IMPORTANCIA DEL CONCRETO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION

Es el campo de la ingeniería Civil que abarca el conjunto de conocimientos científicos orientados hacia la aplicación técnica, práctica y eficiente del concreto en la construcción. En su desarrollo y utilización intervienen varias ciencias, como son la Física, la Química, las Matemáticas y l investigación experimental.

DEFINICIÓN DEL CONCRETO

El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que hace un material ideal para la construcción.

La pasta es el resultado de la combinación química del cemento y el agua. Se le considera la fase continua del concreto, ya que siempre está unida con algo de ella misma a través de todo el conjunto.

El agregado es la fase discontinua del concreto, dado que sus diversas partículas no están unidas o en contacto unas con otras, si no se encuentran separadas por espesores diferentes de pasta reducida. Las propiedades del concreto están determinadas fundamentalmente por las características físicas y químicas de sus componentes, pudiendo ser mejor comprendidas si se analiza la naturaleza del concreto.

IMPORTANCIA DEL CONCRETO

Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso. Sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el concreto en general es desconocido en muchos de sus grandes aspectos: naturaleza, materiales, propiedades, selección, y mantenimiento de los elementos estructurales.

Las posibilidades de empleo del concreto en la producción son cada día mayores, pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de propósitos.

La única limitación a sus múltiples aplicaciones puede ser el desconocimiento por parte del ingeniero de todos los aspectos ya indicados; así como de la importancia relativa de los mismos, de acuerdo al uso que se pretenda dar al material.

El concreto al igual que otros materiales, se diseña para utilizarse en elementos estructurales que soportaran esfuerzos de carga a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos elementos como las cimentaciones, pavimentos, columnas, y en el segundo caso las vigas, o que soporte una combinación de estas cargas como las losas de piso.

Es necesario indicar que el concreto por sí solo no puede soportar grandes cargas y esfuerzos, para soportar cargas de compresión en un pavimento este puede variar sus resistencias dependiendo del uso que se dé a este, pero si va a soportar cargas que impliquen flexión este deberá ser reforzado con un alma de acero.

Composición de concretoEl concreto endurecido se compone de: 1. Pasta2. Agregado

1. La Pasta Viene a ser el aglomerante, estructura básica o matriz, que aglutina a los agregados, grueso y fino, aire, y vacíos, es considerado como la fase continua, debido a que se encuentra unida con algo de ella misma. Elementos fundamentales son aquella parte del concreto endurecido conocida como pasta que comprende a cuatro elementos fundamentales:

a) El gelNombre con el que se le denomina al producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento

b) Los porosIncluidos en ella.

c) El cemento hidratado, si lo hay.d) Los cristales de hidróxido de calcio, o cal libre, que puedan haberse

formado durante la hidratación del cemento.

Esquema típico de la estructura del concreto endurecido

El agregado 

Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas, de origen natural o artificial. Los agregados en la fase discontinua del concreto. La estructura interna del concreto es la que establece su comportamiento resistente, debido en gran parte a la capacidad de la pasta para adherirse a los agregados.

Porosidad del concreto

La porosidad, permeabilidad y capilaridad comprenden fenómenos físicos que tienen interdependencia, un concreto será tanto más permeable y tendrá una posibilidad de absorción capilar más importante cuanto más poroso sea. La porosidad son sistemas de vacíos presente en la estructura interna del concreto endurecido. En general, se puede asegurar que el concreto compactado es impermeable además, la impermeabilidad del concreto aumenta con la edad.

Porosidad de la pastaLos poros presentes en la pasta se clasifican en cuatro categorías definidas por el origen, tamaño promedio o ubicación. Sin embargo no existe una línea clara de demarcación que separe un rango de tamaños del otro, los poros de estas cuatro categorías son:

o Poros por aire atrapado 

Durante el proceso de mezclado una pequeña cantidad de aire, del orden del 1% son aportados por los materiales y queda atrapada en la masa del concreto, no siendo eliminada por los procesos de mezclado, colocación o compactación. Los espacios que este aire forma en la masa de concreto se conocen como poros por aire atrapado y son parte inevitable en todos los concretos.

o Poros por aire incorporado 

Se pueden incorporar intencionalmente, mediante el uso de aditivos químicos, minúsculas burbujas de aire las cuales se conocen como poros de aire incorporado.

o Poros capilares

Se define como poros capilares a los espacios originalmente ocupados por el agua en el concreto fresco, los cuales en el proceso de hidratación del cemento no han sido ocupados por el gel.

o Poros gel 

Durante el proceso de formación de gel quedan atrapados dentro de este, totalmente aislados unos de otros, así como del exterior, un conjunto de vacíos a los cuales se les conoce con el nombre de poros gel.

Esquema típico de la estructura de la pasta de cemento

Efectos de la granulometría

La granulometría de los agregados es decir, los diferentes tamaños de partículas en que se divide el agregado que se usara en la fabricación del concreto es uno de los parámetros fundamentalmente empleados para la dosificación del mismo, puesto que constituye el esqueleto del concreto, teniendo una gran influencia sobre las siguientes propiedades:

o Durabilidad

o Resistencia a compresión

o Cambios volumétricos

o Dosificación

o Trabajabilidad

o Acabado superficial

Concreto:

Es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesto de cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada), para formar una masa semejante a una roca ya que la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.

