el concreto
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EL CONCRETOCOMPONENTESCONCRETO ARMADOVENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOAGREGADOS DEL CONCRETOCEMENTO Y TIPOSNormativaCURADOENCOFRADOTIPOSLOS ADITIVOS PARA EL CONCRETORETRACCIÓN Y FACTORES DE RETRACCIÓNTEORIA PLASTICAVENTAJAS DEL DISEÑO PLÁSTICOHIPÓTESIS DEL DISEÑO PLÁSTICOTRANSCRIPT
EL CONCRETO
El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante
(generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al
fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores
piedras naturales.
El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la
parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y
de la cantidad de agua utilizada.
Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos
inertes y rellenando los huecos de loa áridos, confieren al concreto sus
características:
De resistencias mecánicas.
De contracción
De fisurabilidad.
COMPONENTES: El concreto está constituido por una mezcla, en
proporciones definidas de:
Cemento.
Agua.
Áridos.
Los áridos lo forman arenas, gravas generalmente no mayores de 5
cm; el cemento es de fraguado lento, generalmente Portland. El agua
debe estar limpia y exenta de limos y sales. En el concreto, la grava y la
arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el
cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos
uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede
añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.
CONCRETO ARMADO
La técnica constructiva del concreto armado consiste en la utilización
de concreto reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras.
También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de
vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras
dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El concreto
armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles
y obras industriales.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO
Se le da este nombre al concreto simple y sumado más el acero de refuerzo,
básicamente cuando tenemos elementos que trabajaran a compresión y a
tracción (tensión).Existen varias categorías del concreto como por ejemplo el
concreto postensado y concreto pretensado, el concreto armado
está constituido por ventajas y desventajas que favorecen a la construcción
de edificaciones; que a continuación se presentan:
VENTAJAS:(Mas importantes)
Es una material con aceptación universal, por la disponibilidad de los
materiales que lo componen.
Tiene una adaptabilidad de conseguir diversas formas arquitectónicas.
Tiene la característica de conseguir ductilidad.
Posee alto grado de durabilidad.
Posee alta resistencia al fuego. (Resistencia de 1 a 3 horas)
Tiene la factibilidad de lograr diafragmas de rigidez horizontal.
(Rigidez: Capacidad que tiene una estructura para oponerse a la deformación de
una fuerza o sistema de fuerzas)
Capacidad resistente a los esfuerzos de compresión, flexión, corte y
tracción.
La ventaja que tiene el concreto es que requiere de muy poco
mantenimiento
DESVENTAJAS:
Las desventajas están asociadas al peso de los elementos que se requieren en las
edificaciones por su gran altura, como ejemplo tenesmo si las edificaciones tienen
luces grandes o volados grandes las vigas y losas tendrían
dimensiones grandes esto llevaría a generar mayor costo en
la construcción de la edificación.
Por otro lado los elementos arquitectónicos que no tiene estructura ya
sean tabiques o muebles pueden ser cargar gravitatorias ya que
aumentarían la fuerza sísmica por su gran masa.
La adaptabilidad al logro de formas diversas ha traído como consecuencia
configuraciones arquitectónicas muy modernas e impactantes pero
con deficiente comportamiento sísmico.
Excesivo peso y volumen.
AGREGADOS DEL CONCRETO
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y
gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o
manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm;
los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla
No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que
se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.
La pasta está compuesta de Cemento Portland, agua y aire atrapado o
aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al
40 % del volumen total del concreto. La figura " A " muestra que el volumen
absoluto del Cemento está comprendido usualmente entre el 7 y el 15 % y el
agua entre el 14 y el 21 %. El contenido de aire y concretos con aire incluido
puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño
máximo del agregado grueso.
Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del
volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben
consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencias a
condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales
que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la
pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría
continua de tamaños de partículas.
CEMENTO Y TIPOS
El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de
caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad
de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre
estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le
agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y
endurecerse. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea
una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece,
adquiriendo consistencia pétrea, denominada concreto (en España, parte de
Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México, Centroamérica y
parte de Suramérica). Su uso está muy generalizado en construcción e
ingeniería civil
Tipos de cemento
Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:
1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en
proporción 1 a 4 aproximadamente;
2. de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen
orgánico o volcánico elemento, diferentes por su composición, por sus
propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus
destinos y usos.
Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de
silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo,
arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se
mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la
composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías
específicas para definir las composiciones.
