Manual Del Concreto

[email protected] 02 Feb 2015

ANUALDEL

CONCRETOESTRUCTURAL

JOAQUÍN PORRERO S.CARLOS RAMOS R.JOSÉ GRASES G.

GILBERTO J. VELAZCO

Conforme a la Norma COVENIN 1753:2003“Proyecto y Diseño de Obras en Concreto Estructural”

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M A N U A L D E L C O N C R E T O E S T R U C T U R A L

MANUAL DEL CONCRETO ESTRUCTURAL

Joaquín Porrero S./ Carlos Ramos R./ José Grases G./ Gilberto J. VelazcoPrimera Edición DigitalCaracas, Junio 2014

HECHO EL DEPÓSITO DE LEYDepósito Legal lfi2522014620722ISBN 978-980-7658-00-3

COORDINACIÓN EDITORIALMiguel Angel Álvarez

PRODUCCIÓN GRÁFICA/PORTADAAbaco Arte

DISEÑO GRÁFICO

Cecilia Feo Figarella

PRODUCCIÓN DIGITAL

PAG Marketing Soluciones



PRESENTACIÓNEste Manual del Concreto Estructural (en formato digital) es un paso más en

la tarea iniciada el año 1975 con la primera edición del Manual del Concreto Fresco,auspiciada en aquel momento por el Comité Conjunto del Concreto Armado (CCCA).El rumbo de ese camino lo marcó, con la visión propia del Maestro que siempre fue, elDr. Joaquín Porrero Sampedro (1927/1992); lo secundaron en esa labor los ProfesoresCarlos Ramos R. y José Grases G. En 1979 se editó la segunda versión de aquel Manualy en 1987 la tercera; con tirajes de varios miles de ejemplares, todas esas ediciones nosólo se agotaron, sino que se multiplicaron ediciones no autorizadas, nacionales yextranjeras, lo cual no fue sino prueba de la utilidad de esa iniciativa.

A mediados del año 1990, el Dr. Porrero asomó la posibilidad de extender elalcance del Manual hacia las propiedades y características del concreto en etapasposteriores a su fraguado, idea ésta que contó con el infaltable y entusiasta respaldo deSIDETUR. Para cubrir áreas menos conocidas del acero y del concreto armado, elequipo de trabajo se fortificó con la incorporación del profesor Gilberto J. Velazco.Puestos a trabajar, la muerte sorprendió al líder de esta iniciativa en plena producciónde la idea por él concebida, con lo cual se perdió una insustituible experiencia.Invitamos entonces al profesor Rafael Salas Jiménez, hombre de vastos conocimientosen el tema por su labor en la Asociación Venezolana de Productores de Cementos(AVPC), hoy en España, y, en 1996, se publicó el Manual del Concreto en el cual seretuvo la experiencia del trecho andado desde 1975.

De nuevo la edición se agotó y, de nuevo, el libro fue reproducido en formasubrepticia para cubrir la demanda de profesionales de la ingeniería, estudiantes yconstructores. Paralelamente, en el país se actualizaba y publicaba un conjunto deNormas COVENIN, así como documentos elaborados por organismos especializadosen el acero y el concreto, relacionados con su mejor comprensión y buen uso. Todoesto fue estímulo para emprender un proyecto de mayor alcance que actualizó elcontenido, profundizó el tratamiento de los temas propios del concreto estructural y sevinculó más estrechamente con el empleo de ese material en su forma de concretoreforzado: El Manual del Concreto Estructural. La organización y presentaciónmantuvieron el formato que le supo dar el Profesor Porrero, a quien se le rendióhomenaje con esse nuevo aporte generosamente auspiciado por SIDETUR. en variasediciones desde 2004 hasta 2012.

Debido a la realidad actual, decidimos presentar la edición digital del Manualdel Concreto Estructural manteniendo igual, en esta primera aventura electrónica, elcontenido de la última edición en papel. Contamos, ahora, con la asesoría y laentusiasta dedicación de PAG Marketing Soluciones.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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“Estrictamente hablando, no hay investigación sistemáticaque no sea precedida de pruebas...hechas por el mismo investigador..., hechas por otros investigadores...o estar produciéndose /como/ fenómenos naturales”.

“El hombre aprende investigando;básicamente se entrena y cultiva por este procedimiento”...“Pasamos un muy considerable, y también justificado,

número de años `haciéndonos� profesionales” (1)

(1) Tomado del artículo: Porrero, J. (1975). La investigación, Boletín Técnico IMME XII:51, 33-57, Caracas.

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JOAQUÍN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADOR

Joaquín Porrero fue toda su vida y por encima de cualquier otro título,Investigador a Tiempo Completo. Nacido en Sama de Langreo, pueblo ubicado enla Provincia de Asturias, España, culmina su licenciatura en la Universidad deOviedo en 1952. A partir de allí, su experiencia en su tierra natal se desarrollacomo Profesor Ayudante en la Cátedra de Química Inorgánica, Universidad deOviedo, y Jefe de Control de Calidad de una fábrica de cementos de escoria de altohorno.