Componentes básicos:

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. 

Cemento: son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

  Agua: Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que

estas desarrollen sus propiedades aglutinantes. 

Agregados: para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.

  Aditivos: Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la

mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción. 

Cemento:

Por su parte es un material inorgánico finamente pulverizado, que al agregarle agua, ya sea sólo o mezclado con arena, grava u otros materiales similares, tiene

la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad. Cuando el cemento es mezclado con agua y arena forma mortero.

La clasificación de los tipos de cemento esta proporcionada por la norma NMX-C-414-ONNCCE-1999, la cual establece lo siguiente:De acuerdo a su composición, éstos pueden ser:

 TIPO DENOMINACION

CPO Cemento Portland Ordinario

CPP Cemento Portland Ordinario

CPP Cemento Portland Puzolánico

TPEG Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno

CPC Cemento Portland Compuesto

CPS Cemento Portland con humo de Sílice

CEG Cemento con Escoria Granulada de alto horno

 

De acuerdo a sus características especiales, éstos pueden ser:

NOMENCLATURACARACTERISTICAS ESPECIALES DE LOS CEMENTOS

RS Resistente a los sulfatos

BRA Baja reactividad alcalina agregado

BCH Bajo calor de hidratación

B Blanco

 

De acuerdo a su resistencia, estos pueden: La resistencia normal de un cemento es la resistencia mínima mecánica a la compresión a los 28 días y se indica como 20, 30 ó 40 en Newtons por milímetro cuadrado (N/mm2). 

La fabricación de cemento es una actividad industrial de procesado de minerales, la cual se divide en tres grandes etapas:

Obtención, preparación y molienda de materias primas (caliza, marga, arcilla, pizarra, etc.) que aportan los siguientes compuestos minerales: carbonato cálcico (CaCO3), óxido de silicio (SiO2), óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3). Se obtiene una mezcla en forma de polvo de los minerales denominada crudo o harina.

Obtención, preparación y molienda de materias primas (caliza, marga, arcilla, pizarra, etc.) que aportan los siguientes compuestos minerales: carbonato cálcico (CaCO3), óxido de silicio (SiO2), óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3). Se obtiene una mezcla en forma de polvo de los minerales denominada crudo o harina.

 

 

Cocción del crudo en hornos rotatorios hasta alcanzar una temperatura del material cercana a los 1450°C, para ser enfriado bruscamente y obtener un producto intermedio denominado Clinker.

 

Molienda del Clinker con otros componentes: yeso (regulador de fraguado) y adiciones (escorias de alto horno, cenizas volantes, caliza, puzolanas), para dar lugar a los distintos tipos de cemento.

La pasta está compuesta de cemento Portland, agua y aire atrapado o aire

incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 por ciento del volumen total del concreto. La Figura 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 en concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso.

Variación de las proporciones en volumen absoluto de los materiales usados en el concreto. Las barras 1 y 3 representan mezclas ricas con agregados pequeños. Las barras 2 y 4 representan mezclas pobres con agregados grandes.

La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está completamente cubierta con pasta, así como también todos los espacios entre partículas de agregado.

Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto, por ello su selección es importante.

Las propiedades de los agregados para concretos son:

Granulometría: es la determinación de la cantidad de porciento de los diverso tamaños de las articulas que constituyen un tamaño máximo y mínimos de los agregados. Este estudio es importante porque una mala graduación de los agregados provoca huecos o deficiencias en tamaño, así mismo se obtendrá un concreto sumamente caro por el alto contenido de cemento.

Forma y redondez de las partículas: la forma depende del tipo de roca y sus características, así como las condiciones de sedimentación y transporte que experimento durante la transformación.

Propiedades superficiales se refiere a la textura de la partícula, es decir el aspecto de rugosidad o irregularidades de los agregados.

Impurezas: se pueden mezclar con los agregados son orgánicas, sales solubles y arcillas, limos carbón y partículas suaves.

Propiedades físicas y mecánicas: los agregados, como su peso volumétrico, solidez, resistencia a la absorción y las características térmicas, influyen en la resistencia del concreto y en el endurecimiento, así como también en la durabilidad y la resistencia al intemperismo.

a) Peso volumétrico: se usa en la estimación de cantidades de materiales y en cálculos de proporcionamiento de mezclas.

peso volumetrico= peso del agregadovolumende particulas

Dicho peso volumétrico está afectado por varios factores como la humedad, graduación, gravedad específica, textura superficial, forma y angulosidad de las partículas. Si el contenido de humedad del agregado aumenta también incrementa el peso volumétrico.

PROPIEDADES DEL CONCRETO Y SUS COMPONENTES.

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y DURABILIDAD.  (IMCYC, 2004).

 

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias,

aunque esté débil en otras.

 

Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad.

Trabajabilidad. Significa qué tan fácil es: COLOCAR, COMPACTAR y dar un ACABADO a una mezcla de concreto. (IMCYC, 2004)

Durabilidad.  El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.

 

Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

 

Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.

Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido está determinada por la cantidad de agua utilizada en relación con la cantidad de cemento. A continuación se presentan algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:

• Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.

• Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción.

