GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO CONSTRUCCIÓN 4 1C2022

GENERALIDADES SOBRE

EL CONCRETO MGTR. ARQ. LUIS FERNANDO RUANO PAZ

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO

GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 1

1. EL CEMENTO • El cemento es un polvo fino grisáceo que al mezclarlo con agua reacciona con la misma, formando una pasta que endurece progresivamente con el tiempo; por eso se le denomina cemento hidráulico.

• Proceso de fabricación: o Se extrae de las canteras piedra caliza y arcilla (80%) y esquisto (20%) (hierro, aluminio, zinc).

o

Se pasan por la trituradora, saliendo una mezcla cruda pulverizada.

o

Luego pasan al molino donde la mezcla se dosifica y analiza químicamente.

o o

Luego éste polvo fino y homogenizado pasa a hornos rotatorios donde la mezcla se coce a temperaturas de 1,400 ºC a 1,600 ºC. Este material cocido se conoce como clinker (de color gris oscuro).

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 2 o

o

Finalmente el clinker se muele mezclándole una pequeña cantidad de yeso (5%), y se obtiene el cemento.

Por último, el cemento pasa a silos donde se empaca en sacos o pipetas y se distribuye por todo el país.

• Se denomina cemento portland, porque el inventor del mismo le encontró parecido con el color de unas piedras en la isla de ‘’Portland’’, Inglaterra.

• Básicamente el cemento portland es de dos clases: o El simple (el explicado anteriormente). o El mezclado (se le agregan puzolanas o calizas).

• Cementos hidráulicos portland fabricados en Guatemala (de acuerdo a la Norma COGUANOR NTG 41095: Se especifica el desempeño esperado de los diferentes cementos.

Adquieren su resistencia a los 28 días. o Tipo UGC - Cemento Hidráulico para uso general en la construcción: Debe utilizarse en toda clase de obras, pequeñas, medianas o grandes, donde no se requieran otros tipos de cementos con propiedades especiales. o Tipo ARI – Alta Resistencia inicial: Para obras especiales de concreto simple, reforzado y preesforzado de endurecimiento rápido y altas resistencias iniciales. Para la prefabricación liviana y de elementos estructurales y cuando se requiere desencofrado y desmoldado rápido. o Tipo DLR – Desarrollo lento de resistencia: Para la estabilización de suelos, concreto compactado con rodillo (CCR) para pavimentos y para presas. Se debe despachar preferentemente a granel. o Tipo MRS – Moderada resistencia a los sulfatos: Para concretos en aguas y terrenos que contienen sulfatos. Concretos en aguas marinas o en ambientes marinos y concretos expuestos a concentraciones moderadas de sulfatos de calcio, sodio y magnesio, en aguas o suelos. o Tipo ARS – Alta resistencia a los sulfatos: Para concretos en aguas y terrenos que contienen sulfatos. Concretos en aguas marinas o en ambientes marinos y concretos expuestos a concentraciones altas de sulfatos de calcio, sodio y magnesio, en aguas o suelos.

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Tipo MCH – Moderado calor de hidratación: Para obras de concreto masivo susceptibles de fuertes retracciones por variaciones térmicas y peligro de fisuración (presas, estribos, cimentaciones, muros gruesos y grandes losas). Para obras de concreto normal en ambientes muy calurosos.

Tipo BCH – Bajo calor de hidratación: Se utiliza cuando interesa que el concreto desarrolle poco calor a partir de la hidratación del cemento, como es el caso de las presas de concreto, bases de grandes dimensiones y otras construcciones masivas.

• El saco de cemento contiene las siguientes características: o Contiene un peso de 42.5 Kg. ó 94 Lbs. o lo que es equivalente a un volumen de 1 pie³ ó 28 litros ó 0.028 m³. o Tiene impreso la fecha de despacho: usar preferiblemente dentro de los 2 meses a esa fecha. o Al almacenar los sacos, las pilas no deben de ser mayores de 8 sacos. o Máximo tiempo de almacenaje: 1 mes en climas húmedos o lluviosos; 2 meses en climas secos.