En el año 1957 presenta credenciales para optar al cargo de Jefe de laSección de Investigación Química del Instituto de Investigaciones y Ensayos deMateriales (IDIEM) de la Universidad de Chile, resultando seleccionado einiciándose desde ese momento su periplo por otras tierras. En Chile, dondepermanece casi 11 años, contrae matrimonio con Lidia Alfaro y nace Rogelio suprimer hijo; completaría la familia con Marilena, nacida en Venezuela, ambosprofesionales de la medicina hoy en día.

En Septiembre de 1967 el profesor José Grases, para aquel entoncesDirector del Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME), viaja a Chilepara asistir a una reunión de Rilem Latinoamericana. Allí conoce a Joaquín yconcreta una primera visita a Venezuela bajo el patrocinio del Consejo deDesarrollo Científico y Humanístico, y la Facultad de Ingeniería de la UniversidadCentral de Venezuela. En este primer viaje, desde Octubre de 1967 hasta Febrerode 1968, organiza el Laboratorio de Cementos del IMME, entrena al personal ydicta un curso a los técnicos de distintas plantas de cemento instaladas en el país.

Regresa Joaquín a Chile, pero ya los aires tropicales lo habían cautivadoy la gente del IMME había aquilatado su valía. En Julio de 1968 regresa aVenezuela con toda su familia y un contrato como Profesor Asociado. A partir de1971 ejerció el cargo de Jefe de la División de Estudio y Ensayo de Materiales delIMME. En 1974 obtiene el título de Doctor en Ciencias Químicas en laUniversidad Complutense de Madrid con el trabajo “Estudio de algunas de lasvariables que intervienen en la corrosión de las armaduras del hormigón”, dondepostula que: “el Mecanismo Corrosivo en Medios Homogéneos se desarrollainicialmente con un proceso electroquímico que consume metal, proceso queposteriormente se frena y sustituye al menos en parte, por reacciones,posiblemente hidrataciones, cristalizaciones y modificaciones cristalinas,responsables del deterioro del material a más largo plazo. La corrosiónposiblemente sea una función del contenido global de poros y del tamaño de losmismos”.

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Aun cuando fallece joven (65 años) el 11 de Julio de 1992, su producciónintelectual es amplia. Participa en proyectos de investigación en el área demateriales de construcción empleados en obras de ingeniería en toda su extensión:concretos, agregados, concretos especiales, control de calidad, cementos,polímeros, durabilidad, corrosión, reparaciones, baldosas, ladrillos, frisos,plásticos, cales, yesos y otros. Todo un espectro de problemas que fue objeto decuidadoso estudio. Profesor guía de más de 90 trabajos especiales de grado deestudiantes universitarios, también dejó una obra escrita de más de 40 títulospublicados en revistas técnicas y presentados en congresos. Autor líder del Manualdel Concreto Fresco en sus tres ediciones, del Manual del Concreto publicado pocodespués de su desaparición física, y del libro Preparación y Control de Concretos paralos Sistemas de Pared Delgada. Reconocido consultor en múltiples empresaspúblicas y privadas, nacionales y extranjeras. Como docente dictó, durantemuchos años, la Cátedra de Materiales y Ensayos (pregrado) y Tecnología delConcreto (postgrado). Adicionalmente, dictó unos treinta cursos de extensión deconocimientos y entrenamiento en diversas Instituciones principalmente elColegio de Ingenieros.

Toda esa labor forma parte del legado que Joaquín Porrero sembró,cultivó y enriqueció junto con sus alumnos y con los que disfrutamos el privilegiode su amistad.

A su memoria dedicamos esta publicación digital.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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CONTENIDO

PRESENTACIÓNVJOAQUÍN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADORVIIADVERTENCIAXXIIINOTACIÓNXXV

CAPÍTULO IGENERALIDADES31I.1 DEFINICIÓN Y DESARROLLO HISTÓRICO31I.1.1 Definición31I.1.2 Antecedentes31I.1.3 Concreto Reforzado32I.1.4 Inicios en Venezuela33I.2 COMPONENTES34I.3 PREPARACIÓN Y COLOCACIÓN35I.4 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO36I.5 TIPOS DE CONCRETO36I.6 CONTROL DE CALIDAD37I.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SU COMPOSICIÓN38I.7.1 La Relación Triangular38I.7.2 La Ley de Abrams40I.8 CALIDAD GRANULOMÉTRICA DE LOS AGREGADOS41I.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES41I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO43

CAPÍTULO IICARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO FRESCO45II.1 REOLOGÍA45II.1.1Fluidez45II.1.2 Compactibilidad46II.1.3 Estabilidad a la Segregación46II.2 TRABAJABILIDAD46II.2.1 Cono de Abrams47II.2.2 Otros Procedimientos48II.2.3 El Asentamiento como Índice del Contenido de Agua51II.3 RETRACCIÓN51II.4 MECANISMO DE LUBRICACIÓN52II.4.1 Características a considerar según el Mecanismo de Lubricación54II.4.2 Pasta54II.4.3 Cantidad de Agua (a)55II.4.4 Granulometría de los Agregados (�)55II.4.5 Tamaño Máximo del Agregado (P)56II.4.6 Rugosidad de los Agregados56II.4.7 Resumen56II.4.8 Conclusiones57

