, el Cono de Abrams no es el mejor procedimiento para medir el efecto superplastificante. En cualquier caso, el control de asentamiento debe hacerse antes de afiadir el aditivo y el incremento puede evaluarse mediante la Mesa de Caidas 0, inclusive, visualmente. Para que los concretos autonivelantes no sufran segregacion se requiere una granulometrja especial, con mayor proporcion de finos. El efecto fluidificante de estos aditivos es limitado en el tiempo aun cuando es suficiente para ser incorporado en la planta de premezclado y, luego , trasladar el concreto al sitio de obra. En aquellos casas en los cuales se incorpora en sitio deberan afiadirse de 70 a 100 revoluciones de mezclado en el camion, antes de la descarga. Cuando, como consecuencia de demora en el traslado desde

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la planta a la obra, ocurran perdidas de asentamiento, podran hacerse ajustes adicionales ames de la descarga. Otra practica recomendada es anadir parte del aditivo en la planta y el resto en el sitio de obra. La colocaci6n de los concrelOs autonivelantes es rapida y facillograndose una compactacion apropiada con mucho menos energia 0 esfuerzo que para el concreto convencional. Por sus caracteristicas especiales deben extremarse los controles de calidad en las distintas eta pas a saber: selecci6n de materiales, dosificacion, almacenamiento, mezclado, transporte, colocacion, consolidacion, acabado y curado; ademas del estricto control en la medici on e incorporaci6n del aditivo , es preciso el control de asentamiento y redosificaci6n 0 dosificaci6n progresiva. Cuando los aditivos de alto rango son empleados como reductores de agua, su efecto es muy pronunciado 10 que permite obtener valores de relacion agualcemento muy bajos (0,26 a 0,33) con el consiguiente incremento de las resistencias y sin segregaci6n. Se requiere que la mezcla original tenga un asentamiento inicial, sin aditivo, de 3 pulgadas a 7 pulgadas. Los aditivos superplastificantes son panicularmente utiles en las siguientes situaciones:

METODOS USUALES DE CONTROL ASENTAMIENTO CONO DE ABRAMS

I

PENETRACION

I I

AGUJA DE VICA T

:

COMPRESION

I CILINDROS NORMALIZADOS I I I I 1

I

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en en UJ

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a)

b) c)

Por su facilidad de bombeo y las altas resistencias a edades tempranas (vease Figura VIl.3), para fabricacion de elementos de concreto pretensado , concreto a la vista 0 de obra limpia y sistemas de ereccion con enco frados deslizantes 0 sistema tunel. Por su mayor resistencia a la abrasion, en pisos industriales. Donde sea conveniente controlar el calor de hidrataci6n y la retracci6n, asi como facilitar la colocacion del concreto, como ocurre en concretos masivos, con secciones mayores de 60 centimetros, y en grandes vaciados.

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PRINCIPIO DE FRAGUADO

FIN DE FRAGUADO

TIEMPO

VII.S MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO FIGURA VIl.4

Tanto para acelerar los tiempos de fraguado como para retardarlos, se dispone de aditivos efectivos y de usa confiable. Para comprender estos efectos sobre la velocidad de las reacciones hay que recordar las diferencias entre el fenomeno del fraguado y el desarrollo de resistencia , terminos que a veces se usan equivocadamente como sinonimos. Aunque no represente la absoluta realidad de las reacciones, en la Figura VIl .4 pueden apreciarse ambos fenomenos, mediante una grafica de indole didactica.

VII.S.l Aditivos Aceleradores Los aditivos aceleradores pueden considerarse formando dos grupos: a)

PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU RESISTENCIA

los de alta velocidad de reacci6n y; b) los de ganancia mas moderada en la aceleracion de la reaccion. En el primer caso, el fraguado 0 atiesamiento puede producirse a los pocos segundos de su aplicaci6n. Suelen generar una elevada temperatura en la masa de concreto que obliga a manejarlo con guantes. Su empleo mas frecuente esta en las reparaciones de vias de agua para producir taponamientos, 0 en la cobertura de superficies con mortero, aplicado 0 disparado, tratando de evitar su desprendimiento. Su fundamento quimico suele estar basado en una alta alcalinidad con 10 cual logran la aceleraci6n de las resistencias tempranas pero lesionan las de larga edad. Estos productos pueden ser riesgosos a la salud y deb en ser prudente mente manejados.

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Los aditivos de moderada aceleracion en la velocidad de fraguado tienen su principal campo de aplicacion en los dimas frios. El acelerador por excelencia es el don.iro de calcio (CaC1 2) cuyo efecto es notable al aClivar las reacciones de hidratacion del cementa que, de Olra manera, se harian mas lentas como consecuencia de las bajas temperaturas No es aconsejable colocar concreto por debajo de los lOoe Sin el usa de aditivos aceleradores solo quedaria el recurso de calentar la masa de concreto. En una epoca se intento introducir calor mediante la electrificaci6n de la red de armaduras 0 refuerzos melalicos pero se desistio al descubrir que ese procedimiento reduce la adherencia acero-conc reto y abre la puerla al mecanismo de la corrosion electroquimica En dimas frios, la ad icion a la mezda de aditivos con doruro de calcio en una proporcion de hasla un 2 % en peso del cemento, produce comprobados beneficios para conlrarrestar el atraso en la ganancia de resiSlencia. Por esa razon es frecuente el uso de esos aceleradores en zonas frias; pero, en dimas calidos, no son necesarios porque la temperatura elevada es un calalizador aceleranLe de las reacciones y porque el efecto quim ico es menos pronunciado. Ademas, esta comprobada la potencialidad de corrosion del acero de refuerzo en presencia del radical doruro. En algunos paises, las especificaciones normativas restringen severa mente el empleo de eSlOS aditivos; como respuesla los fabricantes acuden a la preparacion de aditivos con funcion acelerante similar, basados en otros principios quimicos diferenles de los doruros, entre 105 que se encuentran: nitralos, nitritos y carbonaLOs, que son mas costosos. EI desarrollo temprano de las resiSlencias no afecta sus valores finales, descartando asi la idea de que un fraguado mas rapido signifique, en consecuencia, una elevaci6n de las resiSlencias a largo plazo.

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Retardos de hasla dos 0 lres horas no suelen acarrear inconvenientes; pueden lograrse liempos mas largos pero requieren pruebas previas y muy buenos controles sobre la mezda ya que pueden producir 0 surgir efectos secundarios. En las obras usuales no se justifican relardos superiores a las seis horas. La formulacion quimica de los aditivos retardadores consiste, usualmente, en el empleo de azucares 0 productos de similar composicion (hidrocarboxilicos). Sin embargo, en ciertas circunslancias se ha conocido el usa de sacarosa 0 azucar comun como inhibidor en pequenas dosis. EI efecto producido por el azucar es muy sensible a la composicion del cementa usado en la mezda por 10 que, en algunos casos, puede generar el efecto esperado 0 exagerado, pero en otros no causar ningun efecto; mas aun, se conocen situaciones donde se revirtio el fenomeno. Los retardadores bien formulados potencian su accion en funcion de la dosis que, cuanto mayor sea, mas relardo producen. Esta detail ada informacion debe suministrarla el fabricante del producto , como una guia orientadora para su uso. Debe advenirse que las altas lemperaluras conlrarrestan el efeclo retardador del aditivo: mientras mas alLas, menor efeclividad. Muchos de los adilivos relardadores comerciales pueden producir, ademas, el efecto plastificanle que favorece la fluidez. Usualmenle esta doble accion esta asociada con la dosis y solo es plastificante para dosis bajas, pero tiene efeclo relardador y plastificante para dosis elevadas (vease Figura VII.5).

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VII.S.2 Retardadores

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Por el contrario, en dimas calidos, los aditivos retardadores de fraguado tienen amp lias oporlunidades de empleo. Cuando el tiempo requerido para las operaciones de transporte, colocacion y vibrado del concreto es mayor que ellapso estimado para el fraguado inicial de la mezda, es necesario retardar esa reaccion. Los retardadores de fraguado son poco men os que imprescindibles para fabricar concretos en localidades de dima calido aunque debe llevarse un buen control en obra ya que pueden [avorecer el fenomeno de relraccion. Un usa importante de los relardadores de fraguado se relaciona con la eliminacion de las llamadas juntas Frias en el vaciado de una pieza estructural de gran volumen. Cuando el tamano de estas piezas es tal que, con los medios disponibles no puede lograrse la colocacion de toda la masa de concreto antes del inicio de fraguado, es conveniente regular la dosis de incorporacion de aditivos retardadores a las sucesivas porciones de va cia do tratando de lograr que el conjunto completo alcance su fraguado casi simultaneamente; la ultima porcion de concreto se coloca sin necesidad del aditivo retardador.

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DOSIS DE ADITIVO FIGURA

VII.5

DOBLE EFECTO DE PLASTIFICACI6N y RETARDO DE FRAGUADO, DE UN ADITIVO TIPO D 0 TIPO

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VII.6 IMPERMEABILIZACION El concreto tiene una relativa facilidad para absorber agua en sus capas superficiales debido a su estructura perimetral de poros; esta no suele estar interconectada con la red interna de poros, por 10 cual el concreto ofrece una alta resistencia a ser atravesado 0 percolado por el agua, a menos que exista un elevado gradiente de presiones entre ambas caras de la pieza. Si el concreto muestra filtraciones en condiciones normales de usa, seguramente se debe a defectos en su diseno 0 elaboracion. Estos defectos pueden ser, para el primer caso, el usa de una muy alta relacion agua/cemento 0 de granulometrias propensas a dejar abundantes poros internos y, para el segundo caso, una compactacion defectuosa, la presencia de juntas mal realizadas 0 el agrietamiento excesivo por falta de curado y retraccion. La absorcion de agua es un [enomeno lento y su importancia radica en la incidencia que tiene sobre la durabihdad del material. Los concretos de baja relacion agualcemento, suficiente dosis de cemento, granulometrias adecuadas, bien compactados y bien curados, no presentan problemas de durabilidad aunque esten expuestos a ambientes agresivos naturales (vease Capitulos XVI y XVII). En ddinitiva, la mejor solucion para lograr concretos impermeables, es fabricarlos bien. En cuanto a la proteccion de las barras de refuerzo, debe asegurarse la estanqueidad y el espesor de recubrimientos adecuados segun se indica en la Sec cion XII.3 de este Manual. Existen aditivos integrales cuyas moleculas se orientan en las superficies de los canales y poros de la masa creando un declO hidro[obo. Tambien hay aditivos integrales con base en silicalos 0 silice coloidal que, al reaccionar con la cal del cemento, seHan los poros del material. Hay Olro grupo de produclos que se aplican a las superficies de las piezas de concrelO despues de su fraguado y que 10 penelran por sus poros; estos produclos pueden considerarse mas correClamente, como peliculas 0 capas protectoras.

conj unto de vados, los cuales usualmente ocupan un volumen entre el 3 Y el 7% de la pieza de concreto. Si la vibracion del concreto es adecuada, e!imina una pequena cantidad de esas burbujas, en muy poca cuanUa, por su notable menor lamano y desconexion. El tamano de esas burbujas puede oscilar entre 20 y 200 micras de diametro, encontrandose en cantidades de millardos. La presencia de esas abundantes y bien distribuidas celdas esfericas de aire brindan una nOlable capacidad de defensa al concrelo contra el fenomeno de congelacion y descongclacion del agua atrapada en su interior; cuando este [enomeno alterno se produce de manera sucesiva y repetitiva, destruye el malenal, que no puede resistir las presiones del agua congelada, la cual aumenta su volumen cuando pasa del estado liquido al solido 0 hielo. Pero, anle la presenCla de una especie de reserva de vados provenientes del conJunto de burbuJas de aire incorporado (aliviadoras de lensiones) la masa de concreto aumenta su capaCldad . para soportar las presion cs internas de congelacion. En los dimas calidos 0 templados, donde las lemperaturas no bapn hasta niveles de congelacion del agua, el empleo de aditivos incorporadores de aire no se justifica por los [enomenos de las heladas , sino que obedecen a otras razones. La mas importante es el aprovechamiento de esa presenCla de mmusculas burbuJas de aire como elementos de deslizamiento en la [riccion y roce de las partlculas de mortero a modo de lubricante 0 de rodamiento de bolas. De tal modo, pequenas dosis de' este adilivo [a\'orecen la plasticidad y cohesividad de la mezda al tiempo que se reduce la segregacion y la exudacion. En el caso de concretos en masa con agregados de gran tamano y baJos contenidos de cemento, Sl se manllenen constantes el asentamiento y la cantidad de cemento, la res1stenCla no resulta significativamente afectada. En olros casos, con dosis medianas y allas. de cementos, ocurre una reducci6n de la capacidad resistente a pesar de la reducclOn de agua que se obtiene por el efecto plaslificante; algunos autores proponen cuantificar la perdida de resistencia, calculando el valor eqUlvalente de la relaclOn agualcemento

~ -I.Acquiv

VII.7 INCORPORADORES DE AIRE La vibracion y compactacion de la mezda en estado fresco produce el desalojo del aire atrapado durante el proceso de colocaci6n Ese volumen de aire llamado precisamente 'atrapado', no puede ser extraido tOlalmente; siempre queda alguna presencia dentro del material en forma de burbujas planas de cierto volumen, relalivamente pequeno, y en pequenos canales. Diferente es la situacion cuando se desee incluir intencionalmente un volumen adicional y diferente de aire, denominado 'incorporado', que suele distribuirse uniformemente como pequenas burbujas esfericas; este efecto se consigue mediante la adicion de ciertos adilivos especificos que generan un

(Clequl\.)

con la siguiente formula:

(V agua + V alre ) 0agua I C

donde: Vagua = volumen de agua Clitros/m l ) V.alrc = volumen de aire Clitros/m l )

oagua =

densidad del agua (kgfllilros) C = peso del cemento Ckgflm 3)

(7.6)

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VII.S CONTROL DE LOS ADITIVOS Para garantizar un comportamiento eficiente, los aditivos exigen un control cuidadoso en todas las fases de su uso. El costo de los aditivos y de su control pueden significar una sensible incidencia en el costo final del concreto.

VII.8.1 Mezclas de Prueba Como informacion indicativa orientadora, los fabricantes de aditivos seflalan los limiles acostumbrados de su dosificacion y el tipo y magnitud de su accion. Estos datos son muy valiosos porque el comportamienlo normal del producto suele caer dentro de esos parametros. Sin embargo, en la tecnologia del concrelo con aditivos, resulla practicamente indispensable acudir al expediente de las mezclas de prueba. Son numerosas las variables que pueden alterar, de manera imponante, la respuesta del concreto a la presencia de los aditivos, y el camino mas seguro para evitar respueslas incontrolables es el de las pruebas previas. Algunas de esas variables son la composicion del cemento, la presencia de sales acompaflando a los agregados, la proporcion de ultrafinos y la temperatura ambiental , entre otras. El proposilo de las pruebas es variado y se pudiera seflalar asi: a) b) c)

Determinar si la actividad del aditivo ante la mezcla y condiciones de la obra es la deseada y valorar, as], si se justifica su empleo. Determinar las dosis mas adecuadas para su empleo. Determinar los limites de posible variacion en la dosis, a fin de tener criterios para reaccionar ante una indeseada pero posible modificacion accidental en obra.

VII.8.2 Ensayos de Control En la Norma COVENIN 356, "Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones", y ASTM C260, C494 Y Cl017, se seflalan las propiedades que se deb en medir en los concrelOS con aditivos, a fin de decidir sobre la calidad de los mismos. Los adilivos incorporadores de aire deben cumplir la Norma COVENIN 357, "Aditivos incorporadores de aire para concreto. Especificaciones". Son casos especiales la determinacion de la fluidez y del efecto tixotropico en mezclas muy fluidas , para 10 cual no se dispone de instrumentos practicos y tienen que ser apreciadas visualmente. Para concretos secos 0 para concretos normales sirven los aparatos de ensayo indicados en el Capitulo II, que miden la fluidez y la facilidad de acomodacion en los moldes. En el caso de la segregacion, no se dispone de instrumentos adecuados. La fluidez, y parcialmente la tixotropia de las mezclas fluidas, se pueden determinar indirectamente con la medicion de la viscosidad de la mezcla, pero los

aparatos recomendables son de manejo delicado y, desde luego , no para ensayos en obra ni de rutina. En obra es fundamental mantener un sistema de control que garantice la adicion precisa de las dosis de aditivos establecidas. En terminos generales, en las obras donde se emplea concreto con aditivos se requieren planes de ensayos y de control con mayor intensidad, al menos hasta tener bien conocido y estabilizado el proceso de produccion del concreto. Cuando se requieran cambios en las dosis de los aditivos, 0 se deb an usar diferentes tipos de aditivos, bien sea porque se tenga previsto usar diversas clases de concretos 0 porque hay cambios de temperalura, 0 porque se modifican los liempos 0 los procedimientos de colocacion del material , se deben hacer los con troles con mayor precision. Para esto pueden ser beneficiosas las aplicaciones de los principios normativos de las tecnicas de garantia de la calidad, difundidas hoy internacionalmente a traves de las Recomendaciones y Guias ISO. Para la aceptacion 0 rechazo de los nuevos lotes de aditivos que llegan a la obra no se dispone de ensayos practicos suficientemente decisivos por 10 que, en gran parte, hay que confiar en la empresa fabricante. Esto seflala 10 importante que resulta, para el usuario de aditivos, el previo conocimiento de los niveles de calidad de la empresa proveedora. De todos modos y como una recomendacion praclica a quienes reciben lotes nuevos de aditivos en obra, se puede seflalar 10 siguiente: a)

b)

c)

Se debe apreciar visualmente si hay cam bios de apariencia (color, turbidez) 0 de olor en los productos recibidos, comparados con un lote de control; este debe haber side conservado en frascos transparentes y en ambientes cerrados, no expuestos a luces intensas. Se debe medir la densidad 0 peso especffico. Un cambio apreciable puede detectar una modificacion en la calidad. Se pueden emplear picnometros, o densimetros debidamente graduados. Se debe determinar la viscosidad, tambien para detectar variaciones. Es un ensayo mas delicado, pero tambien puede ser hecho en obra.

VII.8.3 Uso del Aditivo En cuanto a la incorporacion del aditivo a la mezcla, es conveniente seguir las instrucciones de los fabricantes del producto. Puesto que la mayoria de los aditivos son liquidos, el procedimiento usual es diluir la correspondiente dosis en el agua de mezclado y luego verter esta en la mezcladora. Los aditivos en polvo se deb en afladir directamente a la mezcla seca. El aditivo liquido no se debe verrer sobre la mezcla seca porque, si cae sobre el cemento, dara origen a grumos y si cae sobre los granos de agregados, sera parCial 0 totalmente absorbido por estos y pierde efectividad .

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Cuando, como consecuencia de la incorporacion de estos productos, se produzcan cambios en los requerimientos de agua, contenidos de cemento y contenido de aire, estos deben compensarse mediante correcciones en los contenidos de agregado fino con objeto de mantener consLante el volumen del monero. En el caso de concretos fluidos la relacion arenalagregado debe ajustarse para garanLizar suficiente cantidad de finos y ultrafinos en la mezcla. Los aditivos deben ser conservados en recipientes hermeticos, en ambientes de poca intensidad de luz, con temperaturas estables y de confon humano. Algunos de ellos, menos estables, deben ser usados en los Lres meses posteriores a su compra Otros, mas estables, pueden tener vigencia muchisimo mas duradera. Esa informacion debe ser suministrada por el fabricante.

VII.8.4 Combinacion de Aditivos Es posible usar mas de un aditivo en la misma mezcla, combinando los efectos deseados, pero hay que cuidar, en primer lugar, que los efectos sean compatibles (eviLar propositos contrapuestos, como acelerador y reLardador) y, en segundo lugar, comprobar que los productos en si sean compatibles, a 10 cual contribuye decisivamente que ambos aditivos provengan de una misma empresa fabricante. En caso de emplear dos producLos, se deben incorporar ala mezcladora en forma separada y en momentos disLinLos. Lo mas frecuente es acudir a las propias ofen as de los fabricantes, que sacan al mercado aditivos con dobles efectos y que son reconocidos como cumplidores de esa doble accion en las propias especificaciones normativas, Lal como Figura en la clasificacion de aditivos de la Norma COVENIN 356 (vease Tabla VII. I)

VII.9 OTROS ADITIVOS Ademas de los tipos de aditivos especificamente senalados, exisLen un conjunLo de productos de menor relevancia y usa que modifican algunas propiedades del concreto, y cuyas caracteristicas detalladas pueden consultarse en el ACI 212 3R-99. A titulo enunciativo se citan los siguientes aditivos.

VII.9.1 Formadores de Gas Se suelen afiadir al concreto para contrarrestar efectos de exudacion y sedimentacion, permitiendo que el concreto mantenga su volumen original. Los productos que generan este efecto son el peroxido de hidrogeno (genera oXigeno) y principalmente polvo de aluminio que genera hidrogeno. Este ultimo se afiade en cantidades de 0,006 a 0,02 por ciento en peso del cemento. Se suelen afiadir cantidades superiores para obtener los concretos celulares de baja resistencia (ver Seccion XIII.8)

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VII.9.2 Aditivos Adhesivos Se LraLa de adiLivos especificamente formulados para ser usados con mezclas de cemento Portland y mejorar sus propiedades adherentes. Son emulsiones polimerizadas conocidas como latex y estan especHicamente disefiadas para que resulten compatibles con los alcalis del cemento. . Los concretos elaborados con estos aditivos poseen en general mqor resiSLencia a la abrasion, permeabilidad reducida y aumento de la resiSLencia en traccion y flexion.

VII.9.3 Facilitadores de Bombeo

.

Son productos que se utilizan exclusivamente para meJorar la "bombeabilidad" de la mezcla, en aquellos casos en que esLa no pueda lograrse modificando las proporciones de esta. Muchos de los productos que se utlhzan son "espesadores" que aumentan la cohesividad del concreto, Lales como pohmeros organicos, solventes sinteticos, polimeros acrilicos, floculantes orgamcos, benLoniLas y otros.

VII.9.4 Aditivos Colorantes Son pigmentos especialmente preparados para uso en concreLOs y moneros, que no afectan las caracteristicas fisicas de la mezcla. Puede~ ser sustancias naturales 0 sinLeticas y su proporcion no debe ser supenor al 10 Yo del peso de cemento. Los colores de grises a negros se logran con pigmenLos a base de oxidos de hierro negro y carbon; los azules con azul ultramanno; los roJos con oxido de hierro rojo; los marrones con oxido de hierro marron; los crema y marE1l con oxidos de hierro amarillo; los verdes con oxido de cromo y los blancos con dioxido de titanio (vease Seccion XIII. 14 .1).

VII. 1 0 CONSIDERACIONES FINALES FinalmenLe, y como se menciona al inicio de este Capitulo, es imprescindible evaluar en cada oportunidad la conveniencia 0 no del usa de estos productos, recordando que ningun aditivo por excelente que sea su cah~ad y efectividad sera capaz de mejorar las caractenstlcas de un concreto mal dlsenado, o elaborado con materiales inadecuados.

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REFERENCIAS ACI 212 4R-98 Guide Jor the Use oj High Range Water-Reducing Admixtures

(Superplasticizers) in Concrete. ACI 212 3R-99 Chemical Admixtures Jor Concrete. ASTM D98.Calcium Chloride. ASTM CI017 Chemical Admixtures Jor Use in Producing Flowing Concrete.

VIII PREPARACION Y ME%CLADO

CAPiTULO

VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES Los lineamientos establecidos en los Capitulos anteriores concluyen en un conjunto de recomendaciones de cuyo cabal cumphmiento dependera la calidad final del concreto y por ende de la estructura que con el se construya. En primer terminG destaca la importancia de mantener invariables los parametros del diseno de la mezcla, en particular la relaci6n agualcemento: anadir mas agua de la establecida, ademas de disminuir la resistencia, aumenta la retracci6n par secado, puede inducir mayor agrietamiemo en la superficie, disminuyendo la resistencia del material [rente a los agentes agresivos externos. De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cementa requerida porque: i) Incrementarla, ademas de encarecer el concreto, inducira aumentos de temperatura de la mezcla durante el proceso de hidrataci6n obligando a mayores precauciones de curado para evilar agrietamientos superficiales. ii) Par el contrario, 'ahorrar' cementa desconociendo las cantidades establecidas en el diseno de la mezcla, conducira a concretos de menor resistencia y durabilidad de la deseada. Toda modificaci6n en los constituyentes pre-establecidos de la mezcla debe responder a causas plenamenle justificadas durante la ejecuci6n de la obra y debe contar con la aprobaci6n del profesional responsable de la misma.

VIII.2 MODOS DE PREPARACION Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia obra, bien sea para pequenos volumenes 0 para grandes cantidades, y los concretos elaborados en plantas de premezclado que luego son trasladados a la obra.

VIII.2.1 Me:zclado en Obra para pequeiios Volumenes La mezcla se prepara en una zona de la obra, de facil acceso a los componentes (cemento , agregados, agua) , y cerca de la zona de vaciados. La mezcla puede ser preparada con mezcladoras sencillas y de relativa poca capacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no par ella deben estar exentos de control. Si los componentes no se dosifican por peso, se deb en emplear medidas de volumen precisas, tales como: gaveras para los agregados, latas poco deformables para el agua y cementa en sacos enteros, no en fracciones.

VIII.2.2 Mezclado Central en Obra En obras de gran volumen sue le se r aconsejable la preparacion del concreto por parle del prapio conslruclor. Para ella se puede disponer de una plama, 0 de varias , en el area geografica de la obra , desde donde se distribuye la mezcla a los lugares de vaciado.

VIII.2.3 Premezclado Comercial Empresas espec ializadas preparan y lrasladan el concreto, directamente al silio de obra. EI permanente despacho de mezclas olorgaria a lales empresas un conocimiento y una experiencia en la lecnologia del concrelO que permita garanlizar la calidad y economfa en el usa del malerial En paises con poca tradicion en el se rvicio del premezclado, se hace recomendable una previa evaluacion del suminislrador. Los premezcladores Lienen en sus manos poderosos recursos lecnicos y economicos debido a los grandes volumenes de materiales que manejan, al empleo de imp0rLantes equipos y cuenlan con personal especializado. Tales caracteriSlicas explican el auge del empleo de premezclados que, en algunos paises, alcanza el 70% 0 mas del mercado del concrelO.

VIII.3 CALI DAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES De una manera general, el adecuado maneJo y acopio de los maleriales conslituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es una funcion importante. Con relaci on al almacenamiemo deb era cumplirse con la Seccion 3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, segun la cua!: "El cementa y los agregados para el concrelO , el agua , los aditivos, el acero de refuerzo y, en general, todos los materiales a usarse en la preparacion del concreto 0 a ser embebidos en el, deben ser almacenados en forma tal que se prevenga su deterioro 0 la intrusion de materias extraiias. Cualquier material que se haya de teri ora do 0 contaminado , no deb era usarse para la preparacion del concreto".

VIII.3.1 Agregados Ademas de 10 senalado en el Capitulo Ill , los cuidados se deb en orientar a evilar la segregacion y contamin acion del malerial, a estabilizar el contenido de humedad particularmeme en los agregados fino s, a evitar cambios de granulometria como consecuencia de incremento de finos en el caso de los gruesos, 0 disminucion de los mismos en el caso de los finos. Para prevenir la segregacion en los agregados gruesos se recomienda dividirlo en fracciones siendo las mas frecuentes las que van desde el cedazo #4 hasta 3/4 de pulgada (4,76 a 19,1 mm) y desde el cedazo de 3/4 hasta 11/2 pulgada (l9,1 a 38,1 mm). Aun asi, dentra de cada fraccion pueden producirse segregaciones durante el transporte, apilado y extraccion, las cuales deben

corregirse mediante remezclado al momenlo de disponer del malerial. Se recomienda lamizar muestras del agregado con suficieme frecuencia para verificar el cumplimiemo de los requerimientos granulometricos, en particular la aparicion de malerial [ino adicional como consecuencia de la abrasion y desgaste del agregado grueso durante las operaciones de manejo (vease Capitulo III) La contaminacion se puede producir por sola pes de unos apilonamientos de agregados con olras, 0 por mezclas de tamanos debido a descargas mcorrectas. Respeclo a la humedad, si se desea mamener un buen control se recomienda conservar los agregados drenados y bajo lecho, y medir la humedad periodicameme para su posterior ajuste en el momemo del mezclado. En la Figura Vlll. 1 se iluslran procedimienlos correclos e incorrectos para el maneJo y almace namiento de agregados (vease ACI 304 R-OO)

VIII.3.2 Cemento Ademas de las consideraciones hechas en el Capiwlo IV , el almacenamienlo en obra debe tener en cuema que, en caso de emplear ccmento a granel, los silos deben garanlizar estanqueidad respeclo a la humedad y un buen funcionamiento de sus valvulas. No se deben mezclar dislintas marcas de cemento, y menos aun dislintos tipos de cemenlo en un mismo silo. EI almacenamienlo en sacos 0 envases debe cuidar que se vayan usando primero los mas antiguos. Los sacos deben colocarse sobre palelas que permilan la circulaci6n de aire entre pilas. Si el lapso previsto de almacenamiemo es inferior a 60 dias, la alLura de cada pila se ra inferior a 14 capas; para periodos superiores, eSla allura no excedera las 7 capas. Esta precaucion evilara la [ormacion de grumos de compactacion en los sacos inferiores.

VIII.3.3 Agua Las consideraciones hechas en el Capitulo V y en el Articulo 3.4 de la Norma COVENIN 1753, acerca de los requerimienLOs de calidad del agua a ser emp leada en el mezclado del concrelO, deben ser de estricto cumplimienlo En aquellos casas en los cuales se considere la utilizacion de aguas recicladas se deberan extremar las precauciones de control para evirar variaciones de resislencia, liempo de fraguado, 0 respuesta ante los aditivos quimicos. En caso de Ulilizar hielo, las instalaciones deberan estar adecuadamenle protegidas para prevenir que el hielo se derrila antes de ser incorporado a la mezcla, incluyendo el equipo para dosificacion y transporte hasta la mezcladora.

VIII.4 DOSIFICACION Se puede dosificar la mezcla por peso 0 por volumen. La primera forma es mas precisa.

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VIII.4.1 Dosificacion por Peso PROCEOIMIENTOS INCORRfCTOS DE AlMACENAMIEHTO DE AGREGADOS PROOUCEN SEGREGACION Y ROrURA

RECOMENOABLE EMPlEO DE GRUAS U OrRaS MEDIOS PARA

PROCEOIMIENTOS QUE PERMITEN QUE EL AGREGAOO RUEDE POR EL TALUDa QUE PERMITEN QUE EL EaUIPO DE ACARREO OPERE SOBRE EL M1SMO MATERIAL DE MANERA REPETlDA

COlOCAR El MATERJAl EN PItAS DE TAMANo NO MAYOR QUE LA CARGA DE UN CAMI6N LACUAl PERMANECERA ESTABLE, SIN ROoAR POR EL TAlUO.

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ACEPTABIUDAD lIMITADA CONSTRUCCION DE LA PILA RADlALMENTE Y EN CAPAS HORllONTAlES CON AYUDA DE UN BULLDOZER, MOVlENOOMATERIAl TRANSPORTAOO PORCINTAS.

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GENERALMENTE CUESTlONABLE BULLDOZER 0 CARGAOOR FRONTAL, UBICANOO CAPAS SUCESIVAS DE MATERIAL EN TALUOES CON PENOIENTES MENORES QUE 3:1.

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c) DESCARGA UNIFORME

EN ElCENTRO

CORRECTO

LACHIMENEA QUE PROTEJE At MATERIAL ARROJAOO POR LA CORREA PREVIENE El EFEeTD DE SEGREGACION CREAOO POR EL VlENTO. LAS ABERTURAS DE LA CHIMENEA PERMITEN LA DESCARGA DEL MATERIAL A OISTINTAS ALTURAS DE LA PILA

INCORRECro

LA CAJDA UBRE DEL MATERIAL DE LA CORREA FACILITA LA SEPARACION DE RHOS Y GRUESOS POR ACclON DEL VlENTO.

ALMACENAMIENTO DE AGRfGADO RNO (MATERIAL SECO)

CUANOO SE APllE AGREGADO GRUESO TRANSPORTADO POR ONTA ELEVADA, LA ROTURA SE MlNIMIZA CON EL usa DE TOLVAS ESCAlONADAS.

AlMACENAMIENTO DE AGREGAOO GRUESO

NOTA: SiSE PRODUCE UN EXCESO DE FINDS COMO CONSECUENC A IT ANTES DE TRANSFERIR EL MATERIAL A LAPlANTA DE MEZ~LA~~ M 000 DE API LAM lENTO, SE REQUERIAA UN CERNIDO ESPECIAL

FIGURA

VIII.l

PROCEDIMIENTOS PARA EL MANEJO y ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS

En este caso, para la dosificacion se recune a pesadas de los materiales granulares (cemento y agregados) El agua y los aditivos se incorporan en volumen, aceptando la aproximacion de que un lilro de agua equivale a un kilogramo de agua. Hay diversos mecanismos que logran pesadas seguras y nipidas: mecimicos, eleclricos, hidraulicos 0 con celdas de carga. Estos dosificadores LOman cad a malerial de la LOlva donde esta almacenado y pueden ser aUlomalicos 0 manuales; es decir, que corten el flujo del material cuando se llega al peso programado, 0 que indiquen en tado momenta el peso del material acopiado y permilan disponer de una palanca u otro mecanismo de cie rre , al alcanzar el peso deseado. La eficiencia de los dosificadores depende lanto de su calidad intrinseca como de su mantenimienlO y calibracion Las Normas ASTM C94 Yel ACl311 5R97, entre Olras, senalan las LOlerancias ad misibles para eslOs equipos.

VIII.4.2 Dosificacion por Volumen La dosificacion por volumen solo es recomendable en obras de pequena importancia por el peligro de su alta variabilidad. La carreterilla y la pala son medidas muy imprecisas pues varian de acuerdo con la robustez del opera rio 0 a su estado de fatiga, 0 de animo Las unidades de medida deben llenarse a capacidad conslante, enrasadas, sin 'banigas' 0 'camellones'. Pueden usarse: a) cunetes; b) gaveras de madera con fondo; 0 sin fondo, 0; c) latas. Siempre un solo inslrumenta para cada obra. La gavera 0 cajon de madera, con asas 0 aganaderas, es la mas adecuada porque puede ser fabricada con ellamano deseado. Una medida recomendable es aquella que lenga un volumen equivalente al contenido aparente de un saco de cementa, que es un pie cubico 0 28 litros. Una gavera con medidas internas de 30 x 30 x 30 cm tendra esa capacidad y, llena con piedra 0 arena seca, pesara unos 50 kilogramos, que pueden ser levantados enlre dos personas. Oua equivalente, menos honda, es 36 x 30 x 25 cm, de medidas inlernas. Para evitar el tener que levantar el cajon lleno y voltearlo, pueden fabricarse sin fondo, solo para medir el malerial, sin transportarlo. Se llena la gavera, se levanta y el malerial medido queda en sitio. ESla operacion debe realizarse sobre una plataforma plana no absorbente. Otra opcion es el cunete, de 19 linos, 0 la lala, de unos 18 litros de cap acid ad efectiva. El volumen aparente de un saco de cementa equivale, enlonces, a 1,5 cunetes 0 1,5 latas. Una carretilla se llena con unos 3 cunetes de piedra 0 de arena; y un cunete con unas 4 paladas. Como ya se menciono anteriormente, las medici ones con palas y carretillas son muy variables y dispersas. En el caso del cementa se recomienda el empleo de sacos enteros y, solo

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como excepcion temporal, el uso de mitades. En algunos paises, los fabricantes de cemento comercializan un tipo de saco que es la mitad exacta del normal. Es recomendable ademas, incorporar el agua mediante el uso de cuiietes o de latas indeformables y marcadas internamente con una sefial que fije su capacidad, que es de unos 18 a 19 litros Las pequenas variaciones que produce este procedimiento deben ser detectadas visualmente durante el proceso de mezclado, pOl' un personal experimentado quien podra ajustar el contenido en funcion de la trabajabilidad 'percibida'

VIII.S MEZCLADO EI mezclado del concreto es el conJunto de operaciones destinadas a obtener un producto final homogeneo. Los equipos y procedimientos que se utilicen deben ser capaces de lograr una mezcla efectiva de los distintos componentes: agregados, cemento, agua yaditivos. La mayoria de las mezclas se ejecutan con el apoyo de maquinas mezcladoras. Estas consisten en tam bores metalicos, giratorios, en cuyo interior se encuentra un Juego de paletas, de geometria y ubicacion determinadas, que agitan }' mezclan los materiales, impulsado todo el conjunto por un motor. Si bien las mezcladoras son de diferentes caracterfsticas y capacidades, todas persiguen un conjunto de propositos: Tiempos cortos de carga, mezclado y descarga, condicion deseable pa ra produccion continua y abundante. Homogeneidad de la mezcla, condicion imponante para el mantenimiento de la uniformidad del concreto, sobre todo si se emplean granulometrias proximas a los limites de segregacion (vease Capitulos II y III).

Posibilidad de un buen mezclado, en caso de concretos difjciles 0 especiales, como concretos muy secos 0 con fibras. Facilidad de traslado, para equipos pOrLatiles Buenas condiciones mecanicas para soponar un trabajo rudo y prolongado Facilidad de mantenimiento, existencia de repuestos, etc.

VIII.S. l Tipos de Mezcladoras . Las mezcladoras se pueden clasificar de acuerdo con la posicion del eje de gIro del tambor. Esa clasificacion es la siguiente:

Menladoras de eie vertical. Son recipientes cilindricos, de paredes bajas, que cuentan en su interior con sistemas de paletas, unas siguiendo el eje y otras con un movimiento planetario que arrastra al concreto

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en sentido contra rio al del giro del tambor, produciendose un mezclado por choque de ambas corrientes, que se denomina 'cruzado'. Son mezcladoras de relativa poca capacidad, pero de alta eficiencia por sus tiempos de mezclado y descarga que es por el fondo. Se recomiendan especialmente para mezclas secas. En laboratorios de ensayo e investigacion de materiales son muy frecuentes. Mezcladoras de eie horizontal. Sue len ser de gran tamano y trabajan por gravedad, produciendo el mezclado por la elevaci6n y caida del material que mueven las paletas, 0 a veces, el tambor. Generalmente requieren tiempos de mezclado conos. Estas mezcladoras suelen descargar mediante canaletas que se introducen en el tambor mezclador, 0 mediante la inversion del giro, con 10 cual las paletas expulsan el material. Tambien mediante una compuerta de fondo, siendo este ultimo procedimiento el que facilita mezclas mas homogeneas.

Mezcladoras de eie de il1c1inacion variable usualmente llamadas 'trampos'. La inclinacion puede ser ajustable, de acuerdo con un timon, que permite bascular el tambor para la carga y descarga. Las hay de muy pequeno volumen y raramente sobrepasan el metro cubico de capacidad. Son muy empleadas en obras menores, hasta donde son transportadas con comodidad. La Figura VllI.2 ilustra los tipos de mezcladoras descritos. Las mezcladoras tambien pueden diferenciarse segun el tipo de mezclado que efectuan; es decir, por gravedad 0 caida libre, y por contracorriente 0 mezcla forzada. Tambien difieren por el sistema de descarga, que puede ser por volcamiento, extraccion por canaleta, inversion de marcha, 0 descarga de fondo Finalmente, se pueden distinguir entre: estacionarias y m6viles, por el tipo de energia que consumen, 0 por el tamano. De desarrollo mas reciente son los equipos de tirabuzon 0 de mezclado continuo, los cuales pueden ser estacionarios 0 montarse en un trailer para su desplazamiento progresivo. Generalmente consisten en un cilindro colocado horizontalmente y uno 0 mas ejes horizontales internos a los cuales se adhieren las paletas de mezclado, cuya forma y ubicacion permiten recoger y mover el concreto de un extrema a otro del cilindro como en un tornillo sin fin. La alimentacion continua se realiza por medio de correas transponadoras y el agua mediante depositos incorporados al equipo. El mezclado se produce mediante elevacion y caida de la mezcla a medida que se desplaza desde el extrema de carga hasta el de descarga donde, por medio de correas transportadoras la mezcla se desplaza hasta los camiones. Este equipo es particularmente util para concretos asperos (concretos compactados con rodillo 0 bases de pavimento), aunque su uso se ha extendido a concretos normales. Una variante de usa extendido son los equipos de dosificacion en

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Mezeladora De Eje Hori zon ta I

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Mezeladora De Eje De Inelin aeion Variable

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En ocasiones se usa como referencia la capacidad de produccion del concreLO por unidad de tiempo. Unidades grandes pueden producir entre 50 y 100 m]/hora. Lo usual es estar entre 25 y 50 m1/hora. Se estima economicamente ineficiente producir menos de 15 m 3/hora. Menos frecuenLemente se usa como referencia el volumen de materiales componentes requeridos para producir una mezcla, que viene a ser como un 50% mayor al de su capacidad. Muy pocas veces se alude a la capacidad total del tambor, 0 capacidad geometrica. Las mezcladoras fabricadas en el pais, en arros recientes, informan la capacidad nominal en unidades metricas, pero los equipos viejos, de origen extranjero, suelen hablar de pies cubicos. Se debe recordar que un pie cubico equivale a unos 28 liLroS. Equipos de mezclado pequeflos, generalmente para uso en laboratorios, pueden tener capacidades bajas, entre 40 y 100 litros. Los equipos grandes, algunos de el10s con posibilidad de llenar un cam ion premezclador en una sola operacion, pueden tener 8 m ] y mas.

VIII.S.3 Orden de Llenado Mezeladora De Eje Vertical

FIGURA

VlII.2

TIPos DE MEZCLADORAS

volumen y mezclado conLinuo ASTM C85 Y ACI 304 6R-97. ESLOS equipos moviles permiten desplazar ingredientes para producir de 5 a 8 m ' de concreto hasta el sitio de colocacion; son particularmente utiles para mezclas de bajo asentamiento, concreto en sitios remotos, prefabricados, concreto en clima cilido, aplicaciones en emergencias y mezclas con cortos Liempos de colocacion. Finalmente se han! referencia a un sistema de mezclado que, a nivel todavia experimental, ha demosLrado producir incrementos en la resistencia del concreto. Se denomina 'Mezclado Separado de la Pasta' y consiste en la mezcla previa del cementa y el agua en mezcladoras tipo cizalla y de alta velocidad, en proporciones agualcemento de 0,30 a 0,45 en peso. Esta pasta se combina posteriormente con los agregados y el resto del agua en un equipo convencional de mezclado.

VIII.S.2 Capacidad de las Mezcladoras La capacidad de las mezcladoras tambien puede ser vista bajo diferentes criterios. Lo recomendable es hacer referencia a la capacidad nominal, dato serralado por el fabricante. En relacion con ese dato se fija la capacidad de trabajo, que no debe ser menor del 60%, ni mayor del 95% de la nominal. En el primer caso, el limitado volumen de material colocado se mueve y rebota dentro del tambor, pero no se mezcla. En el segundo caso, al girar el equipo salpicara y se perdera parte de la mezcla.

Para el llenado de los equipos de mezclado existen varios criterios, dependiendo de la capacidad y del tipo de mezcla. En ningun caso se debe introducir primero el cemento, solo 0 con el agua. Si asi fuera, se perderia una gran parle, que saldria como polvareda, 0 se podria formar una pasta adherida al Lambor y las paletas, que no pasarja a formar parte de la mezcla. Lo aconsejable es iniciar la jornada con una carga espeCial, de piedra con algo de agua, que sirva para raspar el interior del tambor, lavarlo y quitarle posibles pegosLes viejos adheridos. Las cargas sucesivas, ya de Lrabajo, deben incorporar primero parte de la piedra con parte del agua, luego los materiales finos (arena y cemento), afiadiendo algo mas de agua, en la cual se deben incorporar los aditivos liquidos quimicos, si los hay y, por ultimo, el resto de la piedra y del agua. Se recomienda que el primer terceo lleve un 10% mas de arena y de cemento, para contrarrestar el inevitable deposito de mortero sobre paletas y paredes. Para lograr masas homogeneas, la mezcladora debe operar a la velocidad de rotacion que recomiende el fabricante. Debe ser bien mantenida y revisada antes de comenzar la jornada de trabaJo. No se justifica golpear exteriormente el tambor. Si, persistentemente, quedara mucho material en el fondo del equipo, se puede atribuir a falta de limpieza, a velocidad indebida, a paletas gastadas 0 deformadas, asi como a la posible perdida de la curvatura del fondo del tambor.

VIII.S.4 Tiempos de Mezclado El tiempo de mezclado debe ser el necesario para que la mas a se homogeneice totalmente. El fabricante del equipo debe hacer recomendaciones al respecto, ya que ese tiempo esta relacionado con las caracteristicas del equipo;

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VIII.6 MEZCLAS DE LABORATORIO Con relacion a la preparacion de estas mezclas, cabe amp liar aqui 10 senalado en el Capitulo VI. Las mezclas de laboratorio, bien hechas, son una valiosa ayuda porque los resultados obtenidos con elias representan la posible calidad en obra. Es cierto que las dispersiones en laboratorio son mucho menores que en obra, debido a los mayores cuidados y menor influencia ambiental, pero la experiencia indica que hay una relacion de calidades, entre obra y laboratorio , si el manejo del concreto en obra se hace de acuerdo con la buena practica establecida. Las mezclas de laboratorio se pueden preparar manualmente utilizando una plancha de acero, humedecida, sobre la que se hace la mezcla a pala. EI mezclado y remezclado son tareas trabajosas pero, bien hechas, producen mezclas homogeneas. Los procedimientos se describen en la Norma COVENIN 354 "Metoda de mezclado de concreto en laboratorio", y ASTM C192. En laboratorio, lo~

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FIGURA VIlL3 INFLUENCIA DEL TIEMPO DE MEZCLADO EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

tiempos de mezclado son mas largos que los requeridos en obra. Se recomienda mezclar durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo, durante los cuales se puede hacer un ensayo de asentamiento y luego dos minutos mas de mezclado final. En las mezclas de laboratorio es importante cuidar que los materiales sean verdaderamente representativos de los que se investigan, 10 cual es tanto mas dificil cuanto menor sea el volumen de la mezcla que se prepara. Estos materiales deben ser pesados 0 medidos con gran precision. Las pequenas mezcladoras de eje vertical, con capacidad entre 50 y 150 litros con descarga por volcamiento del plato 0 por extraccion directa , son muy

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INFLUENCIA DEL TIEMPO DE MEZCLADO EN EL COEFICIENTE DE VARIACION DEL CONCRETO

eficientes para estos trabajos. Los pequenos trompos, tan utiles en 1a preparacion de mezclas pequenas en obra, no son suficientemente precisos para laboratorio.

VIII.7 CONCRETO PREMEZCLADO Llamamos asi al concreto que, elaborado en planta, se entrega en estado fresco al comprador, en la obra. La conveniencia de emplear concreto premezclado, en lugar del elaborado en la propia obra, dependeni, entre otras razones, de su ubicacion, de las areas disponibles para descarga y almacenamiento de materia1es, del nivel de exigencias del concreto, asi como del resultado del e:tudio comparativo de costos. La Norma COVENIN 633, "Especificaciones para Concreto Premezclado. Requisitos", ofrece instrucciones precisas para la compra y recepcion del material. El concreto premezclado se puede transportar de distintas maneras pero, fundamentalmente, se utiliza un camion mezclador constituido por un tambor con capacidad de 8 metros cubicos, 0 mas, en cuyo interior se encuentran adosadas un conjunto de aletas que, en funcion de la velocidad de rotacion, cumpliran funcion de mezcladoras de los ingredientes 0 simplemente agitadores para impedir la segregaClon. Adicionalmente estas aletas contribuyen a la descarga cuando se

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La mas frecuente es aquella en la cual los componentes son mezclados totalmente en la planta y se transportan al sitio de obra en un camion mezclador, operando a velocidad de agitacion, 0 en caso de distancias cortas, en un equipo tipo camion abierto con 0 sin agitacion, aprobado por el comprador. Una variante consiste en mezclar parcial mente los componentes en planta y completar el mezclado durante el trasporte; en general, esta secuencia se utiliza cuando las distancias de transporte son coTlas y permiten incrementar el rendimiento de la planta. Una ultima opcion es la de dosificar en planta, incorporar los maleriales al camion sin el agua y transportarlos en seco; alllegar al sitio de descarga, realizar la adicion de agua y el mezclado en el camion. La ventaja principal de este procedimiento es que se evitan problemas de fraguado del concreto en el camion, cuando los tiempos de traslado son prolongados.

El volumen maximo a transportar varia en cada caso, desde un 80% del volumen total del tambor cuando la mezcla se elabora totalmente en planta, hasta un 70% en los restantes casos. Las condiciones de contratacion para la compra del concreto pueden ser muy variadas, aunque la tradicional es la exigencia de cumplir con una cierta resistencia mecanica y con un asentamiento dado. Puede incluirse la especificacion del tamano maximo y, cuando proceda, el empleo de aditivos p1astificantes 0 retardadores para garantizar el cumplimiento de las especificaciones.

VIII.7.2 Dosificacion y Resistencia En la Norma COVENIN 633, "Especificaciones para Concreto Premezclado. Requisitos", se ofrecen dos a1ternativas sobre la responsabilidad de 1a calidad del concreto. En 1a Seccion VI.S.3 se trata el caso mas frecuente, segun el cua1 el comprador confiere al fabricante la responsabilidad por 1a dosificacion de 1a mezcla. En este caso, la empresa premezcladora requiere como dato de entrada, ademas de 1a resistencia de calculo Fc, el asentamiento en e1 lugar de entrega, e1 tamano maximo de los agregados, el cuanti! 0 maxima fraccion defectuosa de 1a resistencia del concreto y, en el caso de agregados livianos, del peso unitario fresco

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o en serVlcio .. Es ImpOnante que, tanto el suplidor como el comprador, tengan claras las lmplIcaciOnes propias de seleccionar cuantiles diferentes a los que se han adoptado en la Norma COVENIN 1753 (vease Capitulo XIV de este Manual y el Capitulo 9 de la Norma COVENIN 1753), por cuanto establecer la resistencia de calculo Fc asociada a un cuantil mayor al ulilizado en el proyecLO de la estructura conducira a una disminuci6n de seguridad global con el consiguiente problema d~ responsabilidades profesionales en caso de alguna anomalfa. Por el contrario, un cuantil menor incrementara el cos to de producci6n del concreto.

REFERENCIAS ACI 311 5R-97 Guide for Concrete Plant Inspection and Field Testing of Ready -Mixed Concrete. ACI 304 6R-97 Guide for the Use of Volumelric-MeasUling and Continuous-Mixing

Concrete Equipment. ACI 304 R-OO GUidefor Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete.

CAPiTULO

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IX

MANEJO DEL CONCRETO EI concreto que acaba de ser elaborado en la obra, 0 acaba de ser recibido en los camiones de premezclado, debe pasar por una serie de etapas 0 procesos cuya secuencia empieza con el transpone hasta los encofrados, sigue con la colocaci6n dentro de ellos, continua con su posterior compactaci6n y se completa con el curado de sus superficies. Las tres primeras operaciones hay que realizarlas cuando el material esla todavia en estado fresco, pOT 10 cual requieren de cieno apresuramienlo, sin que por ella se descuiden practicas y procedimientos. EI curado se debe iniciar en el momenta adecuado, cuando el material ya ha ganado ciena consistencia; se debe prolongar por el tiempo que el clima y las caracteristicas del concreto recomienden. Cada una de estas fases exige atenci6n a un conjunto de principios y practicas, que se recogen en este Capitulo. Todas ellas deben obedecer a la idea de mantener la calidad del material dentro de los limites previstos, de manera que se puedan alcanzar los objetivos de resistencia mecanica, apariencia y durabilidad supuesLOs en el momento de su diseno. Practicas inadecuadas 0 descuidadas en cualquiera de las fases citadas pueden dafiar el concreto, irremediablemente. Esto ha dado lugar a zonas de la eSlructura donde la cali dad del material no alcance los niveles prefiJados, dando paso a los costosos y penosos procesos de analisis, refuerzo, abandono 0 demolici6n de la obra. La tecnologia del concreto no es dificil, por 10 cual no parece haber justificaci6n para que algunas obras terminen en estados patol6gicos.

IX.1 TRANSPORTE Existen diversas maneras de transportar el concreto desde el lugar de mezclado, 0 desde el lugar de la recepci6n, hasta el sitio final de su colocaci6n. Cualquier procedimiento resultara adecuado, siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos: a)

b)

Evitar la perdida de parte de la masa del concreto por derrames 0 por adherencia a las paredes de los medios de transporte. Hay un inevitable pequeno porcentaje de perdida de masa, reconocido en los contratos. Contar con los equipos y personal necesarios para no atrasar un vaciado con relaci6n al anterior, 10 que pod ria dar origen a una junta fria en el materiaL

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No perder tiempo, ya que se podria ocasionar la evaporacion parcial del agua de la mezcla, 0 el espesamiento y endurecimiento de la masa. Evitar la segregacion del material durante su traslado ya que, de producirse, disminuira las condiciones de resistencia y durabilidad. Si por alguna razon poderosa no se pudiera evilar eSle tipo de dano, se debe practicar un nuevo y cuidadoso mezclado manual del material alllegar al Silio de colocacion, antes de efecluarla.

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Excepcionalmente se ha podido bajar concreto por tubos, en caida libre vertical, varios cientos de metros. El tubo debe ser de diametro superior a los 20 cm, la mezcla debe ser especialmente disenada para evitar segregacion y la boca de descarga debe vener sobre un deposito en el cual se remezcla el male rial de las sucesivas caidas

IX. 1.3 Elevadores Entre los diversos procedimientos 0 equipos para lransportar concreto se cilan aqui los siguiemes: carretillas y buggies, canaletas, elevadores, gnlas y Lones gnlas, camiones transportadores con volteo, cinlas transportadoras, bombeo y lremies.

IX. 1. 1 Carretillas y "Buggies" Las carretillas son utilizadas para el transpone de concrelO a dislancias de hasla unos 50 a 60 metros. Se recomienda que la rueda sea de goma, ya que amortigua sacudidas durante el transporte y disminuye la segregacion. Si se considera que el camino es muy accidemado, se pueden colocar lab las y tablones, para circular sobre ellos. Los buggies manuales tienen capacidad entre los 150 y 220 litros, y permilen un mayor rendimienlo que las carretillas, aunque la distancia maxima de acarreo puede ser semejante. Los buggies a motor pueden tener capacidad entre los 250 y los 350 lin'os, son movidos por un motor diesel y las dislancias de acarreo andan por los 300 metros. Este sistema permile rendimientos cinco a seis veces mayores que con los buggies manuales, y hasta veinte veces mayor que con la canetilla. En aquellos casas en los cuales el terceo producido sea superior a la capacidad del buggie 0 de la carretilla, se debe utilizar un recipiente imermedio, lipo tolva, en el cual se descarga ellerceo, y de alli, mediante compuertas de fondo, se procede a dislribuir el material en las carretillas 0 buggies. Asi se logra una mayor homogeneidad del producto, ya que las sucesivas descargas de una mezcladora no son tolalmeme uniformes. Las lolvas deben mantener el malerial en agilacion medianle el movimiento de paletas internas.

IX.l.2 Canaletas y Tubos Constituyen procedimientos simples y economicos para el transporte de gran des cantidades de concreto. Las canaletas suelen tener forma semicilindrica y ser metalicas. Cuando las dislancias son cortas pueden ser abiertas, pero para lramos largos habra que cubrirlas. Sus pendientes deb en estar comprendidas entre 1 a 2, y 1 a 3, pero su descarga debe ser vertical y con una caida libre menor de 2 metros, para evitar la segregacion.

En estructuras allas, ellransporte del concreto constituye una operacion relativamente costosa. Cualquier sislema que se seleccione debe ser de [acil montaje y desmontaje, y debe producir una buen rendimiento. Los montacargas 0 'guinches' accionados por sistemas de poleas, solo se JUslifican cuando el volumen de concrelO es relativameme pequeno. Las tones de elevacion construidas de ensambles, y convenientemente arriostradas a la estructura, constituyen un medio mas efectivo. Estas tones se combinan, en general , con una to lva siluada en el nivel de mezclado, en la cual se van depositando los distintos terceos producidos, mas una cubeta sostenida por la lone y donde se transporta el concreto, en adicion a una 10lva movil en el nivel de vaciado. Posteriormeme, esta lolva movil alimema, las canetillas 0 buggies que llevaran el material hasta el sitio de colocacion. Un sistema de transporte como el descrito, garamiza la continuidad de la operacion y produce buenos rendimientos. El siSlema de montacargas permite elevar el material a alturas emre los 30 y los 70 metros, con cargas entre los 1.500 y los 2.500 kilos.

IX. 1.4 Gruas y Torres Gruas En algunos trabajos, la combinacion de gnia elevadora y cubelas es un medio efectivo para el transporte de concreto. Adicionalmente, la descarga vertical por el fondo es un procedimiento que garantiza una minima segregacion. Este sistema permile manejar cantidades grandes y pequenas de material sin necesidad de proceso imermedios Las tones gnlas, entre las cuales las mas conocidas son las denominadas trepadoras, constituyen un medio economico de transportar concreto 0 materiales de conslruccion en las estructuras alLas. Su utilizacion resulla ventajosa para estructuras emre los seis y los cincuenta pisos. El reducido espacio requerido para su montaje, unido al escaso personal necesario para su operacion, representan una ventaja de eslOs sistemas. Generalmente, cada grua puede atender, de modo simultaneo tres cub etas donde, previa mente , se ha depositado el material para su transporte. La capacidad de estas cub etas es variable, pero las de uso normal admiten entre 700 y 2.500 litros de concreto.

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IX.1.5 Camion Transportador con Volteo Este es un procedimiento facil y rapido para distancias de hasta unos 10 km. El peligro de segregaci6n aparece como consecuencia de la distribuci6n no uniforme del concreto durante el proceso de carga del cami6n y por su eventual sedimentaci6n en el traslado. IX. 1.6 Cintas Transportadoras Las cintas transportadoras de concreto son especiales en el sentido de transportar concreto en estado fresco que pesa aproximadamente 48% mas que los agregados 0 que cualquier otro tipo de material usualmente transportado por este medio. Es una operaci6n continua que obliga a una adecuada planificaci6n tanto de la carga como de la descarga del material. Las cintas transportadoras de concreto pueden ser de tres tipos: i) Portatiles 0 autosuficientes, ii) Alimentadoras 0 en serie, iii) Esparcidoras con descarga radial 0 lateral. Su desarrollo se inicia a partir de los anos 1950, como consecuencia de la popularizaci6n del concreto premezclado y como una necesidad para complementar aquel proceso. Hoy dia, esta opci6n permite colocar concreto desde 92 m 3/hora con cintas de 41 centimetros de ancho, hasta 230 m 3//hora con cintas de 61 centimetros de ancho cubriendo este rango desde la construcci6n tradicional hasta vaciados masivos. Con cintas transportadoras normales, las mezclas de concreto poco fluidas, de consistencia seco-plastica, pueden circular con inclinaciones de unos 20 0 030 0 sin dificultades. Las maximas elevaciones son del orden de hasta 10 a 12 metros. Con un buen mantenimiento, una cinta transportadora puede movilizar, en promedio, entre 30.000 y 40.000 m 3/ de concreto en su vida util. El Instituto Americano del Concreto ACI por intermedio de su Comite 304 ha producido trabajos detallados de obligatoria consulta sobre este tema, en particular: USA Placing Concrete with Belt Conveyors ACI 304 4R-95. IX. 1.7 Bombeo El sistema de transportar concreto por bombeo a traves de tuberias rigidas 0 flexibles es muy utilizado hoy dia, particularmente en aquellos casos en los que, dentro de la obra, no existe comodidad de espacio para organizar algun otro esquema de distribuci6n del concreto, 0 en los casos en los que deban ser colocadas cantidades relativamente grandes del material. Las bombas actualmente disponibles tienen capacidad entre 10 y 190 m 3/hora dependiendo del recorrido horizontal y vertical del transporte. Las bombas para concreto consisten, fundamentalmente en un pist6n cilindrico, su camisa y, acopladas a ella, dos valvulas: una de entrada y la otra de salida, operando en forma alterna. Adicionalmente la bomba posee un alimentador de forma c6nica, en el cual se deposita el concreto ya mezclado y listo para ser bombeado (vease Figura IX.I). En algunos casos, este alimentador tiene paletas

FIGURA

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ESQUEMA DEL BOMB EO A PIST6N

incorporadas, que permiten mantener un cierto grado de agitaci6n continua en la mezcla, mientras llega el momento de bombearla. En general, la bomba opera de la siguiente manera: cuando se produce la succi6n del pist6n se ciena la valvula de salida, mientras que se abre la de entrada de material a la camara, permitiendo que el concreto caiga en su interior. Al producirse el bombeo, el pist6n se mueve en direcci6n contraria, cerrandose la valvula de entrada y abriendose la de salida. En ese momento, el concreto es presionado hacia el interior de la tuberia, a traves de la valvula de salida. La capacidad de bombeo dependera de las caracteristicas de la bomba empleada y del tipo de mezcla del concreto. El diametro de la tuberia de bombeo se relaciona con el tamano maximo del agregado, que debe ser menor de un tercio del diametro. Las irregularidades 0 rugosidades de la tube ria, las variaciones en los diametros y los cambios de direcci6n afectan el flujo del concreto, obligando a una mayor presi6n para desplazarlo. La tuberia 0 manguera debe ser protegida del sol para evitar que su exposici6n prolongada haga elevar la temperatura de la mezcla. En el recorrido de la tuberia de bombeo se deben eVltar los camblOs bruscos de direcci6n, tales como codos a 90 0 , y se deben reducir a un maximo de cinco los codos a 450. En la Tabla IX. I se indica la longitud equivalente de tuberia horizontal correspondiente a distintos tipos de codos. Cuando se sustituya la tuberia metalica por mangueras de goma, el esfuerzo de bombeo a aplicar es,

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TABLA

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aproximadamente, e1 triple debido a la delormabdidad de ta manguera y su mayor rugosidad interna. Las mangueras Oexibles se Ulilizan general mente al final del sistema de colocacion para facilitar el trabajo del operario sin afectar la presion. Las caracleristicas de las mezclas que se van a transportar por bombeo, y su diseflo, difieren algo de las normales, favoreciendose la tendencia hacia la plasticidad, independientememe del uso de aditivos. Esa tendencia se logra al incrementar la presencia de los fin~s, aumentando sensiblemente el valor de la relacion S Es recomendable que en la granulometria del agregado fino, el pasante por el cedazo #50 este entre ell5% y e130% y el pasante por el cedazo #100, entre el 5% y el 10%. Cuanto menor sea el modulo de finura de la arena menores senin las caracteristicas de bombeo de la mezcla. Estos concretos suelen contener ademas de altas proporciones de arena, relaciones agregadolcemento entre 5 y 6, relaciones agualcemento entre 0,50 y 0,65, Y con frecuencia, presencia de aditivos plastificantes 0 superplastificames. El asemamiento en el Cono de Abrams debe estar entre 5 y 15 em, y estara relacionado con eltipo de bomba. Asentamientos mayores pueden producir segregacion, bloquear la tuberia, generar mayor exudacion y retraccion. Durante el bombeo, la mezcla disminuye su trabajabilidad por recalentamiento y friccion, dependiendo de la geometria deltrazado de las tuberias y de la temperatura ambiental. En dimas calidos la tuberia se suele recubrir con panos y mantenerlos humedos. El asentamiento del concreto que suele figurar en las especificaciones es el asentamiento en la boca de salida por 10 cual, en el diseno de mezdas, es preciso considerar el fenomeno de perdida de asentamiento. Los contenidos de cemento requeridos no difieren de aquellos para concretes sin bombeo. Todo aditivo plastificante mejorara las caracteristicas de bombeo de la mezcla. Cuando se utilizan, se permiten asentamientos superiores a 15 em sin efectos negativos. En el caso de emplear agregados livianos, el primer paso es asegurarse que el material este adecuadamente saturado para evitar el secado de la mezcla durante el bombeo como consecuencia de la absorcion del agregado. Para la operacion de bombeo se deben observar las siguientes precauciones: Antes de iniciarlo, la bomba y la tuberta deben ser lubricadas, para 10 cual se recomienda bombear inicialmente agua y luego un mortero rico en cemento.

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Evitar la interrupcion del bombeo para que por endurecimiento no se formen tap ones dentro de las tuberias. Al finalizar, se debe Iimpiar la bomba, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Evitar la tuberia de aluminio en prevision de alguna posible reaccion can el cemento. El ACl 304 2R-96, Placing Concrete by Pumping Methods, suministra amplia informacion practica sobre este tema.

IX.2 COLOCACION 0 VACIADO Una vez que el concreto ha llegado al lugar donde estan los mol des a encofrados, se da comienzo a la rase de su colocacion. Previamente, los moldes han tenido que ser limpiados internamente para evitar la presencia de objetos, suciedades, 0 pegostes sobre las caras. Las armaduras han debido ser comprobadas, tanto en su cantidad como en su posicion. Los encofrados deben ser estancos y tratados de alguna forma en su superficie imerna para evitar la adherencia a la masa, especial mente si son encofrados de madera con capacidad para absorber agua de la mezda. Con la colocacion del concreto se desea lIenar a cabalidad los moldes, envolviendo al mismo tiempo los aceros de refuerzo No se debe permitir la deformacion de los encofrados. Hay que evitar el desplazamiento de la armadura, la formacion de juntas frias en la pieza, la creacion de oquedades y cangrejeras, y la propia segregacion del concreto. Toda la operacion debe ser hecha con ciena prisa ya que el material se encuentra en pleno proceso de fraguado y endurecimiento y hay que manejarlo antes de su atiesamiento inicial.

IX.2.1 Espesor de Capas Cuando el espesor del elemento que se esta vaciando sobrepasa los +0 ern, el material debe ser colocado en dos capas. Se debe cuidar que al colocar la segunda sobre la primera, esta se encuentre fresca todavfa yen condicion plastica, sin haber comenzado su fraguado; de este modo ambas capas se haran solidanas, sin pIanos de conLacto 0 juntas frias. En el caso de algunas piezas especiales, de mucho espesor, se puede intentar el vaciado en forma masiva, pero con mezc1as muy plasticas, preferiblemente con aditivos quimicos, disenadas para no segregarse, y con la ayuda de vibradores externos para facilitar su posterior compactacion. En el vaciado de losas y vigas, la masa de concreto se coloca en todo su espesor, a 10 largo 0 ancho de la pieza; cada terceo junto al anterior, no sobre el, evitando los pIanos de separacion.

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IX.2.2 Vaciados Verticales En vaciados verticales por caida libre, como es e! caso de columnas, se recomienda no sobrepasar los 3 metros de caida. 5i la pieza luviera mayor altura se puede acudir al expediente de las 'ventanas' en e! encofrado, siempre que no se trate de concrelO en obra limpia 0 a la visla. Los vaciados desde gran allura suelen producir segregaci6n, mucho mas con la presencia de armaduras met ali cas (vease Figura IX,2), La Norma COVENIN 1753 recoge las precauciones anteriores en la 5ubsecci6n 5.7.4.1, que se transcribe a continuaci6n: a)

b)

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El concreto debera depositarse 10 mas cerca posible de su ubicaci6n final para evilar segregaci6n debido a la manipulaci6n repelida 0 al flujo de la masa; El vaciado deb era efectuarse a una ve!ocidad adecuada, con la finalidad de que el concreto conserve su estado plastico y fluya facilmente entre las barras; Una vez iniciado el vaciado, esle se efecLUara con una operaci6n continua hasta que se termine el sector definido por sus limiles 0 juntas prefijadas, exceplo las limitaciones eSlablecidas en el Articulo 6.5 (vease 5ecci6n X,L4 de esle Manual); La superficie superior del concreto vaciado en capas superpuestas generalmente estara a nive!; Las juntas de construcci6n 0 vaciado, se ejecutaran de acuerdo con e! ArtIculo 6.5 (vease 5ecci6n X.L4 de este Manual); En tiempo caluroso, deb era ponerse atenci6n a: los ingredientes, los metodos de producci6n, e! manejo, la protecci6n y el curado, para evitar temperaturas excesivas en e! concrelO 0 la evaporaci6n de agua, que puede afectar la resistencia requerida 0 el comportamiento en servicio, del miembro 0 estruclura.

CORRECTO DESCARGAR EL CONCRETO A TRAVES DE UN EMBUDO ALiMENTADOR CONECTADO CON UNA FORMALETA LlVIANA Y FLEXIBLE PARA EVITAR LA SEGREGACION DEL MATERIAL EL ENCOFRADO Y EL ACERO SE MANTIENEN LlMPIOS HASTA QUE EL CONCRETO LOS CUBRE.

ii)

PERMITIR QUE DURANTE SU COLOCACION, EL CONCRETO SE GOLPEE CONTRA EL ENCOFRADO Y EL REFUERZO PRODUCIENDO SEPARACION Y CANGREJERAS EN LA BASE.

COLOCACION DE CONCRETO DESDE LA PARTE SUPERIOR Y EN UN ENCOFRADO ESTRECHO

En la 5ecci6n 5.7.4.3 de la cilada Norma COVENIN 1753 se establecen las dos hmitaciones siguientes. i)

INCORRECTO

CORRECTO ARROJAR EL CONCRETO CONTRA LA CARA EXPUESTA DEL CONCRETO PREVIAMENTE COLOCADO,

No se vaciaran concrelos que hayan endurecido parcialmente, 0 esten contaminados con maleriales extranos, No se permitira e! remezclado de! concreto parcialmente endurecido agregandole agua a menos que, excepcionalmente, y solo en casos donde la posible perdida de resistencia no afecta la seguridad, e!lngeniero inspector 10 autorice por escrito.

INCORRECTO ARROJAR EL CONCRETO LEJOS DEL CONCRETO PREVIAMENTE COLOCADO.

COLOCACION DE CONCRETO EN LOSAS UTILIZANDO BUGGIES

FIGURA

IX,2

PRoaoIMIENTOS

CoRREcro E INCORRECTO PARA LA ColocAa6N DEL CoNcRETo (FUENTE: ACI 304 R-OO)

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ \

L

IX.2.3 Tuberias y Conductos Embutidos

contenido de cemento del orden de 350 kgflm l, relacion agualcemento (ex) de 0,45

La colocacion de tuberias y conduclos denlro de la masa de concreto es pnictica comun. Por tal raz6n en la Norma COVENIN 1753 se eSlablecen criterios y precauciones para no afeclar la resiSlencia y durabilidad del malerial. Estos se han organizado en el ArLfculo 6.4 de la Norma, destacandose aqui los requisitos de ubicacion de la Seccion 6.4.4: " Excepto cuando los pianos con las dimensiones de ubicacion de los conductos y tuberias sean aprobados por un Ingeniero Estructural, los tubos 0 conductos embutidos, que no sean los que meramente atraviesen los miembros, deberan satisfacer las siguientes condiciones:

y relacion arenalagregado (13) entre 0,45 y 0,55.

a) b) c)

Sus dimensiones exteriores no seran mayores que un tercio del espesor de la losa, muro 0 viga, segun donde esten embutidos; Su separacion centro a centro sera por 10 menDs de tres diametros 0 anchos; Estaran localizados de tal forma que no afectaran significativamente la resistencia de la construccion".

En la Seccion 6.4.6 de la Norma cilada se eSlablecen las condiciones normativas adicionales para el caso de tubos embutidos, deSlinados al paso de liquidos, gases 0 vapor. El caso de los conductos de aluminio se trata en la Seccion XVII.lO.8 de este Manual.

IX.2.4 Colocacion Bajo Agua Generalmente se uliliza para la ejecucion de cajones, pilotes de puentes, eslrucluras ponuaria, diques secos. La tecnologia mas Ulilizada aClUalmenle es el Tremie, pero el usa de bombeo directo tambien se ha incrementado. La lecnica basica supone la colocacion del concrelO bajo agua impidiendo el Oujo de agua alrededor 0 a lraves del sitio de vaciado. Una vez que este flujo esta controlado el Tremie 0 el bombeo consisten fundamentalmente de los siguientes tres pasos: 1. 2.

3.

El primer terceo de concreto colocado se separa ffsicamenLe del agua sellando la boca de salida y drenando la tuberia; Una vez nena de concreto la luberia se eleva ligeramente para permitir la rotura del sello. El concreto fluira y formara un monticulo alrededor de la boca de la tuberia. Este term ina generando un sello, y; Una vez que el sella se ha establecido, el concreto fresco se inyecta dentro de la masa del concreto preexistente. El concreto a ser colocado bajo agua debe tener una dosificaci6n con un

. Se recomiendan concreLOS Ouidos (15 a 25 em de asentamlento) por 10 cual el empleo de adilivos plastificanle, plaslificanles-retardadores y superplastificantes es usual asi como el empleo de puzolanas. Procedimiento Tremie Las luberfas de acero, de calibre grueso, tienen un diametro de 20 a 30 em para permitir el flujo normal del concreto. Para vaciados profundos se afladen secciones que se retiran en la medida que el vaciado progresa La separaci6n entre luberias es del orden de una tuberia por cada 28 m' 0 una dislancia de 5 melros entre cada lubo. El Tremle debe permanecer siempre embebido (entre 1 y 1,5 metros) de concreto fresco, y todos los movimientos verticales deben ser ejeculados lenta y cuidadosamente. La colocacion del concrelo debe hacerse 10 mas continua posible. Para evaluar los resultados de esLOs procesos se sue len hacer inspecciones submarinas en busqueda de grietas, cangrejeras. En caso de duda es recomendab1e la eXlraccion de nuc1eos. Bombeo Directo Las lecnicas Tremie son aplicab1es al bombeo directo para colocaci6n bajo agua Sin embargo, destacan las principales diferencias: i) ii) iii)

El flujo del concreLO se produce por bombeo en lugar de por gravedad. Las luberias son de menor diametro que las Tremie. La acci6n de bombeo puede producir movimientos lalerales en la luberia embebida en el concrelO fresco, produciendo lechada por segregaci6n.

Las operaciones de colocacion de concreto bajo agua no son frecuentes y no pueden maneJarse como una operacion normal. Se requiere una ngurosa planificacion de las mismas, pues los errores son dificiles y coslOSOS de resolver. El empleo de personal calificado y experimentado en estas tecnicas es indispensable.

IX.3 COMPACTACION Compactacion 0 consolidacion del concrelo es la operaci6n por medio de la cual se densifica la masa, todavia blanda, reduciendo a un minimo la canlldad de vacios. Estos vacios en el concreto fresco provienen de varias causas, entre las cuales las dos mas importantes son: el llamado 'aire atrapado' y los vacios producidos por la evaporaci6n de parte del agua de amasado. . El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propla masa

blanda del concreto que, al ser mezclada, transportada y colocada, incorpora estos volumenes de aire en su interior. La evaporaci6n de parte del agua de amasado se genera porque no toda el la toma parte en la reaccion con el cemento. En realidad esta ultima solo viene a ser un poco mas del 25% en peso del cemento. EI res to de! agua no se combina qufmicamente, sino que cumple funciones de lubricacion favoreciendo la trabajabilidad. Ese exceso de agua y el volumen de aire atrapado, es 10 que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recien colocado. El agua no reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no participa de la funcion resistente del concreto y, si se deseca, deja vacfos en forma de burbuJ3s 0 de canales. Esos vacfos internos son, ademas de volumenes sin resistencia mecanica, puntos de biles desde el punto de vista de la durabilidad. Exislen numerosos procedimientos para disminuir ese conjunto de vacfos. La seleccion de cualquiera de ellos dependera de las caracteristicas del concreto y del tipo de estructura que se eSle construyendo. En lodos ellos el proposilo es el mismo: Ilenar las formas geometricas de los encofrados con una masa densa, adherir esa misma masa a la superficie longitudinal de todas y cada una de las barras metalicas del refuerzo y lograr el mayor contacto de todos los componentes del concreto, sin vacios internos. Los melodos de densificacion del concreto se pueden dividir en dos grupos: a) b)

Compactacion manual. Compaclacion por vibrado.

EXlerno, con vibrado res de contacto acoplados al encofrado. Por medio de mesas vibradoras. Vibracion superficial con reglas vibratorias. Cualquiera de estos procedimientos de vibrado, permite alcanzar una mayor compactacion del concreto a la que se lograria par procedimientos manuales. En la Figura LX.3 se presentan graficamente los rangos de validez de ambos sistemas de com pactacion , para una mezcla con relacion agregadolcemento igual a 5. Se observa que la compactacion por vibracion permite colocar y c1ensificar concretos con relacion agua/cemento mucho menores que por compactacion manual. Esto da oportunidad de contar con concretos de mayor resistencia mecanica y de mayor durabilidad. Concretos con plaslicidades entre los 2 y 15 em de asentamiento, pueden ser comodamente compactados par vibracion interna. Concretos asperos. 0 los llamados concretos de asentamiento nulo (vease Seccion XIlI.9) exigcn procedimientos de vibracion mas energicos con ayuda de vibracion exlerna. Independientcmente del metodo de compactacion, en la Seccion 5.7.4.2 de la Norma COVEN LN 1753 se eSlablece que: "Durante el vaciado, el concreto se compactara cuidadosamente por medios adecuados y se trabajara con esmera alrededor del acera de refuerzo, de las instalaciones embutidas, as! como en las esquinas de los encofrados" (vease Seccion IX.2 de este Manual).

-------------_._--La compactacion manual, historicamente la primera, se efectuaba con barras y pisones. Con ellos se golpea vertical mente el concreto, penetrandolo si es con barra 0 aplastandolo si es con pison. EI grade de compactacion que se obtiene con la barra no es elevado, por la condicion del material de ser practicamente inconfinado ante la desproporcion de la separacion de las paredes del encofrado y el calibre de la barra golpeadora. Dista mucho de ser el caso favorable de la preparacion del cilindro para el erlsayo de compresion. La compactacion manual dio paso a la compaclacion por vibrado, donde se aprovecha la condicion tixotropica del concrelO en estado fresco, mediante la cual se hace menDs viscoso cuando esta en movimiento y se atiesa al quedar en reposo. AI vibrar la masa de concreto, el material se fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se expulsa gran parte del aire atrapado, se hace subir a la superficie parte del agua con funciones de lubricacion y se unifica la masa eliminando vacfos y pIanos de contacto. El vibrador para concreto fue patentado en 1927 por el tecnico frances Deniau, y en 1936 el ACI publico el primer documento con recomendaciones para su uso. Hay varios procedimientos para vibrar el concreto:

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VIBRACI6N EXTERNA

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VIBRACI6N INTERNA COMPACTACI6N A MANO

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RELACION AGUA I CEMENTO, a

FIGURA

IX.3

INFLUENCIA DE LA COMPACTACION EN LA LEY DE ABRAMS

Interno, por medio de vibradores de inmersion,

0

pervibradores.

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IX.3.1 Vibracion Interna con Vibradores de Inmersion Es el proceso mas utilizado 5e !leva a cabo introduciendo verticalmente en la masa, un vibrador que consiste en un lubo con diametro externo entre 2 y 10 cm, dentro del cual una masa excentrica gira alrededor de un eje. La masa es movida por medio de un mOlor eleclrico y su accion genera un movimiento oscilatario, de ciena amplitud y frecuencia, que se lransmite a la mas a de concreto. En siluaciones en que se puede disponer de una fuente de aire comprimido, el molor del vibrador puede ser movido neumaticamente y se llama entonces ' vibrado r neumatico' 0 'de cuna'. Mecanismos de Densificacion La vibracion que recibe el concreto hace que su masa, inicialmente en estado semiplaslico, reduzca su friccion interna como resultado del incremento de la presion de poras y la consigu iente licuefaccion tixotropica del mortero. En ese nuevo estado semiliquid o el material se desplaza y ocupa tad os los espacios del encofrado, mejorando su densidad al ir eliminando los vados existentes entre los agregados 0 en el seno de la masa, en forma de aire atrapado. Duranle este proceso, que es relativamente rapido, se produce un flujo de agua y cementa hacia la superficie, que adquie re una apariencia acuosa y abrillantada. Ese momenta se lorna como indicacion practica de que en esa zona la masa logro la densificacion deseada. A continuacion se exlrae el vibrador del lugar, vertical y lentamente, y se lraslada a la zona contigua. Zona de lnfluencia De acuerdo con el lamano y caracteristicas del vibrador interno y las condiciones de plaslicidad del concreto , su zona de influencia es mayor 0 menor. Cuanto mas seco y aspero sea el material, menor la zona de influencia. 5i se ha seleccionado un vibrador pequeno para las condiciones del caso, se necesitara mas liempo para lograr la compactacion pero si, por el contrario, el vibrador resultara de dimensiones excesivas, se corre peligro de praducir segregacion 0 de danar los encofrados. En la Tabla IX.2 se ofrecen algunos valores de eficiencia, correspondientes a distinlos tipos de vibradores con punta redondeada, que son los de uso mas frecuente. El vibrador deb era inserta rse en posicion vertical dentro de la cap a recien vaciada , en puntas que configuran una cuadricula hipotetica, separados entre sf como una y media vez el radio de accion del vibrador; en las areas perimetrales de esas zonas de influencia se genera asi, una doble vibracion (vease Figura IX.4). Tiempo de Vibrado EI tiempo que debe permanecer el vibrador sumergido en cada punta se determina en la practica mediante la observacion directa de la superficie en las

I

TABLA

IX.2

CARACTERisTICAS DE VIBRADORES DE INMERSI6N, SEGUN ACI ApUCACI0N

GRUPO

DIAMETRO (em)

PULGADAS

309 R-96

FRECUENCIA

RADIO DE

RENDIMIENTO

R [COMENDADA

ACC10N

COMPACTACIDN

ClCLOS/MIN (Hz)

(em)

Concreto de consistencia phistica. Secciones delgadas. 3/4-1l12 9.000-15.000 Fabricaci6n de muestras de (2-4) laboratorio. Vibrado de (150-250) elementos pretensados en zonas con~stionadas. Concreto de consistencia phistica. Muros delgados, co lumnas, vigas, pilotes 1114-2112 8.500-12.500 (3-6) II (140-210 ) prefabricados, losas delgadas, juntas de construcci6n. -- -- -Conc reto semiplastico, asentamiento menor de 3 pulgadas. Construcci6n 2-3112 8.000-12.000 (5-9) (130-200) en general, columnas, III vigas, losas, muros, pilotes, otros. Co ncreto en mas a y estructural , asentamiento 3-6 7.000-10.500 de 0 a 2 pulgadas. (7,5-15) (120-180) Depositado en grandes IV ca ntidades. Pilares. Fundaciones grandes. -- -- -- -Concreto en masa para 5-7 5.500-8.500 presas de gravedad . (90-140 ) (12 ,5-17,5) Muros macizos. V

CORRECTO

INCORRECTO

COLOCACION DEL CONCRETO EN PENDIENTE

FIGURA

CORRECTO

(m'lhr)

8-15

0,8-4

13-25

2,3-8

18-36

4 ,6-15

30-51

11-31

40-61

19-38

INCORRECTO

VIBRACION SISTEMATICA DE CADA NUEVA CAPA

IX.4

PROCEDIMIENTOS CORRECTO E INCORRECTO PARA LA COMPACTACl6N DEL CONCRETO (FUENTE: ACI

304 R-OO)

cercanfas del punto de penetracion. Cuando cese el escape de burbujas de aire y aparezca una lamina acuosa y brillante, se debe retirar el vibrador. Cuando se

I

\

introduce el vibrador se debe lIevar rapidamente has La el fondo, para evitar que compacte la zona superior y se impida la salida de las burbujas de abajo. Al concreto no Ie conviene ni la falLa de vibracion, ni el exceso. En el primer caso pueden quedar, en la masa, demasiados vacios, no eliminados. Esos vacios significan punLos sin resistencia mecanica y con riesgo de penelracion de agentes agresivos. En terminos generales, se eSlima que por cada 1 % de vacios en la masa, se pierde un 5% de capacidad resisLente. 5i se genera un exceso de vibracion en una zona, se corre el riesgo de producir segregacion, haciendo que los granos gruesos vayan hacia el fondo, mientras que los finos y el cementa quedarian sobrenadando en la superficie Frecuencia del Vibrador La frecuencia a la cual Lrabaja un vibrador es un factor imponante. Para maLeriales fluid os 0 de granulomeLrias finas, son preferibles las altas frecuencias, mienLras que las bajas son recomendables para granulomeLrfas gruesas y mezclas menos fluidas Espesor de las Capas a Vibrar EI espesor de las capas a vibrar dependera de la geomeLria del elemento y de las caracterfsticas del vibrador. 5e recomienda entre 40 y 50 cm. En caso de que el eiemenLo sea profundo y deba ser vaciado en dos 0 mas capas, al vibrar la segunda, el vibrador debe peneLrar en la capa inferior unos 10 a 15 cm, para evitar la simple superposicion de una capa sobre la otra; se logra asi fundir en una sola masa, la zona de contacLo entre las dos capas. ESLO exige una cierta celeridad en el proceso de vibrado ya que la capa inferior tiene que estar fresca Lodavia para que se pueda producir esa fusion. Recomendaciones Practicas Cuando se vibra concreLO masivo, general mente con una bateria de vibradores simultaneos, hay que coordinarlos en su funcionamiento, para que no actuen separadamente. La practica de anaSLrar el vibrador para acarrear material de una zona a otra, genera segregacion de la mezcla. En zonas de fuerte concentracion de armadura y donde el concreto no puede ser alcanzado por el vibrador, resulta de ayuda el vibrar las zonas expuestas del refuerzo metalico. Esta practica, anteriormente cuestionada, ha demosLrado ser util y, cuando el concreto esta muy fluido, esta vibracion de la armadura aumenta la adherencia acero-concreto al remover el aire y el agua acumulados debajo de la armadura. Para ella se recomienda acoplar un vibrador de encofrado a la armadura. Utilizar vibradores de inmersion acoplados a la armadura puede danar el vibrador.

IX.3.2 Vibracion Externa Con eSLe procedimiento, el equipo vibrante se coloca sobre una 0 varias caras del molde 0 encofrado que recibe directamenLe las ondas y las transmite a la masa de concreto. 5u campo de aplicacion mas frecuente es la prefabricacion donde, con frecuencia, se emplean concretos de consistencia seca. Ante la vibracion del encofrado, que debe ser metalico, la masa del concreto responde fundamentalmente en funcion de su granulomeLria y de la cantidad de agua que contenga; eSLa actua como excelente transmisor de la onda vibrato ria. El mortero acepta los pequenos movimientos de acomodo de los granos gruesos, pero restringe los desplazamientos excesivos. 5i la viscosidad del mortero no fuera la adecuada, el agregado grueso pudiera llegar a segregarse. Cuando la funcion del vibrado externo se ha compleLado, aparece sobre la superficie del concreto una capa brillante y humeda. La efectividad de este procedimiento de vibracion depende de la aceleracion que sea capaz de transmitir el encofrado a la masa de concreto. 5ecciones de hasLa 60 em de ancho y 75 cm de profundidad han sido efectivamente compactadas por vibracion exLerna. Existen algunas relaciones empiricas que permiLen deLerminar la fuerza centrifuga que deberan ser capaces de desanollar los vibradores de encofrado, para garantizar una adecuada compactacion. El ACl 309 R-96 senala: Para mezclas de consistencia plastica, en encofrados de vigas Fuerza

= 0,5 (peso del encofrado + 0,2 peso del concreto)

0

muros: (91)

Para mezclas secas, en tuberias y encofrados rigidos: Fuerza

= 1,5 (peso del encofrado + 0,2 peso del concreto)

(9.2)

Admitiendo que, en general, los vibradores externos se colocan con una separacion enLre 1,5 m y 2,5 m, para cada caso se pueden calcular las caracteristicas requeridas de frecuencia y amplitud.

IX.3.3 Mesa Vibrante Es un procedimiento de compactacion fundamentalmente utilizado en plantas de prefabricacion. El movimiento de la mesa se logra mediante la accion de un conjunlo de vibradores sincronizados. De la misma publicacion ACl recien citada, tomamos una formula empiric a que permite estimar la fuerza centrifuga que deberia desarrollar cada vibrador, en funcion de los pesos de la mesa, del encofrado y de la masa del concreto.

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Fuerza = (de 2 a 4) [(peso de la mesa) + (de 0,2 a 1,0) (peso del encofrado) + 0,2 (peso del concreto) 1

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IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales (93)

Los rangos de los factores dependen de la rigidez de la mesa y de la vinculacion del encofrado a ella.

IX.3.4 Reglas Vibratorias Para cieno tipo de obras, especialmente pavimentos, se suele emplear el sistema de vibrado por circulacion de reglas vibratorias que, al deslizarse al ras de la superficie, transmiten el movimiento al resta de la mas a y generan los efectas beneficiosos de la densificacion Pueden transmitir su accion a capas de hasta 20 cm de espesor. Las reglas vibratorias deben correr apoyadas sobre rieles y no apoyadas directamente en la masa blanda El manejo del equipo requiere la pericia de los operarios, pero la eficacia del sistema ha sido demostrada en los miles de kilometros de vias y autopistas de concreto construidas en Europa y los Estados Unidos

IX.3.S Revibrado La revibracion, como su nombre indica, es la operacion de volver a vibrar una masa de concreto, ya vibrada cieno tiempo antes. En estos casos, 10 usual es producir la nueva vibracion cuando se ha iniciado el fraguado del cemento pero no ha concluido y la masa se encuentra todavia en ciena condicion plasLica. Ademas de saber la oponunidad de ese momento, hay tambien que conocer el tiempo de dura cion de la nueva vibracion. Un error en cualquiera de esos aspectos puede daflar irreparablemente el concreto. Por el contrario, si el proceso ha sido el adecuado, el material puede lograr entre un 10% y un 40% de resistencia mecanica adiciona l. Como regia general mientras el vibrador en movimienta se introduzca en la masa de concreto por su propio peso no es demasiado tarde para que el concreto se beneficie de la revibracion, y mejore las caracteristicas de resistencia y de adherencia. La eficacia del revibrado es mayor en las zonas cercanas a la superficie (0,5 a 1,0 metros).

IX.3.6 Otros Metodos Hay otras formas de vibracion entre las cuales quiza la que resulta mas conocida es la centrifugacion, empleada en la fabricacion de algunos postes, tubos, etc.

IX.4 CURADO Una vez colocado y compactado el concreto, debe ser curado, especialmente en edades tempranas.

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EI curado es la operacion mediante la cual se protege el desarrollo de las reacciones de hidratacion del cemento, evitando la perdida parcial del agua de reaccion por efecto de la evaporacion superficial 5i al haberse completado la compactacion y las operaciones posteriores de alisamiento de las superficies visibles, se abandonan las piezas recien elaboradas, se producira un proceso de evaporacion del agua contenida en la masa de concreto, tanto mas veloz y pronunciado cuanto mayor sea la capacidad desecante del medio ambiente, la cual depende de: la temperatura, la sequedad y el viento. Cuando la evaporacion supera 1 kglm 2/hora se deben tomar medidas para evitar perdida excesiva de humedad en la superficie del concreto no endurecido (ACI 308 R-97). Esa perdida de agua induce grietas en el concreto por retraccion plastica 0 de fraguado y abre la puerta a los agentes agresivos. Para evitar eso, se recurre al curado, con el cual se meJoran las resistencias mecanicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia aJ desgaste y la abrasion y se logra mayor durabilidad. En el Articulo 5.8 de la Norma COVENIN 1753 se establecen los requerimientos para el curado del concreto tanto en condiciones ambientales como bajo condiciones de curado acelerado. La preservacion del agua en la masa se puede realizar de dos maneras. 0 se evita su salida, 0 se repone la cantidad perdida. En el primer caso se acude a metodos de cobenura de las piezas y, en el segundo, a metodos de riego superficial. El propio encofrado sirve como cubierta provisional en algunas de las caras de los elementos. Pero para aquellas caras desnudas, 0 para todas una vez retirados los moldes, hay que procurar algun elemento protector. En las etapas iniciales se acostumbra regar suavemente la 0 las caras descubienas y, al contar con un endurecimiento suficiente, cubrirlas con papel, 0 arpillera, 0 tejidos suaves, que esten siendo humedecidos periodicamente durante un cieno tiempo, el cual dependera de la agresividad climatica del medio ambiente. Modernamente se recurre al rociado sobre tales superficies, de cienos productos quimicos que plastifican instantaneamente, generando una lamina impermeable protectora que impide la salida del agua La mayoria de estos compuestos 0 liquidos curadores provienen de ceras, resinas naturales 0 sinteticas 0 de solventes de gran volatilidad. No deben reaccionar con el cemento . El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos recursos tecnologicos pues se limita, fundamentalmente, a regar Jas superficies expuestas. El riego debe tomar la precaucion de no erosionar las caras y de ser frecuente en el comienzo del curado para ir haciendose esporadico conforme el concreto vaya endureciendo. Cuanto mas se atrase el arranque del curado menos ganancia habra de resistencias. La dura cion del proceso de curado depende de las condiciones climaricas , del tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Varia desde 14 dias para cementa Tipo II, 7 dias para Tipo I y 3 dias para Tipo III. Para obtener un maximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo hasta estimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia especificada. En

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climas calidos, la necesidad de un buen curado se hace mas evideme en los primeros dias de edad del concrelO. La influencia que tiene el curado sobre el desarrollo de la resiSlencia del concreto es sustancial. En la Figura IX.5 se mueslran los resultados correspondientes a probetas de concreto curadas bajo techo, en ambientes de laboratorio, despues de haber sido somelidas a un curado humedo preliminar durante tiempos variables de: 3, 7, 14 Y 28 dias.