• Presentaciones Comerciales: Cemento UGC Este es un cemento portland reforzado con puzolana y nuevas adiciones minerales, se clasifica como cemento para uso general en la construcción.

Cemento para Fabricar Blocks Es un cemento portland de Alta Resistencia Inicial. Es de excelente calidad para fabricar bloques de concreto, tubos y otros elementos prefabricados de concreto (postes, viguetas, paneles, etc.)

Cemento Blanco Como su nombre lo indica es un cemento portland de excelente calidad para fabricar concretos estructurales decorativos, bloques de concreto, adoquines, y otros elementos prefabricados de concreto en donde deben predominar los colores claros.

Cemento Tipo V para Obras Marinas Es un cemento portland fabricado para ser utilizado especialmente en casos donde se requiera un concreto con una alta resistencia al ataque de sulfatos.

Cemento Pegablock Está diseñado para trabajos en donde se requieran principalmente propiedades ligantes y/o aglutinantes.

Cemento Estructural Es un cemento portland de excelente calidad para casos donde se requieren estructuras con mayores resistencias mecánicas.

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 4 Cemento ARI Es ideal para utilizarse cuando se requiera un aumento de resistencia a edades tempranas.

Cemento Pozos Petroleros Cemento con alta resistencia sulfatos y elementos orgánicos.

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Cemento para Pavimento Diseñado para la construcción de pavimentos durables (3,000 a 5,000 psi), para tráfico vehicular liviano (espesor mínimo de 13 cm) o pesado (espesor mínimo de 17 a 21 cm).

Cemento BLK Está especialmente diseñado para la fabricación de blocks. Está formulado para alcanzar alta resistencia inicial y permite un desentablado en menor tiempo.

Cemento CPR Está diseñado para la construcción de elementos pre y post tensados, y elementos prefabricados. Es de primera calidad.

Concreto Premezclado Producto predosificado y premezclado en seco, compuesto de arena caliza, piedrín y cemento. Solo requiere agua.

Disponible en 3,000 y 4,000 psi.

Agregado en 3/8” y 1/2"; de uso general en la construcción.

2. LOS AGREGADOS • Material granular inerte, lo que significa que no reacciona con otros, y que al mezclarse con la pasta de cemento forma el concreto o mortero.

• Los agregados constituyen más o menos las dos terceras a las tres cuartas partes del volumen total del concreto; (1/3 a 1/4 pasta de cemento y 2/3 a 3/4 agregados).

• Los agregados se dividen en: o Agregado fino: Lo constituye la arena (caliza o de río lavada), tamizada a 3/16’’.La arena humedecida se hincha, su volumen puede ser hasta un 30% mayor que el de la arena seca. Tomar en cuenta ésta situación.

Arena caliza

Arena de río lavada

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 5 Agregado grueso: Lo constituye el piedrín o la grava mayores de 3/16’’.

• Los agregados se clasifican en: o Naturales: Gravas y arenas del fondo y de las orillas de ríos y quebradas. Partículas de forma redondeada (canto rodado). Dan problema de contaminación (limos, arcillas (barro), partículas de origen vegetal, aguas negras, etc.) o Artificiales: Son los que se extraen de canteras o minas y se preparan por trituración de fragmentos de roca, partículas de formas angulosas. o

• Tamaño máximo de las gravas o piedrines: No debe ser mayor de: o 1/5 de la separación menor entre formaletas. o 1/3 del espesor de las losas. o 3/4 de la separación libre entre las barras de acero de refuerzo y entre éstas y la formaleta.

• Uso de acuerdo al tamaño de las gravas o piedrines: o 1 1/2’’ y 1’’ = cimientos y zapatas. o 3/4’’, 1/2’’, 3/8’’ = losas, vigas, columnas. o 1/4’’ = martelinados.

• Características de los agregados: o Resistencia al congelamiento y al descongelamiento. o Resistencia a los sulfatos o Son abrasivos (trabajan por fricción) o Combinados con el cemento proporcionan resistencia y reducen el agrietamiento.