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II.5 ALTERACIONES DE LA REOLOGÍA58II.5.1 Tiempo58II.5.2 Temperatura58

CAPÍTULO IIIAGREGADOS61III.1 ORÍGENES61III.2 NIVELES DE CALIDAD62III.2.1 Agregados Controlados62III.2.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente62III.2.3 Agregados no Empleados con Anterioridad63III.3 REQUISITOS DE CALIDAD63III.4 GRANULOMETRÍA63III.4.1 Agregados por Fracciones64III.4.2 Combinación de Agregados66III.5 TAMAÑO MÁXIMO67III.6 SEGREGACIÓN71III.7 MÓDULO DE FINURA71III.8 ULTRAFINOS72III.8.1 Ensayos74III.8.2 Acción de los Ultrafinos74III.8.3 Requisitos y Precauciones75III.9 IMPUREZAS76III.9.1 Materia Orgánica76III.9.2 Sales Naturales77III.10 REACTIVIDAD Y DISGREGABILIDAD77III.11 RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS78III.12 FORMA Y TEXTURA DE LOS GRANOS79III.12.1 Forma79III.12.2 Textura Superficial80III.13 PESO POR UNIDAD DE VOLUMEN80III.13.1 Peso Unitario Suelto80III.13.2 Peso Unitario Compacto81III.13.3 Peso Específico81III.14 HUMEDAD81III.14.1 Secado al Fuego84III.14.2 Speedy-Vac84III.14.3 Potenciómetro84III.14.4 Ondas Ultrasónicas84III.15 RELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO84III.16 CONTROL DE CALIDAD85III.16.1 Grado de Control85III.16.2 Granulometría87III.16.3 Humedad88III.16.4 Otros Ensayos de Calidad89

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CAPÍTULO IVCEMENTO91IV.1 CONSTITUCIÓN91IV.2 HIDRATACIÓN DEL CEMENTO94IV.3 CLASIFICACIÓN. TIPOS96IV.4 CEMENTO CON ADICIONES97IV.5 CALIDAD98IV.6 TIEMPO DE FRAGUADO99IV.7 RESISTENCIAS MECÁNICAS99IV.7.1 Arena Normalizada102IV.8 FINURA103IV.9 DESARROLLO DE RESISTENCIAS104IV.10 CALOR105IV.11 CEMENTO CALIENTE106IV.12 OTROS CEMENTOS109IV.13 MANEJO110IV.14 RESISTENCIA A ATAQUES QUÍMICOS111IV.15 ENVEJECIMIENTO111IV.16 MEZCLA DE CEMENTOS111REFERENCIAS112

CAPÍTULO VAGUA PARA CONCRETO113V.1 INTRODUCCIÓN113V.2 AGUA DE MEZCLADO114V.3 AGUA DE CURADO114V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO115V.4.1 Carbonatos115V.4.2 Sales de Hierro116V.4.3 Otras Sales116V.4.4 Aguas Ácidas116V.4.5 Aguas Alcalinas116V.4.6 Azúcares117V.4.7 Partículas en Suspensión117V.4.8 Aceites117V.4.9 Algas117V.4.10 Efluentes Industriales117V.4.11 Sulfatos117V.4.12 Agua de Mar118V.4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias Industriales118V.5 CALIDAD DEL AGUA119V.5.1 Análisis Químico119V.5.2 Morteros de Prueba121REFERENCIAS122

CAPÍTULO VIDISEÑO DE MEZCLAS123VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES123

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VI.2 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE DISEÑO PROPUESTO124VI.3 CÁLCULO DE LA PROPORCIÓN ENTRE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS125VI.3.1 Límites Granulométricos125VI.3.2 Relación Beta (�)127VI.3.3 Precisión de �129VI.4 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEÑO DE MEZCLA130VI.4.1 Condiciones Ambientales de la Obra130VI.4.2 Tipo de Obra o parte de la Estructura130VI.4.3 Tipo de Agregado y Tipo de Cemento131VI.4.4 Resistencia Promedio Requerida(Fcr)132VI.5 LEY DE ABRAMS135VI.5.1 Enunciado y Cálculo135VI.5.2 Correcciones de �136VI.5.3 Límites de � por Durabilidad138VI.6 RELACIÓN TRIANGULAR139VI.6.1 Enunciado y Cálculo139VI.6.2 Correcciones del Cemento141VI.6.3 Dosis Mínima de Cemento por Durabilidad142VI.7 CÁLCULO DE LOS RESTANTES COMPONENTES142VI.7.1 Volumen de Aire Atrapado142VI.7.2 Volumen Absoluto de los Granos de Cemento143VI.7.3 Volumen Absoluto del Agua143VI.7.4 Volumen Absoluto de los Agregados143VI.7.5 Ecuación de Volumen y Cálculo de la Dosis de Agregados144VI.8 EXPRESIÓN DE RESULTADOS144VI.9 ESQUEMA DE DISEÑO145VI.10 DISEÑOS INVERSOS145VI.11 AJUSTE SEGÚN LA RESISTENCIA DEL CEMENTO145VI.12 CORRECIÓN POR HUMEDAD147VI.13 AJUSTES DE LA MEZCLA148VI.13.1 Ajustes de la Relación Triangular148VI.13.2 Ajuste de la Ley de Abrams149VI.14 DOSIFICACIÓN PARA OBRAS DE POCO VOLUMEN DE CONCRETO150VI.14.1 Receta Simple150VI.14.2 Receta Ampliada151VI.15 DOSIFICACIÓN EN VOLUMEN152VI.15.1 Dosis de Cemento152VI.15.2 Dosis de Agregados152VI.16 EJEMPLOS DE DISEÑOS DE MEZCLA153