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El incremento de resistencia del concreto es una funcion del tiempo y la temperatura cuando se impide el secado premaluro (vease Seccion 5.8.2 de la Norma COVENIN 1753). La estimacion de la resistencia desarrollada por el concreto en la estruclura puede realizarse relacionanelo el tiempo de curado y los incrementos de temperalura con la resiSlencia de cilindros elel mismo concreto curaelos bajo condiciones eSlandar de laboralorio. Esa relacion se obtiene mediante un faclor de madurez M cuya expresion malemalica es la siguienle:

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IX.4.2 Procedimientos Especiales

Maelurez = l (T + 10) x t

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210

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w 7°371428

90 Eded (dies)

180

LEYENDA

(94)

- - - - E n Aire Despues De 28 Dies Hum edos elonele:

Cur ado Humedo Continuo -"-"-"-En Aire Despue s De 14 Dia s Humedos

T = Temperatura en grados centigrados. t = Duracion del curado a la temperatura T, expresado en horas

- ' - '-'-En Air e 0

elias.

Este concepto de 'madurez', conocido como la Ley de Saul, es valido siempre que T no exceda 50°C durante las primeras 1,5 horas y T no exceda 100°C desde ese mom en to hasta 6 horas. Experimentalmente se ha comprobado que, a igualdad de otras factores, los concretos con igual maelurez tienen resistencias similares. El principio de madurez en el concrelo ha sido usado como herramienta para el comral de su calielad, permitienelo la toma de decisiones de aceptacion 0 rechazo, en horas lempranas. En el comentario de la Seccion C-6.3 de la Norma COVENIN 1753 se emplea un concepto similar a la madurez, elenominado 'curado acumulado·. Este representa la suma de los intervalos de tiempo, no necesariamente consecutivos, elurante los cuales la temperatura del aire que radea al concreto esta por encima de 100e. Como criterio general, para cementos y condiciones ordinarias, cuando este tiempo excede de 12 horas se considera que el concreto ha alcanzado una resistencia suficiente para retirar los encofraelos laterales dentro de los cuales fue vaciado , manteniendo los puntales y otras apoyos del encofrado en su lugar. El efecto del calor humeelo sobre el concreto fresco ha permitido elesarrollar metod os de curado acelerado entre los cuales se encuentra el curado

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Dics Humedos

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Asentamiento = 3 12 Contenido De C e men to =330 Kgfjcm 3 Porcenta}e de Arena = 36% Contenido de Aire= 4 % FIGURA

IX.5

INFLUENCIA DEL CURADO HUMEDO EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

con vapor. En este pracedimiento el material dentra de su molde es llevado a una camara con presion ligeramente superior a la atmosferica, donde la temperatura es aumentada en una praporcion de aproximadamente 15°C por hora, procurando no alcanzar los 90°C antes de las seis horas. Estudios realizados por el Bureau of Reclamation cuyos resultados se reproducen en la Figura IX.6 , permiten analizar la variacion ele resistencia en las primeras 72 horas, cuanelo el concreto se somete inicialmeme a un curado a vapor a las temperaturas alii indicadas. Se puede concluir que, si la temperatura inicial es superior a un cierto valor, se praducira una ganancia demasiado acelerada, 10 que afecta la capacidad resistente a edades

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TIEMPO MiNIMO (DiAS)

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4 7

21

14

4

3 4 7

V'GAS CON Luz L,BRE:

Mellor de 3 metros De 3 a 6 metros Mayor de 6 metros LOSAS Y PlACAS:

Luz mellor de 3 metros De 3 a 6 metros Mayor de 6 metros

30

36 42

48

54

60

66 72

Edad (horas) FIGURA

TIPO DE ElEMENTO

I

V

18 24

IX.3

TIEMPOS RECOMENDADOS PARA EL DESENCOFRADO

I

-

12

algunas de las caras de las piezas vaciadas, depend era de la resistencia del material, del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el elemenlo. Un retiro prematuro de los encofrados puede provocar danos en el concreto. Tomando en consideracion que elliempo de desencofrado es una funcion de la resistencia del concreto , el melodo preferido es el ensayo de mueSlras de concretos curados en obra. Sin embargo, cuando las resistencias minimas no han sido especificadas, las eSlimac-iones de la Tabla IX.3 son (niles. All! se recogen las recomendaciones usuales para los tiempos de desencofrado en funcion de la relacion que haya entre las cargas actuantes al momenta de desencofrar, y el peso propio (carga muerta), siendo 10 usual que este ultimo excede las primeras. TABLA

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IX.6

RESISTENCIA DEL CONCRETO CURADO CON VAPOR A DIFERENTES TEMPERATURAS

mas. avanzadas. Los prefabricadores suelen curar con temperaluras iniciales relatIvamente altas (de 50 a 90°C) por period os entre 12 y 72 horas. , El pnnCIpIo de la ganancia de resistencia por la aplicacion de calor es empleado en algunos de los metodos de ensayos acelerados. En eSlos las probetas son sometldas a calentamien~o , general mente por inmersion en agua, unas veces a lemperaturas medIas (50-60 C) y, en otros metodos, a temperatura de ebullicion. . . Los procedlmlentos de curado con vapor, al liempo que se aplican altas preslOnes, son vanantes del mIsmo principio. En 24 horas, se puede alcanzar la resIstenCIa que corresponderia, con curado normal, a los 28 d!as.

IX.S DESENCOFRADO EI tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, prolegiendo

7 14

Como una orientacion general se acepta el principio de que el encofrado puede relirarse cuando la relacion entre la resistencia obtenida por la probela cilfndrica normaliva para ese momenta y la resiSlencia de calculo especificada Fc , sea igual 0 mayor a la relacion entre carga muena mas sobrecarga aCluante y la sobrecarga tolal de diseno no mayorada. En cualquier caso se recomienda que el concreto tenga, al menos , una resislencia superior al 50% de la resistencia especificada y, en caso de piezas horizonlales de cierto vano, el 70%. Las recomendaciones del Comite 347 del ACI , revisadas en 1999, senalan que los liempos de retiro de los encofrados deben ser especificados en el contrato de la obra. Cuando se reliran los encofrados antes de culminar ellapso de curado establecido, este debe continuarse. Dadas las aCluales tendencias a exigir concrelOS de especial componamiento bien sea por su elevado nivel de resistencia 0 por los particulares delalles de su apariencia, el aspecto del montaJe y desmontaje de los encofrados debe ser tema de tralarniento entre los profesionales del diseno, construccion y supervision de obras. En terminos generales se acepla que los rnoldes de piezas verticales, como colurnnas y rnuros se retiren anles que los de vigas y losas, permitiendo que los prirneros se quit en a las 24 horas. En el proceso de desencofrado no debe danarse

;

"

"

la calidad de la pieza 0 su apariencia, por pnicticas indebidas en el desmolde. EI avance de las tecnicas constructivas va eXigiendo cada vez mas, el desencofrado a edades tempranas como es el caso del llamado 'sistema tunel' el sistema de encofrados deslizantes, 0 los prefabricados. A veces se requi~re desmoldar antes de las 12 horas, con 10 cual el concreto debe tener, a esa edad, suficiente capacidad resistente. Esto, a su vez, va a significar que la resistencia normativa a los 28 dias tendra que ser mas alta que la realmente necesaria por condiciones estructurales. Los controles para la toma de decisiones en el desencofrado a po cas horas pueden basarse: Un cabal conocimiento previo de los tiempos de [raguado. Ensayos normativos a esa edad. Uso de la esclerometria 0 de la velocidad de pulso ultrasonico; cualquiera de estos metodos debe estar respaldado por cuidadosos estudios de correlacion sobre concretos similares.

REFERENCIAS ACI 117 -90 Tolerances for Concrete CConstruction and Materials. ACI 304 R 00 Guide for Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete. ACI 304 2R-96 Placing Concrete by Pumping Methods. ACI 304 4R-95 Placing Concrete with Belt Conveyors. ACI 304 5R-91 Batching, Mixing and Job Control of Lightweight Concrete. ACI 305 R-99 Hot Weather Concreting. ACI 308 R-97 Standard Practice for Curing Concrete. ACI 309 R-96 Guide for Consolidation of Concrete. ACI 309.1R-98 Behavior of Fresh Concrete during Vibration. ACI 309.2R-98 Identification and Control of Visible Defects of Consolidation In formed Concrete Surfaces. ACI 309.3R-97 Guide to Consolidation of Concrete in Congested Areas. ACI 309.5R-00 Compaction of Roller Compacted Concrete.

I(

CAPiTULO

,

I

X

JUNTAS

x.,

GENERALIDADES

El concreto es un material en el cua!, por sus propias caracteristicas intrinsecas al resulLar de la combinacion de varios componemes, asi como por las propiedades relacionadas con la perdida de agua 0 can los movimientos volumetricos de la pasta al hidratarse el cemento, resulta inevitable la aparicion de grietas. En la tecnologia del concreto hay que comar, entonces, con la presencia de fisuras y el objetivo no es evitarlas sino comrolarlas, entendiendo por su control el hecho de que haya pocas, adecuadamente distanciadas entre si, y con los menores espesores y profundidades posibles Para la prevencion y tratamiemo de las grietas se dedica una parle importante del Capitulo XVI. Esta sec cion trata sabre el analisis y descripcion de las juntas, como recurso tecnologico para la reduccion y el control del agrietamiento. Las juntas son interrupciones intencionales en la masa del concreto 0 entre elementos contiguos, cuya finalidad es absorber las deformaciones de cualquier tipo que se puedan presentar, como son, por eJemplo: los movimientos estructurales previsibles, las alteraciones volumetricas hidraulicas y los efectos de variacion termica. Adicionalmente, no todo el concreto de la estructura puede colocarse de forma continua, y por ello se requieren juntas de construccion que permitan reanudar los vaciados despues de un cieno tiempo. En la Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto reforzado para edificaciones Ancllisis y disefio", el problema general de las juntas se trata en el Articulo 6.5 y su Comemario C-6.5. Las consideraciones de armado y transmision de corte por friccion 0 conectores, para diferentes condiciones entre las caras en contacLo, se especifican en el Articulo 11.6. Finalmente, en la seleccion del tip a de junta a utilizar en tanques y recipientes estancos de concreto reforzado para compensar los cambios volumetricos y de geometria causados par: la retraccion de fraguado, la Duencia, las variaciones en la temperatura, cambios en el contenido de humedad y los asentamientos diferenciales, se establecen un conjunto de requisitos en el Articulo 20:5 de esa Norma; estos estan organizados en seis secciones que se mencionan mas adelante en este Capitulo del Manual. Al respecto se cita alli como documento de apoyo, la Norma COVENIN 3400, "Impermeabilizaciones de Edificaciones".

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X.2 CLASIFICACION La clasificaci6n de las junLas se hace, generalmente, con base en el tipo de movimiemo que imeman controlar. En funcion de ello, se lralan aqui las siguientes clases de Juntas: a) b) c) d)

De De De De

retraccion 0 contraccion; expansion 0 dilaLacion; accion combinada; conslruccion.

X.2.1 Juntas de Retraccion

0

Contraccion

Se ulilizan principalmente con el fin de disminuir las grielas que la relraccion hidraulica pueda p roducir en el concreto. Como se detallara en la Secci6n XIl.6 al tratar de la retraccion, el acero de las armaduras reslringe y reparte el agrietamienLo, pero no se COnLrae mientras que el concreto sufre las Lensiones de reLraccion por secado (hidrau lica) que, si llegan a alcanzar valores crilicos, producen las grietas (vease Seccion 20.5.4 de la Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Analisis y disePio") Este lipo de juntas son pani cu larmente necesarias en elementos pIanos y de poco espesor, tales como pavimentos, pisos, paredes y similares. En su diseno no solo hay que calcular su ancho, sino la frecuencia con que se deben colocar, 0 10 que es 10 mismo, la separaci6n entre ellas. El lipo de grietas que controlan se suelen producir de una manera que liende a ser modular; es decir, a una distancia aproximadamente nja unas de otras y, si las Lensiones que las generan se hacen mas intensas, apareceran otras grietas a la mitad entre las anteriores. Las grietas siempre tomaran el camino de la menor resistencia, 10 cual se hara evidente en la orientacion transversal de las grietas en un elemento alargado, 0 en la lendencia hacia los puntos debiles, como en el caso de huecos 0 aberturas en la masa del maLerial, 0 de angulos entrantes. La interrupcion se puede llevar a cabo de varias formas: Colocando antes del vaciado una tira 0 pletina, que luego puede servir como material de relleno de la junta. En otras casos, esa tira se saca despues del fraguado del concrelo y se sustiLuye por otro material. Hundiendo en la superficie del concreto fresco, tiras 0 pletinas que hacen un efecto similar al senalado anteriormente. Cortando, con disco abrasivo , una apropiada ranura en la superficie del concreto recien endurecido , y rellenandola. En la Figura X.I y Tabla X.I se indican las areas de ubicacion en la estructura y separaciones recomendadas, respectivamente.

I

A: B: C: D: E: F:

SEPARACION DE 6m EN MUROS CON ABERTURAS FRECUENTES. NO MAs DE 6m ENTRE JUNTAS DE MUROS SIN ABERTURAS. DE 3 A 5m DE UNA ESQUINA SALIENTE. ALiNEADO CON CADA MONTANTE A NIVEL DE PLANTA BAJA. EN EL CENTRO DE ABERTURAS POR ENCIMA DEL PRIMER PISO. PREFERIBLEMENTE EN LAS LiNEAS DEL QUICIO DE PUERTAS 0 VENTANAS.

FIGLJRA

X.I

•

UBICACION RECOMENDADA DE JUNTAS DE RETRACCION 0 CONTRACCI6N. (ADAPTADO DE

P.C.A., 1992) TABLA

X.I

JUNTAS DE CONTRACCI6N (SEPARACI6N) AUTOR

PC.A. (1982)

AC1302.IR AC[ 224 R-92 Wood 1985

5 EPARACI ON Cada 6-;7,5 m en muros, dependiendo del ntlmero de aberturas De 24 a 36 veces el espesor de la losa De una a tres veces la altura del muro cuando es solido Cada 6 a 9 metros , para muros

Las juntas de retraccion de poca abertura mantienen una ciena conexion resistente a lraveS de los granos del agregado grueso que se insertan en las dos caras de la grieta, en 10 que se llama el entrabamiento de los agregados. Se puede estimar que para aberturas de 0,8 mm ese efecto empieza a debilitarse y que para anchos de 1,0 mm ya no existe.

X.2.2 Juntas de Expansion

0

Dilatacion

.

._

Este tipo de juntas se disenan para evitar el aplastamiento y la dlstorslOn en los elementos contiguos de concreto, como consecuencia de las fuerzas de compresi6n que se desarrollan por efecto de expansiones inducidas por camblOs

\1

de temperatura, cargas aplicadas y movimientos diferenciales propios de la configuracion de la estructura 0 de posibles asentamientos. Estas juntas persiguen aislar elementos estructurales que se comportan de forma independiente (vease Seceion 20.5.1 de la Norma COVENIN 1753 , "Estructuras de conaelo reJorzado para cdi{icaciones. Amilisis y disefio") Al eontrario que en el easo de la retraecion, donde el refuerzo de aeera agudizaba el problema, por no panieipar de los movimientos de la pasta, en el caso del aumento de temperaturas el acero aetua conjuntamente con el concreto, ya que tienen coeficientes de dilatacion similares El coeficiente de expansion termica del concreto es del orden de 8,5 x 10'" mmlmml°C y, el del acero, 10 x 10.6 mm/mm;oC. Las juntas de expansion suelcn estar moduladas a mayo res distaneias entre eHas, que las juntas de contraceion. De igual manera sus aberturas tambien son mayores, pero esa libertad de separacion de sus bordes esta limitada por razones economicas, en funcion del cos to del posible material sellante colocado en el seno de la junta. El ancho tfpico es de 5 em aun cuando puede alcanzar hasta 15 em en aquellos easos en los cuales deba absorber movimientos causados por asentamientos 0 aceiones sismieas. Las juntas de expansion atraviesan el espesor eompleto de las piezas e interrumpen el refuerzo. Estas juntas deben cubrirse y pueden estar 0 no rellenas. En algunos casos sc ejecutan juntas de este tipo en los lugares donde hay cambios de direecion entre elementos: pared-piso, pared-pared, piso-columna, y otros. Su eonsideracion a nivel de diseno es particularmente imponante en estructuras sometidas a fuenes variaciones de temperatura, como puentes e instalaciones industriales y, en estructuras prefabricadas, donde la union entre elementos constituye una obligada junta de dilataeion y contraccion La separaeion entre juntas de expansion viene determinada por la cantidad de movimiento que la estructura puede soponar y los esfuerzos permisibles 0 capacidad de los elementos. Las reglas derivadas de la experiencia (vease Tabla X.2) seflalan separaciones de hasta unos 60 metros dependiendo de la estruetura, y rara vez se eolocan a menos de 30 metros. TABLA

X.2

JUNTAS DE EXPANSION (SEPARACION) AUTOR

PC.A. (1982) ACI 350 R-83

Wood 1981

SEPARACION

La longitud maxima de la construcci6n es de 60 metros sin juntas En estructuras sanitarias parcialmente llenas de liquido: 36 metros De 30 a 35 metros, para muros

X.2.3 Juntas de Accion Combinada Algunas de las juntas meneionadas hasta ahora se eomportan de forma combinada, pudiendo atender solicitaeiones de retrace ion y de expansion termica. Tal tipo de juntas son las de aceion combinada. Es poco frecuente que las cargas y efeetos permanentes, para los cuales se disefla principal mente la obra, generen este tipo de [enomenos ali nnos, aunque la retraeeion es parcialmente reversible, pues el concreto retraido se vuelve a expandir algo al humedecerse.

X.2.4 Juntas de Construccion Los trabajos de coloeacion del concreto en una obra, normalmente deb en ser interrumpidos en razon de los horarios de las jornadas laborales. Tales interrupciones deben estar prevIamente planificadas para que los pIanos de separacion entre el concreto antiguo y el nuevo, queden en zonas donde no haya solicitaciones de importancia. En easos donde esto no sea posible, como sucede en la pared de un tunel, ]a interrupcion se hace coincidir con unajunta de expansion. A veces, por lalta de pericia 0 de capacidad instrumental en la preparacion y colocacion del concreto en obra, se pueden producir interrupciones en el servicio del concreto no previstas en la planificacion de la obra. Estas intenupciones deben ser planificadas por los profesionales responsables de la construccion, dando origen a juntas Ilamadas de construccion. Sin embargo, el mejor principio es organizar bien la marcha de la obra y obviar la necesidad de estas juntas. Para situaciones inevitables, un recurso po sible que depende del tiempo supuesto para la interrupcion, es el empleo de aditivos retardadores de [raguado que puedan mantener fresco el concreto anterior, para ser unido al nuevo mediante vibracion . Otro recurso aun cuando discUlible, es el empleo de resin as epoxicas como elemento de union del concreto anterior, ya endurecido, con el nuevo y fresco. Si los aspectos de aplicacion se hacen correctamente, estos sellos son de gran efectividad. EI problema de la mayoria de las resinas epoxieas es que, con el calor, se degradan perdiendo capacidad resistente. De acuerdo al tipo de resina, esto puede suceder a partir de los 120°C a 140°C, temperatura faeilmente superable en caso de incendio. Por tal razon, este tipo de sellos epoxicos es preferible limitarlos a obras de espacios abiertos tales como puentes, mueHes y otros. Si solo van a transcurrir pocas horas entre un vaciado y el proximo, deben eliminarse las particulas sueltas, el sucio y la lechada de cemento en la zona de union. El nuevo concreto se adherira al viejo siempre y cuando se ejecute un vibrado energico. Cuando el tiempo transcurrido es mayor, la superficie debe limpiarse con chona de agua, 0 eepillarse con cepillo de alambre para remover la leehada; en casos extremos debera utilizarse chona de arena 0 chona de agua a alta presion. El concreto existente debe humedecerse antes de incorporar el nuevo concreto fresco.

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La ubicacion y ejecucion de juntas de construccion se trata en la Sec cion 6.5.3 de la Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Andlisis y diseflO". Se establece alIi, 10 siguiente: "Las juntas de construccion deben localizarse y hacerse de tal forma que no afecten significativamente la resistencia de la estructura, adoptando las precauciones necesarias para transmitir la fuerza cortante y otras solicitaciones. En los pisos, las juntas de construcci6n se localizaran en el tercio central de las luces de las losas y vigas. En las vigas principales las juntas se separaran de la interseccion con las vigas secundarias, una distancia no menor de dos veces el ancho de estas ultimas." "Las juntas de construccion deben ubicarse donde causen el menor debilitamiento en la estructura. Cuando el corte debido a las cargas gravitacionales no es significativo, como ocurre usualmente en el centro de la luz de los miembros sometidos a flexion, una junta vertical simple puede ser adecuada. Las estructuras que deben resistir fuerzas laterales pueden requerir un diseno de tipo especial para las juntas de construccion. Cuando se requiere la trasferencia de fuerzas cortantes pueden usarse dientes intermitentes, llaves de corte, barras diagonales, 0 el metodo de transferencia de corte" (Articulo 11.6 de la citada Norma COVENIN 1753). "Cuando las losas y vigas se vaden conjuntamente con las columnas y muros de soporte, es recomendable que transcurra cierto tiempo entre el vaciado de los elementos de apoyo y los horizon tales , hasta que el concreto de los primeros inicie su fraguado y no se produzcan asentamientos. Las vigas, cartelas, abacos y capiteles, se vaciaran monoliticamente como parte del sistema del piso, a menos que se indique otra cosa en los pIanos estructurales 0 especificaciones. " Se requiere un lapso de espera para vaciar concreto sobre el de las columnas y muros estructurales, a fin de prevenir el agrietamiento en la union de los miembros horizontales con los miembros de apoyo, provocado por la perdida de lechada de cementa y el asentamiento del concreto en el miembro de sopone. Esto se evita esperando que el concreto de columnas y muros sobrepase la etapa del fraguado inicial, la cual dura aproximadamente dos horas. El vaciado de losas (0 placas) separadamente de las vigas, cartelas y de elementos similares, solo se permite cuando este indicado en los pianos y siempre que se hayan adoptado medidas para transferir las solicitaciones como se requiere en esta Seccion. En cuanto a las precauciones en su ejecucion, en el acapite g) de la Seccion 5.7.1 de la Norma 1753 citada se establece que la superficie del concreto endurecido en una junta debe estar libre de segregaciones 0 de material defectuoso antes de continuar el vaciado. Finalmente, en el Articulo 5.10 de la Norma relativo al caso particular de columnas con concretos de mayor resistencia que el de las vigas 0 losas, se trata sobre las precauciones a tener en estos casos.

X.3 DISENO DE LAS JUNTAS

F '

Este diseno debe formar parte del calculo estructural, senalandose en el la posicion de las juntas y sus caracteristicas basicas. Se pudieran exceptuar las juntas de construccion que el profesional constructor tiene que llevar a cabo en la obra en razon de la finalizacion parcial de un vaciado, por razones previstas 0 imprevistas tales como el mal tiempo repentino, interrupcion involuntaria del suministro de concreto premezclado u otras.

X.3.1 Calculo de las Juntas Entre los elementos basicos para el calculo de las juntas podemos citar la estimacion de la magnitud de los movimientos de la pieza considerada y de sus contiguas; las cargas directas y las que pudieran transferir los elementos vecinos; los apoyos 0 soportes de la pieza; y las formas y materiales de sellado. Existen varios metodos de diseno de juntas, diferentes entre si por los enfoques y los procedimientos, pero cualquiera sea el aplicado, deben ser manejados pOT personas de experiencia y criterio. El estudio detallado del comportamiento de juntas en diversos tipos de obras de concreto y muy particularmente en pavimentos, arroja un conJunto de recomendaciones practicas que es bueno ir incorporando a las prescripciones de los metod os de calculo , desde estimaciones generales hasta consejos practicos. A titulo de ejemplo se puede citar, en el primer caso, que la longitud maxima recomendable para una losa de concreto simple, expresada en metros, no debe exceder la cuarta parte del espesor expresado en centimetros. Por ello, una losa de 30 cm de espesor no deberia sobrepasar los 7,5 m de longitud. Y en el segundo caso se debe acoger la sugerencia de incluir un cierto volumen reservorio mas ancho, para alojar el material del sello, en las juntas cortadas. Es recomendable conocer los criterios recogidos en la Guia ACI 504, "Guide to Sealing Joint in Concrete Structures", cuya ultima revision es de 1997 y ha sido publicada en 2001 sin modificaciones, asi como en la ACl 224 3R-95 'joints in Concrete Construction". En las Tabla X.1 y X.2 se transcribe parcialmente informacion de la primera publica cion que recoge la separacion recomendada por distintos autores y organizaciones para las juntas de contraccion y las juntas de expansion.

X.3.2 Seleccion de su Ubicacion La restriccion al libre movimiento de la estructura ocasiona tensiones internas que, cuando superan la resistencia en traccion del concreto, producen su agrietamiento. En estas restricciones se incluyen efectos de asentamiento , compatibilidad de deforrnaciones y rotaciones en la union de elementos, cambios de volumen como resultado de retraccion cuando el concreto endurecido se seca y expansiones 0 contracciones debidas a cambios de temperatura.

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Los cambios de volumen producidos por cambios de humedad y temperatura deben tomarse en consideracion en la fase de diseflo. La magnitud de las fuerzas que se desarrollan y los movimientos causados por estos cambios de volumen, estan directamente relacionados con la longitud de la estructura. Las Juntas de contraccion y de expansion limitan la magnitud de estas fuerzas y movimientos, e impiden el agrietamiento .al dividir la estructura en varias partes. Como se seflala a continuacion, estas juntas pueden ser solo pIanos debiles para controlar la ubicacion de las grietas ~untas de contraccion) 0 line as de separacion entre partes de la estructura ~untas de aislacion 0 juntas de expansion) . Una vez que se seleccionen los sitios de junta, esta debe ejecutarse correctamente para que cumpla con las premisas establecidas. La seccion debil en una junta de contraccion puede ser preformada 0 cortada en sitio. La junta de expansion 0 de dilatacion es una discontinuidad del concreto y del acero, y por 10 tanto sera efectiva para absorber variaciones por retraccion y temperatura. Ambas juntas pueden ser utilizadas como juntas de construccion.

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j A

B

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Horizontal

EI material sellante actua a tope, no a solape

Elemento en angulo recto

Sellos en ambas caras. Tambien puede emplearse en los casos A, Bye

o

Vertical

Techo de una sola agua ".

/

Mastique 0 membrana impermeable

=:l::

1er piso

Sello de relieno, si se requiere

2do

2do

X.4 FORMAS DE LAS JUNTAS DE EXPANSION Mientras que en los otros tipos de juntas hay pocas variantes desde el punto de vista de su forma, en las de expansion se usan diferentes geometrias, relacionadas en gran parte, con las acciones que debe absorber la junta, ademas de las de expansion y contraccion. Entre estas acciones, las mas importantes suelen ser la de corte y, en algunos casos como pisos, pavimentos y canales, la accion de desgaste sobre los bordes de la junta. Tambien puede condicionar la geometria de la junta el tipo de sella recomendado. Se conocen varias formas de Juntas de expansion, siendo las mas frecuentes las que se mencionan a continuacion.

X.4.1 Juntas a Tope Se designan asi las juntas en que las dos caras se enfrentan directamente. Generalmente son caras planas, pero tambien se incluyen otras geometrias, con tal que las superficies se opongan en toda su extension. Son las mas empleadas y cualquier movimiento es principalmente perpendicular al plano de la Junta (vease Figuras X.2 y X.3) X.4.2 Juntas Sobrepuestas 0 de Solape Son aquellas en las cuales un lade de la junta monta sobre el otro. En general, en la practica se combinan con juntas a tope.

E

F

Piso a pared

Techos

FIGURA

Junta aislante entre columna y piso

X.2

JUNTAS A TOPE EN ESTRUCTURAS. EXPANSI6N-CONTRACCI6N COMBINADAS

X.S ESTADOS TENSIONALES EN LAS JUNTAS

X.S.l Juntas a Tope Cuando la junta a tope se abre y cierra se pueden producir tres estados tensionales bien diferenciados. EI material de sellado estct siempre en tracci6n. Estos sellas se colocan cuando la junta esta cerrada; asi, cuando la junta se abre 0 se cierra bajo el efecto de carga, el material estara siempre en traccion. EI material de sellado estd siempre con compresi6n. Este es el principio de los sellos de relleno en los sistemas de junta con superficie expuesta y de las piezas preformadas (vease Figura X.4). EI material de sellado estd sometido ciclicamente a tracci6n y compresi6n. Aqui se encuentran la mayoria de los materiales utilizados en las juntas moldeadas en sitio, y en algunas preformadas (vease Figura X.5).

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EXPANSION

TUB 0

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1

DEFORMACION

~.: : : ~ ~,:,: -: ~ ~'. ~:. : ~:':.~: :" :. ':;~' :' ; ~ ~

:;:1:::"' ;;< .... :. '. : ...... . ANCLADA

(8)

(A)

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ALTA

PROCESO DE EJECUCI6N (1): PRECOLOCAR EL RELLENO (2): COLOCAR EL CONCRETO (3): PREFORMAR 0 CORTAR EL ESPACIO DEL SELLANTE (4): SELLO

(1

;.:..;:. ....

....:.:..'

WAT~RSTOPS

CONTRACCION PROCESO DE EJECUCI6N (1): PREFORMAR 0 CORTAR HA5TA 1/4 DE LA PROFUNDIDAD PARA INDUCIR LA GRIETA (2): AMPLIAR EL E5PACIO PARA EL MATERIAL 5ELLANTE 51 ES NECESARIO (3): COLOCAR EL SELLANTE (A)

•

I . -......._~.

"UNT.

(8) FIGURA

X.4

PIEZAS PREFORMADAS PARA JUNTAS

CONSTRUCCION

INICIADOR DE GRIETA, FLEJE OCINTA

I

DOVELAO -SARRA

(A)

(8)

TRANSVERSAL

LONGITUDINAL CON INDUCTOR DE GRIETA

PROCESO DE EJECUCI6N (1): ENCOFRADO PARA LA JUNTA TRANSVERSAL (A) (2): PREFORMAR 0 CORTAR PARA LOGRAR EL ESPACIO DEL SELLANTE (A) (3): COLOCAR EL INDUCTOR 0 EL SELLANTE (A) (8)

X.6 SELLADO DE LAS JUNTAS Para que las juntas puedan prestar servicio permanentemente, facilitando el libre movimiento de los elementos opuestos, deben ser selladas con materiales que permitan suficiente deformacion para acompanar los movimientos de apertura y cierre de la misma sin afectar su capacidad como sello. Adicionalmente, deben cumplir otras funciones entre las cuales destacan las siguientes.

X.6.1 Aislamiento del Medio Ambiente FIGURA

X.3

JUNTAS A TOPE PARA LOSAS SOBRE BASES (AUTOPISTAS, AEROPUERTOS, ANDENES, PISOS)

X.S.2 Juntas de Solape El material en este tipo de junta se encuentra sometido fundamentalmente a corte, aun cuando en algunos casos tambien actuan esfuerzos de traccion y compresi6n (vease Figura X.6).

Funcion que busca evitar que, a traves de la Junta, puedan pasar: polvo, vientos, gases 0 contaminantes.

X.6.2 Impermeabilizacion El sella debe impedir el paso de liquidos, con 0 sin presion (vease Figura X.7), como sucede en el caso de depositos, sotanos y canales (vease Secciones 20.5.2 y 20.5.3 de la mencionada Norma COVENIN 1753)

X.6.3 Proteccion Meccmica Se debe evitar la rigidizacion de la junta por contacto directo de una cara can la otra, 0 por inclusion de un material que pueda actuar como cuna e impedir

,

JUNTAS A TOPE

(

1': I I

:)

I

I:

i<

JUNTAS A SOLAPE (B) ABIERTA

(A) COMO INSTALADA

(e) CERRADA

(A) COMO INSTALADA

TENSIONES DE ADHERENCIA EN loA " " O.:rA,:O J

(B) ABIERTA

ESFllERZO DE COMPRESl6H EN El SELLAHTE

(C) CERRADA

-

TENSIONES DE TRACCI6H .N "'. __.-.-J SUPfRFICIE DEL MATERIAL LOS MATERIALES SELLANTfS PARA ESTE TIPO DE JUNTAS OEBEN CUMPLIR LOS SIGUIENTES REQUERIMIENTOS:

{AI:

(e):

• PERMrJlR CAMBIOS DE FORMA SIN CAMBIOS DE VOlUMEN. • FACIL INSTALACION. • BUENA CAPACIOAD ADHERENTE. • HOMOGENEIOAO. • BAJA RETRACCI6N.

• ALTA RESISTENCIA Y BAJO MOOULO DE ELASTICIOAD EN El CASO OE MATERIALES eLASTICOS. • RESISTENCIAADEFORMARSE POR FLUENCIA Y RELAJACI6H.

• RESISTENCIA A DEFORMARSE POR FlUENCIA Y RELAJACI6H.

lOS REQUERIMIENTOS PARA El MATERIAL SELLANTE SON SIMILARES A LOS SEtilALADOS EN LA FIGURA X.S. SE RECOMIENDA QUE EL ESPESOR DEL SElLANTE SEA IGUAL A 2 VECES LA DEFORMAel6N DEL SElLANTE A CORTE. ESTA DEFORMACI6N ES EQUIVALENTE AL MOVIMIENTO PREVISTO DE LA JUNTA. SI ADEMAs DE LAS DEFORMACIONES POR CORTE SE SUPERPONEN EFEeTOS DE TENSI6N 0 COMPRESI6N • SE DEBE REVISAR El ESPESOR DEL SELLANTE.

FIGURA

X.6

JUNTAS A SOLAPE EN LAS CUALES EL MATERIAL SELLANTE SIEMPRE ESTA SOMETIDO A TENsloNES TAMSI~ SE EXUE QUE SEAN IMPfRMEABLES Y DURADEROS.

DE CORTE

FIGURA X.5

JUNTAS A TOPE EN LAS CUALES EL MATERIAL SELLANTE ESTA SOMETIDO CiCLICAMENTE A TRACCI6N

(A)

(B)

JUNTA ACTIVA INSTALADA

JUNTA ABIERTA ALAGUA

y COMPRESI6N

ellibre movimiento relativo entre las caras de la junta.

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X.7 SISTEMAS Y TIPOS DE SELLADO Desde el punto de vista del sellante se identifican dos sistemas de sellado. El primero, constituido por Juntas abiertas en la superficie como es el caso de pavimentos y edificaciones, en las cuales el material sellante esta expuesto a las condiciones del medio ambiente en al menos una cara. Este sistema de sella do actua en 'juntas activas' donde ocurren movimientos significativos. El segundo, constituido por juntas tipicas de recipientes, presas, tuberias colocadas generalmente para impedir el paso del agua, las cuales se denominan 'juntas pasivas' por cuanto en ellas no ocurren movimientos significativos. Por sus caracteristicas los sistemas se pueden clasificar en los dos que se anotan a continuaci6n.

X.7.1 Sellantes Moldeables en Sitio Se aplican en estado liquido 0 semi-liquido y adoptan la forma requerida dentro del molde conformado par la abertura de la junta.

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INTRINCADO DE NERVADURAS PARA ANCLAR Y FORMAR UN SELlO lARGO

EXTREMO PARA ANCLAR Y FORMAR UN SEllOTIPO CORCHO DE BOTEllA

BUlBO CENTRAL 0 PLiEGUE. FACILITA El MOVIMIENTO NORMAL DE LA JUNTA

MATERIAL FLEXIBLE, RESISTENTE A LA DEFORMACION CREADA POR LA PRESION DEL FLUIDO. ALTA DEFORMABILIDAD PUES SU REEMPLAZO ES DlFICIL.

FIGURA

X.7

JUNTAS IMPERMEABILIZANTES ('WATERSTOPS')

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X.7.2 Sellantes Preformados Son aquellos que han sido funcionalmente preformados en planta y requieren un minimo de adaptacion en el sitio.

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MATERIALES DE SELLADO

Como hay diversos tipos de juntas que, a su vez, cumplen varias y diversas funciones, se comprende que se cuente con abundante cantidad de materiales sellantes, provenientes de las diferentes casas productoras. La ya citada Guia ACI 504 abarca un buen numero de materiales. A continuacion, se presenta una descripcion resumida por grupos genericos. Los materiales para sella do deben ser: i) impermeables; ii) deformarse para adaptarse a los movimientos y tasas de deformacion que ocurran en la junta; iii) mantener su forma y propiedades originales aun cuando sean sometidos a deformaciones ciclicas. Excepto en el caso de 'sellados preformados' que ejerceran fuerza entre las superficies de concreto para garantizar el sello, en el resto de los casos 'selladores mol de abIes en sitio' el material debe adherirse a la superficie del concreto, resistiendo los esfuerzos que se generen sin perder su adhesion, no deben 'fragilizarse' con el tiempo 0 por efecto de la temperatura. Durante muchos arios, los materiales de sellado fueron compuestos bituminosos, mastiques 0 materiales metalicos. Actualmente, el desarrollo de los elastomeros ha permitido mejorar el desempeno de las juntas. Son materiales con un comportamiento fundamentalmente elastico y flexible a temperatura ambiente. Los elastomeros son ampliamente utilizados en la elaboracion de sell os preformados.

X.8.1 Rellenos Rigidos Este tipo de materiales suele destinarse a las juntas de contraccion. En realidad, no son totalmente rigidos, pero tienen muy bajos valores de elasticidad y plasticidad. Suelen ser tiras, pletinas, laton, madera u otros materiales. En casas en los cuales la junta deba absorber tambien algun movimiento de expansion, 10 que es frecuente, se cuenta con materiales elasticos capaces de aceptar alguna deformacion: caucho, neopreno 0 metalicos. Antiguamente, este tipo de Juntas se formaba con materiales de intencional menor resistencia que el concreto, como cal, yeso, cemento, fibras vegetales, virutas, aserrin y otros.

X.8.2 Elastomeros de Reaccion Interna En algunas juntas donde no es facil determinar si su papel va a ser de expansion 0 de contraccion, 0 en algunas juntas a tope, en las que hay que garantizar su impermeabilidad, resultan sumamente efectivos materiales que se aplican en forma pastosa. Por reaccion interna, estos desarrollan, caracteristicas

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elastomericas, como el caucho, quedando adheridos a las dos paredes de la junta y logrando asi su impermeabilidad segura. La colocacion de estos materiales debe seguir las instrucciones que senalan sus fabricantes. Se deben tomar en cuenta ciertos aspectos: a) b)

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Procurar que el movimiento de la Junta no sobrepase la capacidad elastica del material, dentro de las temperaturas normales de uso. En la junta, la profundidad del elastomero debe estar en relacion con su ancho, con relaciones que segun las condiciones, pueden ir desde 1:2 hasta 2: 1. El resto de la junta puede ser rellenado con otro material. Es necesario que el material quede perfectamente adherido a las paredes de la junta, par 10 cual estas deben haber sido limpiadas escrupulosamente. Si es necesario, se debe usar un material imprimante que garantice la adherencia elastomero-concreto. Los elastomeros no deben emplearse como relleno en superficies inclinadas, donde uno de los espesores termine en cero, porque tiende a desprenderse por ese borde.

Bien aplicados y de buena calidad, los elastomeros dan muy buenos resultados. QUimicamente son bastante inertes, exceptuando algunos oxidantes y ciertos derivados del petroleo. Suelen ser caros y de colocacion costosa. Los materiales fundamentales para estos rellenos son los polimeros de polisulfuro y sus derivados y combinaciones. Las sihconas pueden tambien ser incluidas.

X.8.3 Elastomeros en Solventes Algunos elastomeros se utilizan disueltos en algun solvente que, cuando se evapora, deja las particulas de solidos bastante adheridas entre sf. Tal es el caso del polietileno, el butadieno y hasta el mismo neopreno. Estos materiales tienen algunas propiedades similares a las de los elastomeros de reaccion interna, como sucede con la durabilidad y la resistencia quimica (menos al ataque de algunos productos de limpieza). Si bien su cap acid ad de deformacion es menor, son mas baratos.

X.8.4 Materiales con Propiedades Plasticas Algunos materiales baratos, con caracteristicas de deformacion plastica, pueden ser usados como relleno de juntas para absorber movimientos de pequena escala, ya que su capacidad al efecto es mucho menor que la de los grupos anteriores. Sin embargo, con el tiempo, y por efecto de la oxidacion y de la luz ultravioleta, se endurecen y se agrietan. Tapados, dentro de la junta, tienen mayor defensa.

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Estos problemas son principalmente propios de: asfaltos blandos, butilenos, aceites y similares, generalmente con llenantes 0 'fillers', como las fibras, que los abaratan y les brindan algunas propiedades beneficiosas. En nuestro medio son frecuentes los asfaltos modificados con resinas plastificantes.

X.8.S De Aplicacion en Caliente Algunos asfaltos, los asfaltos modificados, alquitranes, resinas y otros, se ablandan con el calor y facilitan el relleno de las Juntas. Al enfriarse, toman consistencia pastosa 0 elastoplastica y pueden prestar un servicio como sello. Duran mas que los productos del grupo anterior y son baratos. Con el simple calor natural, algunos se ablandan tanto que pueden llegar a escurrir, por 10 que no se recomiendan mas que para juntas de piso. Dentro de este grupo destaca el alquitran modificado con doruro de polivinilo, ya que tiene una alta capacidad de deformacion, no fluye al calentarse yes de buena durabilidad. Pero tambien es mas caro.

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se logra en el momenta del vaciado de cada una. En las mitades que que dan embebidas en el concreto, estas piezas elasticas llevan unos resaltes que facilitan un andaje antideslizante. Tambien sue len contar con un resalte ciljndrico hueco, en el centro, que permite absorber, con su deformacion elastica, los movimientos de los lados de la junta. Bien colocados son sellas muy efectivos. Pero pierden totalmente su efectividad si, por su mala colocacion, se arrugan, doblan 0 tuercen.

X.8.9 Refuerzos Metalicos Se pueden emplear piezas metalicas para mejorar 0 complementar la funcion de algunas juntas. Por ejemplo, se pueden encajar pletinas metalicas en el concreto, por debajo de los rellenos de las juntas, para resistir la presion del agua. Tambien se pueden usar formas metalicas para proteger los bordes de las juntas de los efectos del trafico.

X.8.10 Cedazos Desplegados X.8.6 Otros Producto5 Algunos otros materiales similares a los descritos anteriormente se llegan a usar, localmente, como materiales de relleno de juntas con resultados muy variados. Suelen ser productos baratos.

X.8.7 Elementos Preformados para Relleno Otro gran grupo de sellas para juntas esta constituido por materiales preformados en fabrica, los cuales son encajados mecanicamente en el espacio que deja la junta. La capacidad de deformacion de este tipo de materiales introducidos en la junta con el uso de la fuerza, es varias veces superior que la de los productos de relleno, formados en la junta, que han sido senalados anteriormente. Los de empelo mas frecuente son materiales esponjosos, de rigidez 0 deformabilidad variable. Estas piezas tienen que quedar encajadas firmemente en la junta, colocadas a presion, bien sea con la mana 0 con maquina. Para que la pieza quede encajada debe ser mas ancha que la luz de la junta. Su tamano dependera de las caracterjsticas del material y de los movimientos previsibles, y en todo caso sera tal que aun con la maxima retraccion del concreto, el material de relleno no se afloje en la Junta Los materiales de este tipo de mayor uso son: go mas naturales, neopreno y algunos plasticos, todos ellos trabajando en su rango elastico.

X.8.8 Sellos Impermeabilizantes ('Waterstops') Son piezas de material con alguna elasticidad, cuyas dos mitades deben quedar encajadas en el concreto, una en cada lado opuesto de la junta, cosa que

Para separar vaciados consecutivos en elementos continuos, se pueden usar cedazos de acerogalvanizado del tipo de metal desplegado, con huecos pequenos, de 1 cm 0 menos, de abertura. Los cedazos se colocan para funcionar como encofrado que, al ser alcanzados por la masa del concreto, permite que el mortero rezume parcialmente a traves de sus huecos, pero sin llegar a caer 0 desprenderse. Una vez endurecida esa parte, se procede al vaciado de la siguiente manera: el cedazo queda como junta de vaciado y de retraccion, ya que sera un plano debil en el que se formara la grieta. Si no hay presion de agua y el movimiento de la junta es pequeno, el acero del cedazo quedara suficientemente protegido de la corrosion, al faltarle oxlgeno.

X.9 RECOMENDACIONES FINALES Tomando en consideracion que el sellado de juntas se realiza en ambientes muy diversos, con diferentes tipo de materiales y bajo condiciones no siempre optimas, su desempeno puede resultar a veces con imperfecciones. Se requiere, por tanto, continuar profundizando en el conocimiento tanto de los movimientos que puedan ocurrir en los distintos tipos de estructura, para un mejor diseno de las juntas, como en los materiales selladores de alto rendimiento, con vida util de por 10 menos 10 anos Cactualmente es de 1 a 5 anos), a su vez deb en ser: menos sensibles a la humedad y a los efectos de la luz solar, de menor sofisticaci6n para su adecuada colocaci6n y capaces de penetrar y sellar cualquier grieta 0 junta que se encuentre percolando. Finalmente, es necesario crear conciencia en el proyectista, acerca de la importancia del diseno de las juntas y de la seleccion apropiada de los materiales sellantes.

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REFERENCIAS ACI 504 R-90 Guide to Sealing Joints in Concrete Structures. ACI 224.3R-95 JOints in Concrete Construction.

XI RESISTENCIAS MECANICAS

CAPiTULO

En una estructura el concreto se encuentra sometido a solicitaciones muy variadas (compresion, corte, traccion, flexotraccion , agentes agresivos y otras) . No es practico llevar a cabo ensayos de control que analicen todos esos estados tensionales, por 10 que se ha establecido la costumbre de realizar el ensayo destructivo a com presion simple, sobre probetas normalizadas e inferir, a partir de sus resultados, los valores de otras caracteristicas mecanicas tales como resistencia a la traccion 0 al corte. Las correspondientes normas de calculo de estructuras de concreto ofrecen relaciones de tipo empfrico que correlacionan: la resistencia del concreto bajo los diversos estados de solicitacion, con el valor de la resistencia en compresion simple. De aqui la gran importancia que tiene el conocer esa propiedad y la necesidad de definir criterios de interpretacion.

XI.1 LEY FUNDAMENTAL La principal ley que relaciona la resistencia del concreto y la composicion de su mezcla es la conocida Ley de Abrams, expresada por ese investigador norteamericano en 1918. Segun esa ley, la resistencia del concreto depende fundamentalmente de la proporcion entre el peso del agua de mezclado y el peso del cemento presente, relacion que se suele simbolizar con la variable a. Para determinados componentes de la mezcla, manteniendo el tamano maximo y las mismas condiciones de preparacion, de ensayo y de edad, se establece una relacion algebraica, suficientemente exacta a los efectos practicos, que vincula el valor de la resistencia con el valor a en la siguiente forma: R

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donde: R = resistencia promedio M y N = constantes a = relacion agua/cemento, en peso Tomando logaritmos, la expresion anterior pasa a tener la forma:

log R = log M - a log N

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que corresponde a la ecuaci6n de una recLa con variables log R y a. L1 evando esas variables a un siSLema de coordenadas canesianas, se obLiene la Figura Xl.l. 600

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RELACI6N AGUA I CEMENTO, a

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XI.I

gruesos Lriturados , tamano maximo de una pulgada y arena natural , y sin aditivos, los valores de M y N se senalan en la Secci6n Vl.S.l , sobre Diseno de Mezcla. Los cambios en la granulometria de los agregados practicamente no modifican, los valores M y N; pero los cambios en sus caracteristicas (rugosidad, rorma de grano , etc.) 0 en su tamano maximo , pueden producir cambios en las citadas consLantes. 19ualmente los puede producir variaciones en 1a calidad del cemento. En contra de 10 que pudiera pensarse , la mayoria de los aditivos quimicos no afectan esencialmente estas constantes (vease Capitulo Vll). La expresi6n maLematica de la Ley de Abrams representada en la Figura Xl. 1 , es uno de los iIlstrumentos graficos mas empleados en la tecnologia del con creto. Su utilizaci6n por personal poco conocedor 0 no experimentado, puede conducir a planteamientos indebidos, ya que se puede caer en extremos irreales. La referida regresi6n permite relacionar los valores de la resistencia media de un concreto para un cieno valor de a y edad en el momento del ensayo. Se hace referencia a la 'media', porque es el promedio de Lodos los resultados validos de un lote de probetas; csa media realmente representa la tendencia central de una ' zona' de resistencia, en la cual se esperan variaciones entre los resultados de las mediciones de esa propiedad , determinada a una ciena edad. Hoy, a casi un siglo de su formulaci6n , el principio de la Ley de Abrams sigue teniendo aplicaci6n , pero han surgido condiciones tecnol6gicas que obligan a establecer cieno tipo de correctivos. Tal es el caso cuando se emplean adiciones como las puzolanas, las cenizas volantes y otras, que tienen actividad cement ante (vease Secci6n IV4). Su contenido debe ser tornado en cuenta para establecer el verdadero valor a que, en estos casos, es la relaci6n entre el agua y el contenido de cemento incluyendo aquellas proporciones activas cementantes de cada una de las susLancias citadas que esten presentes. De manera similar, cuando se trata de un concreto con aire incorporado, el numerador debe ser la suma de los volumenes de agua y de aire. Para poder aplicar la Ley de Abrams se presupone que el concreto ha sido debidamente compactado y curado, sin presencia de oquedades ni vacios intemos de gran consideraci6n. Esta condici6n limit6 el empleo de concretos con val ores a relaLivamente bajos, porque las mezclas producidas resultaban muy asperas, poco trabajables y poco compactadas. Pero la incorporaci6n de los aditivos quimicos superplastificanLes esta permitiendo, hoy dia , !legar a valores a tan bajos como 0,26 (vease Secci6n VIl.4).

REPRESENTACI6N GRAFICA DE LA LEY DE ABRAMS

XI.2 CONDICIONES DEL ENSAYO A COMPRESION . . En general, l~s valores M y N dependenin de Lodos los panl.meLros que condlclonan esa relaClOn funda mental, principal mente de: (i) la edad del concreLo' (ij) del Lipo y cali dad del cemento; (iii) de las caracteristicas de los agregados, y: (IV) de los adIllvos presentes. Para cemenLos Portland Tipo 1, con agregados

La resisLencia de un concreto se determina al conocer el promedio de los resultados de ensayos validos, sobre un conjunto de probetas normalizadas, en una fecha determinada y siguiendo un procedimiento eSLablecido. Se hace

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referencia a ensayos validos porque, eventualmente, el resultado de alguna 0 algunas pro betas pueden ser desechados en razon de ciertas anormalidades (vease Seccion XlV 10.4). Se debe tratar siempre de un conjunto minima de probetas, para contar con una confiabilidad estadistica. El minimo acostumbrado suele ser tres por cada edad y condicion de ensayo, aunque bajo ciertas condiciones se aceptan hasta dos. El numero de muestras es variable, dependiendo del grado de probabilidad aspirado, de la importancia de la obra y de la precision con que se ha venido trabajando; tanto asi que en los llamados 'procesos bajo control' se puede ser mas tolerante que al comienzo de las obras, 0 ante constructores noveles, 0 cuando ha habido alguna seflal de riesgo. Para algunas personas resulta discutible que la condicion de aceptacion 0 rechazo del concreto colocado en obra venga en funcion de unos resultados sobre probetas conservadas y ensayadas en laboratorios, en condiciones diferentes a la masa de concreto ya colocado y en contacto con el medio ambiente. Abundantes investigaciones sobre concreto de distintas clases y en zonas de distintas geografias, han puesto en evidencia que, si en la obra se siguen estrictamente las buenas practicas de: transporte, colocacion, compactacion y curado, los resultados obtenidos en las probetas de laboratorio mantienen una correlacion confiable con la calidad del concreto colocado en obra. No se trata de resultados identicos, pero si es una proporcion conocida que permite la toma de decisiones. Ya es sabido y no constituye ningun secreta estrategico, que el concreto en obra es de mayor resistencia que el de las probetas durante los primeros dias de vida. Pero despues, y ya para cualquier edad posterior, es menor. Esto hace inutil la costumbre de algunas personas de tomar probetas en obra y dejarlas a la intemperie para semejar las condiciones reales de curado. En realidad, 10 que hacen es introducir una variable desconocida en el proceso de maduracion (tiempo y temperatura). El concreto colocado en obra por ejemplo, superara en resistencia al de su gemelo en las probetas si se revibra, opera cion poco frecuente en nuestra tecnologia constructiva. La resistencia potencial del concreto se determina, entonces, siguiendo un procedimiento normalizado y su valor es tornado como referencia de calidad. En Venezuela las probetas normalizadas son de forma cilindrica, con 15 cm de diametro y 30 cm de altura. El ensayo normalizado es a compresion y esta detalladamente descrito en la Norma COVENlN 338, "Metodo para la elaboraci6n, curado y ensayo a compresi6n, de cilindros de concreto" equivalente a la ASTM C39. En otros lugares las probetas son cubicas. El ensayo lSO-RlLEM, aceptado como opcional en muchos paises, emplea una probeta prism
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XI.2.1 Colocacion de Remates de Azufre Las dos caras planas del cilindro a ser ensayado deben seT absolutamente lisas y paralelas, sin exceder las tolerancias que establece la Norma. Ello se logra colocando capas de cierto grosor, moldeadas con una preparacion basada en un compuesto de azufre que se conoce con el nombre de remate 0 'capping' . Hasta hace algunos aflos la Norma COVENlN 338, "Metodo para la elaboraci6n, curado y ensayo a compresi6n, de cilindros de concreto" permitio la aplicacion de remates de mortero 0 yeso, pero la dispersion estadistica de resultados obligo a desechar tales alternativas. La ausencia de esos remates, con la consiguiente aplicacion de la carga sobre la cara desnuda del concreto, siempre con una planitud irregular, hace que el resultado obtenido sea menor al normalizado, llegando a perder hasta un 30% de la resistencia para el caso de irregularidades no muy pronunciadas.

XI.2.2 Aplicacion Axial de la Carga Si el eje del cilindro no queda ortogonal a los pIanos de aplicacion de la carga, situacion que puede ocurrir cuando el cabezote movil de la prensa no se ajusta con libertad a la cara lisa del remate 0 'capping', el eJe de la resultante de la carga aplicada no coincide con la direccion del eJe del cilindro. En esas condiciones el resultado del ensayo es menor que el normalizado, dependiendo su disminucion del valor del angulo entre ambos ejes; es sabido que desviaciones de pocos grados estan asociadas a reducciones del 30% y hasta del 50% de la resistencia.

XI.2.3 Velocidad de Carga Algunos lab oratorios emplean prensas de control manual, 0 no cuidan rigurosamente la velocidad de aplicacion de carga de la prensa hidraulica. En tales casos se debe recordar que, velocidades de carga mayores a la normalizada, producen resultados de resistencia mayores; por el contrario, los valores del ensayo son menores si la velocidad es mas lenta. 19ual comportamiento se observa en los ensayos a tracci6n.

XI.2.4 Tamaiio y Forma de las Probetas Aun cuando la probeta normalizada es cilindrica y de dimensiones 15 x 30 cm, en otros paises se utilizan formas cubicas 0 prismaticas, resultando conveniente disponer de factores de conversion. Si hubiese que ensayar el concreto en probetas no cilindricas, 10 mejor seria acudir a estudios de correlacion directos, pero si esto no pudiera ser hecho, se puede acudir al empleo de la siguiente ecuacion: 01.2)

que relaciona el valor de la resistencia en probeta cilindrica normalizada (RN ), con

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el valor obtenido en otro tipo de probeta (R), por medio de un coeficienLe de correccion (K), cuyos valores se recogen en la Tabla Xl. 1; esta rue publicada en las Norrnas del Ministerio de Obras Publicas, en 1967. TABLA

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FACTORES DE CORRECCI6N POR TIPO DE PROBETAS TIPO DE PROBETA

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En caso de usar probetas cilindricas con diametro 15 cm, pero alturas menores a 30 cm, se deberian multiplicar los resultados obtenidos por los facto res de esbeltez que senala la columna (3) de la Tabla Xl.2. Esos factores figuran en la Norma COVENIN 345, "Metoda para la extraccion de probetas cilindricas y viguetas de concreto endurecido", y son empleados para corregir los resultados de los nucleos extraidos. En la misma Tabla Xl.2 se incluyen como importante ayuda complementaria, las columnas (2) y (4) donde se dan los factores correctivos por esbeltez, para probetas cilindricas de diametro 10 cm y 25 cm, respectivamente. TABLA X1.2

FACTORES DE CORRECCI6N POR ESBELTEZ

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Al DIAMETRO DEl

* los valores indicados pueden interpolarse linealmente.

El ensayo a compresion de las probetas cilindricas esta muy generalizado, cuenta con amplia tradicion y es aceptado extensamenLe como referencia para la obtencion de un valor, con base al cual se han establecido criterios para la toma de decisiones de aceptacion 0 rechazo. Sin embargo, si se profundiza en la esencia del ensayo y el analisis de la fractura, se entendera que la carga uniaxial tambien produce, sobre la probeta , defarmaciones ortogonales a la direccion de aplicacion de la carga con 10 cual, en el mecanismo de rotura, aparecen solicitaciones de traccion.

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La relacion agualcemento condiciona la resistencia del concreto par 10 cual se constituye en uno de los parametros fundamentales para el control del material. Cuanto mas estable se logre mantener esta (a 10 largo de las mezclas preparadas para la obra) menores variaciones presentara el material. El ensayo de resistencia propuesto por ISO-RILEM, donde se rompe por flexion un prisma con carga en cada tercio de la luz, y luego se rompe por compresion cada una de las dos mitades obtenidas por la primera ruptura, ofrece, entre otras, la ventaja de contar en un solo ensayo y sobre la misma probeta, con los valores de la resistencia a la flexion y a la compresion. Ese ensayo ha sido adoptado en Venezuela como opcional y esta descrito por las Normas COVEN IN 342, "Metoda de ensayo para determinar la resistencia a la traccion par fleXion del

concreto, en vigas simplemente apoyadas, con cargas a los tercios del tramo" y COVENIN 350 "Metoda de ensayo para determinar la resistencia a la compresion del concreto, usando porciones de vigas rotas par fleXion". Los criterios de aceptacion y rechazo del concreto, establecidos en la Norma COVEN IN 1753 Ydetallados en el Capitulo XIV, se fundamentan en el ensayo de probetas cilindricas.

XI.3 DESARROLLO DE LA RESISTENCIA Tan importante como la magnitud de las resistencias que pueda alcanzar el concreto, 10 es la velocidad con que las adquiere. Desde el momento en que los granos del cementa inician su proceso de hidratacion comienzan las reacciones de endurecimiento, que se manifiestan primeramente con el atiesamiento del fraguado y continuan luego con una evidente ganancia de resistencia, al principio en forma rapida y, a medida que transcurre el tiempo, disminuyendo la velocidad. En la mayo ria de los paises la edad normativa a la que se evalua la resistencia en com presion es la de 28 dias, aunque hay una importante tendencia para llevar esa fecha a la de 7 dias. Es frecuente determinar esta resistencia en periodos de tiempo distintos a los 28 dias, pero suele ser con un proposito meramente informativo. Las edades usuales, en tales casos, pueden ser: 1, 3, 7, 14, 90 Y 360 dias. En algunas ocasiones y de acuerdo a las caracteristicas de la obra, esa determinacion no es solo informativa, sino normativa , fijado asi en las condiciones contractuales de la obra. La edad de 28 dias se eligio en los momentos en que se empezaba a estudiar a fondo la tecnologia del concreto por razones tecnicas y practicas. Tecnicas porque, para los 28 dias, ya el desarrollo de resistencia esta adelantado en gran proporcion y para la tecnologia de la construccion esperar ese tiempo no afectaba significativamente la marcha de las obras. Practicas porque 28 es un multiplo de los dias de la semana y evita tener que ensayar en un dia festivo, un concreto vaciado un dia laborable. Pero las razones tecnicas han cambiado sustancialmente porque con los metodos constructivos actuales, 28 dias puede

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significar un decisivo adelanto de la obra por encima de los volumenes del concreto cuya cali dad todavia no se conoce. La velocidad de desarrollo de la resistencia mecanica depende de numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros concretos. De esas variables, las mas imponantes pueden ser: i) la re!acion agua/cemento, que cuanto mas baja sea mas favorece la ve!ocidad; ii) la composicion y finura del cemento; iii) la calidad intrinseca de los agregados; iv) las condiciones de temperatura ambiental, y; v) la eficiencia del curado. Esto hace que los indices del crecimiento de la resistencia no puedan ser usados con caracter general para cualquier concreto, en forma segura 0 precisa. Para un concreto de materiales y condiciones especfficas, una precision adecuada se puede conseguir, cuando sus caracteristicas de desarrollo se determinan experimentalmente por medio de suficientes ensayos y en las edades que se precise. Con toda esa informacion se puede hasta dibujar la curva de tendencia del crecimiento de las resistencias. Es evidente que este procedimiento es solo aplicable cuando se trata de obras de gran importancia y cuando se trata del manejo de grandes volumenes de concreto, como puede ser el caso de empresas de premezclado con una elevada produccion permanente. 5i no se han investigado con antelacion los indices particulares de! crecimiento de resistencia de un concreto, resulta arriesgado y con frecuencia conduce a errores graves, el tratar de controlar un concreto con base en los resultados de los ensayos a edades tempranas. 5i hay preocupaci6n par la calidad que pueda llegar a alcanzar una mezcla cuando cumpla los 28 dias es preferible e!aborar, manejar y curar el concreto de acuerdo con todos los conocidos principios de la buena practica, pues ello es suficiente garantia de calidad. El ensayo a los 28 dias servira como una comprobacion del buen trabajo efectuado. Numerosos trabajos de investigacion, en obra y laboratorio, indican que el crecimiento de resistencia en los primeros 28 dias se adapta a una ley logaritmica del tipo: Rj

= m . log j + b

(113)

donde: Rj = resistencia alcanzada a la edad j en dias, siendo m y b constantes propias de la mezcla, el tipo de solicitacion 0 ensayo y las condiciones de conservacion del concreto. En la Figura XL2 se representan las rectas logaritmicas del crecimiento de resistencia con la edad, entre 3 y 28 dias , de mezclas preparadas con identicos materiales, en dos diferentes niveles de resistencia. Aunque con menor grado de precision, la formula anterior es aplicable a los concretos hasta los cuatro arros de edad 10 cual Ie da un caracter mucho mas general.

•

300

---

-- - - -

-

252

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - -

-

- - -

-- -

275

- -

"

. ..- -

- - - -

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- -

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E (,)

;;::: Cl

~

eli'

'(3

s::::

190

Q)

1/1

'iii Q) a:

170

122

100 28

7

3

Edad, dfas

FIGURA

Xl.2

CRECIMIENTO DE RESISTENCIAS (FUENTE: COMPLEJO HIDROELECTRICO URIBANTE-CAPARO,

1986,

MUESTRA DE

2,500

1985-

PRUEBAS)

Expresando j en dias y Rj en kgflcm2, la pendiente m, que describe la velocidad de crecimiento de la resistencia, suele encontrarse entre valores de variacion tan amplia como desde 30 hasta 90, segun el concreto y sus condiciones. El valor b dependera del nive! de resistencia en que se este trabajando. La regresion anotada como formula 01.3) tiene la ventaja de que, si se efectuan ensayos con suficiente precision ados edades extremas (por ejemplo 1 dia y 28 dias), se pueden calcular las constantes m y b; par 10 tanto se puede determinar la resistencia del material a cualquier edad intermedia. La exploracion a edades muy conas 0 mayores que 28 dias, debe ser confirmada mediante pruebas. 5i las resistencias indicadas se traducen a factores por los que hay que multiplicar la resistencia a la edad j, para obtener la correspondiente a 28 dias, se obtienen los valares que se presentan en la Tabla XL3. Estos abarcan concretos muy variados en cuanto a componentes y diserro, incluso con aditivos, asi como

I

"

TABLA

\

[

XL3

FACTORES DE CRECIMIENTO DE LAS RESISTENCIAS, REFERIDOS A LOS EOAO

FACTOR

j, dias 1

fi 1,4 a 6,0 1,2 a 2,5 1,1 a 1,6 1

3 7 28

28

DiAS

variadas condiciones de curado Por tanto, su variabihdad es muy amplia, razon por la cual esos factores deben ser manejados por personal conocedor de la tecnologia del concreto,

XI.4 ENSAYOS ACELERADOS Es evidente que el conocer 10 mas pronto posible la resistencia potencial del concreto utilizado tiene ventajas de todo tipo, Los procedimientos usuales son los ensayos a edades tempranas y los ensayos acelerados, Para los ensayos tempranos, a edades anteriores a la normativa de 28 dias, dentro de las prescripciones de la Norma COVENIN 338, solo varia la condicion del tiempo de almacenamiento de las probetas que, evidentemente, sera menor de los 27 dias, Pero en los ensayos que se califican como acelerados, las condiciones de curado incluyen la aplicacion de calor y, en algunos casos, calor y presion, Mediante ese procedimiento se aceleran los mecanismos de desarrollo de la resistencia, Algunos paises han llegado a normalizar determinados metodos de ensayos acelerados, como por ejemplo el que se establece en la Norma ASTM C684, La aplicacion de calor puede ser hecha en temperaturas medianas, entre los SO°C y los 80°C, 0 a temperatura de ebullicion del agua, La eleccion de la temperatura y su periodo de aplicacion dependen del metodo seleccionado, El ensayo se suele hacer a las 24 horas 0 a las 28 horas y su resultado permite informar al especialista en concreto, si la mezcla revela un comportamiento tal como para confiar que alcanzara los valores previstos, Esta decision tiene que estar basada sobre investigaciones previas de correlaciones entre suficientes ensayos calificados como acelerados y ensayos normalizados, para el tipo de concreto especifico , Los ensayos acelerados no tienen validez general pero suelen arrojar mayor precision que los ensayos a edades tempranas, por 10 que su informacion es muy valiosa, Con la aplicacion de altas presiones de vapor, los ensayos acelerados de ese tipo desarrollan resistencias con mucha mayor velocidad, pero son mas costosos y de atencion mas cuidadosa,

XI.S RESISTENCIA A LA TRACCION Los ensayos para medir la resistencia a la traccion del concreto dan

I:

"

1

,I

I

dispersiones sensiblemente mayores que las pruebas a la compreslOn. Por esta razon, 0 porque esos ensayos cuentan con menor tradicion y difusion que los de compresion, es muy frecuente calcular la magnitud de esa caracteristica como una [uncion de la resistencia a la compresion. Ademas del ensayo a la traccion directa, se utilizan otros ensayos donde se generan tensiones de traccion mediante la aplicacion de solicitaciones de flexion 0 de compresion, denominados: ensayo a la traccion por flexion y ensayo a la traccion indirecta, respectivamente.

XI.S.l Resistencia a la Traccion por Flexion Los metodos de ensayo por ruptura a la flexion son: i) con la aplicacion de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos de una probeta prismatic a (Norma COVENIN 343) y; ii) con la carga aplicada en cada uno de los tercios de ese tramo (Norma COVENIN 342), condicion que garanliza que la probeta se rompa por el tercio central, donde el momento es maximo y constante, y la tension de corte es nula. Suponiendo una distribucion lineal de tensiones en la seccion, la tension de rotura por flexion es directamente proporcional al momento maximo aplicado e inversamente proporcional a lIc, donde I es el momento de inercia y c la mitad de la altura de la seccion. De ahi el nombre de 'modulo de rotura', hoy en desuso.

XI.S.2 Resistencia a la Traccion Indirecta Tambien se lleva a cabo el ensayo indirecto, por compresion aplicada a una probeta cilindrica en dos genera trices opuestas, conocido como el 'ensayo brasileno' (vease Figura XI.3). Con este ensayo se obtienen valores menores que con los otros y las dispersiones son mayores, pero es de gran sencillez de ejecucion. Esta descrito en la Norma COVENIN 341, "Metodo de ensayo para determinar la resistencia a tracci6n indirecta del concreto, usando probetas cilindricas".

XI.S.3 Resistencia a la Traccion Directa Hay un ensayo de traccion pura, cada vez en menor uso, que emplea una probeta con una zona central estrangulada casi en forma de numero ocho y cuyos resultados son similares a los del ensayo brasileno, pero con grandes dispersiones. Esto, tal vez, debido a la escasa resistencia del material a la traccion y a los problemas de agarre de las mordazas, asi como la imposibilidad practica de mantener la alineacion del eje de aplicacion de las cargas.

XI.S.4 Relacion con la Resistencia a la Com presion No hay una relacion precisa, invariable, entre la resistencia a la compresion del concreto y su resistencia a la traccion. Sobre ambas resistencias actuan de manera diferente varias de las caracteristicas del material, como por ejemplo:

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L

Para expresar la relacion entre la tension de traccion por flexion (Fr) y la resistencia a la com presion (R) como una funcion, la siguiente ecuacion se adapta bastante bien: n

U.

lCi -0

O.

V-I

I P

0

~

... ...c

...Q..

~

20

~

T

...U

T

Por razones de comodidad, en algunas normas el valor de n se considera fijo, ya que no varia notablemente. Con frecuencia se iguala a 1/2, aunque ocasionalmente se ha empleado 2/3. El valor K depende de las caracteristicas de los componentes, en espeCial de la rugosidad de los agregados. Para los materiales y condiciones nacionales se encuentra un buen ajuste con:

:i1 'T g

10.

ttlt

w

~ '"

(l1.4)

Fr=K.R

0

T

2

50

'"

12

O,L

TENSION /

12

14

16

18

20

Fr = 0,74.

R OJ

(kgflcm 2 )

(l1.4a)

~ ~O

La resistencia a traccion pura (T), es un porcentaje de Fr, en el orden de: TENSIONES DE COMPRESl6"

Clx, r:.~. V

F IGURA

TENS10N DE TRACCldN

ZONA UN1FORWE

Xl.3

DISTRIBUCI6N TE6RICA DE ESFUERZOS EN EL ENSAYO DE TRACCI6N INDIRECTA

Relaci6n agualcemento. Cuanto menor sea, mas altas son ambas resistencias, pero el aumento es mas pronunciado en el caso de la compresion; esto es consecuencia de que esta ultima esta relacionada con la traccion, por su raiz cuadrada. Textura superficial del agregado. La condicion de alta rugosidad de los agregados triturados favorecen la adherencia con la pasta e influye mas sensible mente sobre la traccion que sobre la compresion. Se ha encontrado que particulas planas 0 alargadas, que perjudican la resistencia a la compresion, pueden ayudar a aumentar la resistencia a la traccion. Presencia de ultrafinos. Aunque no esta definitivamente probado, tiende a disminuir la resistencia a la traccion. Desarrollo de resistencia. A mayor edad, mejoran todas las resistencias del concrelO, pero en el caso de la traccion, la velocidad de crecimiento es mucho menor. La proporcion entre la resistencia a la compresion y a la flexion , para un concreto, no es un valor fUo sino que varia de acuerdo a sus valores absolutos. Para concretos de resistencias bajas la proporcion compresionJflexion puede valer 6, pero l1ega a valer 14 para resiSlencias alLas.

(1l .5)

T = 0,55 Fr Si el ensayo de traccion es de tipo brasileflo (Fti), se cumple: Fti

(1l6)

= 0,62 Fr

De acuerdo con la Seccion 9.6.2 de la Norma COVENIN 1753, la resislencia promedio a la traccion por flexion (antes denominado modulo de rotura) es igual a: Fr

(llAb)

= 2 . FcO'S

Para el caso de concretos hechos con base en agregados livianos , en la Norma citada se aplica una de las dos modificaciones: a) Cuando se especifica Fti y el concreto es dosificado de acuerdo con el Articulo 5.2 de la Norma: Fr = 1,1 Fti

~

2 . Fc°,5

(llAc)

b) Cuando no se especifica Fti, el valor obtenido con la formula (1l.6) se multiplicara por 0,75 para concretos totalmente livianos y por 0,85 para concretos livianos con arena de peso normal.

L

XI.6 RESISTENCIA AL CORTE

I

La resistencia al corte 0 cizallamiento tiene gran importancia en los aspectos estructurales pero, debido a que no suele actuar sola, en el calculo se suelen utilizar diferentes formulas para estimarla en forma indirecta, segun las solicitaciones a que este sometido el elemento. Los ensayos de corte no son sencillos ni habituales porque se puede dejar sentir la inDuencia sobre el plano de ensayo de otros esfuerzos, de tracci6n 0 flexotracci6n. Por ello, 0 se confinan rigidamente las dos partes de la probeta a ambos lados del plano de corte 0, para el ensayo en elementos de albanileria, ademas de las cargas de la prueba se aplican otras, perpendiculares, de confinamiento. Experimentalmente han sido utilizadas distintas probetas y configuraciones de ensayo (vease Figura XI.4). En los metodos vigentes para la verificaci6n de la seguridad de las estructuras de concreto, la resistencia de diseno es igual a la te6rica reducida por los denominados factores de minoraci6n, :%= 1.0, los cuales reflejan la incertidumbre en el pron6stico de la resistencia de los materiales: mientras mas pequeno sea mayor es la incertidumbre asociada al pron6stico de la capacidad resistente. Los valores de este factor estan entre los mas pequenos y, ademas, son penalizados en zonas donde se esperan acciones sismicas intensas; por ejemplo, en el diseno de

tI

f

t

muros estructurales, la Norma COVEN IN 1753, establece = 0,75 para el diseno de muros en areas donde los sismos son mas bien raros y de pequena intensidad, a diferencia del valor = 0,60 para las zonas de mayor peligrosidad sismica en el pais

PRENSA

XI.6.1 Relacion con la Resistencia a la Com presion De una manera general, experimentalmente se ha obtenido que la resistencia al corte del concreto es proporcional a v'Fc. Para secciones rectangulares, en las Normas mas modernas la validez de esta relaci6n se limita a concretos con resistencias a la compresi6n que no excedan unos 650 kgflcm 2 Por ejemplo en el c6digo ACI 318, debido a la ausencia de suficiente respaldo experimental para resistencias muy elevadas, la validez de las expresiones que se dan mas abajo se limita a concretos que satisfagan la condici6n:0,27 y'FC :%= 7 kgfJcm2; es decir Fc :%= 672 kgfJcm2

t

XI.6.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales En los miembros de concreto armado es usual calcular la resistencia al corte como la suma de las contribuciones del concreto (Vc) y la del acero de refuerzo (Vs). La resistencia al corte del concreto, es funci6n del tipo de solicitaci6n como qued6 dicho al inicio de esta Secci6n. Se limitara aqui al caso de miembros con secci6n rectangular de ancho b (cm) y altura util d (cm).

PRENSA

FIGURA

XI.4

PROCEDIMIENTOS ALTERNATIVOS PARA ENSAYOS A CORTE

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'

,

(

...

"'"

E

I,

\

L

l

Vc = 4,0 y'FC Aj

Para solicitaciones por fuerza cortante y momentos flectores, la contribuci6n resistente del concreto se establece en la Secci6n 11.3.1 de la Norma COVENIN 1753 como: Vc = 0,53 y'FC b d

(11. 7)

salvo que se utilicen otras expresiones que incorporan las solicitaciones actuantes. En esa misma Secci6n, para el caso de carga axial a compresi6n mayorada Nu, la f6rmula anterior pasa a ser: Vc = 0,53 [ 1 + 0,007(Nu/A) ] y'FC b d

(118)

con un maximo dado por: Vc = 0,93 [ 1 + 0,028(Nu/A) ]0,5 y'FC b d

(11.9)

donde: Nu = es positivo para fuerza axial a compresi6n; A = area de la secci6n transversal.

Vc

°

Nu = es ahora la fuerza axial de tracci6n, de signo negativo, y; A = tiene el mismo Significado que en las dos f6rmulas anteriores. Observese que para una fuerza axial nula las f6rmulas (11.8) y (11.10) son iguales a la (11.7). En el caso particular de juntas 0 uniones, zonas criticas en estructuras sometidas a las acciones sismicas, en la Secci6n 18.3.5 de la Norma COVEN IN 1753 se establece, como requisito, disponer un minimo de refuerzo transversal; la fuerza te6rica de la junta, pasa a depender exclusivamente de y'FC y del grado de confinamiento de la junta. Para concretos con agregados de peso normal, en la citada Norma las resistencias en las juntas valen:

= 5,3 y'FC Aj

Quntas confinadas en 4 caras)

l

en 2 opuestas)(1l.12) (11.1 3)

XI.6.3 Resistencia al Corte por Friccion Cuando se trata de la transferencia del corte a traves de: i) un plano que coincide con una fisura existente 0 potencial, 0; ii) una superficie de contacto entre dos concretos vaciados en tiempos diferentes, la Norma COVENIN 1753 se fundamenta en un mecanismo de transferencia por fricci6n; la fuerza normal a la superficie de contacto para asegurar la fricci6n requiere la presencia de barras de refuerzo que crucen dicha superficie. Si As es el area de refuerzo perpendicular a dicha superficie y Fy su tensi6n cedente, la maxima fuerza cortante que se puede transferir sera:

v = As. Fy . f1

(11.14)

donde: (1UO)

donde:

Vc

(res to de los casos)

0

'

En las f6rmulas anteriores Aj representa el area de la junta. Cuando se trate de concretos con agregados livianos, los valores de Vc deben reducirse a un 75% de los correspondientes a agregados normales. Otros casos particulares como: mensulas, vigas-pared, losas, pia cas y zapatas, tambien se tratan en el Capitulo 11 de la Norma COVEN IN 1753.

Para fuerzas axiales significativas de tracci6n, la f6rmula (11.8) pasa a ser: Vc = 0,53 [ 1 + 0,028(Nu/A) ] y'FC b d ;"

= 3,2 y'FC Aj

Quntas confinadas en 3 caras

R

(1UI)

f1

= coeficiente de fricci6n.

En la Secci6n 11.6.2 de la Norma COVENIN 1753 citada, el coeficiente de fricci6n f1 viene dado por las Tablas 1l.6.2a y 1l.6.2b (vease Tablas XI.4 y XI.5 de este Manual). El maximo valor de V obtenido con la f6rmula (11.14) en kilogramos, no debe exceder el menor de los dos valores siguientes: a) 0,2 Fc Ac; b) 56 Ac, donde la resistencia del concreto Fc viene en kgflcm' y el area que transmite el corte Ac se da en cm'.

XI.7 MECANISMO DE FRACTURA XI.7.1 Agrietamiento El concreto es un material heterogeneo por 10 cual, el desarrollo de las grietas que conducen a su rotura, tiene caracteristicas especiales diferentes de los materiales homogeneos que se rigen por el principio de Griffith. En las roturas por compresi6n se generan solicitaciones de tracci6n perpendiculares a la carga y el mecanismo de fractura se desarrolla en la forma siguiente: desde el inicio de la

I

TABLA

l

\

1

Xl.4

VALOR DEL COEFICIENTE DE FRICCION CONDICION LOCAL DEI. CONCRETO

Concreto va cia do monoliticamente Concreto vaciado sobre concreto endurecido, cuya superficie tenga rugosidades hechas intencionalmente (') Concreto vaciado contra concreto endurecido sin que sus superficies se hayan hecho intencionalmente rugosas Concreto anclado a perfiles de acero estructural por medio de esparragos de anclaje 0 por barras de refuerzo (")

1,4A 1,OA

0,6A

o,n

Notas (') La superficie estara Iibre de lechada, limpia y las rugosidades tendran aproximadamente 6 mm de altura. (") La superficie de acero debera estar Iimpia y sin pintura. TABLA

,

\

(.

cilindricas de esbeltez igual a 2, se admite que el efecto ya no es apreciable en el tercio central. Las tensiones de tracci6n, perpendiculares al eje de la carga en la zona del tercio central de la probeta, deberian producir, te6ricamente, una ruptura con dos coJos de vertices enfrentados en el centro del cilindro. En algunas ocasiones, no muy frecuentes, se constata esa configuraci6n. Pero como el concreto no es homogeneo ni la aplicaci6n de la carga es perfectamente equilibrada, los vertices de esos conos pueden quedar desplazados uno respecto del otro, dando lugar a las rupturas en 'bisel', que son las mas frecuentes. En las probetas cubic as 0 en las cilindricas de esbeltez menor que 2, se considera que el efecto de zuncho afecta a toda 0 casi toda la probeta; este es el fundamento de los factores de correcci6n q L1e se dan en las Tablas XLI y XL2.

XI.7.3 Aspecto de la Superficie de Falla

Xl.5

VALORES DEL FACTOR DE CORRECCION

A

TIpo DE CONCRETO

Concreto con agregado de pe- s-o- n-o -rm-a-I Concreto con agregado Iiviano C'): Liviano con arena Totalmente liviano

1,00 0,85 0,75

(') Para un reemplazo parcial del agregado liviano, se puede interpolar Iinealmente.

aplicaci6n de la carga, en el concreto se forman numerosas grietas entre las cuales avanzan las que necesitan menos energla para su desarrollo. Cuando una de estas grietas encuenLra algun obstaculo, la energia para superarlo puede ser tal que resulte mas facil el avance de otras grietas, hasta que se detengan por causa similar, en cuyo caso avanzan ona vez las antiguas 0 surgen nuevas. Asi sigue el proceso hasta culminar la rotura. Cuando hay presencia de armadura transversal, el material trabaja confinado por zonas, 10 que condiciona el desarrollo de las grietas (vease Secci6n XL6.2). Bajo cargas triaxiales, el material se pulveriza por colapso interno. En las roturas por tracci6n 0 por flexotracci6n, el mecanismo se produce de una manera tan rapida que la fractura se presenta de modo fragil. Ciertas evidencias senalan que la primera grieta en aparecer es la que conduce a la rotura. En las roturas por corte es posible que, en un lapso muy breve, se produzca un sistema de multiples grietas por compresi6n de zonas internas del material.

XI.7.2 Rotura de las Probetas Normativas La fractura de los cilindros de 15 x 30 em de concreto sigue los mecanismos citados anteriormente. El efecto zuncho que se produce en las caras de la probeta en contacto con los platos de aplicaci6n de la carga, va disminuyendo al aleprse de esa zona hacia la mitad de la altura de la probeta. Para probetas

La rotura de la masa del concreto presenta patrones semejantes para cualquie: tipo de solicitaci6n, mas evidentes en las roturas por tracci6n que en las de compresi6n y COrle. La observaci6n directa de la superficie de fractura pennite apreciar claramente lres situaciones, que pueden aparecer combinadas. Esas situaciones son:

Rotura por eI agl'cgado. Los granos gruesos del agregado se observan nitidamente panidos. Esto puede revelar el empleo de agregados indebidos 0 puede poner en evidencia una calidad notable de la pasta. Por buena practica y por economia, se deb en analizar ambas posibilidades. Separaci6n por la inter(ase morterolagregado. La fractura muestra pianos preferenciales de desprendimiento de los granos gruesos, con la huella nilida sobre la masa de mortero. Se puede sospechar de suciedad en los agregados, la cual habria impedido su buena adherencia; de una calidad regular de la pasta; 0, aun cuando menos probable, una elevadisima absorci6n de la piedra que resec6 el monero en las zonas de contacto. Rotura por el mortero 0 pasta. La fractura no afecta casi a los agregados sino que, predominantemente, se produce en el mortero, con desprendimiento de fragmentos. En este caso se puede suponer una pasta poco cohesiva, con insuficiente dosis de cemento, 0 con arenas sucias que han afectado la buena hidrataci6n del cemento 0, simplemente, la presencia de agregados con una cali dad muy superior a la que ofrece la pasta. La superficie de Falla de un buen concreto, con un buen balance de componentes, debe mostrar en su presencia simultanea de las tres caracteristicas senaladas.

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XI.8 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO Por su relacion con el contenido de este Manual, interesa destacar el procedimiento que se da en la Norma COVENIN 1753, para la determinacion de la resistencia al aplastamiento del concreto en areas de soporte sometidas a la compresion. En sus Secciones 10.8 y 19.5.5 se establece que: "La resistencia teorica al aplastamiento Bn del area cargada Aj, se calculara de acuerdo con la formula: Bn = 0,85 Fc Al (11.15)

XII OTRAS CARACTERisTICAS DEL CONCRETO ENDURECIDO

donde Fc es el valor de la resistencia a la compresion simple, empleado para el calculo estructural. En caso de que en todos los lados, el area de apoyo A2 sea mas ancha que el area que transmite la carga AI, el valor de Bn se multiplicara por: VA 2 / Al sin que este factor exceda el valor 2".

XII.1 PESO UNITARIO

CAPitULO

Ademas del parametro resistencia ya estudiado (Capitulo XI), otras propiedades del concreto deben ser conocidas, bien como indices de calidad 0 para caracterizar el material.

las denominaciones peso especifico ('Y), peso unitario (W) y las variantes de estas designaciones, se refieren al peso del material por unidad de volumen. Las diferencias provienen de si los poros 0 huecos se consideran dentro del volumen 0 no. En el texto se utiliza como referencia el peso unitario del concreto, 0 peso especifico para senalar que esta determinado con precision. El volumen corresponde al del material que no tuviera poros. La masa especifica /) se obtiene dividiendo el peso unitario W, por la aceleracion de la gravedad g. El metodo para determinar el peso unitario del concreto es poco preciso (Norma COVENIN 349, "Metodo de ensayo gravimetrico para determinar el peso por metro cubico, rendimiento y contenido de aire en el concreto"). El peso unitario del concreto puede ser determinado de manera relativamente sencilla, mediante el siguiente procedimiento: Durante 24 horas, las probetas normativas se dejan en sus moldes, tapadas. El proposito es que no pierdan agua. Al cabo de ese tiempo se desmoldan, se pesan con exactitud (PI) Y se sumergen en agua. Transcurridas 24 horas, se pesan dentro del agua (P 2) Yse extraen. Se las seca superficialmente Y se pesan nueva mente (P 3 )· Se calcula su peso unitario con la formula: 02.1)

donde: P3 - P 2 = representa el volumen de la probeta libre de poros.

,

Las probe las emplcadas no han sido alteradas, por 10 que pueden ser deslinadas al ensayo de resiSlencia 0 a la medida de la porosidad. Los valores del peso unilario del concrelO W dependcrGin del tipo y proporci6n de los agregados, del conlenido de cemenlo y del volumen de vacios. Usual mente varia entre 2.200 y 2.350 kgflm l. El peso espec[fico, adimensional, se obliene dividiendo W entre el peso unilario del agua.

XII.2 POROSIDAD La porosidad del concrelO es una caracteristica muy poco aprovechada a los efeclos practicos del contro l del malerial. Se pueden diferenciar varios tipos de poros.

ESlas dislinciones lienen mas interes cientifico que practico; las dificultades que significa medirlas hacen que no se utilicen. Como sustitucion se puede usar 10 que se denomina 'porosidad tecnica', que no es sino el calculo de los poros que Ie quedan al concreto despues que perdio su agua por calentamiento hasla cierta temperatura. Numerosas pruebas hechas en el IMME indican que esta porosidad tecnica puede ser un valioso indice para evaluar la calidad del concreto. Las pruebas se hicieron tanto en pasta pura, como en morteros'y concretos. No tienen un caracter general porque no se ha investigado suficientemente como pueden inf1uir en la porosidad tecnica ciertas variables (cali dad y cantidad de los materiales componentes, grado de compactacion y olroS). El material, despues de saturado en agua, se seco a 100/l05°C, hasta peso constante. Se define la porosidad tecnica como:

XII.2.1 Ultramicroporos del Gel En el concreto hay presencia de un gel del cemento, en cuyo interior hay ullramicroporos, del tamano de una micra (10·J mm) y menores. Dependen de la relacion agua/cemenlo de la mezcla.

XII.2.2 Poros entre Granos de Cemento Enlre los granos de cemento hidralados que forman una especie de mosaico, quedan microporos de un lamano mayor que los ultramicroporos del gel ESlOS microporos dependen de la relacion agua/cemento de la mezcla, de la f1uidez del material y del grado de compactacion.

XII.2.3 Canalillos y Burbujas Los movimientos y escapes de aire y de agua durante el vibrado del concreLO, y la sedimentacion que se pueda producir en LOrno a los agregados, 0 a las barras del refuerzo, hacen que se originen este tipo de vacios. Depende de la consiSlencia de la mezcla y de la efeclividad de su vibracion.

XII.2.4 Porosidad del Agregado Los granos de los agregados, en especial los del material grueso, tienen algun grado de porosidad que se mide como absorcion, segun la Norma COVEN IN 268, "Metodo de ensayo para deLerminar al peso especifico y la absorci6n del agregado fino" y la Norma COVENIN 269, "Metodo de ensayo para determinar el peso especifico y la absorci6n del agregado grueso". Salvo excepciones, esla porosidad no suele ser muy alla. El agua que se encuerma dentro del concreto puede relacionarse con este de muy dislintas formas: combinada quimicamenle, de hidralacion, de crislalizacion, capilar u otras. La magnitud de la porosidad depende de la proporcion en que se encuentre como agua libre; es decir, rellenando poros, 0 si se considera que esta formando pane del material hidralado.

\ I

(12.2)

donde: PH = Peso al aire del material saturado con agua. Ps = Peso al aire del material seco al homo. PA = Peso sumergido del material saturado.

XII.3 ESTANQUEIDAD Se define estanqueidad como la capacidad para impedir la penetracion de agua a la presion especificada que debe soportar el concreto en las condiciones usuales de trabajo. En la Seccion 4.3.1 de la Norma COVENIN 1753, se establecen los requerimienlos de estanqueidad para concretos estructurales que esten en contacto 0 rociados por aguas salobres 0 aguas de mar. En tal caso, se deberan satisfacer las dos condiciones siguientes: i) los requisitos que se establecen en la Tabla XILl (Tabla 4.3.1 de la Norma) para la relacion agua/cemento 0 la resistencia del concreto, segun se trate de concretos con agregado de peso normal 0 liviano, respectivamente y; ii) los de la Seccion 7.2.4 de la citada Norma referentes a recubrimiento minimo. Los recubrimientos minimos de la Seccion 7.2.4 de la Norma 1753 que se citan en la Nota (1), se dan en la Secci6n XVII. 10.5 de este Manual.

XII.4 PROPIEDADES TERMICAS Y CALOR DE HIDRATACION Las propiedades termicas del concreto condicionan sus posibilidades de

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\1 ' '

,

I

,

TABLA XII.1

•

REQUISITOS PARA CONDICIONES DE ESTANQUEIDAD

CONDICIONES DE EXPOSICION

CONCRETO DESTINADO A SER ESTANCO: a) Concreto expuesto a agua dulce b) Concreto expuesto a agua salobre 0 de mar Para proteccion contra la corrosion, de concreto reforzado, en contacto 0 rociado por agua salobre o de mar

CONCRETO CON AGREGADO DE PESO NORMAL o AGREGADO LIVIANO (I) MAxIMA RELACION MiNIMA RESISTENCIA DEL AGUAICEMENTO CONCRETO A LA COM PRESION POR PESO Fc, kgflcm'

0,50

260

0,45

300

0,40

(1)

350

(I)

(1) Cuando eI recubrimiento minimo requerido por la Seccion 7.2 .4 de la Norma COVENIN 1753 se incrementa en 1,2 cm, la relacion agualcemento puede aumentarse a 0,45 para el concreto con agregados de peso normal, 0 reducir Fc a 300 kgflcm' para los concretos con agregado liviano. Esto ultimo es 10 recomendable en zonas sismicas (vease Seccion 5.2.1 de la Norma).

agrietamiento por efecto de altos gradientes de temperatura (vease Seccion XVI.5) y se vuelven muy importantes en el caso de concretos masivos (vease Seccion XIII.lO). El estudio del desarrollo del calor y sus posibles efectos sobre el concreto es toda una especialidad y escapa a los propositos de este texto. Se presentan aqui algunas descripciones de interes y se anotan los valores usuales de las principales caracteristicas para los concretos masivos.