Granulometría del piedrín o grava

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3. EL AGUA

• El agua debe ser limpia y pura, para no disminuir la resistencia del concreto.

• No se puede usar agua con: o Azúcares o residuos de cítricos. o Desechos orgánicos de origen vegetal (agua turbia por hojas, raíces y humus). o Desechos orgánicos de origen animal. o Aguas de pozos con sales minerales. o Aguas sulfurosas y carbonatadas que tengan sabor amargo o salado. o Aguas de desechos industriales (pinturas, galvanizadoras, químicos, ingenios de azúcar, beneficios de café, rastros, productos lácteos, agroindustrias). o En todo caso, rechazar el agua turbia y de coloración oscura y olor pronunciado o que tenga algas o manchas de aceite.

• El agua de mar puede usarse para concretos sin refuerzos de acero (para evitar corrosión).

• Relación agua - cemento: o A menor cantidad de agua aumenta la concentración de la pasta agua - cemento y se logran mayores resistencias; se reducen los poros en el concreto y se aumenta la durabilidad del mismo. o Procurar utilizar siempre la cantidad adecuada de agua, que permita la trabajabilidad y manejabilidad del concreto. o A mayor cantidad de agua, la pasta agua - cemento, que es lo que pega los agregados, se diluye y baja la resistencia, debido a que la mezcla se vuelve porosa.

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4. LOS ADITIVOS

• Son productos que se agregan en el momento del mezclado del concreto y su objetivo es modificar alguna de sus propiedades o características.

• Hay aditivos que modifican las propiedades del concreto en estado fresco, y otros que modifican alguna propiedad del concreto endurecido.

• Los que se aplican al concreto fresco son: o

o

o

o

o

Los Plastificantes: ❑ Producen concretos más plásticos, menos segregables y más manejables. ❑ Hacen el concreto más fluido sin tener que aumentar la cantidad de agua. ❑ Usualmente tienen un reductor de agua, con lo que se puede disminuir la cantidad de agua y se mejora la resistencia.

Los Incorporadores o Inclusores de aire: ❑ Dispersan uniformemente en la masa de concreto, un elevado número de burbujas de aire muy pequeñas, que tienen dos efectos: 1. Mejorar la cohesión y manejabilidad de la mezcla.

2. Hacer más resistente el concreto a las heladas.

Los Retardantes del fraguado: ❑ Aumentan el tiempo en que el concreto se mantiene plástico y sin endurecer.

Son útiles cuando hay mucho calor y viento, porque dejan más tiempo para transportar y colocar el concreto (generalmente duran hasta 2 horas).

Los Acelerantes del fraguado: ❑ Hacen que el concreto se endurezca rápidamente. En tiempo de mucho frío pueden ser útiles, ya que el frío retarda el endurecimiento del concreto.

Los Acelerantes de resistencia: ❑ Incrementan además las resistencias iniciales del concreto, con lo que se puede reducir el tiempo de desencofrado y desformaleteado. ❑ No deben usarse acelerantes a base de cloruro de calcio en concretos reforzados, ya que ésta substancia favorece la corrosión del refuerzo de acero.

• Entre los aditivos que modifican las propiedades del concreto endurecido hay productos impermeabilizantes, neutralizantes de corrosión, colorantes, etc. pero su empleo debe ser muy controlado ya que pueden afectar la resistencia y durabilidad del concreto.

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5. MEZCLAS DEL CONCRETO

• Proporción relativa de los constituyentes del concreto: o Agua libre y aire >> 12 - 15% o Agua que se combina con cemento >> 3 - 5% o Cemento >> 6 - 16% o Agregados >> 66 - 77% • La resistencia y otras cualidades del concreto dependen en gran medida de las proporciones de los materiales, por lo que es necesario medir las cantidades con cuidado.

• Las cantidades pueden medirse por masa (peso), mejor forma, o por volumen. Esta medida puede verse afectada por el grado de compactación del material al medirlo y por la humedad que contenga la arena, que además se esponja con la humedad.