El cemento portland
El poso de cemento más utilizado como aglomerante para la
preparación del concreto es el cemento portland, producto que se obtiene por
la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas
de yeso (sulfato de calcio). Se admite la adición de otros productos siempre
que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los
productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker.
Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un
producto de características plásticas con propiedades adherentes que
solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período
de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El proceso de
solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación mineral.
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal)
se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más
fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el
revestimiento externo de edificios.
Normativa
La calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la
norma ASTM C 150. En Europa debe estar de acuerdo con la norma EN 197-
1. En España los cementos vienen regulados por la Instrucción para
recepción de cementos RC-08, aprobados por el Real Decreto 956/2008 de 6
de junio.
Cementos portland especiales
Los cementos portland especiales son los cementos que se obtienen
de la misma forma que el portland, pero que tienen características diferentes
a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.
Portland férrico
El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de
0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se
obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este
tipo de composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia
de Fe2O3 (óxido ferroso), una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya
hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos
son particularmente apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los
mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcáreo bajo, en
efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratación
produce la mayor cantidad de cal libre (Ca (OH)2). Puesto que la cal libre es
el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos
cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas
agresivas que el plástico.
Cementos blancos
Contrariamente férricos, los cementos blancos tienen un módulo de
fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un
porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro
que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro al
cemento férrico. La reducción del Fe2O3 es compensada con el agregado
de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricación
en el horno. Para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4:
que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5; También llamado
pavi) se le suele añadir una cantidad extra de caliza que se le llama clinkerita
para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo
I
Cementos de mezclas
Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland
normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos
componentes le da a estos cementos nuevas características que lo
diferencian del Portland normal.
Cemento puzolánico
Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende
principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la
localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas
del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en
otros lugares. Ya Vitruvio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca,
gris y roja. Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el
cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado
de fraguar incluso bajo agua.
Esta propiedad permite el empleo innovador del concreto, como ya
habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa (puerto) fue
construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada
bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin
que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la
parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.
La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy
porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene
aproximadamente:
55-70 % de clinker Portland
30-45 % de puzolana
2-4 % de yeso
Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una
menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el
componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico
será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el
3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el
clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor
calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto
adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas
de grandes dimensiones.
Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta
impermeabilidad y durabilidad.
Cemento siderúrgico
La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de
carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o
residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son
introducidos entre el 35 hasta el 80 %. El porcentaje de estos materiales
puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos,
es un material potencialmente hidráulico. Ésta debe sin embargo ser activada
en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es por este
motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland
normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolánico, el cemento
siderúrgico tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla más
calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su
elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la
corrosión atmosférica causada por los sulfatos.
Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta
temperatura al fraguar.
Cemento de fraguado rápido
El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento
romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos
minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento
Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C).1 Es
apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es
apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para
efectuar una buena aplicación. Aunque se puede iniciar el fraguado
controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero
aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La
ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del
fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10
MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención
rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen
una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones
armados (mayor a 60 MPa).
Cemento aluminoso
El cemento aluminoso se produce principalmente a partir de
la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2)
y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega óxido de calcio o
bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso también recibe el nombre de
«cemento fundido», pues la temperatura del horno alcanza hasta los
1.600 °C, con lo que se alcanza la fusión de los componentes. El cemento
fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y
finalmente molidos para obtener el producto final.
El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:
35-40 % óxido de calcio
40-50 % óxido de aluminio
5 % óxido de silicio
5-10 % óxido de hierro
1 % óxido de titanio
Su composición completa es:
60-70 % CaOAl2O3
10-15 % 2CaOSiO2
4CaOAl2O3Fe2O3
2CaOAl2O3SiO2
Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene
que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el
(2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de
agua).
CURADO
El curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el
concreto hasta que los espacios de cemento fresco, originalmente llenos de
agua sean reemplazados por los productos de la hidratación del cemento. El
curado pretende controlar el movimiento de temperatura y humedad hacia
dentro y hacia afuera del concreto. Busca también, evitar la contracción de
fragua hasta que el concreto alcance una resistencia mínima que le permita
soportar los esfuerzos inducidos por ésta.
La falta de curado del concreto reduce drásticamente su resistencia
Existen diversos métodos de curado: curado con agua, con materiales
sellantes y curado al vapor. El primero puede ser de cuatro tipos: por
inmersión, haciendo uso de rociadores, utilizando coberturas húmedas como
yute y utilizando tierra, arena o aserrín sobre el concreto recién vaciado.