Conductividad, Kc, es la cantidad de calor que puede atravesar una pieza desde una cara a la opuesta. Kc = 1,34 a 3,13 (kCaVm hOC) (Kilocalorias por metro de espesor, por hora y por grado centigrado de diferencia en temperatura).

Calor especifico Cc, es la cantidad de calor que puede almacenar el material. Cc

= 0,214 a 0,238 kCaVkgfOC

I

I."k\c[\k\

Difusividad. h2, es la velocidad de difusion del calor de la masa de concreto. h' = 0,00214 a 0,00511 m'/hora

Coe6ciente de dilataci6n termica,
XII.S DEFORMABILIDAD DEL CONCRETO. SIMPLE Y CON FINADO Al igual que en los demas materiales de construccion, en el concreto resulta importante conocer las deformaciones que puede sufrir bajo diferentes lipos y magnitudes de solicitaciones.

XII.S.l Coeficiente

0 Relacion de Poisson (fL) Es una propiedad elastica importante. En teoria, una pieza de cualquier material, no cambia de volumen cuando se acorta al recibir una carga a compresion, porque se expande en las dos direcciones ortogonales. La relacion entre la deformacion por acortamiento en la direccion de la carga y la expansion en la direccion transversal, se conoce como relacion 0 coeficiente de Poisson; se simboliza con la letra griega fL. Esta relacion es algo diferente para cada material, aunque dentro de cada uno se conserva relativamente constante; en el concreto lorna valores entre 0,15 y 0,20. Este ultimo valor es el que se establece en el Articulo 8.3 de la Norma COVENIN 1753, salvo que un valor diferente sea

,

,

k

I

I.

[

Justificado por medio de ensayos. Este coeficiente tiende a ser algo mayor en el caso de concretos con agregados livianos. El coeficiente de Poisson suele determinarse experimentalmente en forma conjunta con el modulo de elasticidad, incorporando la medida de la deformacion transversal.

XII.S.2 Relacion Tension-Deformacion Unitaria (f - E) Una de las propiedades mas importantes del concreto, es su deformabilidad bajo tensiones de compresion CO. Esta se obtiene por medio de ensayos a la compresion, en los cuales se incrementa la tension f y se mide el cambio de longitud ~L de una base de medicion Lo; el cociente ~ULo se designa como E y se denomina deformacion unitaria, en este caso por compresion. Tipicamente, el concreto simple, no reforzado, se caracteriza por diagramas f - E similares al de la Figura XII.l. La resistencia a la compresion en ensayos de unos pocos minutos de duracion, designada como Fc en otros Capitulos de este Manual, se alcanza para deformaciones unitarias del orden de 0,2 a 0,3%; la curva tiende a ser mas aplanada a los niveles de maximas tensiones para concretos de baja resistencia. La resistencia a la traccion no sobrepasa un 20% de Fc y el diagrama f - E para tensiones pequenas de traccion, puede suponerse lineal, con la misma pendiente que el tramo inicial del material comprimido.

I.

(40)

b)

(30)

~

NC

'is.

:l2

:Z

-0

;;; w

'":IE

l=----fi7r-::::;;;;;---;-c::;:;;:;:::::--

-----ft'1Ic-------::::::!(20)

Q.

I

La caracterizacion del diagrama f - E de concretos debidamente reforzados para estar en capacidad de soportar momentos flectores de signo alternante como los inducidos por sismos, difiere del anterior. La presencia de barras longitudinales de acero destinadas a resistir las tensiones de traccion 0 de compresion, requiere la disposicion de refuerzos transversales de menor diametro; estos se denominan estribos en vigas y, ligaduras 0 zunchos, en columnas. Las Normas establecen que su separacion, a 10 largo de las barras longitudinales, no exceda una distancia equivalente a unos pocos diarnetros de dichas barras, con 10 cual se evita el pandeo prematuro de las mismas (vease Capitulo 18 de la Norma COVEN IN 1753). Se configura asi el denominado 'concreto confinado', cuyo diagrama 'f - E' a la compresion (vease Figura XII.2), difiere del correspondiente al concreto simple en multiples aspectos, entre los cuales destacan los cuatro siguientes:

c)

l'E

I

Concretos de muy alta resistencia pueden presentar roturas de tipo explosivo, en parte por la deformabilidad del equipo de ensayo, ya que en este se puede acumular una elevada energia de deformacion subitamente liberada al alcanzar la tension de rotura a la compresion Simple. De igual modo, en estos concretos el incremento de resistencia por unidad de deformacion es mayor que en los concretos de baja resistencia; esto se vera mas adelante cuando se analice el modulo de elasticidad

a) 6

(

d)

Con el confinamiento se alcanzan mayores valores de Fc La maxima tension resistente Fc se desplaza hacia mayo res valores de E en la medida que el confinamiento es mayor Sobrepasado el valor de Fc, el mayor confinamiento esta asociado a ramas descendentes del diagrama menos abruptas, 10 cual permite absorber una mayor cantidad de energia de deformacion. El efecto favorable del confinamiento con estribos se denota, en la Figura XII.2, como Eso h' El material es poco afectado por la repeticion de solicitaciones con valores cercanos a los maximos del diagrama.

0

'-' w 0

z

-0

;;;

(10)

zw

....

DEFORMACIQN UNITARIA

FIGURA

XII.S.3 Modulo de Elasticidad Se denomina modulo de elasticidad (Ec) a la relacion entre la tension aplicada y la deformacion unitaria producida. Para el rango elastico:

XII.l

DIAGRAMA TipICO: TENSI6N DE COMPRESI6N (F)

Todas estas son cualidades deseadas en miembros de concreto reforzado que deban resistir la accion de sismos intensos, razon por la cuallas Normas son muy exigentes en el detallado del armado de las zonas criticas de estructuras que deban soportar este tipo de solicitaciones (vease los Capitulos 14 y 18 de la Norma COVEN IN 1753)

Vs.

DEFORMACI6N UNITARIA

(E)

DEL CONCRETO

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\

,

l~

\

I

haciendo mas elastico: su deformacion remanente entre cargas es menor y su modulo de elasticidad mas estable. Duranle esos cic1os, la estructura interna del concreto pareciera reacomodarse. Tal comportamienlo es aplicado en algunos de los procedimientos normalizados para determinar Ee.

F

B

XII.S.3.2 Tipos de Modu/os de Elastieidad Puesto que , como quedo descrito en la Figura XII.l, el concreto tiene un diagrama f - E no lineal, no presenta un modulo de elaslicidad definido; par esta razon su valor se establece mediante convencion. Se suelen considerar varios modulos, los cuales pueden ser mejor entendidos si se sup one que la curva tension-defarmacion unitaria sigue una ley parabolica, aunque no sea exactamente as!. Una ecuacion frecuentemente empleada para describir esa parabola, es la siguiente:

0.5 Fe ! ! 1 B --1-- - -

0.2 Fe

c

J)

(12.4)

€,

A

0.002

t:sou

€soc·

donde:

f 20c

fmax = tension maxima alcanzada en el diagrama ; FIGURA

XIl.2

DIAGRAMA Tiplco: TENSION DE COMPRESION (F)

Vs.

DEFORMACION UNITARIA

(E)

Emax =

CONFINADO

Ec = MillE

deformacion unitaria correspondiente a fmax

DEL CONCRETO

(123)

La tension (D se mide en kgflcm' y la deformacion unitaria (E) es adimensional (mm/mm), por 10 que las unidades del modulo son las mismas que las de la tension. Ademas de su comportamiento elastico, los materiales pueden presentar en algun tramo de la curva representativa otro comportamiento inelaslico, en el cual la deformacion producida por la carga no desaparece totalmente al efectuar la descarga. En la practica, para el concreto simple se usa fundamental mente el modulo de elasticidad a compresion, el cual se puede determinar en laboratorio El ensayo no es rutinario y se suele hacer, mas bien, en trabajos de investigacion. En el acero se usa el modulo de elasticidad a traccion, (Es) (vease Capitulo XVIII).

XII.S.3. J Caracteristieas Basieas del Modulo de Elasticidad (Ee) El concreto no es un material perfectamente elastico que se ajuste a la Ley de Hooke. En cualquiera de los rangos de carga presenta los dos componamientos: elastico y plaslico; al relirar la carga que se Ie aplico solo recupera parcialmente la deformacion alcanzada. Si el concreto es sometido a cidos de carga y descarga, cada vez se va

Modulo tangente en el origen (Eo) Este modulo se define como la pendiente de la recta tangente a la curva f - E en ese punto. A partir de la formula (12.4), derivando y particularizando para E

= 0, se obtiene: (12.5)

La formula (12.5) sobrestima el desempeno real del material y es empleado como referencia. Los modulos tangentes en otras puntos de la curva esfuerzo-deformacion , menores que Eo , practicamente no tienen aplicacion. Modulo secante (Ec) Es la pendiente de la recta que pasa por el origen y corta a la curva f - E en el punto fmax 12. Su expresion es: Ec = fmax I[

Emax

(2 - Vl)]

(12.6)

Es evidente que se podrian considerar otras modulos secantes; el de la formula (12.6) es de uso frecuente.

\1

\

I

Modulo normativo Con objeto de establecer un crilerio unico a los efeclos de la utilizacion del modulo de elasticidad como indice de la deformabilidad del concreto, el modulo normativo se define como la pendiente de la recta que une la deformacion unilaria de 5 x 10 ' , con el punlo sobre la curva f - E correspondiente al 40% de la tension maxima (fmoJ. Este puede considerarse como un modulo secante y es usado como referencia cuando no hay indicaciones de que se prefiera algun otro modo en particular. Para su determinacion se emplea la Norma COVENIN 1468,

"Metodo de ensayo para determinar el Modulo de la Elasticidad (secante) en probetas cilindlicas de concreto". Modulo de elasticidad dinamico (Ed) Cuando un tren de microondas cruza una masa de material, sus atomos son sometidos a delerminada presion sin que lleguen a sufrir una deformacion permanente. La energia consumida para producir la presion disminuye la velocidad del pulso ultrasonico, por 10 que se puede establecer que la parte elastica del modulo es una funci6n de dicha velocidad (V), pero tambien de la amplitud de la onda. En la practica, el modulo dinamico (Ed) se calcula como una funcion de la velocidad (V) y de la deformacion lateral 0 modulo de Poisson (f.1) (vease Seccion XII.5.1). Para ella pueden aplicarse las tres Normas COVENIN siguientes:

1661, "Metodo de ensayo para determinar la Relacion de Poisson en probetas plismdticas de concreto"; 1681, "Metodo de ensayo para determinar la velocidad de propagacion de ondas en el concreto", y; 1688, "Metodo de ensayo para determinar las Jrecuencias Jundamentales transversales, longitudinales y torsionales de probetas de concreto". En la practica, la funcion que se suele aplicar para relacionar el Hamado modulo dinamico (Ed) con la velocidad de pulso ultrasonico (V), la masa especifica del concreto (0) yel coeficiente de Poisson (f.1), es la siguienle:

XII.S.3.3 Variables que afectan el Modulo de Elasticidad Al igual que en el caso de las resistencias mecanicas, los diferentes modulos de elaslicidad indicados, son afeclados por diferentes variables. Entre ellas: La velocidad de aplicacion de la carga, la cual afeela, de manera imp0rLante y en el mismo senti do , la resiSlencia a la compresion y el modulo de elaslicidad estatico; esta es la razon por 10 cual en las Normas de ensayo se establecen limites a dicha velocidad. EI reacomodo de las partes internas del concreto requiere un cieno tiempo, pues no se efectua de manera instantanea, por 10 que, al cargarlo en forma rapida, aparenta mayor resistencia y modulo de elasticidad. EI tipo de agregado, especialmeme el grueso, tambien inOuye en los modulos de elasticidad. A igualdad de resistencias, los agregados que tienen mas altos modulos de elasticidad producen concretos que tambien los tienen mas altos. Los granitos y cuarzos dan modulos mas allos que las calizas y esquistos. La humedad tambien afecta al modulo de elaslicidad: aumenta el estalico, al igual que las resistencias, a diferencia del modulo dinamico que es reducido.

XII.S.3.4 Formulas de ("lculo Para determinar el modulo de elasticidad Ec empleado en los calculos de deformaciones y periodos de vibracion, en la Norma COVENIN 1753 (Articulo 8.3), se autorizan las 2 expresiones siguientes: Ec

=

0,137. (W)I .5

(128)

valida para valores del peso unitario Wentre 1.440 y 2.500 kgflm 3 La formula derivada de la anterior para W = 2.300 kgflm 3 es:

(127) Ee EI valor del modulo de elasticidad obtenido por este procedimienlo, no deberia diferir mayormente del modulo eSlatico tangente en el origen (Eo) que se obtiene con la formula (12.5). Como ejemplo de aplicacion de la formula (12.7), se considera un concreto con una mas a especifica 0 = 2.330/g = 2,3 7 X 10-6 (kgf-seg 1/cm4), en el cual se ha medido una velocidad de propagacion de ondas P, V = 4,3 x 10' cm/seg y cuyo coeficiente de Poisson f.1 = 0,20. Con esos valores se obtiene Ed = 394.439 kgflcm 1 Es facil comprobar que este resultado es muy sensible a errores en la medicion de V.

VFc

=

15.100

VFc

(12.9)

la eual se considera valida para concretos heehos con agregados no livianos (peso norma\). Observese que la aplicaeion de esta ultima formula para concretos con valores de W < 2.300 kgflm 3, 10 cual puede oeurrir en eoncretos con elevados porcentajes de porosidad, sobrestima el modulo Ec; con ello, en los calculos, se obtienen menores deformaciones, asi como perfodos de vibracion mas conos que los real mente esperados. Para agregados livianos, en la Seccion Xlll.4 de este Manual, se dan resultados obtenidos en el pais Los modulos de elaslicidad crecen con la edad del concreto. Para

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.\

problemas de deformacion por calor de fraguado 0 consecuencia del desencofrado resultan interesantes los que tiene el material en sus primeras edades. No hay cas~ literatura al respecto. En pruebas hechas en el IMME , se ha encontrado un buen ajuste con la formula: Ec = 37.852 Ln h + 6.740 donde: h

=

(kgflcm1 )

l

L

(1210)

edad en horas.

Esta formula es valida desde 6 0 7 horas despues del mezclado, hasta los 28 dias (672 horas)

XII.S.4 Modulo de Rigidez Se denomina asl a la resistencia que oponen los materiales a ser deformados por corte puro, 0 resistencia de los pIanos adyacentes de una pieza a ser desplazados por solicitaciones de sentido contrario paralelas a dichos pianos. Los ensayos sobre concreto se hacen con fines de investigacion y estan inOuenciados por otras variables diferentes del efecto de corte 0 cizalla. En algunos materiales se mide la solicitacion a torsion, sUjetando un extrema de la probeta con mordazas y haciendo girar el otro extremo, tambien sujeto. Se producen solicitaciones por corte entre pianos adyacentes y se obtiene un modulo de elasticidad cortante 0 angular que suele simbolizarse como G; la tension y la deformacion correspondientes, se representan con las letras griegas (T) y ('Y) respectivamente. As!:

E

= 2G

fL

= coeficiente de Poisson (vease Seccion XU.5.l).

(l + fL)

(1212)

donde:

XII.6 RETRACCION XII.6.1 Definicion Se entiende par retraccion la disminucion de volumen que sufre el concreto; esta disminucion 0 encogimiento sera tanto mayor cuanto mas desecante

I

k

XII.6.2 Evolucion de la Retraccion El fenomeno se inicia estando la masa en estado fresco y prosigue a 10 largo de la vida del material. Al principio, cuando la salida de agua es mas [acil, la retraccion del concreto se produce con rapidez. A medida que transcurre el tiempo va haciendose mas lenta y, finalmente, se estabiliza en una curva con trazo asintotico, como puede derivarse de los valores senalados en la Tabla XII.2; en esta se presentan valores de referencia sobre la evolucion de la retraccion en el tiempo, segun el Comite ACI 209 R-92, en terminos del cociente Sct (retraccion a la edad t) dividido por Scu (maximo valor de la retraccion). Una etapa CTitica de la retraccion ocurre durante el fraguado (llamada retraccion plastica, retraccion de fraguado 0 desecacion prematura) por el peligro de agrietamiento que representa (vease Seccion XVI.2.5) Luego, una vez endurecido el concreto, se produciran disminuciones de volumen por diversas causas ya mencionadas; esta etapa de la retraccion se denomina retraccion por secado 0 hidraulica, atin cuando hidraulicas son ambas. XII.2

EVOLUCI6N DE LA RETRACCI6N EN EL TIEMPO

EDAD

En materiales isotropicos, entre el modulo de elasticidad E y el de rigidez G se satisface la relacion:

I'

sea el ambiente. Bajo el agua 0 en ambientes de humedad relativa de saturacion, el concreto, lejos de retraerse, sufre una ligera expansion. La retraccion tambien depende de cambios fisico-qulmicos que ocurren con el tiempo sin la presencia de tensiones externas que los induzcan; tal es el caso de las reacciones de hidratacion y de cristalizacion del cemento, que continuan ocurriendo una vez endurecido el cemento. La carbonatacion de algunos de los minerales del cemento, en presencia del anhidrido carbonico atmosferico, tambien es una importante causa de retraccion; por el contrario, el acero de refuerzo la restringe.

TABLA

(1211)

'

Set / Seu

28 dias

3 meses

6 meses

0,44

0,72

0,84

1 aflo 2 aflos ---- 0,95 0,91

5 aflos

10 aflos

2 20 aflos -

0,98

0,99

1,00

------

Se considera que la retraccion final (Scu) es una magnitud tipica de cada concreto, independiente de las condiciones ambientales de conservacion y de la forma de la pieza, las cuales determinaran el tiempo que tarde en alcanzarse dicha retraccion final pero no su magnitud.

XII.6.3 Calculo de la Retraccion en el Concreto Endurecido La retraccion es un fenomeno complejo y su magnitud, expresada adimensionalmente, depende de numerosas variables. Como se indico en la Secci6n XIl.6.2, el American Concrete Institute (ACI) a traves de su Co mite 209, ha desarrollado una metodologia simplificada para predecir las deformaciones por retraccion a 10 largo del tiempo. En la Tabla XII.3 se anotan las principales variables que condicionan la retracci6n hidraulica.

\

TABLA

XI1.3

Dosis de agua Finura del cementa Ultrafinos Dosis de cementa

Humedad relativa Temperatura Velocidad del viento

Set TABLA

La formulacion matematica que presenta el cilado Comire del ACI, esta avalada por numerosas pruebas de laboralorio, que permiten obtener valores indicalivos de la retraccion esperada del concreto a 10 largo del liempo. La correlacion emre los valores obtenidos a traves de modelos matemaricos y los efectivamente sufridos por la eSlructura en uso, dependera de la similitud que exista entre las hipotesis del modelo en cuanto a caracteristicas del concreto, variaciones del medio ambieme a 10 largo del tiempo y las efectivamente vigemes en la obra. La formula (12.13) permite estimar los valores de la deformacion libre por retraccion que ocurre en un concrelO a 10 largo de un tiempo t, despues de 7 dfas de curado humedo: =

Scu . t / (35 + t)

t> 7 dias

Sct = deformacion por relraccion del concreto a una edad de t dias, despues de 7 dias de curado humedo , mm/mm Scu = deformacion ultima por retraccion, mm/mm En ausencia de valores especfficos se recomienda utilizar como valores de SCll la siguieme expresion: 'n

6

=

780 . 10.

.

Si . t / (35 + t)

(1214)

donde: 780 10 " es el valor medio recomendado para la retraccion final de concretos sometidos a curado humedo durante los primeros 7 dias; para condiciones distintas este valor puede variar entre 415 . 10'6 Y 1.070 . 10''';

(1213a)

t > 7 dias

XI\'4

FACTO RES PARA EL CALCULO DE LA RETRACCION UTILIZANDO LA FORMULA (12.15), SEGUN

COVENIN 1753, ACI 209 R·92 y ACI 435 R-95 FACTOR (SiMBOW)

VALORES RECOMENDADOS

Humedad relativa del medio:

Sh = 1 para 0% < H < 40% Sh = 1,4-0,01 H para 40% < H < 80% Sh = 3,0-0,03 H para 80% < H < 100%

H, % (Sh)

Espesor de la cara de mayor superficie expuesta: e, cm (Se)

Se = 1,07 para e < 10 cm Se = 1,00 para e = 15 em Se = 0,84 ara e > 20 cm

Contenido de finos en peso: material pasante del cedazo #4, % (SO

Sf = 0,86 para 13 < 40% Sf = 1,00 para 13 = 50% Sf = 1,04 para 13 > 70%

Asentamiento de Ia mezcla: T, pulgadas (Ss)

Ss Ss

V, % (Sa)

Contenido de aire de la mezcla: _ _ _ __

Sa = 0,96 para V = 1% Sa = 1,00 para V = 6%

Contenido de cementa de la mezcla: C, kgflm 3 (Sc)

Sc Sc

(1213)

donde:

Scu = 780 . 10 . Si

(12.15)

Al sustituir la formula (12.14) en la (12 .13) se obtiene la siguiente expresion final:

• EFECTO DEL REFUERZO

Sct

\ I

Si = Sh . Se . Sf. Ss . Sa . Sc

• FORMA DE LA PI EZA

• CAI'ACIDAD DESECANTE DEL AMB IENTE

F l

Si = producto de varios factores que toman en consideracion condiciones particulares y que afectan el valor promedio recomendado; el Significado y cuantias de estos factores se da en la Tabla XII.4. El producto es:

VARIABLES QUE CONDICIONAN LA RETRACCION HIDRAuLlCA ·CARACTERiSTICAS DEL CONCRETO

[.

i

= 0,93 para T = 1 " = 1,17 para T = 7 "

= 0,92 para C = 210 kgflm = 1,20 para C = 555 kgflmJ 3

Nota: Otros val ores pueden obtenerse por interpolaci6n lineal.

XII.6.4 Refuerzo contra la Retraccion Las barras de acero embebidas en la masa de concreto, reslringen la relraccion por medio de su adherencia al material Ademas, cumplen la funcion de contrarreSlar la concentracion de este tipo de tensiones (repartiendo las grietas que se forman) y asi dan lugar a que aparezcan mas grietas pero de menor abertura y, por 10 mismo, menos criticas.

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)

En el Aniculo 7.7 de la Norma COVENIN 1753 se establece que: "Para contrarrestar las tensiones de retraccion de fraguado y variacion de temperatura en losas estructurales armadas en una sola direccion, se proporcionani un refuerzo de reparticion perpendicular a la principal, conforme a 10 dispuesto en este Articulo . La relacion del area del acera de refuerzo con respecto al area de la seccion total de concreto debe tener, como minimo, uno de los val ores dados en la Tabla 7.7 (reproducidos aqui como Tabla XII.5) los cuales son aplicables cuando la losa puede expandirse 0 contraerse libremente, 0 cuando se admite que se presente fisuracion sin ningun control especial, 0 cuando el control de fisuracion sea innecesario". TABLA

XII.5

ACERO DE REFUERZO POR RETRACCION DE FRAGUADO y VARIACION DE TEMPERATURA (I) SEGUN

COVEN IN 1753

' CLASlFlCACION SEGUN

TIPO DE ACERO DE REFUERZO

Barras con resaltes Mallas e1ectrosoldadas de alambres lisos 0 con resaltes Refuerzo con Fy > 4.200 kg/i'cm', medido a una deformacion cedente de 0,35%

CUANTiA MiNIMA

:

"

"

[,

')

l! \

,

XII.6.S Retraccion Impedida EI refuerzo contra la retraccion y cambios de temperatura que se senalan en la Seccion XII.6.4 y en la Tabla XII.5, ha sido efectivo en aquellos casas donde los desplazamientos asociados a esas causas ocurren en miembras cuyos extremos pueden desplazarse libremente. Cuando estos efectos actuan sobre elementos cuyos extremos estan impedidos de desplazarse por la presencia de muros, columnas de gran rigidez, muros divisorios vinculados a paredes externas de silos circulares u otras elementos de gran rigidez, puede ser necesario incrementar las cuantias del refuerzo normal al refuerzo principal. De igual modo , las fuerzas generadas por la retraccion requieren consideracion especial en edificios de gran altura (vease Seccion 8.2.3 de la Norma COVENIN 1753 Y su Comentario). Ocasionalmente, en el calculo de tensiones debidas a la retraccion, esta ha sido simulada como un enfriamiento del material.

NORMA COVEN IN 316

::: :,~:: I - : : : (3)

0,0018 (4.200/ Fy) > 0,0014

Cuando la losa este restringida 0 no pueda expandirse 0 contraerse libremente, 0 cuando se desee controlar la fisuracion, las cuantias de esta tabla deben multiplicarse por 1,5 para concretos expuestos a la in temp erie y por 1,25 para los concretos no expuestos a la intemperie. (2) Aplica Norma COVENIN 505 Y Norma COVEN IN 1022. (3) Induye 570 y W70. (I )

"El refuerzo por retraccion y temperatura dado en la Tabla XIl.5 se colocara con una separacion maxima no mayor de cinco veces el espesor de la losa ni de 45 cm, la que sea menor. En todas las secciones donde se requiera, el refuerzo por retraccion y temperatura debe estar debidamente anclado para desarrollar en traccion la tension cedente especificada" Fy, de acuerdo con la Seccion 12.2.1 de la Norma COVEN IN 1753". En las losas aligeradas, el refuerzo para efectos de retraccion y temperatura, colocado perpendicularmente a la direccion de las viguetas 0 nervios, debe tener las mismas cuantias especificadas en la Tabla XII.5 con relacion a las losetas superior e inferior, independientemente. En la Sec cion XIII.2 de este Manual se trata la alternativa de refuerzo con fibras como prevencion del agrietamiento por retraccion, asi como otras aplicaciones de esa tecnologia.

XII.7 FLUENCIA XII.7.1 Definicion Se entiende por fluencia el incremento de las deformaciones que experimenta el concreto endurecido al ser sometido a cargas permanentes 0 sostenidas, en funcion del tiempo. Las deformaciones por fluencia se deben a un reacomodo interno de los componentes del material, principalmente del agua y del gel que, bajo los efectos de la carga, se desplazan tratando de ocupar vados que esten proximos. Su cuantia depende de la magnitud y dura cion de la carga, de la edad del concreto cuando la carga es aplicada, y de las caracteristicas del concreto y del medio ambiente. Las variables correspondientes a las dos ultimas caracteristicas, son las mismas senaladas en el caso de la retraccion aunque, cuantitativamente, actuen de manera diferente. Las deformaciones que sufren los elementos de concreto en fun cion del tiempo y que han sido denominadas fluencia y retraccion, son dos aspectos de un mismo [enomeno y se consideran por separado, unicamente por razones de conveniencia.

XII.7.2 Calculo de las Deformaciones por Fluencia Al igual que 10 senalado para el caso de la retraccion, el American Concrete Institute, a traves de su Comite 209, ha desarrollado una metodologia simplificada para estimar las deformaciones por fluencia utilizando la siguiente expresion: Ct = Cu . to 60 / (10 + to,60)

donde:

(12.16)

\1

['

Ct = coeficiente de l1uencia definido como la relacion 0 cociente entre la deformacion por l1uencia y la deformacion elastica instantanea, en cualquier instante de tiempo t despues de aplicada la carga. Cu = coeficiente ultimo de l1uencia definido de manera similar. t = tiempo despues de aplicada la carga, en dias. El valor de Cu tiene un rango entre 1,30 y 4,15 con un valor promedio de 2,85; este valor promedio es el que debe suponerse cuando no existan datos mas precisos sobre el concreto a utilizar. Como qui era que estos valores de Cu corresponden a materiales y condiciones definidas como estandar, los mismos seran afectados por un conjunto de [actores que toman en consideracion las diferencias con relacion a otros casos; asf: Cu = 2,85 . Ka . Kh . Kth. Kf. Ks . Ke

02.17)

En la Tabla XII.6 se indica el significado de cada uno de estos factores y su valoracion. En la Tabla XII. 7 se presentan valores referenciales de la evolucion del coeficiente de l1uencia en el tiempo (ACI 209). TABLA

XII.6

FACTORES PARA EL CALCULO DE LA FLUENCIA CON LA F6RMULA 92 y ACI 435 R·95 (1 ;2) FACTOR (SiMBOW)

Edad en el momenta de la earga (Ka) Ka = 1,25 [ 0. 118 (curado humedo) Humedad relativa del medio: H, % (Kh) Espesor minimo: e, cm (Kth) Contenido de fin os en peso: Material pasante del cedazo #4, % (KD Asentamiento de la mezcla: LIJlI!~das (Ks)_:--::--_ _ _ _ __ Contenid~e aire de la mezcla: V, % (Ke)

(12.17),

SEGUN ACI

209 R.

VALORES RECOMENDADOS

Ka - 1,00 para 7 dias Ka = 0,95 para 10 dias Ka = 0,83 para 30 dias Ka 0,74 para 90 dias Kh = 1,00 para H < 40% Kh = 0,87 para H = 60% Kh = 0,73 para H = 80% Kh = 0,60 para H - 100% Kth = 1,00 para e < 15 em Kth - 0,82 para e > 30 em Kf = 0,95 para 13 < 30% Kf 1,05 para 13 > 70% Ks - 0,88 para T = 1" Ks = 1~~a.~ T_=~7" -----­ Ke = 1,00 para V < 6% Ke = 1,17 para V - 8%

No[as (I )

Olros valores pueden obtenerse por interpolacion lineal.

El contenido de cemento no sera una variable a ser considerada siempre que permanezca entre 280 y 445 kgfi'm 3 • (2)

T ABLA

\

I.

XII.7

EVOLUCI6N DE LA FLUENCIA CON EL TIEMPO EDAD

Ctl Cu

28 dias 0 ,42

(t)

3 meses _6"--'--m"'ec.cs-'es'----l=---an _- 0__2_a_ft_o_s_5_a_fto:-::s---=oI~ 0 _=a_:: ft", 0,,"s ----=: 2~ 0_=a_:: ft"' 0=_s-=3~0::.-a~ft",0J-:s,-0,60 0,69 0,78 0,84 0,90 0,93 0,95 0,96

En la Figura XII.3 se presenta el diagrama de deformacion del concreto en funcion del tiempo, cuando el elemento se encuentra sometido a cargas axiales de compresion. En su tramo inicial y para el tiempo to, que representa la edad del concreto en el momenta de aplicacion de la carga, el concreto bajo la accion de esa carga, sufre una deformacion elastica inicial Eo. Como consecuencia de la permanencia de la carga, el material continua deformandose , alcanzando una deformacion final Er, que puede resultar varias veces mayor que la elastica inicia!. Asi mismo, como se observa en el grafico, la velocidad del fenomeno disminuye con el tiempo, presentando, para tiempos prolongados, tendencia hacia valores asintoticds. Al retirar la carga se producira una recuperacion elastica instantanea, inferior a Eo, seguida de una pequena recuperacion de la deformacion por fluencia, quedando el material con una deformacion permanente. 5i, como consecuencia de la carga aplicada de manera sostenida, se producen tensiones importantes en el elemento, la rotura se producira al cabo de cieno tiempo aun cuando la tension aplicada sea inferior a la resistencia maxima. Finalmente, las deformaciones por fluencia bajo la accion de una tension sostenida fco, se obtendran con la siguiente expresion: (12.18) donde: Er = deformacion unitaria por fluencia ocurrida entre la edad to y la edad t. Ct = coeficiente de fluencia calculado seg1ln las formulas (12.16) y (12.17) E28 = modulo de elasticidad del concreto a la edad de 28 dias. Es imponante destacar que, para el calculo de las deformaciones por fluencia, se admiten en general dos hipotesis, a saber: Las deformaciones por fluencia se asumen linealmente proporcionales a las tensiones aplicadas siempre que no sean excesivamente altas (se recomienda no superar del 40 al 50% de la resistencia del concreto). Las deformaciones por fluencia producidas por la aplicacion de cargas fraccionadas en etapas y en instantes de tiempos diferentes, son consideradas como aditivas (superposicion).

,

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\

Carga constante ------......;>~!-E
i

->-

\1

\

z

Recuperaci6n diferida (fluencia)

o ~

0::

o LL

UJ

Deformaci6n permanente

t

o

Deformaci6n elastica

= es la cuantia geometrica del acero a compresion (A',! bd),

correspondiente a la del centro del vano para tram os simplemente apoyados 0 continuos, y en el apoyo para caso de voladizos. El factor ~ depende del tiempo; a falta de informacion mas precisa, en la citada Norma se autorizan los valores de la Tabla 9.6.2.1, reproducidos aqui como Tabla XII.S. TABLA

XIl.8

FACTOR ~ PARA FLECHAS CALCULADAS DEBIDAS A CARGAS PERSISTENTES

TIEMPO

FIGURA

(1219)

donde:

+--=----

«

,I

'lI. ~ - I + 50 pi

pi

'0

r

\.

i

TJEMPO

FACTOR ~

3 meses 6 meses 1 ana 5 anas a mas

1,0 1,2 1,4

2,0

XII.3

VARIACI6N DE LA DEFORMACI6N DEL CONCRETO EN FUNCI6N DEL TIEMPO

A los efectos del calculo de las deformaciones totales se sup one que las debidas a la fluencia, a la retraccion y la deformacion elastica, son independientes y aritmeticamente aditivas. Por ultimo, es necesario senalar que la cuantificacion de los efectos de retraccion y fluencia mediante la metodologia senalada, se considera suficientemente valida para la mayoria de las estructuras normales. Un analisis mas exacto puede requerirse en casas tales como recipientes para reactores nucleares, puentes 0 cascaras de dimensiones excepcionales, estructuras oceanicas y otras similares.

XII.7.3 Flechas Diferidas por Retraccion y Fluencia Salvo que las flechas adicionales a largo plazo por efectos de la fluencia y la retraccion se calculen con metodos analiticos apropiados, para miembros de concreto elaborados con agregados normales 0 livianos, sometidos a cargas persistentes que gene ran flexion, en la Sub sec cion 9.6.2.1 de la Norma COVENIN 1753 se autoriza el calculo de los desplazamientos adicionales de larga duracion multiplicando el valor instantaneo del desplazamiento por el siguiente factor 'lI.:

Por tanto, si la carga persistente actua desde la fecha del desencofrado, durante 5 0 mas anos, pasado ese tiempo la flecha total sera el triple de la instantanea. Este fenomeno debe tomarse en cuenta en los val ores de las flechas maximas permisibles establecidas en el Capitulo 9 de la Norma COVENIN 1753.

REFERENCIAS ACI 209 R-92 Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in Concrete Structures.

,

CAPiTULO

\

XUI

CONCRETOS ESPECIALES Desde un punto de vista muy amplio, cualquier concreto puede resultar especial en algun sentido. Este Capitulo trata sobre algunos de ellos, cuyas ca racteristicas 0 las de sus materiales componentes, no fueron consideradas hasta ahora con la amplitud que amerita su importancia y utilizacion.

XIII. 1 ALTA RESISTENCIA En los ultimos aflos la calidad del concreto ha mantenido un crecimiento que podemos considerar geometrico. Desde el proyecto Water Tower Place de Chicago (1975) donde el concreto alcanzo los 650 kgflcm 2 a los 28 dias, hasta el Two Union Square en Seattle (1988) con 1.200 kgflcm' a los 28 dias y 1. 450 kgflcm2 a los 90 dias, el desarrollo alcanzado es evidente. Hoy dia y gracias al cuidadoso procedimiento de seleccion y control de los componentes del concreto (agregados y cemento), el usa de rellenos tipo cenizas volantes 0 'microsilice', y de aditivos plastificantes retardadores de alto rendimiento, en algunos paises es posible obtener comercialmente concretos con resistencias de 700 a 1.400 kgflcm2 El ACI por intermedio del Comite 363 , ha publicado dos informes recientes: uno sobre el Estado del Arte de los Concretos de Alta Resistencia, y otro sobre Criterios para el Control de Calidad y Ensayo de Concretos de Alta Resistencia, los cuales deben ser de consulta obligatoria para quienes de seen profundizar en este tema. La definicion de 'alta resistencia ' dependera de cada zona geografica. Existen regiones donde concretos con resistencia media de 700 kgflcm' se producen comercialmente; par 10 tanto , alli, los concretos de alta resistencia , estaran en el rango de 850 a 1.100 kgflcm2 Sin embargo, hay regiones donde el limite maximo disponible comercialmente es 350 kgflcm' y por 10 tanto un concreto de 600 kgflcm 2 ya se considera de alta resistencia. El Comite 363 del ACI denomina concretos de alta resistencia aquellos cuya resistencia especificada supere los 420 kgflcm 2 y establece consideraciones especiales para aquellos con resistencias superiores a los 560 kgflcm 2

XIII. 1. 1 Componentes Todos los materiales que se utilizan para la fabricacion de un concreto de alta resiSlencia deben ser cuidadosamente seleccionados empleando todas las

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\

, r

tecnicas disponibles para asegurar la unifo rmidad y la calidad del suministro. Entre otros, es necesario tomar en cuenta las caracteristicas del cementa, tamano maximo del agregado, resistencia de l agregado, forma y textura de las particulas, efecto de los aditivos plastificantes retard adores, puzolanas y microsilice. Las mezclas de prueba seran indispensables para asegurar que se obtiene la resistencia deseada y que los materiales constitutivos son compatibles.

7 00

•

Cementa Para obtener concretos de alta resistencia, uno de los recursos es emplear elevadas dosis de cementa (vease Figura XIII.l) las cuales deben ser limitadas, no solo por el aspecta economico sino por favorecer la retraccion. EI cemento debe cumplir estrictas requisitos de uniformidad como los senalados en ASTM C917. A titulo de ejemplo, si el alumina to tricalcico varia en mas de 4%, la perdida al fuego en mas de 0,5%, 0 la finura Blaine en mas de 375 cm'/g, habra problemas para lograr un concreto de alta resistencia uniforme. Los altos contenidos de cemento, superiores a 400 kglm\ produciran elevaciones importantes de la temperatura del concreto durante su hidratacion, por 10 cual se debe: i) tomar medidas para su disipacion progresiva; ii) utilizar cementas Tipo II, 0; iii) combinar el cementa con proporciones variables de escoria, cenizas volantes 0 microsilice. Agregados Los agregados deben cumplir con los requisitas minimos establecidos en el Capitulo III!. Aquellos constituidos por particulas redondeadas y texturas lis as son recomendables por requerir menor cantidad de agua para una trabajabilidad dada. El tamano maximo debe mantenerse entre 1/2" 02,7 mm) y 1/4" (6,35 mm). Estas tamaflos pequenos, ademas de proporcionar una mayor superficie adherente, si ademas son redondeados, disminuyen los esfuerzos concentrados en torno a eUos. Por otra parte, requieren menores dosis de cementa (vease Figuras Il!. 5 y III. 7). La retraccion hidraulica , de por si elevada como consecuencia de los altos contenidos de cementa, obliga a un estricto control de fin os adicionales en la mezcla. La arena debe tener po cos granos pasantes el cedazo #50 y ausencia de material pasa #100. En la Figura XIII.2 se presenta una curva granulometrica sugerida para un agregado con tamano maximo de 1/4" (6,35 mm). Aditivos Son practicamente indispensables, particularmente los superplastificantes o plastificantes-retardadores de alto rendimiento. Los incorporadores de aire solo deben utilizarse cuando existan problemas de durabilidad, pues reducen la resistencia.

,

1

CALIZA TRITURADA Y ARENA SILicEA. SIN ADITIVOS . CEMENTO PORTLAND TIPO I, Rm = 400 kgf/cm2

-- --0- -

p = 1/4" P =1/2"

- ' - -0 . -

P = I"

--0--

•

,

(J)


10::

z Q en

DOSIS DE CEMEN TO

500

POR

m3

w

0:: t1.

::I:

oo

16 SACOS

cf

« o

z

400

w

.... en fI)

w

0::

300 10 SACOS

2

3

4

5

ASENTAM 1ENTO, T F IGURA

6

7

(II)

XIlI.l

INFLUENCIA DE DIFERENTES PAitAMETROS EN LOS CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA

XIII. 1.2 Diseiio de Me:zcla Es un proceso mas delicado que el de un concreto normal ya que se requieren numerosas mezclas de prueba hasta lograr un diseno optimo. Los facta res a considerar para la dosificacion ademas de la resistencia a la edad especificada (en algunos casos puede diferir de la de 28 dias), incluyen: trabajabilidad deseada y efectos del incremento de temperatura. Como guia orientadora, se resume a continuacion un conjunto de recomendaciones generales relacionadas con la tecnologia de este tipo de concretos:

\1

\

,

'-

,

\

{

l

I

:z,,; 100

90

:(l <0

'"

'"

:l!

Ie

.;

iR d

?Jd

, ,

~

Curado eficiente durante largo periodo. Baja temperatura de los componentes, antes del mezclado. Operaci6n expedita en obra, sin demoras. Excelente sistema de aseguramiento de la calidad, incluyendo un buen laboratorio de materiales.

ABERTURA OEL CEDAlO (mm) ~

,

'"dv

I 10

P =1/4"

I

20

80

En la Tabla XIII.1 se presentan algunos ejemplos de dosificaciones comerciales para concretos entre 700 y 1.400 kgflcm2 TABLA XIII.l DOSIFICACIONES YiPICAS DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA, COMERCIALMENTE DISPONIBLES,

70

30

SEGUN ACI 363 2R.6

60

40

Y

1\

50

\

40

--

MEZCLA NUMERO 3 4 0,220 0,290

Microsiliee

\

10

#8

158-

160

155 564 475 - - 487 -----24 47 --------

--

60

-

Cenizas volantes

6

5 0,231

0,320

144

151

564 -- --

475

89

141 327

-- --

74

59

27 -

104

87 ---

Agregado grueso (saturado 70

\\ #4

~ua (2)

Cemento Tipo I ASTM

20

114"

2 0,287

INGREDIENTES (kgflm 3) 50

30

3/8~

1-

COMPONENTES DE LA MEZCLA PROPIEDADES DEL CONCRETO 1 Relacion agualeemento (I) 0,280

con superfieie seea)

(3)

1070

1070

647

659

1070

1070

1070

1120

676

593

593

742

6,3

Agregado fino (saturado con sU2erficie seea) 80

ADlTIVOS

Wm 3 )

Reduetores de agua de alto

""""r-- -----

#16

#30

#50

rango Ti20 F

11,6

11 ,6

11,2

20,1

16,4

1,12

1,06

0,97

1,46

1,50

Reduetores de agua de alto rango Ti20 G (4) 100

.,00

DESIGNACI6N DEL CEOAlO

Retardador Ti20 D

(4)

3,2

Asentamiento em (2ulgadas)

19,5 (73/4) 25,0 (93/4) 21,5 (8112) 25,5 (10) 23,5 (9114) 20,5 (8)

RESlSTENCIA PROMEDIO EN COM PRESION , CILINDROS DE 15

FIGURA XIII.2 GRANULOMETRiA DE UN AGREGADO, YAMANO MAxIMO

(4)

90

= 1/4",

APROPIADA PARA CONCRETOS

DE ALTA RESISTENCIA

798

898

933

1207

1086

742

A 91 dias

878

1020

974

1338

1212

900

(1)

Alto contenido de cementa (mayor de 500 kgflm3 incluyendo adiciones) Baja relaci6n agualcemento (0,30 0 menor). Excelentes agregados, limpios, no livianos; tamano maximo pequeno y arena ligeramente gruesa. Baja relaci6n arenalagregado. Uso controlado de aditivos quimicos como reductores de agua, plastificantes, retardadores de fraguado , segun sea conveniente. Compactaci6n con precisi6n.

x 30 em (kgflem2)

A 28 dias

(2)

(3) (4)

Calculada como agua total!(cemento + microsilice + eenizas volantes). Cantidad total incluyendo el eontenido de agua de los aditivos. Tamaiio m:iximo del agregado: Mezclas 1 a 5, 12,5 mm (112 pulgada), Mezela 6, 25 mm (l pulgada). Aditivos de alto rango (COVEN IN 356) (vease Seeeion VII.2).

XIII.1.3 Manejo, Colocacion y Curado Los procedimientos de mezclado, transporte y colocaci6n, no son esencialmente diferentes de los empleados en concretos normales.

I

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l

\

L

Se debe considerar especialmente, minimizar el liempo que transcurra desde el mezclado hasta la colocaci6n en el encofrado; relardos en este proceso pueden ocasionar perdidas de resiSLencia y diflcultades de colocacion. ACm cuando los concretos de alta resiSlencia se producen con asenLamienlos altos (20 cm) requieren, sin embargo, de una buena consolidacion y vibracion por ser materiales muy pastosos. El curado es panicularrnente impOlLanLe debido a las bajas relaciones agua/cemento empleadas.

XIII. 1.4 Control de Calidad Se recomienda que, para cada edad de ensayo, se prueben al menos tres especimenes. La dispersion entre muestras, producto de variaciones inherentes al ensayo, es mayor que en concretos normales. En algunos casos y por limitaciones de rigidez y capacidad de las maquinas de ensayo se utilizan probetas de 10 x 20 cm que arrojan en promedio una resistencia 5% por encima de la probeta estandar (15 x 30 cm). Los moldes para la toma de muestras deb en ser metalicos y el curado durante las primeras 48 horas debe transcurrir a una lemperalura no superior a los 27°C. Los extremos del cilindro deben ser rectificados, antes del ensayo hasta una planeidad de 0,025 mm y 0,3° de perpendicularidad, mediante esmerilado 0 capping de mortero de azufre . En la praclica, los concretos de alta resistencia lienen un menor coeficiente de variacion que los concretos normales, no por el nivel de resistencia sino por el alto grade de control que se requiere mantener durante su produccion yensayo.

XIII. 1.S Aplicaciones Las ventajas economicas de los concretos de alta resiSlencia se manifiestan particularrnente en la ejecucion de columnas de edificios de gran altura, al permitir reducir la cantidad de acero de refuerzo y las dimensiones de las mismas permitiendo aumentar el area util, 0 incrementar el numero de pisos sin afectar los pisos inferiores. . El empleo de estos concretos resulta ventajoso en estructuras para estaclOnamlentos de vehiculos, pilas de puentes y otras instalaciones donde se requiera mayor densidad, menor permeabilidad 0 mayor durabilidad frente a la corrosion. . El uso de estos concretos no se justifica en losas 0 vigas pues la dlsminucion de rigidez, producto de la disminucion de dimensiones deberia ser compensada con refuerzo metalico adicional, aparte de los bie~ conocidos problemas de vibracion perceptible por su menor rigidez.

XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS FIBROCONCRETO Se denomina asi al concrelo reforzado con fibTas canas, que pueden ser de diversos materiales.

XIII.2.1 Origenes y Evolucion Historicamente, el usa de fibras corras para reforzar malrices de barro 0 arcilla para mejorar su resiSlencia a la deformacion y al agrietamiento, es muy remota. Los constructores babilonios y egipcios, hacia el ano 3.000 a.c., fabricaban ladrillos con paja, secados al sol (prim eras materiales compuestos artificiales conocidos). A comienzos del siglo XX aparecio el asbesLo-cemen to , que se popularizo rapidamente. Posteriormente se planteo su relacion con posibles dalios pulmonares y, a partir de la decada de los sesenta, se impulso la busqueda de fibras sinleticas . En la decada de los setenta se produjo un auge de materiaJes reforzados con fibras, no solo en matrices ceramicas, sino en metalicas y piaslicas. El exito de las fibras de vidrio en matrices de plastico indujo a ensayarlas tambien en morLeros de cemento, pero su medio alta mente alcalino reacciono desfavorablemente con la silice del vidrio, obligando a preparar vidrios con compuestos de boro y zirconio, mas resistentes a los alcalis, que tienen todavia aplicacion. Paralelamenle se ha desarrollado la elaboracion de fibras plasticas (polipropileno, nylon y otros) y metalicas (lisas 0 corrugadas). Tambien se han ensayado fibras vegetales cuya principal venlaja es el bajo COSlO y cuyo principal inconveniente es la degradacion biologica, con disminucion de la adherencia fibra-matriz y la consiguiente perdida de cali dad del producto

XIII.2.2 Uso como Agregado del Concreto Una caracteristica general del concreto es su agrietamienlo por alteraciones volumetricas (vease Seccion XVI.2.5). La adicion de fibras conas a la mezcla, distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el fenomeno, evilando la concentracion de grietas. Esto [avorece la redistribuci6n de lensiones en toda la superficie, con 10 cual se obtiene un mayor numero de grietas de mucho menor abertura y profundidad. Can ello, entre otras casas, se disminuye la posibilidad de agresion de agentes externos. Mediante este procedimiento se mejora el componamiento del concreto a algunas solicitaciones, especialmente: lraccion, desgaste y flexion (vease Tabla XIII.2). Mas que una alternativa para el refuerzo convencional can barras de acero, se pueden considerar como un complemento muy valioso en algunos casos. Para cieno lipo de vaciados, como por ejemplo: cas cos de embarcaciones, paredes sinuosas, cascaras delgadas, pavimentos y otras, su meJoramiento es evidente. ' Las ganancias en la resistencia a la trace ion y reducciones en los valores

\

\

[' l

XIII.2.4 Adherencia

TABLA Xlll.2 ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS CONCRETOS CON FIBRAS

CONCRETO

PROPIEDAD

CONVENCIONAL

Aparicion de La primera griela (kgf/cm') Resistencia en flexion (kgf/cm') Resistencia en eompresion (kgf/cm') indiee de impaelo indiee de abrasion indiee de durabilidad

CON FIBRAS DE ACERO (1)

CON FI8RAS DE VIDRIO (2)

21-56

60-130

40-70

21-56

60-175

40-100

210-350

350-840 2,8

2

2

Las condiciones fisico-quimicas de la pasta, asi como las propias de las fibras, son las que determinan los mecanismos de su adherencia. En las fibras hay que tomar en consideracion 10 siguiente: Caracteristicas quimico-mineralogicas. Las plastic as y las de origen vegetal presenlan baja adherencia Las fibras ceramic as y metalicas se adhieren meJor. Cuanto mas rugosa sea la superhcie de la [ibra y mas accidentada su forma, mayor adherencia hay Las dimensiones de las fibras , que definen la superficie de contacto.

1,9-2,7

XIII.2.S Deformacion

Notas (I) Poreentaje de fibras en volumen (2)

I

L

Porcentaje de fibras en vol urn en

= 2%; longiLUd = 2 a 5 em; diametro = 0,25 a 0,5 mm. = 8%; longitud = 3 a 4 em; diametro = 0,5 a 1,0 mm.

de retraccion, se incrememan con la cuantia y tipo de fibras. Tambien aumenta la capacidad de deformacion, la ductilidad, la lenacidad, la resistencia a la erosion y a la cavitacion. La adicion de fibras hace menos pronunciada la degradacion debida a cargas ciclicas y, si se usan fibras metahcas 0 minerales, se logran incremenlOS en la rigidez.

XIII.2.3 Tipos de Fibras En la tecnologia del concrelO se han empleado varios materiales para la preparacion de fibras corras, las cuales se ana den a matrices de cemento, mortero o concrelO. Entre el1as deb en senalarse las siguientes: De lipo meuHico: acero, acero inoxidable, bronce. De origen mineral carbon, vidrio, asbesto. De indole organica: plasticas, vegetales. Las caracteristicas de la matriz (mortero 0 concreto), estan determinadas por los parametros y relaciones que han sido estudiadas en Capitulos anteriores. Algunas de las caraCleristicas resallantes de las fibras se presenlan en la Tabla XIII.3. TABLA XII1.3 CARACTERisTICAS DE ALGUNAS FIBRAS

TIPO DE FIBRA

Aeero Vidrio Plastieo Vegetal

DIAMETRo(mm) 0,2-0,5

LONGITUD(mm) 20-40

0,5-1,0 0,2-1,0 1,0-2,0

20-50 20-80 50-80

CVANTiA(% VOLVMEN) 0,5-3 2-8 5-8 5-12

Las fibras tienen comporramientos elasticos y plasticos muy diferentes a los de la matriz. EI acero tiene un modulo de elasticidad unas diez veces mayor que el de la pasta de cemento mientras que, con las fibras plasticas, el fenomeno es inverso.

XIII.2.6 Falla Las caracterislicas de adherencia y deformacion, y la cuantia de la fibra anadida, condicionan el comportamiento del material cuando es solicitado hasta la falla. Al iniciar la carga a traccion, la fibra y la matriz se deforman conjuntamente. Al sobrepasarse la capacidad de deformacion de esta ultima comienzan a aparecer las microgrietas, mientras las fibras deslizan 0 ago tan su capaCldad de deformacion. Al hnal, segun sean las condiciones, se alcanza la [alia por alguna de las siguientes causas: Deslizamiento de la fibra. Deterioro de la matriz en el entorno de la fibra. Rotura fragil de la fibra. Algunos aceros y materiales ceramic os alcanzan lensiones de falla varias veces mayores que las de la pasta y en eso radlCa la ventaja de su presencia en el concreto, aun en las pequenas cantidades que se suelen incorporar. Rotura ducti!. La capacidad de deformarse en el rango plastico de algunas fibras, permite acomodar grandes deformaciones del elemento de concreto sin que el material colapse; esto es una gran ventap en casos de solicitaciones excepcionales 0 accidentales, como las debidas a sismos 0 a explosiones. Para solicitaciones menores, la pasta simplemente se agrieta. Este es el comportamiento tipico de las fibras plaslicas y vegetales. EI acero tambien tiene una reserva plastica importante en casos de cargas accidentales, aun cuando su zona habilual de trabaJo es el rango elastico.

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Como se observa, cada lipo de fibril liene su Cilmpo de accion especifico y de sus caracteristicas se pueden inferir las del tipo de concreto Cjue las conlenga.

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procedimientu se pueden uliltzar fibras largas, con baja rigidez, cuando se requierall elevadu~ volumenes de fibra.

En la Tabla XIIl.4 se presentan algunas propiedades mecanicas de ciertas fibras. TABLA

XIII.2.S Usos y Aplicaciones El uso de morLcros y concrelos rdorzados con fibras esta bastante extendido en todo el mundo. Algunas aplicaciones son:

Xlll.4

PROPIEDADES MECANICAS DE ALGUNAS FIBRAS

TirO

DE FIBRA

Acrilico Asbestos Algodon Nylon (alta tenacidad) Poliester (alta tenacidad) Polietileno Polipropileno Rayon (alta tenacidad) Vidrio Acero

RESlSH.NClA

:ltOD\ .: LC

\i..'\R";A~::fNTO

GIlA ,[Dr.D

EN TRACCION

Df F\ ~qlCIDAn

1\1.\"\"1'10 (%)

E
25-15

I,J 3,2 1,5

(kgflcm 2) 2.100-4.200 5.600-9.800 4.20-7.000 7.700-8.400 7.350-8.750 7.000 5.600-7.700 4.200-6.300 10.500-38.500 2.800-28.000

(Tflcm2)

21 840-1.400 49 42

- 0,6 3-10 J6-20

84

11-13

1,.+-4,2

.- 10

35 70 700 2.050

- 2J JO-25 1.5-3,5 0.5-35

1,1

1,4 0,95 0,90 1,5 2,5 7,8

XIII.2.7 Fabricacion del Fibrocemento En cuanto a la preporacion y co1oc<'cion de la mezcla. se han utilizado tres procedimientos:

Mezclado convencionaL Las fibras son incorporadas a Ia mezcla como un agregado adicional. La presencia de las fibras produce perdjcla de trabajabilidad que puede ser compensada por uno de los siguiemes procedimientos: i) aumentando la proporcion de nasta; ii) anadiendo aditivos quimicos . 0; iii) incrementando el valor de la relacion agualcemento (ex). Algunas de estas mE'dida5 :;fect;;1n el costo y otras rebajan la resislencia. Sin embargo, eSle procedimiento presenta un limite cuando aumenta la canlidad de fibra 0, muy p:lrticularmente, cuando aumenta su longitud. Sistema proyectado (Fibra de Vidrio). El procedimiento es semejame al de mortero 0 concreto proyeclado Csholcrete', vease Seccion XIII.3) pero con una boquilla adicional por donde salen las fibras de vidrio. ESle metodo produce orientacion bidimensional de lilS fibras y permite usarlas de mayor longitud. Sistema "prepack". Las fibras son colocadas en el molde 0 formaleta , en seco; luego se inyecla 0 viene el mortero de cemento. Con este

Paredes prefabricadas. Tanto con fines eSlructurales como de cerramientos. Estos tabiques, de tamanos variables, pueden Ilegar a tener espesores de 2 6 3 cm en lugar de los 10 0 12 cm que necesitarian si el material fuese concreto armado, con 10 cual se hacen cinco 0 seis veces mas livianos. Estas paredes, muchas de ellas de tipo 'sandwich', pueden movilizarse con equipos ligeros y las mas pequenas hasta pueden colo carse manualmente. Tuberias, tanques y canales. Con morteros y concretos reforzados con fibras, se pueden fabricar tuberias y depositos de pequeno espesor, impermeables, livianos y de bajo costo. Tienen aplicaciones en silos para granos, tuberias de aguas servidas, canales de riego 0 de drenaje, tanques y otros. Cubiertas [ipo cascara. Son eslructuras livianas por su pequeno espesor y con posibilidad de curvaluras variadas. Una de las mas notables fue construida en Stuttgart en 1977, cubriendo un area circular de 31 melros de diametro y con 1 centirnetro de espesor. Encofrado. El fibroconcreto se ha empleado para conformar encofrados, sean perdidos 0 recuperables. Pavimentos, Aprovechando su alta resistencia al impacto, al desgaste ya la flexolraccion, el fibroconcreto se ha utilizado en autopistas, carre teras y pistas de aeropuertos. Las fibras de polipropileno se utilizan para reducir la formacion de grietas de retraccion en pisos y losas. El resultado es excelente en canchas deportivas que, por requerimientos de usa, no admiten juntas de retraccion. Represas. Especialmente en ahviaderos, donde ofrecen un buen desempeno contra la cavitacion y la abrasion humeda. Reparaciones. El concreto con fibras eSla ganando velozmente campos de aplicacion en las reparaciones, reconstrucciones y rehabilitaciones.

XIII.3 CONCRETO PROYECTADO Se denomina concreto proyectado, lanzado, shotcrete 0 gunita, a un concreto que se dispara a traves de una boquilla por medio de aire a presion; al chocar sobre una superficie, la cubre y se adhiere a ella. El concreto proyectado

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lUVO su inicio cuando, se patento hacia 1910 cieIlO dispositivo disparador. Inicialmente se Ie llamo ' gunite', probablemente derivado de la palabra inglesa 'gun' (canon). Posteriormente se denomino: guncrete, pneucrete 0 jetcrete. En 1951 el ACI adopto el terminG shotcrete para rderirse al proceso seco y esa es la denominacion que se ha ido generalizando. Es un material muy versatil, con muchas aplicaciones, tales como: pro tee cion de taludes y paredes de tuneles, fabricacion de tubos, tanques y elementos estructurales de formas complejas, reparaciones y otras. Puede aleanzar elevadas resistencias mecanicas, tiene baja absorcion, ofrece buena resistencia al ambiente y a los agentes quimicos, y constiluye una excelente ddensa contra el fuego. Su importancia y utilizacion es grande. Para el ano 2001 el ACI cuenta con cinco comites que analizan sistematica mente distintos aspectos relacionados con este material, su ejecucion, control de calidad, calificacion de operarios y, recientemente, el usa de shotcrete reforzado con fibras (vease referencias de este Capitulo).

XIII.3.1 Metodos de Proyeccion Para construcciones normales, el shOlcrete puede ser colocado por un proceso seco 0 por proceso humedo. En la seleccion influyen: los costos de equipos, la disponibilidad de agregados, los aspectos de operacion, la extension de la obra y otros.

Proceso seco. Con esta tecnica, el shotcrete puede ser transportado por manguera a gran des distancias, aleanza elevadas resistencias mecanicas y permite un uso casi inmediato. Se preparan los materiales en una mezcladora, incluido el aditivo en polvo si es que se usa. Una vez mezclados en seco, se los traslada a un recipiente especial, donde, al aplicar aire a presion, se los moviliza a gran velocidad a traves de una manguera hasta el lugar de proyeccion. Alllegar a la boquilla, el agua, con los aditivos liquidos si fuese el caso, se incorporan a la mezcla en forma de aerosol Todo sale disparado de la boquilla con gran fuerza. En algunas variantes, ademas de la entrada de agua en la boquilla, hay otra entrada anterior para introducir previamente una parte del agua total Esta modalidad se conoce como ' prehumedecida'. Por la via seca, con la manguera se pueden cubrir distancias de hasta unos 300 metros. Proceso humedo. Asegura una buena reparticion del agua, produce menos polvo y menos rebote del material El procedimiento es similar al de la via seca, pero el agua se anade en la mezcladora En la boquilla solo se anaden los aditivos liquidos. La regulacion del agua es precisa pero las distancias de transporte apenas sobrepasan los 100 metros.

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XIII.3.2 Materiales Componentes En realidad no hay grandes diferencias con los que se requieren para el concreto tradicional Quizas las principales sean: El tamano maximo del agregado debe limitarse, ya que granos gruesos producirian mucho rebote, tanto en el proceso seco como en el humedo, y no permitiria buenos acabados. Lo frecuente es emplear 19 mm (3/4") o menores. Se recomienda emplear aditivos quimicos para producir el atiesamiento casi instantaneo de la mezcla, evitando escurrimientos 0 desprendimientos, en especial cuando se proyecta en superficies verticales 0 en bovedas y techos. El cloruro de caleio, en proporcion no superior al 2% del peso de concreto, se ha utilizado cuando se requiere un rapido fraguado 0 desarrollo de resistencia. Existen otros aceleradores que permiten el fraguado en pocos minutos, utiles en la ejecucion de obras de tuneles 0 sellado de filtraciones. Algunas de estas sustancias pueden ser causticas por 10 cual se deben tomar precauciones especiales.

XIII.3.3 Caracteristicas El shotcrete es semeJante al concreto convencional en muchos aspectos y en algunos particulares podriamos decir que 10 supera. Tal es el caso de sus buenas resistencias mecanicas y de su potencial durabilidad, debido a la gran compacidad que tiene por decto de la energia de impacto. Pero para lograr esas ventajas, el concreto proyectado ha debido ser bien disenado, bien ejecutado y bien curado. El curado debe iniciarse tan pronto haya completado su acabado superficial Hay dos caracteristicas especiales que diferencian este material que son:

El rebote. Como consecuencia de la proyeccion, algunos de los granos gruesos del agregado rebotan y no quedan adheridos. Este material caido no tiene utilidad, aunque algunos constructores intentan remezclarlo, con 10 cual danan la cali dad de la pieza. Esa perdida de material depende de la composicion de la mezcla, de su consistencia y de la pericia del personal de colocacion. Debe ser el mas bajo posible, pues afecta la economia. El escurrimiento. Es una situacion contraria al rebote. Cuando la pastosidad de la mezcla se hace algo mas fluida, el material puede tener menos rebote pero tiende a escurrirse 0 desprenderse. La mezcla debe tener una consistencia que equilibre las tendencias al rebote y al escurrimiento; en enos juega un papel muy especial el operario que maneja la boquilla, 0 'manguerista', como se Ie suele llamar.

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XIII.3.4 Diseiio de Mezcla En este tipo de concretos se cumplen plenamente: la Ley de Abrams y la Relacion Triangular (vease Figura 1.2); con ellas se pueden preparar disenos precisos. Sin embargo, dado que la consistencia esta condicionada por las posibilidades de colocacion y que la dosis de agua no es conocida, salvo en el procedimiento de via humeda, es habitual emplear como pun to de partida una funcion que relaciona, conservadoramente, la resistencia con la dosis de cemento segun la formula siguiente:

R28

=

C - 140

(kgflcm2 )

03.1)

donde

R = resistencia media normativa en kgflcm

2

C = dosis de cemento en kgflm 3 El shotcrete se puede dosificar en peso 0 en volumen, siendo preferible 10 primero. En general, es aconsejable tender a un ligero sobrediseno en la dosis de cemento. Para obras con dificultad de acceso 0 en terre no irregular, se puede intentar la dosificacion por volumen. En caso de mezclar por volumen, el hinchamiento de la arena puede ser Fuente de errores.

XIII.3.S Colocacion La colocacion del shotcrete constituye una operacion dificil. La boquilla, lanza 0 manguera, no es facil de manejar y para su dominio se requiere un buen entrenamiento. El disparo debe hacerse desde una distancia entre 0,5 y 1,5 m, en forma perpendicular contra la superficie sobre la que se aplica. Hay que evitar dejar huecos bajo las armaduras. La pericia del 'manguerista' resulta primordial para la calidad del concreto.

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La resistencia media en compresion de un grupo de tres nucleos debe ser igualo mayor que el 85% de la resistencia de diseno Fc y ningun resultado individual sera inferior al 75% de Fc.

XIII.3.7 Futuro El empleo de concreto proyectado con la incorporacion de fibras metalicas, sinteticas (polipropileno), 0 de vidrio para recubrimiento de taludes, piscinas 0 tuneles, es un reto. Para su eJecucion se utiliza el mismo tipo de equipo, preferiblemente por proceso seco, pudiendo el volumen de fibra alcanzar hasta un 2% del volumen total de la mezcla. La incorporacion de ciertas formulaciones tipo latex (polimeros) al cemento convencional mejora las resistencias en traccion y flexion, la adherencia, y reduce la penetracion de cloruros. Una aplicacion potencial importante esta en la reparacion de estructuras marinas sumergidas y en estructuras de plantas industriales sujetas a ataques quimicos. Finalmente, su empleo para la produccion en serie de [ormas de [errocemento, silos, tanques de almacenamiento, paneles compuestos a base de concreto proyectado y espuma de poliestireno 0 poliuretano, son un conjunto de posibilidades en vias de desarrollo.

X III.4 CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL Aunque en la tecnologia del concreto se preparan diferentes tipos de concreto con menor peso unitario que el concreto normal 0 convencional, cuando se dice solamente 'concreto liviano' se entiende que es el preparado con agregados li.\'1lnos que pueden ser de origen natural pero que con mas frecuencia, se trata de agregados obtenidos artificialmente. Generalmente, los otros concretos son llamados: concretos ligeros 0 aligerados, y no suelen tener USGS estructurales, smo aplicaciones como tabiqueria y cerramiento. Los concretos estructurales livianos tienen un peso unitario entre 1.500 y 1.850 kgflm3 .

XIII.3.6 Control de Calidad El principal indice que se utiliza es la resistencia a compresion y se evalua mediante el ensayo de probetas extraidas de vaciados endurecidos. Para ella: Se elaboran paneles de ensayo para la mas exigente de las siguientes condiciones: cada tipo de mezcla, y cada dia de trabajo 0 cada 40 m' colocados. Los paneles se mantendran humedos y a 21 ± 6°C hasta ser trasladados para el ensayo. Las muestras se obtienen bien de los paneles de ensayo 0 directamente del concreto colocado en la obra (nucleos extraidos). Las muestras de los paneles se ensayan de conformidad con ASTM C1140, Y las extraidas en el sitio de acuerdo con ASTM C42.

XIII.4. 1 Fabricacion de los Agregados Livianos Ciertas arcillas y, menos frecuentemente, otros materiales tales como pizarras y esquistos, fraccionados en tamanos apropiados y sometidos subitamente a temperaturas relativamente altas, experimentan una expansion. Este aumento de volumen es debido a que la temperatura ha generado gases en el mtenor de la masa de los granos, que no alcanzan a salir, porque la misma temperatura ha llevado la superficie de los granos hasta una condicion 'piroplastica'; con ella se produce una semifusion casi instantanea, 10 que origina una delgada costra exterior en el grano. . En forma esquematica, las eta pas de la preparacion de las arClllas son las siguientes:

R L

EXLraccion de la materia prima apropiada, por los procedimientos convencionales de mineria superficial. Acondicionamiento del material por la adicion de la adecuada cantidad de agua para llevarlo al punto de plasticidad necesario, asf como tambien de ciertos productos que baJen su punto termico de piroplasticidad y de otros productos (aceites, derivados organicos u otros), que generan gases. Amasado de la masa arcillosa, procurando su homogeneizacion. Extrusion. La masa plastica es impelida a traves de una boquilla, generalmente de perforaciones circulares, y va siendo cortada a medida que sale en longitudes iguales a su diametro, obteniendo cilindros 'equidimensionales' que, al expandir posteriormente, van a dar origen a granos de forma casi redondeada. Expansion. Los granos de arcilla premoldeados, se llevan al homo donde primero se secan y luego alcanzan la temperatura de expansion (entre 950 y 1.250°C). Los homos son tubos de acero, revestidos internamente con material refractario, que giran lentamente sobre su eje; debido a su leve inclinacion, hac en deslizar el material granular en contracorriente hacia la zona donde esta el mechero con la llama. La temperatura alcanzada y el tiempo de exposicion de los granos deben estar controlados para que la superficie se funda y selle el grano sin dejar escapar los gases que en ese momenta se han generado en su interior. Con un buen control del homo, su velocidad y temperatura, se pueden lograr diferentes grados de expansion, a partir de un solo tamano de alimenLacion de grano. Seleccion de tamarlOS. Aun en homos muy bien regulados, accidentalmente se pueden producir granos semicocidos 0 extraexpandidos. Por eso, al final se hace una seleccion de tamanos por tamizado, con rechazo de las fracciones inconvenientes.

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livianos, comparado con los 1.500 a 1.600 kgflm 3 de los normales. El peso de los agregados livianos y OLras de sus caracterfsticas estan muy ligados a los aspectos de su proceso de preparacion. Absarcion. A pesar de la bap porosidad de su costra superficial, los agregados livianos pueden llegar a absorber altas proporciones de agua, debido a su interior poroso. Esta reserva de agua en su mas a tiene que ser tomada en cuenta en el momenta del diseno de la mezcla. La misma reserva de agua resulta muy ventajosa como agente de curado interno del concreto. Resistencia. No es usual medir la resistencia de los granos, sino indirectamente en concretos preparados con ellos. Los agregados livianos tienen menor resistencia que los normales, a pesar de que concretos hechos con ellos alcanzan resistencias altas, propias de concretos estructurales. A medida que aumenta el diametro de los granos, disminuye su densidad y resistencia. Desgaste. La resistencia al desgaste es limitada, por 10 que no es recomendable, en principio, usarlo en elementos tales como aceras, pisos, u otros elementos sometidos a la abrasion.

XIII.4.4 Usos del Agregado Liviano Aparte de su importante empleo en concretos estructurales livianos, el maLerial tiene otros usos en la construccion, entre los que destacan: Preparacion de paneles y bloques livianos. Agente de relleno como aislante termico yacustico. Agente de relleno para nivelacion de terrazas y techos. Concreto pobre con fines de proteccion (frigorifico, contra incendios y otros).

XIII.4.2 Estructura del Grano Los granos quedaran con una cubierta delgada de material fundido, de baja porosidad, de contexLura ceramica y una parte interior con pequenos poros esfericos, separados entre sf, de contextura arcillosa fragil.

XIII.4.3 Caracteristicas del Agregado Liviano Peso. La caracteristica mas importante de este nuevo material, es su men or peso comparado con el agregado petreo usual. Para agregados livianos con base en arcilla expandida, el peso unitario suelto de la fraccion gruesa suele estar entre los 550 y los 900 kgflm' , en contra de los 1.350 a 1.450 kgflm' de los agregados normales. Y en los finos, dependiendo de su origen, entre los 750 y los 1.200 kgflm 3 para los

XIII.4.S Finos Livianos No resulta faci! ni economico obtener agregado liviano de tamano semejante al de las arenas. Con buena materia prima y boquillas especiales se pueden conseguir pequenas cantidades de granos pequenos, pero resultan muy COSlOSOS. Otro procedimiento es triturar a tamano fino los granos sobreexpandidos, pero se obtienen fragmentos sin la costra ceramica, formadas por la masa porosa. Por tales razones, en concretos livianos es habitual usar arena natural en lugar de liviana. Es cieno que ello aumenta el peso del concreto, pero favorece su resistencia a la compresion, asi como su modulo de elasticidad (vease Figura XIIl.3)

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A ::: Agregado Grueso N ::: Agregado

Grueso

0::: Agregado Grueso

Liviano -A gregado Fino Arena Liviono - 50%

Liviono 50%

Liviono-Agregodo

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Natural

Arena

Natural

Fino liviono

2000

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1800

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Debido al poco peso del malerial, el Cono de Abrams resulta poco sensible para medir asentamientos con precision. A veces se emplea un cono de mucha mayor altura. En el diseno y en la preparacion de la mezcla se debe tener en cuenta 10

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1600

La capacidad de absorcion de agua hace que el peso del agregado sea muy variable, segun su contenido de humedad. Es habitual dosificar los agregados por volumen, usandolos en condicion saturada para que no absorban parte del agua de la mezcla. Si se usan agregados secos, hay que tener informacion sobre la capacidad de absorcion para poder calcular con precision la cantidad de agua necesaria para que no se atiese la mezcla, ni en el momenta del mezclado, ni durante el transporte 0 la

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1700

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colocacion. Por su bajo peso unitario, el agregado tiende a flo tar en la pasta de cemento 0 en el mortero, por 10 que la mezcla no debe ser muy fluida. Las reglas de escalonamiento granulometrico de los agregados se cumplen tambien con los livianos. Las diferencias de peso especifico entre la arena natural empleada y el agregado grueso liviano deben ser tomadas en cuenta al utilizar las curvas limites de agregados combinados

CONC RETO ENDURECIDO

1500

0

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2000

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1900 I I

(vease Tabla Vl.l). Con estos concretos se pueden usar aditivos quimicos (vease Capitulo VII), sin problemas.

1800 N

XIII.4.7 Resistencia a Com presion

1700

~ 1600

18 o 200

rc

-

250

Resistencia

FIGURA

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siguiente:

1900

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L

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300 En

I

CONCRETO F R ESC 0

350

400

Compre sian (Kg f/cm 2 )

XIII.3

La resistencia a la com presion se toma como base para calcular otras propiedades meca.nicas de este material. En la Tabla XIII.5 se comparan algunas propiedades de interes propias de los concretos normales, con las de concretos elaborados con agregados livianos.

XIII.4.8 Resistencia a Traccion Suele estar comprendida entre el 10% Y el 12% de la resistencia a la

RELACI6N ENTRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO lIvlANO Y SU PESO UNITARIO FRESCO Y ENDURECIDO

XIII.4.6 Diseno de Mezcla Ademas de los requisiloS y exigencias normales para el diseno de mezclas de concreto, en este caso se presenta una situacion particular: al tener el objetivo de red~Clr el peso umtano del concreto, simultaneamente se produce una r:ducclOn de res:stenCla ( vease Figura XII!.3). Para el diseno no se suelen emplear formulas de caracter general, sino 'recetas' que proporcionan los productores 0 dlsl.nbUldores de agregados livianos, quienes tambien ofrecen asesor[a tecnica. La razon se debe, en gran parte, a la variabilidad denlro de los agregados que, si lIenen dlstmtas procedencias, pueden y suelen tener caracleristicas di[erentes.

compresion.

XIII.4.9 Modulo de Elasticidad, Ec Segun pruebas hechas en ellMME y con agregados livianos de produccion nacional, se encontro que la formula propuesta por el ACl 318 resulta adecuada: Ec = 0,137 WI.5 donde:

VFc

(kgflcm2)

(13.2)

". TABLA XIII.5 COMPARACI6N DE PROPIEDADES DE CONCRETOS NORMALES y CONCRETOS CON AGREGADOS LIVIANOS

PROPIEDAD 0 CONCRETOS CONCRETOS CARACTERiSTICA NORMALES LIVIANOS PESO/UNIDAD DE VOLUMEN, W (kgflmJ) 1.840 < W < 1.930 (I) - 2.300 • Concreto 1.550 < W < 1.620 (2) • Agregados gruesos 1.350-1.450 550-900 1.500-1.600 • Agregados finos 750-1.200 RESISTENCIA ESPECIFICADA Fc (kgflcm') 2,04 W-3.556 (1) vs W (kgflmJ) 1,61 W-2.281 (2 _) _ _ MODULO DE ELASTICIDAD Ec (kgflcm 2 ) 0,137 W15Wc • General 0,137 W 15 Wc • Para W = 2.300 kgflm_ ' _ _----"' 15=-:. 100 ..... Wc -,-F.=.c_ _ _ RESISTENCIA A LA TRACCION (kgflcm 2 ) - -0,74 Fco.? • Por flexion: Ft 0,46 FcO) • Por traccion indirecta: Fct 0,10 a 0,12 (3) (1) (2)

(3)

Agregado grueso liviano y arena natural. Agregado grueso y fino, liviano. Valores solo de orientacion; elevada variabilidad.

W = peso unitario del concreto liviano, medido a los 28 dias, en kgflm 3 , respetando la distincion que se anota en la Tabla XIII.S.

XIII.4.10 Rotura Fragil Los concretos con agregados livianos present an una rotura de tipo fragil, que debe ser considerada en el proyecto. Esta es una de las razones por las cuales se limita su resistencia a 300 kgflcm 2 cuando es empleado en estructuras que deben satisfacer requerimientos sismorresistentes.

XIII.4.11 Durabilidad Los concretos con agregados livianos pueden ser mas sensibles a los ataques de agentes quimicos, debido a su alta porosidad y capacidad de absorcion.

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A pesar de que requieren equipos costosos, personal con tecnologia y experiencia, para ciertas configuraciones arquitectonicas el sistema ha demostrado ser competitivo con los sistemas convencionales. La velocidad de construccion se estima en un nivel por dia, 10 cual exige su[icientes equipos en buenas condiciones, personal operativo y eficiente, y concreto con capacidad de desarrollar resistencias tempranas. No es frecuente, que en el proyecto se especifiquen las resistencias del material para poder proceder a desencofrar; la experiencia indica que, en concretos bien controlados, se puede emplear como guia, la siguiente formula: R=17L-1S

(13.3)

en kgflcm'

donde R es la resistencia media que debe tener el concreto para poder autorizar su desencofrado y L es la luz ( en metros) de las los as vaciadas. 5i el control del concreto no es bueno, R debe ser aumentado prudentemente. Para lograr un nivel por dia, la resistencia debe ser alcanzada, aproximadamente, a las 12 horas; esto da tiempo para las operaciones de desencofrado y armado del nuevo encofrado. La placa vaciada debe ser apuntalada y todo el concreto reciente sometido a curado.

XIII.S.1 Caracteristicas del Concreto 5e requieren agregados limpios de excelente calidad EI tamano maximo debe ser pequeno (19 mm 0 menos), ya que los elementos son delgados y contienen armaduras y ductos. Esta estrechez tambien favorece la segregacion, por 10 que se recomienda utilizar granulometrias un poco mas finas que para los concretos estructurales usuales; en el sistema tunel es preferible usar la zona del centro hacia el limite fino , de los rangos de granulometria recomendados en la Tabla VI. 1. No es aconsejable utilizar granulometrias discontinuas. Para disminuir la incidencia de la retraccion, debe restringirse la proporcion de particulas muy finas, que reducen la fluidez. En la Tabla XIIl.6 se senalan los limites maximos recomendables. TABLA XIII.6 LiMITES DE FINOS PARA CONCRETOS AL USAR SISTEMA TUNEL

XIII.S CONCRETOS PARA EL SISTEMA TUNEL 5e trata de un sistema de construccion con base en paredes estructurales que, mediante el empleo de encofrados metalicos especiales, permite el vaciado conjunto de las paredes y la losa superior de cada nive!. Al terminar un nivel, el Juego de encofrados se desarma y se coloca de nuevo, listo, en el nivel superior. Paredes y losas de concreto macizo son de poco espesor, entre 10 em y 14 cm, y llevan en su interior un conjunto de ductos y tubos por donde circulan los servicios y las instalaciones, embutidos en el concreto. Los refuerzos metalicos son, esencialmente, mallas electrosoldadas (vease 5eccion XVIII. 12).

CEDAZO #50 #100 #200

PASANTE % 5 a 10 Oa4 Oa2

La dosis de cemento no debe ser muy alta para evitar problemas de retJ;accion y agrietamiento asi como para que no incida negativamente en los costos, pero al mismo tiempo debe garantizar la consecucion de las resistencias requeridas. Val ores frecuentes del contenido de cemento estan entre los 360 y los 390 kgflm 3

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Con un concrelO bien controlado, en principio no son necesarios los aditivos, ya que afectan el aspecto economico. Eventualmente, se puede emplear algun plastificante que ayude a conseguir plasticidad y facilitar los acabados, aun cuando estos aditivos suelen generar ligeros retardos en el endurecimiento , que para este sistema constructivo no es favorable. Todo esto exige la realizacion de mezclas de pruebas con las cuales ajustar todas las variables en juego. Aditivos aceleradores no se recomiendan para climas calidos. Es frecuente acudir a los superplastificantes para lograr concretos autonivelantes. Los aspectos de aumento de costos por materias primas, se compensan favorablemente por la facilidad de operacion y las altas resistencias tempranas. Con la adecuada plasticidad, el concreto puede ser colocado con rapidez desde varios puntos, al mismo tiempo que se ejecuta un buen proceso de vibrado. En concretos no autonivelados se suele emplear asentamientos entre 12 y 16 cm. El espesor del recubrimiento, como proteccion ante la corrosion, es un aspecto critico, por 10 delgado de las secciones y la doble capa de malla de refuerzo, llegando a condicionar el diseno de la estructura y hasta definir la factibilidad de usar el sistema tunel en una determinada localidad 0 ubicacion. En la Tabla XlII.7 se presenta un resumen de las condiciones minimas que deben cumplirse como medida de proteccion del refuerzo de acero contra la corrosion, en funcion de la agresividad del medio ambiente. Los espesores de recubrimiento pueden ser inferiores a los requerimientos normativos que se dan en la Tabla XVII.2 porque, simultaneamente, se establecen valores de relacion agualcemento y de maximo contenido de cloruros, mas exigentes que los normativos para estructuras convencionales.

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XIII.S.2 Control de Calidad El control de calidad de los componentes de la mezcla y de la opera cion debe ser cuidadoso. Es evidente que genera costos, pero resulta economico en razon de los defectos y errores que evita, cuya correccion acarrea gastos enormes. Los principales aspectos de ese control de calidad son: No permitir la colocacion de ninguna mezcla deficiente. Esto exige la presencia de una persona con criterio y capacidad de revisar los aspectos del mezclado. Llevar un control periodico del asentamiento con el Cono de Abrams. Con mayor [recuencia al comienzo, luego mas distanciadamente, con niveles bien establecidos para la ace pta cion 0 rechazo. Determinar las resistencias del concreto colocado a fin de decidir sobre el desencofrado. Para esto es frecuente tomar, en el momenta del vaciado, cuatro probetas normativas (cilindros de 15 x 30 cm). Ala edad prevista para el desencofrado se ensayan dos como criterio de comprobacion. Aun cuando los resultados no cumplan con la resistencia prevista, permitiran estimar la resistencia del concreto unas horas despues (vease 5eccion X1.3). 5i se sospecha que en un breve plazo adicional no se alcanzan los valores necesarios, se ensayan las otras dos probetas a una hora intermedia, algo asi como a las 18 a 20 horas'y se toma una decision ante los resultados. Tambien hay otras modalidades para establecer la velocidad de crecimiento de las resistencias 0 para intentar medirlas (vease 5ecciones XI.3, X1.4 Y Capitulo XV)

TABLA XIII. 7 CONDICIONES MiNIMAS PARA PROTECCI6N DEL REFUERZO FRENTE A LA CORROSI6N, EN SISTEMAS TIPO TUNEL TIPO DE AMBIENTE

En contacto con agua de mar Proximo al agua de mar, expuesto directamente al rociado marino Ambiente litoral , 0 ambiente de humedad superior a 85%, 0 en contacto con agua no corrosiva Ambiente litoral lejano, 0 ambiente de humedad entre 70% y 85% Ambiente inocuo

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RECUBRIMIENTO

DEFECTOS

MAxIMO (%) DE

MAxiMO

MiNIMO (em)

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CLORUROS (3)

N

0

recomendable

0,40

5

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0,15

0,45

3,5

o

0,30

0,50 0,65

2

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0,60 1,50

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Relacion agualcemento en peso. Grietas 0 cangrejeras. (3) Expresado como CaCI I en peso, respecto al peso del cemento de la mezcla. \nc\uye posible uso de aditivo.

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Con un buen control de calidad pueden evitarse anormalidades, tanto en el material como en las operaciones pero, en algunas ocasiones, podrian aparecer danos; entre los mas frecuentes destacan los siguientes: Aparicion de huecos 0 cangrej eras. Grietas de retraccion de fraguado, generalmente en la cara superior de las losas. Grietas por sobrecarga, al desencofrar sin la debida resistencia, generalmente en la cara inferior de las losas. Deformaciones por apuntalamiento insuficiente. Dependiendo de la magnitud e importancia de los danos se podra seleccionar el metodo de solucion. Las grietas de retraccion de fraguado pueden ser cerradas con un retocado 0 'requemado' de la superficie de concreto, aplicado suave mente con la llana en el momento que se producen las grietas. Otros danos no resultan faciles de resolver, requieren reparaciones extensas y costosas, y se

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llega en ocasiones a la necesidad de demolicion. El manejo de los encofrados metalicos, pesados y complicados, requiere particular atencion debido a la velocidad con que deben ser montados y desmontados. Son posibles [uentes de dana por golpes y la presion sobre los elementos encofrados.

XIII.6 VACIADOS BAJO AGUA El vaciado de concreto bajo agua es una opera cion delicada, pero no dificil; si se ponen los cuidados necesarios, se suele tener exiLO. El concreto requerido debe tener caracteristicas bastante precisas, 10 cual puede lograrse respetando los principios tecnologicos de su manejo.

XIII.6.1 Colocacion Se usan encofrados de tipo normal que dan forma a la [utura pieza, aun cuando, colocados en ellugar donde se va a vaciar concreto, estan llenos de agua. En el fondo se vierte una capa de concreto fresco bajo la cual, mediante tubos, se inyecta un nuevo concreto que presiona la capa anterior y la va levantando, como si [uera una tapa, mientras va re!lenando la forma de la pieza. El procedimiento mas empleado es el conocido como 'Tremie', en el cual el concreto fluye por gravedad a traves de un tubo vertical (vease Seccion IX.2.4). En otros procedimientos el concreto se coloca por bombeo. Para una buena operacion, se deben cuidar los siguientes aspecLOs: El agua en las inmediaciones debe mantenerse quieta 0 fluyendo de una manera suave, evitando disturbios, torbe!linos 0 corrientes fuertes que puedan provocar dispersion 0 desmoronamiento del concreto. A veces es necesario colocar barreras protectoras provisionales. El terminal del tubo de descarga debe estar sumergido en la masa de concreto durante todo el tiempo del vaciado. Se puede ir elevando lenta y suavemente. La colocacion debe ser continua, sin interrupciones, 0 tan solo por breves momentos. Si la interrupcion es prolongada, 0 si se saca el tubo de concreto, sera necesario iniciar de nuevo el proceso. El numero de tubos de vaciado, las distancias entre ellos y las secuencias de su servicio, deben ser cuidadosamente planificadas segun las caracteristicas de la obra. Al inicio de la operacion los tubos de servicio deb en tener obturado el extrema sumergido. EI tubo se llena de concreto y despues se destapa el extrema para que el material fluya. El otro extremo es una boca de LOma que, en el procedimienLO Tremie, suele ser un embudo.

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XIII.6.2 Caracteristicas del Concreto El concreto debe ser muy estable a la segregacion, fluyendo suavemente y acomodandose al molde sin vibracion u otro tipo de compactacion. No se deben producir cambios volumetricos que pudieran agrietar el material. No hay riesgo de retraccion hidraulica por estar bajo el agua, pero por razones de la geometrfa de la pieza pudiera haber generacion del calor de hidratacion y se pudiera afectar el volumen. En este tipo de concreto se debe considerar 10 siguiente: El asentamiento en el Cono de Abrams debe estar entre los 17 y los 20 cm. Los agregados deben estar bien gradados y con un tamano maximo entre los 19 y los 38 mm. Las dosis de cementa dependeran de las resistencias aspiradas, pero no deb en ser muy altas para evitar calor de hidratacion excesivo; suelen ser adecuadas unos 380 kgflm'. Para dosis superiores a los 425 kgflm 3 , se recomienda emplear cemento Portland Tipo II. Se pueden usar aditivos reductores de agua y plastificantes. Para vaciados de volumenes masivos son beneficiosos los retardadores de fraguado. La relacion agualcemento suele oscilar entre 0,50 y 0,65, excepto cuando las aguas circundantes sean agresivas, en cuyo caso sera necesario utilizar de 0,40 a 0,45. Los vaciados bajo agua suelen ser convenientes, 0 incluso indispensables en algunas situaciones, como por ejemplo para fabricar cajones estancos para represas 0 pilas de puentes, zapatas, paredes sumergidas, acondicionamiento de fondos y otras obras similares. En ocasiones, un sistema empleado es el vaciado de cajones 0 grandes cilindros que luego se van hundiendo aillenarlos. En realidad no son vaciados de concreto bajo el agua, ya que consisten en piezas elaboradas convencionalmente que se !levan flotando hasta ellugar de colocacion y allf se hunden con lastre, que puede ser concreto 0 agregados sueltos. Este procedimiento rue utilizado en parte de la construccion de las pilas del puente General Rafael Urdaneta, sobre el Lago de Maracaibo, asf como en el Muelle de SIDOR, en Matanzas, sobre el Rio Orinoco.

XIII.7 CONCRETOS SIN FINOS Se denominan asf, los concretos constituidos por agregado grueso, cementa y agua. La pasta de cementa solo recubre los granos de agregado y confiere cohesion al conjunto, sin llenar los vados; este tipo de concreto es mas

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liviano que los normales, como en un 30% menos. La resistencia a la com presion no es una caracteristica importante dado que los usos de los concretos sin finos, esencialmente, no son estructurales sino que se utilizan como aislantes, 0 para fabricar pendientes y rellenos.

XIII.7.1 Agregados Los agregados para estos concretos deb en ser de tendencia mono granular, buscando crear vados en su acomodo. Se deb en evitar granos pIanos 0 alargados. El tamano puede ser variado, prefiriendose los comprendidos entre 1" y 2". El porcentaje de finos no debe pasar del 3% en peso. El tipo de agregado mas empleado es la piedra picada 0 el canto rodado. Para lograr una buena adherencia con la pasta de cemento, la superficie de los granos debe estar limpia y libre de polvillo 0 de impurezas.

XIII.7.2 Dosificacion La cantidad de agua necesaria depende de la proporcion cemento/agregado, asi como del tamano, forma y textura del agregado. A titulo de ejemplo solamente, en un concreto elaborado con tamano 3/4" de piedra picada y con relacion 1/9 entre cemento y agregado, se necesitaron 18,2 litros de agua por cada saco de cemento, 10 cual equivale a una relacion agualcemento de 0,43. En caso de usar agregados con marcada capacidad de absorcion, estos deb en ser saturados antes de llevarlos a la mezcladora.

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XIII.8 CONCRETO CELULAR Aunque recibe este nombre en realidad no es concreto porque no cuenta con agregado grueso y a veces tampoco con fino. Es una pasta de cementa yagua, en ocasiones con un poco de arena. A esa mezcla se Ie ana de una espuma especial, estable y persistente, dando lugar a una masa que conserva las celdillas de la espuma cuando se endurece. La espuma se produce con la boquilla de un pequeno compresor de aire actuando sobre una solucion de un producto espumante con agua. Esos productos espumantes son suministrados por empresas fabricantes de aditivos quimicos. La mezcla de la espuma con la pasta de cementa se lleva a cabo en una mezcladora de accion suave, que no llegue a romper la estructura de la masa espumosa. Posteriormente, la mezcla se vierte cuidadosamente en los moldes, se deja fraguar y endurecer. En paises de clima frio es conveniente curar con vapor. En paises calidos basta tapar las piezas 0 reponer el agua evaporada. , Aunque menDs frecuente, otro procedimiento de preparacion consiste en anadir poIvo de aluminio a la pasta de agua y cemento, a veces con algo de arena, y esperar la reaccion con el medio alcalino cementiceo, que genera burbujas de gas hidrogeno las cuales se esparcen y quedan atrapadas por toda la masa. El concreto celular tiene un peso unitario que oscila entre 800 y 1.500 kgflm 3 , con resistencias que varian entre 30 y 60 kgflcm2

XIII.S.l Usos XIII.7.3 Elaboracion En este tipo de concretos carece de sentido medir la trabajabilidad por medio del Cono de Abrams, por 10 cual, la cantidad de agua debera ajustarse de alguna forma hasta lograr que la pasta de cementa cubra, sin escurrir, los granos de agregado grueso. EI mezclado tiene que ser mecanico en mezcladoras giratorias. En la maquina se introduce primero la totalidad de la piedra y la mitad del agua estimada, mezclando durante un corto tiempo. Luego se introduce el cementa y se va anadiendo el resto del agua hasta lograr la pastosidad deseada, pudiendo suceder que sobre 0 falte una pequena porcion de agua. En estos concretos la evaporacion del agua es mas rapida que en los convencionales, por 10 que su manejo debe ser veloz. Inmediatamente despues de mezclados deben ser colocados y no deben ser vibrados porque se segregarian. La compactacion se realiza manualmente con barras 0 con pisones. El curado puede ser normal pero comenzando poco tiempo despues de colocado. La presion sobre los encofrados es muy baja.