• Se incrementa la resistencia al intemperismo.

• Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo.

• Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción.

Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto, a condición que se pueda consolidar adecuadamente.

Estados del concreto

Estado fresco. Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la trabajabilidad y la cohesividad.

Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no está blando, se conoce como FRAGUADO del concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y durante el acabado.

Estado endurecido. Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar  resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.

Tipos de Concretos

CONCRETO CONVENCIONAL CLASE 2 

Concreto de uso general para todo tipo de construcciones que no requieran características especiales y son utilizados en: Pisos, losas, muros, cimentaciones, banquetas, guarniciones, etc. Ofrece:

Excelente trabajabilidad y cohesión

Fácilmente moldeable

Compatible con impermeabilizantes y fibras

Limpio y libre de contaminantes.

CONCRETO ESTRUCTURAL CLASE 1 – Concreto de alta calidad que cumple con las especificaciones más estrictas de los reglamentos de construcción como

en obras tipo A o B1 (Escuelas, teatros, edificios públicos, bibliotecas, cines, centros comerciales, etc.) Ofrece:

Resistencias mayores o iguales que 250 y menores que 400 kg/cm²

Agregados de origen caliza o basalto

Excelente trabajabilidad y cohesión

Mayor durabilidad que la de un concreto convencional.

CONCRETOS RAPIDOS Y RET – Diseñado para obras de elevada exigencia estructural donde se requiera un descimbrado rápido de los elementos colados. Donde el concreto alcanza su resistencia al 100% en 14, 7 o 3 días, y si su necesidad es aún mayor proporcionamos concretos a 16, 24, 48 horas. Garantizando la resistencia a la compresión solicitada. Ofrece:

Acelera la velocidad de construcción

Rápido descimbrado

Optimiza el uso de las cimbras

Menores costos de construcción

Acelera la puesta en servicio de la estructura.

CONCRETO ARQUITECTONICO - El concreto arquitectónico, estructural o decorativo, Es un concreto pensado y destinado a brindar una gama de alternativas estéticas en cuestión de acabados y colores, dependiendo las necesidades del constructor y de la obra misma. Puede ser solicitado en cualquier resistencia, tamaño de agregado y grado de trabajabilidad. Ofrece:

Concreto aparente

Concreto elaborado con cemento blanco

Concreto de cualquier color

Los colores son integrales, la superficie puede ser martelinada

Colores uniformes en toda la superficie del concreto

Colores que no se degradan por la acción de la luz ultravioleta

Concreto con agregado expuesto sin necesidad de martelinar

Concreto con agregado de mármol

Concreto estampado

CONCRETO MR – Este concreto se ha diseñado para ser utilizado en la construcción de elementos que estén sujetos a esfuerzos de flexión, por lo tanto su campo de aplicación se encuentra en la construcción de pavimentos, pisos industriales, infraestructura urbana, proyectos carreteros, etc. Ofrece:

Bajos costos de mantenimiento

 Mayor durabilidad que los pavimentos de asfalto

 Mayor seguridad en la conducción de vehículos

 Agregados gruesos de origen caliza, basalto

Mayor resistencia al impacto

CONCRETO PERMEABLE – Es un material que una vez colocado no impide el paso del agua pluvial hacia el subsuelo lo que permite la recuperación de los mantos freáticos, por lo que puede ser aplicado en la construcción de andadores, banquetas, carpeta de rodamiento para tránsito ligero, estacionamientos a cielo abierto, etc. Ofrece:

Alta permeabilidad

Ayuda a la alimentación del manto freático

Colocación similar a la del concreto convencional

Acabado final rugoso

RELLENO FLUIDO – Es un mortero de peso ligero que puede ser utilizado como relleno en obra civil. Por sus propiedades rellena con mayor facilidad huecos o espacios que un concreto o mortero convencional. Puede ser utilizado como relleno compactado para sub-bases y bases, relleno de cepas y zanjas.

Agregados finos de origen andesita 5 mm.

Revenimientos base de 18 cm.

Autonivelante por su gran trabajabilidad y condiciones mecánicas.

No requiere vibrado ni compactado.

CONCRETO AUTOCOMPACTABLE – Es un concreto diseñado para que se coloque sin necesidad de vibradores en cualquier tipo de elemento. A condición de que la cimbra sea totalmente estanca, este concreto puede ser colocado en:

Muros y columnas de gran altura, elementos de concreto aparente, elementos densamente armados, secciones estrechas, etc. Ofrece:

Puede elaborarse en cualquier grado de viscosidad

El concreto se compacta dentro de las cimbras por la acción de su propio peso

Fluye dentro de la cimbra sin que sus componentes se segreguen

Llena todos los resquicios de la cimbra aún con armado muy denso

No se requiere de personal para colocar el concreto

Acabados aparentes impecables

CONCRETO LIGERO – Un concreto para ser usado en elementos secundarios de las edificaciones que requieran ser ligeras para reducir las cargas muertas o para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales, también puede ser usado en: Losas y muros, muros divisorios, Capas de nivelación, Relleno de nivelación, etc. Ofrece:

Disminuye el peso de la estructura

Disminuyen las cargas a la cimentación

Disminuye el consumo de energía en sitios con clima extremo

CONCRETO FLUIDO – Son concretos elaborados en base a las especificaciones de los Concretos Convencionales y Estructurales Clase I y II, pero que por sus propiedades físicas de plasticidad y fluidez, permiten al usuario obtener grandes beneficios en la colocación y en el acabado final. Pueden ser utilizados en muros, columnas, lozas apretadas, muros de poco espesor, etc. Ofrece:

Buena trabajabilidad y cohesión

Rapidez en la colocación

Fácilmente moldeable

Facilita la consolidación del concreto en elementos densamente armados

CONCRETO ALTA RESISTENCIA – El concreto de Alta Resistencia se elabora para obtener valores de resistencia a la compresión entre 500 y 1000 kg/cm2. Ideales para: Edificios de gran altura, puentes, elementos pretensados o pos tensados, columnas muy esbeltas, pisos con gran resistencia a la abrasión sin necesidad de usar endurecedores superficiales, etc.

Reducción en la geometría de elementos verticales y horizontales

Mayor área de servicio

Menor peso de los edificios

Altas resistencias a edades tempranas

Concreto de baja permeabilidad

Concreto de mayor durabilidad

Proporciona miento adecuado

El Proporciona miento de una mezcla para concreto se reduce a la elección de una relación apropiada de agua-cemento, para una resistencia dada (haciendo posible el manejo del concreto) y a definir la granulometría de los agregados inertes (para que sea adecuada a la resistencia pedida) y que el volumen de vacíos (burbujas de vacío o huecos) entre los agregados sea el menor posible, para hacer el conglomerado de acuerdo a la compacidad necesaria, siempre y cuando la relación agua-cemento se sostenga constante para así mantener también constante la resistencia del concreto.

Especificaciones básicas

Al utilizar el concreto (en estructuras, pavimentos etc.,) se requiere que tengan larga duración y un mantenimiento muy reducido (si es posible nulo) y tener la resistencia necesaria contra las alteraciones del tiempo; bajas o altas temperaturas que perjudican el agua del concreto, pero si la mezcla del concreto es de alta calidad, es decir, si esta hecha con poca agua (con la mínima necesaria) será mucho más resistente que si se emplea una cantidad mayor de líquido.

En la mayor parte de los trabajos se requiere que el concreto sea impermeable, que es requisito esencial del concreto expuesto a condiciones climáticas o desgastes por diferentes factores.

Para lograr esto es necesario tener una pasta a prueba de agua y se ha demostrado que la impermeabilidad de la pasta depende de la cantidad de agua en el mezclado y la reacción química en un corto límite de tiempo (o sea un fraguado rápido).

Al igual que ocurre con la durabilidad y la impermeabilidad, la resistencia depende principalmente de la cantidad de agua de la mezcla y de la rapidez del fraguado; al aumentar el agua disminuye la resistencia a la flexión y la compresión, aumentando la resistencia con el tiempo, la resistencia a la tracción y la adherencia se afecta de igual manera.

Dentro del proceso de endurecimiento se tiene al fraguado inicial donde la mezcla pierde su plasticidad y es difícil su manejabilidad.

El tiempo de fraguado de una mezcla es el lapso necesario para que pase dicha mezcla del estado fluido al estado sólido, ósea, es fraguado es una pequeña parte del proceso de endurecimiento.

Será necesario colocar la mezcla en la cimbra antes de que se inicie el fraguado (máximo a los 30 minutos de fabricada). Cuando hay problemas con el tiempo se podrán utilizar retardadores del fraguado, mediante compuestos de yeso o anhídrido sulfúrico, pero también se puede acelerar el fraguado con la adición de cloruro de calcio.

La hidratación, y por consiguiente el endurecimiento, progresa mientras existe agua en contacto con el cemento; si el agua se evapora y deja de estar en contacto con el cemento, cesa el progreso de la hidratación y del endurecimiento. Por eso es necesario asegurar durante las primeras horas del colado, que no se haya perdido agua del concreto. En una revoltura bien proporcionada hay agua suficiente para completar la hidratación y obtener un curado perfecto, claro si el agua no sufre ninguna evaporación. El mejor modo de evitar dicha evaporación es mediante el curado del concreto, a lao cual pocas veces se le presta atención, tal vez porque los resultados no se notan inmediatamente.

El curado es algo tan importante en las construcciones de concreto, como el debido proporciona miento de los ingredientes del concreto y de su misma colocación

Un ejemplo de la elaboración del concreto premezclado se muestra a continuación:

Recepción y almacenamiento de materias primasEl proceso de elaboración del concreto comienza con la recepción e inspección de las materias primas para ser aprobadas mediante estudios físicos y químicos realizados por el departamento de soporte técnico (laboratorio) y almacenar, arena, grava, agua, y aditivos; estos últimos suministrados en presentaciones a granel o en tambos, su calidad es analizada y revisada por el fabricante.

Pipas y Silo de almacenamientosEl cemento se recibe a granel en camiones y es almacenado en sitios de las plantas dosificadoras. Los estudios de calidad son revisados en el departamento de control de calidad.

Tolvas y básculas dosificadoras de agregadosPrevio programa de volumen de concreto se realiza una orden de programación central a la dosificación por sistema, para que se carguen los materiales automáticamente en las cantidades exactas determinadas por el departamento de soporte técnico de acuerdo a las necesidades específicas del cliente.