El curado al vapor tiene la gran ventaja que permite ganar resistencia
rápidamente. Se utiliza tanto para estructuras vaciadas en obra como para
las prefabricadas, siendo más utilizado en las últimas. El procedimiento
consiste en someter al concreto a vapor a presiones normales o superiores,
calor, humedad, etc. El concreto curado al vapor, deberá tener una
resistencia similar o superior a la de un concreto curado convencionalmente
(CI.5.11.3.2). Los cambios de temperatura no deben producirse bruscamente
pues sino, ocasionan que el concreto se resquebraje, (Teodoro, 2005).
El curado del concreto de los forjaos es muy importante,
especialmente en tiempo seco, caluroso y con viento, por tener una
superficie expuesta muy amplia.
Durante el fraguado y primer periodo de endurecimiento del concreto,
deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo mediante un
adecuado curado, que podrá realizarse mediante riego directo que no
produzca deslavado.
En general se recomienda un periodo mínimo de 3 días en invierno y 5
días en verano
ENCOFRADO
El encofrado es el elemento más representativo en la elaboración de
concretos que cumple con el objeto de dar forma al concreto en estado
plástico. Existen innumerables materiales para elaborar y diseñar un
eficiente encofrado, de su selección y cuidado depende la forma, textura,
color y apariencia final del elemento.
Para llegar a tener obras de buena calidad es indispensable que el
encofrado sea diseñado estructuralmente con criterio profesional. El
encofrado es conformado por la formaleta o superficie que da forma y
acabado al concreto fresco, y la obra falsa, que son los elementos que
mantienen la formaleta en su sitio durante el período de vaciado y fraguado
del concreto
Los tipos de encofrados se definen teniendo en cuenta los materiales
con los cuales están fabricados. En términos generales, los materiales deben
ser económicos, de capacidad estructural adecuada, de fácil trabajabilidad y
livianos. Con ellos se construirán estructuras que soportarán cargas
importantes.
Su característica especial es que los elementos diseñados se armen y
desarmen fácilmente. Según los materiales empleados, las formaletas son de
alta o baja durabilidad, siendo las primeras más costosas que las segundas.
Con las de alta durabilidad se busca un alto número de utilizaciones
repetitivas que hacen que su alto costo inicial quede dividido por el número
de reutilizaciones para lograr un costo económicamente razonable para cada
elemento de concreto vaciado. Si no es posible lograr una alta repetición de
los encofrados, se fabrican formaletas con materiales más baratos y de
menor durabilidad
TIPOS
Sistema tradicional, cuando se elabora en obra utilizando piezas
de madera aserrada y rolliza o contrachapado, es fácil de montar pero de
lenta ejecución cuando las estructuras son grandes. Se usa
principalmente en obras de poca o mediana importancia, donde los
costes de mano de obra son menores que los del alquiler de encofrados
modulares. Dada su flexibilidad para producir casi cualquier forma, se
usan bastante en combinación con otros sistemas de encofrado.
Encofrado modular o sistema normalizado, cuando está conformado
de módulos prefabricados, principalmente de metal o plástico. Su empleo
permite rapidez, precisión y seguridad utilizando herrajes de ensamblaje y
otras piezas auxiliares necesarias. Es muy útil en obras de gran volumen.
Encofrado deslizante, es un sistema que se utiliza para construcciones
de estructuras verticales u horizontales de sección constante o
sensiblemente similares, permitiendo reutilizar el mismo encofrado a
medida que el edificio crece en altura o extensión. Este encofrado
también dispone espacio para andamios, maquinaria, etc.
Encofrado perdido, se denomina al que no se recupera para posteriores
usos, permaneciendo solidariamente unido al elemento estructural.
Puede hacerse con piezas de material plástico, cartón o material
cerámico, y queda por el exterior de la pieza a moldear, generalmente de
hormigón.
Encofrado de aluminio, sistemas de moldes de aluminio de calidad para
la construcción rápida de estructuras de concreto como muros,
plataformas, vigas, columnas, etc.
LOS ADITIVOS PARA EL CONCRETO
Los aditivos son modificadores y mejoradores de las mezclas de
concreto. Son productos solubles en agua, que se adicionan durante el
mezclado, en porcentajes no mayores al 1% de la masa de cemento, con el
propósito de producir una modificación en el comportamiento del concreto en
estado fresco o en condiciones de trabajo.
La importancia de los aditivos es que, entre otras acciones, permiten
la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales y
han dado un creciente impulso a la construcción. Los aditivos pueden
clasificarse según las propiedades que modifican en el concreto fresco o
endurecido.