El uso mas frecuente del concreto celular es el de cerramientos en forma de bloques 0 de paneles. A veces, en edificaciones muy livianas, se puede usar como tabiqueria portante. Su estructura interna porosa 10 hace excelente aislante termico y acustico. Se puede aserrar y clavar.

XIII.9 CONCRETOS DE ASENTAMIENTO NULO Son concretos muy empleados en la prefabricacion, con un minimo de plasticidad, que pueden no tener ningun asentamiento en el Cono de Abrams, por 10 cual este tipo de ensayo no es de utilidad. En algunos casas puede resultar util la prueba con el consistometro VeBe (vease Seccion II.2.2). Para su colocacion en los moldes 0 encofrados, estos concretos requieren alta energia de vibracion 0 compactacion, con vibradores externos 0 con mesas vibratorias; en ocasiones se colocan tapas sobre los encofrados, a las que se adosan vibradores. Tambien pueden ser compactados por el impacto de una masa en caida libre, como es el caso de pilas y pilotes vaciados en sitio. Como suelen emplearse para concretos de altas resistencias en prefabricacion, requieren elevadas dosis de cemento, asi como agregados limpios, duros y de buena gradacion.

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Dentro de este grupo de concretos sin asentamiento, deb en incluirse los concretos compactados con rodillo, CCR, de reciente usa en pavimentos (anos setenta hacia aca) que con muy escaso contenido de cemento, pero con alta energia de compactacion de rodillos estaticos y vibratorios, han producido excelentes ejemplos de pavimentos, no para autopistas de alta velocidad sino para vias urbanas, estacionamientos, patios de carga y descarga, terminales aereos 0 maritimos, de autobuses, plataformas de albergue 0 de maniobra de equipos militares y otros. Se evita en pavimentos de alta velocidad porque su acabado es Iigeramente rugoso y la circulacion de vehiculos con neumaticos produce una incomoda y perceptible vibracion de baja frecuencia.

XIII. 1 0 CONCRETOS EN MASA Se denominan asi los concretos empleados en la construccion de represas hidraulicas, mas en las de gravedad que en las de arco, asi como a los destinados al vaciado de piezas de grandes proporciones volumetricas, tales como: estribos de puentes, fundaciones de gran tamano y similares. Son elementos en las cuales la proporcion entre su superficie expuesta y su volumen es muy baja. Por esa limitacion para liberar el calor de hidratacion, generado en el interior de su masa, por su superficie, estos concretos pueden sufrir tensiones de origen termico con capacidad de inducir agrietamientos que, en el caso de las represas, constituyen un grave peligro. Ocasionalmente son reforzados con barras de acero. Para evitar 0 arrnonizar esos gradientes termicos en su masa, se acude a diversos recursos entre los cuales destacan los siguientes: Uso de cementos con bajo calor de hidratacion, 0 con adiciones, 0 bien con aditivos ahorradores de cementa e incorporadores de aire para control de la exudacion (vease Capitulos IV y VII). Bajas dosis de cemento. Incorporacion del agua de mezclado en forma de hielo pulverizado 0 en escamas, 10 cual rebaja la temperatura de reaccion y la retarda. Incorporacion del agregado grueso previamente refrigerado por el paso de corrientes de aire frio. Inclusion dentro de la mas a de concreto de un sistema de tuberias 0 serpentines embutidos, por los cuales se hace circular agua fresca como elemento de compensacion termica al calor producido en el interior. Dentro de los concretos en mas a se distingue el denominado concreto ciclopeo, en el cual se incorporan, a mano, agregados de gran tamano y peso (hasta 50 kgO. Este tipo de concreto contiene dosis de cementa muy bajas, entre 120 y 150 kgllm\ y no son reforzados.

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Por sus caracteristicas particulares y como ilustracion de este tipo de concretos, a continuacion se presentan aspectos relevantes del concreto elaborado para la represa de Guri y su realzamiento , con un volumen total vaciado de 6.387.371 m 3 (Roo, 2003). Esta se encuentra ubicada sobre el rio Caroni, al sur del rio Orinoco, Venezuela.

XIII. 1O. 1 Requerimientos Resistentes y Tamaiio Maximo Para la presa de gravedad, la resistencia de diseno a la compresion del concreto en masa se fyo en 140 kgllcm' a los 90 dias. Igual resistencia se establecio para el cimacio del aliviadero, a excepcion de las superficies en contacto con el agua en el tobogan de alivio , que presentaban una zona de 4 metros de espesor y cuyo concreto se diseno para una resistencia a la compresion de 280 kgflcm' . De una manera general, para las menores resistencias se emplearon los mayores tamanos maximos y menores contenidos de cemento. Ejemplos de mezclas tipicas son los siguientes tamanos maximos, resistencias y contenidos de cemento: 6" para 140 kgflcm' (de 140 a 130 kgflm 3 de cemento); 3" para 210 kgflcm' (de 195 a 185 kgflm 3 de cemento); 11/2" para 280 kgflcm' (300 kgflm3 de cemento). XIII. 10.2 Materiales Empleados

Cemento. Se empleo cemento Portland Tipo II. De cada embarque se tomaron 14 muestras que fueron analizadas en ellaboratorio de la compania de cemento; adicionalmente se conservaron 12 muestras, para casas donde fuese necesario realizar ensayos complementarios. Agregado Grueso. El material del agregado grueso era gneis granitico, el cual fue ensayado en cada turno. Cada dia se ensayaban cuatro muestras en 10 relativo a granulometria, peso especifico y absorcion. La dureza era ensayada semanalmente mediante una prueba de abrasion y el tamano de las partlculas fue verificado mensualmente. Los limites granulometricos establecidos son los que se presentan en la Tabla XIII.8. Agregado Fino. El agregado fino provenia del mismo material usado para agregado grueso. La arena manufacturada resultaba aspera y su modulo de finura se mantuvo en una banda angosta, alrededor de 2,90, cerca del limite superior de la esc ala del material aceptable como arena para concreto. Con el proposito de reducir la aspereza de las mezclas de concreto, en algunos casas la arena manufacturada se mezclo con arena natural, redondeada, traida desde depositos existentes en el rio Claro. Los limites de la granulometria se anotan en la Tabla XIII.8. Las muestras de arena se tomaban despues de la operacion de clasificacion, en la via hacia las pilas de arena y, adicionalmente, en los

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TABLA XIlI.8

LiMITES GRANULOMETRICOS PARA LOS AGREGADOS DEL CONCRETO EN MASA VACIADO EN GURI CEDAZO

% Pasante AGREGADO GRUESO

%

PASANTE

AGREGADO

19mm 7" 6" 4" 3" 2" 1112"

1" 3/4" 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100

38mm

76 mm 100

100 90-100 20-55 0-10 0-5

100 90-100 20-55 0-15 0-5

90-100 20-55 0-15 0-5

152mm

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100 90-100 20-25 0-15 0-15

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experiencia indica que aproximadamente la mitad de la dosis media recomendada por el fabricante, era suficiente para lograr el retardo necesario y un comportamiento satisfactorio del concreto. Incorporacion de aire: La naturaleza del agregado de Guri estimulaba la exudacion del concreto. Una arena con un modulo de finura de 2,90 y un retardo predeterminado de 6 horas, producia mucha exudacion. Esta se controlo modificando la cantidad del agente incorporador de aire utilizado, de manera de lograr un contenido de aire deseable.

XIII.10.3 Plantas de Mezclado

95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

sIlos de pesado de la planta de concreto durante la producclOn del concreto. El control de humedad del agregado resulto importante pues condicionaba el contenido de hielo para un asentamiento determinado; aumentos en la humedad de la arena, incrementaban la temperatura de la mezcla. Esta humedad generalmente era suficiente y variaba entre 7% y 8%, de manera que toda el agua de la mezcla era afladida en forma de hielo en escamas. Agua y hielo. La calidad del agua del embalse de Guri era aceptable para la mezcla de concreto. Las propiedades fisicas y quimicas del agua, en promedio, fueron las siguientes: i) pH: entre 5,8 y 6,5; ii) temperatura variable segun la profundidad entre 26°C Y 28,soC; iii) alcalinidad maxima de 3,0 mgll; iv) silicatos entre 4,0 y 7,0 mg!l; v) total de solidos entre 20 y 90 mgll. En las cavas de almacenamiento de hielo en escamas, ubicadas debajo de las maquinas fabricadoras , se ins tala ron termometros; la temperatura debia permanecer entre AOC y -7°C, para que el hielo se moviera adecuadamente y no se formasen tacos durante su descarga y en la operacion de mezclado. Aditivos. Los aditivos quimicos empleados, segun la mezcla, fueron: aditivo incorporador de aire , aditivo reductor de agua y retardador de fraguado, y aditivo retardador superplastificante. Entre sus efectos mas importantes destacan los siguientes: Agente retardador de Jraguado: Para permitir el vaciado de concreto durante los cambios de turno se especifico un retardo de 6 horas. La

La operacion de las plantas de concreto fue verificada por medio de calibraciones programadas cada 50.000 metros cubicos de concreto, 0 cada seis semanas, 10 que ocurriera primero.

XIII. 10.4 Dosificacion y Concreto Fresco En adicion a 10 indicado en la Seccion XIII.10.1, las mezclas de concreto disefladas en ellaboratorio se ajustaban de acuerdo con el contenido de humedad natural del agregado, mediante un compensador automatico. Por cuando solo se usaba hielo en la mezcla, el unico contenido de agua que aparecia en el reglstro grafico era la humedad de la arena. _ Para lograr una trabajabilidad aceptable, en las mezclas con tamanos maximos de agregado de 6 y 3 pulgadas, se empleo mas cemento del necesano por concepto de resistencia. Por cuanto no se disponia de puzolana m de cemza volante (fly-ash) para ayudar en la trabajabilidad, solo se utilizo el cemento. En atencion a que fue necesario colo car un concreto con cero asentamiento al pie de los monolitos de la presa de toma, la mezcla con tamaflo maximo de agregado de 3 pulgadas fue modificada para obtener una mezcla de cero asentamiento , mediante el uso de un retardador superplastthcante que permitio una reduccion del agua de mezcla y una reduccion de cemento de 195 a 170 kgflm 3 La mezcla que se coloco en el interior de la presa y cuyo volumen en la etapa inicial fue de un millon de metros cubicos tuvo la siguiente dosificacion: MEZCLA EWA-6

Resistencia de diseflo Tamaflo maximo Aditivo reductor de agua e incorporador de aire Contenido de cemento Agregado fino Agregado grueso 3/8" - 3/4" (4 ,8 a 19 mm) 3/4" - 11/2" (19 a 38 mm)

140 kgflcm' (28 dias) 6 pulgadas 144 kgflm 3 561 ,6 kgflm 3 324,0 kgflm 3 388 ,8 kgflm 3

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11/2" - 3"

3" - 6"

(38 a 76 mm) (76a 152 rum)

Total agregado Relacion agualcemento Asentamiento Contenido de aire

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432,0 kgflm 3 453,6 kgflm 3 2.160 kgflm 3 0,72

66 mm (2,6 pulgadas) 5,5%

La resistencia a los 28 dias (promedio de 3.836 ensayos) resulto de 179,2 kgflcm' con un coeficiente de variacion de 17,6%; a los 90 dias la resistencia fue de 216,2 kgflcm' y un coeficiente de variacion de 14,5%.

XIII. 10.5 Control del Concreto Fresco y Muestreo Temperatura. Con el fin de minimizar el incremento de la temperatura, el concreto era preenfriado y salia de la planta con una temperatura de 90C. Debldo a la flu ctuacion de la humedad de la arena, la temperatura minima real vario entre 8,6°C y 9,7°C. Ocasionalmente se llego a vaciar a 1l,6°C. Ademas el preenfriamiento, en algunas areas mas limitadas de la obra el con~reto fue postenfriado mediante la utilizacion de tubos empotrado~, a traves de los cuales se hizo circular salmuera refrigerada. Mueslreo. Las muestras de concreto fresco fueron cemidas por el cedazo de 2" (51 mm) y el material pasante se ensayaba en 10 relativo a asentamiento, peso unitario y contenido de aire. Asentamiento. Cuando se detectaba un terceo inaceptable 0 erroneo, el operador de la planta era notificado inmediatamente. El supervisor del tumo, por parte de la Inspeccion, decidia si el terceo debia descartarse. Toma de Cilindros. Los moldes de prueba consistian en cilindros de acero de 15 x 30 cm, que se llenaban con el concreto fresco pasante del cedaz~ de 2" (5 1 mm). Se moldeaban suficientes cilindros para la realizacion de ensayos de compresion, a los 7, 28,'90 Y 365 dias. Numero de Cilindros. Normalmente se hacian entre 10 y 14 cilindros de prueba por dia, los 7 dias de la semana. En el momento cumbre de la construccion, el cuarto de curado del Laboratorio de Concreto llego a contener aproxlmadamente 6.000 cilindros de prueba. Usualmente en el laboratorio se ensayaban 50 cilindros por dia. '

XIII. 10.6 Transporte y Colocacion El concreto era transportado desde la planta de concreto hasta el punto de entrega a una cablevia mediante locomotoras que arrastraban un vagon con dos tolvas de 8 yardas cada una; alli era vaciado a los baldes del cablevia.

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El concreto en masa fue consolidado mediante vibradores de inmersion, accionados por aire comprimido y manipulados por dos operadores. En algunos casos, en que el acceso era restringido 0 donde era necesario vaciar el concreto desde una altura mayor de dos metros, se utilizaron dispositivos denominados ' trompa de elefante', fijados a la parte inferior de los baldes de concreto. En las secciones estructurales se dispusieron capas maximas de 50 cm de profundidad. En las secciones de concreto masivo, cuando se vaciaba sobre roca de fundacion 0 sobre un concreto que tuviese mas de 14 dias, las capas alcanzaron un metro de espesor, en otros casos, las capas fueron de dos metros.

XIII. 10.7 Juntas de Construccion En 10 que respecta a la cara inclinada aguas abajo de la presa original, sobre la cual debia colocarse el concreto de realzamiento, fue necesaria una preparacion especial. Esta consistia en remover de la superficie el mortero meteorizado, sin dislocar el agregado empotrado, con el proposito de crear una superficie rugosa y sana. Se comprobo que con el tratamiento del chorro aire-agua a alta presion se obtenia una superficie satisfactoria; la rugosidad, con depresiones de 3 a 5 mm entre el agregado grueso, era adecuado para lograr una resistencia al corte suficiente en la superficie de contacto entre el concreto viejo y el nuevo de la presa. No se uso mortero entre las juntas de construccion horizontales . Todo el concreto defectuoso expuesto en las juntas de construccion, fue retirado antes de la colocacion de la proxima capa de concreto hasta una profundidad equivalente al tamano maximo del agregado utilizado. Las areas sobre las que se debia vaciar nuevo concreto fueron recubiertas con un agente adherente de resina epoxica. En aquellas areas donde las reparaciones debian quedar a la vista, el cemento usado para el relleno fue una mezcla de cementa blanco y cementa Portland normal, segun la proporcion necesaria para lograr que el color de la reparacion fuese 10 mas parecido posible al concreto circundante.

XIII.11 GROUTING Las reparaciones, vaciados 'de segunda etapa' y rellenos para la nivelacion de equipos que se realizan con los concretos y morteros convencionales, por contener cementa Portland, sufren la tipica retraccion y se contraen, pudiendo separarse el parche 0 relleno recien colocado del res to de la pieza. Esa circunstancia hace que la reparacion 0 nivelacion efectuada sea ineficiente. Para evitar ese efecto, se han desarrollado morteros de 'retraccion compensada' e incluso, a veces, hasta expansivos, que reciben el nombre generico de 'grouting' (del ingles 'grout': mezcla para llenar juntas). Esta denominacion es de usa frecuente en Venezuela. Son productos muy efectivos, tienen buena adherencia y

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altas resistencias iniciales. Deben manejarse con cuidado, por personal con experiencia y segun las instrucciones de las Hojas Tecnicas que deben suministrar los proveedores, usualmente productores de aditivos quimicos. En el extrema de la escala, existen los morteros superexpansivos (vease Secci6n XIII. 15) que se utilizan, exitosamente, como fracturadores 0 demoledores, en competencia con los explosivos detonantes.

XIII. 1 2 CONCRETOS EPOXICOS Son mort eros y concretos cuya matriz conglomerante es una resina y no cemento, general mente con base en adhesivos epoxicos (polimeros sinteticos) de los cuales hay gran variedad. Estos adhesivos se generan por la mezcla de dos productos, una ' resina ' y un 'endurecedor', que deben unirse inmediatamente antes de su uso. Dentro de la masa farmada, se incorporan los agregados que deben ser de alta resistencia y estar limpios. Los usos principales de estos productos son las reparaciones y los vaciados de proteccion (vease Capitulos XVI y XVII). Aun cuando los hay de muchos tipos, sus propiedades mas frecuentes suelen ser las muy altas resistencias mecanicas a las pocas horas, la impermeabilidad y su eficiente protecci6n ante la agresion de agentes quimicos. Desde la decada de los ailos 70 se utiliza un material compuesto (FRP) farmado por una matriz epoxica y refuerzo de fibras que pueden ser: vidrio 0 carbono. Combina una alta resistencia con un espesor acabado de po cos centimetros, por 10 que son ventajosos para: i) reparaciones; ii) refuerzos a flexion, compresi6n y cortante; iii) confinamiento del concreto; iv) aumento de la ductilidad y; v) control de agrietamiento. Diferentes son los concretos y morteros de cementa Portland impregnados o infiltrados con un mon6mero que luego es polimerizado. El mas conocido es el epoxi, aunque tambien se utiliza latex acrilico, polimetilmetacrilato y otros. Se obtiene mayor resistencia mecanica y qufmica, as! como dureza y rigidez.

XIII. 1 3 CONCRETO SIMPLE Se denomina asi un concreto no reforzado, empleado en la construccion; incluye miembros cuyas cuantias de refuerzo son inferiores a los minimos requeridos par las Normas vigentes. Los requerimientos para el empleo de este material, cuya resistencia no debe ser inferior a 210 kgflcm2, se dan en la Norma COVENIN 1753 , Capitulo 19, el cual es esencialmente coincidente con 10 establecido en el codigo ACI 318-2002. Se establecen alii los criterios de diseilo y verificacion de la seguridad.

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XIII. 13. 1 Tipos de Miembros De acuerdo con la Secci6n 19.2.2 de la citada Norma COVENIN, el uso del concreto simple en miembros estructurales esta limitado a: "(i) Miembros en los cuales todas las condiciones de carga generan acciones de arco a la compresi6n, incluidos los efectos sismicos; (ii) Muros y pedestales; (iii) Miembros apoyados en forma continua sobre el terreno 0 sobre otros miembros estructurales cap aces de suministrar sop one continuo a solicitaciones verticales. No se autoriza el empleo de concreto simple en columnas, ni en zapatas apoyadas sobre pilotes".

XIII.13.2 Limitaciones Dado que la integridad estructural del concreto simple s610 depende de las propiedades del concreto, su usa debe limitarse esencialmente a miembros que: i) se encuentran sometidos a tensiones de compresi6n; ii) pueden tolerar agrietamiento aleatorio sin detrimento de su integridad estructural; y iii) aquellos en los cuales no se presupone ductilidad alguna en su diserlO. Aun cuando en el C6digo ACl 318 se autoriza el empleo de concretos simples hechos con agregados livianos, con ciertas restricciones, la falta de experiencia en nuestro medio sobre este tipo de concretos simples aconseJa no autorizar su empleo. El empleo de concreto simple 0 no refarzado en zonas sismicas, s610 se autoriza en forma muy restringida, debido a las inevitables incertidumbres en la evaluaci6n de las solicitaciones debidas a sismos que, en el concreto refarzado, son cubiertas por la ductilidad y continuidad que confiere el acero de refuerzo.

XIII. 13.3 Juntas En obras de concreto simple , las juntas son el unico medio de controlar las tensiones debidas a fluencia, retraccion y efectos de temperatura. Por esta raz6n, los miembros de concreto no reforzado requieren juntas de construcci6n 0 de aislamiento. Estas tienen la finalidad de que no se desarrollen tensiones de tracci6n 0 de flexion en la seccion de la junta despues de su agrietamiento. Estas juntas no son necesarias cuando el agrietamiento aleatorio no afecte la integridad de la estructura y sea aceptable, como par ejemplo, agrietamientos transversales en un pedestal continuo de un muro. Para que las juntas se consideren suficientemente efectivas se requiere, una reduccion de por 10 menos 25% del espesor del mlembro.

XIII. 1 4 CONCRETO ARQUITECTONICO Se utiliza este nombre para designar partes de la obra de concreto que requieren un tratamiento diferente a fin de obtener un efecto estetico determinado. La diferencia puede ser: en la composici6n de la mezcla, en el encofrado 0 en el acabado de la superficie.

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\

XIII. 14. 1 Concretos Coloreados Representa la allernativa a pintura superficial de obras de concreto como puentes, muros y pavimentos. La infl.uencia que cada material componente del concreto liene en el color del concreto endurecido, es funcion de la superficie especifica de cada componente. Por tanto , el color del cemento es determinante, el de la arena infl.uye algo y el del agregado grueso es irrelevante, a menos que que den expueslos por un tratamiento posterior. Usualmente se emplea cementa blanco y arena de color claro 0 semejante al pigmento que va a usarse. Son varios los colores que pueden lograrse en el concreto: Sin pigmentos adicionales se obtiene el blanco del cemento empleado, tanto mejor cuanto mas claro es el color de la arena. Tambien puede afladirse oxido de titanio. Los agregados deb en estar libres de polvillo y de arcilla. Debe emplearse caliza blanca 0 cuarzo como agregado grueso, si va a ser expuesto; la alternativa es utilizar un color contrastante para crear efectos. Con oxidos de hierro pueden lograrse varios colores: amarillo (el mas faciD, ladrillo, rojo (dificil) y negro (queda gris muy oscuro) El negro de humo es dificil de humedecer y dispersar, por 10 que tiende a flotar. Con oxido de manganeso se logra marron. La alternativa es usar oxidos de hierro rojo y amarillo. El verde se obtiene con oxido de cromo y el azul con Phtalocianina 0 con oxido de cobalto. La dosificacion de los pigmentos se expresa como porcentaje en peso referido al peso de cemento. Las cantidades oscilan entre 2% y 8% que no alteran, sensiblemente, los valores de asentamiento y de resistencia. Cuando se trata de pisos, la alternativa es no mezclar los pigmentos con el concreto sino esparcirlos en la superficie fresca y alisar con llana. Adicionalmente al efecto de color, los pigmentos proporcionan mayor dureza superficial. Para mantener la uniformidad del color se recomienda 10 siguiente: El agua debe estar libre de cualquier sustancia que pueda causar manchas. Comprar todo el agregado requerido en un solo lote, si es poco volumen. De 10 contrario, inspeccionar el sitio de explotacion para asegurar la semejanza en el color de lotes sucesivos. Destinar una mezcladora exclusiva para el concreto coloreado 0 lavarla muy bien despues del mezclado del concreto convencional. Usar encofrados limpios, metalicos (sin oxido), plasticos 0 de madera suave cepillada, con espesor no menor de 2,5 cm. Sin clavos alambre 0 trozos de barras.

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I)

L~iRI(JIR','

Los tiempos de desencofrado y de curado deben ser iguales para todos los miembros de concrelo que deban tener igual color. Una ligera limpieza con chona de arena ('sandblasting') produce una apariencia mas uniforme de la superficie.

XIII.14.2 Concreto Texturizado Para obtener este efecto, se modifica la superficie interior de los encofrados, con 10 que se obtiene una textura en la superficie de los elementos de concreto, usualmente en muros de fachada. Es posible adherir, al interior del encofrado, figuras de diseno particular, que luego quedaran reproducidas 'en negativo '. El resultado se traduce en obras de concreto mas agradables a la vista en autopistas, parques y vecindarios. Para obtener una superficie rugosa 0 rUstica en porticos y muros, en el interior del encofrado se aplica aditivo retardador de fraguado, para que la lechada de cemento en contacto con las forma Ie las no frague, y se desprenda al desencofrar, 10 cual debe realizarse entre 24 y 48 horas maximo, despues del vaciado. Luego se lava y se cepilla para exponer el agregado. XIII. 14.3 Concreto Impreso 0 Estampado Es un procedimiento para lograr texturas, a veces colores, en pavi.mentos, aceras 0 caminerias de concreto. Se esparce el pigmento en la superficie fresca y se aplica, manualmente, un conjunto de 'pisones' que tienen estampado, en la superficie, el negativo del motivo que se desea reproducir en el concreto. Es usual estampar formas geometricas 0 imitacion de madera, piedras, ladrillos, baldosas, adoquines y otras. Las imitaciones requieren el usa del pigmento adecuado. Pueden verse ejemplos en algunas aceras de la avenida Francisco Solano y en el Boulevard de Sabana Grande, en Caracas. XIII. 1 5 MORTEROS SUPEREXPANSIVOS Los morleros superexpansivos son ulihzados como fracturadores de rocas, piezas de concreto y olros elementos, sin que sea necesario producir una explosion. El 'ageme demoledor no explosivo' (ADNE) es uno de estos productos, patentado en Japan a finales de la decada 1970/1980. Las experiencias pioneras en Venezuela se remontan al ano 1982 y fueron recogidas en las memorias de ITNAITES Tuneles, Caracas, 1984. Se han empleado por ejemplo, para fracturar rocas asi como en la demolicion de obstaculos para los tuneles y estructuras subterraneas del Metro de Caracas (Monjak,l990)

XIII.1S.1 Procedimiento Tjpicamente, el ADNE se mezcla con agua en una relacion cercana al 0,30

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l

en peso (ex = 0,30). A las 24 horas de haberse iniciado el fraguado, el producto desarrolla un esfuerzo expansivo de 300 kgflcm2, llegando a alcanzar valores que superan los 850 kgflcm 2 Se requieren condiciones apropiadas y controladas de aplicacion como son el confinamiento y la temperatura, que debe estar en el rango de -Soc a + 50°e. El confinamiento se logra introduciendo el mortero fresco en discontinuidades preexistentes (como grietas 0 fallas en la roca) 0 en perforaciones practicadas para tal fin (barrenos). Al fraguar el mortero y producirse la expansion, provoca la fractura del elemento que, posteriormente, puede ser retirado en trozos.

XIII. 1 5.2 Avances Recientes Ya en el siglo XXI, se han empleado herramientas tecnocientificas de investigacion y desarrollo, aplicadas en modelos teoricos y en prototipos fisicos que facilitaron el estudio integral del fenomeno de expansividad. Se utilizo simulacion termoquimica y termodinamica asi como ensayos de curado acelerado y envejecimiento temprano. En cuanto a las nuevas tecnologias de produccion, se ha empleado: la micronizacion 0 pulverizacion limite, para alcanzar valores de finura Blaine muy superiores a los 5.000 cm2/gramo; la incorporacion de polimeros naturales y sinteticos; la adopcion de sistemas de amalgamado molecular; y la utilizacion de procesos controlados en extremos de temperatura, presion y flujo . Todo 10 anterior ha permitido obtener esfuerzos expansivos sobre los 1.300 kgflcm 2, a las 24 horas, en una temperatura ambienle de 20°e.

REFERENCIAS ACI 207.1R-96 Mass Concrete. ACI 213 R-99 Guide Jor Structural Lightweight Aggregate Concrete. ACI 303 R-91 Guide to Cast-in Place Architectural Concrete Practice. ACI 363 R-97 State oj the Art Report on High Strength Concrete. ACI 506 R-95 Guide to Shotcrete. ACI 506.2 -95 Specification Jor Shotcrete. ACI 523.1R-92 Guide to Cast-in-Place Low-Density Concrete. ACI 544.1R-96 State oj the Art Report on Fiber ReinJorced Concrete. ACI 548.1R-97 Guide Jor the Use oj Polymers in Concrete. ACI 549 R-97 State oj the Art Report on Ferrocement. MONjAK TOMISLAV. El Agente Demoledor No-Explosivo (ADNE) y los criterios ingenieriles practicos para la iniciaci6n de Jracturas controladas en rocas y estructuras de concreto. TrabaJo de ascenso a la categoria de Profesor Agregado, Ucv, Caracas, 1990. PORRERO JOAQuiN. Preparaci6n y control de los concretos para los sistemas de paredes estructurales. AVESIPE, Caracas, 1980. Roo HERMAN. Comunicacion personal, Caracas, 2003.

XIV EVALUACION DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

CAPiTULO

El concreto es un material heterogeneo cuya calidad depende de numerosas variables entre las cuales se han sefialado: a) b) c) d) e) f)

las caracteristicas de cada uno de los materiales componentes por los que esta [ormado; las proporciones en que esos materiales son mezclados entre si; los procedimientos de mezclado; el transporte; la colocacion y compactacion, y; el curado.

Todo ella da lugar a que, aun para una misma clase y tipo de concreto, el material presente una cierta variabilidad en sus propiedades. Hay que afiadir que, en general, los metodos que se disponen para determinar las prople~ades del concreto tambien son poco precisos, puesto que tanto en la preparaclOn de las probetas como en sus ensayos, se considera que se producen vanaciones. De modo que en la evaluacion de la cali dad del concreto se debenmclUlr dos aspectos. el concepto de valor promedio y el de la dispersion 0 vanablhdad. ... El control de calidad es el instrumento con el que se trata de dlsmmUlr la variabilidad de todas y cada una de las facetas del concreto; desde su dosificacion hasta el producto final. Hoy en dia se entiende por control de cali dad no solo el plan correctivo de medidas, comparaciones y enmiendas, sino los planes glob ales organizativos que tienen que ver con el material, con los procedlmlentos, con la empresa y con las condiciones generales. Cuanto mas ehClente sea ese control, mejor cali dad dentro de su esc ala tendra ese producto. Sin embargo, debido a la naturaleza heterogenea del concreto, las condiciones de los equip os de produccion y de medicion, y las caracteristicas de los procedimientos empleados, la variabilidad tiene un limite practico por debaJo del cual no puede ser disminuida Tal variabilidad debe ser aceptada y conslderada al evaluar el concreto como un material estructural.

XIV.1 OBJETO El proposito esencial de este Capitulo es establecer procedimientos con

I

,

},

l

un fundamento estadistico, que ayuden a planificar la eJecucion de ensayos y el manejo de los resultados de la manera mas eficiente posible, tanto en 10 referente al control de calidad como al cumplimiento de las especificaciones. Los procedimientos que se presentan han sido elaborados para el concreto, con especial referencia al analisis y tratamiento de los resultados de los ensayos normativos a la compresion. Sin embargo, los principios estadisticos utilizados son generales y, por tanto, tambien son (niles para el tratamiento de resultados de ensayos que evaluen otras propiedades del concreto 0 tambien las de cualquier otro material como par ejemplo el acero de refuerzo (vease Capitulo XVIII). En el concreto pueden ser crfticas otras solicitaciones, diferentes a la resistencia a la compresion, tales como: la capacidad de transmitir corte, la retraccion, la durabilidad, el desprendimiento de calor u otras; sin embargo, las pruebas de compresion siguen significando un indice adecuado para conocer la calidad general del material y su variabilidad. Un gran numero de propiedades del concreto, incluida su resistencia a la compresion, se determinan sobre muestras del material tornado cuando todavla se encuentra en su estado fresco y antes de ser colocado en los mol des 0 encofrados. Por esta razon, sus resultados no pueden expresar la calidad real que tendra el material en el elemento estructural. Lo que reOeJan es su calidad potencial, que solo se desanollara en el concreto de la obra si, complementariamente, las operaciones de colocacion, compactacion y curado son bien ejecutadas. Mediante los procedimientos que aqui se describen, desde el momento en que se disponga de los resultados de los primeros ensayos se podra lograr una estimacion de la calidad del concreto, con un aceptable sustento probabilistico. Es claro que, cuanto mas numerosos sean los resultados de los ensayos de que se disponga, la calidad del material se podra conocer con mayor precision y seguridad; de igual modo, las medidas correctivas que se pudieran sugerir podran ser mas acertadas. Los procedimientos estadisticos se basan en el supuesLO de que los ensayos han sido bien eJecutados sobre muestras representativas del material, tomadas al azar, dando a cualquiera de las partes constitutivas las mismas oporLun idades para ser elegidas como muestras. La seleccion de muestras basadas en criterios personales puede conducir a resultados distorsionados, carentes de validez. La tarea de seleccion de muestras se facilita con el usa de tab las de numeros aleatorios Los textos del presente Capitulo estan esencialmente basados en un trabajo elaborado par el Profesor joaquin Ponero en 1982, en colaboracion con un grupo de investigadores y do centes del Instituto de Materiales y Modelos Estructurales, IMME, de la Universidad Central de Venezuela. Ese trabajo sirvio de base para la estructuracion de la Norma COVENIN 1976, "Evaluacion de los Ensayos de Resistencia del Concreto", publicada en 1987, reaprobada en 1999 y revisada a inicios de 2003.

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XIV.2 VARIACIONES DE LA CALI DAD DEL CONCRETO Las variaciones que presentan los resultados de los ensayos del concreto tienen dos origenes: por un lado las variaciones reales de cali dad que tiene el material y, por el otro, las variaciones aparentes provenientes de la imprecision intrinseca de los ensayos (procedimientos, personal, equipos, medio ambiente). Cuando se trata de la resistencia del material, las principales causas de estas variaciones se indican en la Tabla XIV 1; las principales fuentes de variacion de los ensayos se indican en la Tabla XIV 2. Cuando los ensayos se hacen de forma adecuada, siguiendo detenidamente sus metodos, las variaciones que introducen son de una magnitud bastante menor que las producidas por las reales alteraciones del concreto como material. Por el contrario, cuando los ensayos se hacen en forma inadecuada 0 descuidada en algunas de sus partes, las variaciones que se producen pueden llegar a igualar 0 superar a las debidas al material. Los ensayos mal hechos pueden indicar graves deficiencias de calidad y variabilidad del concreto que, en realidad, no existen (vease Seccion XIV9, 2). Basados en esos resultados, cualquier plan de control termina siendo inoperante.

XIV.3 ALCANCE DE LOS PRINCIPIOS ESTADisTICOS La estadistica permite condensar datos y presentarlos en forma probabilistica, de manera que sean mas facilmente comprensibles y comparables. Constituye la herramienta mas adecuada y util de la cual se dispone para el control de la calidad, tanto en su etapa de planificacion como en la interpretacion de los resultados. Sin embargo, la estadistica en si no permite la toma de decisiones; estas tienen que basarse en criterios de otra indole. La informacion estadistica permite calcular las probabilidades de que se excedan, 0 se alcancen, ciertos !imites que deben ser fijados por procedimientos ajenos a ella; estos se encuentran frecuentemente basados en estimaciones, acuerdos 0 decisiones condicionadas por la experiencia. Lo importante es que una vez convenidos unos limites de calidad, se mantengan invariables en todas las circunstancias, 10 cual establecera una referencia segura a la cual atenerse.

X IV.4 SiMBOLOS En este Capitulo se emplean los siguientes simbolos: Xi = Un valor individual cualquiera. X = Promedio 0 media muestral. f.L = Media del universo. S = Desviacion estandar muestral. Se = Desviacion estandar de los ensayos.

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(J"

=

(J" Con

v

Desviacion estandar del universo. =

TABLA

XIV.2

PRINCIPALES FUENTES DE VARIACION APARENTE DE RESISTENCIA EN LOS ENSAYOS DE CONCRETO

Desviacion estandar del concreto, excluida la de los ensayos.

Toma inadecuada de la muestra que mas bien corresponda a una parte segregada de la mezcla y que no sea representativa de la calidad del producto. Remezclado inadecuado de la muestra y confecci6n de las probetas de ensayo con partes no homogeneas de esa muestra, segregada por la pro pia operaci6n de muestreo. Tecnicas inadecuadas de llenado y compactaci6n de los moldes en las que no se cumplen estrictamente los requisitos normativos, incluidas las caracterfsticas de la barra compactadora. Alteraci6n del material de las probetas por inadecuado traslado prematuro de las mismas, que pueden sufrir golpes 0 vibraci6n por el transporte. Conservaci6n de las probetas antes de ser desmoldadas, en ambientes de temperaturas extremas, alejadas de las exigidas por las Normas. Si los mol des estan tapados, las temperaturas altas producen un aceleramiento del desarrollo de resistencias y si, por el contrario, estan destapados se produce una desecaci6n que da resistencias iniciales altas (24 horas) pero disminuye la cali dad del concreto a la edad normativa de 28 dfas. Conservaci6n de las probetas, en algunos intervalos de tiempo entre el desmoldado y el ensayo, en ambientes no apropiados, principalmente en cuanto a temperatura; tal situaci6n puede suceder cuando hay retardos en el transporte de las probetas allaboratorio, 0 cuando el ambiente de curado en ese lugar no es apropiado. Desecaci6n excesiva de las probetas por sacarlas del ambiente humedo de conservaci6n mucho tiempo antes del ensayo y mantenerlas durante ese lapso en un ambiente desecante. Capas de refrentado excesivamente gruesas y/o mal colocadas. Mala ejecuci6n del ensayo en sf mismo por mal centra do 0 inclinaci6n de la probeta en la prensa de ensayo, aplicaci6n de la carga a velocidad inconveniente, 0 golpes de carga por mal manejo de las prensas manuales, 0 deficiencia de las mismas. Prensas mal calibradas que pueden marcar cargas diferentes de las que realmente se estan aplicando.

Coeficiente de variacion muestral. n = Numero de datos de la muestra. d = Rango. kr = Factor de ponderacion del rango. z = Variable tipificada de la distribucion normal. TABLA

=

XlV. I

PRINCIPALES FUENTES DE VARIACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO COMO MATERIAL

A) CAUSAS DE LAS ALTERACIONES DE LA RELACION AGUAICEMENTO

• Control deficiente de las proporciones de dosificaci6n de cualesquiera de los materiales componentes de la mezcla, incluidos los aditivos, especialmente falta de exactitud en la medida del agua. • Cambios no controlados en la humedad de los agregados, especial mente si estos cambios son de magnitud importante y/o bruscos. • Alteraciones de la granulometrfa de los agregados, especialmente en el contenido de ultrafinos como: polvo y arcillas. • Variaciones en la cali dad intrfnseca de los agregados, tales como: forma de las partfculas y capacidad de absorci6n de agua. • Variaciones en la calidad del cementa que se esta usando, principalmente si hay cambios de marca de este producto. • Variaciones en la eficiencia de los aditivos, si es que se usan. • Cambios no controlados de las condiciones ambient ales en que se hace la mezcla, principalmente de la temperatura ya que la trabaJabilidad de la mezcla cambia con ella. Para que no se altere la resistencia, se deben compensar estos cambios modificando el disefio (dosis de cemento) y no alterar la proporci6n agua/cemento . • Adici6n de agua no prevista, la cual se hace necesaria para poder colocar concreto que perdi6 trabajabilidad debido al tiempo de transporte y una espera prolongada mas alb de 10 previsto (Nota 1). B) ALTERACIONES POR SEGREGACION

• Deficiencias en el mezclado debidas a mal funcionamiento 0 mal maneJo de la mezcladora (Nota 2). Detectadas en la obra, personal experimentado puede ponerlas en evidencia con el Cono de Abrams. Nota I Las muestras puc den ser tomadas a la salida de la mezcladora, a la llegada a la obra 0 en el momento en que el concreto esta siendo colocado; por 10 tanto las alteraciones debidas al trans porte y la espera podran 0 no influir en los ensayos, seglin el lugar y momenta de la toma de la muestra. Nota 2 En realidad las deficiencias del mezclado pueden pasar desapercibidas en los ensayos dcbido a que, en el remezclado de la muestra que se hace posleriormenle a su lorna, puede suavizarse en parte la heterogeneidad, especialmenle si el volumen de la muestra es considerable. Cuando hay problemas de este tipo, se recomiendan pruebas especificas de eficiencia del mezclado, seglin la Norma COVENIN 633, "Concreto prcmczelado. Requisitos" (ASTM C 94).

(

XIV.S PAUMETROS ESTADisTICOS Algunos de los parametros estadisticos fundamentales se dan a continuacion. Promedio, X. Es la tendencia central del valor del resultado de los ensayos

o datos. (14.1)

;\1

\

\ r

('

l

R.

I \\

I

1<

Desviaci6n estandar s. Es el indice estadisticamente mas representativo de la dispersion 0 variabilidad de los datos. 5e puede calcular mediante las formulas: ~~ (X, -

xj

(n - 1)

TABLA

-

1) (5 1Y+ (n, - 1) (5)'

(n l + n, - 2)

NUMERO DE ENSAYOS, n

2 3 4 5 6 7 8 9

5 = Promedio de la desviacion estandar cuando se tiene informacion de dos registros de ensayos; 5),52 = Desviaciones estandar calculadas de los dos registros de ensayos, n) Y n 2, respectivamente; n), n 2 = Numero de ensayos en cada registro.

Rango d. 5e denomina asi a la magnitud de la diferencia entre el valor mayor y el menor del grupo de datos que se esta considerando. (144)

Rango ponderado. Con el rango se puede obtener una estimacion del limite superior de la desviacion estandar. Para ella basta multiplicarlo por un valor estadistico, k" que es funcion del numero de datos 0 valores; estos se senalan en la Tabla XIV3. 5 = kr • d

10

(145)

El rango ponderado es sumamente util cuando se dispone de pocos valores; la informacion que suministra se considera tan valida como la del calculo de la desviacion estandar mediante formulas.

()

L

r \l

kr 0,8865 0,5907 0,4857 0,4299 0,3946 0,3698 0,3512 0,3367 0,3249

FACTOR,

Coe[iciente de Variaci6n, v. Es la relacion entre la desviacion estandar y la media, expresada usual mente en forma porcentual. ' v= ~ .100(%)

(14.3)

donde:

d = X max -Xmin

I

XIV.3

(142)

El valor de 5 tambien puede calcularse a partir de dos registros de ensayos del mismo material, con desviaciones estandar 5) y 52, por medio de la formula:

u

FACTOR DEL RANGO PONDERADO

En la formula anterior, el sustraendo del numerador tambien puede calcularse como: n(X)2

(n l

c

[)

X

(14.6)

En algunos fenomenos, la variabilidad tiene cierta dependencia de la magnitud medida. En esos casos, es mas adecuado emplear el coeficiente de variacion que la desviacion estandar como indice de la variabilidad. En el concreto no es asi, pero sin embargo se usa muy profusamente el coeficiente de variacion.

XIV.S.l Parametros del Universo Tanto la media X, como la desviacion estandar 5, son obtenidas con los datos disponibles y son parametros muestrales. 5e denominan lestadisticos l. Pero en realidad solo son estimaciones de la media y de la desviacion verdadera del material, valores a los cuales se aproximaran mas 0 que representaran con mas precision, cuanto mayor sea el numero de datos que se haya utilizado en su calculo. A los parametros verdaderos se les denomina parametros del universo 0 parametros teoricos, ya que en realidad el concepto de los mismos es teorico. Para simbolizarlos se usan las letras griegas /-1 para la me did a universal y (J" para la desviacion estandar universal. Mas adelante, en la formula (14.8), se indica como cuantificar probabilisticamente la concordancia entre la media muestral y la del universo.

XIV.6 LA DISTRIBUCION NORMAL Cuando los valores que representan un fenomeno mensurable se colocan en un grafico cartesiano como el de la Figura XIV 1, que tiene en las abscisas las

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ \

,

magnitudes (expresadas por intervalos) y en las ordenadas las frecuencias con las que ocurren 0 suceden esos intervalos de magnitudes, se aprecia que los valores extremos, los muy altos y los muy bajos, son relativamente escasos; por el contrario, las magnitudes cercanas a la media son abundantes. Para muchos fen6menos la distribuci6n toma una forma acampanada como la de la citada figura. As! sucede con los resultados de los ensayos de resistencia del concreto y con otras propiedades de este y de otros materiales (vease Figuras XIV 1 Y XIV2). Por su similitud con ciertos fen6menos naturales, pero principalmente por las facilidades de manejo y calculo que proporciona, en estadistica se suele tamar como modelo de distribucion la que se denomina distribucion normal, cuya representacion aparece dibujada en la Figura XIV2 y que no es otra sino la clasica 'Campana de Gauss'. Muchas propiedades de los materiales, y en particular la resistencia a la compresion del concreto, no se distribuyen estrictamente segun una curva normal; sin embargo, las diferencias son relativamente pequenas y quedan ampliamente compensadas por las ventaj as de emplear la distribucion normal indicada. La curva de distribucion normal es simetrica, tiene dos mitades iguales que se unen en el valor medio ( fL). Restando y sumando el valor de la desviacion estandar (a ) al valor medio, se obtienen las magnitudes que corresponden a los puntos de inflexion de la curva: ( fL - a ) y ( fL + a ), razon por la cualla 'esbeltez' de la curva senalara la mayor 0 menor variabilidad de los datos. Curvas con tendencias planas indica ran una gran variabilidad 0 dispersion (vease Figura XIV3).

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Porcenlajes

r---- - - - --+--I I

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I

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13.6

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I

I I ---r34.1 ---r--

I

I

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1---68.3~ I I

I I

-3

99. 7 --~-_\__---_____j

-2

I

I

I

I

I

2.15 ---;"'-0,13

34. 1 --to-- 13.6

I

I

I

I

I

I

I

I

I

.1

-1

iI I

.2

+3

z

XIV2

AREA BAJO LA CURVA NORMAL ENTRE ALGUNOS PUNTOS SINGULARES

Z ' -1,645

., u

15

-/ -

~

6

w

5

. <

" ~ ~ ~~

4

3

~

r-

r-

N: 17 1

Fer: 263 kg' /cm 2

r:1 ·40, 1 kgffern 2

/

10

;:

100

!200

;

I

-H~

/

.~ 5-

I jJ·3(J

100

250

I .l1-10'

300

\ FIGURA

I 350

XlV3

DISTRIBUCION NORMAL PARA TRES CONCRETOS CON IGUAL RESISTENCIA ESPECIFICADA Y DISTINTOS VALORES DE DESVIACION ESTANDAR I 400

R, kgf/cm 2

I lJ tHY

XlVI

EJEMPLO DE DISTRIBUCION ESTADisTICA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO (FUENTE: PARQUE CENTRAL, CARACAS)

400

'-.. 260

1"IN I 1 11----

5fJ ,50

300

L.... 276

Fe" 194

:...··... 244

\l

1/

I

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1

2

FIGURA

1- --'

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7

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"uw "'"

r -i- "'.

8

'"u '-

z w

7n

7-

El area baJo la curva normal representa la frecuencia 0 probabilidad de ocurrencia del fenomeno. Por tanto, como todos los casos posibles se encuentran bajo la curva, el area total es igual a uno, 10 que representa una probabilidad de 100%. El area bajo la curva entre dos valores de la variable, representa la probabilidad de que se presenten resultados entre esos valores. En general, cualquier valor Xi de los senalados en la abscisa de la Figura XIV 1 se puede expresar como:

,

\1

,

I

"

I

I

[

\

,

L

(147)

(

I

(\

F' ,

r

i.(

I

eli

i.(

,

I

TABLA XIV.4 RELACIONES ENTRE Z Y EL AREA BAJO LA CURVA DE LA DISTRIBUCI6N NORMALIZADA (')

z

donde: z es la variable tipificada de la distribucion normal que puede tener valor positivo

0

negativo, segun el valor Xi sea mayor

0

menor que J-L. Observese que en

la formula (14.7), el sumando zO' se encuentra relacionado con el area bajo la curva, que no es mas que una me did a de la probabilidad. ASf, la probabilidad de encontrar resullados de ensayos entre los Ifmites J-L - 0' (z = -1) Y J-L + 0' (z = 1) es de aproximadamente 68,3% y la probabilidad de encontrar resultados menores de J-L -20' (z = -2) es de 2,28%. En la Figura XIV2 se dan las areas (0 probabilidades) que corresponden a varios valores caracterfsticos, obtenidos restando y sumando 'z veces' la desviacion estandar (0'), al valor medio (J-L)' Esta figura, expresada en terminos de la media (J-L) y de la desviacion estandar (0') sigue utilizando el procedimiento de tener las magnitudes divididas en 'veces a' respecto a la media, para 10 cual la variable X que representa las magnitudes en el eje de las abscisas, se cambia por el escalar z, variable tipificada; de la formula 14.7 se obtiene: (147a) En la practica, debido a que solo se dispone de la media muestral X y no la del universo J-L, se utiliza un estimador representado por: z = (Xi - X)

/ 0'

(14.7b)

Si el resultado es un valor positivo de z, indica que el valor Xi es superior a la media y la probabilidad de ocurrencia es superior al 50%, segun se comprueba en la Tabla XIV4. De forma similar, la probabilidad asociada a un valor negativo de z (menor al 50%) se indica tambien en la Tabla XIV4. En esta se dan las relaciones entre la variable z y la probabilidad de ocurrencia de valores menores que el limite representado por esta variable; tal como se ha dicho, z puede ser positiva 0 negativa, dependiendo de que Xi sea mayor 0 menor, respectivamente, que X Cualquiera de los parametros involucrados en las formulas (14.7a) a (14.7b), pueden ser incognitas: el valor (X), la probabilidad de ocurrencia (area asociada a 'z'), el valor medio (X) y, en ciertas circunstancias, hasta la desviacion estandar (S) La relacion que permite calcular la precision de la media obtenida con n ensayos es la siguiente:

-

:±:: z'O'

('J Areas 0

J-L=X= - -

Vn

0,0006 0,0007 0,0008 0,0010 0,0011 0,0013 0,0016 0,0019 0,0022 0,0026 0,0030 0,0035 0,0040 0,0047 0,0054 0,0062 0,0071 0,0082 0,0094 0,0107 0,0122 0,0139 0,0158 0,0179 0,0202 0,0228 0,0256 0,0287 0,0322 0,0359 0,0401 0,0445 0,0495 0,0548 0,0606 0,0668 0,0735 0,0808 0,0885 0,0968 0,1056 0,1151 0,1251 0,1357

(148)

indicado.

z

z

z 0,00001 -4,265 0,0001 -3,719 0,001 -3,090 0,005 -2,576 0,01 -2,326 0,02 -2,054 0,025 -1,960 0,03 -1,881 0,04 -1.751 0,05 -1,645 0,06 -1,555 0,07 -1,476 0,08 -1,405 0,09 -1,341 0,10 -1,282 0,15 -1,036 0,20 -0,842 0,25 -0,674 0,30 -0,524 0,35 -0,385 0,40 0,253 0,45 -0,126 0,50 0 0,55 +0,126 0,60 +0,253 0,65 +0,385 0,70 +0,524 0,75 +0,674 0,80 +0,842 0,85 +1,036 0,90 +1,282 0,91 +1,341 0,92 +1,405 0,93 +1,476 0,94 +1,555 0,95 +1,645 0,96 +1,751 0,97 +1,881 +1 ,960 0,975 0,98 +2,054 +2 ,326 0,99 0,995 +2,576 0,999 +3,090 +3,719 0,9999 0,99999 +4,265 I d es d e z - 00, hasta el valor z · probabilidades en tanto por uno, resu Ita d 0 d e Ia mtegra

-3.25 -3,20 -3,15 -3,10 -3,05 -3,00 -2,95 -2,90 -2,85 -2,80 -2,75 -2,70 -2,65 -2,60 -2,55 -2,50 -2,45 -2,40 -2,35 -2,30 -2,25 -2,20 -2,15 -2,10 -2,05 -2,00 -1,95 -1,90 -1,85 -1,80 -1,75 -1,70 -1,65 -1,60 -1 ,55 -1,50 -1,45 -1 ,40 -1,35 -1 ,30 -1 ,25 -1,20 -1 ,15 -1 ,10

0,1469 0,1587 0,1711 0,1841 0,1977 0,2119 0,2266 0,2420 0,2578 0,2743 0,2912 0,3085 0,3264 0,3446 0,3632 0,3821 0,4013 0,4207 0,4404 0,4602 0,4801 0,5000 0,5199 0,5398 0,5596 0,5793 0,5987 0,6179 0,6368 0,6554 0,6736 0,6915 0,7088 0,7257 0,7422 0,7580 0,7734 0,7881 0,8023 0,8159 0,8289 0,8413 0,8531 0,8643

-1,05 -1,00 -0,95 -0,90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70 -0,65 -0,60 -0,55 -0,50 -0,45 -0,40 -0,35 -0,30 -0,25 -0,20 -0,15 -0,10 -0,05 0,00 +0,05 +0,10 +0,15 +0,20 +0,25 +0,30 +0,35 +0,40 +0,45 +0,50 +0 ,55 +0,60 +0,65 +0,70 +0,75 +0,80 +0,85 +0,90 +0 ,95 +1,00 +1 ,05 +1,10

0,8749 0,8849 0,8944 0,9032 0,9115 0,9192 0,9265 0,9332 0,9394 0,9452 0,9505 0,9555 0,9599 0,9641 0,9678 0,9713 0,9744 0,9772 0,9798 0,9821 0,9842 0,9861 0,9878 0,9893 0,9906 0,9918 0,9929 0,9938 0,9946 0,9953 0,9960 0,9965 0,9970 0,9974 0,9978 0,9981 0,9984 0,9987 0,9989 0,9990 0,9992 0,9993 0,9994

+1 ,15 +1,20 +1 ,25 +1,30 +1,35 +1,40 +1,45 +1,50 +1,55 +1,60 +1,65 +1,70 +1,75 +1,80 +1,85 +1,90 +1,95 +2,00 +2,05 +2,10 +2,15 +2,20 +2 ,25 +2,30 +2,35 +2,40 +0,45 +2 ,50 +2,55 +2,60 +2 ,65 +2,70 +2,75 +2,80 +2,85 +2,90 +2,95 +3,00 +3,05 +3,10 +3 ,15 +3,20 +3,25

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I

I

donde z' sigue siendo la variable tipificada de la distribuci6n normal, pero se refiere ala poblaci6n de promedios de grupos de n ensayos. Observese que cuando n se hace muy grande la di[erencia entre f.L y X tiende a ser nula; es decir el promedio de todos las 'promedios' Liende a la media del universo. Para calcular la dispersi6n que resulta de las dispersiones debidas a varias causas di[erentes (a], a 2 , .... an) incluyendo la desviaci6n estandar (Se), se suman en forma cuadratica por medio de la f6rmula siguiente: (14.9)

Estrictamente, esta f6rmula s610 es valida cuando las variables, en este caso las causas de a, son independientes entre sf.

XIV.7 APLICACION XIV.7.1 Resistencia Especificada en el Proyecto Estructural Para el calculo estructural se toma como resistencia de referencia del concreto la correspondiente a los ensayos de compresi6n que se hacen en probetas normalizadas del material (vease Secci6n XI.2). Pero los resultados de esos ensayos no son iguales entre si, existen variaciones porque la resistencia de un material no es un parametro deterministico sino probabilistico; al respecto deb en hacerse las siguientes consideraciones: La resistencia media no resulta adecuada como valor de referencia, ya que es independiente de la dispersi6n 0 variabilidad de los datos, dejando asi fuera de control ese parametro; ademas, su empleo implicaria aceptar que la mitad del concreto colocado en obra tend ria una resistencia real inferior a la resistencia de referencia. Por seguridad de la estructura pareciera conveniente que ninguna parte del concreto que se coloca tuviera resistencia men or que un determinado valor Fc escogido para el diseno Sin embargo, los principios estadisticos senalan que no es posible establecer como resistencia para el ensayo normativo un valor minimo; por pequena que sea, siempre habra una probabilidad de que se presenten valores menores del Fc especificado. Para que, con la resistencia de un concreto, esta probabilidad termine siendo practicamente nula, habria que establecer un valor limite muy bajo 10 cual resultaria antiecon6mico. En la practica se emplea como resistencia de referencia 0 resistencia de calculo especificada en el proyecto estructural, Fc, un valor debajo del cual se acepta que quede una determinada fracci6n del concreto que se

"

"

I

denomina '[racci6n defectuosa', 0 'cuantil' (vease Figura XIV3); es decir, entre las bases de la confiabilidad estructural se acepta explicitamente, que la resistencia de calculo Fc se encuentra asociada a una cierta probabilidad de no ser excedida, 10 cual no es mas que el reconocimiento de la variabilidad propia del concreto. En el caso de la Norma COVENIN 1753, ese cuantil es igual 0 menor que el 9%.

XIV.7.2 Implicaciones del Control en la Seguridad La resistencia de proyecto Fc, se establece con base en los requerimientos estructurales y, obviamente, en las posibilidades tecnicas de fabricar ese tipo de concreto. La fracci6n defectuosa esta intrinsecamente establecida en cada Norma de calculo. Para estructuras especiales (reactores nucleares, represas de concreto) las Normas suelen considerar 0 bien cuantiles mas reducidos 0 una mayoraci6n de las acciones. Una vez fijados ambos valores, Fc y cuantil ([racci6n defectuosa 0 probabilidad de no excedencia), deben mantenerse tanto en el diseflo de mezcla como en el diseflo estructural; las comprobaciones de control debe ran satis[acer los valores seleccionados. Cuando no se cumplan los requisitos de resistencia especificada de proyecto 0 la [racci6n defectuosa resulte ser mayor, el concreto tendra una calidad inferior a la prevista y por tanto se estara afectando la seguridad de la obra. Por el contrario, en un concreto que cumpla ambos requisitos, la posibilidad de que se elabore un volumen sustancial de material con resistencias tan bajas como para amenazar la seguridad de la estructura, resulta alta mente improbable. En la practica, sin embargo, en algun momenta pueden aparecer valores de resistencias anormalmente bajos, debido, entre otros, a errores accidentales u ocasionales. Estos casos deb en ser tratados de manera especial y los valores involucrados, en caso de comprobarse la anomalia, no deben formar parte de la poblaci6n de datos que representan al concreto producido.

XIV.7.3 Mayoracion de Resistencias Para poder satis[acer la resistencia de calculo Fc exigida, la resistencia media del concreto a ser vaciado Fcr debe ser mayor que aquella, ya que la fracci6n defectuosa permitida es relativamente pequena (vease Secci6n VI.4.4). EI aumento necesario para pasar de la resistencia Fe al valor medio requerido Fcr, va a depender del valor de la [racci6n defectuosa normativa y del grado de dispersi6n de los resultados. Sustituyendo en la f6rmula (14.7), Xi por Fc, y f.L por Fcr se obtiene: (14.10) Fc = Fcr + za Despejando la resistencia media requerida, se obLiene:

\1

\

,

,

Fcr = Fc -

(

ZIT

)

\

l

,t

(1410a)

b)

La condicion de diseflo requiere que en todos los casas Fcr ~ Fc - ZIT; Z tendra un valor negativo para que la probabilidad de excedencia sea suficientemente alta (mayor que 50%). En la Norma COVENIN 1753, el valor adoptado para Z es igual a -1,34, 10 cual implica una probabilidad de no excedencia de Fc igual al 9%; es decir, de 100 ensayos, en terminG medio, 91 daran resistencias mayores que Fc. Hay otros metodos para calcular la resistencia media requerida para el diseflo de la mezcla, aplicando coeficientes de seguridad 0 basados en el coeficiente de variacion; sin embargo, el que se ha descrito es apropiado para el control del concreto, pues esta basado en principios estadfsticos probados y reconocidos. En procesos bien controlados, con bajas dispersiones IT , la mayoracion (ZIT) sera menor que en el caso de elevadas dispersiones. La resistencia media Fcr que debe ser alcanzada con los materiales y la tecnologia disponible, es un problema de diseflo de mezclas. Una vez lograda y mantenida, ella garantiza que se estan cumpliendo los requisitos de resistencia Fcr y de fraccion defectuosa y, por tanto, se asegura la resistencia Fc supuesta en el proyecto estructural, siempre que la dispersion se mantenga por debajo de 10 establecido.

c)

XIV.7.4 Desviacion Estimdar Conocida Al menDs 30 ensayos Si se dispone de suficientes antecedentes de un concreto analogo al que se va a comenzar a utilizar, el valor IT de ese conjunto de datos puede ser empleado para el calculo de Fcr, siempre y cuando se tenga previsto emplear: el mismo control de los materiales componentes, el mismo equipo y las mismas condiciones de trabajo. Se presupone que los datos del concreto anterior provienen de mas de 30 ensayos, 0 de dos grupos de ensayos consecutivos que totalizan por 10 menDs 30 ensayos, y que el valor de Fc de ese concreto, no es muy diferente del Fc del nuevo concreto; en las Normas vigentes esa diferencia no debe ser superior a 70 kgUcm'La desviacion estandar podra determinarse cuando la planta de produccion del concreto tenga un registro aceptable de ensayos. De acuerdo con la Subseccion 5.4.1.1 de la Norma COVEN IN 1753, el registro de ensayos se considerara aceptable cuando se cumpla con las tres condiciones siguientes: a)

Representar los materiales, los procedimientos de control de cali dad y condiciones similares a las que se esperan en obra, con cambios en los materiales y las dosificaciones en los registros de ensayo, tan amplios como aquellos que se esperan en la obra a construir;

,

Representar un concreto cuya resistencia Fc este dentro del limite de ± 70 kgflcm2 de la que se especifique para la obra a ejecutar; Representar por 10 menDs 30 ensayos consecutivos 0 dos grupos de ensayos consecutivos, que totalicen por 10 menDs 30 ensayos.

Menos de 30 ensayos Cuando solo se dispone de un registro con 15 a 29 ensayos, que correspond a a un periodo no menor de 45 dias y se satisfagan los literales a) y b) recien anotados , en la Sub sec cion 5.4.1.2 de la citada Norma se autoriza la determinacion de S multiplicando la desviacion estandar del registro de 15 a 29 ensayos consecutivos, por los factores de modificacion que se reproducen en la Tabla XIV5 (Tabla 5.4.1.2 de la Norma COVENIN 1753) TABLA

XIY.5

FACTORES DE MODIFICACION PARA LA DESVIACION ESTANDAR CUANDO SE DISPONE DE MENOS DE

30

ENSAYOS CONSECUTIVOS NUMERO DE ENSAYOS (*)

< 15

15 20 25 ~ 30

FACTOR DE MODIFICAC)()N USAR LA TABLA

VI.5

(**)

1.16 1.08 1.03 1.00

Interpolese para valores intermedios del numero de ensayos. Corresponde a la Tabla 5.4.2.2 de la Norma COVENIN 1753 (vease SeccionVI.4.4 de este Manua\).

(*)

(*.)

XlY.7.S Desviacion Estilndar cuando no hay Suficientes Antecedentes El (mico parametro que puede resultar impreciso en la formula (14.10) es IT. Cuando no se cuenta con resultados de ensayos hechos en mezclas preparadas con los mismos materiales, equipo y tecnologia a usar, 0 cuando el mlmero de ensayos es insuficiente, el valor IT que cuantifica la dispersion resulta mal conocido 0 desconocido. En ese caso es preciso acudir a los antecedentes que o[rece la tecnologia general del concreto, respecto a la variabilidad normal esperada de las mezclas. La Tabla XIV6 ofrece estimaciones del valor IT, segun el grado de control de cada caso. Por razones de seguridad, y muy particularmente en los procesos de iniciacion de una obra, a los efectos del diseflo de la mezcla resulta aconsejable aumentar en un 30% los valores de la Tabla XIV6, al llevarlos a la formula (14.10). La citada tabla solo debe ser entendida como una herramienta para ayudar a establecer las condiciones en que, con seguridad, se podra cumplir con las exigencias de la resistencia de calculo y de los niveles de aceptacion. Una vez adelantado el proceso de elaboracion y de ensayo de las mezclas, el valor de IT se podra ir aju5,tando a la realidad.

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\1

TABLA

VALORES DE LA DESVIACION ESTANDAR QUE SON DE ESPERAR EN EL CONCRETO, SEGUN EL GRADO DE CONTROL (T

Ckgflcm')

• Sin ningun control (Inaceptable en estructuras de edificaciones)

70

• Control visual de los agregados y rechazo de aquellos que aparentan muy mala calidad 0 que son muy diferentes de los que se est an usando. Control visual de las mezclas por la trabajabilidad aparente (Control Pobre)

50

• Como en el anterior, pero se conocen las granulometrias de los agregados que se estan usando por ensayos que se hicieron una vez; se es riguroso en el rechazo de agregados y se comprueban de vez en cuando los asentamientos de las mezclas con el Co no de Abrams (Control Intermed io) • A cada lote de agregados se Ie determina algun [ndice granulometrico y de calidad; solo se aceptan los que esten dentro de cienos I[mites pre-establecidos. Se controla la humedad de los agregados. Se tiene en cuenta la marca y 10te de cemento. La dosificacion es exclusivamente por peso; los sistemas de pesaje son automaticos y son cali brad os ocasionalmente. El asentamiento con el Cono se mide sistematica mente y se rechazan las mezclas que no esten dentro de ciertos I[mites. No se permite la adicion de agua posterior al mezclado, ni el espesamiento de las mezclas por tiempo de espera (Control Bueno) • [gual que el anterior pero con margenes de aceptacion muy estrictos. Uso de al menos tres agregados de granulometr[as complementarias. Limitacion de la humedad de los agregados en el momento de su uso y, ademas, correcciones por humedad, lote y marca de cemento y aditivo, efectuadas mediante ajustes en el diseiio. Revision y calibracion de los equipos de forma periodica y sistematica (Control Excelente)

b)

k

\

L

A medida que se van obteniendo resultados de los ensayos hechos al concreto que se produce y se coloca, se podra ir precisando el valor de (J 0 de S correspondiente al material. Llegara un momento cuando la desviacion estandar, calculada de esos ensayos, sera mas representativa de la dispersion que el valor (J anotado en la Tabla XIV6, aumentado en un 30% segun se indica en la Seccion XIV7.5 Al disponer, al menos, de 15 ensayos, se debe hacer un nuevo calculo de la mayoracion (zS) requerida, utilizando el valor real de la desviacion estandar S, multiplicado por el [actor indica do en la Tabla XIV5, y asi sucesivamente.

XIV. 7 .7 Fraccion Defectuosa 0 Cuantil 40

El valor de la fraccion defectuosa permitida se establece en las Normas nacionales; la Norma COVENIN 1753 establece que ese cuantil debe ser igual 0 menor a 9% (vease el area correspondiente a z = -1,34 en Tabla XIV4 de este Manual). En la Seccion VI.4.4 se indica la metodologja de calculo a fin de establecer la resistencia media requerida para el diseflo de mezcla, cumpliendo los requisitos de la citada Norma COY[ IN.

XIV.S MEZCLAS DE PRUEBA 32

25

Para el caso anterior, en la Norma COVENIN 1753 se autoriza una solucion conservadora. Para ello se toma en cuenta que los valores de Fcr a ser empleados dependen de Fc y del control de calidad. En la Tabla 5.4.2.2 de la Norma, que se reproduce como Tabla VI.5 en este Manual, se seflalan los valores de Fcr a usar, los cuales se han organizado segun: a)

R

XIV.7.6 Ajuste del Valor de la Desviacion Estcmdar

XIV,6

DESCRIPCION DEL GRADO DE CONTROL

,

tres niveles de la resistencia de calculo Fc (Fc < 210 kgflcm'; Fc > 350 kgflcm'; y valores entre esos dos hmites); tres niveles de control de calidad.

Se debe advertir que las pruebas de laboratorio se hacen con la finalidad de precisar la resistencia media que sera posible obtener con unos determinados materiales componentes y su dosificacion, pero no miden el grado de dispersion que podra alcanzar el concreto en la obra, el cual depende de circunstancias ajenas a estos ensayos.

Ni el diseflo de mezclas ni sus correcciones son objetivos de este Capitulo (vease Capitulo VI), pero si 10 es la incidencia que puedan tener en el control de calidad del concreto. Algunas caracteristicas importantes de los materiales componentes del concreto no son deLerminadas con suficiente precision mediante los ensayos usuales. Tal sucede con algunos aspectos de la calidad intrinseca de los agregados, como: forma, rugosidad, resistencia, y con la efectividad del cemento y de los aditivos en las condiciones especlficas del caso. Estas caracteristicas de los materiales componentes, no faciles de precisar, s610 pueden ser LOmadas en cuenta de modo aproximado en el diseflo de la mezcla. Para determinar de manera mas directa su influencia sobre la calidad del concreto, es preciso acudir a 10 que se conoce como 'mezclas de prueba'.

XIV.S.l Mez:clas de Prueba en Obra Si no se dispone de antecedentes sobre el comportamiento de los materiales en las mezclas y la preparaci6n de estas se inicia directamente en la obra, las primeras mezclas se debenconsiderar como mezclas de prueba y con ellas se pod ran ir haciendo los ajustes para lograr los concretos deseados. Estos ajustes se conocen como correcciones de las mezclas (vease Secciones VI. 12 y VI. 13).

'\

! TABLA

XIV.8.2 Mezclas de Prueba en el Laboratorio

XIV.7

DESVIACI6N EsrANDAR DE LOS ENSAYOS,

Las pOlencialidades de los maleriales componenles pueden ser evaluadas medianle mezclas hechas en el laboratorio. Asi se puede comprobar la calidad media que es posible obtener, aim cuando no sirven para averiguar la dispersion probable en la obra. Las mezclas de prueba en el laboratorio tienen la ventaja de proporcionar dalos precisos, ya que son hechas con controles de calidad rigurosos. Sin este alto grado de conlrol, carecen de inleres. La informacion que proporcionan las mezclas de prueba en ellaboratorio solo es aplicable a los maleriales con las que han s ido elaboradas, por 10 cual esos materiales empleados deben provenir de mueSlras verdaderamente representativas de los maleriales de la obra. Con estas pruebas se obtiene el mayor beneficio cuando, para unos mismos materiales componentes, se hacen mezclas con tres disenos diferentes: uno en el que se lrala de oblener la calidad promedio requerida para la obra; otro con una calidad un 20% menor; yel tercero con una calidad un 20% mayor. Por interpolacion se podra precisar enLonces el diseno requerido.

XIY.O TIPOS DE DISPERSIONES

Se (kgf/cm') TIPO DE CONTROL

ENSAYOS H EC HOS EN

POBRE

INTERMEDIO

EXCElENTE

Obra Laboratorio

;;. 15

9 a 12 7a9

""5

;;. 12

XIV.9.2 Variacion entre Mezclas de un mismo Concreto Si los ensayos que se hacen a cada mezcla se representan por su valor medio y se calcula la desviacion eSlandar entre las medias de las sucesivas mezclas correspondientes a un mismo concreto, se obtiene la dispersion entre mezclas 0 dispersion con la cual se eSla fabricando el material (J ). Este es el valor de desviacion que se debe emplear al aplicar la formula (14.10) para la mayoracion de la resistencia. En realidad , la desviacion estandar calculada con este procedimiento se ve afectada por la va riabilidad del ensayo (Se); de ser esta ultima mucho menor que la primera, como debe ser, la influencia no resulta suslancial, y menos todavia porque sus valores se suman en forma cuadratica (vease formula 14.9) como sigue:

XIV.9.1 Variacion dentro del Ensayo

(149a)

Si de una mezcla de concreto se elabora un numero suficiente de pruebas, con sus resultados se podra cuantificar la dispersion propia del ensayo para esa mezcla, la cual es debida a las causas que se senalan en la Tabla XIV2. Si se hacen otras mezclas del mismo concrelO y de ellas lambien se realizan suficientes pruebas, se obtendran nuevas estimaciones de la dispersion con la cual se esta lrabaJando. Llamando Se], Se 2 •• ·.5e;, ... Sen a las respeclivas desviaciones estandar, el promedio de ellas conslituye una mejor estimacion de la desviacion de ese ensayo, y para ese concreto, la cual se designa Se: Se = "' "':::,'1"Se; / n

"" 8

(1411)

Para que ese valor promedio tenga una confiabilidad aceptable, debe haber sido obtenido a partir de 30 0 mas resultados de probelas provenientes de no menos de 10 mezclas diferentes. Los ensayos mal hechos pueden arrojar indices de calidad del concreto falseados en uno u otro senlido. En la Tabla XIV7 se anotan valores usuales de Se, segun las distintas condiciones de control con que se hagan los ensayos. ESlOS valores sirven de orientacion; lIegado el caso que sea necesario disminuir su magnitud, sera preciso mejorar las tecnicas y el personal de ensayo (vease Tabla XIV2). Por ella es importante conocer Se.

donde

(J Con

representa la variabilidad del material.

Por el contra rio , cuando se obtienen valores altos de Se (dispersion del ensayo), del orden de (J 0 algo men ores, es posible averiguar la dispersion debida al concreto mediante la formula (14.9a). Por ejemplo, si se supone un concreto con Se = 30 kgUcm' , que este dando una desviacion estandar de 50 kgflcm', el malerial tendra un (J eon

(J Con :

=y50' - 30' = 40 kgflcm'

en lugar de los 50 kgflcm' que parecia tener. Esto ejemplifica 10 senalado en la Seccion XIV2 de que los ensayos mal hechos pueden distorsionar la variabilidad real del concreto colocado en obra. Para evitar esa distorsion, debe revisarse el sistema de aseguramiento de la calidad incluyendo equipos , tecnicas y personal, tal como se indica en la Tabla XIV2.

XIV.9.3 Calificacion de la Empresa Cada empresa produclora de concreto, sea una constructora 0 una premezcladora, tiene su forma de trabajo y su propio sistema de controles. A partir

\\

I. I

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de estos y con las metodologias senaladas, se podran calcular los indices particulares de variabilidad del material producido. Para empresas de buena calificaci6n, se espera que esos valores sean reducidos y constantes 0 que se muevan dentro de variaciones pequenas, incluso considerando que pueden trabajar con mezclas de diferentes disenos y con producciones en distintos lugares. Hoy en dia cuando, a raiz de la difusi6n del conjunto de Guias ISO-9.000 se ha extendido la posibilidad de calificar el funcionamiento de las empresas, el conocer la desviaci6n promedio con que trabaja es otro in dice que puede resultar valioso para la aceptaci6n 0 el rechazo del material y para la diferenciaci6n entre unas y otras empresas.

..

a)

b)

.,

Il

L (

[. t· h A I

Las muestras para los ensayos de resistencia de cada clase de concreto vaciado, deberan tomarse no menDs de una vez por dia, ni menDs de una vez cada 100 m 3 de concreto vaciado, ni men os de una vez por cada 460 m' de superficie de losas, pIa cas 0 muros. Cuando la cantidad total del concreto en una obra dada es tal, que la frecuencia especificada de las pruebas requeridas en a) proporcione menDs de cinco muestras para una clase de concreto dada, debe ran hacerse ensayos de por 10 menDs cinco volumenes producidos (terceos) seleccionados al azar 0 de cada volumen producido (terceo) cuando son menDs de cinco.

XIV. 1 0 ASPECTOS DEL CONTROL Debido a las numerosas variables que intervienen en el problema, resulta 1 dificil dar reglas de validez general. En la Secci6n 5 9 1 de la Norma COVEN IN 1753 se establece que cada ensayo de resistencia (promedio del ensayo de dos 0 mas cilindros) debe satisfacer los criterios de aceptaci6n, que se discuten en la Secci6n XIV 11 de este Manual.

XIV. 1O. 1 Muestreo Las muestras para las pruebas de resistencia deben tomarse en forma aleatoria. La elecci6n del ciclo de muestreo, 0 de las unidades de mezclas (terceos) de concreto de los que se extraeran las muestras, debe hacerse antes 0 durante el vaciado exclusivamente al azar, a fin de que sean representativas. Si los terceos para extraer las muestras se seleccionan basandose en la apariencia, la conveniencia u otros criterios posiblemente prejuiciosos, los parametros estadisticos pierden su validez. La frecuencia de la toma de muestras para controlar la calidad del concreto debe ser tal, que no queden partes del material colocado en la obra cuya cali dad no se conozca. Desde luego y debido a la forma que tienen de distribuirse las resistencias, no es necesario ensayar todos y cada uno de los vaciados del material. Pero 5610 con una acertada y bien precisa frecuencia de muestreos se podran conocer los parametros de la distribuci6n de resistencias y detectar la posibilidad de que se produzcan mezclas esporadicas de mala calidad, fuera de los esquemas de esa distribuci6n. Como qued6 dicho , debido a las numerosas variables que intervienen en el problema, 5610 pueden darse orientaciones sobre la frecuencia adecuada para un buen control rutinario de la resistencia a la compresi6n. En la Secci6n 5.9.1 de la Norma COVENIN 1753, para cada tipo de concreto y de obra, se establece la aplicaci6n del criterio que exija el mayor numero de muestras entre los siguientes:

Los criterios anteriores deben entenderse como un requerimiento minimo. Por ejemplo en los casas siguientes, el numero de muestras debe ser, como minimo, el doble de las anotadas: CD al iniciar la obra y hasta constatar la regularidad de la calidad del concreto; (ii) si se obtienen resultados por debajo de 10 especificado; (iii) si hay alguna irregularidad que pueda afectar la calidad, 0; (iv) si se desea un control mas riguroso. Por la importancia de la obra, en algunas especificaciones particulares la frecuencia de muestreo requerida es mayor. Por ejemplo, la aplicaci6n de los cuatro criterios siguientes conduce a un mayor numero de muestras: a) b) c) d)

Una muestra por cada 50 m 3 vaciados 0 fracci6n. Una muestra por cada 200 m 2 de superficie de concreto vaciado. Una muestra por cada dia de trabajo. No menDs de un total de seis muestras para toda la obra.

Para cada tipo de concreto y de obra que se trate, de estos cuatro criterios se aplicara el que exija un mayor numero de muestras. Estos criterios senalados son mas exigentes que los indicados en la Norma COVEN IN 344, "Concreto fresco.

Toma de muestras". Independientemente de estos criterios de muestreo , hay que estar preparados para la toma y ensayo de muestras de mezclas que, por alglin motivo, parezcan anormales 0 sospechosas. Estas muestras no deben ser incluidas en el analisis estadistico global, pero si deb en ser evaluadas con los criterios de aceptaci6n 0 rechazo que se senalan en la Secci6n XIV 11. XIV. 1 0.2 Dos Probetas por Ensayo Para determinar los para metros estadisticos entre las diferentes mezclas de un mismo concreto, con cada muestra del material se deb en hacer, como minimo, dos probetas iguales para ser ensayadas a la misma edad. Este resultado vendra dado por el valor promedio de las dos 0 mas pruebas efectuadas y

\,

constiLuye un ensayo. Asi, cada ensayo a la compresion se hara sobre al menDs dos probetas normaLivas tomadas de la misma muestra, tratadas de igual manera y ensayadas a la misma edad. El valor del ensayo es la media aritmetica de los resultados de esas dos 0 mas pruebas. La razon de utilizar para cada ensayo dos 0 mas probetas en lugar de una, es la de disminuir el efecto que la dispersion del ensayo pueda Lener sobre la dispersion entre mezclas. Ademas, el procedimiento tiene la venLaja de que se puede obtener a la vez, estimados de ambas dispersiones. ASi, si se utilizan dos probetas por ensayo, que es 10 habitual, cuando se tengan los resultados de 15 ensayos (30 probetas), se cumpliran los requisitos indicados para conocer la desviacion estandar del ensayo con un grado de confiabilidad aceptable. Para estimar la desviacion estandar entre solo dos probetas companeras, el procedimiento adecuado es el del rango ponderado, senalado en la Seccion XIV5, al cual correspondera un factor kr de ponderacion igual a 0,8865 segun la Tabla XIV3. El rango d sera la diferencia, en valor absoluto, entre las resistencias de las probetas companeras, siendo el rango promedio d para un numero n de ensayos que totalizan, al menos, 2n probetas: (1412) Si todos los ensayos son de dos probetas, de la formula (14.5) se obtiene: Se

=

0,8865 d

(145a)

Con menDs de 15 ensayos (30 probetas), el valor de la desviacion estandar del ensayo es menDs confiable, tanto menDs cuanto menor sea el numero de datos disponibles. A veces se prepara una probeta adicional para ser ensayada a los 7 dias de edad, fecha esta que no es normativa en Venezuela. El ensayo de una sola probeta suministra informacion que puede ser enganosa, ya que la dispersion propia del ensayo puede influir de manera imponante en los resultados. Por esa razon deb en prepararse, al menos, dos probetas para cada edad de ensayo. Para determinar otras propiedades del concreto, diferentes a su resistencia a la compresion, tales como: exudacion y fraguado, la frecuencia de ensayos puede ser diferente. El asentamiento con el Cono de Abrams es un caso especial ya que, para un control bueno 0 excelente del concreto, se debe realizar el ensayo de asentamiento en cada terceo (vease Tabla XIV6)

XlV. 10.3 Edad del Ensayo La edad normaLiva para medir la resistencia a la compresion es la de 28

dias. No obstante, puede haber circunstancias en las que se especifique otra edad, que aun cuando sea mas temprana que la normativa, puede arrojar informacion necesaria para otros efectos. Las resistencias a edades menores de 28 dias pueden permitir inferir, anLicipadamente, con mayor 0 menor precision, las que alcanzara el material a la edad normativa. La proporcion entre los valores de ambas edades no obedece a leyes generales y solo puede ser conocida con seguridad mediante ensayos hechos con los mismos materiales y en las mismas condiciones de trabajo. Esto es especialmente valido para establecer las relaciones entre las resistencias obtenidas a eclades tempranas y la resistencia normativa (vease Secciones XI.3 y XI.4). Los ensayos de resistencia a edades tempranas pueden ser objeto de especificacion especial en cieno tipo de obras donde la resistencia a esa edad es mas critica que la de 28 dias, entre otras cosas porque, si se cumple la temprana, se puede asegurar que se cumplira la normativa, siempre y cuando el comportamiento del concreto sea el normal. Como ejemplo, la ejecucion de edificaciones con base en paredes estructurales portantes con encofrados tipo tunel, en donde para alcanzar el usa economico de los moldes es preciso desencofrar a las 8 0 12 horas del vaciado. Otro tipo de obra es la de la prefabricacion, donde tam bien es critico el uso rapido del molde, as! como la necesidad de mover la pieza recien terminada o donde resulta decisivo el momenta del corte de los cables de pretensado. En todos estos casas el calculista, 0 el especialista correspondiente, deberan eSLablecer las resistencias minimas requeridas para efectuar las operaciones criticas y a elIas habra que atenerse para el control del concreto. Tambien puede ser necesario conocer la resistencia de algunos concretos a edades mayores de los 28 dias. Es el caso de los que no van a recibir carga inmediata, especialmente si se elaboran de forma que desarrollen sus resistencias con relativa lentitud. Un ejemplo evidente son los concretos masivos para represas hidraulicas, en los cuales la cantidad y velocidad de desarrollo del calor de hidratacion resulta mas critico que la ganancia de resistencias, por 10 que se disefi.an concretos de lenLo desarrollo de resistencia. La edad normativa en estos casos suele ser la de 90 dias y a veces la de 180 dias. Los ensayos tardios, despues de los 28 dias, tambien pueden estar relacionados con pruebas sobre Lestigos conservados como datos informaLivos y comparativos a la hora de una duda sobre la cali dad del concreto colocado 0 sobre la veracidad de algun ensayo normativo.

XIV. 10.4 Eliminacion de Resultados Como regIa general es conveniente establecer que, en principio, no se deben eliminar valores ni de pruebas ni de ensayos que parezcan ser anormales por Lener magnitudes diferentes de las esperadas 0 habituales. Es frecuente que los valores que parecen errados a primera vista puedan corresponder a las magnitudes

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I

extremas esperables desde un punto de vista probabillstico , cuyo conjunto de parametros resultaria falseado si se desecharan esos valores. En la 5eccion XIV 10.1 se seflalo que esta permitido no considerar las muestras adicionales tomadas por haberse observado alguna aparente anormalidad en las mezclas. Esos valores no formaran parte de la poblacion estadistica, aunque tales muestras si estan sujetas a los criterios de aceptacion 0 rechazo. Cuando para el ensayo se prueben mas de las dos probetas usuales, es posible establecer, con una base probabilistica, algun criterio para la eliminacion de valores extremos supuestamente anormales, quedando como valor aceptado del ensayo el promedio de los restantes. 5i se dispone de suficiente numero de ensayos, en todo caso mas de 30, y apareciera un valor excepcionalmente alejado del promedio, este puede ser eliminado con base en un criterio de probabilidad de ocurrencia calculado y que se aplique tanto a los valores inferiores como a los superiores. Para la comprobacion de si un valor Xi pertenece a una poblacion estadistica conocida (con a)

b)

c)

fJ.,

y (J establecidas), puede procederse de la siguiente manera: 5e aplica la formula (14.7 a) de la variable tipificada z y la Tabla XIV 4, a fin de calcular la probabilidad de ocurrencia que es de esperar para ese valor Xi, si perteneciera a la poblacion. 5i el resultado del ensayo es inferior al valor medio, se calcula la probabilidad de no excedencia (cuanti!); si el resultado del ensayo es superior a la media, se calcula la probabilidad de excedencia. A continuacion se debe calcular la menor probabilidad aceptable de ocurrencia (por defecto 0 por exceso) para un ensayo cualquiera, que es lin, siendo n el numero de ensayos efectuados hasta ese momento. La probabilidad calculada en (a), cualquiera de las dos, debe ser similar o mayor que el valor minimo calculado en (b). En caso contrario, el valor X, no pertenece a la poblacion estadistica.

Por ejemplo, en una obra donde se han ejecutado 50 ensayos, se ha obtenido un promedio fJ., de 250 kgflcm' y una desviacion estandar (J de 40 kgflcm 2 5e desea saber si un resultado de 170 kgflcm 2 y otro de 378 kgflcm 2 pueden ser eliminados como puntos de singularidad. a)

De la formula (14.7a): z

= (Xi - fJ.,) /

(J'

Zl

= (170 - 250)140 = -2,0

Z2

= (378 - 250)/40 = + 3,2

' r R

De la Tabla XIV4: Para Para b)

Zl = Z2

-2 ,0, la probabilidad de no excedencia es 2,28%

= +3,2 , la probabilidad de excedencia es 0,07%

La menor probabilidad de ocurrencia sera: lin = 1/50 = 2%

c) De acuerdo con 10 anterior, el resultado de 170 kgflcm' pertenece a la poblacion, no asi el de 378 kgflcm 2 que debe ser considerado un resultado singular y por tanto , no es representativo de la poblacion de ensayos. Es evidente que, cuando se compruebe que un ensayo 0 una prueba fueron mal ejecutados, los correspondientes resultados no pueden ser considerados validos para el control.

XIV.11 CRITERIOS DE ACEPTACION 0 RECHAZO XIV. 11 .1 Criterios Generales Con las bases estadisticas descritas se pueden establecer criterios para evaluar los requisitos fundamentales de calidad de un determinado concreto: resistencia de calculo Fc y su correspondiente fraccion defectuosa . Dado que hasta los 28 dias no se cumple la edad normativa para el ensayo a compresion (en casos especiales esta edad puede ser diferente de 28 dias), la calidad del material en cuanto a resistencia, hasta esa fecha , debe descansar en otros criterios. 5i no se dispone de algun tipo de antecedentes, debera ser su ficiente el haber hecho un buen diseflo de mezcla y haber controlado adecuadamente los materiales componentes, el mezclado y el transporte. 5i hubiera antecedentes de mezclas anteriores hechas en condiciones similares, incluidas las mezclas de prueba de laboratorio, 0 si hubiera relaciones de resistencias a edades mas tempranas con la de 28 dias, ensayos acelerados u otros, con base a alguno de esos datos se podrian ajustar los disenos con anterioridad. Los ajustes provenientes de las condiciones citadas son independientes de los que se deben producir, desde las primeras mezclas que se hagan, relativos a conseguir el asentamiento y la relacion agualcemento mas convenientes (vease 5eccion VI.l3) EI cumplimiento con el requisito de la resistencia media es una garantia de la calidad del concreto. Pero cuando todavia se dispone de pocos ensayos, la media obtenida resulta imprecisa en relacion con la med~ verdadera del material. Aplicando la formula (14.8), un concreto que tuviera X = 260 kgflcm 2 , (J = 40 kgflcm 2 y estimando una probabilidad de ocurrencia de 90%, (z = ± 1,645), se tendra que , para un solo ensayo (n = 1), la media verdadera , asociada al 90% de probabilidades se encontrara entre loslimites:

r---------------------------------------------------------,

400

(J

= 40

z = 1.645

326

.

281 272

pocos ensayos resulta amplia reduciendose en la medida que se incrementa el numero de ensayos. Esta Figura refleja el caso particular, donde X y a se mantienen eonstantes, en general estos para metros varian con el avance de la obra. La formula (14.8) resulta muy uti! pues no solo se puede aplicar a cualquier otro numero de ensayos que se desee, sino que permite averiguar el numero de ensayos que seria necesario realizar para obtener una precision deseada. Por el contra rio, si se despeja a, resulta faeil ea1cular el grado de control requerido para obtener una precision determinada asociado a un numero definido (n) de ensayos.

.~

§ 260~------------------------------------------------T-----~

"'t;,

248

~

239 Z (j x- ~

194

..