CAPÍTULO VIIADITIVOS165VII.1 GENERALIDADES165VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS167VII.3 MODIFICADORES DE LA RELACIÓN TRIANGULAR168VII.3.1 Acción Plastificante168VII.3.2 Ahorro de Cemento171VII.3.3 Reducción de Agua173

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VII.4 MEJORADORES DE LA TIXOTROPÍA. PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES175VII.5 MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO176VII.5.1 Aditivos Aceleradores176VII.5.2 Retardadores178VII.6 IMPERMEABILIZACIÓN180VII.7 INCORPORADORES DE AIRE180VII.8 CONTROL DE LOS ADITIVOS182VII.8.1 Mezclas de Prueba182VII.8.2 Ensayos de Control182VII.8.3 Uso del Aditivo183VII.8.4 Combinación de Aditivos184VII.9 OTROS ADITIVOS184VII.9.1 Formadores de Gas184VII.9.2 Aditivos Adhesivos185VII.9.3 Facilitadores de Bombeo185VII.9.4 Aditivos Colorantes185VII.10 CONSIDERACIONES FINALES185REFERENCIAS186

CAPÍTULO VIIIPREPARACIÓN Y MEZCLADO187VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES187VIII.2 MODOS DE PREPARACIÓN187VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeños Volúmenes187VIII.2.2 Mezclado Central en Obra188VIII.2.3 Premezclado Comercial188VIII.3 CALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES188VIII.3.1 Agregados188VIII.3.2 Cemento189VIII.3.3 Agua189VIII.4 DOSIFICACIÓN189VIII.4.1 Dosificación por Peso191VIII.4.2 Dosificación por Volumen191VIII.5 MEZCLADO192VIII.5.1 Tipos de Mezcladoras192VIII.5.2 Capacidad de las Mezcladoras194VIII.5.3 Orden de Llenado195VIII.5.4 Tiempos de Mezclado195VIII.6 MEZCLAS DE LABORATORIO196VIII.7 CONCRETO PREMEZCLADO198VIII.7.1 Opciones de Premezclado199VIII.7.2 Dosificación y Resistencia199REFERENCIAS200

CAPÍTULO IXMANEJO DEL CONCRETO201IX.1 TRANSPORTE201IX.1.1 Carretillas y ‘Buggies’202

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IX.1.2 Canaletas y Tubos202IX.1.3 Elevadores203IX.1.4 Grúas y Torres Grúas203IX.1.5 Camión Transportador con Volteo204IX.1.6 Cintas Transportadoras204IX.1.7 Bombeo204IX.2 COLOCACIÓN O VACIADO207IX.2.1 Espesor de Capas207IX.2.2 Vaciados Verticales208IX.2.3 Tuberías y Conductos Embutidos210IX.2.4 Colocación Bajo Agua210IX.3 COMPACTACIÓN211IX.3.1 Vibración Interna con Vibradores de Inmersión214IX.3.2 Vibración Externa217IX.3.3 Mesa Vibrante217IX.3.4 Reglas Vibratorias218IX.3.5 Revibrado218IX.3.6 Otros Métodos218IX.4 CURADO218IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales219IX.4.2 Procedimientos Especiales220IX.5 DESENCOFRADO222REFERENCIAS224

CAPÍTULO XJUNTAS225X.1 GENERALIDADES225X.2 CLASIFICACIÓN226X.2.1 Juntas de Retracción o Contracción226X.2.2 Juntas de Expansión o Dilatación227X.2.3 Juntas de Acción Combinada229X.2.4 Juntas de Construcción229X.3 DISEÑO DE LAS JUNTAS231X.3.1 Cálculo de las Juntas231X.3.2 Selección de su Ubicación231X.4 FORMAS DE LA JUNTAS DE EXPANSIÓN232X.4.1 Juntas a Tope232X.4.2 Juntas Sobrepuestas o de Solape232X.5 ESTADOS TENSIONALES EN LAS JUNTAS233X.5.1 Juntas a Tope233X.5.2 Juntas de Solape234X.6 SELLADO DE LAS JUNTAS235X.6.1 Aislamiento del Medio Ambiente235X.6.2 Impermeabilización235X.6.3 Protección Mecánica235X.7 SISTEMAS Y TIPOS DE SELLADO236X.7.1 Sellantes Moldeables en Sitio236X.7.2 Sellantes Preformados238