• Para medir por volumen, se debe hacer un cajón medidor (parihuela) que contenga 12’’ x 12’’ x 12’’ de medidas internas, equivalente a 1 pie³ ó 28 litros (volumen de un saco de cemento).

• La cantidad de agua a usar varía de 20 a 25 litros (5 a 7 galones) por saco. Dependerá al final del grado de humedad que contenga la arena a la hora de mezclarse.

• Se puede realizar una prueba para constatar la humedad de la arena: o Arena seca o ligeramente húmeda (humedad hasta de un 5%): se disgrega al apretarla con la mano. o Arena húmeda (humedad de un 10 - 15%): forma una bola al apretarla con la mano, pero no deja agua visible en la palma de la mano. o Arena mojada (humedad alrededor de un 20%): al apretarla con la mano deja agua visible en la palma y gotea.

• Proporciones de mezclas: (basadas en cantidad de cajones) o Concretos de poca resistencia: bases de colocación de drenajes, rellenos antes de fundir piso o banquetas. ❑ Cemento = 1 saco ❑ Arena = 2.5 cajones ❑ Piedrín o grava (3/4’’ ó 1’’) = 3.5 cajones ❑ Volumen aproximado de concreto = 0.12 m³.

PIEDRÍN ARENA o Concretos de mediana resistencia: aceras, pisos, postes, etc. ❑ Cemento = 1 saco ❑ Arena = 2 cajones ❑ Piedrín o grava (3/4’’ ó 1’’) = 2.5 cajones CEMENTO AGUA ❑ Volumen aproximado de concreto = 0.10 m³. o Concretos de alta resistencia: cimientos, zapatas, columnas, tanques o depósitos de agua. ❑ Cemento = 1 saco ❑ Arena = 1.5 cajones ❑ Piedrín o grava (3/4’’ ó 1’’) = 2.5 cajones ❑ Volumen aproximado de concreto = 0.09 m³.

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 9 Concretos de alta resistencia especial: pisos de bodegas, pavimentos, losas. ❑ Cemento = 1 saco ❑ Arena = 1.5 cajones ❑ Piedrín o grava (1 1/2’’) = 2.5 cajones • Procurar colocar el concreto hecho en un término no mayor de 1.5 horas, y si hay mucho calor o viento, en el término de 1 hora, para evitar endurecimientos y manejabilidad.

• Forma de mezclado a mano: o Colocar arena. o Colocar cemento. o Mezclar arena con cemento, hasta lograr un color uniforme. o Colocar piedrín o grava y mezclar. o Aplicar agua a la mezcla anterior, y mezclar hasta que quede una masa uniforme. La mezcla estará lista.

• Forma de mezclado con mezcladora: máquina de tambor basculante de capacidad de 1/2, 1 y 2 sacos de cemento; operada manualmente, con gasolina o electricidad. Estando en movimiento se debe colocar: o Un poco de agua. o El piedrín o grava. o La arena. o El cemento. o El agua restante. o Tiempo de mezclado entre 2 y 3 minutos. Mayor tiempo afecta calidad del concreto, disgregando los materiales. Lo que ocurre con la disgregación es que la grava o piedrín se va al fondo, separándose del cemento, la arena y el agua. o

Mezclado a mano

Mezclado con mezcladora

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6. CONSISTENCIAS DEL CONCRETO • Las mezclas de concreto hechas a mano o utilizando mezcladora, después de agregarle agua, la misma puede quedar seca y áspera, difícil de moldear y colocar. Esto es lo que se llama consistencia y define el grado de manejabilidad de la mezcla.

• La fluidez de la mezcla se consigue con el agua, pero la pastocidad la da la cantidad de finos (cemento y arena en la mezcla).

• Pueden lograrse mezclas relativamente secas (con poca agua) que sean plásticas y manejables; y también pueden obtenerse mezclas muy fluidas (líquidas) que sean como un caldo de piedra, muy difíciles de trabajar y de compactar y de baja resistencia.