... n

100+-~------------~--------------------------------~------~

o

1

10

30

XIV. 11.2 Criterios Especificos El control de calidad con base en la aplicacion de la estadistica, tiene razon de ser cuando se dispone de suficiente numero de datos; es el caso de grandes obras 0 de empresas premezcladoras. Al inieio de la obra 0 para el usuario que maneja cantidades limitadas de concreto y que no tiene un gran numero de resultados de ensayos, en la Norma COVENIN 1753 se establecen dos criterios que debe cumplir el concreto que compra 0 que el mismo prepara, independientemente de las caraeteristicas estadisticas del material. Para que el concreto sea aceptado es necesario que se cumplan, simultaneamente, los requisitos exigidos por los dos criterios que se dan a continuacion; ambos se refieren a las resistencias a compresion.

n

FIGURA

XIY. 4

INCREMENTO DEL NUMERO DE ENSAYOS PARA MEJORAR LA PRECISION DE LA MEDIA

(90%

DE

PROBABILIDAD DE OCURRENCIA)

I-L = 260 ± 1,645 (40)1

yrr-

(148a)

o sea la media estara entre los limites: 194 kgflcm' < fL < 326 kgflcm

Xi ~ Fc - 35 kgflcm '

2

Con n = 10 ensayos: 239 kgflcm>< fL < 281 (kgflcm», y si el numero de ensayos se incrementa a n = 30 ensayos: 248 kgflcm' < fL <272 kgflcm', todo ella siempre que·X = 260 kgflcm' y a = 40 kgflcm> permanezcan constantes. En la practica esa media y su dispersion pueden ir cambiando, segun los resultados de los ensayos. Los resultados del ejemplo anterior pertenecen a un caso real que se ilustra en la Figura XIV 4 En ordenadas se ha colocado como variable el valor ca1culado de la media fL por medio de la formula: X· ± 1,645 a 1 yn; en abscisas el valor n. Observese que el pronostico de fL se encuentra entre las dos curvas obtenidas con una probabilidad del 90%; tal como se infiere del grafico, la incertidumbre con

,:

Primer Criterio Segun este, todos y cada uno de los resultados de ensayos individuales (cada uno promedio de dos 0 mas pruebas de eilindros compafleros), debe ser igual 0 mayor que la resisteneia de calculo Fc disminuida en 35 kgflcm 2 (1413)

Analizando este criterio con base en los principios estadisticos, se tiene: Xi = Fcr + z'a ~ Fc - 35

(1413a)

Fcr = Fc - za

( 14 lOa)

y

En este caso z y z' corresponden a la misma poblacion pero con distintos valores: z corresponde a (Fc) y z' a (Fc -35 kgflcm» . Considerando un cuantil del 9% (z = -1,341) se tendra:

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,

Xi

=

Fc + 1,341

(J"

+ z'(J"

~

Fc - 35

(14.13b)

de donde: Z'

Fcr = Fc + 1,341

!'

i,z

(14 lOb)

(J"

y sustituyendo en (1414) ~ -

1,341 - 35 /

(J"

Xn = 3 = Fc + 1,341

Lo cual evidencia que este primer criterio depende eSladfsticamente del grado de control ((J"), con el que se esta trabajando y que tambien se podrfa hacer de pender del nivel de resistencias. Con (J" = 35 kgUcm', se obtiene: z' = - 2,341, a la cual corresponde una probabilidad de ocurrencia del 0,97%; esto equivale a que 1 ensayo de cada 100 puede no cumplir con el criterio y ser estadfsticamente valido. Para (J" = 70 kgUcm', se obtiene z' = - 1,841, al que corresponde una probabilidad de no excedencia de 3,29%, 10 cual equivale a que , en termino medio, aproximadamente I ensayo de cada 30 quede por debajo de Fe. En la Norma COVENIN 1753 se establece que, para que el concreto sea aceptable, todos y cada uno de los ensayos (cada uno promedio de dos 0 mas pruebas de cilindros compafleros) deben cumplir el requisito establecido. Esta es una garantia adicional, especialmente para los concretos con bajo nivel de controL En principio, el no cumplimiento de este criterio es motivo para que el concreto sea rechazado , debiendo comprobarse, hasta donde ella sea posible, si es realmente cierto que ese concreto no esta cumpliendo (vease Seccion XV2); de confirmarse, se deb era estudiar en que medida el material ya colocado en obra pueda afectar la seguridad de la estructura. Segundo Criterio Establece que la media de los resultados de cada tres ensayos consecutivos, 'media movil', debe ser igual 0 mayor que la resistencia especificada en el calculo estructural: Fe. Analizando este criterio segun la formula (14.8), se tiene:

Xn = 3 = Fcr + Z'(J" /

V3

~ Fc

(1414)

y Fcr = Fc -

Z(J"

(14 lOa)

Los val ores Z y z', con los signos que correspondan, son indices de probabilidad de la distribucion normal tipificada; ambos se leen en la Tabla XIV4, pero representan poblaciones diferentes: z la de los ensayos individuales (formulas 14.7a 0 14.7b) Yz' la de los promedios de cada tres ensayos (vease formula 14.8). Considerando una fraccion defectuosa del 9% (z = -1,341) , se tendra:

(J"

+ z'(J" /

'1/3-

~ Fc

(1414a)

despejando: Z'

~

-

1,341

V3 = - 2,32

o sea, que este criterio es independiente del nivel de resistencias 0 de desviacion estandar con que se este trabajando. A ese valor de z' corresponde una probabilidad de ocurrencia (Tabla XIV 4) dell,02 %; es decir, que uno de cada 100 promedios pueden no cumplir el criterio y ser estadfsticamente valido. En la Norma COVENIN 1753 se establece que todos los promedios cumplan con el criterio, para que el concreto sea aceptado. 5i el concreto no cumple con la exigencia de este segundo criterio, no por ella debe ser rechazado. 5e exige que la mezcla sea mejorada y se aumente la frecuencia de los ensayos. XIV. 11.3 Rechazo Cuando por cualquiera de los criterios seflalados, generales (5eccion XIV Il.l ) 0 especfficos (5eccion XIVll.2), pero especialmente por el primero de los especificos, se sospeche que el concreto no esta cumpliendo con la calidad convenida, se debe ran hacer averiguaciones y to mar medidas. Estas se tratan en esta 5eccion. Una primera comprobacion es determinar si los ensayos fueron bien hechos. Es relativamente frecuente evidenciar fallas como algunos de los puntos seflalados en la Tabla XIV2. 5i se detectan [alias, ademas de corregirlas para evitar su repeticion, los ensayos podrian considerarse como no efectuados; en ese caso, las propiedades estadfsticas del concreto debe ran estimarse con base en los ensayos realizados sobre Olras partes del material, 0 con base en la cahdad promedlO general del concreto elaborado, 0, en ultima instancia, en la variabilidad y seriedad tradicional de la empresa . En caso de que los ensayos mal ejecutados correspondan a las pnmeras mezclas elaboradas y no se disponga de antecedentes asimilables al caso, puede ser necesario acudir a la extraccion y ensayo de algunos nucleos (vease 5eccion XV3) que representen adecuadamente al concreto ya colocado. 5i el numero de ensayos es mayor que 30, los resultados anormalmente baJos pueden ser estudiados segun los principios estadisticos, tomando ,decisiones con base en sus probabilidades de no excedencia dentro de la dlstnbuclOn normaL

I (

Estos resultados pueden 0 no formar parte de la poblacion estadisti ca. 5i formasen parte de ella, se debe revisar si la misma esta cumpliendo con los requisitos de resistencia de calculo Fc y fraccion defectuosa establecida. 5i no forman parte de ella, deben ser descartados. En el caso de ensayos bien hechos y con res ultados anormalmente bajos, aparte de iniciar una inmediata mejoria para los siguientes vac iados, el problema se plantea ya en otros terminos. Ahara las decisiones deben ser de tipo estructural, debiendo revisarse si el material puede ser aceptado 0 no como parte de la estructura, sin que se afecte de modo inaceptable la seguridad de la obra 0 su durabilidad. Para estas decisiones es importante conocer la resistencia real del concreto, su ubicacion en la estructura y la cantidad de obra afectada. Las decisiones que se lamen en esta etapa deben considerar las siguientes tres opciones, que en forma resumida son las siguientes:

XIV. 12 REPRESENTACION GRAFICA Una forma de visualizar con comodidad y rapidez los resultados del contro l, con e1 fin de detectar anormalidades en la calidad del concreto, es la representacion grafica de los resultados de los ensayos. Existen varios tipos de graficos. Los que se dan a titulo de ejemplo en la Figura XIV5, suelen resultar convenientes y son los usuales.

( 0) VAlOREs INDIVIDUAlEs Kg

a) b) c)

fer

25

f/cm '

La baja calidad del concreto no afecta ni la seguridad, ni la durabilidad de la obra; Hay dudas en relacion con alguna de las condiciones anteriores; No hay dudas de que la seguridad y/o la durabilidad de la obra, quedan severamente afectadas.

Estas decisiones pueden ser tomadas con un mayor nivel de confianza, mientras mayor sea el numero de ensayos y mas completa la informacion general que se tenga sobre el concreto. En el caso seflalado como b), y eventualmente en el c), puede ser necesaria una mayor informacion sobre el concreto dudoso. Para ella se acudira a ensayos en sitio destructivos y no destructivos (vease Capitulo XV). Entre estos ultimos, las medidas de pulso ultrasonico (vease 5ecciones XV4.1 y XV6.1) pueden ser utiles para delimitar las diferentes zonas de calidad en la estructura; dentro de esas zonas, los niveles de resistencia se pueden conocer mediante los ensayos de nucleos (vease 5eccion XV3) Al final del estudio y con toda la informacion precisa, solo resta decidir si se esta ante la alternativa a) 0 ante la alternativa c). En caso de que hubiese evidencias inequivocas de que la seguridad 0 la durabili dad, 0 ambas, estan severa mente amenazadas, antes de proceder al derribo de la obra y sin perjuicio de las sanciones 0 del pago par danos y perjuicios, se puede estudiar la posibilidad de reforzarla 0 de cambiar su usa a otro de menares exigencias. En esta evaluacion, en adicion a los necesarios calculos, puede resultar conveniente una prueba de carga, cuya descripcion y criterios de aceptacion se establecen en los Articulos 17.5 y 17. 6 de la Norma COVENIN 1753.

R

f~-35

+ - -- - - - - --\/-- - - - 10

15

20

300

( b) MEDIA MOVll CON 3 ENsAYOs

fer 250

Kof/cmz

t

2OD+----------~-------

N°_

10

.

15

20

o (C) DISPERSION DEL ENSAYO, Sa

..J

,.

II

DEsEAOO i---'L--+----/-~--

(RANGO PONDERADO) MEDIA MOVll CON 10 VAL ORES S. ASPIRAOO::10,:S K9 f/cm z

o z w iij w
10

9:h-.--'-'-r--r--.--r-~r-r---'--"-"'­

N~-+ 10

15

20

FIGURA Xry.5 GRAFICOS DE CONTROL DE CAUDAD

La figura superior, identificada como (a), relaciona el numero de la

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r :-

"

muestra (enumerada de forma secuencial segun fueron tomadas) y la cual es anotada en el eje de las abscisas, con los val ores de resiSlencia de cada prueba y del correspondiente ensayo (promedio de las dos 0 mas pruebas) representada en el eje de las ordenadas. La union de los valores de los ensayos individuales, da lugar a la linea quebrada de esa grafica; tambien se indican, con trazos horizontales de referencia, las !ineas: Fc - 35 kg£!cm2 que es el limite del primer criterio de aceptacion, el valor Fc y el valor Fcr el cual varia con el numero de muestras. La figura del medio, identificada como (b), seflala la denominada media movil; cada valor se obtiene como promedio de cada tres ensayos consecutivos y permite verificar de modo visual el cumplimiento del segundo criterio de aceptacion; de nuevo se indican, como referencia, los valores de Fc (limite del segundo criterio) y de Fcr. La figura identificada como (c), tiene especial utilidad para deteclar el funcionamiento del laboratorio y del sistema de aseguramiento de la calidad. Se refiere a la dispersion del ensayo, (Se), obtenida como rango ponderado con arreglo a 10 indicado en las Secciones XIV5 y XIVlO.2, con ayuda de la Tabla XIV3. El valor de referencia aspirado 0 deseado indica do en la figura 00,5 kg£!cm2) , corresponde al valor medio del rango que se da en la Tabla XIV7 para Control Intermedio en obra, el cual se considera aceptable. En el caso del ejemplo, con dos probetas por ensayo, la Se sera la diferencia absoluta entre los dos valores, multiplicada por 0,8865 (vease formula 14.5a, en la Seccion XIV10.2); para otro numero de pruebas por ensayo se utilizara la kr correspondiente segun la Tabla XIV3. En el grafico se coloco la media movil de los rangos ponderados de cad a 10 ensayos consecutivos, ya que si se usan los valores individuales de cada ensayo, debido a la variabilidad de estos, no se tend ria una buena visualizacion de la marcha del control.

REFERENCIAS ACI 214.3R-97 Recommended Practice Jor Evaluation oj Strength Test Results oj Concrete. BENJAMIN, J.R. AND CORNELL, c.A. Probability, Statistics and Decision Jor Civil Engineers . New York, Mc Graw-Hill, 1970,684 p. PORRERO JOAQuiN. Evaluacion de los ensayos de resistencia del concreto. Boletfn Tecnico IMME, 21:72-73, enero-diciembre, 1983, 165-207. SPIEGEL, M.R. Estadistica, teo ria y 875 problemas resueltos. Colombia, Mc GrawHill, Serie de Compendios, Schaum, 1978,357 p.

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I

XV EVALUACION DEL CONCRETO COLOCADO

CAPiTULO

xv. 1

ALCANCE

En este Capitulo se presenta una revision sobre procedimientos, ensayos y analisis de resultados para la evaluacion del concreto: (i) colocado en la estructura durante su fase de construccion, y; Oi) en estructuras existentes. El primer caso comprende la evaluaci6n de la resistencia en compresion, mediante el ensayo a 28 dias de edad de muestras cilindricas de concreto elaboradas, compactadas, curadas y ensayadas de conformidad con la Norma COVEN IN 338, "Concreto. Metodo para la elaboraci6n, curado y ensayo a compresi6n de cilindros de concreto". En algunos casas la informacion suministrada por este ensayo puede no ser oportuna en el tiempo, por ser tardia, 0 no re[]ejar cabalmente la verdadera resistencia del concreto colocado en sitio. El segundo caso trata sobre el concreto en estructuras existentes en las cuales por diversas razones sea necesario conocer su resistencia en sitio. Entre estas razones pueden citarse: analisis de fallas ocurridas durante la fase de construcci6n (vease Capitulo XIV), efectos de sismos, incendios, evidencias de deterioro Fisico o quimico (vease Capitulos XVI y XVII), necesidad de cambiar el usa de la estructura original y otros. Dos trabajos resumen el estado del arte en este campo: el primero bajo el titulo "In Place Methods to Estimate Concrete Strength" ACI 228.1R-95, revisa los metodos de ensayo aprobados por ASTM (American Society for Testing and Materials) e ilustra al usuario sobre los aspectos de planificacion, ejecucion e interpretacion de estos ensayos, y el segundo, "Nondestructive Test Methods Jor Evaluation oj Concrete in Structures" ACI 228.2R-98, donde se revisa la pnl.ctica de la determinacion de propiedades fisicas del concreto endurecido, diferentes a la resistencia a compresion, por procedimientos no destructivos. En este Capitulo, ademas de utilizar algunos de los conceptos, graficos y tab las de esos trabajos, se incorpora experiencia adquirida en el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME) la cual complementa y amp!ia la informacion de la literatura sobre el tema. Finalmente, es importante seflalar que aun cuando se ha avanzado suslancialmente en el desarrollo de metodos de ensayo normalizados para la evaluacion del concreto colocado, no se dispone de procedimientos estandarizados para la obtencion de correlaciones valid as entre los resultados obtenidos con dichos metodos y la resistencia del material en sitio, que sustente criterios de

\

,

aceptacion y rechazo aceptados contractualmente. No obstante, se han establecido diversos criterios estadisticos para el muestreo e interpretacion de resultados que permiten, en cada caso particular, obtener informacion vali osa para la toma de decisiones. A los efectos de la evaluacion de la resistencia, su anal isis se ha separado aqui en dos grandes grupos: ensayos en sitio durante la fase de construccion y ensayos en sitio sobre estructuras ya existentes.

F: " r

j'

l

\

I

Resistencia del Concreto La resistencia del concreto colocado se considerara satisfactoria (vease Seccion XIVl1.2) si se cumplen, simultaneamente, los siguientes requerimientos: a)

b) El ensayo de control mas utihzado para evaluar la resistencia del concreto suministrado a la obra ha sido el ensayo en compresion de probetas cilindricas normahzadas (vease Seccion XIVll) Este ensayo sencillo, evalua 'la resistencia potencial' del concreto suministrado y sus resultados, al ensayarlo a los 28 dias, permiten veri[icar el cumplimiento de las especiJicaciones normativas y contractu ales de cada obra. Estos resultados no pretenden cuantificar a plenitud la resistencia del concreto colocado en el sitio. La metodologia de la toma de muestras, su compactacion cuidadosa, curado y ensayo normahzado, no responden a los mismos procedimientos de transporte, vaciado, compactacion y curado del concreto colocado en la obra. Lo importante de seflalar es que, en la me did a en que se cumplan todas las recomendaciones y especificaciones en la elaboracion del material, asi como en su posterior endurecimiento y curado en los encofrados, en esa misma medida el valor de resistencia obtenido por intermedio del ensayo estandarizado de las muestras representativas de ese material, asegurara el cumplimiento de las premisas implicitas en la confiabilidad de la obra establecida por el proyectista. Sin embargo , es evidente que la edad de referencia de 28 dias, en algunos casos puede resultar inconveniente por 10 tardia, sobretodo cuando se utilizan tecnologias constructivas de alto rendimiento que obligan al rapido retiro de encofrados (tipo deslizantes 0 lipo lune!) , aplicacion de cargas en el caso de postensados 0 usa intensivo de moldes en elementos prefabricados. Es posible, sin embargo, obtener correlaciones entre la resistencia cilindrica a 28 dias y a otras edades, las cuales suelen ser confiables para edades superiores a los 3 dias (vease Seccion XI.3). Cuando se requieren estimaciones a edades mas lempranas, la dispersion de los resultados de ensayo del ci!indro normalizado hace poco confiable la proyeccion. De alli la necesidad de desarrollar procedimientos alternos que permit an cubrir eSla deficiencia durante la fase de ejecucion.

(

XV.2.2 Criterios de Aceptacion

XV.2 ENsAYOs EN slTIO DURANTE LA FASE DE CONSTRUCCION XV.2.1 Cilindros

P l,

Ningun ensayo individual (promedio de al menos dos cilindros normalizados) estara por debajo de Fc en mas de: 35 Kgflcm 2 cuando Fc ~ 350 kgflcm'; 0 de 0,1 Fc cuando Fc > 350 kgflcm 2 • El promedio de cualquier conjunto de tres ensayos consecutivos (cada uno promedio de al menos dos cilindros normalizados) debe ser igual 0 mayor que Fc.

Cuando de los ensayos con cihndros resulten valores de resistencia inferiores a los aceptables segun el requerimiento (a), se debe recurrir a la extraccion de nucleos (vease Seccion XV3) Sistema de Curado El sistema de curado empleado en la obra se considerara satisfactorio si cumple 10 indicado en la Seccion IX.4 de este Manual. Los procedimientos de proteccion y curado deberan mejorarse cuando el resultado del ensayo de los ci!indros curados en obra, a la edad de ensayo, arrojen un valor inferior a185% del correspondiente a muestras curadas en ellaboratorio. Esta limitacion no aplica si la resistencia del concreto curado en obra excede Fc en mas de 35 kgflcm 2

XV.3 ENsAYOs EN slTIO EN EsTRUCTURAs EXlsTENTEs XV.3.1 Nucleos Tradicionalmente y desde un punto de vista normativo, el ensayo de nucleos extraidos de la estructura ('core-drill') ha sido la forma de evaluar la resistencia del concreto en sitio. Los nucleos 0 core-drills, son probetas cilindricas cortadas y extraidas de la masa de concreto endurecido. Para ella se usa una broca tubular, girando sobre su eje, con una corona de tungsteno 0 de diamantes industriales en el extrema que hace el corte. El procedimiento es relativamente lento y costoso, por 10 que en la planificacion de la toma de muestras se procura perforar el menor numero posible de nucleos. Para la extraccion y ensayo de los nucleos se deben seguir las recomendaciones de la Norma COVEN IN 345, "Metodo para la extracci6n de probetas cilindricas de concreto endurecido". Como consideraciones importantes a tomar en cuenta, es preciso seflalar que: (i) el numero minimo de nucleos a ex traer en cada zona a estudiar es de tres; (ii) se seleccione en esa zona la region que menos afecte la capacidad resistente, y; (iii) se evite cortar los aceros de refuerzo.

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El diametro de la broca y por consiguiente del nucleo depende del tamano maximo del agregado empleado. Diametros men ores a 7,5 cm arrojan resultados poco confiables y con grandes dispersiones. Las brocas mas frecuentemente empleadas son las de 7,5 cm y 10 cm. Una vez extraido el nucleo del elemento estructural, es una excelente practica rellenar el hueco con un mortero sin retraccion 0 con material epoxico. Debido a las diferencias de tamano y de sus respectivos procesos de compactacion y curado, es importante destacar que el comportamiento del concreto de los nucleos no coincide exactamente con el de las probetas normativas ensayadas en ellaboratorio. La toma, ensayo e interpretacion de los resultados de los nucleos, requiere una gran fidelidad al pmcedimiento normativo y un experimentado conocimiento de toda la tecnologia involucrada, ya que, para una misma zona de un mismo miembm estructural, puede haber diferencias en los resultados, causadas por una 0 mas de las siguientes causas: a) b) c)

que el nucleo haya sido vertical u horizontal; que el concreto sea de alta 0 de baja resistencia; que el dana posible de la bmca sobre el cilindm extraido pmvenga de haber usado un diametro pequeno en comparacion con el tamano maximo del agregado.

En los casos donde haya dudas sobre la calidad del concreto en una obra (vease Seccion XIVl1.2) , la decision de tomar nucleos debe corresponder a profesionales conocedores, y su realizacion e interpretacion debe estar en manos experimentadas. Adicionalmente, su costo, dificultad de ejecucion y variables que afectan sus resultados, han estimulado el desarrollo de un conjunto de ensayos en sitio que, aun cuando no permiten obtener de forma directa una respuesta cuantitativa, pueden complementar los resultados de los nucleos y lograr una mayor y mas economica evaluacion integral del concreto en la estructura.

XV.3.2 Criterios de Aceptacion para Nucleos Para que los resultados de los nucleos sean aplicables es necesario que su ensayo se cina estrictamente a la citada Norma COVENIN 345, incluyendo la saturacion previa en agua de las muestras 0 probetas. La aceptacion del concreto que se encuentra bajo evaluacion, requiere que los resultados de los ensayos de los nucleos sean corregidos, por esbeltez y tamano , de la manera como se establece en la Seccion XI.2.4 de este Manual. Una vez corregidos deben satisfacer, simultaneamente, los dos requerimientos siguientes:

I

R t

(

l

R .\ 1

La resistencia promedio (F N) de los nucleos ensayados no debe ser inferior a185% de la resistencia de calculo (Fc). Lo anterior queda expresado por: FN ;:,: 0,85 Fc

(151)

Ninguno de los nucleos debe tener una resistencia por debajo del 75% de la resistencia de calculo; 0 sea, para cualquier i: F Ni ;:': 0,75 Fc

(I5 .2)

Los resultados de los ensayos se pueden relacionar con la resistencia del concreto colocado por medio de las siguientes expresiones: Fc

~

FN/ 0,85

(ISla)

Fc

~

FNi / 0,75

(I52a)

pudiendo tomar, como la mejor estimacion de la resistencia del concreto colocado, el menor valor Fc obtenido. Cuando algun nucleo arroje resultados erraticos se permitira la extraccion de nucleos adicionales.

XV.4 ESTIMACION DE RESISTENCIA CON ENSAYOS CUALITATIVOS NORMALIZADOS Tanto en la fase de construccion como en estructuras existentes, para subsanar las limitaciones anotadas en las Secciones XV2 y XV3, se trata de establecer correlaciones empiricas entre los resultados de ciertos ensayos y la resistencia del cilindro 0 del nucleo. En fase de construccion, esta relacion se establece a nivel de laboratorio mediante pruebas ejecutadas con anterioridad al inicio de la misma. En estructuras existentes se establece mediante ensayos en sitio, en determinadas zonas de la estructura, en cuya adyacencia se extraen nucleos. La validez de la correlacion dependera de la precision con que se realicen las determinaciones. A continuacion se describen algunos de los ensayos mas empleados; para mayores detalles pueden consultarse las referencias que se indican al final de este Capitulo.

XV.4.1 Determinacion de la Velocidad de Pulso Ultrasonico Este ensayo consiste en medir el tiempo que tarda un pulso ultrasonico en atravesar la masa de concreto que se esta evaluando. La tecnica mas comun y confiable consiste en colocar, en dos caras opuestas del elemento a estudiar,

\1

,

r---------------------~

I

Generador depulsos

~------_-

RegislTo de Tiempo ______________ t

[

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b)

c)

d)

Emisor

FIGURA

Cap tad or

XV.I

ESQUEMA DE LA DisPOsICI6N DE EMISOR Y RECEPTOR EN EL ENSAYO ULTRAS6NICO

enfrentados, el emisor en una y el receptor de las ondas ultrasonicas en la otra. Ambos terminales deb en establecer un buen contacto con la superficie del concreto, evitando vacios intermedios donde resulta muy baja la velocidad de propagacion; para lograr ese buen contacto, a los terminales se les unta una capa de grasa especial Ambos estan conectados a un dispositivo que, por interferencia electronica, indica el tiempo transcurrido entre la emision y la recepcion de la onda. Dividiendo ese tiempo entre la distancia que hay entre las caras donde los terminales hacen contacto con el concreto, se obtiene la velocidad caracteristica del material en esa zona, generalmente expresada en mJseg (el orden de magnitud es de pocos miles). Por ser transmision directa, a mayor velocidad corresponde una mayor densidad y mayor resistencia (vease Figura XVI) Para que los resultados del ensayo de pulso ultrasonico sean confiables, debe cumplirse con 10 indica do en la Norma COVENIN 1681, "Metoda de ensayo para determinar la velocidad de propagaci6n de ondas en el concreto" y cuidar los slgmentes aspectos: a)

El aparato de ensayo debe estar adecuadamente calibrado y usarse en la

J

,

I

,

T

1\ I

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I

t

1,\

correspondiente escala de apreciacion. El equipo se suministra con una barra de calibracion, util para estos menesteres. Los terminales deben estar en perfecta oposicion. Para lograr eso es bueno mantener fijo un terminal y mover ligeramente el opuesto, hasta lograr la lectura minima. En 10 posible, se debe evitar la presencia del acero de refuerzo en la trayectoria entre los terminales. Por eso es bueno contar, previamente, con los pIanos de detalle estructural 0 con medici ones de ubicacion de las armaduras hechas con electroimanes de alta sensibilidad (por eJemplo , sistema 'ferroscan' 0 'pachometro'). Resulta conveniente tener alguna idea del estado de humedad del concreto, ya que ella favorece la velocidad de transmision.

La velocidad de propagacion de las ondas de un pulso ultrasonico es una funcion de la densidad y de las constantes elasticas del material. En elementos de concreto, las variaciones en densidad pueden ocurrir como consecuencia de una consolidacion no uniforme y las variaciones en las propiedades elasticas pueden ocurrir debido a variaciones en los materiales constitutivos, en la preparacion de mezcla, 0 durante el curado. De esta manera, al determinar la velocidad de pulso en distintas zonas, se podran aplicar criterios sobre la uniformidad del material. En la Figura XV2 se ilustra la influencia de los defectos sobre el tiempo de viaje de un pulso ultrasonico. En la parte superior se seflala la distancia mas corta de recorrido la cual corresponde a un concreto homogeneo, resultando en una velocidad de pulso alta. En la segunda parte, se representa la situacion en la cual la onda, en su recorrido, atraviesa una zona de concreto mas debil.

longitud de Viaje E

C Tiempo mas carlo

E

C Tiempo mas largo

E

C No hay captacion

E

E FIGURA

=Emisor

C =Captador

XV.2

INFLUENCIA DE LOS DEFECTOS EN EL TIEMPO DE VIAJE DE UN PULSO ULTRAS6NICO

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Inmediatamente debajo se indica la situacion en la cual la onda, parcialmente refractada, rodea el vertice de una grieta 0 vacio de mayor tamano. En eSlos dos ulLimos casos la velocidad aparenLe de pulso sera menor que en la anterior. Finalmente, en la parte inferior se representa la situacion en la cual la onda es interrumpida por un vacio 0 grieta; esta interferencia de aire produce una lotal reflexion de la onda que no sera detectada en el extremo opueslo de la pieza. La comparacion de velociclades de propagacion en diferentes puntos, es un indicador de posibles anomalias dentro del miembro. Ademas de mediciones de pulso por transmision clirecla se utilizan configuraciones donde el emisor y el receptor se colocan sobre una superficie con el proposito, entre otros, de evaluar: i) la profundidad de danos en el caso de concrelos afectados por el fuego; ii) deteccion de defectos, y; iii) otros casos. En este ensayo tambien se determina el tiempo de propagacion de la onda, en funcion de la separacion entre el emisor y el receplor (vease Figura XV3) EI metodo supone que la onda se Lransmite a 10 largo de dos rutas: una, PI, directa a traves del concreto dana do y otra, P2> por la interfase entre el concreto danado y el sano. Cuando el espesor danado es pequeno el tiempo mas corto corresponde a PlY para mayo res espesores danados, la onda P2 llegara antes que la PI' Si se grafica el tiempo de viaje como funcion de la separacion X, la presencia de la capa danada se manifiesta por un cambio en la pendiente (Las pendientes de ambas rectas son reciprocas de la velocidad de la onda en el concreto sana Vs y en el danado Vd). La distancia Xo, para la cual coinciden los tiempos de viaje de ambas rutas, se define graficamente. La profundidad de la zona danada se determina con la expresion senalada a continuacion y en la Figura XV3. Este metodo solo es aplicable cuando la capa superior tiene menor velocidad de pulso que la inferior (ACI 228.2R-7) d

= Xo 2

y'vsVs -+VdVd

I

L

(53)

donde: Xo = distancia donde coinciden los tiempos de viaje; Vs = velocidad de las ondas en la zona sana; Vd = velocidad de las ondas en la zona danada. Ademas de los factores ya indicados, la velocidad de pulso resulta afectada por la humedad presente en el elemento. Es importame minimizar esa influencia cuando se elaboren las curvas de correlacion a seT utillzadas en fase de construccion, para 10 cual las condiciones ambientales deberan ser simi lares a las del sitio de la obra.

I

Ticmpode Vinje

Oistancia, X FIGURA

XV.3

EVALUACION DE LA PROFUNDIDAD DE AFECTACION EN CONCRETO DANADO. ULTRAsONICAS;

(b)

(a)

RECORRIDO DE ONDAS

TIEMPO DE VIAJE EN FUNCION DE LA DISTANCIA ENTRE EMISOR y CAPTADOR

xv.4.2 Detenninacion del Numero de Rebote 0 Ensayo Escleromemco Esta determinacion se realiza con la ayuda de un aparato denominado 'esclerometro' (instrumento que sirve para medir la dureza de los cuerpos, del griego 'skleros' = dureza), capaz de registrar el rebote de cierta masa que impacta sobre la superficie del concreto, 0 ensayo esclerometrico. Al producirse el impacto, parte de la energia cinetica que trae la masa se convierte en deformacion de la superficie de concreto; el remanente es 10 que da lugar al rebote, por 10 que es evidente que, a mayor rebote mayor dureza superficial y, presumiblemente, mayor resistencia del concreto. El procedimiento debe efectuarse de acuerdo con la Norma COVENIN 1609, "Metoda de ensayo para la determinacion de la dureza esc/erometrica en superficies de concreto endurecido". Martillo de Resorte El mas conocido de los dispositivos de rebote es el de marca Schmidt, en el cual una masa metalica golpea el concreto al ser impulsada por la energia que produce la liberacion de un resorte metalico EI resorte se dispara cuando la presion que ejerce el operador con el aparato, sobre la superficie de concreto, llega al punto conveniente. El rebote es medido en una escala graduada (vease Figura XV 4) EI instrumento viene acompanado de una calibracion grafica con claras instrucciones para la correccion por efectos de la gravedad, incluyendo los casos

I I

·1

"

CUERPO

[SCALA

. .(a)

FIGURA

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(b)

..

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(e)

XV4

ESQUEMA DEL ENSAYO DE REBOTE. CONDICIONES DESCRITAS: COMPRESI6N DEL RESORTE;

(e)

IIBERACI6N DEL SEGURO;

(d)

(a)

DESCARGAOO;

(b)

EN PROCESO DE

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"

(

f'

f

r R [) (' I r

i<.

COVENIN 1609 especifica que un ensayo consiste en 20 lecturas de rebote, dispuestas en cuadricula y separadas 4 centfmetros entre si; deben descartarse las lecturas que resulten evidentemente singulares. Un resultado sera, entonces, el promedio de las lecturas restantes. Cuando el eselerometro se usa sobre superficies de elementos de concreto que ya han cumplido un cierto tiempo expuestos al medio ambiente, en los manu ales de usa se senala la necesidad de raspar esa superficie con un esmeril, para eliminar la 'costra' que sobre el concreto se ha producido por el fenomeno de carbonatacion. Las lecturas de rebote contra las caras pulidas de nueleos extraidos de concreto endurecido, solo pueden considerarse validas si se garantiza la inamovilidad del mleleo; de otra manera, parte de la energia liberada por el eselerometro se pierde como energfa cinetica (movimiento) del nueleo . El ensayo eselerometrico puede ser considerado como un valioso auxiliar dentro del plan general de mediciones pero, en sf mismo, no siempre puede ser relacionado con la resistencia del concreto. Para ella se requeriria una minuciosa cali brae ion por correlacion contra el concreto que se desea evaluar.

REBOTE

de ejes inclinados, recordando que el disparo debe ser hecho siempre ortogonalmente a la superficie del material. Manillo de Pendulo Otro sistema, basado en el mismo principio, consiste en un pendulo, cuya energia no es suministrada por un resorte sino por la posicion de una masa metalica que, accionada por el operario, se desplaza en una trayectoria semicircular; rebota contra la superficie del concreto y el rechazo es me dido en una escala graduada. No existe relacion numerica entre las mediciones efectuadas con el martillo y el pendulo. Una desventaja de este ultimo instrumento es que solo puede ser utilizado en superficies verticales, como columnas y muros, en tanto que el primero puede utilizarse en cualquier direccion, siempre que se aplique perpendicularmente a la superficie de concreto. Confiabilidad del Metodo EI valor del rebote 0 rechazo esta influido por varias circunstancias. Algunas son de indole particular, como 10 fortuito de producirse la aplicacion sobre un punto donde debajo se encuentre un poro importante, con 10 cual el rebote dara un resultado nada representativo. 0 si el disparo del aparato es hecho en un punto inmediatamente encima de un grano grueso de piedra 0 de un refuerzo metalico con escaso recubrimiento; tampoco en ese caso el rechazo sera representativo. Por estas razones, los manu ales de uso del eselerometro permiten descartar aquellos valores que sean notablemente superiores 0 inferiores al promedio del conjunto de disparos para cada zona. La mencionada Norma

XV.4.3 Ensayos de Penetracion Estas tecnicas de ensayo miden la profundidad de penetracion de insertos normalizados cuando los mismos son incorporados dentro del concreto endurecido, por medio de un propulsor normalizado. Esta tecnica sup one la utilizacion de una pistola especialmente disenada (comercialmente conocida como 'Pistola de Windsor') la cual dispara con carga calibrada un inserto de acero que penetrara el concreto en relacion inversa a su calidad. El procedimiento es similar al ensayo de rebote pero incorpora mayor energia de impacto. El extrema puntiagudo del inserto penetra el mortero y los agregados fracturando la zona adyacente, de alli que las caracteristicas de estos afecten la profundidad de penetracion. Una ventaja de esta tecnica es la poca influencia que en sus resultados tienen la humedad del elemento 0 las condiciones superficiales, no asi con respecto a la presencia de armaduras la cual es imprescindible detectar previa mente para evitar su interferencia utilizando, por ejemplo, los Evaluadores de Recubrimiento (vease Tabla XV3). En la practica se determina la longitud del inserto que sob resale a la superficie y por diferencia se calcula la profundidad de penetracion (vease Figura XVS)

XV.4.4 Ensayos de Madurez Los ensayos de madurez son tecnicas que permiten estimar la resistencia en sitio contando para ella con los efectos que la temperatura y la edad tienen sobre el desarrollo de las resistencias del concreto. El ensayo esta normalizado por ASTM con la designacion 1074.

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Longitud expuesta

TemperabJra T

-. -.-.--- .... --- ...

-~-.I

Tiempo, t F IGURA

XV6

FUNCION DE MADUREZ BASADA EN HlpOTESIS DE VElOCIDAD DE INCREMENTO DE RESISTENCIA FIGURA

XV5

VARIABLE lINEALMENTE CON LA TEMPERATURA

ENSAYO DE PENETRACION. FORMA APROXIMADA DE LA ZONA DE FALlA EN El CONCRETO

La funcion madurez es una expresion matemarica que permite transformar la 'historia termica' del concreto en un indice de madurez. Diversas expresiones se han desarrollado, entre las cuales esta la que se anoto en la Seccion IX.4.2. Se asume alli, que la velocidad a la cual se desarrolla la resistencia es una funcion lineal de la temperatura, 10 cual conduce a una funcion madurez, simple (vease Figura XV6) En este caso el indice de madurez esta representado por el area comprendida entre la temperatura base To y la curva de temperaturas del concreto. Cuando la temperatura del concreto en la estructura se espera que este comprendida entre 00 y 40°C, la temperatura base To para cementos tipo I se establece en ODe. El empleo de estos metodos requiere la determinacion de la relacion resistencia-madurez para el concreto en la estructura. La hisLOria termica en sitio debe ser monitoreada y a partir de ella se obtiene el indice de madurez correspondiente. Conocido este in dice y la relacion resistencia-madurez los valores de la resistencia en sitio pod ran ser estimados posteriormente. La validez de la correlacion dependera de la similitud entre el concreto de la estructura y el utilizado para la determinacion de las relaciones resistencia-madurez.

Molde

Topedela/osa

Encofrado de (osa

F IGURA

XV?

MOLDE Y SoPORTE PARA OBTENER MUESTRAS CIUNDRICAS DE CONCRETO VACIADAS EN

Smo

se aperna al encofrado y sirve de sop one para el molde cilindrico, el cual se llena cuando se ejecuta la losa y se cura en las mismas condiciones que esta. El ensayo de la muestra permite conocer la resistencia en sitio del material.

XV.4.6 Criterios de Aceptacion XV.4.S Muestras Moldeadas en Sitio Esta tecnica permite obtener muestras cilindricas de concreto moldeadas durante la ejecucion de los as sin necesidad de extraer un nudeo. El procedimiento esta normalizado en ASTM C873 Y se ilustra en la Figura XV7. La camisa externa

Basados en el cri terio establecido para los nudeos (vease Seccion XV3. 2), el mismo podria extrapolarse a los ensayos cualitativos normalizados (en sitio) y establecer que , cuando la resistencia promedio estimada con estos ensayos resulta igual 0 mayor que el 85% de Fc y ningun resultado es inferior que el 75% de Fc, el concreto en la estructura debe ser aceptado. Sin embargo, antes de que este

\1,

R

criterio sea aprobado, se requiere establecer un criterio estandarizado para el analisis estadistico de los resultados de ensayos. En el caso de las deLerminaciones de velocidad de pulso, sus resultados se aplican no solo para la deteccion de ddectos sino que se han establecido criterios para la definicion de zonas homogeneas, verificacion previa a cualquier analisis, a fin de que las conclusiones sean validas y aplicables a toda la zona. Para cumplir esa condicion de homogeneidad, se acepta que la desviacion estandar de la velocidad, medida en cada zona, sea inferior a 110 m/seg; si no es as!, la zona debe ser subdividida hasta que, en cada sub-zona, se cumpla esa condicion. Cada zona, previamente comprobada su homogeneidad, podra ser com parada (en terminos de la velocidad de pulso ultrasonico) con otra previamente aceptada mediante ensayos de resistencia normativa, en cilindros 0 en mlcleos (zona patron). El criterio de aceptacion convenido, es que la velocidad de propagacion de cualquier zona de concreto, uniforme en terminos de velocidad de pulso, se considera aceptable cuando el promedio de velocidad es, al menos, el 90% de la velocidad promedio de la zona patron: (154)

XV.S RESUMEN DE METODOS Y APLICACIONES A continuacion se reproduce una Tabla que sintetiza el desempeflo relativo de los distintos procedimientos aqui seflalados, segun ACI 22S.1R-95. En ella se ha anadido el correspondiente a los cilindros y a los nucleos, a pesar de que estos ultimos no se consideren ensayos cualitativos, pues sus resultados permiten una cuantificacion ciena de la resistencia. Un paso esencial para el usa de estos metodos en la estimacion de la resistencia, es el desarrollo de correlaciones entre los valores por ellos suministrados y la resistencia del concreto. En las secciones siguientes se presentan algunos criterios para lograr este objetivo.

XV. 6 LINEAMIENTOS P.ARA OBTENER UNA CORRELACION CONFIABLE En primer terminG se debe tener presente que cada metodo de ensayo en sitio tiene asociado una variacion inherente al ensayo. En funcion de esa variacion intrinseca, que en general es independiente del rango de resistencias, se establecen los criterios de muestreo especfficos para cada uno de ellos. En la Tabla XV2 se resumen valores esperados de los coeficientes de variacion. El ACI 22S.1R-95 recomienda que el numero de niveles de resistencia requeridos para desarrollar correlaciones entre la resistencia y cualquier otro parametro determinado en sitio, en general, debe ser de seis a nueve. Esto permite

l

K

TABLA XV.l DESEMPENO DE MhoDOS DE ENSAYO, SEGUN ACI

METODO DE ENSAYO

NORMA

228.1 R-95

PRECISION DEL ENSAYO (I) FASE ESTRUCTURA FACILIDAD RANGO DE NUMERO DE DE USO (1) RESISTENCIA ENSAYOS CONSTRUCTIVA EXISTENTE KgfJcm' (2) POR ZONA

Rebote 0 Rechazo ASTM C805 Resistencia de Penetracion ASTM C803 Velocidad de Pulsos ASTM C597 Madurez ASTM CI074 Moldeados en Sitio ASTM C873 COVEN IN 345 Nticleos Cilindros COVENIN 338

10

(4)

+

+

++

100-400

+

+

++

100-400

3

++ ++ (3)

+ N.A.

+ +

10-700 Sin limite

2

++ N.A. +++

N.A. +++ N.A.

+ + ++

Sin limite 100-700 Sin limite

2 3 2

(5)

Un ensayo con ++ permitin\ mejores estimaciones de resistencia 0 es mas sencillo de utilizar que uno con +. La de +++ son los de mayor precision. (2) Estos rangos de resistencias pueden ampliarse previa demostracion de que el equipo y los resultados obtenidos son satisfactorios. (3) Requiere verificacion con otros ensayos. (4) Segtin la Norma COVENIN son 20. (5) Para alta resistencia son 3 (vease Seccion XIll.1.4). N.A. = No Aplica. (I)

TABLA XV.2 COEFICIENTES DE V ARIACION INHERENTES A LOS ENSAYOS INDICADOS

ENSAYO

COEFICIENTE DE VARIACION DEL ENSAYO

Velocidad de Pulso Ultrasonico

2% para longitudes entre 0,3 m y 6 m en concreto sano 10% 8% de la longitud expuesta 3,5% para el rango de 100 a 400 kgfJcm'

Ntimero de Rebote (Esclerometro) Ensayo de Penetracion Muestras Moldeadas en Sitio

cubrir e1 rango de reslstenClas previstas en [a obra sin necesidad de extrapo[ar, permitiendo incluir las resistencias bajas que son de esperar en el momento del reLiro de encofrados (caso de encofrados deslizantes 0 sistema Lunel). Los lineamientos aqui resumidos se aplican principalmente para estructuras en fase de construccion aun cuando, como se senala en la Seccion XV7, algunos de estos metodos tambien son aplicables en la evaluacion del concreto en SiLio, de estructuras existentes.

XV.6.1 Velocidad de Pulso Ultrasonico La utilizacion de la velocidad de pulso ultrasonico como !ndice, requiere desarrollar la correlacion con el concreto direcLamenLe colocado en la estructura

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cuya resistencia se obtiene por medio del ensayo de nucleos extraidos de ella; no se recomienda la correlacion con cilindros por las diferencias en las condiciones de humedad Como quiera que la geometria del miembro afecta la velocidad de pulso, las mediciones deben realizarse en sitios representativos de los distintos niveles de velocidad. En cada sitio se recomienda efectuar un minimo de 5 lecturas (ASTM C597) cuyo promedio sera el valor representativo de la velocidad. Despues de cada lectura deb en desacoplarse, emisor y captador, y luego acoplarlos de nuevo en el mismo sitio, ello con objeto de minimizar errores sistematicos por acoplamiento defectuoso. De cada uno de los sitios a ser evaluados, es preciso extraer al menos dos nucleos para ser ensayados en compresion. La velocidad de pulso que se determine en estos nucleos, usualmente sera distinta de la registrada en la estructura y no se considera representativa de la velocidad de pulso en la estructura. Este metodo de ensayo involucra todo el concreto entre el transmisor y el receptor. La velocidad de pulso puede ser afectada tambien por la presencia de grietas 0 vados, y sufrir difraccion en las discontinuidades modificando el tiempo de viaje. Una aparente disminucion de la velocidad no siempre es debida a una baja resistencia del concreto, ya que hay factores, dis tint os a la resistencia, que afectan la velocidad de pulso como: el contenido de humedad, el proceso de curado (especialmente a edades tempranas), la presencia del refuerzo y otros. Aun cuando, el coeficiente de variacion del ensayo es bajo, ella no significa que las predicciones de resistencia que se pueda hacer a partir de ellas sean necesariamente confiables. Por estas circunstancias y tal como se senala en (ACl437R-91) este me to do no se recomienda para estimaciones de resistencia en sitio. Sin embargo, es una tecnica excelente para ubicar zonas de la estructura donde el concreto es de diferente calidad 0 donde hay defectos internos tales como grietas 0 cangrejeras, aunque el metodo no permite determinar la naturaleza de los mismos. De una manera general, los valores de velocidad de pulso ultrasonico no suelen convertirse directamente en resistencia mecanica del concreto. Sin embargo, puede realizarse un estudio detallado de correlacion entre resultados de ultrasonido y resultados de probetas normativas (cilindros 0 nucleos) para estimar las resistencias del concreto en otras partes de la misma obra, donde solo se dispone de resultados de velocidad de pulso. SegUn la mencionada Norma COVENIN 1681, "Metoda de ensayo para determinar la velocidad de propagaci6n de ondas en el concreto", debe disponerse de no menos de 30 resultados de resistencia (cilindros y/o nucleos) para correlacionar las mediciones ultrasonicas. Experimentalmente se ha encontrado que la forma general de la correlacion es del tipo:

t

\

log R = c + m log V

"

(15.5)

donde: R = Resistencia mecanica normativa. V = Velocidad de propagacion de pulso ultrasonico. c y m = constantes particulares para ese concreto, que deben establecerse par ajuste de minimos cuadrados. Si el proceso de evaluacion fue adecuadamente ejecutado, los coeficientes de correlacion estadistica no deben ser inferiores al 95%. Con ese grado de precision es posible estimar, con bastante seguridad, la resistencia de cualquier zona 0 parte de un miembro que haya sido evaluado por ultrasomdo. A veces no es posible enfrentar los terminales (emisor y receptor) del equipo de ultrasonido, por no ser accesibles dos caras opuestas del elemento a mediI. En tal caso pueden realizarse lecturas indirectas. Opera nos expenmentados en el ensayo de ultrasonido pueden colocar los terminales sobre caras adyacentes de una pieza (superficies en esquina) y hacer lecturas valederas, siempre que mantengan constante la distancia entre los puntos de contacto. Igualmente pueden desplazarlos sobre una sola cara para detectar alguna posible falla interna, cercana ala superficie (por ejemplo para pavimentos 0 losas de piso).

XV.6.2 Determinacion del Rebote (Esclerometro) Cuando el procedimiento para estimar la resistencia en sitio sea la determinacion del rebote mediante ensayos esclerometricos, se recomienda obtener la curva de correlacion, elaborando al menos 12 cilindros. Por cada edad de ensayo 0 nivel de resistencia se realizaran no menos de 10 mediciones de rebote sobre los cilindros normativos (la Norma COVENIN 1609 recomlenda 20 mediciones para el ensayo en sitio y no menos de 30 cilindros de concreto para trazar la curva de correlacion). El cilindro debera estar sometido a una carga en compresion promedio equivalente de 35 kgflcm' durante la realizacion de las lecturas de rebote. El contenido de humedad y la textura del cllmdro para estos ensayos deben ser similares a las condiciones anticipadas en la obra. XV.6.3 Ensayos de Penetracion . Si se trata de utilizar el ensayo de penetracion como estlmador de resistencia en sitio, la curva de correlacion se obtiene fabricando una losa de espesor minima de 15 cm, suficientemente grande para permitir al menos 18 ensayos de penetracion con separacion de 20 cm, y al menos 12 cilmdros para ensayos en compresion. . Un numero minimo de tres lecturas de penetracion deben reahzarse para cada edad de ensayo conjuntamente con el ensayo de dos cilindros en compresion.

En el caso de elementos verLicales se recomienda vaciar un muro y realizar los ensayos en esa posicion, y lomar nucleos cercanos a los insenos para valorar la resistencia.

XV.6.4 Madurez El procedimiento a seguir para eSlablecer la fun cion de correlacion en el caso del Melodo de Madurez se establece en ASTM C1074 Y consiste esencialmente en la preparacion de un conjunto de mueSlras cilindricas con concrelO similar al que se ulilizara en la obra. Se embeben sensores de temperatura en al menos dos de ellos y se coneClan al registrador continuo de temperatura. El curado humedo se realiza por inmersion en agua 0 por curado humedo de conformidad con ASTM C511. Los ensayos a compresion, dos cilindros por ensayo, deben realizarse a edades de 1, 3, 7, 14 Y 28 dias. Para cada edad de ensayo se determinara el indice de madurez (vease Seccion IX.4.2). Finalmente, se representan graficamente los resultados de resistencia promedio a cada edad versus los indices de madurez promedio y se procede al ajuste por mfnimos cuadrados u otro procedimiento. La regresion resultante sera la relacion madurez-resistencia a ser usada para las estimaciones de resistencia en sitio.

XV.6.S Muestras Moldeadas en Sitio Por ultimo, los resultados del ensayo de las muestras moldeadas en sitio solo requieren eventualmente correcciones por factor de esbeltez (relacion alturaldiametro) (vease Seccion XI.2.4). No se requiere en este caso correlacion alguna pues los resultados represemaran el concreto colocado.

XV.7 METODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS En las Secciones XV4 a XV6 se han descrito ensayos no destruclivos que se ulilizan para la determinacion de propiedades del concreto dislimas de la resiSlencia mecanica. ESlOS se aplican en cuatro grandes areas: Conlrol de calidad de nuevas construcciones; Identificacion de anomalias en nuevas conslrucciones; Evaluacion de condiciones de concreto de edad avanzada para propositos de rehabilitacion; Aseguramiento de calidad de reparaciones de concreto. Algunos de estos metodos de ensayo no han sido normalizados, sin embargo, su utilizacion suministra informacion imponante acerca de:

Dimensiones de los elementos; Localizacion de grietas, delaminacion y perdidas de adherencia; Grado de consolidacion, presencia de vados y cangrejeras; Corrosion del refuerzo metalico; Extension de danos como consecuencia de fuego 0 resultado de exposicion a ataques quimicos.

XV.7.1 Clasificacion de los Metodos de Ensayo Existe una gran variedad de metodos de ensayo, algunos de los cuales se anotan en la Tabla XV3.

XV.7.2 Limitaciones en el Uso Inspeccion Visual: Este es el primer paso en la evaluacion de una estructura de concreto. Tiene la limitacion de que solo permite evaluar las superficies visibles, por ella es importante complementarla con algunos otros ensayos no-destructivos. Su efectividad depende, en alto grado, de la experiencia y conocimiento del investigador. Velocidad de pulso ultrasonico (Yease Sec cion XV4.1 y XV6.l) La principal ventaja de este metodo es su facilidad de uso , ademas de ser realizado con un equipo portatil. Requiere acceso en las dos caras del elemento a evaluar en el caso de transmision directa y no suministra informacion sobre la profundidad del defecto. Ultrasonico-Eco: Puede realizarse mediante el acceso por una sola cara y suministra informacion sobre la profundidad del defecto, sin embargo, su rango de aplicacion tiene limitaciones de espesor y los equipos no son comerciales. Eco-Impacto: Puede realizarse mediante acceso por una sola cara, el equipo esta disponible comercialmente y es capaz de ubicar diversos defectos. Requiere para su manejo un operador experimentado y el espesor maximo es de 2 metros. Eco-Sonico: El equipo es portatil y el ensayo es rapido, no permite determinar defectos en profundidades mayores de 30 metros 0 cuando la relacion Ud > 30. Radiografia: Suministra informacion interna de la estructura objeto de ensayo. Se requieren operadores altamente emrenados. El equipo de Rayos X, es pesado y costoso. Dificultad para identificar grietas perpendiculares a la onda radioactiva. La penelracion de rayos gamma esta limitada a 50 cms de concreto. Esta tecnica es Uli! en la ubicacion de cables de postensado en losas de concreto.

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Evaluacion de recubnmiento: Con las tecnicas recientes pueden detectarse armaduras a profundidades de hasta 18 cm. No resulta tan efectivo en secciones muy armadas. Con una adecuada calibracion permiten determinar el espesor del recubrimiento si se conoce el diametro de la barra 0 estimar el diametro de la barra si se conoce el espesor. Potencial a Media Celda: El equipo es ligero y portatil. Requiere conexion electrica con acero embebido. El concreto debe estar humedo. No da indicacion sobre la velocidad del fenomeno. El ensayo e interpretacion requiere personal experimentado. Ensayo normalizado ASTM C876.

XV.8 EVALUACION DE ESTRUCTURAS EXISTENTES Para determinar la capacidad resistente de estructuras existentes 0 de alguna de sus partes, se debe comenzar con una detaUada y bien planificada inspeccion visual en la cual, con documentacion escrita y grafica, se hagan evidentes los eventuales defectos y se senalen las areas mas danadas. Los ensayos en sitio pueden planificarse distinguiendo: a) la realizacion de evaluaciones cualitativas que permitan identificar zonas de distinta homogeneidad, y; b) la determinacion cuantitativa mediante ensayos de extraccion de nucleos 0, eventualmente, pruebas de carga sobre la estructura. Los metodos comunmente empleados para estos propositos son: la determinacion de la velocidad de propagacion de pulso ultrasonico, y la determinacion del numero de rebote mediante tecnicas esclerometricas y los ensayos de penetracion. En la Figura XV8 se presenta una secuencia recomendada de acciones, adaptada de las Normas del CEB. Cuando exista incertidumbre sobre la seguridad de una estructura, en el Capitulo 17 de la Norma COVENIN 1753 se establecen criterios para su evaluacion. Se distinguen aUi los tres casas que se describen a continuacion.

xv.S.l EI Origen de la Deficiencia Resistente esta bien Establecida Si se logra una comprension confiable sobre el origen de la deficiencia resistente, y las dimensiones y propiedades de los materiales son conocidos, en la Sec cion 17.2.1 (a) de la citada Norma se recomienda la evaluacion analitica de su seguridad con arreglo al Articulo 17.4 de la misma. Con relacion a la resistencia en sitio del concreto, en la Seccion 17.3.3 de la Norma COVENIN 1753 se establece que las resistencias de los concretos deben basarse en resultados de dos grupos de ensayos: a)

No destructivos, de acuerdo con las Normas COVENIN 1609, "Metodo de ensayo para la determinacion de la dureza esclerometnca en superficies de concreto endurecido" y COVENIN 1681, "Metodo de ensayo para determinar la velocidad de propagacion de ondas en el concreto" 0 de otras Normas reconocidas como ASTM, RILEM 0 DIN.

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RESUMEN DE ALGUNOS Mi:TODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS, SEGUN

ACI 228.2R-98

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Mapas de danos indicando: grietas, erosi6n, Inspecci6n Visual. Observaci6n, clasificaci6n y documentaci6n de danos visibles en la superficie picadura superficial, estallido. expuesta del concreto. Velocidad de pulso ultrasonico . Mide el tiempo que tarda un pulso de ondas ultras6nicas en recorrer una ciena distancia.

Determina la condicion relativa del concreto basado en las mediciones de velocidad de pulso.

Ubica zonas delaminadas y vados en elementos Ultrasonido-Eco. EI transductor emite un corto pulso ultrasonico, el cual es reflejado en eI lade delgados. Es fundamentalmente una herramienta opuesto del e1emento 0 en un defecto interno. La de investigacion !legada de la onda indirecta 0 reflejada se registra en el captador determinandose eI tiempo de viaje ida y vuelta. Eco-Impacto. El receptor adyacente a la zona de impacto monitorea la !legada de las ondas a medida que estas sufren multiples reflexiones entre la superficie y el lado opuesto del e1emento o de defectos internos. Los analisis de frecuencia permiten determinar la distancia al reflector si la velocidad de ondas se conoce.

Ubica una varied ad de defectos dentro de los elementos de concreto tales como, delaminacion, vados, cangrejeras 0 determinaci6n del espesor del elemento.

Eco-S6nico. Un impacto de manillo se aplica sobre la superficie y un transductor monitorea la onda reflejada. Se !leva a cabo un analisis en eI dominic del tiempo para determinar distancias 0 dimensiones.

Determinar la longitud de fundaciones profundas (pi/as y pilotes), ubicacion de grietas 0 discontinuidades. Suministra informacion ace rca de las caracteristicas dinamicas del subsuelo.

Ubicaci6n de armaduras, cables de pretensado, Radiograffa. La intensidad de una radiacion electromagnetica de alta energia que pasa a traves tubos, vados, cangrejeras. del miembro, se registra en una pelicula. Evaluadores de Recubrimientos. Sobre la superficie de la estructura se aplica un campo magnetico alterno de baja frecuencia. La presencia del refuerzo metalico embebido modi fica eI campo y la medici6n de este cambio suministra informacion sobre eI refuerzo.

Ubicaci6n del acero de refuerzo, determinaci6n de espesor de recubrimiento y estimacion del diametro de la armadura.

Potencial de Media Celda. La medici6n de la diferencia de potencial (voltaje) entre eI acero de refuerzo y un electrodo estandar de referencia, suministra informacion de la posibilidad de que este ocurriendo corrosion en el refuerzo.

Identifica la regi6n 0 regiones en una estructura de concreto armado donde existe alta probabilidad de ocurrencia de corrosi6n en el momento de la medici6n.

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Destructivos, de muestras extraidas de la 0 las partes de la estruclura donde se haya identificado la deficiencia resistente.

Segun 10 anterior, la investigacion se iniciaria con un conjunto de ensayos escleromelricos, de ejecucion mas rapida y sin que ocasionen dano eSlructural, abarcando tanto las zonas afectadas como aquellas de comprobada buena calidad, en un numero entre seis y nueve zonas. De acuerdo con los resultados de estos ensayos de rebote, las partes estudiadas se deb en clasificar en niveles de dano, estableciendo 'clases', separadas entre si por diferencias de cinco unidades de rebote en el valor medio. Quedan identificadas asi las zonas de mayores danos 0 con posibles problemas en su resistencia que, mediante ensayos ultrasonicos, senin confirmadas y delimitadas Para esto se define como zona homogenea aquella en la cual la desviacion estandar de la velocidad de pulso (promedio de 5 lecturas por punto) sea inferior a 110 mlseg. De no cumplirse esta condicion la zona debera subdividirse en sub-zonas hasta que se cumpla: Svel < 110 mlseg. Posteriormente se procedera a la extraccion de nucleos (minimo tres para cada zona afectada, asi como algunas medianamente danadas), siguiendo los criterios y procedimientos descritos en la Seccion XV3. de este Manual. Con este procedimiento se logra recabar la informacion pertinente, produciendo el menor dana adicional al miembro 0 a la estructura. Respecto a los aceros de refuerzo, en la Seccion 17.3.4 de la citada Norma COVENIN 1753 se establece, entre otros requisitos, los dos siguientes:


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La ubicacion y tamano de los refuerzos pueden definirse utilizando los datos disponibles de la estructura para confirmar, 0 no, que la construccion se realizo de acuerdo con los pIanos disponibles, y; Las propiedades de los aceros requieren sustentarse en, por 10 menos, tres ensayos de traccion de muestras representativas, por cada tipo de acero que pueda afectar la seguridad de la estructura.

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xv.S.2 EI Origen de la Deficiencia Resistente no estia bien Entendida Cuando se produzca esta situacion 0 si no resulta posible determinar las dimensiones 0 propiedades de los materiales con base en mediciones, se requerira una prueba de carga en caso de que la estructura deb a continuar en servicio. Los procedimientos y precauciones a seguir para la ejecucion de una prueba de carga se dan en el Articulo 17.5 de la Norma 1753 y los criterios de aceptacion se establecen en el Articulo 17.6 de la misma. Entre otros aspeclos, la prueba no se considera exitosa cuando la recuperacion de la flecha medida no alcance ciertos valores prefijados: Interesa destacar aqui que se consideraran inseguros miembros en los cuales se aprecien agrietamientos que revelen la inminencia de fallas por corte, 0 bien Olros tipos de fisuracion en el concreto, alli tipificados.

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XV.S.3 Problemas de Deterioro Cuando las incertidumbres sobre la seguridad surgen por problemas de delerioro progresivo y el comportamiento observado durante la prueba de carga cumple con los criterios de aceptacion mencionados en la Sec cion XV8.2, se puede permilir el uso de la estruclura por un periodo de tiempo que se debe indicar explicitamente. En la Seccion 17.2.2 de la Norma COVENIN 1753 citada, se establecen los aspectos a considerar para definir tal periodo de tiempo: a) b) c) d) e)

la naturaleza del problema; los efectos ambientales; el efecto de las cargas de uso; la historia de la estructura en condiciones de servicio; el programa de inspeccion periodica.

XV.S.4 Estructuras Daiiadas por Sismos Intensos Hechas las evaluaciones y el levantamiento detallado de danos existentes en la estructura, segun 10 indicado en la Seccion XV7, en el Capitulo XII de la nueva Norma COVENIN 1756, "Edificaciones Sismorresistentes" y su Comentario, se establecen los criterios a seguir para su analisis y mejor toma de decisiones. Tambien se indican alli los casos en los cuales se requiere la evaluacion de edificaciones existentes con fines de la verificacion de su seguridad y eventual reforzamiento .

REFERENCIAS ACI ACI ACI ACI

201.1 R-97 Guide Jor Making a Condition Survey oj Concrete in Service. 228.1R-95 In Place Methods to Estimate Concrete Strength. 228.2R-98 Nondestructive Test Methods Jor Evaluation oj Concrete in Structures. 437R-91 Strength Evaluation oj Existing Concrete Building.

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XVI DETERIORO FiSICO

CAPiTULO

El concreto puede ser danado por muy diversas causas. Seran agrupadas, por un lado, en causas fisicas 0 mecanicas, que se tratan en el presente Capitulo, y por otro en causas quimicas, tratadas en el Capitulo XVII. Las causas fisicas pueden ser clasificadas en dos grupos: agrietamiento y desgaste. Los danos por incendio son un caso especial, que se trata en la Seccion XVI.5.

XVI.1 CARACTERisTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO XVI. 1. 1 Mecanismo Basico El concreto es un material sensible al agrietamiento pues es intrinsecamente fragil. Su capacidad de deformacion a la traccion es pequena, del orden de 0,03%, llegando a la rotura con poca tension. Una vez iniciada una grieta, la energia para que avance es men or que la requerida para su farmacion. No obstante, cuando esa energia se disipa 0 desaparece, la rotura no es total y la grieta se estabiliza. Eso puede suceder cuando la solicitacion por carga cesa 0 cuando la grieta, en su trayectoria de formacion, encuentra un obstaculo, como par ejemplo, una barra de refuerzo. El acero proporciona la resistencia requerida a la traccion, reparte y controla las grietas, y hace que la rotura de los elementos pueda ser de tipo 'ductil' (vease Secciones XV1.2.1 y XVI.2.3). XVI. 1.2 Esquema del Tratamiento En el problema de agrietamiento, destacan tres etapas: a)

b)

Averiguar su origen. Esto resulta indispensable para que puedan tener exito las etapas siguiemes. Sin embargo, con frecuencia la identificacion del origen resulta dificil, y en algunos casos practicamente imposible, debido a la forma combinada y complicada como actuan algunas de las causas de agrietamiento. Hay que distinguir entre grietas 'estabilizadas' y grietas 'activas', como se denominan a veces 0 10 que es 10 mismo, entre grietas 'muertas' y grietas 'vivas'. En algunos casos hay solicitaciones de tipo pulsante que abren y cierran las grietas, como ocurre cuando hay cambios alternativos de temperatura (por ejemplo dia y noche) 0 cuando actuan sobrecargas variables como en los puentes. Eliminar las causas. Esto es necesario para tener exito en la reparacion. En

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ocasiones no es posible hacerlo a cabalidad y habra entonces que adecuarse a esa circunstancia particular. Proceder a la reparacion. Las grietas estabilizadas pueden ser selladas con productos relativamente rigidos, sin problemas. Las grietas activas ciclicas tienen que sellarse con materiales de gran elasticidad, capaces de absorber los movimientos. Los casas de agrietamientos progresivos continuados, como sucede en algunos asentamientos diferenciales, no pueden ser controlados sin haber eliminado su causa.

XVI. 1.3 Manifestacion del Agrietamiento Las grietas del concreto se producen siempre por traccion. Las tensiones de compresion, de torsion 0 de corte, que resultan excesivas, se alivian mediante la aparicion de grietas de traccion paralelas a las trayectorias principales de compresion, que son perpendiculares a las de traccion. La observacion y analisis de la forma y posicion de las grietas en los elementos estructurales, casi siempre permiten establecer el tipo de solicitacion que las origino, 10 cual es primordial para definir las causas de las grietas. En la Figura XVI.l se muestran patrones tipicos de agrietamiento en una edificacion de concreto reforzado. En el estudio de las grietas hay que observar cuidadosamente los siguientes aspectos: a)

b)

c)

Grieta en!a junta de la base

El ancho en la super6cie. Lo mas corriente es medirlo por comparacion

FIGURA

con tarjetas 0 reglillas en cuyos bordes van dibujados en trazos de un grosor conocido y que sirven de calibracion para ese cotejo. En la Figura XVI.2 se muestra un modelo de esa reglilla. Tambien hay lupas con escalas calibradas, que proporcionan mayor precision. La profundidad. No resulta faci! de medir. En algunos casos se puede suponer una proporcionalidad con la abertura: a mayor abertura, mayor profundidad. Pero esto no es cierto en todos los casos. Cuando es indispensable conocer la profundidad se suele rellenar la grieta con material coloreado y luego extraer nucleos de la parte agrietada. La abertura y la profundidad condicionan los procedimientos de reparacion. El movimiento. Los cambios en su abertura y en su longitud implican mediciones de bastante precision. Un procedimiento sencillo y efectivo consiste en poner sobre la grieta, y en sus extremos, pequenos parches delgados de yeso dental. El yeso es rigido, no tiene ductilidad y se rompe si en la grieta hay algun incremento en su ancho 0 longitud. Parches sucesivos pueden servir para estudiar el comportamiento de las grietas.

PATRONES

Grietas y manchas de corrosl6n

XV!.l TiPICOS

PRODUCIDO POR: A, ENTRE ENTRE

10' 60'

Y

DE

AGRIETAMIENTO

8,

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3h DESPUES DEL VACIADO; D, E,: RETRACCION PL.ASTICA 6h DESPUES DEL VACIADO; F: SIMILAR A D, E, POR

Y

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SEMANAS DESPUES DEL VACIADO;

J, K: FISURACION CAPILAR, VISIBLE A PARTIR DE L, M: CORROSION DEL REFUERZO CON MANIFESTACIONES N: REACCION ALCALI AGREGADO, CUYA MANIFESTACION

DE APARICION HASTA MESES DESPUES;

VARIOS DiAS 0 SEMANAS DESPUES DEL VACIADO; A PARTIR DE DOS AN OS DESPUES DEL VACIADO; OCURRE VARIOS ANOS DESPUES DEL VACIADO.

La observacion de las grietas se dificulta si el concreto esta cubierto con frisos, estucos, pinturas 0 baldosas. Su caracterizacion general se indica en la Tabla XVI.l.

XVI.2 CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO Las causas que produzcan agrietamiento en el concreto pueden ser muchas; se comentara en este texto algunas de las que intervienen con mas frecuencia. Las grietas no siempre afectan seriamente el comportamiento estructural del concreto; dan mala apariencia y permiten el ingreso de la humedad

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TJIIILA XVI.2 CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO

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FIGURA

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0.6

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XVI.2

REGLILlA PARA ESTIMAR APERTURA DE GRIETAS TABLA

XVl.l

CARACTERisTICAS DE LAS GRIETAS

Posicion de todas las grietas en los elementos de toda la esrructura. Correlacion entre elementos (pIanos estructurales y de construccion) Ancho superficial, profundidad (a veces no es indispensable) y largo 0 extension de la grieta. Forma de la abertura y de sus bordes. Estabilidad 0 inestabilidad del ancho de la grieta y de su longitud: tendencia a aumentar, disminuir 0 movimientos ciclicos. o de otros agentes agresivos, posibihtando el deterioro. Muchas de las grietas son debldas a una mala practica constructiva. De elIas, una frecuente es el anadir agua a la mezcla para ganar trabajabilidad (vease Tabla XVI. 2).

XVI.2 . 1 Sobrecargas . En el concreto endurecido, la causa fundamental por la que se producen gnetas es la solicitacion de los elementos estructurales mas alla de su capacidad portante. Sm embargo, se reserva el nombre de 'grietas por sobrecarga' a las generadas por la presencia 0 acumulacion de pesos no previstos en el calculo. Por ejemplo: la colocacion de maquinas pesadas, la construccion indiscriminada de niveles su periores, la concentracion de objetos pesados, la aplicacion de sohCltaclOnes periodicas con mayor frecuencia de la calculada, asi como las solicitaciones accidentales. ESle lipo de danos se presenta principalmente en vigas y losas, y a veces se producen por corte cerca de los muros 0 de las columnas; son menos frecuentes en columnas a compresion. Con cierta frecuencia , la posicion de estas gnetas permile establecer claramente las causas originarias. Sin embargo, grietas sImI lares pueden tener causas fortuitas, como pueden ser: zonas debiles del material, errores construclivos y, menos frecuentemenle, errores de calculo. Se suele decir que el concreto reforzado no puede trabajar sin grielas, 10 cual solo es relanvamente Clerto, pueslo que se pueden calcular y fabricar elementos sin grietas en absoluto. No es praclica comun porque resultarfan excesivamente rigid os y costosos.

Sobrecargas. Asentamientos diferenciales. Arcillas expansivas Sismos y orras solicitaciones accidentales. Errores de proyecto 0 ejecucion. Relraccion plastica. Retraccion hidraulica en estado endurecido. Exudacion. Calor de hidratacion. Gradientes debidos a la temperatura ambiente. Corrosion del acero. Causas combinadas . Una vez conocidas y eliminadas las causas que originaron este tipo de grietas por sobrecargas, puede ser necesaria su reparacion. Se incluyen en este grupo, los darlOS producidos por un desencofrado y una carga prematuros.

XVI.2.2 Asentamientos Diferenciales Cuando una parte de un elemento 0 de una eslruclura se desplaza vertical u horizontal mente respecto a otra adyacente, pueden producirse grietas por corle o flexion, debido a solicitaciones no pre vistas en el calculo. Las causas pueden ser muy variadas: fundaciones mal hechas, defectos constructivos 0 de uso, problemas por presencia de filtraciones, desplazamientos del terreno de fundac ion u otros. En muchos de esLOS casos, los estudios de suelos [ueron insuficientes 0 mal interpretados. Las arcillas expansivas han originado estos tipos de danos; tales arcillas son materiales que se hinchan al humedecerse, ejerciendo en ormes presiones , y se comraen al desecarse. La repelicion de estos movimienlOS allernantes puede causar deterioro a las estrucluras construidas en tal tipo de suelos, especialmente si una parte esta sobre la arcilla expansiva y otra no. A veces, por la posici6n de eslas grietas, resulta faci! conocer la causa. En pisos apoyados directamente sobre el suelo, las arcillas expansivas pueden producir abombamientos y fracturas , sin que lleguen a sufrir los tabiques. Las grietas debidas a fundaciones insuficientes 0 mal hechas, a veces se logran detener haciendo otras fundaciones sobre las cuales apoyar la parte compromelida de la estructura. En caso de que el suelo, ademas, sea expansivo, el (jnico procedimiento que puede tener exito es el control riguroso de la humedad. Esto no siempre es factible , especialmeme cuando se trata de viviendas econ6micas, livianas, de poca altura y que son frecuentemente afectadas por este

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problema. Tambien se presenta en pavimentos de carreleras, apoyados en suelos expansivos a 10 largo de tramos de variada longitud.

XVI.2.3 Sismos Los sismos son Fuentes de vibraciones que se propagan al terreno y que actuan a nivel de fundaciones; son tratadas como acciones externas sobre las edificaciones. Estas responden segun sus propiedades dimimicas e inducen solicitaciones temporales que se superponen a las de tipo permanente. De modo que a los momentos, fuerzas axiales y cortantes debidas a la graved ad (peso propio y cargas de servicio) se suman los generados por la excitacion sismica la cual es, esencialmente, de tipo alternante. Las secciones donde la superposicion alcanza valores maximos, se denominan secciones criticas; esto ocurre por ejemplo, en los extremos de vigas y columnas de estructuras aporticadas, en el empotramiento de sistemas en voladizo o en los extremos de vigas que cone Clan muros. Estas solicitaciones, de corta duracion y elevada intensidad, pueden deformar mas alla de sus limites elasticos tanto el acero como el concreto que se encuentra en las secciones criticas; esto ocasiona deformaciones permanentes en el acero, asi como el estallido del concreto no confinado del recubrimiento. Si se respetan las prescripciones del delallado para el confinamiento del concreto del Capitulo 18 de la Norma COVEN IN 1753 (vease Seccion XII.5), se puede lograr que las incursiones inelasticas ante rio res sean de naturaleza ductil y no amenacen la estabilidad de la edificacion; usualmente son reparables. En miembros indebidamente reforzados se pueden alcanzar peligrosas fallas por corte, las cuales son de tipo fragil, con perdida subita de la capacidad portante; el problema en estos casos, mas que un agrietamiento, puede conducir a la inestabilidad del conjunto. Ademas de los sismos, tambien pueden generar tensiones laterales los vientos extremos, el empuje de elementos conexos u otras causas. Si estas consideraciones no se toman en cuenta durante el diseflo, se pueden producir grietas. En las Normas para el calculo se dan claras instrucciones para evitar danos de acuerdo a los niveles de cargas previsibles, pero si aparecen solicitaciones por encima de esos valores, sean sismos 0 vientos superiores a los considerados, es inevitable el dana en las estructuras. Quedara el conlrarrestar el deterioro ya producido y tomar las medidas que se consideren necesarias para los diseflos de las construcciones fuu:as.

XVI.2.4 Proyecto y Ejecucion La casi totalidad de las grietas suelen ser responsabilidad de quienes construyen, por no haber tornado las previsiones practicas correspondientes. Pero hay otro tipo de danos que se pueden llamar de proyecto, que se describiran a continuacion.

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La estructura pudo haber sido concebida con forma complicada, 10 cual somete a algunas de sus partes a solicitaciones no previstas cosa que, si no se toma en cuenta a la hora de desarrollar detenidamente el proyecto, puede dar lugar a agrietamientos. Para construcciones nuevas, las Normas antisismicas son una buena ayuda, ya que son mas exigentes en el analisis y diseno cuando se trata de configuraciones irregulares, evitando descuidos y omisiones. Con la aplicacion de estas Normas si bien reducen los danos esperados ante sismos intensos, estas tambien toleran explicitamente cierto tipo de lesiones en la estructura. El proyecto puede tambien adolecer las proporciones inadecuadas entre los elementos estructurales, deficiencias en sus anclajes, cambios bruscos de rigidez 0 rigidez insuficiente, y otras debilidades tales como el armado defectuoso: insuficiente cuantia 0 longitud de transferencia de tensiones, 0 refuerzos colocados fuera de lugar, errores que pueden provenir del proyecto 0 introducidos durante la construccion. A veces, los pIanos no dan suficiente detalle al respecto y la ejecucion del trabajo en la obra puede quedar en manns de alguna persona inexperta. Las Normas vigentes para el diseflo de miembros de concreto reforzado prescriben distribuciones del acero de refuerzo con el fin de controlar el ancho del agrietamiento, 10 cual resulta mas eficiente si se cuidan las zonas donde se esperan las maximas tensiones por traccion en el concreto. Esto resulta particularmente necesario cuando se utilizan aceros con tensiones cedentes Fy en exceso de 2.800 kgflcm' en el sobrentendido que se trata de barras con resaltos; es usual el empleo de estos aceros con Fy de 4.200 kgflcm' . En el Articulo 10.6 de la Norma COVEN IN 1753, se establece que la separacion (5) de las barras de refuerzo cercanas a una superficie sometida a la traccion no debe exceder: 5 =

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donde: Fs = tension en el acero; Cc = recubrimiento de proteccion. Por ejemplo, para vigas de proporciones usuales, con aceros de Fy = 4.200 kgflcm2, Cc = 5 cm y Fs = 2.550 kgflcm2, la maxima separacion 5 resulta ser igual a unos 25 cm; si la tension del acero Fs en condiciones de servicio es mas elevada, la separacion de barras debera ser menor. Por las numerosas variables que intervienen, la aplicacion del criterio anterior no permite adelantar un ancho de grieta esperado; se considera que las grietas podran ser visibles en algunos casos, pues sus anchos pueden exceder valores del orden de 0,3 a 0,5 mm.

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Para miembros sometidos a exposiciones muy agresivas el criterio anterior no es adecuado; los ensayos demuestran que en estos cas os la cali dad del concreto, su compacidad y un recubrimiento adecuado puedan ser mas eficientes que la limitacion del ancho de grietas en la superficie extern a del miembro. Las armaduras metalicas disminuyen 0 minimizan el agrietamiento. Por eso, si en la estructura queda alguna zona de concreto particularmente solicitada a traccion , sin estar dotada de suficiente acero en direccion perpendicular a las secciones donde puedan formarse grietas, estas se produciran. Grietas de este tipo son frecuentes en las esquinas de las losas, en torno a huecos de pi so 0 de pared, en vigas 0 en voladizos. Un anclaje inadecuado puede originar deslizamientos de la barra de acero por perdida de adherencia y conducir a situaciones criticas. Pero, por el contrario, exceso de armaduras concentradas en poco espacio puede dar lugar a que salte el concreto de recubrimiento 0 a que no se desarrolle una buena adherencia con el mortero. Tal es el caso de columnas con poca seccion y barras de acero, muy agrupadas, actuando las armaduras como un elemento unico respecto a la adherencia y donde pueden quedar largos segment os sin recubrir. Hay muchas otras situaciones de agrietamiento por problemas en el proyecto 0 durante la construccion. En todo caso, como se dijo, se debe tratar de conocer las causas, 10 cual puede llegar a ser complicado. Los elementos danados deben ser revisados por todas sus caras e inclusive en relacion con elementos conexos, 10 que proporcionara una informacion que, generalmente, facilita las tareas de interpretacion y resolucion. En ocasiones puede ser necesario averiguar la posicion y cuantia del acero de refuerzo, para 10 cual se justifica un estudio detallado con alguno de los equipos de deteccion magnetica. Algunas veces hay que llegar a descubrir el acero en areas limitadas, para mediciones 0 comprobaciones.

XVI.2.S Retraccion de Fraguado El 'encogimiento" del concreto debido a su perdida de agua es otra de las causas frecuentes de grietas en el material, tanto en estado fresco como endurecido. La 'retraccion plastica" es la que se produce en estado fresco hasta el momenta del fraguado y da lugar a la aparicion de grietas en ese momento, por 10 que algunos la denominan tambien ' retraccion de fraguado ". Antes, el material tiene consistencia plastica y es capaz de deformarse sin agrietamiento. En las superfiCies horizontales y descubiertas de los elementos recien vaciados es donde se hace patente el fenomeno de retraccion. Esas superficies, inicialmente brillantes y acuosas, despues adquieren un to no mate al momento del fraguado, porque el agua se evapora 0 es absorbida. En ese instante se inicia la retraccion. La retraccion se relaciona con: la cantidad de agua, la relacion

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agualcemento; la cantidad, finura y composicion del cemento; la forma, textura, gradacion y composicion de los agregados; la geometria de las piezas, y; las condiciones ambientales de temperatura y humedad. Las grietas pueden ser espectaculares. Abiertas en su centro y cerrandose hacia sus extremos, mas amp lias en la superficie que hacia dentro de la masa. Dibujan figuras que tienden al hexagono, con los bordes romos. Aparecen por diferencia en el encogimiento de las zonas profundas y de la superficie, donde el agua se evapora. Las armaduras metalicas ayudan a disminuirlas, aunque en forma limitada. Como se ha dicho, las principales causas, son la composicion de la mezcla y las condiciones del medio ambiente. A veces se logra evitar el fenomeno con un oportuno riego por aspersion. Si se descubren a tiempo pueden ser cerradas con una llana mediante un retocado 0 ' requemado' de la superficie. Si el concreto ya ha endurecido, solo queda la posibilidad de reparacion. En mezclas muy propensas a la exudacion se producen otras grietas a edades tempranas, en la superficie, a 10 largo de las barras de acero que hayan quedado con poco recubrimiento, debido a una especie de sedimentacion del concreto bajo ellas. En mezclas con mucha exudacion, tambien aparecen otro tipo de grietas superficiales, de formas semejantes a la de retraccion, pero con figuras menores, debido a que las sales disueltas que quedan en la pelicula acuosa de la exudacion tienen una gran avidez a la humedad. Estas grietas, pueden ser de aparicion tardia.

XVI.2.6 Retraccion en Estado Endurecido Adicionalmente, en el concreto se puede presentar una retraccion posterior a su endurecimiento, conocida como 'retraccion en estado endurecido', que se extiende a 10 largo de la vida del material (vease Seccion XII.6.3). Su magnitud es mucho menor que la retraccion de fraguado, pero su energia es mas alta y puede llegar a generar grietas. La causa tambien puede deberse a comportamiento diferente a 10 largo del espesor de la pieza en la cual la excesiva profundidad de la armadura de refuerzo no contribuye a restringir los movimientos en la superficie. Por este motivo es por el cual se sugiere colocar un refuerzo superficial que combata este problema. En la Seccion XII.6.4 se reproducen las prescripciones normativas vigentes para el refuerzo contra la fisuracion deb ida a retraccion y a las variaciones de temperatura. Las formas de estas grietas son muy variadas. En algun caso se pueden asemejar a las de la retraccion plastica, pero con los bordes muy nitidos y no romos. A veces se presentan asociadas a otras causas. Si el concreto se llevara a un ambiente de alta humedad, muchas de estas grietas se cerrarian, pero esto no resulta practico. Su proceso de gestacion suele ser lento y con el tiempo se estabilizan. En casas en que se hace muy lento, el tambien lento fenomeno de la fluencia del concreto puede contrarrestarlo.

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XVI.2.7 Temperatura Este aspecto se trata tambien en las Secciones IVIO, XII.4 YXIII.lO. La temperatura es una causa imponante y frecuente del desarrollo de grietas en el concreto. Pueden producirse por dilatacion, al calentarse el material, o por retraccion al enfriarse. A veces, las causas son los gradientes termicos en la masa de las piezas: superficie 0 cara expuesta, y profundidad. Como los coeficientes de dilatacion del acero y del concreto son similares, no se presentan inconvenientes por esta causa. En las obras de concreto, el calor puede tener dos origenes diferentes. Aquel que es consecuencia de las reacciones exotermicas de hidratacion del cementa (Capitulo IV) y el debido al medio ambiente (Capitulo XII) El primero actua desde las po cas horas despues de vaciada la pieza, hasta varios dias despues, dependiendo del volumen del elemento y de las facilidades con que cuente para poder disipar ese calor. Pasado el periodo critico de temperatura maxima en ese periodo, el conJunto inicia su enfriamiento, 10 cual hace lentamente. Por 10 tanto, este calor de reaccion actua en un momento dado, luego desaparece y las grietas que pudiera haber generado se estabilizan. Ocasionalmente, los efectos del calor provenientes del medio ambiente son, bruscos y aleatorios, pero en su mayoria son ciclicos como: dia-noche e invierno-verano. Las grietas producidas son activas, pues se abren y se cierran sin estabilizarse nunca. El mecanismo basico de su formacion son contracciones y dilataciones de panes de un mismo elemento estructural 0 empujes de un elemento sobre otro. Estas grietas son frecuentes en: terrazas, paredes, muros y otros miembros expuestos a cambios de temperatura, especialmente si se trata de elementos delgados. A veces se pueden corregir creando juntas nuevas, pero no en todos los casos. En algunas ocasiones puede resultar efectivo pintar con pintura reflectante las superficies sobre las cuales inc ide el sol, al igual que el empleo de capas reflectantes. Se puede calcular el grueso del aislante y la difusividad termica para una condicion dada. EI coeficiente de dilatacion del concreto es del orden de 8,5 x lO D/oC, como se indica (vease Seccion XII.3). XVI.2.8 Causas Combinadas Si el origen del agrietamiento de una estructura fuera, como causa unica, alguna de las senaladas en los parra[os anteriores, seria bastante facil identificar el problema e incluso corregirlo. La situacion es diferente cuando el dana es consecuencia de la combinacion de varias causas. Otro problema, de tipo diferente y generalmente mas complicado, es establecer las responsabilidades. Por ejemplo, algunas grietas que puedan aparecer en cienos tabiques de fachada pueden ser debidas al calor de la exposicion solar; pero si el calor es la causa, quiza la responsabilidad sea del proyectista por no haber considerado ese aspecto y haber

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previsto medidas correctivas. Si el desgaste de las placas del talud de un canal se produce por una elevada presencia de ultrafinos en la mezcla, esa puede ser la causa, pero la responsabilidad es de quien haya disenado la mezcla, empleando esa proporcion inadecuada de finos (vease Seccion Ill. 7). En la practica, 10 mas frecuente es que se produzcan combinaciones de causas: grietas por mal proyecto 0 ejecucion, mas los efectos de sobrecargas 0 asentamientos diferenciales, unidos a los de retraccion termica 0 hidraulica, e incluso agravado por la corrosion de las armaduras que se comentan en la Seccion XVI.2.9. Estas causas no actuan sumandose unas a otras, sino multiplicandose.

XVI.2.9 Corrosion del Acero de Refuerzo Tal como se describe en el Capitulo XVII, la oxidacion del acero de refuerzo por las causas que alli se indican suele provocar agrietamientos en el concreto, desprendimientos de recubrimiento 0 ambos fenomenos . El dana por corrosion es facil de detectar porque las grietas siguen la posicion del acero y al descubrir este, se aprecia la formacion de oxido. Este problema se trata en el referido Capitulo XVII. XVI.2. 10 Otras Causas de Agrietamiento Hay otras causas, pero de menor frecuencia. Por ejemplo, la reaccion alcalis-agregados que no tiene solucion, (vease Secciones IIl.lO y XVII. I), 0 las grietas por agregados selenitosos 0 por efecto de cal libre en el cemento, que tampoco tiene solucion. Las grietas superficiales ocasionadas por exudacion, por ataque quimico y simi lares, no suelen tener influencia importante sobre las grietas mas profundas. Pueden generar deterioros mayo res si se combinan con acciones de desgaste. XVI.3 REPARACION DE LAS GRIETAS Para garantizar una buena reparacion de las grietas, previamente se deben conocer las causas del agrietamiento y, luego, escoger y aplicar cuidadosamente un procedimiento adecuado. De no cumplir esto, posiblemente se repita el agrietamiento . Antes de cualquier tratamiento a una grieta, esta debe quedar bien limpia. Para ella se pueden emplear brochas pequenas, cepillos de puas, escobillas, aire a compresion 0 chorro de arena. Tambien se puede hacer por inyeccion de agua u otro material solvente neutro, que luego se deja secar, 0 se elimina con corrientes " de aire. Las grietas se suelen reparar con las siguientes finalidades: Para restablecer la continuidad estructural del concreto.

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Para impermeabilizar, evitando el paso del agua. Para evitar el deterioro por el ataque del medio ambiente. Por razones esteticas. Los metodos de reparacion, en cada caso, son diferentes, pero es obvio que tienen varios aspectos en comun. En la Tabla XVI.3 se anotan algunos de los metodos mas frecuentes, los cuales se describen en 10 que slgue. TABLA

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TIPos DE SELLADO

Por carbonataci6n natural. Por intercrecimiento natural de cristales. Inyecci6n de resinas ep6xicas. Acabados con resinas acrilicas. Otras recubrimientos. Sellados superficiales elastoplasticos.

XVI.3.1 Autosellado por Percolacion Las grietas finas a traves de las cuales percola agua, si se estabilizan 0 estan en vias de estabilizarse, con muy poco movimiento activo, se pueden autosellar por colmatacion con carbonato de calcio. Esta sal se forma a partir del hidroxido de calcio de la pasta de cemento, lixiviado por el agua y en combinacion con el anhidrido carbonico de la atmosfera. Es el mismo mecanismo por el cual se generan estalactitas y estalagmitas en ambientes poco perturbados por corrientes de aire. En el caso del concreto, el producto suele tener color blanco neto. Se pueden apreciar, a veces, en techos 0 paredes de tuneles 0 en la parte inferior de losas con humedad en la parte superior. Grietas superficiales de hasta un milimetro de abertura es posible que se sellen totalmente, dependiendo de su grado de estabilidad y de su profundidad. El sella puede tomar tiempo en [ormarse, pero es confiable y duradero.

XVI.3.2 Autosellado por Cristalizacion Grietas mas finas que las de carbonatacion tambien pueden sellarse por crecimiento de cristales entre sus dos paredes, si el concreto se mantiene humedo pero no filtra agua. Grietas con aberturas de 0,3 mm 0 menos se autosellaran, pero siempre que no sean muy profundas 0 atraviesen la pieza de una cara a la opuesta o cuando el medio ambiente no sea muy agresivo.

XVI.3.3 Inyeccion con Resinas Epoxicas Estos productos tienen uso en varios tipos de reparaciones (vease Seccion XVII. 12) y se presentan con una amplia gama de formulaciones, algunas de ellas en forma de liquidos de relativa baja viscosidad (unos pocos centipoises), que pueden ser inyectados en las grietas. La manera de aplicar la resina no es dificil,

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pero tiene que ser cuidadosa. Los fabric antes 0 distribuidores de los productos suelen suministrar instructivos 0 asesoramiento tecnico. Las resinas epoxicas tienen alta adherencia al concreto, tanto seco como humedo, y poseen en si mismas elevadas capacidades de resistencia mecanica. Concretos inyectados con estos productos puede que lleguen a generar grietas nuevas, pero dificilmente la repeticion de una que fuera sellada con epoxi. Las inyecciones son especialmente recomendables cuando se desea restablecer la continuidad estructural del concreto, pero hay que to mar en cuenta ciertas restricciones: • Producen sellos rigidos por 10 que, si las grietas no estan totalmente estabilizadas, el concreto se volvera a romper. • Aun teniendo baja viscosidad, les resulta dificil penetrar por aberturas de grietas inferiores a un os 0,2 mm. Grietas tan delgadas pueden auto-sellarse si las condiciones les resultan favorables. • Pueda ser que no rellenen totalmente el va do de grietas, dejando pequenas zonas vadas. • Por su alta resistencia, no tienen problemas de funcionamiento resistente 0 estructural, pero quiza no eviten filtraciones. • Son materiales sensibles al calor, perdiendo sus propiedades; en general esta afectacion se inicia a partir de los 60 a 65°C. En caso de incendio su efectividad en la reparacion puede anularse (vease Seccion XII.12). • Son productos relativamente costosos, tanto en si mismo, como por los cuidados que requiere su aplicacion. Pero ante ciertas caracteristicas de los danos, son la (mica solucion para salvar la integridad de la obra 0 de los elementos que la constituyen .

XVI.3.4 Resinas Acrilicas Son resinas que ya pasaron la fase monomerica y tienen un alto grado de polimerizacion. En el agua forman una dispersion coloidal y de ahi su denominacion de latex. Son altamente compatibles con el cementa y dan base a diversas formulaciones, con muy buena adherencia al concreto. Tienen variados usos en las reparaciones (vease Seccion XVII. 12) . Su principal utilidad se relaciona con la estetica 0 con la proteccion de superficies de concreto. Su aplicacion sobre las superficies de concreto agrietadas suele comenzar con un producto fluido, de baja viscosidad, el cual penetrara un cierto grado en las grietas, seguidas por la posterior aplicacion de varias manos de productos mas espesos. Las formulaciones lIe van , ademas de la resina, altas proporciones de cementa Portland, por 10 cual el acabado deberia tomar el color del concreto, cosa que casi siempre sucede. Cuando no es asi, por razones de la constitucion de la

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resina 0 de la composicion del cemento, 0 por ambas cosas, la zona tratada se diferenciara de la no tratada, por 10 que, a efecto de la estetica, sera aconsejable cubrir toda la superficie del elemento. A veces se puede producir un tonG gris oscuro, casi negro, que es corregible con cementa blanco. La elasticidad de estos productos es mayor que la de las resinas epoxicas, pera aun asi es todavia baja. Esto senala que las grietas a tratar deb en estar estabilizadas, de 10 contra rio al moverse despues de sellada, se volvera a abrir. Cuando el gradiente de presion de agua entre las dos caras opuestas del elemento es importante, no se recomienda el uso de este tipo de productos. Bajo presiones atmosfericas normales brindan excelente proteccion contra la humedad y la lluvia. Sin embargo, no constituyen barreras de vapor; es decir, depn'respirar" las superficies del concreto evitando que se generen presiones bajo la proteccion.

XVI.3.S Otros Recubrimientos Se utili zan otros muchos tipos de recubrimientos con fines esteticos y de prateccion. Algunas pinturas elastomericas aceptan pequenos movimientos en las grietas, 10 mismo que algunas laminas de plastico. Otras pinturas y recubrimientos con ciertas ba ldosas, solo fu ncionan bien si las grietas estan totalmente estabilizadas.

XVI.3.6 Sell os Elasto-Plasticos Se los usa principalmente para hacer estancas grietas 0 juntas en movimiento y, en algunos casos, por razones esteticas. Estos productos no se aplican directamente sino que se colo can dentro de un cajetin que se ha construido siguiendo la direccion de la grieta. El ancho y la profundidad de este cajetin dependen de las caracteristicas elasto-plasticas y de adherencia del material, datos sobre los cuales informan los fabricantes y que deben ser tornados muy en cuenta. La sec cion del cajetin debe ser preferentemente rectangular, con bordes precisos. EI mecanismo de funcionamiento del producto requiere que este no se adhiera al fondo , pero si a las paredes del cajetin. En la Seccion X.8 se amplian detalles respecto a esta modalidad de reparacion y se indican los productos que se emplean.