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X.8 MATERIALES DE SELLADO238X.8.1 Rellenos Rígidos238X.8.2 Elastómeros de Reacción Interna238X.8.3 Elastómeros en Solventes239X.8.4 Materiales con Propiedades Plásticas239X.8.5 De Aplicación en Caliente240X.8.6 Otros Productos240X.8.7 Elementos Preformados para Relleno240X.8.8 Sellos Impermeabilizantes (‘Waterstops’)240X.8.9 Refuerzos Metálicos241X.8.10 Cedazos Desplegados241X.9 RECOMENDACIONES FINALES241REFERENCIAS242

CAPÍTULO XIRESISTENCIAS MECÁNICAS243XI.1 LEY FUNDAMENTAL243XI.2 CONDICIONES DEL ENSAYO A COMPRESIÓN245XI.2.1 Colocación de Remates de Azufre247XI.2.2 Aplicación Axial de la Carga247XI.2.3 Velocidad de Carga247XI.2.4 Tamaño y Forma de las Probetas247XI.3 DESARROLLO DE LA RESISTENCIA249XI.4 ENSAYOS ACELERADOS252XI.5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN252XI.5.1 Resistencia a la Tracción por Flexión253XI.5.2 Resistencia a la Tracción Indirecta253XI.5.3 Resistencia a la Tracción Directa253XI.5.4 Relación con la Resistencia a la Compresión253XI.6 RESISTENCIA AL CORTE256XI.6.1 Relación con la Resistencia a la Compresión256XI.6.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales256XI.6.3 Resistencia al Corte por Fricción259XI.7 MECANISMO DE FRACTURA259XI.7.1 Agrietamiento259XI.7.2 Rotura de las Probetas Normativas260XI.7.3 Aspecto de la Superficie de Falla261XI.8 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO262

CAPÍTULO XIIOTRAS CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO ENDURECIDO263XII.1 PESO UNITARIO263XII.2 POROSIDAD264XII.2.1 Ultramicroporos del Gel264XII.2.2 Poros entre Granos de Cemento264XII.2.3 Canalillos y Burbujas264XII.2.4 Porosidad del Agregado264XII.3 ESTANQUEIDAD265

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XII.4 PROPIEDADES TÉRMICAS Y CALOR DE HIDRATACIÓN265XII.5 DEFORMABILIDAD DEL CONCRETO. SIMPLE Y CONFINADO267XII.5.1 Coeficiente o Relación de Poisson (�)267XII.5.2 Relación Tensión-Deformación Unitaria (f -�)268XII.5.3 Módulo de Elasticidad269XII.5.3.1 Características Básicas del Módulo de Elasticidad (Ec)270XII.5.3.2 Tipos de Módulos de Elasticidad271XII.5.3.3 Variables que afectan el Módulo de Elasticidad273XII.5.3.4 Fórmulas de Cálculo273XII.5.4 Módulo de Rigidez274XII.6 RETRACCIÓN274XII.6.1 Definición274XII.6.2 Evolución de la Retracción275XII.6.3 Cálculo de la Retracción en el Concreto Endurecido275XII.6.4 Refuerzo contra la Retracción277XII.6.5 Retracción Impedida279XII.7 FLUENCIA279XII.7.1 Definición279XII.7.2 Cálculo de las Deformaciones por Fluencia279XII.7.3 Flechas Diferidas por Retracción y Fluencia282REFERENCIAS283

CAPÍTULO XIIICONCRETOS ESPECIALES285XIII.1 ALTA RESISTENCIA285XIII.1.1 Componentes285XIII.1.2 Diseño de Mezcla287XIII.1.3 Manejo, Colocación y Curado289XIII.1.4 Control de Calidad290XIII.1.5 Aplicaciones290XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS. FIBROCONCRETO291XIII.2.1 Orígenes y Evolución291XIII.2.2 Uso como Agregado del Concreto291XIII.2.3 Tipos de Fibras292XIII.2.4 Adherencia293XIII.2.5 Deformación293XIII.2.6 Falla293XIII.2.7 Fabricación del Fibrocemento294XIII.2.8 Usos y Aplicaciones295XIII.3 CONCRETO PROYECTADO295XIII.3.1 Metodos de Proyección296XIII.3.2 Materiales Componentes297XIII.3.3 Características297XIII.3.4 Diseño de Mezcla298XIII.3.5 Colocación298XIII.3.6 Control de Calidad298XIII.3.7 Futuro299