Concreto fresco
Entre las características que tienen los aditivos frente al concreto
fresco, están las de incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o
similar trabajabilidad reduciendo el contenido de agua. El retardar o acelerar
el fraguado. También modifican el revenimiento; disminuyen el sangrado;
reducen la segregación y mejoran la bombeabilidad del concreto.
Concreto endurecido
Ante este concreto, la presencia de aditivos ayudan a acelerar la
ganancia de resistencia temprana; a incrementar la resistencia; a mejorar la
durabilidad frente a exposición severa; a disminuir la permeabilidad; a
producir expansión o controlar la contracción; a incrementar la adherencia
con las barras de acero de refuerzo; a impedir la corrosión de las barras de
refuerzo, así como a controlar la reacción álcali- agregado. Cabe decir que,
debido especialmente al desarrollo del concreto premezclado, se realizaron
investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles
de reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados
superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango. En Alemania
se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales del
formaldehido- melamina sulfonato, productos que inicialmente se
encontraban en el mercado para otros usos industriales, pero que luego
tuvieron un gran desarrollo en la industria del premezclado. Paralelamente,
en Japón se investigaron productos basados en sales de formaldehido
naftaleno sulfánico, que fueron empleados intensamente en los Estados
Unidos, especialmente en concretos de alta resistencia. Por cierto, los
aditivos denominados de segunda generación fueron normalizados por la
ASTM incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos, con
propiedades de actuar como reductores de agua y como retardadores de
fraguado. A diferencia de los reductores de primera generación que permiten
una reducción del contenido de agua al 95%, los reductores de alto rango
llegan al 88% como mínimo. En los últimos años, se ha producido un proceso
de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación,
desarrollo, procesos tecnológicos y control de calidad para satisfacer los
requerimientos del usuario y en la actualidad, se introduce rápidamente una
tercera generación de aditivos, solucionando el problema de la pérdida de
revenimiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado,
especialmente en las zonas áridas.
Plastificantes e inclusores de aire
Se trata de aditivos que combinan los efectos de reducir agua de
mezclado e incluir levemente aire. Esos efectos otorgan una mayor vida útil
al tener mayor resistencia al ciclo hielo-deshielo. Generalmente se evalúa
previamente la posibilidad de obtener el comportamiento requerido
modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción económicamente
más favorable. Los aditivos son empleados cuando permiten cumplir los
requerimientos especificados al menor costo. También cuando es necesario
suplir las deficiencias de los materiales disponibles.
Aditivos para reducir la reacción álcaliagregados
Recientemente se han desarrollado diversos tipos de aditivos que
incorporados al concreto, permiten reducir la expansión causada por la
reacción álcali- agregados. Los aditivos químicos fueron aplicados
inicialmente en la década de los sesenta y recientemente han adquirido
nueva presencia. Se emplean principalmente sales de litio en porcentajes
cercanos al 1% y sales de bario, entre 2 y 7 %, en relación a la masa de
cemento. Esta técnica está limitada por el costo de los aditivos y la
prevención que existe por la modificación de la resistencia. Cabe decir que
su empleo es restringido debido a que la información sobre experiencias aún
es escasa mientras que su costo resulta elevado.
Aditivos para concreto autocompactante
Constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que
modifica la plasticidad del concreto dotándolo de acentuada fluidez sin
producir segregación. Su empleo es requerido por la industria de la
prefabricación para reducir el tiempo de la puesta en molde y curado,
además de eliminar en su totalidad los procedimientos de compactación.
Necesidades de concreto de baja relación a/c
Usualmente se trabajaba con aditivos que otorgaban reducciones de
agua del orden del 10 % y con dosis limitadas debido al riesgo de los
retrasos en los tiempos de fraguado. Sin embargo, hace poco tiempo
irrumpieron en el mercado estos aditivos que otorgan ciertas ventajas. Por
ejemplo, pueden ser utilizados en una gama de dosis que va desde el 0,30 %
al 1,40 % con respecto al peso del cemento, razón por la cual se pueden
obtener reducciones de agua importantes de hasta un 20 %. Este tipo de
aditivos se sitúa entre los plastificantes y los superfluidificantes.
Principalmente, pueden ser usados como reductores de agua y también para
superfluidificar la misma mezcla. Se observa que no retrasan el tiempo de
fraguado aunque mantienen en mayor medida la trabajabilidad. Con respecto
a los plastificantes corrientes, otorgan una leve inclusión de aire, proveen
una excelente trabajabilidad en la mezcla fresca, mejores acabados,
concretos más impermeables, larga vida útil de las piezas y no contienen
cloruros. También pueden ser mezclados con otros aditivos.