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Menos frecuentemente por otras motivos, como el transito animal 0 el arrastre de objetos. La resistencia al desgaste del concreto va a de pender, esencialmente, de las caracteristicas del agregado y de la adherencia entre la pasta y el agregado. En condiciones normales la pasta se desgasta primero y va dejando ligeramente sobresalientes los granos de agregado, sobre los cuales recaera luego, individualmente , la mision de resistir el roce. Si la pasta es debil 0 la adherencia con ella es debil, los granos de agregados terminan por desprenderse y el cielo sigue afectando el espesor del pavimento. Los agregados esquistosos, y alguno calizos, tienen baja resistencia al desgaste. Los granos mas duros son los silfceos (cuarzos y feldespatos), que suelen encontrarse como cantos radados, cuya adherencia no es muy buena, como ya hemos visto (Capitulo III) Las grietas tienen imponante contribucion a los danos por desgaste ya que con el movimiento del trMico, pequenos fragmentos de agregado pueden entrar en las grietas y actuar como cunas de ruptura, al paso de los vehiculos, lodo ella agravado con la presencia de agua. Para protegerse del desgaste se suele esparcir sobre la superficie del concreto todavia fresco, materiales resistentes, tales como : coridon, limaduras de acera y otras. Estas costras se pueden tambien colocar sobre el concreto endurecido, ya desgastado, pero hay que garantizar su fijacion con algun riego adhesivo. Tambien puede recubrirse con riego de resinas epoxicas, pero su elevado costo 10 hace aplicable solo a cieno tipo de superficies.

XVI.4.2 Abrasion Humeda Se praduce en condiciones donde el agua lleva arena y la suspension circula a gran velocidad. El estado permanentemente humedo de la pasta la hace sensiblemente mas debil al desgaste, por perdida de la adherencia. Aunque con menor frecuencia, este tipo de danos se puede observar en pilas de puentes 0 pilotes marinos. En muchos casos, la reparacion mas economica y efectiva adoptada, ha sido sustituir el elemento danado.

XVI.4.3 Erosion XVI.4 DESGASTE Al igual que con otros tipos de deterioro del concreto, la destruccion de sus superficies por efectos del desgaste presenta varias facetas.

La produce el choque de las paniculas de arena, llevadas por el viento. No reviste gran riesgo practico, pues aun en condiciones muy desfavorables (desienos 0 medanos), se requieren largos periodos de tiempo para que la accion se tome peligrosa.

XVI.4.1 Abrasion por Transito

XVI.4.4 Causas Quimicas

Es el mas frecuente de los tipos de desgaste. Se produce por el race 0 friccion contra el pavimento de las ruedas de los vehiculos 0 por transito humano.

El ataque del concreto por agentes agresivos externos (vease Capitulo XVII), es una accion sobre las superficies de los elementos que ablanda,

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descascara, disgrega 0 pulveriza la pasta de cemento. Si ademas hay desgaste, ambas acciones se potencian.

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XVI.S.2 Accion sobre el Concreto

XVI.S FUEGO Las estructuras de concreto afectadas por incendios sufren un tipo de deterioro particular, razon por la cual se tratan separadamente. Bajo el proceso del fuego, los materiales sufren acciones tanto fisicas como fisico-quimicas.

XVI.S.l Caracteristicas de los Incendios La intensidad de un fuego queda definida por el nivel de temperatura que se produce a 10 largo de cada momento de su desarrollo, durante el tiempo en que acttia sobre la estructura. Se han establecido curvas 'tiempo-temperatura' basadas en el comportamiento usual de los incendios. Entre ellas, la de uso mas extendido es la establecida por las Normas ISO , la cual se reproduce en la Figura XVI.3. Estas curvas son sumamente titiles a los efectos de estandarizar los ensayos para la investigacion y tambien ayudan a evaluar incendios ocurridos, ya que la curva no

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Se consideraran, aqui los efectos del fuego sobre el concreto y despues se analizara la accion sobre el acero de las armaduras. Mas adelante se tratara el comportamiento de los elementos y de la estructura. En los edificios, el concreto constituye un material con elevadas caracteristicas de resistencia al fuego y que ademas no 10 alimenta. Sin embargo, ante el fuego hay dos caracteristicas del concreto que deben tenerse presentes: una es su deterioro a temperaturas no muy altas y otra es su baja conductividad termica, que 10 protege. En la Figura XVI.4 se presenta una curva que relaciona la temperatura a que es sometido el concreto y su correspondiente perdida de capacidad resistente. La curva tiene caracter bastante general, con pocas variables relativas a la calidad del con~reto. Hay tambien curvas hechas sobre probetas de diversas formas y siguiendo el patron de calentamiento de las Normas ISO (vease Figura XVI. 2). En los elementos estructurales, debido a su diferente volumen y geometria, la situacion puede ser muy diferente. Hay ensayos a esc ala real que permiten ampliar y precisar los datos de las curvas descritas. Sometido a unos 300°C, el concreto pierde una parte importante de la

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

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cohesion y hacia los 600°C se puede decir que la ha perdido totalmente. Sin embargo, en la mayoria de los casos y solamente cuando el incendio es de extra ordinaria intensidad, en las piezas de concreto sometidas al fuego estas temperaturas no se alcanzan sino en las capas superficiales, debido al caracter bastante aislante del material (conductividad termica de 1,3 a 3,1 kCal/m.hOC) . En las capas profundas raramente se alcanzan altas temperaturas. Hay otro efecto que actua conjuntamente con el de perdida de cohesion y es el de dilatacion termica. El concreto tiene un coeficiente de dilatacion termica del orden de 8,5 x ·6

10 mlmoC, el cual hace que para temperaturas por encima de los 200°C y dependiendo de la calidad del material, empiecen a sal tar escamas, lajas 0 laminas de su superficie. Ello se debe a que mientras las capas superficiales se expanden con el calor, las mas profundas permanecen estables, creandose tensiones de corte entre elias que, cuando sobrepasan la capacidad de resistencia del concreto a tensiones de corte, genera fracturas. Cuando el recubrimiento de las armaduras es pequeno, esta delgada capa de concreto no confinado salta como resultado de la interaccion entre ambos materiales dejando expuesto el acero. No parece haber relacion entre el valor de la relacion agualcemento del concreto y su comportamiento ante los efectos de un incendio. Lo que sf parece cierto es que las mezclas pobres sufren, proporcionalmente, menos que las ricas. Los elementos horizontales (vigas y losas), solicitados principalmente a flexion y por razones de la conveccion de las llamas, suelen sufrir mayor intensidad de los danos. En ese tipo de piezas aparece una redistribucion de los momentos, disminuyendo los positivos en los tramos , pero aumentando los negativos en los apoyos. Como en esa zona los aceros estan mas protegidos, tienden a reducirse las consecuencias.

XVI.S.3 Acero de Refuerzo Este material se comporta frente al fuego de manera diferente y hasta opuesta al concreto. La conductividad termica del acero es alta, del orden del 40 kcal/m.hoC por 10 que una barra expuesta al calor en una cierta area, se calienta con gran rapidez en una extension varias veces mayor. Los coeficientes de dilatacion termica del acero y del concreto son similares, dentro de un rango normal de temperatura ambiental, pero cuando esta aumenta, el coeficiente del concreto apenas varia y el del acero aumenta algo, aunque no en forma conflictiva. El problema que surge es la perdida de adherencia entre acero y concreto porque el refuerzo se calienta mas y mas rapidamente, debido a su mayor conductividad. El recubrimiento se suele desprender tanto mas, cuanto mas superficialmente esta ubicado el acero; 10 cual hace mas evidente este comportamiento.

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EFECTO DEL FUEGO SOBRE LA RESISTENCIA DEL ACERO DE REFUERZO

A medida que el acero se calienta va perdiendo su capacidad resistente , limite elastico y resistencia ultima (vease Figura XVI.5). Cuando el incendio llega a ser de cierta intensidad se puede producir la Falla de algunos elementos. Al enfriarse, el acero recupera parte de sus propiedades, casi en su totalidad si es acero lamina do en caliente, y en menor grado si es trabajado en frio. El acero deformado por la expansion termica del incendio, al enfriarse recupera su volumen, pero raramente recupera su forma, quedando torsionado y pandeado en tal medida que no puede servir como refuerzo .

XVI.S.4 Interaccion entre Elementos Estructurales Aun a temperaturas que no afecten severamente el concreto como material, en la estructura se pueden producir expansiones de algunos de sus elementos; estos llegan a ejercer importantes solicitaciones sobre elementos vecinos, no afectados directamente por las llamas, 10 cual puede generar su deterioro. La rotura de columnas por corte, es frecuente debida a la expansion de las vigas que las conectan. XVI.S.S Estimacion de Danos Como en la casi totalidad de los casos de deterioro del concreto, por motivos fisicos 0 quimicos, el establecer la gravedad de los danos y la posibilidad

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de la recuperacion de la obra, es toda una especialidad bastante compleja por el elevado numero de variantes que se presentan, razon por la cual es importante catalogar y estimar los danos porque la seguridad que se pueda tener, luego, en las reparaciones, va a ser [uncion del conocimiento preciso de ellos. Las bases para la estimacion de los danos se deducen directamente de todo 10 senalado en las Secciones anteriores; estas se complementan can algunas consideraciones de caracter general. La capacidad resistente del concreto suele quedar afectada en las zonas cercanas a las superficies que sufrieron acci.on directa del fuego. Los metodos de ultrasonido y extraccion de nucleos pueden dar resultados de muy dificil interpretacion. Los nucleos no van a indicar la resistencia media del elemento del que fueron extraidos, sino la de la parte mas debil del material. La velocidad ultrasonic a se va aver afectada por el humedecimiento producido al apagar el incendio. Las capas de concreto alteradas de manera importante por el calor, tendran signos visibles de deterioro, tales como saltaduras 0 desprendimientos, superficie rugosa y debilitada y una cierta coloracion que, al ser comparada con patrones preestablecidos de calores, pueden dar una idea de la temperatura maxima que llegaron a alcanzar. Es muy posible que el recubrimiento se haya desprendido en muchos sitios. En la mayoria de los casos, el principal indice del deterioro se obtiene por una metodica y aguzada observacion personal del grado y tipo de danos. El proposito es establecer con seguridad la parte del concreto que despues del incendio quedo, con suficiente calidad como para poder servir de base en la reparacion 0 reconstruccion. Esto suele suceder casi siempre en obras de concreto, con excepcion de los casos de colapso. Los elementos de concreto, casi siempre reciben la accion del fuego recubiertos de frisos, baldosas 0 pinturas; si esa cobertura se mantiene despues de un incendio, puede enmascarar algun efecto imponante de las temperaturas, por 10 cual es bueno descubrir algunas zonas. Tambien el hollin, deposita do sobre las superficies, puede dificultar la observacion. Si el elemento de concreto mantuvo su geometria y solo muestra ahumadas sus superficies, es evidente que no sufrio mayores danos. La observacion de las grietas y levantamiento en pIanos 'ad hoc' es importante, porque un elemento no afectado direclamente por las llamas puede haber sufrido importantes alteraciones al ser afectado por dilataciones de elementos conexos. El acero de refuerzo que no se encontraba protegido por suficiente recubrimiento y quedo directamente expuesto en longitudes importantes, debe ser somelido a ensayos para conocer su diagrama esfuerzo-

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deformacion, sobre muestras representalivas tomadas de partes que alteren 10 menos po sible la resistencia del elemento. Es frecuente tener que reponer el acero por solape 0 soldadura.

XVI.5.6 Reparaciones

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Las reparaciones van desde la simple limpieza 0 reposicion de matenales superficiales por motivos esteticos, haSla el refuerzo 0 sustilucion de elementos. Es muy poco probable que el incendio de una estructura de concreto ter~me en una demolicion. Los danos no suelen ser excesivamente graves y, ademas, aparecen muy localizados. Sustituir la parte de concreto danado significa eliminar toda la masa afectada, 10 que se puede hacer con manillo y cincel 0 con manillo neumatico de bap potencia. . El material nuevo, de reposicion, puede aphcarse en forma manual y directa 0 moldeado utilizando encofrados adecuados 0 proyectado por pistola: en forma de 10 que se llama 'shotcrete' (vease Seccion XIII.3). Es conveniente utlh~ar un vinculo de union entre el concreto viejo de la pieza y el material de reposlClOn. Pueden ser resinas epoxicas, acrilicas 0 vinilicas, dependiendo del m~tenal de reposicion, que a su vez puede ser: mortero 0 concreto convencional, acnhco, 0 de relraccion compensada. ' ., . El acero que este deformado 0 que haya perdido una fracClon lu:portante de su capacidad resistente, debe ser sustituido. En general, resulta mas barato incorporar acero adicional que intentar sustituir el existente. La reparacion 0 reposicion de elementos estructurales danados es un lema que escapa al alcance de este texto.

REFERENCIAS ACI 216 R-94 Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements. ACI 224 R-90 Control of Cracking in Concrete Structures. ACI 224.1R-98 Causes, Evaluation and Repair of Cracks in Concrete Structures

CAPiTULO

XVII

ESTABILIDAD QUiMICA DEL CONCRETO Ademas de las acciones de indole fisica descritas en el Capitulo XVI y conjuntamente con ellas, el concreto puede sufrir ataques de tipo quimico que 10 deterioren y hasta 10 destruyan. Esas acciones quimicas pueden ser internas 0 externas. Las acciones internas se refieren a darios incorporados a la mezcla en el momenta de su preparacion, bien sea porque se aria de algo nocivo 0 porque forma parte de algunos de los materiales componentes. El ataque externo al concreto proviene de algun agente agresivo presente en su medio ambiente. El agresor penetra en el concreto a traves de las superficies con las que hace contacto . El dario, de origen interno 0 externo, puede afectar a uno 0 mas de los componentes del concreto reforzado: agregados, pasta 0 refuerzo metalico.

XVII.1 AGREGADOS Aunque constituyen el componente relativamente menos afectado, a veces por problemas de su composicion 0 por debilidad de defensa al ataque de agentes agresivos, pueden determinar graves darios al concreto. Los problemas mas frecuentes se anotan en 10 que sigue.

XVII. 1. 1 Reactividad Potencial Es una caracteristica que tienen algunos agregados de silice amorfa, afortunadamente bastante escasos, para reaccionar con los alcalis presentes en el cementa Portland; la reaccion es expansiva y puede destruir el concreto al cabo de pocas semanas de vaciado. Para evaluar previamente la posible reactividad de los agregados se tiene: la Norma COVENIN 262, "Metoda de ensayo para determinar la reactividad potencial de los agregados (Metoda quimico)" y la Norma COVENIN 276, "Metoda de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones

cemento-agregado (Metoda de la barra de mortero)"

XVII. 1.2 Sensibilidad de Agregados Calizos a los Acidos Esta accion se produce en ambientes naturales por presencia de aguas con desbalance carbonico y tambien, en ambientes industriales, por presencia de acido lactico 0 acido nit rico como es el caso de la industria alimenticia. La pasta de cementa tambien es sensible a este tipo de ataque acido pero no as] los agregados

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siliceos, de 10 cual no debe concluirse que siempre sea necesario emplear los agregados siliceos.

XVII.1.3 Agregados con Yeso

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Selenitosos

Hay algunos agregados sensibles al ataque de iones sulfato, siendo estos muy frecuentes en ambientes marinos 0 en la presencia de efluentes industriales 0 humanos. Resulta util el empleo de la Norma COVENIN 271, "Metodo de ensayo para determinar la disgregabilidad de agregados por medio del sulJato de sodio a del

sulJato de magnesia".

XVII. 1.4 Agregados Contaminados con Cloruros Generalmente constituye una agresion de tipo marino; se trata mas adelante en relacion con la corrosion del acero de refuerzo (vease Seccion XVII.S a Seccion XVII. 12).

XVII. 1.5 Materia Organica Esta es una impureza que ocasionalmente acompafla los agregados, principalmente la arena. Proviene de la descomposicion de vegetales y, en menor proporcion, por contaminacion con desechos organicos. No es propiamente un ataque al concreto sino que afecta su calidad al alterar: i) el fraguado, ii) la resistencia y iii) la funcion de los adilivos, con 10 cual debilita el material y 10 hace mas vulnerable al ataque de los agentes agresivos. Se recomienda el empleo de la Norma COVENIN 256, "Metoda de ensayo para la determinacion cuantitativa de impurezas organicas en arenas para concreto (Ensayo colorimetrico)" y de la Norma COVENIN 257, "Metoda de ensayo para determinar el contenido de terranes y

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resistir practicamente cualquier ambiente natural. El que se sigan produciendo danos, particularmente a obras en zonas marinas, que implican cuantiosas perdidas, debe ser achacado a la ignorancia y, a veces, a la falta de escrupulos. La agresividad de algunos ambientes artificiales, principalmente industriales, puede !legar a ser tal que ningun tipo de concreto este en condiciones de resistirla, por muy compacto que sea y por muy especial que sea su cemento. En estos casos, el concreto debera ser protegido por algun tipo de barrera que 10 aisle del medio (vease Seccion XVII. 11) Salvo casas muy especificos, el ataque a la pasta y, en general, los procesos de deterioro quimico del concreto, suelen ser de lento desarrollo . Esto, y las compleJidades involucradas, hac en que no sea facil establecer responsabilidades.

XVII.3 MECANISMOS BASICOS DEL ATAQUE A LA PASTA Ademas de las reacciones quimicas del ataque , la pasta de cementa puede ser afectada por algunos procesos como los que se senalan a continuacion.

XVII.3.1 Deslavado Es el fenomeno por el cuallos productos de la reaccion entre el agresor y el cemento son retirados de la superficie del concreto por agua en movimiento. La cantidad y velocidad del agua determinaran el dano como en los casas criticos de acueductos y aliviaderos, donde el deslavado hace que el ataque se propague, sucesivamente, hacia capas mas internas. Si el producto de la reaccion no se retira, termina formando una especie de colchon que impide la progresion del ataque.

particulas desmenuzables en los agregados".

XVII.3.2 Disolucion

XVII.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL ATAQUE A LA PASTA DE CEMENTO

Independientemente del deslavado, el agua tiene una ciena capacidad de disolucion sobre los productos de la reaccion agresor-cemento, incluso con aguas muy puras.

La pasta de cementa es el vinculo de union entre los restantes integrantes del material. Si Falla la pasta, Falla toda la trama.

XVII.3.3 Cristalizacion

En el ataque eXlerno del concreto, el agente agresor penetra por su superficie y va destruyendo la masa en una accion lenta y persislente que se denomina 'corrosion del concreto' 0 desagregacion. Para proteger el material de esta amenaza, se suele acudir ados recursos: a) el principal, es elaborar concretos compaclos, con poca propension a ser penetrados, y; b) emplear cementos menDs sensibles al ataque. E1 primero es condicionante, ya que ningun tipo de cemento solo, podra responder por la calidad de la masa si el concreto no es suficientemente impenetrable. Con la tecnologia actual del concreto, este se puede elaborar como para

El agente agresor 0 los productos de su reaccion pueden cristalizar dentro de los poros de la pasta en los que hayan podido introducirse y, en algunos casos, ejercer presiones que iran fracturando y desmenuzando la superficie del concreto. En lugares donde actlien ciclos de humectacion y de desecacion, ese efecto puede ser importante. El fenomeno de congelacion y deshielo actlia de forma semejante.

X VII.4 CAUSAS DEL DETERIORO DE LA PASTA Son poco frecuenles las causas de deterioro que se originan en la pasta misma, es decir, en el cemento 0 en el agua de amasado; las principales se anotan a continuacion.

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XVII.4.1 Composicion del Cemento En la reaccion a1cali-agregado, el contenido de a1calis del cemento tiene influencia. En los ataques acidos resulLa importante su contenido de cal y en el de los sulfatos, la proporcion de aluminato trica1cico. Pero la funcion del cemento en estos casos es indirecLa, ya que no puede considerarse como un agresor.

XVII.4.2 Cal Libre Hace algunas decadas era mOlivo de gran preocupacion el posible conLenido, en el cemento, de cal no combinada con los elementos acid os de la mezcla: silice, alumina y hierro. Esa cal, no total mente consumida durante el proceso de clinkerizacion, se hidraLa en el concreLO de forma expansiva, en plazos cortos 0 moderados Con las modernas Lecnicas de fabricacion y comrol del cemento, el riesgo reviste poca importancia. Se debe aplicar la Norma COVENIN 109 "Cementos Hidrciulicos. MeLodo.> de cl1sayo para al1cilisis quimicos". Menos frec~entememe, otros componentes del cemento como la magnesia puede producir expansiones nocivas.

XVII.4.3 Acidos En este caso se traLa de acciones externas. Los cememos de caracter basico son muy sensibles a los acidos por 10 que no hay posibilidad de fabricar concretos resistentes a esa agresion; el remedio es protegerlo con alguna cobertura que 10 aisle del medio agresivo. En los casos de acidez hay que distinguir cntre el valor en un momenLO dado (nivel de pH) y la reserva acida que es la irnportame a los efeclos de la agresion. Una situacion de pH bajo puede producirse con una proporcion muy baja de acido, neUlralizable con un poco de pasta, mientras que en oLras condiciones el agresor puede Lener una alta capacidad de disolucion, aun con un pH moderado Un caso imeresante es la recoleccion y uso de aguas de alta montana. Tales aguas frecuenLemente contienen pocas sales disueltas, ya que no Luvieron suficiente contaClo con los Lerrenos como para saLurarse. Son ligerameme acidas por el anhidrido carbonico disuelLO que con Lien en, aun cuando el valor de pH es muy cercano a 7. Tales aguas pueden desLruir en poco Liempo las Luberfas de concreto por las que circulan, pOl'que el movimiento les confiere una alLa capacidad de disolucion. El fenomeno se contrarreSLa anadiendole cal apagada 0 haciendola pasar por Lanquillas con piedra caliza. Concretos densos, con agregados calizos y cememos bajos en cal, pueden resistir ataques acidos moderados

XVII.4.4 Sulfatos El cememo no contiene mas sulfatos que los necesarios para su estabilizacion, proporcion que no es nociva.

Con relacion a los su lfatos del medio ambiente el agua de mar es el caso mas frecuente y que mas danos produce. El ion sulfaLo, que es uno de los componentes principales del agua marina, al contacto con el concreto se combina especialmeme con el aluminaLO trica1cico del cemento para dar lugar, con gran aumento de volumen, a sulfoaluminatos de calcio 0 Sal de Candlot. Esta accion sobre la pasta tiene un efecto destructor a pequena escala, el cual se une a las acciones de deslavado y cristalizacion que deteriora la pasta aglomerante. Al progresar el ataque van quedando aislados los granos de agregados, generalmente mas resistentes, los cuales se van desprendiendo al faltarles sujecion. Contra este tipo de acciones son recomendables los concretos densos y el empleo de cementos con capacidad de resistencia a los sulfatos, como el Portland Tipo II 0 Tipo V y los puzolanicos 0 similares.

XVII.4.S Carbonatacion Consiste en un deterioro superficial del concreto que, aunque no afecta toda' ia masa, tiene importancia. El hidroxido de calcio, producto de la hidratacion del cemento, se carbonala con el anhidrido carbonico atmosferico, para formar carbonato de calcio (piedra caliza). Esto se puede expresar como:

Este producto es compacto y resistente. Bajo ciertas condiciones de humectacion, sufre una retraccion que genera una red de microgrietas que son puntos de entrada para un nuevo anhidrido carbonico y otros materiales contaminantes. La carbonatacion del concreto produce una disminucion del pH a1calino (de 12 a 14) en las soluciones de los poros, con 10 cual ya no puede mantenerse el acero de refuerzo en estado de pasivacion. Si, ademas, el espesor del recubrimiento es escaso y permeable, el riesgo de corrosion del acero es evidente. En concretos densos, con suficientes contenidos de cemento y bap relacion agualcemento, la carbonatacion solo podra penetrar unos 3 mm al cabo de 30 anos . En condiciones adversas, en menos de 10 anos puede peneLrar mas de 2S mm. La agresion es susceptible en superficies de concreto expuestas al exterior y muy poco frecuentes en superfiCies interiores.

XVII.4.6 Congelacion y Deshielo Es el efecto fisico que se produce debido a la accion repetida de la congelacion del agua dentro de los poros del concreto. Entre los 4°C y los O°C (temperatura de congelaci6n) el agua suCre un aumento de volumen con un importante efecto sobre el concreto ya que 10 rompe a traves de los ciclos sucesivos de congelacion y deshielo

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Este problema adquiere gran importancia economica en los paises frios , siendo combatido con la incorporacion de aire al concreto mediante aditivos especiales (vease Capitulo VII), El aire incorporado se distribuye en la masa del concreto en forma de finas burbujas que rompen la continuidad y sirven de reservorios para aliviar la presion de congelacion,

XVII.S AGRESION DEL AGUA DE MEZCLADO Si el agua de mezclado ha sido tratada y proviene del servicio de acueducto, no hay razon para que cause danos que afecten la durabilidad, Si el agua contiene productos en disolucion 0 en suspension, se pueden alterar los tiempos de fraguado, la resistencia 0 la actividad de los aditivos, La Norma COVENIN 2385 , "Agua de mezclado para concretos y morteros, Especijicaciones" establece los limites de calidad permitidos al agua (vease Capitulo V) , De acuerdo con el comentario C-3A de la Norma COVENIN 1753: "casi cualquier agua natural que sea potable y no tenga gusto u olor pronunciados, es satisfactoria como agua de mezclado para preparar concreto", Cuando las impurezas contenidas en el agua de mezclado son excesivas, pueden afectar no solamente el tiempo de fraguado del concreto y la estabilidad volumetrica (cambio de longitud), sino que tambien pueden ser causa de eflorescencias 0 de la posterior corrosion del acero de refuerzo, Se recomienda evitar aguas con altas concentraciones de solidos disueltos, Las sales y otras sustancias nocivas aportadas por los agregados y/o los aditivos, se suman a las que pudieran estar contenidas en el agua de mezclado, Las cantidades adicionales de esas sustancias, deben considerarse al evaluar la aceptabilidad del total de impurezas nocivas al concreto 0 al acero (vease Seccion V5),

XVII.6 PREVENCION DEL ATAQUE A LA PASTA En alguno de los parrafos anteriores se han senalado ciertas circunstancias que pueden favorecer la defensa del concreto contra la accion quimica de los agentes agresivos, Aqui se comentan y amplian algunos,

XVII.6.1 Impenetrabilidad del Concreto Como elemento de defensa, la impenetrabilidad es fundamental en todos los casos, Se consigue cuando el material es compacto para 10 cual se requiere una relacion agualcemento baja, el empleo de agregados limpios y con granulometria adecuada, altas dosis de cemento y, cuando sea necesario, el empleo de aditivos reductores de agua, El concreto debe ser homogeneo y sin grietas ni huecos, para 10 cual se ha debido controlar su preparacion, colocacion, compactacion y curado, En zonas de potencial agresividad quimica, el buen curado es una fase esencial para la defensa del concreto,

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XVII.6.2 Cementos Resistentes a la Agresion Quimica Si bien los cementos cuentan con buena capacidad resistente, algunos son fabricados con resistencia especial a la agresion quimica tales como: los puzolanicos, los de escorias siderurgicas y los de cenizas volantes, Los productos de su hidratacion ocupan algunos microporos de la pasta, sellandolos, con 10 cual se hace menos permeable al agresor, Otro grupo 10 constituyen los cementos Portland que tienen bajo contenido de alumina para reaccionar con los sulfatos, Estos son los cementos Tipo II y Tipo V (Norma COVEN IN 28, "Cemento Portland, Especijicaciones" y ASTM Cl50), Si bien esos cementos especiales tienen buena capacidad de defensa ante el ataque de agua de mar, 0 del alcantarillado, 0 a los suelos yesiferos, no sup len el gran beneficio de la compacidad de la mezcla, Otros cementos diferentes al Portland como son el aluminoso y el supersulfatado (vease Seccion IVl2), presentan buena resistencia a los sulfatos,

XVII.6.3 Exposicion a los Sulfatos Entre los requisitos de durabilidad del concreto bajo condiciones de exposicion en condiciones especiales, en el Capitulo 4 de la Norma COVENIN 1753 destaca el problema de la exposicion a sulfatos (Sec cion 4.3,2), Se establece allf 10 siguiente: "Cuando el concreto va a estar expuesto a soluciones que contienen sulfato, deb era cumplir los requerimientos de la Tabla 4.3,2 (reproducida aqui como Tabla XVILl), El doruro de calcio no debe usarse como aditivo en concretos expuestos a soluciones con concentraciones de sulfa to, severas a muy severas, tal como las que se establecen; ... " en la mencionada Tabla, Cuando, ademas de esa Seccion, se deba satisfacer la Sec cion 4,3,1 de la mencionada Norma COVENIN 1753 referente a la estanqueidad, se empleara el menor valor de la relacion agualcemento y el mayor valor de la resistencia minima, En su comentario C-4,3,2 se advierte 10 siguiente: "Los requisitos esenciales para asegurar la durabilidad del concreto expuesto a concentraciones de sulfatos, ademas de una apropiada seleccion del cemento, son: una baja relacion agualcemento (0 un limite minimo de resistencia para el caso de los concretos elaborados con agregado liviano), bajo asentamiento, adecuada consolidacion, cantidades adecuadas de aire atrapado, uniformidad del material, apropiado recubrimiento y suficiente humedad de curado para desarrollar las propiedades potenciales del concreto. La resistencia a los sulfatos de materiales que emplean cementos, puede determinarse por el metodo ASTM CIOl2", "El concreto expuesto a suelos y liquidos con concentraciones elevadas de sulfatos se elaborara con cementos resistentes a sulfatos. La Tabla 4.3.2 (aqui Tabla XVII.l) indica los tipos adecuados de cementos, las maximas relaciones agualcemento permitidas, asi como las resistencias minimas del material

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resultante cuando se trata de agregado liviano. En la consideraci6n de la resistencia a sulfatos, el contenido de aluminato tricalcico (C 3A) es fundamental. Para exposiciones severas, se especifica el cemento Tipo V con un contenido maximo de C3A de 5%". "Para exposiciones moderadas a los sulfatos, el cementa Tipo II se limita a un maximo contenido de C3A de 0,8 por ciento, segun la Norma ASTM C150. El cementa Portland-escoria segun la Norma ASTM C595 con menos del 8% de C3A, tambien es aprapiado para usa en exposiciones moderadas de sulfatos. En ciertas areas, el contenido en otras tipos de cementa como el Tipo III 0 Tipo I puede ser menor que 8% a 5% y pueden emplearse en ambientes con exposiciones moderadas a severas de sulfatos. Observese que algunos cementos resistentes a sulfatos no aumentan su resistencia a otras soluciones agresivas , desde el punto de vista qufmico , como por ejemplo al nitrato de amonio". "En la Tabla 4.3.2 (aquf Tabla XVII.l) la exposici6n al agua de mar se indica como moderada (vease la Nota 2 de esa Tabla), aun cuando generalmente contiene mas de 1.500 ppm de S04. En estos casas se pueden emplear cementos con contenidos de C3A hasta 10%, siempre que la relaci6n agualcemento se reduzca a 0,40". TABLA XVII.l REQUERIMIENTOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS

ExPOSICION A SVLFATOS

CONCENTRACION DE

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SVLFATO COMO S04

TIpo DE CEMENTO

I CONCRETO CON (I)

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CONCRETO CON AGREGADO

PESO NORMAL

LIVIANO

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Valor maximo

Minima

mill6n (ppm)

agualcemcnto

de la relaci6n por peso

Despreciable Moderada (2)

0,00-0,10 0,10-0,20

0-150 150-1.500

Severa Muy severa

0,20-2,00 1.500-10.000 Mas de 2,0 Mas de 10.000

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II , IP (MS) IS (MS) V V con puzolana (3)

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resist en cia a la compresi6n , Fe (kgf!em') (4)

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300 300

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IP =TIpo I Portland; IS =Tipo I Portland-escoria; II =Tipo II; V =Tipo V. La designacion MS se emplea en cementos ASTM C 595 cuando se trata de exposiciones moderadas a los sulfatos. (2) Agua de mar.

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Siempre que se haya comprobado, por medio de ensayos 0 por comportamiento satisfactorio en servicio, que con este tipo de cemento la puzolana mejora la resistencia a sulfatos. (4) Para estanqueidad 0 proteccion contra la corrosion, puede requerirse una relacion agua/cemento menor 0 una resistencia mayor (vease Tabla VI.I0 de este Manual). (3)

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XVII.7 REPARACION DE LOS DANOS POR ATAQUE DIRECTO Cuando el dana al concreto proviene de causas internas de cualquiera de sus tipos que afectan a toda la masa del material, no hay reparaci6n posible. Cuando se trata de deterioro por ataques externos, la reparaci6n, aunque ni facil ni barata, puede resultar efectiva y definitiva, supeditada a la magnitud del dano recibido. EI procedimiento de reparaci6n consiste en: (i) la limpieza 10 mas exhaustiva posible, de la parte deteriorada, y; (ii) la posterior reposici6n del material faltante con la debida calidad, garantizando a su vez un buen enlace al material remanente. En muchas de sus partes, la forma de ejecuci6n es parecida a la recomendable para corregir danos de oxidaci6n de los refuerzos de acero, cosa que se tratara mas adelante (vease Secciones XVII. 11 y XVII. 12).

XVII.8 CORROSION DEL REFUERZO METALICO Entendemos por corrosi6n, la oxidaci6n de las barras de refuerzo presentes en el concreto y su correspondiente deterioro; esto puede llegar a su destrucci6n si no se detiene por medios tecnol6gicos. En todo el mundo se producen enormes perdidas econ6micas por la inutilizaci6n de las obras afectadas o bien por los costos de reparaci6n. La corrosi6n se puede producir en muchos lugares geograficos, sin embargo hay lugares donde su riesgo es muy intenso como por ejemplo, el area de islas y costas del Mar Caribe, del cual nuestro litoral forma parte. En el proceso de corrosi6n suelen intervenir numerosas variables , muchas de ellas concatenadas entre sf, 10 cual hace que, en general, no sea sencillo averiguar las causas de los danos y decidir los procedimientos de reparaci6n mas adecuados en el estudio de cada caso particular. EI analisis de estos fen6menos debe ser tratado por especialistas. Con frecuencia, la aparici6n de los danos por corrosi6n suele producirse entre los dos y los siete anos despues de terminada la obra. Esta circunstancia contribuye a dificultar el establecimiento de responsabilidades. El cese del proceso de corrosi6n y la reparaci6n de los danos, son procedimientos generalmente caros y dificiles que, en algunas ocasiones, no compensa llevar a cabo y en otras no es posible realizar. En cambio, la prevenci6n, basada en construir conforme normas y especificaciones que tomen en cuenta las condiciones del caso, es siempre efectiva y facil ; aunque inicialmente pueda considerarse un poco mas costosa, su precio compensa con creces los enormes perjuicios que evita. Practicamente para cualquier ambiente natural, es posible fabricar concreto que cumpla satisfactoriamente su desempeno. Solo en algunos raros ambientes industriales, el concreto reforzado no es capaz de resistir por sf mismo y requiere algun mecanismo de defensa.

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XVlI.9 MECANISMO DE CORROSION DEL ACERO DE REFUERZO Bajo ciertas condiciones el acero es inestable en el medio ambiente, tendiendo a volver a su primigenia forma mineral de oxido. Para que eso suceda, es necesario que este en contacto con oxigeno y humedad. En ausencia de cualquiera de los dos no se produce corrosion. En ambientes secos naturales, la oxidacion es tan leve y lenta que el acero se puede considerar practicamente estable. En las profundidades marinas, donde escasea el oxigeno, sucede algo semejante. El acero queda protegido dentro del concreto por dos causas principales. Una, es la muy escasa permeabilidad que normalmente tiene el recubrimiento, 10 cual limita el acceso del oxigeno y de humedad. La otra es debido a que el ambiente altamente basico con elevado pH, que produce la pasta de cementa Portland en la cual esta embebido el acero, recubre a este con una delgada pelicula de sales y oxidos que 10 protegen. Este mecanismo de proteccion es similar al del aluminio en la atmosfera, que en su superficie forma una pelicula de oxido que Ie sirve de proteccion, autosellandose en caso de deterioro.

XVII.9.1 Perdida de Proteccion del Acero En el senD del concreto, la pelicula de proteccion del acero puede perder efectividad si sucede una drastica disminucion del pH, por varias causas entre las que podemos citar: La carbonatacion del concreto, proceso muy lento de penetracion del anhidrido carbonico atmosferico que, en general, requiere muchos anos para hacerse efectivo. La penetracion en el concreto de algunas sales, en particular aquellas que puedan contener el ion doruro. La formacion en zonas cercanas a 10 largo de las barras de acero, de pilas electroquimicas capaces de producir suficiente energia como para alterar o romper la pelicula protectora. Estas pilas estan siempre presentes en todo inicio de corrosion y mediante ellas se pueden explicar bastante bien muchos efectos del fenomeno. Cualquier diferencia que se produzca entre areas del concreto en contacto con el acero de refuerzo, produce diferencias de tension electrica sobre este. Si la tension alcanza cierto nivel , aparece la pila. Segun el efecto 0 efectos que predominen, aunque no las unicas, las principales causas de diferencias de potencial que conducen a la aparicion de pilas de aireacion, de humectacion 0 de concentracion diferencial, son las diferencias de porosidad, de humedad 0 de concentracion salina, respectivamente. En estas pilas,

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la zona anodica es donde se produce la corrosion, mientras que la catodica queda protegida. El concreto hace de electro lito y la barra de acero pone la pila en corto circuito. Las partes mas porosas, con menor recubrimiento y mas humedas 0 con mas sales, son las anodicas. Estas zonas se integran a su vez por numerosas micropilas con un punto anodico y otro proximo catodico Celectrodos).

XVII.9.2 Proceso Quimico de la Corrosion Resumiendo en forma esquematica los procesos quimicos, se puede decir que en el punto anodico el acero pasa a forma ionica:

y los electrones producidos pasan al punto catodico, donde actuan sobre el oxigeno y 1a humedad para producir iones basicos.

Los productos formados se combinan sobre estos mismos en la parte entre los electrodos y el hidroxido de hierro pasa a la forma de oxidos, cuyo volumen es mucho mayor que el hierro del cual proceden Cposiblemente unas 20 veces mas) y tienen un gran poder destructor al estar insertados como cuna entre el acero y el concreto.

El aspecto de estos oxidos e hidroxidos puede ayudar a establecer las causas primarias del fenomeno. Los puntos que hacen de electrodos crecen y se alteran con el tiempo. Su extension y proximidad determinan el aspecto que presentara el metal corroido, con picaduras mas 0 menos extensas y profundas, y mas 0 menDs entrelazadas. Cuando hay sales presentes, esta fase del mecanismo de la corrosion se hace mas compleja electroquimicamente, pero es esencialmente analoga a la descrita. Los doruros, al disminuir la capacidad de la pelicula protectora, permiten que las electropilas funcionen con menor tension, ademas de su influencia en la formacion de pilas de concentracion diferencial. Es decir, tienen una accion triple. En esta primera fase se produce el des cascara do y agrietamiento del concreto. Va seguida de otra fase en la que el acero , ya sin proteccion, sufre una

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oxidacion directa. En la primera fase la perdida de seccion del acero suele ser pequena y la capa de oxido que 10 cubre, gruesa. En la segunda fase, se acelera la perdida de seccion.

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XVII. 10.4 Defectos Los mas daninos son las grietas, juntas mal selladas y macrohuecos. Constituyen posibles fuentes de entrada para los agentes agresivos ambientales, generadores de corrosion.

XVII. 1 0 CAUSAS PRACTICAS DE LA CORROSION Las causas senaladas anteriormente son originadas por facto res del medio ambiente y deben ser balanceadas por las caracteristicas del concreto, tratando de establecer un equilibrio. Cuanto mas agresivo sea el medio ambiente, de mayor calidad debe ser el concreto para poderlo resistir.

XVII. 10.1 Condicionantes del Medio Ambiente Desde el punto de vista del ambiente, son condicionantes la humedad relativa y la temperatura, asi como los gradientes de ellas. Humedad. Para favorecer la corrosion debe Haber una humedad relativa alta 0 condiciones ambientales que den lugar a la condensacion de humedad por cambios de temperatura. Tambien favorecen los gradientes de humedad entre partes de las piezas de concreto sumergidas, 0 unas partes que se mantienen humedas y otras secas. Temperatura. Su efecto no esta claramente cuantificado, pero se sabe que acelera la reaccion si es alta y que potencia las pilas electroquimicas cuando son grandes los gradientes de temperatura dentro de una misma pieza de concreto. XVII. 10.2 Factores que dependen del Material Desde el pun to de vista del concreto, son condicionantes: la porosidad, defectos, el espesor del recubrimiento, la presencia de sales, la calidad del acero, defectos y la presencia de tuberias embutidas de aluminio. XVII. 10.3 Porosidad Hay que contar con la ultramicroporosidad del gel de la pasta de cemento, que depende de la relacion agualcemento de la mezcla. En los metodos de diseno de mezcla se suelen incluir tab las que senalan los valores recomendables de la relacion agualcemento, para las diferentes condiciones de exposicion atmosferica del material. Tambien hay que contar con poros, canalillos y burbujas de aire que dependen en parte de la relacion agualcemento, pero tambien de la fluidez de la mezcla y de la calidad de la compactacion 0 vibrado. A mayor porosidad, mayores facilidades para la penetracion del oxigeno, de la humedad y de las sales y con ello, mayores posibilidades de corrosion.

XVII.10.5 Espesor del Recubrimiento Una de las medidas mas eficientes y duraderas de tipo preventivo contra la corrosion, es asegurar que el concreto tenga la estanqueidad necesaria (vease Seccion XVII.2) y un espesor de recubrimiento adecuado que sirva de proteccion a las armaduras. Al respecto, la Seccion 7.2.4 de la Norma COVENIN 1753 establece los recubrimientos minim os para miembros de concreto vaciados en sitio los cuales se dan en la Tabla 7.2.4 de esa Norma, que aqui se reproduce como Tabla XVIII TABLA XVll.2 RECUBRIMI~NTOS MiNIMOS, SEGUN

CARACTERiSTlCAS DEL AMBIENTE

DIAMETRO DEL ACERO DE REFUERZO

db N° 5 ~ N° 11 > N° --------- 11 ~ N° 5, Piezas expuestas Piezas al abrigo de la intemperie

a la intemperie en ambientes no agresivos Piezas vaciadas sobre el terreno y en eontaeto permanente con el mismo

COVENIN 1753

VIGAS Y COLUMNAS

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alambres _ ,,_Jjimm > N° 6 Todos los diametros

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RECUBRIMIENTO MiNIMO, em LOSAS, CASCARAS Y MUROS Y PLACAS PLACAS PLEGADAS

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1,5 2,0 2,0

4,0 ~,O

7,5

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Tambien se establece en la citada Seccion de la Norma, 10 siguiente: "En al11bientes agresivos deben utilizarse recubrimientos mayores que los mencionados, los cuales dependen de las condiciones de exposicion. Cuando por razones esteticas, la textura de la superficie de concreto implique la merma del material de recubrimiento, en las superficies afectadas deb era aumentarse en 1 cm. El recubrimiento minimo en miembros de concreto vaciados en sitio, no prefabricados ni preesforzados, no podra ser menor que los valores especificados en la Tabla 7.2.4" (aqui Tabla XVII.2) "En al11bientes corrosivos u otras condiciones de exposicion muy severas, el recubril11iento de concreto debera aumentarse adecuadamente y tomar en consideracion su compacidad e impermeabilidad 0 disponer de otras

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pratecciones. Cuando el concreto este expuesto a acciones de doruros de origen externo, tales como contacto 0 rociado de aguas salobres 0 aguas de mar, el concreto deb era dosificarse para satisfacer los requisitos de exposicion a condiciones especiales del Articulo 4.3 de esta Norma" (vease Secciones VI.5.3 y VI.6.3). "Para grupos de barras, el recubrimiento minima sera igual al diametro del area equivalente al grupo, pera no es necesario que sea mayor que 5 em, salvo para el caso de concreto vaciado sobre el terreno y en contacto permanente con el mismo, cuyo recubrimiento minima sera de 7,5 em". Cuando las condiciones particulares de una obra requieren recubrimienlos de proteccion contra el fuego mayores que los especificados en la Tabla XVlI.2, privaran los requisitos mas exigentes.

XVII. 10.6 Presencia de Sales El ion dorura puede estar presente en la masa de concreto, no proveniente del exterior sino incorporado a la mezda por alguno de los componentes. Lo mas frecuente es que provenga del empleo de arenas salobres 0 de algun aditivo quimico que contenga doruro de calcio. El concreto puede tolerar la presencia intema de doruros en pequenas proporciones. La magnitud precisa de esas proporciones no se puede establecer como cirra limile, ya que depende de las condiciones agresivas complementarias del medio ambiente y de la calidad del concreto del caso. La proporcion total tolerable de dorums, se suele expresar como porcemaje en peso de doruro de calcio (Ca el 2), respeclo del cementa de la mezda. Es frecuente que para un ambiente inocuo y concreto de buena calidad, se especifique 2 % como porcentaje maximo permitido. Sin embargo, hay antecedentes de que en ambientes secos, los concrelos con baja relacion agualcemento han podido permanecer estables hasta con 4% de doruros y pOI el conlrario, en ambientes humedos, concretos de no muy alta calidad pueden sufrir corrosion violenta hasla con 0,5% de doruros imemos. De acuerdo con la Seccion 4.3.2 de la Norma COVEN IN 1753: "El doruro de cakio no debe usarse como aditivo en concretos expuestos a soluciones con concentraciones de sulfato, severas a muy severas, tal como las que se establecen en la Tabla 4.3.2" (vease Tabla XVII.l de este Manual). Tambien se limita la presencia de doruros en la Seccion 3.5.1 de la citada Norma. La corrosion por doruros intemos puede tener tal fuerza que, lileralmeme, reviente los elementos de concreto. Ese tipo de dano no tiene solucion y las reparaciones, ademas de COSlosas, son inefectivas. XVII. 10.7 Calidad del Acero Son pequenas las diferencias de sensibilidad a la corrosion enlre los

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distintos lipos y dases de aceros de refuerzo, con excepcion de los cables de alta resistencia usados para el concrelo precomprimido que son altamente sensibles; bajo tension eSlOS pueden ser facilmente seccionados si sufren corrosion. Por esta razon, su proteccion debe ser mucho mas cuidadosa que para las armaduras usuales. Cuando una barra que va a ser usada como refuerzo en el concreto reforzado es sometida a algun tipo de lrabajo mecanico (doblado, formacion de ganchos, etc.), el acero alli sera anodico respeclo al resto. Por si misma esa caracteristica no es suficiente para producir corrosion, pero si hay otras causas presentes concomitantes, el proceso se iniciara en esas zonas.

XVII. 10.8 Conductos de Aluminio La Seccion 6.4.2 de la Norma COVENIN 1753 advierte sobre la reaccion aluminio-concreto, en los terminos siguientes: "Los tubos, las camisas 0 conductos de aluminio, no deberan embutirse en concreto estructural, a menDs que se recubran 0 pinten adecuadamente para evitar la reaccion concretoaluminio 0 la accion electrolitica entre el aluminio y el acera". En el comentario de esa Seccion se amplia la importancia del problema en los siguientes terminos: "La Norma prohibe emplear el aluminio en concreto estructural a menDs que este revestido 0 cubierto de forma segura. El aluminio reacciona con el concreto y, en presencia de iones doruro, puede reaccionar electroliticamente con el acero, provo cando agrietamiento y deterioro del concreto. Los conductos de aluminio para cables que transmiten corriente electrica, presentan un problema espeCial pues el campo magnetico acelera esta reaccion adversa".

XVII. 1 1 PREVENCION DE LA CORROSION En realidad, la mejor prevencion para evitar la corrosion es hacer el concreto apropiado para las condiciones de servicio. Un concreto adecuado tendra una duracion practicamente ilimitada y no requeriria sino un sencillo mantenimiento. En cambio, un concreto que dependa para su durabilidad, de algo que no sea su propia calidad, durara 10 que dure esa pmteccion y requerira el mantenimiento que ella exija. Hoy dia, con los elementos, conocimientos y tecnologia disponibles, pueden fabricarse concretos de muy alta compacidad y baja retraccion, colo cables sin defeclos induso en condiciones dificiles. No todo concreto expuesto requerira de la calidad maxima sino que cada caso requerira la que sea apropiada y necesaria. Un caso muy particular de exposicion ausente en los paises tropicales, 10 constituyen los tableros de puente donde, para derretir 0 impedir que se forme una

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capa de hielo en la superficie durante la estacion de invierno, se riega sal comun que sirve como anticongelante. Este es un ambiente artificial de agresividad muy severo. En otros ambientes alta mente agresivos, en los que el concreto no es capaz de resistir por si solo, 0 para proteger obras donde se ha iniciado la corrosion, se acude a procedimientos especiales como los siguientes.

XVII. 11. 1 Proteccion Catodica Se basa en establecer una zona anodica artificial fuera de la estructura deb ida mente protegida, para que el acero de refuerzo funcione como catodo y no sufra oxidacion. Se utilizan anodos de un metal menDs noble que el acero (aluminio, zinc, magnesio, etc.) que se colocan adecuadamente espaciados sobre el concreto y se ponen en corto circuito con el refuerzo. Los anodos sufriran oxidacion y por ella se denominan 'anodos de sacrificio' por 10 que deb en ser repuestos periodicamente. Este sistema es clasico para la proteccion de los cascos metalicos de los buques, de tuberias metalicas y similares. Tambien se ha usado con exito en estructuras de concreto reforzado donde sea factible economicamente. Otro sistema de proteccion catodica es el de corriente impresa, en el cual, un rectificador-transformador generalmente de grafito, se coloca sobre el concreto para producir una corriente continua de bajo voltaje, igual al producido por la pila electroquimica pero de signo contrario. De este modo se anula el potencial de corrosion. Hay electrodos que permiten proteger estructuras de formas complicadas y los hay, incluso, que se aplican en forma de pintura. XVII. 11.2 Resinas Epoxicas Son materiales que se aplican en estado flu ido con mayor 0 menor consistencia y que luego endurecen adquiriendo altas resistencias quimicas y mecanicas; presentan buena adherencia con el concreto y no tienen retraccion. Se utilizan para sellar la superficie de los elementos de concreto haciendolos impermeables a los agentes agresivos. Se aplican en forma de capas mas 0 menDs gruesas. Su usa puede impedir el funcionamiento de pilas electroquimicas en los elementos que ya tengan corrosion, deteniendo su proceso. Se emplean con exito en las zonas de salpique de pilotes para muelles y en estructuras costa afuera. Son un excelente auxiliar de la construccion en varios aspectos pero debe tenerse en cuenta que, por encima de unos 100°C de temperatura , se degradan y plerden sus propiedades, por 10 que el riesgo de incendio limita su uso. XVII. 11.3 Impermeabilizacion . Ademas de las resinas epoxicas, se emplean otros muchos Iffipermeabilizantes superficiales a fin de proteger el concreto, no solo de la

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corrosion sino del ataque directo de otros agresores externos. Se cuenta con productos que forman, al contacto con la cal del concreto, ciertas soluciones jabonosas superficiales que protegen el elemento y tambien con resinas acrilicas que se mezclan con cementa y producen peliculas que no son barreras de vapor. Tambien estan las siliconas, los asfaltos modificados y diferentes tipos de pinturas. Igualmente se emplean los revestimientos ceramic os y las laminas de cobertura , principalmente de plastico. Hay impermeabilizantes integrales que se anaden durante la preparacion de la mezcla, como los silicatos y la silice activa que, al reaccionar con la cal del cemento, generan productos que sellan parcialmente los microporos del concreto. La acertada seleccion del producto mas adecuado a cada circunstancia es una especialidad.

XVII. 11.4 Recubrimiento 0 Pintura del Acero ~or medio de este procedimiento de exito relativo, se intenta recubrir el acero con una capa de otro material. Diversos materiales han sido probados, prevaleciendo dos: el zinc (galvanizado) y las resinas epoxicas. En el galvanizado se recubre la barra con una capa de zinc, que es menDs noble que el hierro y puede actuar como anodo de sacrificio si se dan las condiciones adecuadas; pero una vez consumido el material del anodo, la oxidacion pasa al acero. Aunque hay opiniones contradictorias, la practica seiiala que el galvanizado retarda el proceso pero que la corrosion del acero acaba produciendose. Para el recubrimiento con resinas epoxicas, estas deben ser empleadas en forma de polvo, el cual, en caliente, se adhiere electroestaticamente a la barra. Al inicio de su usa hubo bastante dificultad porque las cubiertas protectoras se deterioraban y rasgaban durante el manejo y doblado de las barras. Actualmente hay resinas y practicas de aplicacion que eliminan ese defecto aunque tanto el material como el proceso, son costosos. XVII. 11.5 Limitaciones en el Uso de Aditivos En el Articulo 3.5 de la Norma COVEN IN 1753 se establecen las limitaciones y especificaciones para el usa de aditivos. En el comentario correspondiente a las limitaciones de su empleo (C-3.5.l) se establece 10 siguiente: "En concretos que tengan elementos de aluminio embutidos, no deben usarse aditivos que contengan cualquier tipo de doruro, salvo el que pueda ser aportado por las impurezas que contenga el aditivo. Las concentraciones de ion dorura pueden producir la corrosion de los elementos de aluminio embutidos (por ejemplo, ductos) , especialmente si el aluminio esta en contacto con acero embutido en el concreto y esta en un ambiente humedo. La corrosion es severa en las laminas de metal galvanizado y en moldes no removibles de metal galvanizado,

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especialmente en ambientes humedos, 0 cuando el secado esta inhibido por el espesor del concreto, revestimiento 0 cubiertas impermeables". Para los limites de las concentraciones de ion doruro en el concreto, vease la Tabla V4.

XVII. 11.6 Inhibidores Son productos quimicos que, anadidos como aditivos a la mezcla fresca de concreto, son capaces de evitar 0 de aminorar el proceso corrosivo del acero. Se han probado varios productos siendo los nitritos los que han alcanzado aceptacion practica, aun limitada.

XVII.12 REPARACION Como ya se ha senalado la reparacion del concreto que ha sufrido algun dana de arigen quimico, sea en la mezcla 0 en el acero de refuerzo, consiste esencialmente en la extraccion de los materiales afectados y su sustitucion por otros sanos, garantizando la adecuada continuidad entre los remanentes y los nuevos. La reparacion no es un proceso simple; para que tenga exito, debe ser especificamente planificada y efectuada muy cuidadosamente. A continua cion se comentan sus principales caracteristicas.

XVII.12.1 Remocion del Material Daiiado El material en malas condiciones debe ser removido completamente hasta Uegar a las partes sanas. Las partes danadas suelen ser faciles de identificar: (i) en el caso del acero oxidado la diferencia es evidente; (ii) para el caso de la pasta 0 de los agregados, la distinci6n puede basarse en una debilidad del material en esas zonas afectadas 0 por el agrietamiento y cambios de color. . Para que el material de reposicion quede bien sujeto al anterior, se reqUlere que cuente con suficiente espesor y no sea muy delgado. Para favorecer esto, la cavidad abierta que deje la extraccion del material danado y parte del sano, debe ser 10 mas profunda posible sin debilitar la pieza en su conjunto. Hay que afectar la totalidad del recubrimiento e, inclusive , pasar por debajo de los refuerzos de acero para poder inspeccionarlos en su cara profunda. Las superficies recien descubiertas de fractura viva, deben ser cuidadosamente limpiadas de fragmentos y polviUos antes de aplicar las resinas epoxicas adherentes. Inclusive deb en pasar por un proceso de rectificacion final, desprendiendo cualquier trozo de material sana que aparente estar agrietado 0 casi suelto. La razon para 10 anterior es que la practica ha demostrado, en los casas cuando la nueva masa colocada se ha separado de la remanente, que la ruptura no suele producirse par la superficie de contacto 0 de adherencia entre ambas masas sino por zonas sanas, contiguas a la de contacto. La razon puede ser la mencionada

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condicion de debilidad por fractura 0 las diferentes caracteristicas termicas y elastic as de los materiales involucrados en la reparacion. En las reparaciones de corrosion, el acero debe ser descubierto y limpiado hasta zonas donde se encuentre completamente sano. Si la reparacion es de concreto con superficies carbonatadas, se debe eliminar toda la masa afectada y descubrir algo de la parte sana para reponer todo ese materiaL

XVII. 12.2 Limpieza de las Superficies Las superficies que van a recibir el nuevo material deben quedar cuidadosamente limpias, sin polvo, grasas y fragmentos desprendibles. El procedimiento mas adecuado es la limpieza con chorm de agua a presion precedido, si es necesario, de chorro de arena a alta presion denominado ·sandblast'. Tambien se usa, aunque con menor frecuencia, la limpieza con acido clorhidrico (muriatico) no muy concentrado, en cuyo caso es necesario un cuidadoso lava do posterior con agua para eliminar los restos de cloruros. Las superficies del acero parcialmente oxidado pueden ser limpiadas con cepillos de puas de alambre. No necesitan chorros de arena ni limpieza quimica y pueden quedar algunas pequenas particulas de oxido adheridas, siempre que las nuevas capas protectoras de concreto sean densas e impermeables.

XVII. 12.3 Material de Reposicion Hay que ser cuidadosos en este aspecto porque, por una parte, hay gran variedad de materiales disponibles y, por otra, puede haber notables diferencias en la composicion, viscosidad y apariencia, entre los materiales antiguo y nuevo aun cuando sean del mismo tipo. A continuacion se comentan brevemente los de usa mas frecuente .

XVII. 12.4 Concretos y Morteros de Cemento Constituyen el reUeno natural para reparaciones de elementos de concreto; son delicados para su colocacion pero se han obtenido trabajos de buena calidad y durabilidad. Sus principales inconvenientes son la poca adherencia y la retraccion. Para mejorar la primera se recomienda usar, como puente de union entre el material viejo y el de reposicion, pasta de cemento 0 una capa de mortero preparado con arena fina; tambien es posible usar un material adherente. La retraccion tiende a agrietar el material y a separarlo de sus bordes de contacto; este efecto puede aminorarse hasta ser aceptable, utilizando varios recursos, conjunta o alternativamente, como son: (i) baja dosis de agua combinado con agregados sin ultrafinos y con buena granulometria, baja dosis de cementa y, en caso necesario el usa de aditivos reductores de agua; (ii) buen curado, que garantice la humedad sobre el parche de reposicion por 10 menDs durante 14 dias; (iii) parche profundo y con bordes perpendiculares a la superficie, no en biseL La suposicion de que este

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material de reposicion es la solucion mas barata, no es absolutamente cierta ya que los cuidados que son requeridos para que sea exitosa, la encarecen.

XVII. 1 2.5 Latex no Emulsionable Estos materiales suelen ser resinas de tipo acrflicas, vinflicas 0 similares, que se polimerizan bajo ciertas condiciones que las emulsionan en el seno de agua, como un latex. Cuando se secan ya no vuelven a ser solubles en agua y de aquf, el reconocerlas como no emulsionables (las usadas inicialmente en la industria de la construccion sf 10 eran). Mezclando esta suspension acuosa, mas 0 menos diluida, con cement os hidraulicos, se obtienen productos con ventajas como: puentes de union, recubrimiento 0 mortero e, incluso, como concreto de reHeno. Tienen buena adherencia a los materiales, endurecidos 0 frescos, y dan lugar a productos de baja retraccion y caracterfsticas elastic as que hacen que no se desprendan los parches preparados con eHos. No constituyen barreras al vapor pero seHan bien las grietas pequenas que son la principal causa de permeabilidad del concreto. Todas esas caracterfsticas ventajosas hacen que este tipo de productos se use extensamente para las reparaciones. Sin embargo, son costosos y, si no se aplican detaHadamente, se pierden sus ventajas. XVII. 12.6 Morteros de Expansion Controlada Son morteros que se vend en secos, con la formulacion ya preparada y a los que solamente falta anadir el agua de mezclado. Tienen una pequena expansion en el momenta del fraguado y presentan buena adherencia con el concreto endurecido, que debe estar limpio y saturado, pero sin humedad superficial. Su principal uso es para el re1leno de huecos en piezas de concreto. DesarroHan altas resistencias en corto plazo, a(m cuando son costosos y de aplicacion delicada. XVII. 12.7 Resinas Epoxicas Ya fueron comentadas como material protector de la corrosion del refuerzo y como cap a de proteccion general del concreto. Como material de reUeno en reparaciones su usa es menor, salvo que se 10 emplee con la doble funcion de reUeno y proteccion. En algunas circunstancias y con relacion a la oxidacion del acero en el concreto, las resinas epoxicas pueden no dar buenos resultados como es el caso cuando se coloca un parche sobre una zona que fue anodica (porosa, permeable 0 humeda) y por 10 tanto se deteriora ameritando reparacion. El parche de resina colocado, impermeable, convertira la zona en catodica a expensas de las vecinas que pasaran a oxidarse, favoreciendo la progresion del dano. Este fenomeno no sucede solamente con los parches epoxicos sino tambien con cualquier otro que sea impermeable. La impermeabilizacion, para que sea efectiva, debe ser completa y extensa.

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XVII. 1 3 EFLORESCENCIA Aun cuando este fenomeno es tfpico de muros de albanilerfa (mamposterfa y bloques de concreto) su incidencia en el aspecto estetico de las obras es tan importante que amerita su inclusion en este Capitulo.

XVII. 13. 1 Definiciones Se entiende por eflorescencias las manchas blanquecinas que aparecen en las superficies de acabado, externas 0 internas, como consecuencia de distintos tipos de sales solubles que son transportadas con el agua de mezclado 0 el agua de lluvia, las cuales precipitan y se recristalizan cerca 0 lejos de la superficie. Si la precipitacion ocurre en la superficie externa, en la forma de manchas, se denomina eflorescencia y es originada cuando la red capilar esta bien desarrollada, existe suficiente cantidad de agua para transportar las sales y la evaporacion es moderada. Cuando la red capilar es esc as a y hay poca agua disponible 0 la evaporacion es fuerte, las sales precipitan alejadas de la superficie, en depositos que ejercen presiones sobre las capas anteriores, pudiendo Uegar a ocasionar estallidos 0 descascaramientos. XVII. 13.2 Causas Las principales causas de eflorescencias son: la presencia de sales solubles en el material, la humedad que permite la disolucion de sales, y la evaporacion posterior. A veces la composicion de los ladrillos colabora con el proceso. Agua. El origen es el agua de lluvia que penetra por los poros capilares y fisuras, con la accion favorable del viento; otra causa es el vapor de agua proveniente del interior y que, al condensarse en la superficie, disuelve las sales. Sales. Pueden ser sulfatos, nitratos, carbonatos 0 cloruros. Todas estas sales, especialmente Na 2S04 (Sal de Glauber) y MgS04 (Sal de Epson) se encuentran en los suelos, en los ladrillos, en el cemento, 0 son productos de la reaccion entre elladrillo yel mortero de cemento. Ladrillos. Si el ladrillo no es sometido a un proceso adecuado de coccion a temperaturas superiores a 950 D C, pueden quedar residuos de Na 2S0 4 . Este efecto se acentua si la arcilla posee altos contenidos de pirita. Reaccion ladrillo-mortero de union. Aun en ladrillos bien cocidos pueden quedar silicatos alcalinos solubles, que reaccionan con la cal liberada del cemento, creando hidroxidos de magnesio 0 alcalinos que dan lugar a eflorescencias. Provenientes del suelo. Los cloruros y sulfatos solubles, contenidos en algunos suelos puestos en contacto con fundaciones 0 muros, pueden ascender por capilaridad en presencia de la humedad y, bajo el efecto de la evaporacion, dan lugar a eflorescencias.

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XVII.13.3 Prevencion El origen fundamental del problema es el agua y las sales, por 10 que la prevenci6n debe orientarse a la eliminaci6n de ambas.

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(i) (ii) (iii)

Impermeabilizaci6n de los muros frente al agua de lluvia; Aumentar la densidad del acabado externo utilizando mortero de cemento; Mejorar la adherencia entre elladrillo y el mortero mediante la tecnica del golpeo de la pieza recien colocada (tapping), perfecto llenado de las juntas, acabado c6ncavo de la junta para evitar que entre el agua y humectaci6n limitada delladrillo antes de su colocaci6n.

XVII.13.4 Reparacion El tratamiento de reparaci6n dependera del tipo de sal actuante , por 10 tanto debe conocerse previamente para facilitar su remoci6n. Los sulfatos solubles se eliminan facilmente mediante el lavado con agua y el apoyo de soluciones jabonosas suaves. Para eliminar las sales de nitrato se requerira cepillado con cepillo de alambre. Las eflorescencias de carbonato de calcio no soluble en agua, se eliminan mediante ellavado de la superficie con agua que contenga un 10% de vinagre 0 de acido clorhidrico en soluci6n, seguida de un lava do abundante con agua potable.

CAPiTULO

XVIII

ACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO En el concreto reforzado , el material de construcci6n mas extensamente utilizado en el mundo por su moldeabilidad y durabilidad, el concreto apona su capacidad resistente a la compresi6n y el refuerzo de acero, su ductilidad y mayor resistencia a la tracci6n. Las formas mas comunes del acero para servir como refuerzo al concreto son: la barra con resaltes 0 corrugada (cabilla en Venezuela) y la malla electrosoldada. La primera se usa en todo tipo de elemento estructural, recta 0 doblada; el empleo de barras lisas esta limitado a diametros pequenos, para el refuerzo transversal y el refuerzo por retracci6n y temperatura, en obras localizadas en zonas de baja sismicidad. Las mallas se utilizan en miembros pIanos tales como: losas, muros, pavimentos, paredes prefabricadas y otros. El presente Capitulo se refiere, principalmente, a barras y mallas pero, primero, se haran algunas consideraciones de tipo general.

XVIII.1 EL ACERO REFERENCIAS ACI 20L2R-97 Guide to Durable Concrete. ACI 222 R-96 Corrosion of Metals in Concrete.

En su acepci6n mas amplia el acero es una aleaci6n de hierro y carbono, conformable en caliente y que puede tener presente, en forma intencional 0 no, pequenas cantidades de otros elementos. En la Norma COVEN IN 803, "Aceros. DeJiniciones y clasificaci6n", se encuentran las siguientes definiciones:

XVIII. 1. 1 Acero Acero es toda aleaci6n de hierro-carbono, capaz de ser deformado plasticamente; con tenores minimo y maximo de carbono del orden de 0,008% y 2,0%, respectivamente, pudiendo contener otros elementos de aleaci6n, asi como tambien impurezas inherentes al proceso de fabricaci6n.

XVIII. 1.2 Acero al Carbono Es una aleaci6n de hierro-carbono que contiene, ademas, otros elementos cuyas proporciones no excedan los limites indicados en la Tabla XVIII. L

XVIII. 1.3 Aceros al Carbono Comunes Aceros cuyo principal elemento ale ante es el carbono y contiene manganeso hasta 1,0% maximo. Dentro de este grupo se consideran:

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XVIII.1

CONTENIDOS MAxIMOS DE ELEMENTOS ADMISIBLES EN EL ACERO AL CARBONO ELEMENTO

PORCENTAJE MAxIMO

Manganeso + Silido Manganeso Silido Cobre Piomo Niquel Cromo Aluminio Vanadio Tungsteno Cobalto Bismuto Zirconio Selenio Telurio Molibdeno Niobio Titanio Lantanidos Otros (excepto C, P, S, N y 0) Boro

2,00 1,65 0,50 0,40 0,40 0,30 0,30 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,08 0,05 0,05 0,05 0,05 0,008

Con bajo contenido de carbono.(C ~ 0,25%) Con medio contenido de carbono.(0,25% < C Con alto contenido de carbono.( C > 0,50%)

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parte no metalica, que se desecha, y por una metalica con base de oxido de hierro, ademas de otras impurezas como: azufre, fosforo y otras. El contenido de hierro del mineral, denominado tenor, suele estar entre el 35% y el 65%.

XVIII.2.1 Reduccion del Hierro El mineral extraido de las minas no se utiliza directamente para fabricar acero, sino que requiere una preparacion para enriquecer su contenido de hierro. La preparacion puede incluir fases de: seleccion, trituracion , sinterizacion y peletizacion. El siguiente paso en el proceso es la reduccion 0 sustraccion del oxigeno, el cual puede efectuarse en la forma clasica, en el alto homo , de donde se obtiene la fundicion del arrabio. Tambien se puede efectuar por reduccion directa, donde la accion reductora la lleva a cabo un gas rico en hidrogeno y en monoxido de carbono. Hay varios procesos de reduccion directa tales como: FIOR, MIDREX, HYL El producto final puede ser hierro esponja 0 una briqueta de alta densidad, constituida por el mineral reducido, aglomerado y compactado en caliente.

XVIII.2.2 Fundicion La siguiente etapa es la transformacion del hierro en acero. Los procedimientos mas importantes son:

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Procesos neumaticos como: el proceso acido de soplado de aire, el Bessemer, el Thomas, el Basico con soplado de oxigeno. Proceso de hogar abierto como el Siemens-Martin. Homos electricos donde la electricidad genera el calor necesario para la fusion. Estos son los utilizados en Venezuela y pueden ser: de arco electrico (para aceros comunes 0 aleados) 0 de induccion (para aceros aleados).

XVIII. 1.4 Aceros Aleados Son aceros que contienen elementos de aleacion en porcentajes superiores a los establecidos para el acero al carbono, con el fin de conferirle determinadas propiedades particulares. Todos los aceros contienen carbono pero se utiliza el termino de 'aceros al carbono' para referirse a las aleaciones cuyas propiedades estan basicamente determinadas por los contenidos de carbono y manganeso. En los 'aceros aleados' intervienen, de manera importante, otros elementos como: eromo, vanadio, niobio o molibdeno.

XVIII.2 PRODUCCION DE ACERO La materia prima para la elaboracion del acero es el mineral de hierro que se extrae, directamente, de las minas naturales. El mineral esta constituido por una

La carga metalica 0 materia prima que constituye el bano de fusion es diferente en cada proceso y esta formada por una 0 mas de las diversas formas: de arrabio, hierro esponja, briqueta pre-reducida, chatarra de hierro, chatarra de acero u otros. Una vez efectuada la fundicion y los ajustes de afinamiento y reduccion, el acero liquido es vertido en un homo-cuchara de colada continua, para producir palanquillas de sec cion cuadrada y dimensiones variables (vease Figura XVIII. I).

XVIII.3 INFLUENCIA DE LAS ALEACIONES Industrialmente, los metales no se utilizan en forma pura. Se mezclan con otros metales 0 metaloides para conseguir determinados propositos. Esas mezclas,

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despues de fundidas y al solidificarse, quedan formando un todo homogeneo que es la aleaci6n. Sus propiedades dependen de la composici6n quimica , de la estructura y de su constituci6n. En la Tabla XVIIl.2 se presentan algunas caracteristicas de estas aleaciones.

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XVIII.2

ESQUEMA DE ALEACIONES DE ACERO. INFLUENCIA SOBRE SUS PROPIEDADES ACERO

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LAMINACION HORHO DE RE CALEllTAtilENTO

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AUMENTA:

DISMINUYE:

Dureza Resistencia cedente Resistencia de ruptura Resistencia al desgaste Tratabilidad (termica) del acero

Ductilidad Elongaci6n de rotura Soldabilidad Deformabilidad en hio Trabajabilidad

Elementos de aleaci6n

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Para proporcionar propiedades especificas del acero

XVIII.4.1 Proceso

ALMACENA PALAHQUILLA

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EL PRODUCTO SE TRASPORTA PARA LA DlSTRIBUCION EN EL MERCADO

Segun las Normas nacionales, los productos de acero para la construcci6n deben ser obtenidos mediante laminaci6n en caliente. En este proceso, el material semielaborado (palanquilla) es previamente calentado a temperaturas inferiores a la fusi6n, pero que haran posible su deformaci6n plastica durante su paso entre los rodillos del tren de laminaci6n, que giran en sentidos opuestos y ejercen presi6n sobre la pieza. Los rodillos son adaptados y calibrados dependiendo del producto que se pretende obtener. Al pasar entre ellos, el material semielaborado aumenta de longitud y reduce su secci6n al tiempo que cambia su forma, originalmente cuadrada, por la del producto final.

XVIII.4.2 Productos Laminados FIGURA

XVIII.l

PROCESO PARA LA ELABORACI6N DE PRODUCTOS lAMlNADOS EN CALIENTE (MODIFICADO DE

SIDETUR,2003)

XVIII.4 LAMINACION El acero s6lido en forma de palanquillas, obtenido por cualquiera de los procedimientos de fabricaci6n, debe ser sometido a un proceso posterior de laminaci6n para llegar al producto terminado.

Los productos de laminaci6n en caliente pueden ser agrupados en tres grandes familias:

Pianos. Planchas y laminas para la manufactura industrial Tambien son utilizados para fabricar piezas estructurales mediante procesos que pueden incluir laminaci6n en frio, corte, doblado y soldadura Tubulares. Son tub os sin costura, fabricados por extrusi6n. No pianos. Barras, perfiles y alambr6n. Las barras fabricadas en Venezuela son las de refuerzo para el concreto reforzado y las de herreria 0 carpinteria metalica, que pueden ser de secci6n redonda 0 cuadrada (vease Figura XVIIl.!).

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Los perfiles tienen la secci6n transversal de varias geometrias; las mas usuales son: las de forma en I (llamadas tambien doble T), las de forma en U (0 C) Ylas de forma en L (angulos). Las secciones en H pueden obtenerse mediante corte de laminas, doblado y soldadura. Del alambr6n se obtiene varios productos:

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16

Diversos tipos de alambre para uso industrial, domestico y auxiliar en la construcci6n. Alambres de alta resistencia para concreto preesforzado, bien sea solos como cables 0 hilos, bien sea entorchados formando un tor6n 0 guaya. Alambres laminados en frio, utilizados para fabricar mediante electrosoldadura, dos productos de uso extendido en la construcci6n con concreto reforzado: la malla y la cercha.

LEYEHOA

A ; Acero sin ItobTIitBlo

14

m-o: Mitro - ol.odo AT: Tor$IOiIodo en frio HA: Aromble trehlodo

12

AR. Alto resisletlcio

XVIII.S BARRAS DE REFUERZO 10

XVIII.S.l Introduccion La industria siderurgica venezolana se inici6, hacia 1950, con la planta de la empresa SIVENSA ubicada en Antimano y, con ella, la producci6n nacional de barras para el refuerzo del concreto reforzado. En los primeros arros se utilizaban barras con resistencia cedente 0 limite elastico de 2.400 y 2.800 kgflcm'; actualmente ese valor es de 4.200 kgflcm2 Durante los arros sesenta y setenta, se comercializaron aceros de 5.000 kgflcm', que ahora se reservan para exportaci6n.

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XVIII.S.2 Normas Las especificaciones normativas nacionales estan contenidas en la Norma COVENIN 316, "Barras y rallos de acera con resaltes para uso como reJuerzo estructural" yen la Norma COVENIN 1753, "Estructuras de concreto armado para edificaciones. Amilisis y DiseflO" la cual incluye un Capitulo sobre barras de refuerzo. Entre ambas Normas hay pequerras diferencias, especialmente en la nomenclatura.

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4 A-28

2

XVIII.S.3 Clasificacion Las barras a ser empleadas como refuerzo del concreto, deben obtenerse por el proceso de laminaci6n en caliente, de palanquillas de acero al carbono; para mejorar algunas de sus propiedades, pueden tener tratamientos posteriores. Segun su origen, las barras pueden clasificarse de la siguiente manera:

o

5

10 OEFORMACIOH UNIT ARIA ,

25

15 (.

110-~

• Aceras al carbono comunes: Sin tratamiento posterior. Con tensionado en frio. Termotratados . • Aceras al carbo no microaleados.

I

FIGURA

XVIII.2

GRAFICOS CARACTERiSTlCOS TENSI6N-DEFORMACI6N UNITARIA DE DISTINTOS TIPOS DE ACERO

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XVIII.S.4 Barras de Acero Comunes Son barras cuya resistencia cedente no supera los 4.200 kgf!cm' . La curva tensi6n-deformaci6n unitaria presenta un marcado escal6n de cedencia (vease Figura XVIII.2) y el limite elastico convencional coincide con la resistencia cedente. Estas barras pueden ser, 0 no, soldables a temperatura ambiente, segun se indica en la Secci6n XVIII.7.2. Para elevar el valor de resistencia cedente, por ejemplo desde 2.800 kg£!cm' hasta 4.200 kgflcm' , se incrementan los contenidos de carbono y manganeso 10 que, simultaneamente, provoca una reducci6n en la capacidad de deformaci6n inelastica del material y, en consecuencia, de la ductilidad.

XVIII.S.S Barras con Tratamiento de Torsionado en Frio Son barras laminadas en caliente a partir de aceros comunes que, posteriormente, son sometidas a un proceso de tenso-torsi6n en frio; las tensiones mecanicas producidas provocan un reacomodo molecular cuyo resultado es una elevaci6n de la resistencia cedente (por ejemplo, de 4.200 kgflcm' a 5.000 kgflcm 2) y una marc ada reducci6n en la capacidad de deformaci6n inelastica y total (tjpicamente se reduce de 15% a 8%). La curva tensi6n-deformaci6n unitaria es continua, sin esca16n ni punto cedente definido, por 10 que es preciso recurrir a la definici6n del limite elastico convencional. Son cabillas men os ductiles que las de acero al carbono de igual resistencia, sin tratamiento, raz6n por la cual su usa en zonas sismicas es poco frecuente. No son fabric ad as en Venezuela.

XVIII.S.6 Barras Termotratadas El proceso consiste en producir un templado y endurecimiento superficial, utilizando el propio calor remanente de laminaci6n y haciendo pasar las barras por una linea de enfriamiento con agua. De esta manera se forma una capa superficial (corona) martensitica, que conecta con una zona de transici6n y un nucleo con estructura ferritico-perlitica. Pueden obtenerse barras de alta resistencia sin perder la ductilidad propia de las barras de menor resistencia. Son producidas, principalmente, en Europa.

XVIII.S.7 Barras de Acero Microaleado Con estos aCeros se obtienen barras de alta resistencia, manteniendo bajos los contenidos de carbono y manganeso, con 10 que se preserva la capacidad de deformaci6n y la ductilidad. Estos aceros ductiles, de alta resistencia, se obtienen modificando la composici6n quimica del acero al anadir pequenas cantidades de elementos (microaleantes) como el cromo, el vanadio, el niobio 0 el molibdeno, en forma de ferroaleaciones. Estas barras pueden ser, 0 no, soldables a temperatura ambiente, segun se indica en la Secci6n XVIII.7.2.

XVIII.6 PROPIEDADES NORMATIVAS Toda especificaci6n normativa para las barras de refuerzo incluye un conjunto de caracteristicas y propiedades que deben ser cumplidas por los productos para asegurar su comportamiento id6neo. Los resultados obtenidos al medir esas propiedades, mediante ensayos, tienen un caracter probabilistico y como tal deben ser tratados. La mayo ria de las Normas en el mundo resuelven esta circunstancia definiendo limites minimos y maximos que deben ser observados, tal como hace la normativa nacional. En algunos paises se define un valor especificado y un cuantil, al igual que se hace para el concreto. La Norma COVENIN 316, "Barras y rallos de acera con resaltes para uso como reJuerzo estructural" utiliza un conjunto de parametros de control que se dan a continuaci6n.

XVIII.6.1 Resistencia a la Traccion (Fsu) Es el resultado de dividir la carga maxima aplicada a la probeta de ensayo entre el area de la secci6n inicial. Corresponde al punta mas alto en la curva tensi6n-deformaci6n unitaria y, como puede observase en la Figura XVIIL1, no es la tensi6n que se produce inmediatamente antes de la fractura de la probeta. La Norma COVENIN 1753 10 denomina ' resistencia de rotura (Fsu)'.

XVIII.6.2 Limite Elastico Convencional (Fy) Es la tensi6n que produce una deformaci6n remanente de 0,2%. La mencionada Norma COVENIN 1753 10 denomina 'resistencia cedente (Fy)'. Se obtiene interceptando la curva tensi6n-deformaci6n unitaria con una recta cuyo origen es E = 0,002 Y que es paralela a la rama inicial elastico-lineal del grafico. La 6 pendiente de la recta corresponde al m6dulo de elasticidad, cuyo valor es 2,1 x 10 kgflcm2 En los aceros con escal6n de cedencia, el limite elastico convencional coincide con la resistencia cedente (vease Figura XVIII.l).

XVJII.6.3 Porcentaje de Alargamiento en 20 em incluida la Estriccion Esta medida se toma despues de la rotura de la probeta. Se juntan las dos mitades por su cara de fractura y se mide la longitud que ocupan 20 divisiones marcadas, antes del ensayo, a un centimetro de distancia entre si, dejando 10 marcas a cada lado de la fractura. De esta manera se incluye en la medida, la zona de mayor deformaci6n inelastica del material. Si el acero es ductil, durante el ensayo se forma una garganta 0 cuello de estricci6n, que es un estrechamiento cuya magnitud, en terminos de porcentaje de reducci6n de area, es una medida de la ductilidad. Despues de la rotura ocurre una recuperaci6n elastica parcial de ambas mitades por 10 que el alargamiento aqui definido, no es la maxima deformaci6n inmediatamente antes de la rotura, sino la deformaci6n remanente posterior.

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1

XVIII.6.7 Requisitos Adicionales -0+ 2

En casi todo el terrilorio nacional es [actible que se presenten acciones sismicas por 10 cual la Norma COVENIN 1753 mencionada incluye, en su Capitulo XVIII, prescripciones especiales sobre solicitaciones sismicas y la Norma COVENIN 316 , tambien mencionada , incluyo los sigmentes reqmsltos complementarios: a) EI valor del limite elastico convencional determinado mediante ensayos (Fy*) no debe exceder el valor especificado, (Fy) en mas de un 25%: Fy* ~ 1,25 Fy

(1S.1)

La razon de este requisito es evitar el uso de aceros de refuerzo con tension cedente sensiblemente mayor a la especificada en el diseno. Tal situacion puede conducir a Callas de lipo fragil, por corte 0 por adherencia. FIGURA

XVIII.3

ENSAYO DE DOBLADO EN

FRio

DE BARRAS DE ACERO

XVIII.6.4 Doblado en Frio

b) La resistencia a la traccion (Fsu*) determinada mediante ensayo, deb era ex ceder, por 10 men os en un 25% ellimite elastico convencional determmado en el ensayo (FT) (1S2)

EI ensayo debe realizarse segun la Norma COVENIN 304, "Materiales metdlicos. Ensaya de dablada" y consiste en doblar una barra utilizando un mandril de diametro normalizado, hasta lograr una deformacion permanente de la barra, en un angulo de IS0°, excepto las barras N° 14 Y N° IS que se doblan a 900. No se realiza la medicion de la carga aplicada. Si no aparecen grietas en la cara exterior de la zona doblada, se considera que el ensayo es satisfactorio. Es en cieno modo, una medida de la ductilidad del material (vease Figura XVIII.3).

Esta condicion asegura que el acero posea suficiente capacidad de endurecimiento despues de la cedencia, para evitar que se produzcan deformaciones unitarias criticas a un nivel de tensiones relativamente baJo; es decir, reducir la probabilidad de que se produzca el colapso del elemento de concreto reforzado al sobrepasar el punto de cedencia.

XVIII.6.S Composicion Quimica

XVIII.7 DESIGNACION Y CLASIFICACION

En la Norma nacional se restringen los valores de los respectivos contenidos de fosforo y de azufre, que pueden tener influencia nociva durante la fabricacion de las barras de acero. Tambien se restringen los contenidos de carbono y de manganeso a fin de favorecer la condicion de soldabilidad y la deformabilidad post-cedencia (vease Seccion XVIII.7.2).

continuacion.

XVIII.6.6 Geometria de los Resaltes

La designacion corresponde al diametro nominal y puede ser expresada en octavos de pulgada (por ejemplo N° 5 significa 5/S"), 0 en mm, en cuyo caso el numero va seguido por la letra M. Al respecto pueden consultarse las Tablas

Para garantizar la adherencia entre el acero y el concreto, especialmente necesaria par resistir las solicitaciones sismicas, las barras deben tener protuberancias 0 resaltes, llamados estrias en Venezuela. Las Normas regulan la inclinacion, longitud, altura y separacion de esas corrugaciones. No constituyen distintivo de marca. Entre los resaltes, cad a barra debe llevar la marcacion del fabricante, como se indica en la Seccion XVIII.S.

Fsu*

~

1,25 Fy*

La Norma COVEN IN 316 se sustenta en los parametros que se dan a

XVIII. 7 .1 Designacion

XVIII.3 y XVIII.4

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ M

r I

D l

TABLA XVIII.3 DESIGNACION EN OCTAVOS DE PULGADA, SEGUN COVENIN N°

DIAMETRO NOMINAL mm 9,53 12,70 15,88 19,05 22,22 25,40 28,65 32,25 35,81 43,00 57,33

3 4 5 6 7 8 9 10

11 14 18

316 AREA TRANSVERSAL em' 0,713 1,267 1,981 2,850 3,878 5,067 6,446 8,174 10,072 14,522 25,814

L

:0

TABLA XVIII.5 LiMITES MAxIMos EN COMPOSICION QuiMICA, SEGUN COVENIN

C RIC

U R

316

5: ACEROS AL CARBONO, CON 0 SIN MICROALEANTES, INCLUYENDO LOS TERMOTRATADOS. No 50LDABLES A TEMPERATURA AMBIENTE

W: ACEROS AL URBONO, CON 0 SIN MICROALEANTES. 50LDABLES A TEMPERATURA AMBIENTE

Azufre (S)

0,058%

0,053%

Fosforo (P)

0,048%

0,043%

ELEMENTO

Carbona (C)

0,330%

Manganeso (Mn)

1,500%

Silicio (Si)

0,550%

Nota: El carbona equivalente (CE) maximo, aportado por esta composicion quimica, no debe ser mayor de 0,55% calculado de acuerdo can la siguiente formula:

TABLA XVIII.4 DESIGNACION EN MILiMETROS, SEGUN COVENIN

N° 6M 8M 10 M 12M 14M 16 M 20 M 25 M 32 M 36 M 40 M

DIAMETRO NOMINAL mm 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 20,00 25,00 32,00 36,00 40,00

316

<;::E AREA TRANSVERSAL em' 0,283 0,503 0,785 1,130 1,539

2,011 3,140 4,910 8,040 10,180 12,570

XVIII. 7 .2 Clasifieacion Segun la soldabilidad Se distinguen dos grupos de aceros: los que son soldables a temperatura ambiente, identificados con la letra W; y los que no 10 son, seflalados con la letra S. Estos pueden ser comunes 0 microaleados, termotratados 0 no. Los soldables (W) pueden ser comunes 0 microaleados, sin tratamiento posterior. Las diferencias en la composicion quimica se indican en la Tabla XVIII.S. Segun ellimite elastico Las barras para refuerzo se clasifican segun el valor del limite elastico nominal, el cual se expresa en kilolibras por pulgada cuadrada (ksi) a continuacion de la letra y un guion separador, tal como se indica en la Tabla XVIII. 6.

= %C + %Mn / 6 + %Cu / 40 + %Ni / 20 + %Cr /10 - %Mo / 50 - %V /10

TABLA XVIII.6 CLASIFICACION DE LAS BARRAS CON RESALTES PARA EL CONCRETO ESTRUCTURAL, SEGUN COVENIN

316

ACEROS TIPO 5 ACEROS TIPO W UMITE ELASTICO kgflcm' (Fy) psi

5-40 W-40 2.800 a 3.500 40.000 a 52.000

RESISTENCIA A LA TRACCl6N (Fsu) (')

5-60 W-60 4.200 a 5.500 60.000 a 78.000 ~ 1,25 Fy

5-70 W-70 5.000 a 6.500 70.000 a 91.000

(') Nota: Para S-60, adicionalmente, Fsu ~ 6.300 kgflcm'.

XVIII.7.3 Alargamiento en 20 em Las barras utilizadas como refuerzo estructural deben cumplir los porcentajes de alargamiento minimo, en 20 cm incluida la zona de estriccion, indicados en la Tabla XVIII. 7. TABLA XVIII. 7 REQUISITOS DE ALARGAMIENTO MiNIMO PARA LAS BARRAS DE REFUERZO, SEGUN COVENIN

Fy (ksi) 40 60 70

No 50LDABLES, 5 16% 12% 10%

316

50LDABLES, W 16% 14% 12%

XVIII.8 MARCACION Las barras se producen con longitudes de 6 m y de 12 m. Cada barra debe llevar grabado, sobre relieve, la siguiente informacion (vease Figura XVIII.4).

I

,

adherencia, por 10 que la longitud de solape es proporcional a la fuerza maxima que la barra es capaz de soponar y transmitir, 10 cual implica que la longitud de so lape termina siendo proporcional al diametro de la barra. La Tabla XVIII.8 del "Manual para el Proyecto de Eslmcturas de Concreto Armado para Edificaciones" de Enrique Arnal y Salomon Epelboim, MINDUR, Caracas 1985. TABLA FIGURA

XVIII.4

EJEMPLO DE MARCACION DE BARRA DE REFUERZO NO SOLDABLE, D=5/8", Fy=4.200

XVIl1.8

LONGITUDES DE EMPALMES DE CABILLAS CORRUGADAS SIN GANCHO, SEGUN COVENIN

kgf/cm',

1753:1985

FABRICADA POR SIDETUR

XVIII.S.l Simbolo del Fabricante Constituye la marca de fabrica; no asi la geometria de los resaltes como comunmente se piensa. En Venezuela, por ejemplo, el simbolo de SIDETUR es 'SV', el de SIDOR es S y el de SIZUCA es 'SZ'

Fe

q,

1/2 " 5/8"

XVIII.S.3 Clasificacion del Acero

7/8"

Debe indicarse la letra correspondiente W 0 5, segun sea 0 no, soldable a lemperatura ambienLe. AnLeriormenLe se utilizaba la letra N para marcar las barras no soldables, por 10 que es posible encontrarlas al investigar estructuras construidas hace varios' aflos.

3/4"

1" 13/8"

CABILLAS A COM PRESION ~~

~-

NORMALES

COMO REfUERZO SUPERIOR

A

Debajo del simbolo se graba el numero que indica el diametro nominal en octavos de pulgada 0 en milimetros; en este ultimo caso debe ir una letra M a continuacion del numero.

= 250 kgflem'

CABILLAS A TRACCION

EMPALME

3/8"

XVIII.S.2 Designacion de la Barra

Fy kgflem'

f---

CLASE

B

Id 1,3 1d 30 30 30 31 30 30 32 42 30 35 52 40 32 41 62 48 41 54 62 80 70 54 81 105 107 139 160 208

2800 4200 2800 4200 2800 4200 2800 4200 2800 4200 2800 4200 2800 4200

C

1,7 Id 30 41 36 54 45 68 54 81 70 105 92 137 182 273

EMPALME

A

LONG.

CLASE

B

1d 1,3 1d 30 30 34 44 30 39 45 58 37 49 56 73 45 58 67 87 75 58 87 113 75 98 113 147 150 195 224 292

CON

CON

BAslCA

llGADURAS

ESTRIBOS

1d 30 30 30 30 30 34 30 40 31 47 36 54 51 76

0,85 1d 30 30 30 30 30 30 30 34 30 40 31 46 43 65

0,75 Id 30 30 30 30 30 30 30 30 30 35 30 40 38 57

C

1,7 1d 38 57 51 76 64 95 76 114 98 147 128 192 254 382

1

XVIII.S.4 Limite Elastico Nominal Por ultimo aparece el m)mero que indica el limite elastico nominal, expresado en miles de libras pOl' pulgada cuadrada (ksi) aunque es posible encontrar barras con la indicacion en kgf/cm 2

XVIII.9 SOLAPES Las longitudes requeridas como refuerzo, frecuentemente superan las longitudes de las barras, por 10 que es necesario realizar empalmes los cuales, en general, pueden hacerse por solape segun 10 indicado en la Norma COVENIN 1753, "Eslrucluras de concreto reJorzado para edificaciones. Analisis y diseflO". Las longitudes especificadas de solape 0 de transferencia de tensiones, se basan en los resultados de un gran numero de pruebas de adherencia realizadas en barras con diferentes geometrias de resalte. Las fuerzas son transmitidas del acero al concreto y viceversa por

Nota: 1d

= longitud de transferencia de tensiones (em).