Tras cavado a tolva (agregados) Los agregados (grava y arena) son depositados por un tras cavado en una tolva y transportados mediante una banda a las tolvas y basculas para su dosificación, pesado y cargado en la olla del camión revolvedor.

Silo almacenamiento y bascula dosificadora de cementoEl cemento almacenado en el silo, se descarga directamente en la báscula de dosificación que a su vez lo deposita en la medida correcta en la olla del camión revolvedor.

Sistema automático de programación, dosificación y cargado para elaboración del concreto. El agua y los aditivos son dosificados con un sistema automático (para su medición) y se carga directamente en la olla de camión revolvedor

MezcladoCargados los materiales en el camión revolvedor, se mezclan en la olla a velocidad estandarizada. Posteriormente se realiza el muestreo del concreto fresco para verificar la trabajabilida, por parte del laboratorio.

Descargado del concreto en obraDurante el transporte del concreto se sigue mezclando en la olla para llegar uniforme y en óptimo estado a la obra. La descarga puede ser directamente o bien con ayuda de una bomba o banda transportadora.

Supervisión de obraLa descarga del concreto en la obra se hace en presencia de un supervisor de obra que verifica que todos los procedimientos del proceso de descarga y atención al cliente sean llevados a cabo correctamente para lograr su satisfacción. El supervisor de obra también ofrece asistencia técnica en la obra.

Precauciones que deben de tomarse para las revolvedoras:

a) La revolvedora debe de estar provista de un contador de agua de presión en el tanque de abastecimiento (tendrá esferas indicadoras y totalizador).

b) Cada camión deberá de estar provisto de un contador de revoluciones que indique el grado de mezclado, haciendo falta 40 revoluciones para los materiales alimentados con correa: 60 revoluciones para los demás.

c) Los camiones deberán alimentarse por cinta con una mezcla de agregados, cementos, y agua, mientras el tambor gire. A falta de dispositivos de cinta, se seguirá la alimentación de la siguiente forma

Se colocara en el tambor un tercio de aguaUn medio del agregadoTodo el cementoLa segunda mitad del agregadoY el resto de agua requerida.

d) El agua del mezclado inicial deberá limitarse de forma que se esté seguro que nunca se sobrepasara el asiento (segregación) aceptable.

e) Solo deberá de mezclarse el 75% del número necesario de revoluciones, a la velocidad requerida antes de ver si la consistencia está adecuada; después se mezclara con las revoluciones restantes, agregando agua si fuera necesario, pero no se sobrepasara la relación de agua-cemento especificada.

f) Cada olla tendrá un registro que permita una fácil determinación de la consistencia del concreto antes de descargarla mezcla

g) Al descargar la revolvedora hay que asegurarse de que se conserven las mismas proporciones de cemento y agregados.

En el concreto premezclado en revolvedoras se produce a menudo una pérdida de asiento considerable, principalmente en tiempos calurosos. Esta pérdida puede reducirse al mínimo deteniendo el mezclado inicial a las 30 revoluciones y evitando el exceso de mezclado (2 a 5 rpm) para evitar asentamiento, y de 6 a 9 rpm en el camino en proceso de mezclado.Precauciones a tomar en climas cálidos:

1. Los tambores de la revolvedora deben pintarse de blanco y conservarse brillantes, para tratar de reflejar los rayos solares.

2. Los materiales deben de conservarse tan frescos como se pueda, poniéndolos a la sombra y regándolos ligeramente para promover la refrigeración por evaporación.

3. Se evitaran retrasos previos a la descarga y colocación del concreto, organizando los trabajos para un pronto manejo.

Manejo y almacenaje de los agregados pétreos y el cemento

En común que el lugar donde se realice una obra no se cuente con espacios hechos a la medida de los agregados, para poder ser almacenados, sin embargo esto no debe ser un impedimento para resguardarlos de los agentes que los alteran y por tanto alteran la calidad de la obra.

Un buen almacenamiento de los agregados pétreos debe cumplir, entre otros requisitos, los que se exponen en seguida.

Minimizar la segregación y la degradación

Prevenir la contaminación

Apilar en capas delgadas de espesor uniforme y horizontales

Terreno plano y nivelado con pendiente para el escurrimiento del agua

Sobre plantilla de concreto o una capa perdida del agregado

Evitar el tránsito de vehículos

Para almacenar el cemento de forma adecuada se recomiendo seguir las siguientes indicaciones

Todo cemento debe almacenarse en estructuras protegidas contra la intemperie

Apropiadamente ventiladas para impedir la absorción de humedad.

El cemento envasado en sacos debe ser apilado sobre plataformas

Para un período de almacenamiento de menos de 60 días, se recomienda evitar que se superpongan más de 14 sacos y para períodos mayores no deben superponerse más de 7

Como precaución adicional, se recomienda que se utilice primero el cemento más viejo.

Ajustes de proporcionamiento en obras.