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XIII.4 CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL299XIII.4.1 Fabricación de los Agregados Livianos299XIII.4.2 Estructura del Grano300XIII.4.3 Características del Agregado Liviano300XIII.4.4 Usos del Agregado Liviano301XIII.4.5 Finos Livianos301XIII.4.6 Diseño de Mezcla302XIII.4.7 Resistencia a Compresión303XIII.4.8 Resistencia a Tracción303XIII.4.9 Módulo de Elasticidad, Ec303XIII.4.10 Rotura Frágil304XIII.4.11 Durabilidad304XIII.5 CONCRETOS PARA EL SISTEMA TÚNEL304XIII.5.1 Características del Concreto305XIII.5.2 Control de Calidad307XIII.6 VACIADOS BAJO AGUA308XIII.6.1 Colocación308XIII.6.2 Características del Concreto309XIII.7 CONCRETOS SIN FINOS309XIII.7.1 Agregados310XIII.7.2 Dosificación310XIII.7.3 Elaboración310XIII.8 CONCRETO CELULAR311XIII.8.1 Usos311XIII.9 CONCRETOS DE ASENTAMIENTO NULO311XIII.10 CONCRETOS EN MASA312XIII.10.1 Requerimientos Resistentes y Tamaño Máximo313XIII.10.2 Materiales Empleados313XIII.10.3 Plantas de Mezclado315XIII.10.4 Dosificación y Concreto Fresco315XIII.10.5 Control del Concreto Fresco y Muestreo316XIII.10.6 Transporte y Colocación316XIII.10.7 Juntas de Construcción317XIII.11 GROUTING317XIII.12 CONCRETOS EPÓXICOS318XIII.13 CONCRETO SIMPLE318XIII.13.1 Tipos de Miembros319XIII.13.2 Limitaciones319XIII.13.3 Juntas319XIII.14 CONCRETO ARQUITECTÓNICO319XIII.14.1 Concretos Coloreados320XIII.14.2 Concreto Texturizado321XIII.14.3 Concreto Impreso o Estampado321XIII.15 MORTEROS SUPEREXPANSIVOS321XIII.15.1 Procedimiento321XIII.15.2 Avances Recientes322REFERENCIAS322

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CAPÍTULO XIVEVALUACIÓN DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO323XIV.1 OBJETO323XIV.2 VARIACIONES DE LA CALIDAD DEL CONCRETO325XIV.3 ALCANCE DE LOS PRINCIPIOS ESTADÍSTICOS325XIV.4 SÍMBOLOS325XIV.5 PARÁMETROS ESTADÍSTICOS327XIV.5.1 Parámetros del Universo329XIV.6 LA DISTRIBUCIÓN NORMAL329XIV.7 APLICACIÓN334XIV.7.1 Resistencia Especificada en el Proyecto Estructural334XIV.7.2 Implicaciones del Control en la Seguridad335XIV.7.3 Mayoración de Resistencias335XIV.7.4 Desviación Estándar Conocida336XIV.7.5 Desviación Estándar cuando no hay Suficientes Antecedentes337XIV.7.6 Ajuste del Valor de la Desviación Estándar339XIV.7.7 Fracción Defectuosa o Cuantil339XIV.8 MEZCLAS DE PRUEBA339XIV.8.1 Mezclas de Prueba en Obra339XIV.8.2 Mezclas de Prueba en el Laboratorio340XIV.9 TIPOS DE DISPERSIONES340XIV.9.1 Variación dentro del Ensayo340XIV.9.2 Variación entre Mezclas de un mismo Concreto341XIV.9.3 Calificación de la Empresa341XIV.10 ASPECTOS DEL CONTROL342XIV.10.1 Muestreo342XIV.10.2 Dos Probetas por Ensayo343XIV.10.3 Edad del Ensayo344XIV.10.4 Eliminación de Resultados345XIV.11 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO347XIV.11.1 Criterios Generales347XIV.11.2 Criterios Específicos349XIV.11.3 Rechazo351XIV.12 REPRESENTACIÓN GRÁFICA353REFERENCIAS354

CAPÍTULO XVEVALUACIÓN DEL CONCRETO COLOCADO355XV.1 ALCANCE355XV.2 ENSAYOS EN SITIO DURANTE LA FASE DE CONSTRUCCIÓN356XV.2.1 Cilindros356XV.2.2 Criterios de Aceptación357XV.3 ENSAYOS EN SITIO EN ESTRUCTURAS EXISTENTES357XV.3.1 Núcleos357XV.3.2 Criterios de Aceptación para Núcleos358XV.4 ESTIMACIÓN DE RESISTENCIA CON ENSAYOS CUALITATIVOS NORMALIZADOS359XV.4.1 Determinación de la Velocidad de Pulso Ultrasónico359XV.4.2 Determinación del Número de Rebote o Ensayo Esclerométrico363

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XV.4.3 Ensayos de Penetración365XV.4.4 Ensayos de Madurez365XV.4.5 Muestras Moldeadas en Sitio366XV.4.6 Criterios de Aceptación367XV.5 RESUMEN DE MÉTODOS Y APLICACIONES368XV.6 LINEAMIENTOS PARA OBTENER UNA CORRELACIÓN CONFIABLE368XV.6.1 Velocidad de Pulso Ultrasónico369XV.6.2 Determinación del Rebote (Esclerómetro)371XV.6.3 Ensayos de Penetración371XV.6.4 Madurez372XV.6.5 Muestras Moldeadas en Sitio372XV.7 MÉTODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS372XV.7.1 Clasificación de los Métodos de Ensayo373XV.7.2 Limitaciones en el Uso373XV.8 EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES374XV.8.1 El Origen de la Deficiencia Resistente está bien Establecida374XV.8.2 EL Origen de la Deficiencia Resistente no está bien Entendida376XV.8.3 Problemas de Deterioro378XV.8.4 Estructuras Dañadas por Sismos Intensos378REFERENCIAS378