XVIII. 1 0 SOLDADURA Debido a que la longitud de solape, en funcion del diametro, puede ser del orden de un metro 0 mas (v ease Tabla XVIIL8) , puede ser conveniente, en algunos casos necesario, soldar barras de refuerzo con 10 que se evita dicho solape y la consiguiente dificultad para colocar y vibrar el concreto. Las barras que se sueldan deben cumplir los requisitos exigidos para el acero Tipo W, indicados en la Tabla XVIII.5. La soldadura de las barras de refuerzo se realiza con material de aporte (electrodos) y puede ser: i) a tope, 0; iO por solape. Los electrodos que aportan el material de soldadura deben cumplir los requisitos indicados en la Tabla XVIII.9, segun la Norma AWS D1A "Structural Welding Code. ReinJorcing Steel" de la American Welding Society

https://lalibreriadelingeniero.blogspot.com/ I

TABLA

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XVIII.9

REQUISITOS QUE DEBEN CUMPUR LOS ELECTRODOS DE APoRTE DE SoLDADURA, SEGUN AWS RESISTENCIA A LA

DESIGNACION

DESIGNACION

DE LA BARRA

DEL ELECTRODO

TRACCION,

(psi)

W-40 W-60 W-70

70XX E 90XX E 100XX E

70.000 90.000 100.000

consecuencia de la tendencia de la junta a doblarse, debido a la excentricidad de la fuerza transmitida por las barras soldadas.

01.4

RESISTENCIA AL

Fu

CORTE,

(kgflcm') 4.900 6.300 7.000

(psi)

42.000 54.000 60.000

Vr (kgflcm2) 3.000 3.800 4.200

CONFI (lURACION DE SOLOADURA A TOPE PARA 8ARRAS EN POSICION HORIZONTAL

CONFIGURACION DE SOLDAOURA A TOPE PARA BARRAS EN POSICION VERTICAL

XVIII. 1O. 1 Soldadura a Tope Desde el punto de vista estructural es preferible la soldadura a tope porque la transferencia de tensiones (tracci6n 0 compresi6n) es directa y concentrica. Utilizando el electrodo apropiado, la junta soldada a tope puede y debe resistir y transferir, el 100% de la resistencia a tracci6n especificada para la barra. Sin embargo, la soldadura a tope resulta muy lenta y dificil de realizar en barras de pequeno diametro, como la N° 6 (3/4") y menos, en cuyo caso se utiliza la soldadura lateral con solape (vease Secci6n XVIII.l0.2). Las barras que deban soldarse a tope requieren de un biselado que puede ser sencillo 0 doble, en una barra 0 en ambas, de acuerdo con la Tabla XVIII. 10 y la Figura XVIII.5. La selecci6n de bisel doble 0 sencillo depende de la facilidad de acceso a la junta (vease Figura XVlII.5). TABLA

Secelon A-A

A-$OLDADURA CON BISEL

V SENCILLO

O-SOLDADURA CON BISEL SENCILLO.

XVIII.IO

CONFIGURACI6N DE BISELADO EN BARRAS DE REFUERZO PARA SOLDADURA ORIENTACION DE LAS BARRAS

OPClON DE BISELADO

Horizontal

Seneillo (a) Doble (b) Seneillo (e) Doble (d)

Vertical

UBlCAClON EN LAS BARRAS

En ambas 5610 en la inferior

B-SOLDADURA

CON

~SEL

V DOBLE

XVIII. 10.2 Soldadura con Solape Cuando las barras que se sueldan son de pequeno diametro (N° 6 0 menos), la soldadura puede realizarse mediante uno 0 dos cordones de aporte, a 10 largo de la uni6n solapada de las dos barras. Cuando se aplica la carga, la junta es sometida a un momenta flector, igual al producto de la fuerza por la excentricidad entre las barras, que es la suma de los radios de ambas. La citada Norma AWS D 1. 4 exige dos requisitos para juntas so Idadas con barras no concentricas: a) b)

El diametro de las barras no debe exceder el N° 6 (3/4"); La junta soldada debe quedar embebida en el concreto y rodeada por barras transversales, para prevenir la rotura del concreto como

D-SOLDADURA CON BISEL DOBLE

NOTE

r Llmpior ,I metol ont .. d• • oldor ., o'ro lodo

C-SOLDADURA

CON

BISEL

SENCILLO Y SOPORTE

Los detnll.s A)8yC oplleon para '01'(0' 4. 7/8" 'i Ino),ore.

EI 4.toll, C opllc:a para borns

tuno,.. d.118"

NOTO; Todos los dimensiones .ston en pulgQdQ$

FIGURA

SOLOAOURA A TOPE

XVIII.5

OPCIONES DE BISELADO EN JUNTAS SOLDADAS A TOPE

(A.W.S 0.12.1-75)

,

\1

,

\1

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r

L'

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1 ,

(

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1

XVIII. 10.3 Ccdculo del Cordon de Soldadura Para calcular la longitud del cordon de soldadura, se parte de una ecuacion de equilibrio de fuerzas: por una parte la maxima fuerza que las barras pueden resistir, mayorada en un 50%; por otra parte, la fuerza que la junta soldada puede transmitir, minorada al 60%. 1,5 Fsu As

~

0,6 Fu L (0,3D)

(83)

CORD6N SENCILLO

donde: 1,5 = factor de mayoracion de carga. Fsu = resistencia de la barra a la traccion (si son desiguales, la de menor diametro). As =area de la seccion transversal de la barra (si son desiguales, la de menor diametro). D = diametro de las barras (si son desiguales, la de menor diametro). Fu = resistencia a la traccion del material de aporte del electrodo. 0,6 Fu= resistencia al corte del material de aporte del electrodo. L = longitud de soldadura. O,3D = espesor promedio efectivo del cordon de soldadura. Despejando L, sustituyendo As y operando los escalares, se tiene: L

~

1,92

'IT

D Fsu / Fu

y, aproximando 'IT: L ~ 6 D Fsu / Fu

",

.

d)

(a)

CORoON SENCILl.O;

(b)

CORoON DOBLE

presentara grietas en la junta soldada y su resistencia a traccion debe alcanzar resistencias iguales 0 mayo res que la resistencia nominal de las barras y no menos que el 95% de la resistencia promedio de las dos barras patron ensayadas a traccion. El alargamiento de la probeta soldada, medido despues de la rotura, no sera inferior al 95% del valor promedio de las dos barras patron. Las tres probetas sometidas al ensayo de doblado en frio, en el mandril normativo, debe ran permanecer sin grietas visibles.

083b)

XVIII.11 ALAMBRES LAMINADOS EN FRio

Se realizaran ensayos sobre las barras de mayor y de menor diametro que deban ser soldadas. Para cada diametro a ensayar se prepararan 6 probetas: 3 para traccion y 3 para doblado en frio. De las tres probetas en traccion, dos seran barras patron; la tercera consistira en dos barras soldadas Esta ultima, al ser ensayada, no

c)

XVIlI.6

e)

XVIII. 10.4 Control de Calidad

b)

FIGURA

CONFIGURACIONES DE JUNTAS SoLDAOAS CON SoLAPE.

083a)

donde L queda expresado en las mismas unidades que D. Adicionalmente, la longitud de soldadura no sera menor que dos veces el diametro de la menor barra y podra efectuarse: a) en un cordon; 0, b) en dos cordones, cada uno con longitud igual a U2 (vease Figura XVIlI.6)

a)

CORD6N DOBLE

Son conocidos como 'alambres trefilados', llamados asi porque se laminan en frio, a traves de tres rodillos, y la seccion redonda del alambre adquiere una forma ligeramente triangular. EI proceso se realiza segun la Norma (OVENIN 505, "Alambres de acero para refuerzo estructural" y, al igual que en las barras con tratamiento de torsionado en frio, se inducen tensiones mecanicas que provocan un reacomodo molecular permanente cuya consecuencia es una eleva cion de la resistencia cedente del alambron original y una fuerte reduccion de la capacidad de deformacion.

XVIII. 11. 1 Caracteristicas La curva tension-deformacion unitaria es similar a la del acero con tratamiento en frio, sin escalon ni punto cedente definido, por 10 que se utiliza el limite elastico convencional.

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Tipicamente el alambre trefilado (HA-50) tiene un llmite elastico convencional de 5.000 kgflcm2y una resistencia a la rotura de 5.500 kgflcm2, con un porcentaje de alargamiento en 10 diametros, incluida la estriccion, no menor de 5%, a diferencia de la barra A-50 que tiene 8% y la barra A-42, 14%.

Para Tr = 5.500 kgflcm\ se tiene: T = 1.925 A, con A expresado en cm 2 y T en kgf.

XVIII. 11.2 Limitaciones de Uso El alambre lamina do en frio no esta diseflado ni se produce para servir, directamente , como refuerzo del concreto. La mencionada Norma COVEN IN 1753 prohibe su usa de esa manera; la razon es la baja capacidad de deformacion inelastic a y la consecuente escasa ductilidad. La forma apropiada de utilizacion del alambre es para la fabricacion de las mallas y las cerchas electrosoldadas.

XVIII. 13. 1 Fabricacion y uso La cercha electro sold ada es un refuerzo de acero producido con alambres laminados en frio (trefilados) unidos entre si mediante el proceso de electrosoldadura (vease Figura XVIII.?); esta formada por tres varillas longitudinales configurando una seccion triangular, unidas mediante otros dos alambres electrosoldados en forma de zigzag; estos estan dispuestos a ambos costados de la sec cion triangular y sirven como refuerzo al corte. Por tratarse de un elemento tridimensional, la capacidad de defoltnacion y la ductilidad de la cercha son superiores a las de los alambres individuales. Las cerchas electrosoldadas son utilizadas para fabricar estantillos para cercas, columnas de seccion pequefla, viguetas, previgas 0 nervios (vease Figura XVIII.7), y prelosas 0 losetas Qunto con las mallas); estos dos ultimos, nervios y losetas, sirven como encofrado actuante y sustituyen los tableros en la fabricacion de losas nervadas (vease Figura XVll1.8), muros y tableros de puente. El sistema de construccion es rapido y sencillo. Esencialmente consiste en las siguientes etapas:

XVIII. 12 MALLAS ELECTROSOLDADAS XVIII. 12. 1 Fabricacion y Uso La malla electrosoldada es una reticula de alambres laminados en frio (HA-50) dispuestos en angulo recto, que se fabrica mediante electrosoldadura. Se utiliza como refuerzo estructural en losas y muros, como reemplazo de la parrilla de barras corrugadas; tambien es utilizada como acero de reparticion y como refuerzo por retraccion y temperatura. Es especialmente apropiada para el sistema tunel, tuberias de concreto, concreto proyectado, aceras y pavimentos. La capacidad de deformacion proviene del conjunto como elemento bidimensional. La mall a electrosoldada se suministra en rolla y en forma plana, bien sea estandar 0 dimensionada de manera espedfica, calculada para una obra en particular. Su colocacion en obra es sencilla y rapida ya que se evita la necesidad . de cortar y amarrar el refuerzo, con 10 que se reduce el empleo de mana de obra especializada. XVIII. 12.2 Caracteristicas Mecanicas La resistencia cedente de los alambres (Fy) es 5.000 kgflcm 2 por 10 que el area de acero requerida es 16% menor que el area requerida con barras, cuya resistencia cedente (Fy) es 4.200 kgflcm 2. La resistencia al corte (T) de la soldadura, segun COVENIN 1022, "Mal/as de alambre de acero electrosoldadas para reJuerzo estructural", es igual a: T

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0,35 Tr A

donde: T = Carga de corte en la soldadura (kgO Tr = Tension de rotura del alambre (kgflcm 2) A = Area del alambre de mayor diametro (cm 2)

(184)

XVIII. 1 3 CEReHAS ELECTROSOLDADAS

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Los alambres inferiores de la cercha se embeben en concreto, resultando un patin 0 zapata de concreto del cual sobresalen los alambres inclinados, en zigzag, y la varilla superior. El conjunto se denomina 'prenervio'. Los prenervios son apoyados sobre los elementos estructurales y apoyos intermedios (puntales); entre ell os se colocan los bloques 0 elementos aligerantes, evitando asi el usa de encofrado. De ser necesario, se coloca acero adicional , asi como la malla superior y las tuberias de servicios, siguiendo los procedimientos convencionales. Se vada el concreto, quedando asi las cerchas integradas a la estructura final.

XVIII. 13.2 Caracteristicas Mecanicas Todos los alambres de la cercha' tienen la especificacion HA -50 segun la ya citada Norma COVENIN 505, por 10 que: Fy = 5.000 kgflcm2; y Fsu = 5.500 kgflcm 2 Las diagonales de las cerchas interactuan mecanicamente para producir la union entre el concreto del patin 0 zapata prefabricada y el concreto vaciado en sitio. Su accion es equivalente a la de estribos inclinados; absorben la tension cortante (horizontal) que se produce en la superficie de contacto entre los dos

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CERCHA ELECTROSOLDADA

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LOSA NERVADA

Concreto Vaciado

Malia Eleclrosoldada Refuerzo de Acero

en el Apoyo

Nervio Prefabricado con Cereha SIDETUR

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ALAMBRE SUPERIOR

ALAMBRE DIAGONAL _

ALAMBRE INFERIOR

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FIGURA

- Cercha

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SO em

Cereha SIDETUR con cl Refucrzo de Acero en el Tramo

XVIII.S

LOSA NERVADA, CON NERVIOS PREFABRICADOS EMPLEANDO CERCHAS ELECTROSOLDADAS (FUENTE: SIDETUR)

concretos. La fuerza cortante de diseno (Vd) debe ser comparada con la fuerza cortante maxima que puede ser absorbida por los diagonales (Vs): Vd

PRENERVIO

Bloque

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Vs

(18.5)

y Vs= 2 Av 0,85 Fy (senex + cosex) h / a

(18.6)

donde:

Zapata de Concreto '---- Acero de refuerzo complementario

FIGURA

XVIII. 7

CERCHA ELECTROSOLDADA Y PRENERVIO (FUENTE SIDETUR)

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Vd = Fuerza cortante de diseno (kgO. Vs = Maxima fuerza cortante que pueden absorber las diagonales (kgO. Av = Area transversal de cada alambre diagonal (cm 2) . 0,85 = Factor de reducci6n al corte. Fy = Resistencia cedente del alambre (5.000 kgflcm 2) . ex = Angulo de la diagonal con la horizontal. h = Altura uti! de la cercha (em). a = Paso del zigzag (em).

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REFERENCIAS AWS D1.4, Structural Welding Code, Reinforcing Steel. BEYER, E. Y GUTIERREZ, A. Manual de Perfiles Angulares. Sidetur, Caracas, 1989. GOMEZ R., M. Soldadura de los aceros. Aplicaciones (MRG, Editor) Madrid, 1986, 478 pp.

GLOSARIO En la elaboracion de este Glosario se ha consultado la obra: Terminologia de las Normas Venezolanas COVENIN-MINDUR de la Construcci6n, cuyo autor es e1 Profesor Doctor joaquin Marin, documento base de 1a Norma COVENIN 2004:1998. Igua1mente 1a publicacion ACI SP-19 R-2000 Cement and Concrete Terminology del Comite ACI 116. ABRASION HUMEDA: Accion mecanica sobre la pasta humeda del concreto, por el paso a gran velocidad de agua con arena en suspension. ABSORCION: Proceso mediante el cua1 un liquido penetra y trata de ocupar los vados permeab1es existentes en un solido poroso. ACABADO (TERMINADO): Aspecto final que se Ie da a la superficie de un concreto 0 mortero por medio de un tratamiento adecuado. ACERO DE REFUERZO: Conjunto de barras, mallas 0 alambres que se c010can dentro del concreto para resistir tensiones conjuntamente con este. Tambien denominado: ARMADURA. ADIABATICAI Condicion en la cual ni entra ni sale del sistema. ADICIONESI Productos tales como puzolanas, escoria y atros que se mezclan con el cemento para modificar algunas de sus propiedades. ADITIVO: Materiales diferentes del cemento, agregados 0 agua que se incorporan en pequenas cantidades al concreto, antes 0 durante su mezcla, para modificar algunas de sus propiedades sin perjudicar su durabilidad. ADITIVO ACELERADOR: Aditivo que produce incrementos en la velocidad de hidratacion del cemento, disminuyendo el tiempo de fraguado, acelerando el desarrollo de resistencias 0 ambas. ADITIVO INCORPORADOR DE AIREl Aditivo que desarrolla un sistema de microscopias burbujas de aire en el concreto, mortero 0 pasta durante el mezclado. Usualmente mejora la trabaJabilidad, la exudacion y la resistencia a ciclos de cangelacion y deshielo. ADITIVO REDUCTOR DE AGUA: Aditivo que incrementa el asentamiento en el concreto fresco sin aumentar la cantidad de agua 0 mantiene el asentamiento permitiendo reducciones de la cantidad de agua. ADITIVO REDUCTOR DE AGUA DE ALTO RANGO: Aditivo capaz de permitir grandes reducciones de agua 0 grandes aumentos en la fluidez del concreto sin producir retardos de fraguado 0 incorporacion de aire indeseable. ADITIVO RETARDADOR: Aditivo que produce disminucion en la velocidad de hidratacion del cementa y prolonga el tiempo de fraguado.

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AGREGADO: Material granular, generalmente inerte , natural 0 no, el cual se mezcla con cemento hidraulico y agua para producir morteros y concretos. AGREGADOS CON YESO 0 SELENlTOSOS: Pueden reaccionar intemamente con el aluminato tricalculo (C 3A) del cemento, produciendo sulfoaluminatos altamente expansivos y destructivos. AGREGADOS LIVIANOS: Agregados de baja densidad con un peso seco suelto no mayor que unos 1.100 kgflm 3 AIRE ATRAPADO: Aire que no llega a escarpar de la mezcla, predominantemente en forma de burbujas planas, aun con una adecuada compactacion del concreto. AIRE INCORPORADO: Pequeflas burbujas esfericas obtenidas mediante la adicion de ciertos aditivos, que alcanzan un volumen total entre 3% yel 7% del volumen de la pieza de concreto. ARENAS DE MINA: Yacimiento's de arena que pueden encontrase lejos de cursos actuales de agua. ARROCILLO: Fraccion de agregadG grueso. ASENTAMIENTO: Medida de la consistencia del concreto fresco, evaluada mediante el ensayo con el Cono de Abrams. BARRRA DE REFUERZO: Acero de refuerzo que cumple con las especificaciones de la Norma COVENIN 316. BOLA DE KELLY: Aparato utilizado para evaluar la consist en cia del concreto fresco. BUGGIES: Equipo de dos ruedas empleado para el transporte del concreto fresco 0 de sus componentes; puede ser propulsado por un motor. CABILLA = BARRRA DE REFUERZO. CALOR DE HIDRATACI6N: Calor desarrollado por reacciones quimicas con el agua, tales como las producidas durante el proceso de fraguado y endurecimiento del cemento Portland. CALORiMETRO: Instrumento utilizado para medir el intercambio de calor que ocurre como consecuencia de reacciones quimicas tales como la cantidad de calor liberada durante la hidratacion del cemento. CAMBIO INTRiNSECO DE VOLUMEN: Variacion de volumen de un mortero 0 concreto, debido a una causa que no es una solicitacion extema que provo que tensiones en el material. CANGREJERA: Oquedad 0 vacio manifiesto, en una masa 0 pieza de concreto endurecido. CANTO RODADO: Trozos 0 partes de roca natural, redondeados por el arrastre de las aguas. CAOUN: Roca generalmente blanca constituida por minerales arcillosos del grupo kaolitico, principalmente hidro-aluminosilicatos de bajo contenido de hierro, utilizado como materia prima para la fabricacion de cementa blanco. CAPILARIDAD: Es el movimiento de un liquido en los intersticios del concreto, suelos 0 material poroso, debido a tensiones superficiales.

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CAPPING: Refrentado. CARBONATACI6N: Deterioro superficial del concreto por efecto del anhidrido carbonico atmosferico. Se manifiesta en concretos expuestos por tiempo a la intemperie y puede sufrir microagrietamiento por retraccion. CEMENTO: Material inorganico finamente molido que al mezclarse con agua forma una pasta que endurece por reacciones y procesos de hidratacion. Despues del endurecimiento mantiene su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua. CEMENTO BLANCO: Cemento Portland que se hidrata formando una pasta blanca. Se elabora con materias primas tipo Caolin de baJo contenido de hierro cuyo clinker se calienta con llama reductora. CEMENTO HIDRAuuco: Un cementa que fragua y endurece por reaccion quimica con el agua y es capaz de desarrollar bajo agua. El cementa Portland y la escoria molida de alto homo son cementos hidraulicos. CEMENTO MODERADAMENTE RESISTENTE A LOS SULFATOS: Es un cemento Portland recomendable cuando se de see moderada resistencia a sulfatos 0 moderado calor de hidratacion 0 ambos . Se conocen como Tipo II. CEMENTO NORMAL: Cemento Portland de uso general conocido como Tipo 1. CEMENTO PORTLAND: Cemento hidraulico producido generalmente al pulverizar clinker de cemento Portland, con sulfato de cabo. CIUNDROS CURADOS EN LA OBRA: Muestras de cilindros que se dejan en la obra para ser curados en condiciones similares a las del concreto colocado en la estructura. Sus resultados pueden utilizarse para determinar el momenta de desencofrado y para evaluar la efectividad del curado en sitio. COEFICIENTE DE EXPANSI6N TERMICA: Es el cambio de longitud 0 el cambio de volumen por unidad de volumen por cada grado de variacion de la temperatura. COMPACTACI6N: Es la operacion manual 0 mecanica, por medio de la cual se trata de densificar la masa de concreto fresco, reduciendo a un minima los vacios. COMPACTIBIUDAD: Mayor 0 menor facilidad para que el concreto fresco se adapte a un encofrado, ocupando espacios dejados por las armaduras. No esta representada por el asentamiento del Cono de Abrams. CONCRETO: Mezcla de cementa Portland 0 de cualquier otro cemento hidraulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con 0 sin aditivos, que mediante la hidratacion del cemento adquiere consistencia petrea. CONCRETO AUGERADO: Concretos con densidades inferiores a unos 800 kgflm 3 para uso como tabiqueria y cerramientos. CONCRETO ARMADO = CONCRETO REFORZADO 0 CONCRETO ESTRUCTURAL. CONCRETO ARQUlTECT6NICO: Concreto que estara permanentemente expuesto a la vista, requiriendo por tanto cuidados especiales en la seleccion de sus componentes, del encofrado, colocacion y acabado para lograr el efecto arquitectonico deseado. CONCRETO BOMBEADO: Concreto transportador a traves de tuberias 0 mangueras por medio de bombeo.

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CONCRETO CELULAR: Material sin agregado grueso, de estructura porosa, usado en forma de bloques 0 paneles. CONCRETO CICLOPEO: Concreto en cuya masa se incorporan grandes piedras 0 bloques de· hasta 50 Kgf, en el momenta de su colocaci6n. CONCRETO CONFINADO: Concreto contenido dentro de una armadura de confinamiento constituida por barras de refuerzo, cuyo pandeo esta impedido por estribos 0 ligaduras (Cap. 18 de la Norma COVENIN 1753). CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA: Concreto con resistencia especificada en compresi6n Fe superior a 420 kgflcm 2 CONCRETO DISPARADO: Mortero 0 concreto neumaticamente proyectado a alta velocidad, contra una. CONCRETO EN MASA: Volumen suficientemente grande de concreto como para requerir previsiones que minimicen el efecto del calor de hidrataci6n generado por el fraguado del cemento. CONCRETO ENDURECIDO: Concreto que ha desarrollado suficiente resistencia para poder soportar las cargas especificadas. CONCRETO FRESCO: Estado fluido del concreto, que mantiene su capacidad de colocaci6n y consolidaci6n; esta denominaci6n se extiende desde el momento del mezclado hasta que se inicia el atiesamiento de la masa por el fraguado. CONCRETO LIVIANO: Concreto de peso unitario sustancialmente menor « 2000 3 kgflm )que el obtenido con los agregados de densidad usual, debido al empleo de agregados livianos. CONCRETO AUGERADO 0 LIGERO. CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL: Concreto con densidad sustancialmente inferior al elaborado con agregados naturales (1.850 kgflm' maximo) y una resistencia en compresi6n superior a 175 kgflcm 2 CONCRETO NORMAL: Concreto de densidad 2.400 Kg/m' , elaborado con agregados naturales de densidad normal. CONCRETO POBRE: Concreto con bajo contenido de cemento. CONCRETO PREMEZCLADO: Concreto que se dosifica en una planta y se transporta a la obra generalmente en camiones mezcladores agitadores. CONCRETO PROYECTADO: Concreto disparado a traves de una boquilla , por medio de aire a presi6n y que al chocar contra una superficie se adhiere a ella. CONCRETO REFORZADO: Concreto estructural reforzado con cables de pretensado 0 barras de refuerzo en cantidades no inferiores a las establecidas en la Norma COVENIN 1753. CONCRETO SIMPLE: Concreto sin refuerzo. Tambien denominado: CONCRETO EN MASA. CONCRETOS AUTONIVELANTES: Concreto de gran plasticidad, con asentamientos de un os 25 em en el Cono de Abrams que no requieren vibraci6n para su colocaci6n, generalmente con la ayuda de superplatificantes. CONSISTENCIA: Es la movilidad 0 habilidad relativa que posee una mezcla de concreto en estado fresco para fluir. Usualmente se mide mediante el asentamiento

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en el caso del concreto, flujo en los morteros y resistencia a la penetraci6n para la pasta de cemento. CONSISTOMETROS: Dispositivos para medir la consistencia de pastas de cemento, morteros 0 concretos. CONTENIDO DE AIRE: Diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el que resulta de la suma de los volumenes absolutos de los componentes. CORE-DRILL = NUCLEO DE CONCRETO. CORROSION DE LAS ARMADURAS: Oxidaci6n de las armaduras recubiertas por concreto, pudiendo llegar a la destrucci6n de este . CORROSION DEL CONCRETO: Hecto del ataque externo al concreto por un agente agresor, que destruye la pasta de cemento. CRUZADO: Tipo de mezclado por choque de dos corrientes de sentido opuesto, en mezcladoras de eje vertical de poca capacidad pero de alta eficiencia. CUANTIL: Equivalente a fractil; vocablo preferido segun COVENIN 2004. CURADO: Proceso de modificar mediante riego, inmersi6n, suministro de calor 0 vapor, las condiciones ambientales que rodea la pieza 0 bien aislarla del exterior mediante recubrimientos que impiden que emigre el agua libre. CURADO ACELERADO: Procedimientos que modifican las condiciones ambientales del curado de concreto (humedad, temperatura y/o presi6n) para acelerar el incremento de resistencia mecanica. CURADO ACUMULADO: Suma de los intervalos de tiempo, no necesariamente consecutivos, durante los cuales la temperatura ambiente excede los lOOC (vease: MADUREZ). CURADO AL VAPOR: Curado con vapor de productos de concreto a presi6n atmosferica y usualmente a temperaturas maximas entre 40 y 95°C. CURADO DEL CONCRETO: Procedimiento que asegura la temperatura y humedad necesarias para que se cumplan las reacciones de hidrataci6n del cemento, propias de los procesos de fraguado y endurecimiento del concreto (vease la Norma COVENIN 338). CURADO EN AUTOCLAVE: Curado de productos de concreto en un autoclave a temperaturas maximas entre 170 y 215° C. Tambien se denomina curado a Alta Presi6n. CURVA GRANULOMETRICA: Representaci6n grafica de una granulometria. DENSIDAD: Masa por unidad de volumen (vease: GRAVEDAD ESPECiFlCA). DENSIDAD SECA: Masa por unidad de volumen del material seco a una temperatura dada. DESLAVADO: Fen6meno por el cual los productos de la reacci6n entre el agente agresor y el cemento son retirados de la superficie del concreto por agua en movimiento. DISENO DE MEZCLAS: Procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades de todos los componentes de una mezda de concreto, para alcanzar el comportamiento deseado (vease DOSIFlCACION)

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DISGREGABlLIDAD: Sensibilidad de los agregados para reaccionar con los sulfatos (Norma COVENIN 271) DOSIFlCAClON: Proporcion en peso 0 en volumen, segun la cual se mezclan los componentes del concreLO. DUCTILIDAD: Es la capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de hacer incursiones alternantes en el dominic inelastico, sin perdida apreciable de su capacidad resistente (vease: TENACIDAD). DURABILIDAD: Habilidad del concreto para resistir la accion continua de agentes destructivos ambientales, ataques quimicos, abrasion y otras condiciones de servicio. EFLORESCENClA: Conversion espontanea en polvo de diversas sales, al perder el agua de cristalizacion, manifestandose por mane has blanquecinas. ENDURECEDORES: Quimicos tales como fluosilicatos 0 silicatos de sodio que se aplican a la superficie del concreto con el objeto de reducir el desgaste y el polvo. ENSAYO 'BRASILENO': Ensayo de traccion indirecta por compresion aplicada a una probeta cilindrica en dos generatrices opuestas (Norma COVEN IN 341). ENSAYOS ACELERADOS: Ensayos asociados a condiciones de curado acelerado (vease Norma ASTM C684) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: Ensayos destinados a evaluar la condicion resistente del concreto sin afectacion del mismo. ENSAYOS TARDiOS: Ensayos hechos sobre muestras de concreto con mas de 28 dias de edad. ENTREPISO: Conjunto de miembros estructurales que vinculan dos pisos, destinados a resistir las solicitaciones verticales y horizontales que actuan sobre ellos. ENVEJECIMIENTO DEL CEMENTO: Perdida de calidad del cemento por almacenamiento prolongado. Epoxy: Polimero termoestable pro due to de la reaccion de una resina epoxy y un endurecedor. ESCLEROMETRO: Dispositivo que suministra una indicacion relativa de la resistencia o dureza de un concreto , con base en la distancia del rebote de una cierta masa que golpea la superficie del concreto con una energia cinetica dada. ESCORIA DE ALTO HORNO: Producto no metalico constituido esencialmente por silicatos alumino-silicatos de calcio y otras bases, presente durante la fase de fundicion en alto homo, conjuntamente con el mineral de hierro. Cuando este producto se enfria rapidamente par inmersion en agua y posteriormente se muele finamente, actua como cemento hidraulico. ESFUERZO = TENSION. ESTADO liMITE: Situacion mas alla de la cual una estructura, miembro 0 componente estructural, queda inutil para su usa previsto, sea por: su falla resistente , de formaciones 0 vibraciones excesivas, inestabilidad, deterioro, ruina, u otra causa cualquiera. ESTRIBO: Refuerzo transversal usa do para resistir las tensiones de corte y torsion

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estructurales. Generalmente el terminG 'estribo' se reserva para el refuerzo transversal de las vigas y el de ligadura para el refuerzo transversal de las columnas. EXTENSOMETRiA: Agrupa los procedimientos para la medicion precisa de longitudes y sus alteraciones. EXUDAClON: Flujo espontaneo hacia la superficie debido a la compactacion, de agua de la mezcla de concreto fresco recien vaciado, debido al asentamiento de parte de los solidos; mas frecuente cuando se emplean cementos de molienda gruesa. FALSO FRAGUADO: Atiesamiento poco despues del inicio del mezclado debido a la elevada temperatura del cemento 0 a la presencia de cierto tipo de yeso, de naturaleza tixotropica; es decir, el atiesamiento en est ado de reposo puede revertirse a una condicion plastica por agitacion, sin necesidad de afladir agua. FATIGA: Debilitamiento del material como consecuencia de la aplicacion de cargas repetidas 0 alternadas. FERROCEMENTO: Material estructural constituido por secciones delgadas de mortero de cemento reforzado con capas de mana de alambre estrechamente separados. FIBROCONCRETO: Concreto reforzado con fibras cortas, que pueden ser de diversos materiales. FINOS: Agregados que pasan en su totalidad el tamiz de 3/8" ~ de abertura (vease Norma COVENIN 277) FINURA BLAINE: Finura de materiales pulverulentos tales como cementos y puzolanas expresada en cm 2/gramos y determinada con el Aparato Blaine. FINURA DEL CEMENTO: Medida del grade de molienda dado por el numero de cm 2 de superficie de particulas de cementa por gramo de material (Normas COVENIN 487 Y 488). FLUENClA: Deformaciones funcion del tiempo debidas a la accion de cargas permanentes. FLUIDEZ: Grado de movilidad 0 calidad de fluido que puede tener la mezcla de concreto (vease TRABAJABlLIDAD). FRACTIL: Porcentaje de resultados de resistencia a compresion del concreto que pueden ser inferiores al valor de la resistencia especificada del concreto (vease CUANTIL). FRAGUADO: Proceso de hidratacion de los distintos componentes de un aglomerante hidraulico, mediante el cual este adquiere mayor consistencia, la cual se pone de manifiesto en los ensayos tipificados. FRAGUADO INSTANTANEO: Es el rapido desarrollo de rigidez en mezclas de concreto, mortero 0 pasta en estado fresco con fuene desprendimiento de calor. La plasticidad no se recupera ni prolongando el mezclado ni afladiendo mas agua. GRANULOMETRiA: Distribucion de los tamaflos (diametros) de los granos que constituyen un agregado. GRANULOMETRiA CONTINUA: Granulometria en la cual se encuentran presentes las fracciones intermedias.

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GRANULOMETRiA DISCONTINUA: Granulometria en la cual ciertos lamanos de particulas intermedias estan ausentes 0 en proporcion muy escasa. GRANZ6N: Material tipo canto rodado, provenieme de lechos de rios 0 antiguos lechos, con gradaciones granulometricas de gruesos y finos, empleado directamente como aridos del concreto. La tendencia a la falta de uniformidad es una frecuente desventaja. GRAVA: Agregado que resulta de la desintegracion y abrasion de rocas, 0 del procesamiento de conglomerados debilmente cementados, predominantemente retenido en el tamiz #4 (4.75 mm). GRAVEDAD ESPECiFICA: Masa por unidad de volumen (saturado con superficie seca) referido a un volumen igual de agua destilada a la misma temperatura. GRIETA: Separacion total 0 parcial en dos 0 mas partes de un elemento de concreto producida por rotura 0 fractura. GRIETAS ACTIVAS: A diferencia de las grietas estabilizadas 0 'muertas', estas grietas 'vivas' son aquellas cuyo ancho de abertura cambia con las acciones externas (temperatura, cargas ciclicas y otras). GRIETAS ESTABILIZADAS: Grietas cuyo ancho no cambia con el tiempo; pueden ser selladas con productos relativamente rigidos. GROUTING: Se denominan asi cienos tipos de morteros usados como relleno para la nivelacion de maquinas 0 para reparaciones. Pueden ser de retraccion compensada 0 hasta expansivos. GUINCHE: Montacargas. HINCHAMIENTO: Aumento del volumen ocupado por una cierta cantidad de arena en condicion humeda, referido al volumen de la misma cantidad en estado seco 0 completamente saturado. INCORPORADOR DE AIRE: Aditivo que por su composicion quimica es capaz de mcorporar aire en forma de burbujas esferoidales no conectadas y uniformemente distribuidas en la mezcla (vease AIRE INCORPORADO). INERTES: Designacion equivalente a los agregados 0 aridos. INHIBIDORES: Aditivos con capacidad de evitar 0 aminorar el proceso corrosivo del acero. ISOTROpiA: Es el comportamiento de un medio que tiene las mismas propiedades en todas las direcciones. JUNTA: lndentacion 0 aserrado intencional en una estructura de concreto con el fin de crear un plano debil con 10 cual se regula la fisuracion que resulta de cambios dimensionales en di[erentes partes de la estructura. JUNTA DE AISLACI6N: Separacion entre zonas adyacentes de la estructura de concreto, usualmente en pIanos verticales y en ubicaciones pre-establecidas, que permlten movimientos relativos en tres direcciones, evitando la formacion de grietas en otras zonas y a traves de la cual todo 0 parte del refuerzo es mterrumpido.

JUNTA DE CONSTRUCCI6N: lnterrupcion, planificada 0 no, de un vaciado de concreto. JUNTA DE CONTRACCI6N: Junta preformada por corte 0 hendidura en la estructura de concreto para crear una sec cion debil que regule la ubicacion de grietas que se produzcan como consecuencia de variaciones dimensionales en diferentes partes de la estructura. JUNTA DE EXPANSI6N: 1. Separaci6n entre partes adyacentes de la estructura para permitir los movimientos de la misma cuando la expansion supera la contraccion. 2. Separaci6n entre losas de pavimento 0 bases rellenas con material compresible. 3. Junta que intent a permitir el movimiento independiente entre dos partes adyacentes de la estructura. JUNTA DE SELLO: Material compresible utilizado para excluir el agua y otros materiales extraflos de las juntas. LATEX: Emulsion de polimeros de alta densidad utilizada especialmente en productos para reparaciones, nivelaciones, adhesivos y recubrimientos. LECHADA (LAITANCE): Cap a de material debil constituida por cementa yagregado fino como consecuencia de la Exudacion. Presente en cienos vaciados bajo agua. LEY DE ABRAMS: Establece la correspondencia entre la resistencia del concreto y la relacion agualcemento en peso. LICUEFACCI6N TiXOTR6pICA: Fenomeno inducido por la propagacion de ondas en la masa de concreto fresco, debido a la accion de los vibradores (vease: TiXOTROpiA) . LIGADURA: (Vease ESTRIBO) . liMITE DE VIBRACI6N: Edad a la cual el concreto fresco se ha endurecido 10 suficiente como para impedir su movilidad al ser sometido a vibraci6n. liMITE ELASTIco: Maximo esfuerzo a partir del cual las deformaciones ya no son totalmente reversibles. MADUREZ: Es una medida del curado acelerado del concreto, resultado de la sumatoria de los productos: temperatura T en DC aumentada en 100C, por el tiempo durante el cual se mantiene T. Tambien conocida como Ley de Saul. MALLA ELECTROSOLDADA: Conjunto de alambres longitudinales y transversales colocados en angulo recto y soldados en todos los puntos de entrecruzamiento. MAMPOSTERiA: Construcci6n ejecutada por medio de piezas [ormadas 0 moldeadas, normalmente suficientemente pequenas para ser manejadas por una persona y compuestos a base de piedra, ladrillo ceramico 0 baldosa, concreto, vidrio, adobe y similares. MANGUERISTA: Operador del concreto disparado 0 'shotcrete'. MARTILLO DE REBOTE: Aparato que permite obtener indicacion relativa sobre la resistencia del concreto endurecido, basada en el rebote de un embolo accionado por una energia controlada que impacta la superficie del concreto (tambien se denomina MARTILLO DE SCHMIDT).

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MATRIZ CONGLOMERANTE: Masa del concreto una vez eliminados los inertes 0 agregados, METODO TREMIE: Procedimiento por medio del cual se logra colocar concreto bajo agua; el extrema inferior de la tuberia de descarga queda sumergido en el concreto fresco, MEZCLA: Es la cantidad de concreto 0 mortero que se prepara de una sola vez (sinonimo de TERCEO). M6DULO DE ELASTICIDAD: Es la relacion entre la tension normal y la correspondiente deformacion unitaria, para tensiones de traccion y compresion inferiores al limite de proporcionalidad del material. M6DULO DE ELASTICIDAD DINAMICO: EI obtenido a partir de medici ones de velocidad de pulso 0 el calculado a partir del tamano, peso , forma y frecuencia fundamental de vibracion de una muestra de concreto. M6DULO DE FINURA: Aplicado a las arenas, es un valor que se obtiene sumando los porcentajes de los retenidos acumulados sobre los tamices de la serie normativa (Norma CaVENIN 254), dividido por cien. M6DULO DE RIGIDEZ: Relacion entre el esfuerzo unitario de corte y la correspondiente deformacion unitaria de corte. Se denomina tambien M6DULO DE CORTE Y se simboliza con la letra G. M6DULO DE ROTURA: Equivalente a: RESISTENCIA A LA TRACCI6N POR FLEXI6N (actualmente en desuso). M6DULO NORMATIVO: Modulo secante obtenido en el diagrama (J - E del concreto, para (J - 0,4 (Jrotura Y E= 0,05 X 10.3 MORTERO: Mezcla de pasta de cementa y agregado fino, que en el concreto fresco ocupa los vados entre las partfculas del agregado grueso. MORTEROS NORMALIZADOS: Morteros de cemento, hechos con arenas normalizadas y proporciones prefijadas (Normas CaVENIN 497 y 498). MUESTRA: Es una porcion representativa de un material. MUESTRA COMPUESTA: Es la que se obtiene al mezclar dos 0 mas muestras simples. MUESTRA SIMPLE: Es la que se obtiene de una sola operacion de muestreo. MURO DE CORTE: Es un muro estructural, cuya funcion primordial es transmitir fuerzas de corte. MURO ESTRUCTURAL. Es aquel muro especialmente disenado para resistir combinaciones de cortes, momentos y fuerzas axiales inducidas por las acciones sismicas y 10 las acciones gravitacionales. NUCLEO DE CONCRETO: Muestra de concreto, generalmente cilindrica, extraida de miembros ya fraguados con fines de verificacion de su resistencia y/o composicion. Frecuentemente designado: CORE-DRILL. PASTA DE CEMENTO: Aglomerante de concretos y morteros constituido fundamentalmente por cemento, agua, productos de hidratacion y aditivos, conJuntamente con el material mas fino proveniente de los agregados.

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PESO ESPECiFICO: Peso por unidad de volumen de concreto, excluido el volumen de poros. Equivalente a gravedad especifica. PISO 0 NIVEL: Cada una de las plantas que integran una edificacion. Conjunto de miembros de la superestructura (losa, placas, vigas) destinado a resistir las cargas vertic ales normales a su plano. Actua como diafragma horizontal en el sistema estructural que resiste las cargas laterales. PLASTICIDAD: Es la propiedad del concreto fresco que evahla su resistencia a la deformacion 0 su facilidad para ser moldeado. PLASTIFICANTE: Material que aumenta la plasticidad del concreto fresco. POROS ENTRE GRANOS: Microporos entre los granos de cementa hidratado que forman una especie de mosaico. POROSIDAD: La relacion usualmente expresada en porcentaje, entre el volumen de vados del material y su volumen total incluyendo los vados. POROSIDAD DEL AGREGADO: Poros 0 huecos de los agregados, es espeCial del material grueso, que se mide como absorcion segun las Normas CaVENIN 268 y 269. POROSIDAD TECNICA: Volumen de poros que Ie quedan al concreto, determinado por diferencia de peso de una muestra de material saturada en agua y secada al homo a 105°C hasta peso constante. PROTECCI6N CAT6DICA: Es una forma de proteccion contra la corrosion donde un metal se selecciona para ser corroido, protegiendo de esta manera la corrosion del que se desea mantener. PUNTO CEDENTE: Vease: TENSI6N DE CEDENCIA. PUZOLANAS: Materiales silicios 0 aluminosilicios que por si solos no poseen propiedades cementicias, pero que al ser molidos finamente y en presencia de humedad reaccionan quimicamente con el hidroxido de calcio a temperatura ambiente, formando compuestos con propiedades cementicias. Existen puzolanas naturales (rocas volcanicas, esquistos) yartificiales (cenizas volantes y microsilice). RADIO DE ACCI6N DEL VIBRADOR: Distancia aproximada medida des de el eje del vibrador, en la cual su accion genera un flujo de agua y cemento superficial, de apariencia acuosa y abrillantada. RANGo: Magnitud de la diferencia entre el valor mayor y el menor de un grupo de datos. RANGO PONDERADO: Estimador del limite superior de la desviacion estandar, obtenido multiplicando el rango por un factor que depende del numero de valores. REACCI6N ALCALI-ARIDO: Reaccion quimica entre los alcalis (sodio y potasio) provenientes del cementa y ciertos constituyentes de algunos agregados (rocas calciticas, dolomiticas, siliceas 0 minerales tales como opalina, cuarzos) que bajo ciertas condiciones producen expansiones daninas en los concretos 0 morteros. REACTIVIDAD: Reaccion de cierto tipo de agregados con los alcalis (sodio 0 potasio) que tenga el cemento 0 los mismos agregados, la cual genera productos con mayor volumen que el de los componentes provocando reventones en el concreto.

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Tambien conocida como: REACTIVIDAD POTENCIAL ALCALINA se determina con las Normas COVENIN 262 Y 276. RECUBRIMIENTO: Es la menor distancia entre la superficie del acero embebido en el concreto y la superficie mas externa. RECUBRIMIENTO DE DISENO: Es la menor distancia entre el centro de gravedad de la armadura de refuerzo y la superficie mas externa del concreto. RECUBRIMIENTO DE PROTECCI6N: Menor distancia entre la superficie en traccion del concreto y el perimetro del acero de refuerzo. REFRENTADO (0 REMATE): Delgada capa de mortero u otro material, dispuesta en los extremos de las probetas cilindricas, para su ensayo a la compresion. REFUERZO DE CONFINAMIENTO: Es el acero de refuerzo en un miembro de concreto armado, constituido por barras de refuerzo longitudinales y refuerzo transversal conformado por: estribos, ligaduras cerradas 0 zunchos, cuyos extremos son de 135° y tienen una extension de 6 diametros, pero no menDs de 7.5 cm. RELACI6N DE POISSON: Valor absoluto del cociente entre la deformacion unitaria transversal y la longitudinal resultante de la aplicacion de un esfuerzo uniformemente distribuido, inferior allimite de proporcionalidad del materiaL El valor promedio es de 0,2 para el concreto y 0,25 para la mayoria de los metales. RENDIMIENTO: Cociente adimensional que mide el incremento de resistencia del concreto vs. el incremento en el contenido de cemento. REOLOGiA: Conjunto de caracteristicas de la mezcla de concreto, antes de su fraguado , que posibilitan su manejo y posterior compactacion. Tambien se designa asi al estudio de las deformaciones lentas del concreto endurecido. REQUEMADO: Retoque del agrietamiento por retraccion en eta pas previas al endureci~iento del concreto, mediante una llana 0 paleta. RESERVA ACIDA: Materiales con proporciones bajas de §.cido, con un pH moderado , pero con alta capacidad de disoluci6n de la pasta de cemento. RESISTENCIA: Es el terminG generico para designar la habilidad de un material para resistir deformaciones 0 rotura inducidas por fuerzas externas. (Resistencia en compresion, tension, corte, fatiga). RESISTENCIA A LA TRACCI6N INDIRECTA DEL CONCRETO: Es la resistencia a la traccion del concreto, Fct, determinada segun la Norma COVENIN 341 (vease ENSAYO BRASILENO). RESISTENCIA A LA TRACCI6N POR FLEXI6N: Es el valor aparente de la tension maxima de traccion de una viga de concreto, debido a una carga que produce su rotura en flexion, suponiendo condiciones de homogeneidad y elasticidad del materiaL RESISTENCIA CEDENTE: Tension de cedencia minima especificada 0 punto de cedencia del refuerzo, expresada en kgflcm2 La resistencia cedente 0 punto cedente se determinara en traccion, de acuerdo con las Normas COVENIN que sean aplicables. RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL CONCRETO A LA COMPRESI6N: Resistencia a la

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compresion del concreto Fc usada en el diseno estructuraL Tambien llamada resistencia de diseno. RESISTENCIA PROMEDIO REQUERIDA: Es la resistencia media Fer empleada como base para seleccionar la dosificacion del concreto. Es igual al valor Fc incrementado por zS, donde S es el valor de la desviacion estandar y z depende del cuantil aceptado. RETARDADOR: Aditivo que se incorpora a la mezcla con el fin de retardar su fraguado. RETRACCI6N: Disminucion de volumen que sufre el concreto con el tiempo, debido principalmente a la perdida de agua. RETRACCI6N COMPENSADA: Efecto inhibidor de la retraccion, el cual se logra con ciertos aditivos (vease GROUTING). RETRACCI6N DE FRAGUADO 0 RETRACCI6N PLASTICA: Retraccion debida a perdida de parte del agua de la mezcla, en las eta pas iniciales del fraguado. RETRACCI6N HIDRAuLICA: Retraccion del concreto endurecido, fenomeno que ocurre semanas 0 meses despues del fraguado. REVIBRADO: Una 0 mas acciones de vibrado aplicadas al concreto fresco una vez culminada su colocacion y consolidacion inicial, pero antes del inicio del fraguado del concreto. SACO DE CEMENTO: Cantidad de cemento Portland equivalente a 42,5 kgf. SANGRADO = vease: EXUDACI6N. SAQUE: Cantera 0 mina de arena, generalmente bien gradada. SATURADO CON SUPERFICIE SECA: Condicion de las particulas de agregado cuando los poros permeables se encuentran llenos de agua y no existe excedente de agua en su superficie. SEDIMENTACI6N: Hundimiento de las particulas solidas presentes en el concreto fresco, despues de culminada su colocacion y antes del fraguado inicial. SEGREGACI6N: Separacion de los distintos componentes de una mezcla de concreto o de mortero fresco durante el transporte 0 colocacion. SHOTCRETE = CONCRETO PROYECTADO: Concreto disparado contra una superficie y compacta do por la energia cinetica del materiaL SISTEMA TUNEL: Sistema estructural constituido por muros de concreto armado de pequeno espesor. SOLAPE: Longitud en la cual una barra 0 una malla electrosoldada se sobrepone a la otra de manera de permitir la continuidad de esfuerzos a traves del refuerzo durante la fase de carga. SUPERPLASTIFICANTE: Aditivos reductores de agua con accion plastificante; facilita incrementos del asentamiento sin segregacion, ni incorporacion de aire atrapado. TAMANO MAxIMO DEL AGREGADO: Menor abertura del tamiz de malla cuadrada que deja pasar al menDs el 95% en peso de una muestra de agregado, ensayada de acuerdo con la Norma COVENIN 255 . TENACIDAD: Capacidad de disipar energia manteniendo un comportamiento histeretico estable.

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TENSION: Fuerza por unidad de area. Sinonimo de: ESFUERZO. TENSION DE CEDENCIA: Tension aplicada a un material para la cual ocurre un incremento en las deformaciones sin un aumento en las tensiones. Tambien denominada: CEDENCIA 0 PUNTO CEDENTE. TENSION SUPERFICIAL: Son fuerzas intermoleculares que existen en la superficie pelicular de to do liquido, que tienden a impedir el flujo del mismo. TERCEO: Cantidad de concreto contenida en una sola operacion de la mezcladora (vease MEzcLA). TrEMPO DE FRAGUADO: Lapso de tiempo desde el mezclado hasta el momento de aparicion del atiesamiento 0 perdida de plasticidad de la pasta. TrXOTROpiA: Propiedad reversible de ciertos materiales de atiesarse, en un corto periodo de tiempo al estar en reposo; por agitacion mecanica recupera su condicion de bap viscosidad inicial (vease: FALSO FRAGUADO). Puede modificarse con el empleo de aditivos reductores de agua (vease: SUPERPLASTIFICANTE). TRABA]ABILIDAD: Conjunto de propiedades del concreto fresco que permitan manejarlo, colocarlo en los moldes y compactarlo, sin que se produzca segregacion. En forma no siempre representativa de esas propiedades, se evalua con el asentamiento del Cono de Abrams. TREMIE: Procedimiento para el vaciado del concreto bajo agua(vease METODO TREMIE). TROMPO: Recipiente para el mezclado del concreto, cuyo volumen tiene forma troncoconica, que puede rotar alrededor de un eje perpendicular al de mezclado. ULTRAFINOS: Particulas de agregado de menor tamano, principalmente pasa tamiz #200 (74 micras). Ocasionalmente se toma como tamiz de referencia el #100 (149 micras) 0 el #50 (297 micras). ULTRAMICROPOROS: Poros presentes en el gel de cemento, de tamanos no mayores de una micra. Dependen de la relacion agualcemento de la mezcla. ULTRASONIDO: Vibracion mecanica con frecuencia superior a 20.000 Hz. VACIADO: Operacion de llenar los moldes 0 encofrados con concreto. VACUOLAS: Vacios producidos por la evaporacion del agua de amasado; quedan ehmmadas de vibrar el concreto fresco. VENTANAS: Aberturas en un encofrado para reducir la altura de caida de un vaciado y el riesgo de segregacion del concreto. VIBRACION: Agitacion energica del concreto fresco durante su colocacion empleando dispositivos mecanicos , neumaticos 0 electricos para crear impulso~ vrbratonos de moderada a alta frecuencia, para facilitar la consolidacion del concreto en su encofrado. YESO: Mineral compuesto de silicato calcico dihidratado. CaS0 4 2H 0. 2 ZUNCHO: Armadura helicoidal empleada como refuerzo transversal en miembros comprimidos con ganchos en sus extremos.

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armaduras del hormigan. Tesis Doctoral Universidad Complutense de Madrid. Octubre 1974, 165 p. PORRERO,]. Medidas de las resistencia del Cemento. Primeras Jomadas Tecnicas de la Asociacian Venezolana de Productores de Cemento. Maracay. Marzo 1973. pp. 3. PORRERO,]. La Corrosion de las armaduras del concreto en la costa venezolana. 1" Simposium Latino-Americano sobre racionalizacian de la construccian. Caracas 1973. PORRERO, J.; CASTALDO, V. Y SARTORIO, M. Aditivos para Concreto. Nota Tecnica, Boletin Tecnico IMME, X:39-40, Julio-Diciembre 1972. pp. 35-53. PORRERO, ]. Algunos aspectos basicos de la corrosion de las armaduras y durabilidad del concreto. Simposium sobre el Comportamiento del Concreto en areas Industriales. Moron. Octubre de 1972. pp. 12. PORRERO, ]. Interaccion Aluminio Concreto. Boletin Tecnico IMME, IX: 33-34, Enero-Julio 1971 , pp. 51-76. PORRERO]. Y NARVAEZ A. Reproducibilidad de mezclas experimentales de concreto. Boletin Tecnico IMME, VIII: 29-30, Enero-Junio 1970, pp. 125-135.lPresentado en 1971 como Informe Intemo IMME, N° 7.1 PORRERO,]. Estabilidad quimica del concreto. Nota Tecnica, Boletin Tecnico IMME, VII: 28, Octubre-Diciembre 1970. pp. 5-36. PORRERO, ]. Materiales: Materias primas; Productos elaborados. II Jomadas Venezolanas de Prefabricacian, Marzo 1970, pp. 19. PORRERO,]. Chemical Stability of Concrete. II Inter-American Conference on Materials Techonology. Mexico, Agosto de 1970. pp. 30. PORRERO,]. Envejecimiento de los cementos en los envases de papel. Boletin Tecnico IMME, VII: 25, 1969. pp. 39-69. PORRERO,]. Sistema de armado de moldes para probetas de estabilidad de volumen. Boletin Tecnico IMME, VII: 26, Abril-Junio 1969, pp. 77-82. PORRERO,]. Cales hidraulicas con componentes puzolanicos. Revista del IDIEM. Vol. 4, num. 3, 1965, pp. 159-167. PORRERO,]. Variedades de hidratos en el yeso para estucos. Revista del IDIEM. Vol. 3, num. 1, 1964, pp. 71-73. PORRERO, ]. Advertencia sobre el empleo de aditivos en el hormigon. Revista del IDIEM. Vol. 2, 1963 , pp. 129-131. Porrero, J. Planta piloto para cementos. Revista del IDIEM. Vol. 2, num. 1, 1963, pp. 15-26. PORRERO,]. Calculo de la Composicion de los Cementos Nacionales. Revista del IDIEM. Vol. 1, num. 2, 1962 , pp. 159-160. PORRERO,]. Cementos de escoria de alto homo. Revista del IDIEM, Vol. 1, num. 3, 1962, pp 13-22. PORRERO, J. Determinacion del contenido de cemento en morteros y hormigones endurecidos. Revista del IDIEM, Vol. 1, num. 3, 1962, pp 179-184.

III. PuBLICACIONES DE COMITES DEL ACI Los siguientes documentos fueron consultados en la version 2002 del ACl Manual of Concrete Practice.

ACI COMMITTEE 201 Guide to Durable Concrete (ACI 201.2R-92), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1992,39 pp. ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-98), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1998,38 pp ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Structural Lighweight Concrete (ACI 211.2-91), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1991, 18 pp. ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1991, 38 pp. ACI COMMITTEE 214 Recommended Practice for Evaluation of Strength Test Results of Concrete (ACI 214-77) (Reapproved 1989), (ANSI / ACl 214-77) , American Concrete Institute , Farmington Hills, MI, 1977, 14 pp. . ACI COMMITTEE 222 Corrosion of Metals in Concrete (ACI 222 R-96) , Amencan Concrete .Institute, Farmington Hills, MI, 1996,30 pp. ACI COMMITTEE 223 Standard Pratice for the Use of Shrinkage-Compensating Concrete (ACI 223-98) , American Concrete Institute, Farmington Hills , MI, 29 pp. ACI COMMITTEE 304 Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete (ACI 304 R-89), American Concrete Institute, Farmington Hills , MI, 1989,49 pp. ACI COMMITTEE 305 Hot Weather Concreting (ACI 305 R-91), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1991, 17 pp. . ACI COMMITTEE 308 Standard Practice for Curing Concrete (ACI 308-92), Amencan Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1992, 11 pp ACI COMMITTEE 309 Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309 R-96), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1996,40 pp. ACI COMMITTEE 318 Building Standards Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02), American Concrete Institute , Farmington Hills, Michigan, 2002, 443 pp. ACI COMMITTEE 347 Guide to Formwork for Concrete (ACI 347 R-94) , Amencan Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1994. ACI COMMITTEE 446 Fracture Mechanics of Concrete Concepts, Models and Determination of Material Properties (ACI 446.1R-99), American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1999.

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COVENIN 1680:1980 Mezcladoras de concreto permanente 0 temporalmente, estacionadas, con 0 sin sistema de carga.

IV. NORMAs COVEN IN En la elaboracion de este anexo se ha consultado la referencia: Marin, J. y Garwacki, A. Normas Venezolanas para la Industria de la Construccion y sus referencias reciprocas. Boletin Tecnico [MME, N° 65,1979, pp. 57-97. IV.1. CONCRETO IV 1.1 CONCRETO FRESCO (Mezclado, trabajabilidad, toma de muestras, elaboraci6n de

pro betas, premezclado). COVENIN 339:1994 Concreto. Metodo para la medicion del asentamiento con el Cono de Abrams (ASTM C143). COVENIN 340:1979 Metodo para la elaboracion y curado en ellaboratorio de probetas de concreto para ensayos de flexion (ASTM CI92). COVENIN 344:2002 Concreto fresco. Toma de muestras (ASTM CI72). COVENIN 347:1979 Metodo de ensayo para determinar el contenido de aire en el concreto fresco por el metodo volumetrico (ASTM CI73). COVENIN 348: 1983 Metodo de ensayo para determinar el contenido de aire en el concreto fresco por medio del metodo de presion (ASTM C231). COVENIN 349:1979 Metodo de ensayo gravimetrico para determinar el peso por metro cubico, rendimiento y contenido de aire en el concreto (ASTM C138). COVENIN 352:1979 Metodo de ensayo para determinar el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la penetracion (ASTM C403). COVENIN 353:1979 Metodo de ensayo para determinar la exudacion del concreto (ASTM C232). COVENIN 354:2001 Concreto. Metodo para mezclado en ellaboratorio (ASTM CI92). COVENIN 633:2003 Concreto premezclado. Requisitos (ASTM C94). COVENIN 1610:1980 Metodo de ensayo para determinar el flujo de concreto por medio de la mesa de caidas (ASTM CI24).

CONCRETO ENDUREClDO (Propiedades jisicas y mecdnicas, evaluaci6n estadistica, ensayos no destructivos).

IV1.2

COVENIN 338:2002 Concreto. Metodo para la elaboracion, curado y ensayo a compresion de cilindros de concreto (ASTM C31, C39 Y (92). COVENIN 341:1979 Metodo de ensayo para determinar la resistencia a la traccion indirecta del concreto usando probetas cilindricas (ASTM C496). COVENIN 342:1979 Metodo de ensayo para determinar la resistencia a la traccion por flexion del concreto en vigas simplemente apoyadas, con cargas a los tercios del tramo (ASTM C78) COVENIN 343:1979 Metodo de ensayo para determinar la resistencia a la traccion por flexion del concreto en las vigas simplemente apoyadas, con carga en el centro del tramo (ASTM C293) COVENIN 345:1980 Metodo para la extraccion de probetas cilindricas y viguetas de concreto endurecido (ASTM C42). COVENIN 350:1979 Metodo de ensayo gravimetrico para determinar la resistencia a la compresion de concreto usando porciones de vigas rotas por flexion (ASTM C116). COVENIN 1468:1979 Metodo de ensayo para determinar el modulo de elasticidad (secante) en probetas cilindricas de concreto (ASTM C469). COVENIN 1601:1980 Metodo de ensayo para determinar la resistencia de probetas de concreto ala accion de congelacion y deshielo en agua (ASTM C666). COVENIN 1609:1980 Metodo de ensayo para la determinacion de la dureza esclerometrica en superficies de concreto endurecido (ASTM C805). COVENIN 1661:1980 Metodo de ensayo para determinar la relacion de Poisson en probetas prismaticas de concreto (ASTM C469). COVENIN 1667:1980 Metodo de ensayo para la determinacion de valores comparativos de la

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adherencia desarrollada entre el concreto y el acero usado como refuerzo (metodo de extraccion)' COVENIN 1681:1980 Metodo de ensayo para determinar la velocidad de propagacion de ondas en el concreto (ASTM C597). COVENIN 1688:1980 Metodo de ensayo para determinar las frecuencias fundamentales transversales, longitudinales y torsionales de probetas de concreto (ASTM C215).

COVENIN 1896:1982 Metodo de ensayo para determinar la resistencia a la compresion de concreto y mortero liviano aislante (ASTM C495). COVENIN 1897:1982 Metodo de ensayo para la obtencion, preparacion y ensayo de resistencia a la compresion de concreto y mortero endurecido liviano aislante (ASTM C513).

COVENIN 1975:1983 Metodo de ensayo para determinar el peso unitario de concreto estructural liviano (ASTM C567). COVENIN 1976:2003 Concreto. Evaluacion y metodos de ensayo. COVENIN 3549:1999 Tecnologia del concreto. Manual de elementos de estadistica y disefto de experimentos. IV1.3

CEMENTOS y

MORTEROS

(Ensayos, especificaciones, propiedades jisicas y

mecdnicas). COVENIN 28:2002 Cemento Portland. Especificaciones (ASTM C150). COVENIN 109:1990 Cemento hidraulicos. Metodos de ensayo para analisis quimicos (ASTM Cl14). COVENIN 346:1979 Metodo de ensayo para determinar el cambio de longitud en morteros de cemento y en concreto (ASTM C157). COVENIN 365:1994 Cemento Portland. Determinacion del falso fraguado. Metodo de la pasta (ASTM C451). COVENIN 484:1993 Cemento Portland. Determinacion de la resistencia a la compresion de morteros en probetas cubicas de 50,8 mm de lado (ASTM C109).

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COVENIN 485:1993 Cemento Portland. Descripcion de la mesa de caidas (ASTM C230). COVENIN 486:1992 Cemento Portland. Obtencion de pasta y morteros de consistencia plastica por mezclado mecanico (ASTM C305) COVENIN 487:1993 Cemento Portland. Determinacion de la finura por medio del aparato Blaine de permeabilidad (ASTM (204) COVENIN 488:1987 Cemento Portland. Determinacion de la finura por medio del turbidimetro (ASTM Cl15). COVENIN 489:1993 Cemento Portland. Determinacion de la finura por medio del cedazo COVENIN 325 (45 micras) (ASTM C430) COVENIN 490:1994 Cementos hidraulicos. Metodos para muestreos y cantidades de prueba (ASTM Cl83) COVENIN 491:1994 Cemento Portland. Determinacion de la expansion en autoclave (ASTM Cl51). COVENIN 492:1994 Cemento Portland. Determinacion de la densidad real. COVENIN 493:1992 Cemento Portland. Determinacion del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat (ASTM Cl91). COVENIN 494:1994 Cemento Portland. Determinacion de la consistencia normal (ASTM C187). COVENIN 495:1992 Cemento Portland. Determinacion del calor de hidratacion (ASTM C186). COVENIN 496:1987 Cemento Portland. Determinacion del contenido de aire en morteros (ASTM Cl85) COVENIN 497:1994 Cemento Portland. Determinacion de la resistencia a la traccion por flexion de morteros (ASTM C348); ISO R 678. COVENIN 498:1994 Cemento Portland. Determinacion de la resistencia a la compresion de morteros usando las porciones de prismas rotos por flexion (ASTM C349). COVENIN 935:1976 Cementos. Especificaciones para cementa Portland-escoria (ASTM C595). COVENIN 2503:1990 Arena normalizada para ensayos de cemento. Requisitos.

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COVENIN 2824:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion del tiempo de fraguado por resistencia a la penetracion. COVENIN 2825:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion de la resistencia a la compresion. COVENIN 2826:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion del cambio de altura en muestras cilindricas. COVENIN 2827:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion del cambio de altura a edad temprana (estado fresco). COVENIN 2828:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion del tiempo de fraguado de mezclas por la aguja de Vical. COVENIN 2829:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Determinacion del tiempo de flujo COVENIN 2830:1991 Mortero de cementa hidraulico sin retraccion (grout). Especificaciones. COVENIN 3090:1994 Cemento Portland. Determinacion del tiempo de [raguado, mediante las agujas Gillmore (ASTM C266) COVENIN 3134:1994 Cemento Portland con adiciones. Especificaciones (ASTM C46S). COVENIN 3374:2000 Cemento de albanileria (ASTM C91). IV 1.4 AGREGADOS (Muestreo, ensayos, requisitos, impurezas, reactividad potencial). COVENIN 254:1998 Cedazos de ensayo (ASTM Ell). COVENIN 255:1998 Agregados. Determinacion de la composicion granulometrica (ASTM Cl36) COVENIN 256:1977 Metodo de ensayo para la determinacion cualitativa de impurezas organicas en arenas para concreto (ensayo colorimetrico) (ASTM C40). COVENIN 257:1978 Metodo de ensayo para determinar el contenido de terrones de arcilla y de particulas desmenuzables en agregados (ASTM C142).

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COVENIN 258:1977 Metodo de ensayo para la determinacion por lavado del contenido de materiales mas finos que el cedazo COVENIN 74 micras en agregados minerales (ASTM Cll 7) COVENIN 259:1977 Metodo de ensayo para la determinacion por suspension de particulas de 20 micras en agregados finos. COVENIN 260:1978 Metodo de ensayo para determinar el contenido de particulas livianas en agregados (ASTM Cl23). COVENIN 261:1977 Metodo de ensayo para determinar cuantitativamente el contenido de cloruros y sulfatos solubles en las arenas (ASTM Cl2l8). COVENIN 262:1977 Metodo de ensayo para determinar la reactividad potencial de agregados (metodo quimico) (ASTM C289). COVENIN 263:1978 Metodo de ensayo para determinar el peso unitario del agregado (ASTM C29) COVENIN 264:1977 Metodo de ensayo para determinar el cociente entre la dimension maxima y la dimension minima en agregados gruesos para concreto (ASTM D4791). COVENIN 265:1998 Agregado grueso. Determinacion de la dureza al rayado (ASTM C23S). COVENIN 266:1977 Metodo de ensayo para determinar la resistencia al desgaste de agregados gruesos menores de 38,1 mm (1112 pulg.) por medio de la maquina de Los Angeles (ASTM Cl3I) COVENIN 267:1978 Metodo de ensayo para determinar la resistencia al desgaste en awegados gruesos mayores de 19,0 mm por medio de la maquina de Los Angeles (ASTM CS3S) COVENIN 268: 1998 Agregado fino. Determinacion de la densidad y la absorcion (ASTM Cl28) COVENIN 269:1998 Agregado grueso. Determinacion de la densidad y la absorcion (ASTM Cl27) COVENIN 270:1998 Agregados. Extraccion de muestras para moneros y concretos COPANT 3: 2-005 (ASTM D7S).

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COVENIN 271:1978 Metodo de ensayo para determinar la disgregabilidad de agregados por medio del sulfato de sodio 0 sulfato de magnesio (ASTM C88) COVENIN 272:1978 Metodo de ensayo para determinar la humedad superficial en el agregado L10 CA STM C70) COVENIN 274:1978 Metodo para determinar los vados en agregados para concretos (ASTM C30). COVENIN 275:1978 Metodo de ensayo para determinar el efecto de impurezas organicas de agregado fino en la resistencia de morteros (ASTM C8?). COVENIN 276:1994 Metodo de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones cemento-agregados (metodo de la barra de mortero) (ASTM C22?). COVENIN 277:2000 Concreto. Agregados. Requisitos (ASTM C33) COVENIN 1124:1998 Agregado grueso. Determinacion del porcentaje de caras producidas por fractura. COVENIN 1303:1981 Metodo de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de rocas carbonatadas para ser usadas como agregados para concreto (Metodo del cilindro de la roca) (ASTM C586) COVENIN 1375:1980 Metodo de ensayo para determinar por secado el contenido de humedad total y superficial del agregado (ASTM C566). COVENIN 1465:1979 Metodo de ensayo para determinar la resistencia a la compresion de la piedra natural para la construccion (ASTM C170). COVENIN 1895:1982 Metodo de ensayo para determinar la presencia de materiales que producen manchas en agregados para concretos livianos (ASTM C64l). COVENIN 2232:1985 Ensayo de tamizado. COVENIN 2503:1988 Arena normalizada para ensayos de cemento. Requisitos.

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IV1.5 AGUA PARA MEZCLAOO Y AOITIVOS

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Metodos de ensayo, especificaciones,

incorporadores de aire). COVENIN 351:1994 Aditivos quimicos utilizados en el concreto. Metodos de ensayo. (ASTM C494 y ClOl7). COVENIN 355:1994 Aditivos incorporadores de aire para concreto. Metodos de ensayo (ASTM Cn3).

COVENIN 356:1994 Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones (ASTM C494 Y ClOl?). COVENIN 357:1994 Aditivos incorporadores de aire para concreto. Especificaciones (ASTM 060) COVENIN 2385:2000 Concreto y mortero. Agua de mezclado. Requisitos. IV2.

ACERoCDejiniciones, barras de rejuerzo, alambres y mallas).

COVENIN 299:1989 Materiales metalicos: ensayos de traccion. COVENIN 304:1990 Materiales metalicos: ensayos de doblado. COVENIN 316:2000 Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzo estructural. COVENIN 505:1996 Alambre de acero para refuerzo estructural. COVENIN 1022:1997 Malia de alambres de acero electrosoldados para refuerzo estructural. IV3.IMPERMEABIUZACIONES

COVENIN 3400:1998 Impermeabilizacion de edificaciones.

IV 4. CARGAS Y SOBRECARGAS COVENIN 1756-1:2001 Edificaciones sismorresistentes. Requisitos. COVENIN 1756-2:2001 Edificaciones sismorresistentes. Comentarios. COVENIN 2002: 1988 Criterios y acciones minimas para el proyecto de edificaciones. COVENIN 2003: 1989 Acciones del viento sobre las construcciones.

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IV5. DISENO Y EJECUCI6N DE ESTRUCTURAS (Especijicaciones, diseiio Y verijicaci6n de

la seguridad). CaVENIN 1618:1998 Estructuras de acero para edificaciones. Metodo de los estados limites. CaVENIN 1750:1987 Especificaciones generales para edificios. CaVENIN 1753:(2003) Proyecto y construccion de obras en concreto estructural. 1D0cumento propuesto para sustituir la version de 1987 titulada: Estructuras de concreto armado para edificaciones. Analisis y diseflol. CaVENIN 1755:1987 Codigo de practicas normalizadas para la fabricacion y construccion de estructuras de acero. CaVENIN 2244:1991 Encofrados. Requisitos de seguridad. CaVENIN 2733:1990 Proyecto, construccion y adaptacion de edificaciones de uso publico accesibles a personas con impedimentos fisicos. IV6. TERMINOLOGiA CaVENIN 221:2001 Materiales de construccion. Terminologia y definiciones. CaVENIN 273:1998 Concreto, mortero y componentes. Terminologia (C125). CaVENIN 298:1993 Definiciones de terminos relativos a ensayos, fabricacion y control de barras de acero. CaVENIN 337:1978 Definiciones y terminologia relativa al concreto. CaVENIN 483:1992 Cemento y sus constituyentes. Definiciones. CaVENIN 799:1979 Soldadura y corte. Definiciones. CaVENIN 803:1990 Aceros. Definiciones y clasificacion. CaVENIN 2004:1998 Terminologia de las Normas COVENIN-MINDUR de edificaciones. CaVENIN 2702:1990 Metodos de ensayo mecanicos. Definiciones y clasificacion. CaVENIN 3049:1993 Mantenimiento. Definiciones.

V NORMAS ASTM ASTM A36-90 ASTM A82-97a

Standard Specification for Carbon Structural Steel. Standard Specification for Steel Wire, Plain, for Concrete Reinforcement. ASTM A185-97 Standard Specification for Steel Welded Wire Fabric, Plain, for Concrete Reinforcement. ASTM A496-92 Standard Specification for Steel Wire, Deformed, for Concrete Reinforcement. ASTM A497-92 Standard Specification for Steel Welded Wire Fabric, Deformed, for Concrete Reinforcement. ASTM A615M-00 Standard Specification for Deformed and Plain BilletSteel Bars for Concrete Reinforcement. Standard Specification for Low-Alloy Steel Deformed Bars for ASTM A706 Concrete Reinforcement. ASTM A775M-00Standard Specification for Epoxy-Coated Steel Reinforcing Bars. ASTM A884M-99 Standard Specification for Epoxy-Coated Steel Wire and Welded Wire Fabric for Reinforcement. ASTM A934M-00Standard Specification for Epoxy-Coated Prefabricated Steel Reinforcing Bars. ASTM C29-91 Unit Weight and Voids in Aggregate (COVEN IN 263) ASTM C30-37 Voids in Aggregate for Concrete. Retirada en 1979 (COVENIN 274). ASTM C31-90 Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field (COVENIN 338). ASTM C33-99a£\ Standard Specification for Concrete Aggregates (COVENIN 277). ASTM C39-93 ASTM C40-92 ASTM C42-90 ASTM C70-92 ASTM C78-94 ASTM C85-91 ASTM C87-90

Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens (COVENIN 338). Organic Impurities in Fine Aggregates for Concrete (COVENIN 256) Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete (COVENIN 345) Surface Moisture in Fine Aggregate (COVENIN 272). Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with ThirdPoint Loading) (COVENIN 342). Cement Content of Hardened Portland Cement Concrete. Effect of Organic Impurities in Fine Aggregate on Strength of Mortar (COVENIN 275).

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ASTM C88-90 ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM

Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate (COVENIN 271) C91 Standard Specification for Masonry Cement (COVENIN 3374) C94-94 Ready-Mixed Concrete (COVENIN 633) CI09M-99Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or 50-mm Cube Specimens) (COVENIN 484). C1l4-88 Chemical Analysis of Hydraulic Cement (COVENIN 109) C1l5-91 Fineness of Portland Cement by the Turbidimeter (COVEN IN 488). C1l6-90 Compressive Strength of Concrete Using Portions of Beams Broken in Flexure (COVENIN 350)

ASTM C1l7-90 Materials Finer Than 75/-Lm (N° 200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing (COVENIN 258). ASTM Cl23-92 Lightweight Pieces in Aggregate (COVENIN 260). ASTM Cl24-71 Flow of Portland-Cement Concrete by use of the Flow Table. Retirada en 1973 (COVEN IN 1610). ASTM Cl2S Definitions ofTerms Relating to Concrete and Concrete Aggregates (COVEN IN 273). ASTM Cl27-93 Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate (COVEN IN 269). ASTM Cl28-93 SpeCific Gravity and Absorption of Fine Aggregate (COVEN IN 268). ASTM C131-89 Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine (COVENIN 266) ASTM C136-93 Sieve AnalysiS of Fine and Coarse Aggregates (COVENIN 255). ASTM C138-92 Unit Weight, Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete (COVEN IN 349). ASTM C142-90 Clay Lumps and Friable Particles in Aggregates (COVEN IN 257). ASTM C143-90 Slump of Hydraulic Cement Concrete (COVEN IN 339) ASTM C144 Standard Specification for Aggregate for Masonry Mortar. ASTM ClS0-99a Standard Specification for Portland Cement (COVEN IN 28) ASTM ClSI Autoclave Expansion of Portland Cement (COVENIN 491) ASTM ClS7M-99Length Change of Hardened Hydraulic-Cement, Mortar and Concrete (COVEN IN 346). ASTM C170-99 Compressive Strength of Dimension Stone (COVENIN 1465) ASTM Cl72-90 Sampling Freshly Mixed Concrete (COVEN IN 344) ASTM C173-90 Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method (COVEN IN 347) ASTM C183 Standard Methods and Acceptance of Hydraulic Cements (COVEN IN 490). ASTM C18S-02 Air Content of Hydraulic Cement Mortar (COVEN IN 496).

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ASTM Cl86-94 Heat of Hydration of Hydraulic Cement (COVENIN 495). ASTM Cl87-98 Normal Consistency of Hydraulic Cement (COVENIN 494). ASTM Cl91-92 Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle (COVENIN 493). ASTM Cl92-90 Making and Curing in the Laboratory Concrete Test Specimens (COVENIN 338, 340 y 354) ASTM C204-94 Fineness of Hydraulic Cement by Air Permeability Apparatus (COVENIN 487) ASTM C21S-91 Fundamental Transverse, Longitudinal, and Torsional Frequencies of Concrete Specimens (COVEN IN 1688). ASTM C227-90 Alkali Reactivity, Potential, of Cement Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method) (COVENIN 276) ASTM C230-71 Standard SpeCification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic Cement. Retirada en 1973 (COVENIN 485) ASTM C231-90 Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method (COVEN IN 348) ASTM C232-99 Bleeding of Concrete (COVENIN 353) Air-Entraining Admixtures for Concrete (COVEN IN 355), ASTM C233 ASTM C 235-68 Scratch Hardness of Coarse Aggregate Particles, Retirada en 1976 (COVEN IN 265) ASTM C260-94 Standard SpeCification for Air-Entraining Admixtures for Concrete (COVENIN 357) Time of Setting of Hydraulic Cement Paste by Gillmore Needles ASTM C266 (COVENIN 3090) ASTM C289-94 Potential Alkali-Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method) (COVEN IN 262). Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with CenterASTM C293-94 Point Loading) (COVENIN 343) ASTM C29S-90 Guide for PetrographiC Examination of Aggregates for Concrete. ASTM C30S-99" Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency (COVEN IN 486). Standard SpeCification for Liquid Membrane-forming Compounds ASTM C309 for Curing Concrete, ASTM C330-99 Standard SpeCification for Lightweight Aggregates for Structural Concrete. ASTM C348-93 Flexural Strength of Hydraulic Cement Mortars (COVENIN 497), ASTM C349-87 Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars Using Portions of Prisms Broken in Flexure (COVENIN 498). ASTM C403-92 Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance (COVENIN 352) ASTM C430-03 Fineness of Hydraulic Cement by the 45 /-Lm (N° 325) Sieve (COVEN IN 489)

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ASTM C451-99 Early Stiffening of Hydraulic Cement (Paste Method) (COVEN IN 365) Potential Expansion of Portland Cement Mortars Exposed to ASTM C452 Sulfate. ASTM C465 Standard Specification for Processing Additions for Use in Manufacturing of Hydraulic Cement (COVEN IN 3134) ASTM C469-94 Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression (COVENIN 1468 y 1661) ASTM C494-92 Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete (COVEN IN 351 Y COVEN IN 356) ASTM C495-99a Compressive Strength of Ligtweight Insulating Concrete (COVENIN 1896) ASTM C496-90 Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens (COVENIN 341) ASTM C513-95 Obtaining and Testing Specimens of Hardened Lightweight Insulating Concrete for Compressive Strength (COVENIN 1897). ASTM C535-91 Resistance to Degradation of Large-size Coarse-aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine (COVEN IN 267). ASTM C566 Total Moisture Content of Aggregates by Drying (COVENIN 1375) Unit Weight of Structural Lightweight Concrete (COVENIN ASTM C567 1975). ASTM C5S6 Potential Alkali Reactivity of Carbonated Rocks for Concrete Aggregates (Rock Cylinder Method) (COVENIN 1303). ASTM C595-00 Standard Specification for Blended Hydraulic Cements (COVENIN 935). ASTM C597-91 Pulse Velocity Through Concrete (COVEN IN 1681) ASTM C641-98,1 Staining Materials in Lightweight Concrete Aggregates (COVENIN 1895). ASTM C666-93 Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing (COVENIN 1601). ASTM C684 Making Accelerated Curing and Testing of Concrete Compression Test Specimens. ASTM C685 Standard Specification for Concrete Made by Volumetric Batching and Continuous Mixing. 1 ASTM CS03M-91 penetration Resistance of Hardened Concrete. ASTM CS05 ASTM CS23

Rebound Number in Concrete (COVENIN 1609). Practice for Examination and Sampling of Hardened Concrete in Construction. ASTM CS45-95 Standard Specification for Expansive Hydraulic Cement.