Aditivos para mejorar la bombeabilidad
Es posible obtener en el mercado productos que incrementan la
productividad del concreto bombeado, mejorando la cohesividad,
disminuyendo el sangrado y limitando la segregación. Estos aditivos mejoran
las mezclas deficientes en finos o de granulometría incompleta de los
agregados, reducen los problemas de taponamiento y permiten mantener la
presión de suministro continuo. La destacada evolución de los aditivos
químicos en el mercado como los fluidificantes reductores de agua y los
superplastificantes contribuyen en gran medida al mejoramiento de las
mezclas para bombeo.
Aditivos inhibidores de corrosión
La corrosión electroquímica ataca al acero de refuerzo disminuyendo
su sección, pero debido a las características de esta patología se ven
afectados el concreto y su adherencia con el acero, haciendo que el deterioro
se produzca en tiempos menores que los esperados. Hoy en día la industria
del concreto puede ofrecer soluciones que permiten mejorar la protección de
las estructuras expuestas a medios agresivos, mediante la aplicación de
aditivos inhibidores de corrosión que le permiten al concreto reforzado hacer
frente a concentraciones muchos mayores de estas sales. Los aditivos
inhibidores de corrosión modifican químicamente la superficie del acero con
el propósito de disminuir o detener la corrosión. Es importante destacar que
los inhibidores no detienen el ingreso de los cloruros, sino que protegen el
acero frente a grandes concentraciones del mismo. Estos aditivos son una
solución de nitrito de calcio, que se mezcla en el concreto en estado fresco y
permiten que todas las barras del acero de refuerzo queden en contacto en
toda la superficie de la barra, dando así una completa protección. Una de las
principales ventajas que tiene este sistema frente a otros sistemas de
protección es que el nitrito de calcio no tiene efectos negativos sobre las
características físicas del concreto.
Colado bajo el agua
Como se ha citado anteriormente, una de las principales aplicaciones
de los aditivos modificadores de viscosidad es el colado bajo agua, ya que
proporciona la suficiente cohesión en el concreto como para evitar la pérdida
de cemento en contacto con el agua, permitiendo incluso una cierta
movilidad del concreto. En esta aplicación, es necesario proporcionar al
concreto el suficiente contenido de finos que, junto con el empleo de aditivos
modificadores de viscosidad proporcionaran la suficiente cohesión para ello.
Lechadas para inyección
Otras aplicaciones en la que es fundamental el empleo de aditivos que
modifiquen la viscosidad son las lechadas para inyección en los cables de
pretensado, ya que las diferencias de presión pueden provocar una
migración del agua y, por tanto, se necesita proporcionar a la lechada una
elevada resistencia al sangrado. Asimismo, las lechadas de inyección en
general, requieren de un comportamiento pseudoplástico para facilitar la
inyección, así como capacidad para retener la humedad al estar en contacto
con superficies que puedan absorber agua y la capacidad de mantener las
partículas de cemento en suspensión, una vez que la inyección cesa.
Observaciones sobre el uso de aditivos
Los aditivos cuyo comportamiento se conoce por experiencia a
temperatura normal del ambiente pueden comportarse de manera diferente a
temperaturas muy altas o muy bajas. Por su parte, los aditivos cuyo
comportamiento se conoce cuando se emplean separadamente, pueden no
ser compatibles cuando se utilizan juntos, por esta razón es esencial una
prueba de mezcla para cualquier combinación de aditivos. Al ser
descargados dentro de la mezcladora los aditivos, no solo se han de medir
exactamente, también es importante que sean descargados de manera
adecuada durante el ciclo de mezclado y en la dosificación correcta. Los
cambios en el procedimiento de mezclado pueden afectar el comportamiento
de los aditivos.
RETRACCIÓN Y FACTORES DE RETRACCIÓN
La retracción del concreto puede ser definida como un cambio de
volumen tridimensional del material que tiene lugar tanto en estado fresco
como endurecido y cuya causa no obedece a una carga externa al mismo.