CAPÍTULO XVIDETERIORO FÍSICO379XVI.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO379XVI.1.1 Mecanismo Básico379XVI.1.2 Esquema del Tratamiento379XVI.1.3 Manifestación del Agrietamiento380XVI.2 CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO381XVI.2.1 Sobrecargas382XVI.2.2 Asentamientos Diferenciales383XVI.2.3 Sismos384XVI.2.4 Proyecto y Ejecución384XVI.2.5 Retracción de Fraguado386XVI.2.6 Retracción en Estado Endurecido387XVI.2.7 Temperarura388XVI.2.8 Causas Combinadas388XVI.2.9 Corrosión del Acero de Refuerzo389XVI.2.10 Otras Causas de Agrietamiento389XVI.3 REPARACIÓN DE LAS GRIETAS389XVI.3.1 Autosellado por Percolación390XVI.3.2 Autosellado por Cristalización390XVI.3.3 Inyección con Resinas Epóxicas390XVI.3.4 Resinas Acrílicas391XVI.3.5 Otros Recubrimientos392XVI.3.6 Sellos Elasto-Plásticos392XVI.4 DESGASTE392XVI.4.1 Abrasión por Tránsito392

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XVI.4.2 Abrasión Húmeda393XVI.4.3 Erosión393XVI.4.4 Causas Químicas393XVI.5 FUEGO394XVI.5.1 Características de los Incendios394XVI.5.2 Acción sobre el Concreto395XVI.5.3 Acero de Refuerzo396XVI.5.4 Interacción entre Elementos Estructurales397XVI.5.5 Estimación de Daños397XVI.5.6 Reparaciones399REFERENCIAS399

CAPÍTULO XVIIESTABILIDAD QUÍMICA DEL CONCRETO401XVII.1 AGREGADOS401XVII.1.1 Reactividad Potencial401XVII.1.2 Sensibilidad de Agregados Calizos a los Ácidos401XVII.1.3 Agregados con Yeso o Selenitosos402XVII.1.4 Agregados Contaminados con Cloruros402XVII.1.5 Materia Orgánica402XVII.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL ATAQUE A LA PASTA DE CEMENTO402XVII.3 MECANISMOS BÁSICOS DEL ATAQUE A LA PASTA403XVII.3.1 Deslavado403XVII.3.2 Disolución403XVII.3.3 Cristalización403XVII.4 CAUSAS DEL DETERIORO DE LA PASTA403XVII.4.1 Composición del Cemento404XVII.4.2 Cal Libre404XVII.4.3 Ácidos404XVII.4.4 Sulfatos404XVII.4.5 Carbonatación405XVII.4.6 Congelación y Deshielo405XVII.5 AGRESIÓN DEL AGUA DE MEZCLADO406XVII. 6 PREVENCIÓN DEL ATAQUE A LA PASTA406XVII.6.1 Impenetrabilidad del Concreto406XVII.6.2 Cementos Resistentes a la Agresión Química407XVII.6.3 Exposición a los Sulfatos407XVII.7 REPARACIÓN DE LOS DAÑOS POR ATAQUE DIRECTO409XVII.8 CORROSIÓN DEL REFUERZO METÁLICO409XVII.9 MECANISMO DE CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZO410XVII.9.1 Pérdida de Protección del Acero410XVII.9.2 Proceso Químico de la Corrosión411XVII.10 CAUSAS PRÁCTICAS DE LA CORROSIÓN412XVII.10.1 Condicionantes del Medio Ambiente412XVII.10.2 Factores que dependen del Material412XVII.10.3 Porosidad412XVII.10.4 Defectos413XVII.10.5 Espesor del Recubrimiento413

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XVII.10.6 Presencia de Sales414XVII.10.7 Calidad del Acero414XVII.10.8 Conductos de Aluminio415XVII.11 PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN415XVII.11.1 Protección Catódica416XVII.11.2 Resinas Epóxicas416XVII.11.3 Impermeabilización416XVII.11.4 Recubrimiento o Pintura del Acero417XVII.11.5 Limitaciones en el Uso de Aditivos417XVII.11.6 Inhibidores418XVII.12 REPARACIÓN418XVII.12.1 Remoción del Material Dañado418XVII.12.2 Limpieza de las Superficies419XVII.12.3 Material de Reposición419XVII. 12.4 Concretos y Morteros de Cemento419XVII.12.5 Látex no Emulsionable420XVII.12.6 Morteros de Expansión Controlada420XVII.12.7 Resinas Epóxicas420XVII.13 EFLORESCENCIA421XVII.13.1 Definiciones421XVII.13.2 Causas421XVII.13.3 Prevención422XVII.13.4 Reparación422REFERENCIAS422

CAPÍTULO XVIIIACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO423XVIII.1 EL ACERO423XVIII.1.1 Acero423XVIII.1.2 Acero al Carbono423XVIII.1.3 Aceros al Carbono Comunes423XVIII.1.4 Aceros Aleados424XVIII.2 PRODUCCIÓN DE ACERO424XVIII.2.1 Reducción del Hierro425XVIII.2.2 Fundición425XVIII.3 INFLUENCIA DE LAS ALEACIONES425XVIII.4 LAMINACIÓN426XVIII.4.1 Proceso427XVIII.4.2 Productos Laminados427XVIII.5 BARRAS DE REFUERZO428XVIII.5.1 Introducción428XVIII.5.2 Normas428XVIII.5.3 Clasificación428XVIII.5.4 Barras de Acero Comunes430XVIII.5.5 Barras con Tratamiento de Torsionado en Frío430XVIII.5.6 Barras Termotratadas430XVIII.5.7 Barras de Acero Microaleado430