• Para determinar si la mezcla es adecuada y la cantidad de agua suficiente, pueden hacerse las siguientes pruebas: Alisar con el revés de una pala, una parte de la mezcla recién descargada de la mezcladora, o recién mezclada a mano y observar: ❑ Si queda expuesta mucha grava o piedrín, faltan finos y posiblemente agua. Habrá que subir la proporción de arena y repetir la prueba. ❑ Si queda una masa pastosa y muy pegajosa donde no se dibuja o distingue la grava o piedrín, la mezcla es muy arenosa. Valdría la pena bajarle un poco la cantidad de arena a la mezcla. ❑ Si resulta una superficie lisa y poco pegajosa en la que se delinee la grava o piedrín (pero sin quedar suelto) significa que la cantidad de finos y de agua es la adecuada.

• Existe también una prueba más técnica para medir la consistencia del concreto: la del Cono de Asentamiento (Cono de Abrams) o Slump (prueba de revenimiento). Esta prueba permite chequear el asentamiento del concreto y así poder determinar su resistencia y trabajabilidad.

Concreto pastoso

Concreto fluido

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 11 • Para diferentes estructuras y condiciones de colocación del concreto hay diferentes asentamientos apropiados: o Para losas y pavimentos compactados manualmente con varilla el asentamiento debe ser del orden de 2’’ a 4’’. o Para secciones muy reforzadas y donde la colocación del concreto sea difícil, un asentamiento de 4’’ a 6’’ es el adecuado. o Para la mayoría de mezclas de concreto en obras medianas y pequeñas una consistencia plástica corresponde a un asentamiento de 2’’ a 4’’.

• El Cono de Asentamiento debe ser un molde tronco cónico de lámina de acero inoxidable de 20.32 cms. (8”) de diámetro en la base, 10.16 cms. (4”) de diámetro en su parte superior y una altura de 30.48 cms. (12”). Adicionalmente una varilla compactadora o apisonadora de acero, cilíndrica y lisa de 1.60 cms. (5/8”) de diámetro y una longitud aproximada de 60.00 cms. (24”) con la punta redondeada.

• El ensayo de asentamiento se hace de la siguiente manera: o Se humedece el interior del molde y la base sobre la cual se hará el ensayo, la que debe ser firme, plana, nivelada y no absorbente. o Se sujeta el molde firmemente con los pies y se llena 1/3 del volumen del cono que corresponde a una altura de 6.40 cms. sobre la base. o Se apisona 25 veces con la varilla compactadora evitando que la misma toque la base en que se apoya el cono. o Se coloca una segunda capa de un tercio del volumen que corresponde a una altura de 15.00 cms. sobre la base, y se apisona 25 veces, cuidando que la varilla penetre ligeramente la capa anterior. o Se llena el molde colocando un poco más del concreto necesario y se golpea 25 veces penetrando ligeramente en la capa anterior. Se aparta el concreto que haya caído al pie del molde. o Se levanta el molde verticalmente en 5 a 10 segundos, sin impartirle movimiento lateral o de torsión. o Se coloca el molde al lado del concreto ensayado y se mide la distancia entre la varilla colocada horizontalmente sobre el molde y la cara superior del concreto; a ésta distancia en cms., mm., o pulgadas se le llama asentamiento. o Si ocurre un derrumbamiento pronunciado o resquebrajamiento del concreto hacia un lado, el ensayo debe repetirse desechando el concreto del ensayo anterior.

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 12 PRUEBA DE REVENIMIENTO (SLUMP) CONO DE ASENTAMIENTO (CONO DE ABRAMS)

DIMENSIONES CONO

ASENTAMIENTOS

LLENADO

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 13 • La descarga o vaciado del concreto debe hacerse desde poca altura para evitar segregación. Se recomienda limitar la caída libre del concreto a un metro como máximo.

Para mayores alturas, pueden usarse canaletas metálicas cortas con fondo redondeado.

No se debe usar pendientes más acostadas que 1 a 3 ni más paradas que 1 a 2.