El concreto desde sus inicios puede sufrir diferentes tipos de
retracción, entre ellos la comunidad científica5 del concreto reconoce los
siguientes:
a) Retracción autógena o química: Es aquella provocada por la propia
naturaleza de la hidratación del cemento. Los volúmenes de los
componentes iniciales (agua y cemento) son mayores que el volumen final
del hidrato resultante.
b) Retracción plástica: Es conocida como aquella relacionada con la
pérdida del agua superficial del concreto fresco (paso de superficie brillante a
mate). La tensión superficial en los meniscos que se forman en los capilares,
engendran esfuerzos de tensión que retraen la matriz del concreto.
c) Retracción por secado o hidráulica: La más conocida y mencionada
entre todas las retracciones tiene lugar en estado endurecido y está asociada
a la pérdida de agua de gel. Esta retracción se mide a diferentes edades y su
acción se prolonga durante meses e incluso años.
d) Retracción Térmica: La hidratación inicial del concreto se constituye en
una reacción exotérmica, una vez esta primera fase de generación de calor
pasa, el concreto como cualquier sólido se enfría y por lo tanto se contrae.
e) Retracción por Carbonatación: Este cambio dimensional tiene lugar a
largo plazo y está relacionado con la pérdida o lavado de productos de la
carbonatación como el bicarbonato de calcio.
Discernir entre un tipo de retracción y otro no resulta una labor sencilla, en
realidad la retracción del material a cualquier edad será el resultado de la
combinación de las anteriores retracciones.
Lo cierto es que para términos prácticos la clasificación anterior no
resulta muy útil, debido a que los métodos actuales para medir la retracción
no hacen discriminación sobre el tipo de retracción o la causa que la
provoca. Los procedimientos miden una retracción total. Por lo tanto resulta
más lógico hablar de retracción total en estado endurecido (a partir de las 24
horas) y en estado "plástica o durante las primeras horas" es decir anterior a
las 24 horas.
El método más utilizado para determinar la retracción del concreto en
estado endurecido aparece descrito en la norma ASTM C157. Este método
parte de medir la longitud de una vigueta endurecida que ha cumplido 24
horas de edad (método modificado). El procedimiento considera la longitud
de la vigueta a las 24 horas como la inicial y la compara con las longitudes
posteriores de la vigueta al cumplir mayores edades (bajo HR% y T°C
controladas).
La retracción se expresa en general de dos maneras mm/m o en
términos de porcentaje (%) con respecto a la mayor longitud inicial del
elemento.
TEORIA PLASTICA
La teoría plástica es un método para calcular y diseñar secciones de
concreto reforzado fundado en las experiencias y teorías correspondientes al
estado de ruptura de las teorías consideradas.
VENTAJAS DEL DISEÑO PLÁSTICO
1. En la proximidad del fenómeno de ruptura, los esfuerzos no son
proporcionales a las deformaciones unitarias, si se aplica la teoría elástica,
esto llevaría errores hasta de un 50% al calcular los momentos resistentes
últimos de una sección. En cambio, si se aplica la teoría plástica, obtenemos
Valores muy aproximados a los reales obtenidos en el laboratorio.
2. La carga muerta en una estructura, generalmente es una cantidad
invariable y bien definida, en cambio la carga viva puede variar más allá del
control previsible. En la teoría plástica, se asignan diferentes factores de
seguridad a ambas cargas tomando en cuenta sus características
principales.
3. En el cálculo del concreto presforzado se hace necesario la aplicación del
diseño plástico, porque bajo cargas de gran intensidad, los esfuerzos no son
proporcionales a las deformaciones.
HIPÓTESIS DEL DISEÑO PLÁSTICO
Para el diseño de los miembros sujetos a carga axial y momento
flexionante, rompiendo cumpliendo con las condiciones aplicables de
equilibrio y compatibilidad de deformaciones, las hipótesis son:
A) Las deformaciones unitarias en el concreto se supondrán directamente
proporcionales a su distancia del eje neutro. Excepto en los anclajes, la
deformación unitaria de la varilla de refuerzo se supondrá igual a la
deformación unitaria del concreto en el mismo punto.
B) La deformación unitaria máxima en la fibra de compresión extrema se
supondrá igual a 0.003 en la ruptura.
C) El esfuerzo en las varillas, inferior al límite elástico aparente Fy, debe
tomarse igual al producto de 2.083 x 106 kg/cm2 por la deformación unitaria
de acero. Para deformaciones mayores que corresponden al límite elástico
aparente, el esfuerzo en las barras debe considerarse independientemente
de la deformación igual el límite elástico aparente Fy.
D) Se desprecia la tensión en el concreto en secciones sujetas a flexión.
E) En la ruptura, los esfuerzos en el concreto no son proporcionales a las
deformaciones unitarias. El diagrama de los esfuerzos de compresión puede
suponerse rectangular, trapezoidal, parabólico, o de cualquier otra forma
cuyos resultados concuerden con las pruebas de los laboratorios.