Con frecuencia suele verse en las obras que cuando se ha terminado el mezclado del concreto o al llegar la olla con el concreto a la obra se presenta el problema de que el revenimiento obtenido no es el de diseño, es decir la fluidez esperada no se

obtiene y los constructores han optado por la mala solución de “añadir un poquito de agua”, aparentemente sin conocer el daño que le causan al concreto (resistencia final y trabajabilidad), por tanto esta acción para nada debe realizarse pues lejos de ayudar perjudica y compromete la calidad de la obra. A continuación se presentan las causas del porque no hacerlo.

El concreto necesita una cantidad de agua por determinada cantidad de cemento para que se produzca la reacción química que hará que se endurezca (fraguado). Cuando ya se ha producido la reacción del agua con el cemento la masa ha endurecido. Se ha utilizado toda el agua que el cemento necesitaba para complementar la reacción, la cantidad justa, pero ¿qué ocurre si el concreto tiene más agua de la necesaria? ¿Qué consecuencias tiene para el concreto el agua restante? El agua sobrante, como es bastante lógico, no desaparece sin más, sino que se queda dentro de la masa del concreto ocupando unos espacios, unos huecos que no son roca sólida, sino agua, la cual no tiene ninguna resistencia cercana a la esperada, con lo que se compromete seriamente la resistencia del concreto. Pero también si esa agua de más queda en contacto con el acero de

refuerzo, evidentemente tarde o temprano lo empezara a corroer hasta que el agua se evapore y deje en su lugar un espacio ocupado por aire.

Para evitar estos y más problemas en el resultado final del concreto se sugiere incluir el uso de aditivos, rechazar el concreto o en extremo caso colocarlo sin

añadir nada más de agua.

Debido a que el cálculo de la cantidad de los agregados inertes que debe llevar una

mezcla de concreto está en función de la relación agua/cemento, no es recomendable alterar la mezcla ya hecha agregando ningún material inerte ( grava o arena) sino más bien desechar la mezcla o buscarle uso en un lugar apropiado.

Imagen 1. Concreto con exceso de agua

El mezclado de concreto hecho en obra.

El mezclado del concreto en obra puede ejecutarse de dos maneras:

De manera manual:

Sobre un entarimado (duela o tablones) impermeable o bien sobre una superficie plana preparada (se cubre la superficie mediante una capa de concreto pobre perfectamente apisonado y a nivel, fraguado se podrá mezclar todo tipo de morteros y de concretos) se extiende en primer lugar la arena, a continuación se vacía el cemento mezclando con pala (la arena y el cemento) hasta que se obtenga un color uniforme (generalmente con dos o tres vueltas es suficiente).

Después de tener la arena y el cemento perfectamente revueltos se extenderá la mezcla obtenida, añadiendo el agregado grueso hasta que

quede una capa uniforme muy bien mezclada, procediéndose a abrir un cráter, y añadiendo la cantidad necesaria y adecuada de agua.

Luego de derrumbar las orillas del cráter se mezcla el conjunto de un lado a otro hasta que se observe que la revoltura presenta un color uniforme.

Si la revoltura comienza a fraguar (no deberá de pasar de 20 a 30 minuto), la operación del colado, asimismo después de haber depositado el agua necesaria, no se deberá de permitir que se le agregue más agua.

La revoltura que por descuido haya endurecido o sobrado, por ningún motivo deberá usarse en elementos estructurales: en el último caso solo se podrá usar en firmes.

Elaboración mecánica

Se efectúa mediante mezclas rotatorias (o de tambor), se carga por medio de cucharones móviles de capacidad de 1/3 m3 (.38 m3 = ½ yarda3) y con tolvas si es necesario mayor capacidad; en el tambor de acero se mezclan los materiales en seco. Todos los agregados deben de ser mezclados completamente hasta obtener una apariencia uniforme (de color semejante) con todos los ingredientes perfectamente distribuidos.

El tiempo requerido para un mezclado completo depende de muchos factores; las especificaciones usualmente exigen un mínimo de 1 minuto para mezcladoras de hasta ¾ m3 de capacidad con aumento de 15 segundos por cada 1/3 m3 de capacidad adicional. El proceso de mezclado se comienza a contar desde el

momento en que todos los materiales solidos se encuentran dentro dela mezcladora. Se añadirá toda el agua requerida antes de haber transcurrido la tercera parte del tiempo de mezclado; el proporciona miento del agua se hace mediante un tanque debidamente calibrado, el cual se llena automáticamente

hasta el nivel que se fija en un indicador especial y la descarga del agua al tambor de la revolvedora se hace después de haber mezclado los materiales en seco.

En el interior del cilindro se revuelve la mezcla por medio de aspas y haciendo que avance asía la salida, descargándose con un cucharon basculante en el otro lado de la tolva de entrada. Debido al movimiento rotatorio del tambor y a la forma de las aspas, la mezcla es dirigida hasta el cucharon que al ser bajado permite la salida de la revoltura.

Los sistemas motrices pueden ser de gasolina o eléctricos, pudiendo estar la revolvedora montada sobre un cono de ruedas o bien sobre un camión (auto motor) ; el tambor se mueve entre guías, una de las cuáles es la guía motora, pudiendo hacerse por engrane o piñón.

Hay mezcladoras dosificadoras desde 0.08 m3 (2ft3) hasta 3m3 (4 yd3).