• La consolidación o compactación del concreto puede hacerse por medio de varillas apisonadoras de metal o de madera de punta redondeada. En vaciados poco profundos puede usarse la cuchara de albañil. El concreto debe puyarse cuidadosamente en toda su profundidad hasta que ya no salgan burbujas de aire a la superficie.

• El mejor método de consolidación es el que utiliza vibración. El uso adecuado de los vibradores de inmersión hace posible la colocación de mezclas más secas y consistentes. El vibrador debe bajarse verticalmente, levemente inclinado en el concreto dejándolo descender por su propio peso hasta el fondo de la capa. Debe resumergirse a intervalos tales que permita que los radios de acción del mismo se traslapen. Usualmente los vibradores se insertan (en losas de poco espesor) a separaciones entre 30.00 y 75.00 cms. por períodos de 5 a 15 segundos. El vibrador no debe dejarse sumergido en el concreto por períodos largos, pues esto causa segregación, ni debe pegarse en la armadura de barras de refuerzo ya que afecta la adherencia acero-concreto y la resistencia del concreto en proceso de fraguado.

Vibradores de inmersión

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7. ESTADOS DEL CONCRETO • Estado plástico (es moldeable) • Estado no plástico (proceso de fraguado) • Fraguado (ya está duro, adquiere ciertas resistencias a los 28 días).

8. CURADO DEL CONCRETO • Si el concreto se cura bien, su resistencia y otras cualidades aumentan con la edad. Pero ésto depende de dos condiciones: • Que tenga una humedad adecuada.

• Que la temperatura sea favorable (10 ºC - 32 ºC).

• A temperaturas muy bajas la combinación entre cemento y agua se vuelve más lenta. A temperaturas altas ésta combinación es más rápida, con lo que el concreto endurece en menos tiempo. Esto puede producir problemas con el colado o vaciado del concreto, en tiempo de calor en que la evaporación del agua es mayor, sobre todo si hay viento. Por las razones anteriores el concreto debe ser curado y protegido de pérdidas excesivas de humedad.

• El curado, es pues, la acción de humedecer las superficies del concreto después que éste ha sido colocado y mantener la humedad del concreto por un período determinado.

• Una de las formas de curado es el rociado continuo con agua, prefiriéndose un rociado fino, no un chorro que debe aplicarse por lo menos 5 veces al día, sin dejar que seque la superficie. Generalmente se recomienda mantenerlo húmedo por lo menos durante los primeros días del colado o vaciado.

Curado con agua

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GENERALIDADES SOBRE EL CONCRETO 15 • Los pisos, losas de concreto, los postes, columnas, vigas, muros y otras construcciones se deben curar una semana como mínimo y no deben ponerse en servicio en menos de 3 o preferiblemente 4 semanas, para dar tiempo a que endurezcan lo suficiente.

• Otra forma de curado húmedo (para evitar la pérdida de humedad por evaporación) es poner sobre la superficie del concreto algún material que se pueda humedecer, como costales de brin, lonas de algodón cubiertas de arena, o los mismos sacos donde viene el cemento. Se riega agua hasta que éstas cubiertas queden empapadas y se les sigue echando agua sin dejar que se sequen, al menos 3 veces al día.

• En pisos o losas planas, puede construirse un bordillo de arcilla, ladrillo o mezcla de unos 5.00 cms. de altura a todo el contorno de la losa e inundar con agua toda la superficie, formando una capa de 2.00 ó 3.00 cms. de profundidad sobre el concreto.

• Hay también métodos modernos de curado consistentes en la aplicación de compuestos de curado que forman membranas líquidas llamadas también selladoras, (antisol) que retardan la evaporación del agua. Por lo general son blancos o coloreados para controlar su aplicación. El efecto sellador y el color desaparecen en unos días.

• Otro método es el curado a vapor que se emplea en casos donde se requiera incrementos rápidos de resistencia, como en fábricas de bloques, adoquines, etc.

>>Tomado de las revistas coleccionables: HABLEMOS EN CONCRETO, Cementos Progreso, S.A. <<

Curado con plástico

Curado con membrana líquida

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