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ASTM C873-99 Compressive Strength of Concrete Cylinders Cast-in-place in Cylindrical Molds. ASTM C900-94 Pullout Strength of Hardened Concrete. ASTM C1012-S9 Length Change of Hydraulic Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution. ASTM Cl017 Chemical Admixtures for Use in Producing flOwing Concrete (COVEN IN 356). ASTM C1074-87 Estimating Concrete Strength by the Maturity Method. ASTM C1077-92 Standard Practice for Laboratories Testing Concrete and Concrete Aggregates for Use In Construction and Cri.teria for Laboratory Evaluation. Abrasion of Concrete (Underwater Method). ASTM C1l38 ASTM C1l40-03aPreparing and Testing Specimens from Shotcrete Test Panels. ASTM C1202-97 Electrical Indication of Concrete's Ability to resist Chloride Ion Penetration. ASTM C121SM-99Water-Soluble Chloride in Mortar and Concrete. ASTM D75-90 Sampling Aggregates. ASTM D98 Calcium Chloride. ASTM D3665-99 Standard Practice for Random Sampling of Construction Materials. ASTM D4791 Flat and Elongated Pieces in Coarse Aggregate (COVENIN 264)

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iN DICE ANALiTICO Abrams. Vease: Ley de Abrams; Cono de Abrams Abrams, aplicaci6n de la ley, Vl.S Abrams, ley, Xl. 1 Abrasion , agregados, Tabla llUO Abrasi6n, indice , Tabla Xlll.2 Abrasi6n humeda del concreto, XV1.4.2 Absorcion de los agregados, llIl 4 Aceite mineral, agua de mezclado, Tabla V2 Aceites, impurezas en el concreto, V4.S Acero, barras, XVlll.4.2 Acero, clasificaci6n, XVIll.S.3 Acero, corrosi6n, XVll.9.2 Acero, efect6s del fuego, XVl.S.3 Acero, influencia de aleaciones, XVlll.3 Acero, limite elastico convencional, XVIIl.6 .2 Acero, composici6n quimica, XVIIl.6.S; XVlll.7.2; Tabla XVIII.S Acero, limpieza , XVIIU2.2 Acero, m6dulo de elasticidad, XV1I1.6.2 Acero, proceso de laminaci6n, XVIII.4.1 Acero, producci6n, Il.4; XVIII.2 Acero, productos, XVIII.4.2 Acero, propiedades normativas , XVlll.6 Acero recubrimiento, XVIl.l1.4 Acero: resistencia a la tracci6n, XVIlI.6.1 Acero simbolo del fabricante, XVIlI.S.I Acero: transformaci6n del hierro, XVIII.2 .2 Acero, verificaci6n, IX.2 Acero de refuerzo. Vease: Acero; Barras; Refuerzo Acero de refuerzo contra agrietamiento, XVI.2.S Acero microaleado , XVIII.S.7 Aceros al carbono, XVIIIl.3; XVII1.1.4; XVIII.S.3 Aceros al carbono, elementos admisibles, Tabla XVII!. 1 Aceros aleados, XVII1.1.4 Aceros de pretensado , agua de mar, V4.12 Aceros tipo S y tipo W, XVlll.7.2; Tabla XVII1.6 ACI Vease anexos I y III ACI 209 R-92, XI1.6.2; XII.6.3; XII.7.2 ACI22S .1 R-9S, XVI; XVS; XV6 ACl22S.2R, XVI; XV4.1 ACI 304 R-OO, VIIL3.I; IX.1.6; IX. 17 ACI 305 R, temperatura del concreto, IVll ACI 309R, vibradores de inmersi6n, Tabla IX.3 ACI 309R-96, aceleraciones de vibrado, IX.3.2; 1X.3.3 ACI 309R-96, mesas vibradoras, IX.3.3

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ACI 311-SR-97, VIlI.4.1 ACI 31S, X1.6.1 ACI 31S-2002. Yease: Norma COVEN IN 17S3 ACI 347, tiempo para el desencofrado, IX.S ACl363, concreto alta resistencia, X111.l; Tabla X111.1 ACI 437 R-91, XV6.l ACI 504, sellado de juntas, X.2; X.6 ACI-6R 97, Vlll.S.l Acido clorhidlico, concentraciones aceptables, V4.4 Acido sulfurico, concentraciones aceptables, V4.4 Acido tanico, aguas de pantanos, V 4.13 Acidos inorganicos, agua de mezclado, Tabla V2 Acidos lignosu!f6nicos, VII.3 Adherencia acero-concreto, VII.S.l; XVIlI.6.6 Adherencia pasta-agregado, reducci6n, V4.9 Adhesivos ep6xicos, XIII. 12 Adiciones, mejora del concreto, VII.l Adiciones activas del cemento, IV 4; Tabla IV3 Aditivos, VII Aditivos, acci6n fungicida, VII.2 Aditivos, acci6n impermeabilizante, Vll.2 Aditivos, acci6n inhibidora de la corrosi6n, VII.2 Aditivos, acci6n plastificante, VII.3 .1 Aditivos, cambios de apariencia, VII .S.2 Aditivos, cam bios en la densidad , VII.S.2 Aditivos, combinaci6n, VII.S.4 Aditivos, concretos de alta resistencia, Xlll.l.l; Tabla Xlll.l Aditivos, control de calidad, VII.S; VII.S.2 Aditivos, definici6n, VII. 1 Aditivos, determinaci6n de la viscosidad, VII.S.2 Aditivos, dosis excesivas, efectos, VIl.l Aditivos, efeclo hidr6fobo, VII. 6 Aditivos, efectos sobre el concreto, VII.2 Aditivos, ensayos de control, VII .S.2 Aditivos, generalidades, VII. 1 Aditivos, influencia en el asentamiento, Figura VlI.l Aditivos, influencia en tiempos de fraguado , Vll.l Aditivos, limitaciones en su uso , XVII.l1.S Aditivos, precauciones, VlI.S.3 Aditivos, orden de adici6n a la mezcla, VI!.S.3; VI!'S.4 Aditivos, tipos, Tabla VII. 1 Aditivos, uso, VIl.l; VII.S.3 Aditivos aceleradores, VII.S.l Aditivos incorporadores de aire, VII. 7 Aditivos mejoradores de resistencia, VII .3.3 Aditivos plastificantes, VII.4 Aditivos quimicos, efectos, VI1.2; Tabla VlI.l; Vll.S.4 Aditivos retardadores, juntas de construcci6n, X.3.4 Aditivos retardadores, efectos, VI!.S.2; Figura VlI.4 Aditivos superplastificantes, VII.4 Aglomerantes, 1.1.2

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Agregados, III Agregados, ataque del ion sulfato, V4.11 Agregados, combinacion, VU.2 Agregados, concretos de alta resistencia, Xlll. 1. 1 Agregados, control de calidad, !IU6 Agregados, control de humedad, lIU6.3 Agregados, correccion por humedad, VU2 Agrcgados, c11terios de aceptacion, 1ll.3, Tabla I1LlO Agregados, disgregabilidad potencial, lll.1O Agregados, ensayos, propiedades fisicas, Tabla m 6 Agregados, determinacion de calidad, ll1.2 .3 Agregados, ensayos de control, IIU6.2 Agregados, forma, !IU2 .1 Agregados, grade de control, !IU6.1 Agregados, granulometria, IlIA Agregados, humedad, !ILl 4 Agregados, impurezas, Ill. 9 Agregados, impurezas de materia organica, XVIl.l.S Agregados, indices de control, !IU 6.1 Agregados, manejo y almacenamiento, Figura VllLl Agregados, materia organica, 111.9.1 Agregados, niveles de calidad, m.2 Agregados, numero de ensayos, 1II.16.1 Agregados, origenes, Ill. 1 Agregados, peso especifico, !ILl3.3; Tabla IlI.7 Agregados, peso unitario, !ILl3 Agregados, peso unitario compacto, lIL 13.2; Tabla III.7 Agregados, peso unitario suelto, !ILl3.1 Agregados, porcentaje en composicion del concreto, L2 Agregados, porosidad, XII.2.3 Agregados, precauciones para su uso, VIIl.3.1 Agregados, presencia de sales naturales, 111.9.2 Agregados, reaccion con los alcalis del cemento, IlL 10 Agregados, reaccion expansiva, XVILl.l Agregados, reactividad potencial, XVILl.l Agregados, resistencia, IlUl Agregados, volumen absoluto, V1.7.4 Agregados, volumen de vados, [ILl3.3 Agregados calizos, sensibilidad a los acidos, XVlI.l.2 Agregados con yeso, XVII. 1.3 Agregados contaminados con cloruros, XVIU.4 Agregados controlados, calidad garantizada, 111.2.1 Agregados fin~s, Ill. 1 Agregados fin~s, aporte al agua de mezclado, 1l1.l6.3 Agregados fin~s, determinacion humedad , I1U4.1; lIl.14.2 Agregados finos, hinchamiento, lIU4; Figura llI.lO Agregados fin~s, humedad, conductividad, 1Il.14A Agregados fin~s, humedad, Speedy-Vac, lI1.l4.3 Agregados fin~s, li vianos, XIIL4.S Agregados gruesos, IlU Agregados gruesos, dureza superficia l, llUl

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Agregados gruesas, ensayo de Los Angeles, llLl2.1 Agregados gruesos, fracciones , IlI A.l Agregados gruesos, granulometria limite, llL4.1; Figura lIl.2 Agregados gruesas, medicion de angulosidad, IlL 12.2 Agregados gruesos, resistencia, llUl Agregados gruesos, textura superficial, 1II.12.2 Agregados livianos, absorcion, XIlL4.3 Agregados livianos, caracteristicas, XIIIA.3 Agregados livianos, estructura, XlII.4.2 Agregados livianos, fabricacion, XIllA.l Agregados livianos, usos, XI11.4A Agregados livianos fin~s, XIlL4.S Agregados redondeados, ventajas y desventajas, Ill. IS Agregados saturados superficie seca, 111.14; Figura llL9; VLl2 Agregados selenitosos, XVll.1.3 Agrietamiento, caracterizacion general, XL7 .1 Tabla XVI. 1 Agrietamiento, causas combinadas, XVI.2.7; XVL2.9 Agrietamiento, causas principales, XVI.2; Tabla XVI.2 Agrietamiento, control de crecimiento, XVI. 1.3 Agrietamiento, efecto de temperatura, XV1.2.6 Agrietamiento, efectos del refuerzo, XVI.2A Agrietamiento, errores de armado, XVl.2A Agnetamiento, mecanismo , XVI.I Agrietamiento, ongen, XVl.l.2; XV1.2 Agrietamiento, reparacion , XVl.l.2; XVU Agrietamiento, tratamiento , XVI. 1.2 Agrietamiento del concreto, vease: Agrietamiento Agrietamiento por corrosion del acero, XV1.2.8 Agrietamiento por retraccion, XVI.2.S Agrietamiento por sobrecargas, XV1.2.2 Agua, anhidrido carbonico disuelto, XVl1.4.3 Agua, calidad, VllU.3 Agua, contenido en la mezcla, lubricacion, 11.4.3 Agua, volumen absoluto , V1.7.3 Agualcemento, correcciones, VLS.2 Agualcemento, relacion con durabilidad, VI.S.3 Agualcemento, valores maximos, V1.4A; Tabla VI.9 Agua de curado, V3 Agua de curado, efecto de impurezas, V3 Agua de exudacion, perdida, V3 Agua de mar, ataque al cemento, lV14; XVlL4A Agua de mar, ataque al concreto, Tabla XV1 U Agua de mar, efecto de los sulfatos, V4.11 Agua de mar, proteccion, Tabla XIl.l Agua de mar, riesgo de corrosion, V4 .12 Agua de mar, agua de mezclado, V4.12, Tabla V2 Agua de mar, zonas de salpique, XVIU1.2 Agua de mezclado, V2 Agua de mezclado , agresion quimica, XVI1.S

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Agua de mezclado , algas, V4.9; Tabla V2 Agua de mezclado, analisis quimico, VS.l Agua de mezclado, materia organica, VS, Tabla VI Agua de mezclado, sales minerales, VI Agua de mezclado, control de calidad, VI Agua de mezclado, efeclividad, accion reductora, VlL3 Agua de mezclado, efectos de impurezas, V2 Agua de mezclado, evaluacion, VS Agua de mezclado, control de calidad, VI Agua de mezclado, impurezas, VS.l, Tablas VI yV2 Agua de mezclado, Norma COVENIN 238S, VS Agua de mezclado, particulas en suspension, V4.7 Agua de mezclado, reduccion por aditivos, Vl1.2; VlLJ.3 Agua de mezclado , volumen en la mezcla, VI Agua interna, tasa de evaporacion, V3 Aguas acidas, impurezas en el concreto, efectos, V4A Aguas alcalinas, concenuacion hidroxido de soclio, V4.5 Aguas alcalinas, concentraciones aceptables, V4.S Aguas alcalinas, impurezas en el concreto, V4.S Aguas contaminadas por eOuentes, V4.1O; V4.13 Aguas de lagunas de oxidacion, V4.13 Aguas de montana, ataque al cemento, XVlIA.3 Aguas de montana, destruccion del concreto, V4.4 Aguas de montana, tratamiento , V4A Aguas de pantanos 0 charcas, V4.13 Aguas sanitaIias, concentracion permisible, Tabla V2 Aguja de Vicat, tiempo de fraguado, IV6 Ahorro de cementa con uso de aditivos, VIL3.2 Aire atrapado, compactacion, IX.3 Aire atrapado en el concreto, VlI.7 Aire atrapado en la mezc!a, VI. 7.1 Aire incorporado , constitucion, VlI.7 Nre incorporado, relacion con agualcemento, VlAA Aire incorporado por algas, V4.9 Alambre trefilado, XVllLll.l; XVlIU2.l; XVlIU3.2 Alambres laminados, XVlIl.ll; XVlI U 1. 1 Alambron, xvm4.2 Alargamiento en 20 cm, porcentaje, XVlII.6.3 Alcalis, Tablas IVI y IV2 Alcalis del cemento, reaccion con agregados, III. 10 Alcantarillados, aguas contaminadas, V4.13 Aleaciones de acero, Tabla XVlII.2 Algas, agua de mezclado, V4.9 Aliviaderos, concretos con fibras, XIII.2.8 Alivio de tensiones, aire incorporado, VII. 7 Almacenamiento de materiales, VlII.3 Almacenamiento y envejecimiento del cemento, NlS Alquitranes, X.6.S Alta resistencia del concreto, XlIl.l Alta velocidad de reaccion, aditivos, VlI.S.l Alumina, Tabla IV2 Aluminato tncalcico, IV3; Tabla IVI

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Aluminato tricaicico, reaccion con sulfatos, V4.11 Aluminio , precauciones, XVlLlO.8; XVlLlLS Ambientes agresivos, proteccion, Tabla XIII. 7 Ancho de grietas, XVI.l.3; XVI.2A Ancho de grietas, autosellado, XVI.3.1; XVI.3.2 Ancho de grietas, sellado con resinas, XVI.3.3 Ancho del agrietamiento, control, XVI.2.4 Anodos de sacrificio, XVll.l1.1; XVlLl1.4 Aplastamiento del concreto, resistencia, XL8 Archivo de la Nacion, construccion, Ll.4 Arcilla, efectos en agua de mezclado, V4.7 Arcillas expansivas, efectos, XVL2.2 Arena. Wase tambien: Agregados finos Arena, [[mites granulometncos, III.4.1; Figura lILl Arena de Ottawa, ensayos de cemento, IV7.1 Arena de trituracion, IILl Arena natural, IILl Arena normalizada, ensayos de cemento, IV7.1 Arenas de mina, Ill. 1 Aridos. Yease: Agregados Armadura. Vease: Acero; Acero de rffuerzo Arnal, Henrique, XVllI.9 ArrociUo , [lU Asentamiento , concreto en masa, 11.2.2 Asentamiento, concretos livianos, 11.2.2 Asentamiento, efecto de la temperatura, II.S.2 , Figura II.4 Asentamiento, tiempos de espera, IIS1 , Figura 11.4 Asentamiento, frecuencia de ensayos, XIVlO.2 Asentamiento, incremento por usa de aditivos, VrI.3.1 Asentamiento, indice del contenido de agua, lL2.3 Asentamiento, inOuencia de aditivos, Figura VII.2 Asentamiento, limitaciones en medicion, Il.2.1 Asentamiento, medicion de trabajabilidad, Il.2.1 Asentamiento, rango de medicion, 11.2.1 Asentamiento, valores usuales, Tabla VI. 10 Asentamiento a usar en diseno de mezc!as, VL4.2 Asentamiento en la boca de salida, IX. 1. 7 Asentamiento nulo , IX.3; XIIL9 Asentamientos diferenciales, agrietamiento, XVI.2.2 Asentamientos maximos, concretos cohesivos, VIlA Asentamientos maximos sin segregacion, VIlA Asfaltos blandos, sellado de juntas, X.6A; X.6.S ASTM. Wase: Anexo V ASTM C8S, mezcladoras, VlII.S.l ASTM C294 Y 29S ensayos petrograficos, IIUO ASTM C330, agregados livianos, xm4 ASTM C360, bola de Kelly, II.2.2 ASTM C684, ensayos acelerados, XL4 ASTM ClO74, madurez del concreto, ASTM ClO12, resistencia a sulfatos, XVIL 6.3 ASTM CllS7, desempeno del cemento, IVS

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ASTM C1202, penetracion de cloruros, VS.l ASTM 0422, estudio de ultrafinos, 1lI.S.l Ataque quimico, agrietamiento, XVI.2.9 Atiesamiento inicial, fraguado, IV6 Atiesamiento prematuro del concreto, IV 11 Atiesamiento tixotropico, IV 11 Autosellado de grietas, XV1.3.1; XVl.3.2 Azticar, agua de mezclado, Tabla V2 Azticares, aditivos retardadores, VII.S.2 Azticares, efectos en el concreto, V4.6 Azticares, inhibicion del fraguado, V4.6 Azufre, capping de ensayo, X1.2.1 Bahrner. Wase: Metodo VeBe Barras de acero, XVlIl.SA Barras de acero, clasificacion, XVIII. 7.2; Tabla XVIIl.6 Barras de acero, designacion, Tablas XVII1.3 y XVIII.4 Barras de acero, empleo como refuerzo, 1.l.3 Barras de acero, zonas sismicas, XVllI.6.7 Barras de refuerzo, XVIII; XVIll.5 Barras termotratadas, XVIll.S.6 Barras torsionadas en frio, XVIII.S.S Bateria de vibradores, IX.3.1 Bicarbonatos, influencia en eI fraguado, V4.1 Bicarbonatos de sodio y potasio, Tabla V2 Big bag, bulto de cemento, IV 13 Blaine, permeabilimetro, IVS Bola de Kelly, medici6n de consistencia, [1.22 Bombeo a piston, Figura IX.l Bombeo del cementa por tuberias, IV 13 Bombeo del concreto, capacidad, IX.l. 7 Bombeo del concreto, modulo de finura, IX.l.7 Bombeo del concreto, tuberias de goma, IX.l.7 Bombeo del concreto, superplastificantes, VIlA Bombeo directo bajo agua, IX.2.4 Boratos, VII.3 Boro, fibras de vidrio, XII1.2.1 Buggies, transporte del concreto, IX.l.l Burbujas en el concreto, XI1.2.3 Bureau of Reclamation, IXA.2 Butadieno, X.6.3 Butilenos, X.6.4 Cabillas. Wase: Barras de acero Cal, obtencion, U.2 Cal hidraulica, U.2; IV 1 Callibre, Tabla IV 1 Callibre, danos en el concreto, XVIIA.2 CalcuIo de juntas, X.2 Calculo de probabilidades, informacion, XIV3 Calidad de los agregados, Ill.2 Calidad del agua de mezclado, VS Calidad del cemento, ensayos, IVS Calidad del cemento, materias primas, IVS

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Calidad del concreto, agregados, IIUS; Figura lll.Il Calidad del concreto, composicion, 1.7, Figura 1.3 Calidad del concreto seg(m Normas, 1.6 Calidad potencial del concreto, XIV 1 Calificacion de empresas, XIV9.3 Calizas bien consolidadas, [uente de agregados, IlI.l Calizas molidas, adiciones del concreto, Vll.l Calor de hidratacion, XIl.4 Calor de hidratacion, efecto termico, IVlO Calor de hidratacion, superp[asti[icantes, Vll.4 Calor de hidratacion, temperatura, Figura IV6 Calor de hidratacion, tipo de cemento, Figura IVS Calor especifico , XIIA Camellones, VII1.4.2 Carnian mezclador, Vm.7 Camion transportador de concreto, IX.l.5 Campana de Gauss, XVl.6 Capping de azufre, Xl.2.1 Canaletas, transporte del concreto, IX.l.2 Cangrejeras, IX.2 Cantos rodados, textura superficial, m.12.2 Capas de vaciado, fusion, IX.3.1 Carbohidratos, VII.3 Carbon, agragados, Tabla IIUO Carbonatacion del concreto, XVIIA.S; XVII.9.1 Carbonatos, V4.1; VlI.S.l; Tabla V2 Carbono, efectos en el acero, XVIII.S.4 Carretilla, VlII.4.2 Carretillas, transporte del concreto, IX.l.l Cascaras, recubrimientos, Tabla XVIl.2 Cascaras de gran diametro, XIII.2 .S Catalizador acelerante, VII .S .l Caucho, sellado de juntas, X.6.1; X.6.2 CCR, XIII.9 Cedazos de ensayo, Ill. 4.1 Cedazos de ensayo, modulo de finura, Tabla m.2 Cedazos desplegados, empleo en juntas, X.6.10 Cemento, agua de combinacion quimica, 1X.3 Cemento, ahorro con uso de aditivos, VII.3.2 Cemento, ajuste seglin la resistencia, VLll Cemento, almacenamiento, Vm.3.2 Cemento, analisis quimico, IVI Cemento, ataque por agua de mar, IV14 Cemento, ataque por sulfatos en el terreno, IV 14 Cemento, ataques quimicos, IV14 Cemento, calor de hidratacion, IVIO Cemento, categorias por resistencia, Tabla IVS Cemento, clasificacion, IV3 Cemento, componentes, IVl; Tablas IV I y IV3 Cemento, concretos de alta resistencia, XIll.l.l Cemento, constitucion, IVI Cemento, influencia de la composicion, XVII. 4. 1

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Cemento, inhibidor de la oxidacion, V4 Cemento, efectos del ahorro, VlII.l Cemento, elaboracion, IV 1; Figura IV 1 Cemento, envejecimiento, IVlS Cemento, fraguado instantaneo, IVI Cemento, hidratacion, IV2 Cemento, hidratacion temprana, IVI Cemento, inicios en Venezuela, 1.1A Cemento, manejo, IV 13 Cemento, matriz de la pasta, IV2 Cemento, oxidos quimicos, IVl; Tabla IV2 Cemento, porcentaje en peso del concreto, IV Cemento, reaccion con contaminantes, V4 Cemento, residuo insoluble, Tabla IVI Cemento, resistencia a los sulfatos, V4.11 Cemento, resistencia mecanica, IV7 Cemento, tiempo de fraguado, IV6 Cemento, transporte a granel, IV 13 Cemento, volumen absoluto, V1.7.2 Cemento aluminoso, IV 12; XVI1.6. 2 Cemento blanco, XllLl4.1 Cemento caliente, falso fraguado, IV Il Cemento de alta resistencia, Tabla IVS Cemento de baja resistencia, Tabla IVS Cemento de resistencia media, Tabla IV 5 Cemento de resistencia muy alta, Tabla IV5 Cemento en sacos, IV 13 Cemento Tipo I, IV3; Tabla IV4 Cemento Tipo ll, IV3; IV 14; Tabla IV4 Cemento Tipo ll, de clinker Tipo I, IVS Cemento Tipo m, IV3; Tabla IV4; IV9 Cemento Tipo IV, IV9; Tabla IV4 Cemento Tipo V, IV9; IV14 ; Tabla IV4 Cementos, mezcla, IV1 6 Cementos, otros, IV12 Cementos, proteccion al refuerzo, IV3 Cementos con adiciones, IV4 Cementos con cenizas volantes, IV 1 Cementos de albanileria, IV 12 Cementos de escoria, IV 1 Cementos de retraccion controlada, IV 12 Cementos puzolanicos, Ll.2; IV 1 Cementos resistentes a quimicos, XVI1.6.2 Cementos resistentes a sulfatos, IV3 Cementos supersulfatados, IV 12; XVI1.6.2 Cenizas volantes, adiciones del cemento, IV 4 Cenizas volantes, alta resistencia, Tabla XlIl.l Cerchas e1ectrosoldadas, XVIIU3 Cerchas electrosoldadas, propiedades, XVllU3.2 Chancada, m.l Cilindros, en~ayo,'[alla tlpica, XI.7.2 Cintas transportadoras, ventajas, IX.l.6

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Cintas transportadoras de concreto, IX.l.6 Clasificacion de barras, XVIII.7.2; Tabla XVIII. 6; XVlll.3 Clasificacion de juntas, X.3 Clinker, IV 1 Cloruro, concentracion en el concreto, Tabla V3 Cloruro de calcio, aditivo acelerador, VII.5.1 Cloruro de sodio, impureza, IIl.9.2 Cloruros en agua de mezclado, Tabla V2 Coeficiente de dilatacion, incompatibilidad, Ll.3 Coeficiente de dilatacion termica, X.3.2; XIIA Coeficiente de forma, agregados gruesos, II1.12.1 Coeficiente de friccion, Tabla Xl. 4 Coeficiente de variacion, XIV5; XIV7.3 Coeficientes de variacion, ensayos, Tabla XV2 Cohesion del concreto, asentamientos m:iximos, Vll.4 Colocacion del concreto bajo agua, Xll1.6.1 Colocacion del concreto en climas frios, VlI.S.l Colocacion del concreto en pendientes, Figura IX.3 Coloide, cemento, IV2 Columnas, juntas de construccion, X.3A Columnas, recubrimientos minimos, Tabla XVII.2 Combinacion de aditivos, precauciones, VlI.S.4 Combinacion de agregados, IllA.2; Tabla IILl Combinaci6n de agregados, ejemplo, Tabla VI.2, Figura VLl Combinacion de agregados, seleccion, Vl.3.3 Compactacion, eficiencia, Figura IX.2 Compactaci6n manual, IX.3 Compactibilidad, ILl .2; II.2.1 Compatibilidad entre aditivos quimicos, VlI.S.4 Componentes del concreto, calidad, Vlll.3 Componentes mineral6gicos del cemento, Tabla IV3 Composicion litologica de ultrafinos, Tabla IIl.4 Composici6n y calidad, relacion triangular, 1.7.1, 1.9 Concreto, abrasion, Tabla ILlO Concreto, abrasion por transito, XVlA.l Concreto, absorcion de agua, Vll.6 Concreto, accion del fuego, XVI.S Concreto, agregados livianos, XII.5.3A Concreto, agresividad del medio ambiente, XVll.2 Concreto, agrietamiento, Xl. 7.1 Concreto, agrietamiento, mecanismo basico,XVI.l.l Concreto, agua de curado, V3 Concreto, agua de mar, impurezas V4.12 Concreto, agua de mar, precauciones, V4.12 Concreto, agua de mezclado, V2 Concreto, antecedentes, 1.l.2 Concreto, aplastamiento, XI. S Concreto, bombeo por tuberias, IX.l.7 Concreto, calentamiento por resistividad, VlI.S.l Concreto, calidad potencial, XIV 1

\1 Concreto, caracteristicas para el bombeo, lX.1. 7 Concreto, caracteristicas generales, 1.4 Concreto, carbonatacion, XV4.2; XlI.4.2 ; XVI1.4.5 Concreto, cintas transportadoras, IX.1.6 Concreto, co locacion, IX.2 Concreto, compactado con rodillo, XIl.9 Concreto, componentes, 1.2 Concreto, constitucion, !.l.l Concreto, contenido de cemento, Figuras Ill.5 a Ill. 7 Concreto , contenido de cloruros, XVIl.l0.6 Concreto, control en paredes delgadas, XIII.5.2 Concreto, criterios de aceptacion y rechazo, XV2.2; XlV 11 Concreto, curado, IX.4 Concreto, danos por expansion de callibre, XVIl.4.2 Concreto, defensa contra la agresion quirnica, XVI1.6. 1 Concreto, definicion, !.l.l Concreto, deformabilidad, XI1.5 Concreto, desarrollo de calor, IV 10 Concreto, desgaste, XVI.4 Concreto, desviacion estandar entre mezclas, XIV9 .2 Concreto, deterioro fisico, XVI Concreto, deterioro por abrasion, XV1.4.2 Concreto, deterioro por causas quimicas, XVI.4.3 Concreto, diseno de mezclas, VI Concreto, disenos inversos, Vl.lO Concreto, dosificacion por peso , VIII.4 .1 Concreto, dosificacion por volumen, VIIl.4.2 Concreto, dosificacion, VIIl.4 Concreto, edades de ensayo , XI.3 Concreto , efectos de las impurezas, V4 Concreto, efectos del petroleo como impureza, V4 .S Concreto, ensayo de penetracion, XV4 .3; Tablas XVI y XV2 Concreto, ensayo esclerometrico, XV4.2 Concreto, ensayos a edades tempranas, XI. 3 Concreto, ensayos acelerados, XI.4 Concreto, ensayos cualitativos, XV 4 Concreto, ensayos de nucleos, XV3.1 Concreto, ensayos eco-sonicos, Tabla XV3 Concreto, ensayos en sitio, XV2 Concreto, estabilidad a la segregacion, Il.l.3 Concreto, estabilidad quimica, XVII Concreto, exposicion a los sulfatos, XVII.6.3 Concreto, facto res que condicionan la corrosion,XVII.lO.2 Concreto, f1uencia, XII.7 Concreto, f1uidez, II.1.1 Concreto, fuentes de variacion de resistencia, XIV2; Tabla XlVI Concreto, grado de control, XIVl1.2 Concreto, impenetrabilidad, XVII.6.1

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Concreto, irnperrneabilizacion con peliculas protectoras, VII.6 Concreto, impermeabilizacion, XVII. 11.3 Concreto, impurezas, aguas acidas, V4.4 Concreto, impurezas, azucares, V4.6 Concreto, impurezas, carbonatos, V4.1 Concreto, impurezas, sales de liierro, V4.2 Concreto, incorporadotes de aire, VIl. 7 Concreto, inspeccion visual, Tabla XV3 Concreto, ley fundamental, Xl.l Concreto, madurez, XV4.4 Concreto, manchas por ef1orescencias, XVIl.13.1 Concreto, manejo, IX Concreto, mayoracion de la resistencia empleada en el calculo, XIV7.3 Concreto, mecanismo de fractura, Xl. 7 Concreto, mezclado, VIII; VIII .5 Concreto, muestras mol dead as en sitio, XV4.5 Concreto, naturaleza heterogenea, XIV Concreto, orden de llenado de mezcladoras, VIII.5.3 Concreto, paredes delgadas, XIII.5 Concreto, paredes delgadas, caracteIisticas, XIIl.5.l Concreto, paredes delgadas, limites de finos, Tabla XII1.6 Concreto, paredes delgadas, resistencia, XIl1.5 Concreto, pequenos volumenes, VIIl.2.1 Concreto, plantas de mezclado, Vll1.2.2 Concreto, porcentaje en peso de los agregados, III Concreto, posible percolacion, VIl.6 Concreto, premezclado comercial, VIIl.2.3 Concreto, preparacion, VIII Concreto, preparacion y control, general 1.3 Concreto, preparacion, procedimientos, VIl1.2 Concreto, produccion mundial, 1.1.2 Concreto, propiedades termicas, XII.4 Concreto, proteccion contra la desagregacion, XVII.2 Concreto, radiografia, Tabla XV3 Concreto, rangos de resistencia, Figura l.2 Concreto, recubrimientos minimos, Tabla XVII.2 Concreto, reparacion, XVII. 12 Concreto, reparacion por de danos por ataque quimico, XVII.7 Concreto, requisitos resistentes del material vaciado, XIV7.4 Concreto, resistencia a la traccion, Xl.5 Concreto, resistencia empleada en eI calculo, XIV7.3 Concreto, resistencia media con pocos ensayos, XIV 11.1 Concreto, resistencia potencial, XV2.1 Concreto, resistencias mecanicas, Xl Concreto, resistencias, dispersion de resultados, XlV9 Concreto, retraccion, XIl.6

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Concreto, riesgo de oquedades por terrones de arcilla, II1.S.3 Concreto, sistema de transporte , IX.1.3 Concreto, tamano maximo, IIl. 5; Figuras IIl.5 a III.7 Concreto, tiempo de mezclado, VIII.5.4 ; Figuras VIII.3 y VIII.4 Concreto, tipos y usos, 1.5 Concreto, transporte, IX. 1 Concreto, vaciado vertical, IX.1.2 Concreto, variabilidad de propiedades, XIV Concreto, variabilidad de propiedades, XIV 1 Concreto, variacion de los ensayos, XlV2; Tabla XlV2 Concreto, variacion de temperatura por hidratacion, IVlO, Figura IV6 Concreto, variaciones de calidad, XIV2; Tabla XlV 1; Tabla XlV2 Concreto, variaciones entre mezcJas de igual diseno, XIV9.2 Concreto, zonas danadas, Figura XV3 Concreto arquitecton ico, XII1.14 Concreto celular, XIII.S Concreto colocado, evaluacion, XV Concreto compactado con rodillos, XIII.9 Concreto con agregados livianos, precauciones en eI bombeo, IX.1. 7 Concreto con fibras, proyectado, XIII.2.7; XlII.3.7 Concreto con fibras, reparaciones, XIII.2.S Concreto con fibras, sistema 'prepack', X1I1.2.7 Concreto confinado, XII.5.2 Concreto de alta resistencia, componentes, XlII .1.1 Concreto disparado, fraguado nipido, VIl.5. 1 Concreto en masa, XIVIO.3 Concreto en masa, colocacion en Guri, XIII.lO .6 Concreto en masa, dosificacion, Guri, XIII. 10.4 Concreto en masa, fresco, Guri, XIIl.lO.5 Concreto en masa, juntas de construccion, XIIl.l0.7 Concreto en masa, Iimites granulometricos, Guri, Tabla XIII.S Concreto en masa, materiales empleados, Guti, XIII. 10.2 Concreto en masa, plantas de mezclado, Guti, X1ILlO.3 Concreto en masa, resistencia, XIII.lO. l Concreto en masa, tamano maximo, XIll.lO.l Concreto en masa , transporte, Guri, XIII.lO.6 Concreto en masa, vibradores de inmersion, Tabla IX.3 Concreto en obra limpia, IX.2.2 Concreto endurecido, caracteristicas, XII Concreto endurecido, retraccion hidraulica, II.3 Concreto estampado, XIII. 14.3 Concreto fresco, alteraciones de la reologia, II.5 Concreto fresco, cambios en la f1uidez, II.5.2; Figura II.4 Concreto fresco, caracteristicas, II,

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Concreto fresco, compactacion, IX.3 Concreto fresco, danos irreparables, IX.3.5 Concreto fresco, efecto de los aditivos quimicos, VII.2; Tabla VIl.l Concreto fresco, exudacion, II. 1.3 Concreto fresco, in dice de plasticidad, 11.2.2 Concreto fresco, mezclas asperas, particulas planas,IIU2.l Concreto fresco, ptrdida de fluidez, 11.5.1; Figura II.4 Concreto fresco, retraccion de fraguado, II.3 Concreto fresco, volumen de componentes, VI. 7.5 Concreto impreso, XIII . 14.3 Concreto indices de cali dad , XIV 11.2 Concreto liviano estructural, XIll.4 Concreto premezclado, VIII. 7 Concreto premezclado, dosificacion, VlIIJ.2 Concreto premezclado, resistencia, VIII.7.2 Concreto premezclado, transporte, VIII.7.l Concreto proyectado, XIII.3 Concreto proyectado, caracteristicas, XIlI.3.3 Concreto proyectado, colocacion, XIII.3.5 Concreto proyectado, componentes, XII1.3.2 Concreto proyectado, control de calidad, XIll.3.6 Concreto proyectado, diseno de mezclas, XIl1.3.4 Concreto proyectado, metodos, XIII.3.l Concreto proyectado, procesos XIII. 3. 1 Concreto proyectado, usos, XIII.3 .7 Concreto proyectado prehumedecido, XIII.3.1 Concreto reforzado, 1.1.3 Concreto reforzado, ventajas, 1.1.3 Concreto simple, XIll. 13 Concreto simple, deformabilidad, XIl.5.2 Concreto texturizado, XIII. 14.2 Concreto vaciado bajo agua, XIII. 6 Concrelos asperos, 11.2.1 Concretos autonivelantes, VII.4 Concretos coloreados, XIII.14.1 Concretos con agregados livianos, XIII.4.6; XlII.4.7; Tabla Xlll.5 Concretos con fibras, XIll.2; XIII.2.2 Concretos con ffbras, causa de fallas, XIII.2 .6 Concretos con fibras, propiedades, Tabla XIlI.2 Concretos con fibras, tipos, XIII.2. 3 Concretos con fibras, usos, XIII.2 .S Concretos convencionales, IlI.5 Concretos de alta resistencia, XlII. 1 Concretos de alta resistencia, aplicaciones, X111.1.5 ConcrelOS de alta resistencia, colocacion y curado, XIII. 1. 3 Concretos de alta resistencia, dosificacion, XnIl.2; Tabla XlIl.l

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Concretos de alta resistencia, influencia del tamano maximo, Ill .S Concretos de alta resistencia, limitaciones en el uso de ultrafinos, 1ll.8.3 Concretos de asentamiento nulo, Xlll.9 Concretos de prueba, influencia del agua de mezclado, VS.2 Concretos dudosos, XIV 11.3 Concretos en masa , XIIUO Concretos en masa, incorporadores de aire, VII. 7 Concretos en masa, asentamiento, 11.2.2 Concretos epoxicos, XIIU 2 Concretos especiales, XIII Concretos expuestos a sulfatos, XVlI.6.3: Tabla XVll.l Concretos impermeables, precauciones, Vll.6 Concretos ligeros, XIII. 4 Concretos livianos, asentamiento, 11.2.2 Concretos livianos, diseflo, XIII.4.6 Concretos livianos, durabilidad, XIII.4.11 Concretos livianos, modulo de elasticidad, XlII.4.9 Concretos livianos, resistencia a traccion, XI.S.4 Concretos livianos, tipo de rotura , XIII.4.lO Concretos para albaflilerta, III.8.2 Concretos pobres, ultrafinos, III.S.2 Concretos simples, juntas, XIII.l3.2 Concretos simples, limitaciones, XIII.l3.2 Concretos sin finos, XIII. 7 Concretos sin finos, agregados, XIII. 7. 1 Concretos sin fin~s, dosificacion, XIII.7.2 Concretos sin finos, elaboracion, XIII. 7.3 Condensados sulfonados de naftalina, VII.4 Condiciones anormales, muestras de control, XlVlO.l Conductividad del concreto, XII. 4 Conductividad electrica, humedad en agregados fin~s, III. 14.4 Conductos de aluminio, areas embutidas, XVl1.1O.8 Conductos embutidos en el concreto, IX.2.3 Congelacion y deshielo, IIUO ; XVI1.4.6 Cono de Abrams, equipo de medicion, Figura ILl Cono de Abrams, limitaciones, 11.2.1 Cono de Abrams, medicion, 11.2.1; 11.2.3 Cono de Abrams, validez de resultados, 11.2 Consistencia, medicion, 11.2.2 Consolidacion del concreto, procedimientos, Figura IX.3 Constitucion del cemento, IVl Contenido de agua, reduccion por aditivos, VlI.3.3 Contenido de agua, relacion con el asentamiento, 11.2.3 Contenido de cemento, correcciones, Vl.6.2 Contenido de cemento, d.iseflo de mezclas, Figura Vl.3 Contenido de cemento, dosis minima, Vl.6.3; Tabla Vl.13

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Contenido de cemento, influencia en resistencia, I1I.S Control, grados, Tabla XIVS Control adecuado, Tabla XIVS Control de aditivos, mezclas de prueba, VlI.S.l Control de calidad, criterios especificos, XIV 11.2 Control de calidad, general, 1.6 Control de calidad, paredes delgadas, XIII.S.2 Control de calidad de agregados, 111.2 ; IIU6 Control de calidad de agregados, grado de control, IILl6.1 Control de calidad de agregados, granulometria, III. 16.2 Control de calidad del concreto, XIVIO Control de calidad del concreto proyectado, XlII.3.6 Control de calidad en obra, Figura XlV4 Control de la seguridad, XIV7.2 Control de los aditivos, VII.S Cordon de soldadura, calculo, XVIII. 10.3 Core drilL Yease: Nucleos Corriente impresa, proteccion catodica, XVlI.ll.l Corrosion, demora en aparicion de efectos, XVll.8 Corrosion, prevencion, XVII. 11 Corrosion, proteccion, Tabla XII.l Corrosion, proteccion catodica, XVII.l1. 1 Corrosion, resinas epoxicas, XVIU 1.2 Corrosion de elementos metalicos, curado, V3 Corrosion del acero, causas practicas, XVll.lO Corrosion del acero, defectos del concreto, XVlLlO.4 Corrosion del acero, grietas del concreto, XVII. 9 Corrosion del acero, humedad, XVILlO.l Corrosion del acero, mecanismo, XVll.9 Corrosion del acero, mecanisme de proteccion, XVlI. 9.1 Corrosion del acero, poroSidad, XVII.lO.3 Corrosion del acero, recubrimiento, XVILlO.S Corrosion del acero, reparacion de daflos, XVII.S Corrosion del acero, temperatura, XVlI.lO.l Corrosion del acero, tipo de metal, XVILlO.7 Corrosion del concreto, XVll.2 Corrosion electroquimica, VlI.S.l Costos de ahorrar cemento, Vl1.3.2 Couleau]., Ll.4 COVENIN: Yease Norma COVEN IN Cristalizacion, autosellado de grietas, XVl.3.2 Cristalizacion de la pasta de cemento, XVII.3.3 Criterios de aceptacion, ensayos cualitativos, XV4.6 Criterios de aceptacion del concreto, XlV 11.2; XV2.2 Criterios de aceptacion y rechazo, XIV 11 Criterios para rechazar concreto, XIV 11.3 Cuantil, XVI. 7. 1; Figura XIV3 Cuantil, resistencia de diseno, V1.4.4 Cuantil, responsabilidad de cambios, VIII.7.2 Cuello de estriccion, XVIII.6.3

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Cunetes, VlII.4 .2 Curado, cubiertas protectoras, IX.4.1 Curado, duracion y tipo de cemento, IX.4.1 Curado, evaporacion del agua, IX.4.1 Curado, procedimientos, IX.4.1; IX.4.2 Curado acelerado, IX.4.2 Curado acumulado, IX.4 .2 Curado al vapor bajo presion, IX.4.2 Curado con agua de mar, corrosion, V3 Curado con vapor, IX.4.2; Figura IX.S Curado del concreto, IX.4 Curado del concreto, fundamentos, IX.4.1 Curado humedo, resistencia, Figura IX.4 Curado por rociado, IX.4.1 Curva normaL Vease: Distribucion normal Curva tension-deformacion, XVIII.S.4; XVIII.S.S Danos por reactividad de los agregados, III.lO Daflos por sismos, XV8.4 Defectos, deteccion, Figuras XV2 y XV3 Deficien~ia resistente, XV8.1; XV8.2 Deniau, IX.3 Densidad, XII.l Densificacion del concreto fresco, metodos, IX.3 Densificacion deseada, identificacion, IX.3.1 Densificacion, mecanismos, IX.3.1 Densimetros, VlI.S.2 Desagiies industriales, aguas contaminadas, V4.l3 Desarrollo de resistencia, concreto, XI.3; Figura Xl.2 Desarrollo de resistencias, aditivos, Figura VII. 2 Desechos organicos, XVII.1.S Desencofrado, IX.4.2; IX.S Desencofrado, edades recomendadas, Tabla IX.4 Desencofrado, edades tempranas, IX.S Desencofrado, placas y losas, Tabla IX.4 Desencofrado, resistencia minima, IX.S Desencofrado, vigas, Tabla IX.4 Desgaste del agregado liviano, XIII.4.3 Desgaste del concreto, XVl.4 Designacion de barras de acero, XVIII. 7.1 ; Tabla XVIII.3; Tabla xvm4 Deslavado de pasta de cemento, XVII.3.1 Desviacion estandar, caiculo, XIVS; XIV7.6 Desviacion estandar, calculo con dos registros, XIVS Desviacion estandar, ensayos, XIV9.1; XlVlO.2 ; XlV 11. 1; Tabla XIV6 Desviacion estandar, factores de modificacion, Vl.4.4 Desviacion estandar, mezclas de concreto, XlV9.2; XlVIU Desviacion estandar, numero de ensayos, XIV7.S Desviacion estandar, resistencia de diseflo, Vl.4.4 Desviacion estandar, suma cuadratica, XVI.6 Desviacion estandar, valores esperados, Tabla XlVS

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Deterioro de las estructuras, XVS.3 Diametros de nucleos, XV3. l Difusividad, XI1.4 Dilatacion termica, XII.4 Disco abrasivo, elaboracion de juntas, X.3.l Disefto de mezclas, ajustes, VI.l3 Diseflo de mezclas, ambito de aplicacion, VI.2 Diseno de mezclas, cemento, Vl.6.l a Vl.6.3 Diseflo de mezclas, concreto proyectado, XII 1.3. 4 Diseflo de mezclas, condiciones ambientales, Vl.4.l Diseflo de mezclas, datos de entrada, VI.4 Diseflo de mezclas, definicion, Vl.I Diseno de mezclas, ecuacion de volumen, Vl.7.S Diseflos de mezcla, ejemplos, Vl.l6 Diseflo de mezclas, esquema, Figura Vl.4 Diseno de mezclas, fundamento, Vl.2 Diseflo de mezclas, proporcion entre agregados, Vl.3.1 Diseflo de mezclas, receta ampliada, Tabla Vl.IS Diseno de mezc1as, resistencia requerida , V1.4.4 Diseno de mezclas, tipo de obra, Vl.4.2 Diseflo de mezclas, variables influyentes, VI.2 Diseno de mezclas de concreto, VI Diseno unico, pequeflos volumenes, Vl.l4.1; Tabla Vl.l4 Diseftos invers~s, dosificaci6n del concreto, Vl.IO Disgregabilidad, III.lO Disgregabilidad de agregados, XVIU.3 Disgregabilidad de agregados, sulfatos, V4.11 Disgregabilidad por reaccion con sulfatos, III.lO Dispersion de la resistencia del concreto, XIV9 Distribucion normal, XVl.6; Figuras XlVI y XIV2 Doblado en frio, ensayo, XVlI1.6.4 Docilimetro de Iribarren, equipo para medir la consistencia, 11.2.2 Dosificacion. Yease tambien: Diseflo de mezclas Dosificacion, ajustes, VLl3 .l Dosificacion, ejemplo, Vl.l Dosificacion, cantos rodados, ejemplo, Vl.16 Dosificacion, correccion por humedad, Vl.12 Dosificacion continua, equipos, VlII.S.l Dosificacion en ambiente agresivo, ejemplos 3 y 4, Vl.l6 Dosificacion por peso, VlII.4.1 Dosificacion por peso, ejemplos, VI.l6 Dosificacion por volumen, VII1.4.2 Dosificacion por volumen, ejemplo, VUS; VI.l6 Dosificacion por volumen, recetas, Vl.14.l; Vl.14.2 Dudas sobre la calidad del concreto, XIV 11.3 Durabilidad, agregados, 11.4.S; Figura IlI.ll Durabilidad, concretos Iivianos, XIII.4 .11 Durabilidad, indice, Tabla XIlI.2 Durabilidad , porosidad, 11.4.8

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Durabilidad, valores de agua!cemento, V1.5.3 Eco-impacto, XV7.2; Tabla XV3 Eco-sonico, XV7.2; Tabla XV3 Edad de ensayo, XIVIO.3 Efectividad de la accion plastificante, VII.3.1 Efecto de lubricacion, aire incorporado, VII .7 Efecto plastificante de un aditivo, VII.3.1 Eficiencia de vibradores, Tabla IX.3 Eflorescencias, causas, XVII. 13 .2 Eflorescencias, prevencion, XVII.l3.3 Eflorescencias, reparacion, XVII. 13.4 Eflorescencias debidas al agua de mar, V4.12 Eflorescencias en el concreto, XVII.l3.1 Efluentes, ataque sobre el cemento, IV 14 Efluentes industriales, agua de mezclado, V4.10 Efluentes industriales, aguas contaminadas, V4.13 Efluentes industriales, impurezas en los agregados, III.9.2 Elastomeros, sellado de juntas, X.6.2; X.6.3 Electrodos, requisitos, XVIII .IO; Tabla XVIII.S Elementos pretensados, vibrado, Tabla IX.3 Elevadores, transporte del concreto, IX.I.3 Eliminadon de resultados, criterios, XIVlO.4; XlVI 1.1 Empalmes de barras de refuerzo, Tabla XVIII. 7 Empresas, calificacion, XIV9.3 Encofrados deslizantes, IX.S Encofrados deslizantes, superplastificantes, Vn .4 Encofrados vibrantes, IX.3.2 Endurecimiento del acero, XVIII.6.7 Endurecimiento del concreto, general, 1.10 Ensayo a compresion, XI.2 Ensayo a compresion, excentricidad, X1.2 .2 Ensayo a compresion, mecanismo de rotura, X1.2.4 Ensayo a compresion, tasa de carga, X1.2.3 Ensayo a la traccion pura, XI.S.3, XI.S.4 Ensayo Brasileno, XI.S.2; XI.S.4 Ensayo colorimetrico, III.9.1; XVIU.S Ensayo de cilindros, desempeno, Tabla XVI Ensayo de doblado en frio, XVIII.6.4 Ensayo de flotabilidad, agregados, III.9.1 Ensayo de medicion de pulso ultrasonico, XV4.1 Ensayo de penetracion, concreto, XV4.3; Figura XVS; XV6.3 Ensayo de traccion indirecta, XI.S .2 Ensayo de traccion por flexion, XI.S.l Ensayo esclerometrico, XV 4.2; Tabla XVI; XV6.2 Ensayo esclerometrico, confiabilidad, XV4.2; TablaXV2 Ensayos, calidad de los agregados, III.3; III.16A Ensayos, concretos de alta resistencia, XIII. 1. 4 Ensayos, estructuras existentes, XV3 Ensayos, fase de construccion, XV2.1

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Ensayos, planificacion, XlVI Ensayos a 2S dias, XIV 10.3 Ensayos a edad temprana, XIVlO.3 Ensayos a edades tardias, XIV 10.3 Ensayos acelerados, IX 4.2; Figura IX.5; XI.4; XIVll.l Ensayos acelerados, vapor a presion, XI.4 Ensayos cualitativos, criterios de aceptacion, XV4.6 Ensayos cualitativos del concreto, XV 4 Ensayos de control, numero de probetas, XIVIO.2 Ensayos de control de agregados, Tabla III. 7 Ensayos de madurez, XV4.4; Figura XV6; Tabla XVI Ensayos del concreto, coeficiente de variacion, TablaXV2 Ensayos del concreto, variaciones, XIV9.1; Tabla XIV6 Ensayos esclerometricos, IX. S Ensayos mal hechos, influencia, XIV9.1 Ensayos no destructivos, correlaciones con resistencia, XV6 Ensayos no destructivos, metodos, XV7 Ensayos sin caping, influencia, X1.2.1 Ensayos ultrasonicos, lX.S Envejecimiento del cemento, IVIS Epelboin Salomon, XVIII.9 Equipos a usar, metodos de ensayo COVEN IN , Tabla III.7 Erosion del concreto, XVI.4. 3 Esbeltez de la distribucion normal, XVI.6 Esbeltez de las probetas de ensayo, correccion, XI.2A Esclerometro, XV 4 .2 Escoria sidenirgica, cementos supersulfatados, IVl2 Escorias basicas, adiciones del cemento, IV 4 Estabilidad quimica del concreto, XVII Estadisticos, parametros muestrales, XVI.S. l Estado Monagas, arena, ensayos de cemento, IV7.1 Estanqueidad, XII.3; Tabla XIU Estriccion, medida de la ductilidad, XVIII .6.3 Estructuras, deficiencia resistente, XVS .l ; XVS.2 Estructuras existentes, ensayos, XV3 Estructuras existentes, evaluacion, XVS Evaluacion de ensayos de resistencia, XIV Evaluacion de estructuras existentes, XVS Evaluacion de la cali dad del concreto, XIV ll.l Evaluacion de recubrimiento, XV7.2 Evaluacion estadistica, simbolos, XIV4 Evaporacion del agua interna, factores, V3 Expansion controlada, morteros, XVII.12.6 Exposicion del concreto a sulfatos, XVII.6.3; Tabla XVII.l Exudacion en el concreto, IIl.3 Fabrica Nacional de Cabillas, Venezuela, 1l.4

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Factor de compactacion, grado de plasticidad, 11.2.2 Factor de correccion, probeta de ensayo, X1.2.4 Factor de minoracion al corte, XI.6 Factor de rango ponderado, XIVS; Tabla XIV3 Falla del concreto, mecanismos, X1.7.3 Falso fraguado del concreto, IV 11 Falso fraguado severo, IV II Ferroaluminato tetracalcico, Tabla IV 1 Fibras, adherencia, XIII.2.4 Fibras, concretos epoxicos, XIII. 12 Fibras, deformacion, XIII.2.S Fibras, empleo como refuerzo, XIII.2.1 Fibras de refuerzo, concreto proyectado, XIII.3.7 Fibras de vidrio, XIII. 2. 1; Tablas XIII.2 y XIII.3; XIIL3.7 Fibras en el concreto, propiedades, Tabla XIII.4 Fibras en el concreto, tensiones, XIII.2.2 Fibras met:ilicas, XIII.2.l; XIII.3.7; TablasXIII.2 y XlII.3 Fibras para el concreto, tipos, XIII.2.3; Tabla XIII.3 Fibras plasticas, XIII.2.1, Tabla XIII.3 Fibras sinteticas, XIII.3.7 Fibras vegetales, Tabla XIII.3 Fibrocemento, XIII .2 Fibrocemento, fabricacion, XIII. 2. 7 Fillers, X.6.4 Fillers, adiciones neutras del cemento, IV 4 Finura Blaine, IVS Finura del cemento, IVS Finura del cemento, conclicionante de la exudacion, IVS Finura del cemento, resistencias, IVS, Figura IV 4 Finura del cemento, influencia en la resistencia, IVI Finura del cemento, superficie de contacto, IVS Finura del cemento, velocidad de hidratacion, IVS FIOR, XVIIL2.1 Flechas diferidas, retraccion y fluencia, XII.7.3 Fluencia, calculo de deformaciones, XII.7.2; Tabla XII.6 Fluencia, definicion y variables, XlI.7.1 Fluencia, evolucion, XII .7.2 F1uencia, variacion con el tiempo, Tabla XII.7; Figura XII.3 Fluencia del concreto, XII. 7 Fluidez del concreto fresco, temperatura, 11.5.2, Figura IIA Fluidez del concreto fresco, tiempo, 11.5.1; Figura II.4 Fluidez del concreto, 11.1.1 Flujograma del diseno de mezclas, Figura VI.4 Fosfatos, VII.3 Fraccion de agregado grueso, IlIA. 1 Fraccion defectuosa, XIV7 .7 Fraccion defectuosa, XVI. 7 1; Figura XIV3; XIV7.2

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Fracciones de agregados, combinacion, III.6; Tabla IIIl Fraguado, alteracion por materia organica, III.9.1 Fraguado, efectos de los azucares, V4.6 Fraguado, influencia de los bicarbonatos, V4.1 Fraguado del cemento, proceso, IV2 Fraguado del concreto, 110 Fraguado inicial, IX.2 Fraguado inicial, retardo, VII.S.2 Fraguado instantaneo, IV 1; IV 11 Fraguado rapido, carbonato de sodio, V4.1 Frecuencia de mediciones del asentamiento, XIVlO.2 Frecuencia de muestreo, ensayos de agregados, III.16.2 Friccion, resistencia al corte, X1.6.3 Fuego, accion sobre el concreto, XVI.S; XVI.S.2 Fuego, estimacion de danos, XV1.5.5 Fuego, reparaciones, XVI.S.6 FRP, XIII. 12 Fundici6n, XVIII.2.2 Galvanizado del acero, XVIIlI.4 Gauss, distribucion 0 campana, XVI.6 Gavera, VIII .4.2 Gel, ultramicroporos, XII.2.1 Gomas naturales, X.6.7 Gradientes termicos, concretos en masa, XIIIl O Grado de alcalinidad del agua, resistencia, V 4. 4 Grado de control, Tabla XIV5 Grado de dispersion. Vease: Desviacion estandar Grado de plasticidad, 11.2 .2 Graficos de control de calidad, XIV12 Granito, fuente de agregado grueso, III. 1 Granulometria, alta resistencia, Figura XIII. 1 Granulometria, cambios, II1l6.2 Granulomettia, control de calidad, II1l6.2 Granulomettia, definicion, I1I.4 Granulomettia, determinacion, I1IA.1 Granulometria, influencia en la calidad, I.S, Figura 1.4 Granulomettia adecuada, I1I.4.2 Granulomettia continua, Vl.14.2 Granulometria continua y trabajabilidad, I1I.4.2 Granulometria de los agregados, lubricacion, IIAA Granulometrias discontinuas, segregacion, III.4.2 Grava, III. 1 Gravilla, III. 1 Grietas, sellado con resinas, XVI.3.3 Grietas, sellos elasto-pl:isticos, XV1.3.6 Grietas activas, XVI.l.2 Grietas de secado, ancho, V3 Grietas debidas a retraccion plastica, V3 Grietas estabilizadas, XVI.l.2 Grietas muertas, XVI. 1.2 Grietas por retraccion pl:istica, IXA.l

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Grietas por sobrecargas, XVL2.2 Grietas vivas, XVl.L2 Griffith, principio, XI. 7.1 Grout, XIII.11 Grout, morteros sin retraccion, [V 12 Grouting Wase: Grout Gnias,IX.L4 Grumos en el cemento, envejecimiento, lVlS Grupos de barras, recubrimiento, XVII.lO.S Gtiinches, IX.L3 Gunite. Vease: Concreto proyectado Guri. Vease: Concreto en masa HA-SO, XVIIUl.l; XVIIU2.1; XVlII.l3 .2 Hidrataci6n del cemento, IV2; Figura IV2 Hidratacion del cemento, agua requerida, V2 Hidratacion del cemento, inicio y duracion, V3 Hidratacion incompleta, falta de curado, V3 Hidratacion temprana del cemento, IVI Hidn\ulico, cemento, I.l0 Hidrocarboxilos, V!l.S.2 Hidroxido de potasio, agua de mezclado, V4 .S, Tabla V2 Hidroxido de sodio, agua de mezclado, Tabla V2 Hidroxido de sodio, impureza en el concreto, V4.5 Hidroxidos carboxllicos, VII.3 Hinchamiento de los agregados finos, humedad, lll.14 Historia termica, madurez, XV4.4 Homo de cemento, IV 1 Humedad en los agregados, I1I.14; Figura !lI.l0 Humedad en los agregados, control, 1Il.14; 1Il.16.3 Humedad en los agregados, lluvias, I1I.16.3 Humedad en los agregados, modificacion del agua, 1Il.14 Humedad en los agregados, tipos, III. 14; Figura III. 9 Humus , impurezas en aguas de pantanos, V4.l3 HYL, XVllI.2.1 IMME, Universidad Central, IVlS ; XII.2A; XIVl; XVI Impenetrabilidad del concreto, XVII.6.1 Impermeabilizaci6n, VIL6 Impermeabilizacion, proteccion del concreto, XV11.l1.3 Impurezas, agua de curado, efectos, V3 lmpurezas, agua de mezcla, V2; VS.l, Tablas VI y V2 Impurezas, efectos sobre el concreto, V4 Impurezas en el concreto, aceites, V4.S Impurezas en el concreto, aguas acidas, V4A Impurezas en el concreto, azucares, V4.6 Impurezas en el concreto, carbonatos, V4.1 Impurezas en el concreto, concentraciones, V4, VS Impurezas en el concrelO, sales de hierro, V4.2

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Impurezas en los agregados, III.9 Impurezas en los agregados, sales naturales, Ill.9.2 Incendio, degradacion de resinas, XVII .11. 2 Incendio, elementos estructurales, XVLSA Incendio, estimacion de danos, XVLS.5 Incendio, inspeccion del concreto, XVI.S.S Incendio, sustitucion de elementos, XVLS.6 Incendios, caracteristicas, XVI. S.l Incorporadores de aire, VII.7 Incorporadores de aire, resistencia, VII .7 indice de impacto, Tabla XlIl.2 indice de plasticidad, concreto fresco, II.2.2 indices de calidad, concreto, XIV9.1 indices de control de agregados, III.l6.1 Inertes. Vease: Agregados Inhibicion del fraguado, azucares, V4.6 Inhibidor de la oxidacion, cemento, V4 Inhibidores, XVII.l L6 Inicio del endurecimiento, IVI Inspecci6n del agrietamiento, XVI.l.3 Inspeccion visual, limitaciones, XV7.2 Ion cloruro, concreto, Tabla V3 lanes sulfato, ataque a agregados, V4.11 ISO, morteros normalizados, VI.ll ISO, recomendaciones y gulas, VII.S.2 ISO-9000, gulas, XIV9.3 ISO-R[LEM, ensayo a compresion, XU; XI.2.4 Inyeccion de resinas, grietas, XVI.3.3 Juntas, clasificacion, X.3 Juntas, concretos simples, XIII.l3 .2 Juntas, elementos de calculo, X.2 Juntas, generalidades, X.l Juntas, longitud maxima, X.2 Juntas, medio ambiente, X.s.l Juntas, reduccion agrietamiento, X.l Juntas, rellenos rigidos, X.6 .1 Juntas, sellado, X.S Juntas, sellas contra presion de agua, X.6.9 Juntas, ubicacion, X.2 Juntas a tope, XA.l Juntas clave, X.4.2 Juntas de accion combinada, X.3.3 Juntas de construccion, X.3A Juntas de contraccion, X.3.1 Juntas de dilatacion, X.3.2 Juntas de expansion, X.3.2; X.4 Juntas de impermeabilizacion, X.S.2 Juntas de proteccion mecanica, X.S.3 Juntas de retraccion, ancho, X.3.1 Juntas de sellado. Wase: Sellos y Sellado Juntas de vaciado, cedazos desplegados, X.6.10 Juntas en pavimentos 0 pisos, X.2; X.3.1

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Juntas estructurales, resistencia al corte, XL6.2 Juntas frias, IX.l; IX.2 Juntas llave, XA.2 Juntas sobrepuest~, XA Juntas solapadas, XA.3 Kelly, penetrometro, !l.2.2 Klinker. Vease: Clinker La Vega, industria del cementa, I.lA Laboratorios. Wase: ASTM CI077 Ladrillos, el1orescencias, XVII.l3.2 Laitance,IX.2A Laminacion del acero, XVlIl.4 Litex, XVl.3A Latex acrilico, XIII. 12 Latex no emulsionable, XVlI.l2.5 Ley de Abrams, 1.7; VLS; XU; Figura XU Ley de Abrams, ajustes, VU3.2 Ley de Abrams, correcciones, VU 1 Ley de Abrams, diferentes edades, VLS.l Ley de Hooke, XII.5.3.1 Ley de Saul, madurez, IX.4.2 Ley de Stokes, IVS Lignitos, agregados, Tabla !lUO Limitaciones en el uso de aditivos, VIl.l Limite elastica convencional, XVIll .6.7 Limites de porcentajes de ultrafinos, III.S.3; Tabla III.5 Umites granulometricos, Figura III.3 Umites granulometricos, arena, lIlAl; Figura III.l Umites granulometricos, concreto en masa, TablaXmS Umites granulometricos, curvas promedio, Figuras III.3 y lIlA Umites granulometricos, diseno de mezclas, Tabla VLl Limo en agua de mezclado, efectos, V 4.7 Lingotes, XVlII 2.2 Longitud maxima de junta, X.2 Losas, juntas de construccion, X.3A Losas, recubrimientos, Tabla XVlL2 Losas, vaciado, IX.2 Lubricaci6n, caracteristicas del mecanismo, !l.4.1 Lubricacion, contenido de agua, [1.4.3 Lubricacion, granulometria, IIA.4 Lubricacion, inl1uencia de la pasta, IIA.2 Lubricacion, mecanismos, II.4 Lubricacion, rugosidad del agregado, Il.4.6; !lA.7; IIA.S Lubricacion, tamano maximo, !lA.s; IIA.7; !lA.S Madurez, IXA.2 Madurez, medicion, XV4A; XV6.4 Magnesia, Tabla IV]; Tabla IV2

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MalIas electrosoldadas, propiedades, XVIII.12.2 Mallas electrosoldadas, uso, XVlIl.12 Manchas superficiales, agua de curado, V3 Manejo del concreto, guantes, VII.s.l Maquina de Los Angeles, IILII Marcacion del acero, XVIlI.S Martillo de pendulo, XV4.2 Manillo de resorte, XV4.2; Figura XV4 Masa especlfica, XII. 1; XII.S.3.2 Materia org:'mica, agua de curado, V3 Materia organica, agua de mezcla, VS, Tabla VI Materia organica, determinacion, 1lI.9.1 Materia organica, ensayos, 1lI.9.1 Materia organica, fraguado, 1lI.9.1 Material imprimante, X.6.2 Materiales de sellado, X.6 Materiales metalicos, juntas, X.6.1 Matriz de la pasta de cemento, IV2 Mayoraci6n, resistencia de calculo, XIV7.3 Mecanismos de corrosion, refuerzos, XVIl.9 Mecanismos de densificaci6n, IX.3.1 Media movil, XIV 11 2 Medidor K, consistencia, Il.2.2 Mejoradores de resistencia, aditivos, VII.3.3 Melamina, VIlA Mesa de caldas, consistencia, Il.2.2 Mesa de caidas, superplastificantes, VIl.4 Mesa vibrante, IX.3.3 Metodo de la barra, reactividad potencial, IIUO Metodo de Powers. Vease: Remoldeo de Powers Metodo VeBe, plasticidad, Il.2.2 Metodos de ensayo, concreto, Tabla XVI Metodos de ensayo no destructivos, XV7.1 Mezcla de cementos, fraguado, IV 16 Mezclado, cualidades, VIlI.S Mezclado cruzado, VIII.5.1 Mezclado del concreto, VIII.S Mezclado del concreto, orden de llenado, VllI.S.3 Mezclado separado de la pasta, VIII .S.l Mezcladoras, VIIl.S Mezc1adoras, capacidad, VIII.S.2 Mezcladoras, eje de inclinacion variable, VIII.S.l Mezcladoras, eje horizontal, VIII.S.l Mezcladoras, eje vertical, VIII.S.l Mezcladoras, tipos, VIII.S.I; Figura VIII.2 Mezcladoras a contracorriente, VllI.S.l Mezcladoras estacionarias, VIII.S .l Mezcladoras moviles, VllI.5.1 Mezcladoras por gravedad, VllI.S.l Mezclas de cementos, precauciones, IV 16 Mezclas de laboratorio, VllI.6 Mezc1as de prueba, VU

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Mezclas de prueba, control de aditivos, VII.S.l Mezclas de prueba, control de calidad, XIV7.S Mezclas de prueba, laboratorio, XIV7.S.2 Mezclas de prueba, obra, XIV7.S.1 Microaleaciones, efectos en eI acero, XVIII. 5. 7 Microaleantes, XVlII.5.7 Microporos del concreto, sellado, XVII.I1.3 Microsilice, adiciones del concreto, VII.1 Microsilice, concretos alta resistencia, Tabla XIII. I MIDREX, XVlII.2.1 Miembros estructurales, resistencia al corte, Xl.6.2 Ministerio de Obras Publicas, obras, 1.1.4 Modelo de lubricaci6n, 11.4; Figura 11.3 Modificadores, tiempos de [raguado, VII.5 MOdulo de elasticidad, XII.S.3; Tabla XlII.5; XVIII.6.2 M6dulo de e1asticidad, calculo, XII.5.3.4 M6dulo de e1asticidad, variables, XII.5.3.3 M6dulo de e1asticidad dinamico, XII.5.3.2 M6dulo de elasticidad normativo, XII.5.3.2 M6dulo de Hnura, cedazos, Tabla I1I.2 M6dulo de finura, definici6n, III. 7; Tabla IiI.3 M6dulo de finura, ventajas, I1I.7; Figura ilLS M6dulo de rigidez , XII.5.4 M6dulo de rotura, XI.5.1 M6dulo secante, XII.5.3.2 M6dulo tangente, XII.5.3.2 Molienda del clinker, IV 1 Morteros de cementa, expansi6n controlada, XVII.l2.6 Morteros de cementa, reparaci6n, XVII.12.4 Morteros de prueba, agua de mezclado, V5.2 Morteros expansivos, XIII.ll Muelle de SIDOR, XIiI.6.2 Muestras, ensayos de resistencia, XIV 10.1 Muestras moldeadas en sitio, resistencia, XV6.5 Muestras moldeadas en sitio, XV4.5; Figura XV7; Tablas XVI y XV2 Muros , recubrimientos minimos, Tabla XVll.2 Nasser K.: Wase Medidor K. Neopreno, sellado de juntas, X.6.1; X.6.3; X.6.7 Nitratos, VII.S.l Nitritos , VII.S.l Nivel de conHanza, resistencia media, XIV 11.1 Norma AWS 01.4, XVIII.lO; Tabla XVIII.S; XVIII. 10.2 Norma COVENIN. Vease Anexo IV Norma COVENIN 2S, cementos, 00; N5; M; XVI1.6.2 Norma COVENIN 109, ali hbre, XVI1.4.2 Norma COVENIN 254, cedazos de ensayos, m.4.l Norma (OVENIN 255, granulometrfa, IlL4.l Norma (OVENIN 256, ensayo colorimetJico, m.9.l ; XVILl.5 Norma (OVENIN 257, contenido de terrones, I1LS.3; XVIU.5

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Norma (OVENIN 25S, ultrafinos por tamizado, IlI.S.l Norma (OVENIN 259, ultrafinos por sedimentaci6n, IlI.S.l Norma (OVENIN 260, pmiculas livianas, 1l1.9.1 Norma (OVENIN 262, reactividad potencial, IIU 0; XVII.l.I Norma (OVENIN 263, peso unitario de agregados, III.l3.l Norma (OVENIN 264, agregados gruesos, dimensiones, IlI.12.1 Norma (OVENIN 265, dureza, agregados gruesos, III.lI Norma (OVENIN 266, desgaste, agregados gruesos, III. I I Norma (OVENIN 267, desgaste, agregados gruesos C> 19 mm), III. 1 I Norma (OVENIN 268, abson::i6n, agregado fino, llI.l4; Xl1.2.4 Norma (OVENIN 269, abson::i6n, agregado grueso, I1U 4; XlL2.4 Norma (OVENIN 271, disgregabilidad, agregados, IILl 0; XVILl.3 Norma (OVENIN 272, humedad superficial, agregado fino, IlI.14 Norma (OVENIN 274, agregados, vacios, III.l3.3 Norma (OVENIN 275, impurezas, resistencia de morteros, III.9.1 Norma (OVENIN 276, reactividad potencial, IIU 0; XVII. U Norma (OVENIN 277, agregados, impurezas, III.9 Norma (OVENIN 277, requisitos, agregados, III.4.1 Norma (OVENIN 304, ensayo de doblado en mo, XVIII.6.4 Norma (OVENIN 316, barras con resaites, XVIII.6 Norma (OVENIN 316, designaci6n, Tablas XVllIJ y XVIII.4 Norma (OVENIN 338, ensayo a Ia compresi6n, 1.7.2; Xl.2 Norma (OVENIN 339, asentamiento, Cono de Abrams, II.2.1 Norma (OVENIN 341, ensayo a tracci6n inclirecta, Xl.5.2 Norma (OVENIN 342, ensayo de tracci6n, Xl.5.l; Xl.2.4 Norma (OVENIN 343, ensayo de tracci6n, Xl.5.l Norma (OVENIN 344, concreto fresco, XlVIO.l Norma (OVENIN 345, correcci6n por esbeltez, Xl.2.4; XV3.1 Norma (OVENIN 349, peso unitario, XlI.l Norma (OVENIN 350, resistencia a compresi6n, Xl.2.4 Norma (OVENIN 351, aclitivos quimicos, VIU Norma (OVENIN 352, tiempo de fraguado, N6 Norma (OVENIN 354, mezclas de labaratorio, VIII.6

Norma (OVENIN 355, aclitivos incorporadores de aire, VIU Norma (OVENIN 356, aclitivos quimioos, Vll.l; Vll.4; Vll.S.2; Vll.S.4; Tabla Vll.l Norma (OVENIN 357, aclitivos, VII.S.2 Norma (OVENIN 361, barras y roUos de acero, XVIII.5.2 Norma (OVENIN 484, morteros, cubos de 2", V5.2 Norma (OVENIN 4S7, finura, penneabilimetro, NS Norma (OVENIN 488, finura, turbidimetro, NS Norma (OVENIN 493, aguja de Vicat, IV6 Norma (OVENIN 495, cementa, alior de hidrataci6n, IVIO Norma (OVENIN 497, morteros, resistencia a tracci6n, IV7 Norma (OVENIN 49S, morteros, resistencia a compresi6n, M Norma (OVENIN 505, acero, alambres, XVIII. 11 Norma (OVENIN 633, concreto premezclado, VI.4.4; VIIL5.4; VIII.7; VIII.7.2; Tabla XlVI Norma (OVENIN 803, aceros, definiciones y cIasili.caci6n, XVIIU Norma (OVENIN 935, cementa Portland-escoria, IV5 Norma (OVENIN 1609, XV4.2 Norma (OVENIN 1661, Poisson, coeficiente XlI.5.3.2 Norma (OVENIN 1681, propagad6n de ondas, XlI.5.3.2; XV4.l Norma (OVENIN 1688, frecuencias fundamentales, XII.5.3.2 Norma (OVENIN 1753, acciones sismicas, XVIII.6.7 Norma (OVENIN 1753, aclitivos, hmitaciones, XVIU 1.5 Norma (OVENIN 1753, agrietamiento, control, XVI.2 .4 Norma (OVENIN 1753, agua de mezclado, i6n c1oruro, Tabla V3 Norma (OVENIN 1753, agua de mezclado, XVll.5 Norma (OVENIN 1753, agualcemento, maximos, VI.5.3 Norma (OVENIN 1753, barras de refuerzo, XVIII.5.2 Norma (OVENIN 1753, ailculo del mOdulo Ec, XII.5.3.4 Norma (OVENIN 1753, cahdad de agregados, 1II.3 Norma (OVENIN 1753, cahdad del agua, VIll.3.3 Norma (OVENIN 1753, cahdad del concreto, I.6 Norma (OVENIN 1753, cementa de a1bafuleria, IV12 Norma (OVENIN 1753, concreto, compactaci6n, lX3 Norma (OVENIN 1753, concreto, estanqueidad, XlI.3 Norma (OVENIN 1753, concreto, vaciado, lX2.2 Norma (OVENIN 1753, concreto confinado, XVI.2.3 Norma (OVENIN 1753, concreto simple, XlII.l3 Norma (OVENIN 1753, conductos de a1urninio, XVIUO.S

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Norma (OVENIN 1753, confiabilidad del diseno, VIII.7.2 Norma (OVENIN 1753, contenido de sales, XVll.lO.5; XVILlO.6 Norma (OVENIN 1753, corte por mcci6n, Xl.6.3 Norma (OVENIN 1753, criterios de aceptaci6n, XlVIO Norma (OVENIN 1753, cuanti!, diseri.o, XlV7.3 Norma (OVENIN 1753, curado, requerimientos, lX 4.1; lX 4.2 Norma (OVENIN 1753, curado acumulado, lX4.2 Norma (OVENIN 1753, estructuras, evaluad6n, XVS Norma (OVENIN 1753, flechas cliferidas, XlI.7.3 Norma (OVENIN 1753, juntas, disposici6n, Xl Norma (OVENIN 1753, juntas de construcci6n, X3.4 Norma (OVENIN 1753,juntas de expansi6n, X3.2 Norma (OVENIN 1753, juntas de impenneabilizaci6n, X5.2 Norma (OVENIN 1753,juntas de retracci6n, X3.1 Norma (OVENIN 1753, materiales para el concreto, VIII.3 Norma (OVENIN 1753, mezclado, duraci6n, VIII.5.4 Norma (OVENIN 1753, nl1mero de muestras, XlVIO.l Norma (OVENIN 1753, Poisson, coeficiente XlI.5.l Norma (OVENIN 1753, recubrimientos minimos, XVILlO.5 Norma (OVENIN 1753, requisitos resistenres, XlV7.5 Norma (OVENIN 1753, resistencia a la tracd6n, Xl.5.4 Norma (OVENIN 1753, resistencia a los sulfatos, XVI1.6.3 Norma (OVENIN 1753, resistencia aI aplastamiento, Xl.S Norma (OVENIN 1753, resisiencia aI corte, Xl.6.2 Norma (OVENIN 1753, resistencia requerida del concreto, VI.4.4 Norma (OVENIN 1753, retracci6n, refuerzo, XII.4; XlI.6.4 Norma (OVENIN 1753, solape, longitudes, XVllI.9 Norma (OVENIN 1753, tamaflo maximo, VI.4.2 Norma (OVENIN 1753, tubas embutidos, lX.2.3 Norma (OVENIN 1753, uso de aclitivos, VII. 1 Norma (OVENIN 1753, uso de laminados, XVIII.l1.2 Norma (OVENIN 1756, estructuras dafladas, XVS.4 Norma (OVENIN 1976, ensayos del concreto, XlVI Norma (OVENIN 2385, agua de mezclado, V5.1; V5.2; XVII.5 Norma (OVENIN 2503, arena, ensayos de cementa, IV7.12 Norma (OVENIN 2830, morteros sin retracci6n, IV12 Norma (OVENIN 3134, cemento con acliciones, IV5 Norma (OVENIN 3400, impenneabilizaci6n, Xl Norma espanola UNE, IV? Normas COVENIN, control de agregados, Tabla 1II.?

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Nonnas de desempeno, IVS Nonnas ISO,mcendio, XVI.S.l; Figura XVl.2 Nucleos, aceptacion, XV3.2 Nucleos, concreto, XV3 .1 ; Tabla XVI Nucleos, numero de ensayos, XV3 .1 ; XV3.2 Numero de ensayos, VI.4.4; XIVILI Numero de muestras, agregados, IIU 6.2 Numero de muestras, concreto, XI.2 Numero de rebote. Vease: Ensayo esclerometrico Numero minimo de muestras, XIV 10. 1 Numero minima de probetas por ensayo, XIVIO .2 Ondas ultrasonicas, humedad, III. 14.5 Ottawa, arena, IV7.1 Oxido de hierro, Tabla IV2 Palanquillas, XVIII.2.2 Pariimetros del univers~, XIVS. l Parametros estadisticos, XIVS; XIV 10.2 Parches de reparadon de concreto, XVII.l2.4; XVII.l2.7 Paredes delgadas, ambientes agresivos, Tabla XlII.7 Paredes delgadas, concretos, XIII.5 Paredes delgadas, recubrimientos, Tabla XIII .7 Paredes delgadas, retraccion, XIII.5. 1 Particulas en suspension, efectos, V4.7 Pasta de cemento, agentes agresivos, XVII.6 Pasta de cemento, ataque, XVI1.2 ; XVIl .4 Pasta de cemento, cristalizacion, XVII.3.3 Pasta de cemento , deslavado, XVI!'3.1 Pasta de cemento, deterioro, XVI!.3; XVI!.4 Pasta de cemento, deterioro, iicidos, XVII.4.3 Pasta de cemento , disolucion, XVIl .3.2 Pasta de cemento, influencia en lubricacion, Il.4.2 Pasta de cemento, matriz, IV2 Pavimentos, agrietamiento, XVI.2.2 Pavimentos, compactacion, IX.3.4 Pavimentos, deterioro, XV!.4.1 Pavimentos, juntas, X.2 Peletizacion, XVIII. 2. I Peliculas protectoras, concreto, VII. 6 Penetrometros, 11.2. 2 Penetrometros, tiempo de fraguado, IV6 Pequenos volumenes de concreto, VII1.2. 1 Percolacion, presiones, VII.6 Percolacion, autosellado de grietas, XV!. 3. 1 Permeabilimetro Blaine, cemento, IVS Pervibradores, IX.3 Peso especifico , XII. I Peso especifico, agregados, II!. 13.3 Peso unitario, agregado liviano, XIII .4.3 Peso unitario, agregados, III.l3 Peso unitario, valores tipicos, XII . 1 Peso unitario compacto, III .13.2 Peso unitario suelto, III.13.I; Tabla III.6

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Petroleo , efectos en el concreto, V4.S PH , aguas de mezclado, VS, Tabla VI PH, efectos en el concreto, V4.4 Picnometros, VII.S.2 Pilas de aireacion, XVIl.9.1 Pilas de puentes, danos, XVI.4.2 Pilas electroquimicas, XVI!.9. 1 Pilotes prefabricados, Tabla IX. 3 Pintado del refuerzo, corrosion, XVII.l L4 Pirophistica, condicion, XII!.4.1 Pistola de Windsor, XV4.3 Placas, recubrimientos, Tabla XVIL2 Plasticidad, indice, Il.2.2 Plastificantes, aditivos, VIl .4 Poisson , coeficiente, XI!, S.1 Polietileno, X.6.3 Polimerizacion, resinas, XVIl.12 .5 Polimeros de polisulfuro, X.6.2 Polimeros sinteticos, XIII.12 Polimetilmetacrilato, XIII. 12 Polipropileno, XIII .2.1 Poros , cementa hidratado, XIl.2.2 Poros, red interna, VI!.6 Poros del concreto, sellado, VII. 6 Porosidad , XII .2 Porosidad, agregado, XIl.2.3 Porosidad, concreto, corrosion , XVII. 10.3 Porrero , j. Yease: Anexo II Portland. Vease: Cemento Potencial de corrosion , proteccion, XVII.l1.1 Potencial de media celda, XV7.2; Tabla XV3 Prefabricacion , encofrado, IX.3.2 Premezclado, ajustes, VIl.4 Premezclado, empresas, 11.5 Premezclado, mezclado, VII.4 Premezclado, transporte, VII!. 7. 1 Prepack, concreto con fibras, XIIl. 2.7 Principios de estadistica, XIV 1; XIV3 Probabilidad de excedencia, XlV 11.1; Figura XIV2 Probabilidad de no excedencia, XIV7. 1 Probabilidad de ocurrencia, XVl.6 Probetas, correccion, XJ.2.4; Tablas XU y XI.2 Probetas, rotura, X!.7.2 Procedimiento Tremie, vaciado bajo agua, lX.2.4 Proceso de fraguado, cemento, IV2 Procesos bajo control, XJ.2 Profundidad de grietas, XVI.L3 Promedio , XIVS Promedio del univers~, XV!.6 Propiedades de los agregados, relacion con la calidad del concreto, IIUS; Figura IIUl Propiedades del concreto, principales relaciones, 1.9

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Propiedades normativas del acero, XVIII.6 Propiedades tennicas del concreto, XIl.4 Proteccion catodica, pinturas, XVIU 1.1 Puente General Rafael Urdaneta, XIII.6.2 Puerto Cabello, pilotes de concreto, I.l.4 Puzolanas, adiciones del cemento, IV4 Puzolanas, adiciones del concreto, VII.l Radio de accion del vibrador, Tabla IX.3 Radiografia, limitaciones, XV7.2 Rango , XIV5 Rango, capacidad de accion de un aditivo, VII.4 Rango muy alto , superplastificante, Figura VIJ.2 Rango ponderado, XIV5 Rango ponderado, estimacion de la desviacion estandar, XIV 10.2 Rango ponderado, factor, XIV5; Tabla XIV3 Reactividad , III.lO Reactividad, cementos con bajo contenido de alcalis, control, Ill. 10 Reactividad, ensayos petrograficos, III.lO Reactividad, ensayos quimicos, III.l O Recetas , mezclas de concreto, VI.l Rechazo del concreto, criterios, XIVll.3 Recubrimiento , Tabla XII. 1 Recubrimiento para el sellado de grietas, XVI.3.5 Recubrimientos , evaluadores, Tabla XV3 Recubrimientos minimos del concreto, Tabla XVIJ.2 Red de microgrietas, XVI!.4.5 Reduccion de segregacion por aditivos, VII.4 Reduccion del hierro, XVIII.2.1 Refuerzo metalico, reparadon de daflos por corrosion, XVII.S Refuerzo contra la retraccion, XII.6.4; Tabla XII.S Reglas vibratorias, IX.3 Reglas vibratorias, IX.3.4 Relacion agualcemento, alteraciones, Tabla XlVI Relacion triangular, aditivos modificadores, VI!.3 Relacion triangular, ajustes en diseno de mezclas, VI.l3.1 Relacion triangular, aplicacion en diseno de mezclas, VI.6.1 Relacion triangular, Figura VI!. 1 Relacion triangular, influencia del tamano maximo, Ill.5 Relaci6n triangular, parametros inf1uyentes, 1.7.1 Relacion triangular, VI.2 Relacion triangular, VI.6 Remates de azufre, XU.l Remezclado del concreto, limitaciones, IX.2.2 Remoldeo de Powers, metodo, Il.2.2 Reologia , alcance, II.l Reologia, alteraciones, II.5

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Reparacion de ef1orescencias, XVILl3.4 Reparacion de estructuras submarinas, XII!. 3. 7 Reparacion de vias de agua, VI!.5.1 Reparacion de concreto, incendios, XVI.5.6 Reparacion de grietas, XVL3 Reparacion del concreto daflado por agentes quimicos, XVII. 7 Reparacion del concreto, caracteristicas del parche, XVII.l2.4 Reparacion del concreto, latex, XVII.l2.5 Reparacion del concreto, limpieza de superficies, XVILl2.2 Reparacion del concreto, materiales de relleno, XVII .12.3 Reparacion del concreto, remocion de material danado, XVII.l2.1 Reparaciones con concretos epoxicos, XII!. 12 Representacion grafica del control de calidad en obra, XIV12; Figura XIV4 Requemado , retocado de grietas, XVI .2 .5 ResaItes , geometria, XV111.6.6 Resinas acrilicas, XVILl1.3; XVII.l2.5 Resinas acrilicas, sellado de grietas, XVI.3.4 Resinas epoxicas, XV1.4.1 Resinas epoxicas , juntas de construccion, X.3.4 Resinas epoxicas, limitaciones, X.3.4; XVI.3.3 Resinas epoxicas, sellado de grietas, XVL3.3 Resinas ep6xicas, usa como material de reparacion, XVILl2.7 Resinas epoxicas adherentes, XVII. 12 1 Resinas vinilicas, XVII.l2.5 Resistencia , curado al vapor, Figura IX.5 Resistencia, curado humedo, IX.1.4 Resistencia, evaluacion de ensayos, XIV Resistencia, perdida por vados, IX.3.1 Resistencia, relacion con alC, XI.l Resistencia, valores anonnalmente bajos, XIV7. 2 Resistencia a compresion, inf1uencia de la probeta, XU.4 Resistencia a compresion, relacion con a, Formula (1.2) Resistencia a compresion, variaciones en morteros de prueba, VS.2 Resistencia a la abrasion, usa de superplastificantes, VII.4 Resistencia a la compresion, tamano maximo optimo, IlLS; Figura Ill.7 Resistencia a la traccion del acero, XVIII.6.1 Resistencia a la traccion del concreto, X!.5 Resistencia a la traccion indirecta del concreto, Tabla XlII.5 Resistencia a la traccion, requerimientos, XVII1.6.7 Resistencia a traccion vs compresion , XI. S.4

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Resistencia a traccion, variables influyentes, XI.S.4 Resistencia al aplastamiento, XI.8 Resistencia al cone Vs. compresion, XI.6.1 Resistencia al cone, XI.6 Resistencia al desgaste, maquina de Los Angeles, mIl Resistencia cedente, XVIII.6.2 Resistencia de los agregados, inlluencia de los gruesos, m11 Resistencia de los agregados, limitaciones, IlU 1 Resistencia de moneros Vs. resistencia de concretos, Figura IV3 Resistencia del agregado liviano, XIII. 4.3 Resistencia del concreto, crecimiento, XU; Tabla XU Resistencia del concreto, efecto de la temperatura, XVI.S.2 Resistencia del concreto, influencia de carbonatos y bicarbonatos, V4. 1 Resistencia del concreto, inlluencia de las aguas acidas, V4.4 Resistencia del concreto, influencia de las aguas alcalinas, V4.S Resistencia del concreto, influencia de las impurezas inorganicas, V 4.3 Resistencia del concreto, influencia del agua de mar, V4.12 Resistencia del concreto, probabilidad de ocurrencia, XIVll.2 Resistencia del concreto, rangos, Figura 1.2 Resistencia del concreto, reduccion por presencia de petroleo, V4.8 Resistencia del concreto, reduccion por uso de aguas contaminadas, V4.13 Resistencia del concreto, reduccion, aguas contaminadas por efluentes, V4.10 Resistencia del concreto, relacion con resistencia de los agregados, IIU 1 Resistencia del concreto Vs. resistencia de moneros, Figura IV3 Resistencia en obra vs cilindros de ensayo, XI.2 Resistencia especificada en el proyecto estructural, XIV7.1 Resistencia mecanica, variables influyentes, XU Resistencia mecanica de los cementos determinacion, N7 ' Resistencia media a usar en el diseno de la mezcla de concreto, XIV7.4 Resistencia media con pocos ensayos, nivel de confianza, XIV 11. 1 Resistencia media del concreto, incertidumbre, XNIU Resistencia media del concreto, medida de la calidad, XNIU Resistencia potencial del concreto, XY2.1

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Resistencia requerida , diseno de mezclas, VI.4.4 Resistencias , mayoracion del valor empleado en el calculo, XIV7.3 Responsabilidades por danos en el concreto, XVI.2.7 Resultados de resistencia anomalos, XIVlO.4 Retardadores, aditivos, VII.S.2 Retraccion, calculo, XII.6.3; Tabla XII.4 Retraccion, definicion y variables, XIL6.l; XII.6.3 Retraccion, facto res influyentes, 11.3 Retraccion, incremento con la edad, Tabla XII.2 Retraccion, juntas, X3.l Retraccion, origen, IU Retraccion, refuerzo , Xll.6.4 Retraccion, variacion con eltiempo, XII.6.2 Retraccion compensada, XIlU 1 Retraccion de fraguado, grietas, XVI.2.S Retraccion de fraguado, mitigacion de efectos, IU Retraccion de fraguado, perdida del agua de la mezcJa,lL3 Retraccion del concreto, XIL6 Retraccion en estado endurecido, grietas, XVI.2.5 Retraccion evolucion, XII.6.2 Retraccion hidraulica, concreto endurecido, IU Retraccion impedida, XII.6.S Retraccion plastica, ambiente de curado, V3 Retraccion plastica, grietas, V3; XVI.2.S Retraccion plastica: Yease Retraccion de fraguado Revibrado del concreto, XI.2 Revibrado, IX.3.S RlLEM-ISO, resistencia mecanica del cemento, IV7 Rio Claro, arena usada en Guri, XIIl.IO.2 Rugosidad del agregado, influencia en mecanismo de lubricacion, 1l.4.6 Sacarosa, VILS.2 Saco de cemento, unidad de medida, IV 13 Sacos de cemento, almacenamiento, IV 15 Sacos de cemento, almacenamiento, VllI. 3.2 Sacos de cemento, IV13 Sal de Candlot , V411, XVII.4.4 Sal de Epson, XVlLl3.2 Sal de Glauber, XVlLl3.2 Sales, tolerancias en aguas de mezclado, Tabla V2 Sales de Zinc, VIU Sales de hierro, concentraciones en agua de mezclado, Tabla V2 Sales en el concreto, contenidos tolerables, XVII. 10.6 Sales inorganicas, tolerancias en el concreto, V4.3 Sales minerales, contenido total tolerable en agua de mezclado, VS Sales naturales, impurezas en los agregados, llI.9.2 Salud, riesgo en el usa de aditivos, VII.S.l

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Sandblast, XVlLl2.2 Sangrado: Vease: Exudacion Saque de agregados, IIl.16.! Saque, mina de agregados, lll.2.2 Saques de agregados, 1.2 Schmidt, manillo, XV4.2 Segregacion del concreto, Tabla XIV 1 Segregacion, definiCion, 1lI.6 Segregacion, estabilidad, ILl.3 Segregacion, formas de evitarla, 111.6 Segregacion, propension segDn medicion con el Cono de Abrams, II.2.! Segregacion, reduccion por aditivos, VII. 4 Segregacion, relacion con los agregados, 11.1.3 Segregacion, riesgo, IX.3.1 Seguridad de la obra, amenaza sobre , XlVI 1.3 Seguridad estructural, relacion con el promedio de la resistencia, XVI. 7. 1; XIV7.2 Seleccion de muestras de ensayo, XIV 1 Seleccion de terceos para la toma de muestras, XNlO.l Selenitosos. Vease: Agregados selenitosos Sellado, materiales de aplicacion en caliente, X6.S Sellado de grietas, Tabla XVI.3 Sellado de grietas con resinas, XVU.3; XVI.3.4 Sellado de juntas, X.5 Sellado de juntas, desempeno, X.7 Sellado de juntas, materiales, X.6; X.6.1 a X.6.8 Sellado de juntas, materiales con propiedades pIasticas, X6.4 Sellos de juntas, elementos preformados, X.6.7 Sellos de juntas, impermeabilizantes , X.6.8 Separacion de juntas de retraccion, X.3.1 Shotcrete. Vease: Concreto proyectado SIDOR, primera colada, Ll.4 Silicato dicaleico, Tabla IVI Silica to tricalcico , alta proporcion, IV3 Silicato tricaleico, Tabla IV 1 Silice, Tabla IV2 Siliconas, XVlLl1.3 Silicones, X.6.2 Sinterizacion, XVIll.2.1 Sismos, agrietarrtiento en esuucturas, XVI.2.3; XVI2.4 Sismos, concreto confinado, XII.S.2 Sismos, estructuras danadas, XV8.4 Sismos, riesgo de inestabilidad, XVI.2.3 Sistema tipo tuneL Yease: Paredes delgadas Sistema tipo tunel, usa de superplastificantes, VII.4 Sistema tunel, IX.S SIVENSA, Ll.4; XVlII.S.l SmeatonJ, Ll.2 Sol, coloide del cemento, IV2 Sola pes de barras de acero, XVIII. 9

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Soldadura a tope , XVIlLlO.l Soldadura con solape, XVIlLlO.2 Soldadura de barras de refuerzo, XVlILlO Soldadura, configuracion del biselado, Tabla XVIlI.9 Soldadura, control de calidad, XVIlLlO.4 Speedy-Vac, humedad en agregados finos, IlL 14.3 Sulfato de calcio, impurezas en los agregados, III.9.2 Sulfato de magnesio , concentraciones permisibles en agua de mezclado, Tabla V2 Sulfato de sodio, agua de mezclado, valores maximos tole rabies, Tabla V2 Sulfatos , cementos resistentes, XVIl.4.4 Sulfatos, concentracion, XVII.6.3; Tabla XVII. 1 Sulfatos, impurezas en el concreto, V4.11 Sulfito de sodio, concentraciones tolerables en agua de mezclado, Tabla V2 Sulfoaluminatos de caleio, XVII.4.4 Supercemento, Tabla IVS Super£icie de falla del concreto, XL 7.3 Superplastificantes, aditivos, VII.4 Superplastificantes, efectos en la resistencia a la com presion, Figura VI1.2 Tamano maximo, definicion, 1ll.S Tamano maximo, influencia en lubricacion, 11.4.5 Tamano maximo, limitaciones, VI.S.2 y XV2 Tamano maximo, resistencia, IlLS; Figura IlLS Tamano maximo permitido, VI.42 Tamizado con agua, ultrafinos, IIl.S.1 Tarrtizado del cemento, determinacion de grumos, NlS Taponamiento de vias de agua, VIl.S.l Tapping, XVILl3.3 Tasa de evaporacion del agua interna, factores, V3 Temperatura, efecto en el agrietamiento, XVI.2.6 Temperatura, efecLos sobre la resistencia del acero, XVI.S.3 Temperatura, perdida de resistencia del concreto, XVI.S2 Temperatura ambiental, cambios en la fluidez, 11.5.2 , Figura 11.4 Temperatura del cemento, efectos esperados, IVII Temperatura del concreto, estimacion segun ACl 305 R, lV 11 Temperatura maxima del cemento suministrado, IV 11 Tenor , mineral de hierro, XVIIL2 Terceo , IX.1.l Textura superficial, agregados gruesos, lIU2.2 Textura superficial, cantos rodados, III. 12.2 Textura superficial, materiales de trituraci6n, IIl.l2.2 Tiempo de espera, perdida de fIuidez del concreto fresco, 11.5.1; Figura Il.4 Tiempo de fraguado del cemento, definicion, IV6

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Tiempo de fraguado, inOuencia de las impurezas inorganicas, V43 Tiempo de fraguado, inOuencia de los aditivos, VlL 1 Tiempo de mezclado del concreto, VlIL5A; Figuras VlIU y VIllA Tiempo de vibrado, IK3.1 Tiempos de fraguado, afectaci6n por carbonatos, V4,1 Tiempos de fraguado, modificadores, VIL5 Tiempos de fraguado, retardos par aditivos, VIU Tiempos de fraguado, variaciones en morteros de prueba, V5,2 Tipo de cementa y duraci6n del curado, IXA,I Tipo de cementa, calor de hidrataci6n, Figura IV5 Tipos de cementa, composici6n usual, IV3; Tabla IV4 Tipos de cementa, IV3; Tabla IV4 Tipos de dispersiones de la resistencia del concreto, XIV9 Tipos de mezcladoras, VlIL5, 1 Tixotropia del concreto, ll,1 Tixotropia, aditivos mejoradores, VllA Tixotropia, IK3; IX3,I Tixotropia , propiedad del concreto, II. L2 Torna de muestras, ensayos de resistencia, XlVlOJ Toma de muestras, frecuencia , XIVlO,I Torres gruas, IX,L4 Torres trepadoras, IX,L4 Torsionado en frio del acero, XVIIL5,5 Trabajabilidad percibida, V[JJ.4.2 Trabajabilidad, condiciones para el bombeo, IX,L7 TrabajabUidad, medici6n can el Cono de Abrams, 11.2,1 Trabajabilidad, propiedad del concreto fresco, 11.2 Trabajabilidad, relaci6n con la Ouidez, II. L 1 Tracci6n pura, ensayo, XIS3 Transporte del concreto, IX,I Transporte par tuberias, longitud equivalente, Tabla IKI Tremie, sistema, XIIL6, 1 Tremie, vaciado bajo agua, IX,2,4 Trompa de elefante, XIlUO,6 Trompos , VIlIS 1 Tuberias de concreto, ataque quimico, XVIL43 Tuberias de concreto, destrucci6n par aguas de montana" V4A Tuberias, bombeo del concreto, IX , L 7 Tubos embutidos, paso de gases 0 vapor, IK23 Tubas para el vaciado del concreto, IX, L2 Turbas, impurezas de aguas provenientes de pantanos, V4,13 Turbidimetro de Wagner, determinaci6n de la finura del cementa, IV8 Two Union Square, Seattle , XIIU

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Ultrafinos , acci6n puzolanica, 111.8,2 Ultrafinos, acumulaciones, IlL8,3 Ultrafinos, caracterizaci6n, 111.8; llL8.1 Ultrafinos, composici6n litol6gica, Tabla lIlA Ultrafinos, efectos de la arcilla, 111.8,2 Ultrafinos, efectos de materiales calizos, 111.8, 2 Ultrafinos, efectos en el concreto fresco, I1L8,2 Ultrafinos, componentes siliceos, llL8,2 Ultrafinos, influencia en la lubricaci6n, 11.4 Ultrafinos, limites en su usa, 111.83 Ultrafinos, porcentajes pennisibles, III.8J; Tabla m5 Ultrafinos, precauciones, llL83 Ultrafinos, subproducto de la trituraci6n, I1LS3 Ultrafinos, terrones, llL83 Ultrafinos, usa en concretos pobres, llL8,2 Ultramicroporos, XVILl03 Ultramicroporos del gel, XIL2,1 Ultras6nico-eco, hmitaciones, XV7,2 Ultrasonido, aplicaciones, XVL5,5 Ultrasonido-eeo, Tabla XV3 UNE, norma espanola, IV7 Unidad de mezcla ; Terceo Vaciado bajo agua, dosificaci6n, IX,2A Vaciado bajo agua, IX,2A Vaciado de columnas, IX,2,2 Vaciado de losas y vigas, IX,2, 1 Vaciado del concreto, espesor de capas, IX,2J; IK3J Vaciado del concreto, IX,2 Vaciado par capas, IX3,I Vaciados continuos, cambios de asentamiento, 11.52 Vaciados de segunda etapa, XIII. 11 Vaciados verticales, IXI2 Valor fieticio de la relaci6n agua/cemento, VlU,I Variabilidad debido a ensayos mal hechos, XIV 1 L 1 Variable tipificada de la distribuci6n normal, XVl,6; Tabla XIV4 Variaci6n de los ensayos del concreto, XIV2; Tabla XIV2 Variaciones de la resistencia debidas al ensayo, XIV9,I Variaciones en la calidad del concreto, origenes, XIV2; Tabla XlVI VeBe , consist6metro, XIIL9 Velocidad de hidrataci6n, finura del cementa, IV8 Velocidad de pulso ultras6nico, XV4,I; Figura XVI; XV6,1 Velocidad de pulso ultras6nico, aplicaciones, Tabla XV3 Velocidad de pulso ultras6nico, correlaci6n can resistencia, XV6, 1 Velocidad de pulso ultras6nico, limitaciones, XV72

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Velocidad de pulso ultras6nico, varianza, XV4,6; Tablas XVI y XV2 Venezuela , industria siderurgica, XVIIIS 1 Ventanas , vaciado de columnas, IX,2,2 Vibraci6n del concreto, otros metodos, IX3,6 Vibraci6n del concreto, tiempo de vibrado, IX3.l Vibracion externa, IX3,2 Vibrado, compactacion, IX3 Vibrador de cuna, IX3,I Vibrador neumatico, IX3 ,1 Vibradores, contacto can las barras de refuerzo, IX3J Vibradores, rendimiento de compactacion, Tabla IXJ Vibradores de inmersion, IX3,I Vibradores de inmersion, caracteristicas, Tabla IXJ Vibradores de inmersion, frecuencias recomendadas, IXJJ; Tabla IXJ Vibradores en bateria, IX3, 1 Vibradores internos, zona de influencia, IX3 ,I; Tabla IX,3 Vicat]., U,2; 1.1.4 Vicat, aguja para medicion de tiempo de fraguado, IV6 Vigas, recubrimientos minimos, Tabla XVIl,2 Vigas, vaciado, IX,2 Viscosidad del concreto , II. 1 Volteo, camion transportador, IX, L5 Volumen de vacios, agregados, IIU 33 Wagner, turbidimetro, IV 8 Water Tower Place, Chicago, XIIU Waterstops, X,6,8 Windsor, pisto la, XV43 Yeso, Tabla IVI; Tabla IV2 Yeso, impurezas en los agregados, IIL92 Zirconio , fibras de vidrio, XIIL2, I Zona an6dica artifiCial, XVIU L 1 Zonas anodicas, XVIL9,2 Zonas catodicas, XVIL921 Zonas granulometricas, diseno de mezclas, VL3.l Zonas sismicas, uso de barras de acero, XVIIL 5,5

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Siderurgica del Turbio S.A ., SIDETUR es 10 empresa pionera del sector siderurgico venezolano, con una experiencia de mas de 50 anos en 10 manufactura y comercializac ion de productos siderurgicos y metalmecanicos destinados a los mercados nacional e internacional. Es filial de Siderurgica Venezolana S.A .C .A., SIVENSA, organizocion que desde su fundacion en 1.948, ha sido pionera en el desarrollo de 10 actividad siderurgica nacional.

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SIDETUR ha creado un fondo editorial donde destacados especialistas transmiten sus conocimientos metodologicos y experiencia practica en el disefio, calculo y aplicacion de las herramientas y productos para la construccion de edificaciones y estructuras en general. SIDETUR se enorgullece en presentar esta obra que viene a sumarse a otros titulos publicados anteriormente : • Edificaciones Sismorresistentes de Concreto Armado • Aplicacion de 10 Norma 1756-98 a los Edificaciones Sismo-resistentes Usuales • Manual para el Calculo de Elementos de Concreto Armado • Dimensionamiento de Edificios Altos de Concreto Armado • Sistema PD 10 para el Proyecto de Estructuras Metalicas Usuales • Sistema PD 12 para el Proyecto de Estructuras de Concreto Armado • Proyecto de Elementos de Concreto Precomprimido Sistema PD 13 • Interpretacion de los Normas de Concreto Armado • Arte y Ciencia de las Fuentes Ornamentales • Acero AI Dia - Recopilacion de los Numeros 010150 • Manual de Estructuras de Acero

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