Para trabajos comunes de construcción hay mezcladoras comunes, desde .10m3

hasta .80m3. Para obras mayores hay mezcladoras desde 1.59 m3 hasta 2.33m3.

No hay que cargar la mezcladora con mayor capacidad de la indicada, ni ponerlas a trabajar a mayor velocidad de la especificada. Si se desea aumentar el rendimiento se tendrá que utilizar otra mezcladora mayor o una adicional; no deberá sobre cargar o forzar el equipo, si las paletas de la mezcladora se desgastan o se impregnan de concreto endurecido, la acción del mezclado resultara menos eficiente.

Las mezcladoras pueden ser de tipo, basculante o no basculante; el tipo basculante tiene la ventaja de rápida descarga y fácil limpieza. Los dos tipos pueden tener cucharones para descargar, a diferencia de las no basculantes que tienen un canal oscilante para descarga. También se pueden encontrar mezcladoras que tienen dispositivos para medir el tiempo y no se descargan hasta que hayan transcurrido el tiempo fijado para el mezclado.

El curado

El aumento de resistencia con el tiempo es cierto, mientras se evite secarse el concreto. Si se pierde agua cesan las reacciones químicas, requiriéndose mantenerse húmedo cuando mayor se posible. Cuando cesa el curado, aumenta la resistencia pero solo por un corto periodo de tiempo; sin embargo si se renueva la cura por humedad, aun después de un prolongado tiempo de secado, la resistencia volverá a aumentar. Por esta razón se recomienda una curación húmeda del concreto, desde el vaciado hasta que ha logrado la calidad deseada.

El tiempo de fraguado inicial es igual para todo tipo de concreto, aproximadamente de 45 minutos (el cual ya no es manejable), y el tiempo de fraguado final es de 10 horas dependiendo de la sección.

Vibrado

El vibrado del concreto es de mucha importancia para un colado efectivo y su aplicación correcta es factor esencial en todo tipo de obra; el procedimiento para un útil vibrado varia con el tipo de trabajo, con el tipo de vibrador utilizado y con la calidad del concreto.

El uso del vibrador en un colado puede favorecer a la resistencia del concreto, ya que es posible utilizar menor cantidad de agua en la revoltura, lográndose con el vibrador que las partículas del concreto se pongan en movimiento, reduciendo de esa manera la fricción entre ellas, haciendo que la mezcla sea más fluida, y por lo siguiente facilitando el colado y mejorando el acabado por la misma uniformidad lograda por este medio.

El vibrado se hace cuando los concretos son relativamente secos, debido a que la resistencia del concreto esta en relación directa con la proporción de agua-cemento.

Los vibradores varían entre 3500 revoluciones por minutos (rpm) a unos 12000 rpm aproximadamente, con un diámetro de ¾” a 2”, utilizándose generalmente los de 7000 rpm con un diámetro de pulgada y media.

La energía de los vibradores se utiliza para mover el concreto horizontalmente en lugar de consolidarlo verticalmente, siendo probable que; la segregación se produzca por un mal vibrado; al igual, si se usa en exceso, estancándose los agregados gruesos en el fondo,

mientras que el cemento queda en la parte superior.

Será preciso tener cuidado de colocar los vibradores a suficiente profundidad para agitar efectivamente el fondo de cada capa de concreto; los vibradores se retiraran y levantaran lentamente y deberán operarse continuamente mientras se extraen.

Los vibradores para colado se colocaran horizontalmente a distancias no mayores que el radio, a través del cual el vibrado es efectivo visiblemente, recomendándose unos 15 segundos de vibrado por cada 10 cm2 de la superficie superior de cada capa.

Aditivos:

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.

Algunas de los propósitos para los cuales se pueden utilizar los aditivos son los siguientes:

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.

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 concreto autocompactante

Constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que modifica la plasticidad del concreto dándole una 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.

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 mucho 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.

Algunas empresas productoras de aditivos para concretos son las siguientes:

Pruebas de laboratorio más importantes: revenimiento, resistencia y peso volumétrico.

Se realizan con el fin de conocer ciertas características físicas y mecánicas del concreto fresco y endurecido para tener la certeza de que los concretos usados en determinada obra cumplen con las normas de cada lugar donde se realiza.

A continuación se describirá brevemente las principales pruebas que se le realiza al concreto.

Revenimiento.

La plasticidad en las mezclas de concreto se mide con la altura del revenimiento la cual se obtiene mediante el uso del equipo y procedimiento siguiente:

Procedimiento:

1. Lubricación: se lubrica el cono y la varilla con aceite. Colocar el cono sobre la placa de apoyo.

2. Obtención de muestra: se coloca una parte de la muestra del concreto a ensayar en una carretilla.

3. Llenado del cono: el cono se llenara en tres capas de 1/3 a la vez. Cada capa

deberá ser varillada 25 veces teniendo cuidado de no atravesar más allá de la capa que se esté llenando. Deberá llenarse el contenedor hasta que la mezcla empiece a derramarse.

4. Enrazado: con la varilla punta de bala se enraza el concreto, de forma tal que el nivel del concreto coincida con el nivel del cono.

5. Retirado del cono: el cono de Abrams se debe retirar con un movimiento rápido y limpio hacia arriba, teniendo especial cuidado de no empujar hacia los lados al concreto.

6. Obtención de revenimiento: se coloca el cono al revés junto al concreto, se coloca sobre la base que queda arriba la varilla punta de bala y con ayuda de un flexo metro se mide en repetidas ocasiones la distancia entre la cima del concreto y la varilla. El promedio será el revenimiento.

Ilustración 2. Medición de revenimiento

Tabla 1. Equipo para revenimiento

N0 Descripción

1. Cono de Abrams (d= 10 cm., D=20 cm. y h= 30 cm.)

2. Varilla punta de bala

3. Placa de apoyo ( 40x60 cm)

4. Flexo metro

5. Cucharon

Normatividad mexicana: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX–C-156–1997–ONNCCE “Industria de la construcción – concreto–determinación del revenimiento en el concreto fresco – método de prueba”.

Resistencia

Para fines prácticos se considera que a partir del momento en que la pasta se encuentra fraguada se inician las reacciones químicas entre el componente mineral del cemento y el agua. Conforme este proceso evoluciona, la pasta adquiere nuevas propiedades entre las cuales sobresale la resistencia mecánica, la cual puede definirse como diferentes fuerzas.

En al caso del concreto se acostumbra a calificar su capacidad para producir resistencia mecánica mediante ensayos a compresión y a tensión, la aplicación de este último es cada vez menor porque se considera que sus resultados no representan un índice confiable del comportamiento del concreto a tensión. De este modo, la determinación de la resistencia del concreto a la compresión ocupa un sitio importante en la comprobación de la calidad del cemento y a la vez del concreto al considerarlo representativo de su resistencia mecánica.

La resistencia del concreto a la compresión se denomina F’c y se determina en el laboratorio mediante el procedimiento que a continuación se enlista.

Ilustración 3. Varillado de la mezcla

N0 Descripción

1. Molde para probetas (d=15 y h=30 cm)

2. Cucharon

3. Mazo suave

4. Varilla punta de bala

5. Prensa hidráulica

6. Equipo para cabeceo

7. Tanque de curado

Procedimiento

Toda vez que se tiene la mezcla a ensayar:

1. Lubricación: Se lubrican los moldes con aceite por dentro y se colocan en sus bases.

2. Llenado de los moldes: se tomara material de la muestra seleccionada con ayuda del cucharon para ir llenando por capas cada molde, uno a la vez. El llenado debe hacerse en tres capas llenando de a tercios el molde y propiciarle a cada capa 25 varilladas (debe cuidarse no introducir la varilla más allá de la capa a trabajar) para compactarlo y golpes a un costado del molde con el mazo suave de modo que se evite la acumulación de aire dentro de la mezcla.

3. Curado: luego de un día de secado se retiran las probetas de los moldes y se introducen al tanque de curado de donde se sacara uno a los 7, 14 y 28 días después.

4. cabeceo: trascurrida cada fecha se sacara del tanque de curado el cilindro de prueba correspondiente y se le tomara medidas de su diámetro y altura, se le pesara y se le realizara el cabeceo. El cabeceo es una técnica donde se busca dejar uniforme los extremos circulares irregulares de los cilindros por medio de una mezcla de azufre en un dispositivo especial.

5. Prueba de resistencia a compresión: toda vez que se haya hecho el cabeceo lo siguiente es llevar la probeta a ensayar a la prensa hidráulica que puede ser manual o mecánica donde se le aplicara carga paulatinamente ascendente hasta que se llegue a la ruptura de la probeta.

6. Determinación de la resistencia: con los datos obtenidos en el laboratorio se

aplica la fórmula de resistencia, a saber σ=FA

, y se determina la resistencia

Tabla 2. Equipo para ensayo de resistencia

del concreto ensayado. La resistencia máxima se tendrá en la prueba hecha a los 28 días.

Normatividad mexicana:

NMX-C-296-1985 moldes para elaborar especímenes cilíndricos.

NMX-109-1997-ONNCCE cabeceo de especímenes cilíndricos.

NMX-109-1997-ONNCCE resistencia a la compresión de cilindros de concreto.

Peso volumétrico (concreto fresco)

Este método de prueba se refiere a la determinación peso volumétrico del concreto. Esta prueba tiene como objetivo el peso por unidad de volumen de nuestro concreto en estado fresco y se determina como se indica a continuación: para realizar el ensayo solo harán tres moldes estándares para concreto con todos sus aditamentos y una balanza.

Procedimiento1. Peso de los moldes: se pesan los moldes vacíos en la balanza y se

registran sus pesos.2. Llenado de los moldes: se llena cada uno de los moldes con la mezcla de

concreto como anteriormente se ha mencionado y se enrasa3. Peso de los moldes llenos: se pesa cada uno de los moldes ya con la

mezcla incluida y se toma registro de su peso.4. Cálculos matemáticos: se sustituyen los valores obtenidos, en la fórmula

siguiente y se obtiene el peso volumétrico de concreto fresco:MVF =M/V :

Donde:M = (Peso de molde + mezcla) – Peso del molde.

Ilustración 4. Probetas cabeceadas

V = Volumen del molde.MVF = Peso volumétrico del concreto fresco.

Normatividad mexicana:

NMX-C-105-1987- determinación de la masa volumétrica.