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XVIII.6 PROPIEDADES NORMATIVAS431XVIII.6.1 Resistencia a la Tracción (Fsu)431XVIII.6.2 Límite Elástico Convencional (Fy)431XVIII.6.3 Porcentaje de Alargamiento en 20 cm incluida la Estricción431XVIII.6.4 Doblado en Frío432XVIII.6.5 Composición Química432XVIII.6.6 Geometría de los Resaltes432XVIII.6.7 Requisitos Adicionales433XVIII.7 DESIGNACIÓN Y CLASIFICACIÓN433XVIII.7.1 Designación433XVIII.7.2 Clasificación434XVIII.7.3 Alargamiento en 20 cm435XVIII.8 MARCACIÓN435XVIII.8.1 Símbolo del Fabricante436XVIII.8.2 Designación de la Barra436XVIII.8.3 Clasificación del Acero436XVIII.8.4 Límite Elástico Nominal436XVIII.9 SOLAPES436XVIII.10 SOLDADURA437XVIII.10.1 Soldadura a Tope438XVIII.10.2 Soldadura con Solape438XVIII.10.3 Cálculo del Cordón de Soldadura440XVIII.10.4 Control de Calidad440XVIII.11 ALAMBRES LAMINADOS EN FRÍO441XVIII.11.1 Características441XVIII.11.2 Limitaciones de Uso442XVIII.12 MALLAS ELECTROSOLDADAS442XVIII.12.1 Fabricación y Uso442XVIII.12.2 Características Mecánicas442XVIII.13 CERCHAS ELECTROSOLDADAS443XVIII.13.1 Fabricación y Uso443XVIII.13.2 Características Mecánicas443REFERENCIAS446

GLOSARIO447DOCUMENTOS QUE RESPALDAN ESTE MANUAL461Referencias Generales461Contribuciones del Doctor Joaquín Porrero465Publicaciones de Comités del ACI467Normas COVENIN468Normas ASTM477ÍNDICE ANALÍTICO483

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ADVERTENCIAPor sus objetivos y alcance, el contenido de este Manual se encuentra

estrechamente vinculado con los resultados de ensayos, sean de campo o delaboratorio. Por tanto es necesario asegurar la naturaleza repetible o reproduciblede muchas de las conclusiones y recomendaciones; ésta se encuentra sustentadaen los procedimientos de ensayo y medición controlados, tal como se establece enlas Normas de ensayo y Especificaciones. En el texto se hace referencia a lasNormas COVENIN en sus versiones vigentes, anotando en lo posible susequivalentes ASTM, las cuales se listan en los Anexos; ocasionalmente se citanotras Normas o métodos de ensayo como RILEM, ISO u otras, así como laspublicaciones de varios de los Comités del ACI.

Sin duda que, entre las Normas de diseño y ejecución de obras deconcreto reforzado, la más relacionada con la temática del Manual es laCOVENIN 1753, que trata sobre el diseño y construcción de obras en concretoestructural. Para la fecha cuando se prepara esta edición digital, aún se encuentraformalmente en vigencia la versión de la Norma 1753 correspondiente al año1987, esencialmente coincidente con la del año 1985; este último documento sefundamentó en el código ACI 318 del año 1983. Sin embargo y gracias a lacolaboración de AVECRETO, en Mayo de 2003 circuló en el medio profesionaluna edición de estudio con el Articulado de un nuevo y actualizado documentoresultado de un Proyecto de Investigación patrocinado por FONACIT y elaboradopor SOCVIS, que fue sometido a escrutinio público durante un año, discutido enel Sub-Comité Técnico y finalmente aprobado y publicado como FONDONORMA1753:2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Éste se haelevado a la consideración de las autoridades competentes para actualizar laversión aún vigente de COVENIN 1753:1987, en cumplimiento de la disposicióntransitoria de la Norma COVENIN 1756 Sección 3.3.1. Las menciones que sehacen en este Manual del Concreto Estructural se refieren al documentoFONDONORMA 1753.

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xxiv



NOTACIÓN

A = contenido de arena (kgf/m3); área de una sección (cm2)Ab = capacidad de absorción de agua del agregado, en porcentaje del

material secoAc = área que transmite el corte en el concreto (cm2)Aj = área de la junta o unión de miembros estructurales (cm2)As = área de la sección de acero sometida a la tracción (cm2)A's = área de la sección de acero sometida a la compresión (cm2)Bn = resistencia teórica al aplastamiento del concreto (kgf/cm2)C = contenido de cemento (kgf/m3)Cc = calor específico del concreto (kCal/kgf°C); valor corregido de CCt = factor de fluenciaD = diámetro de un cilindro (cm); diámetro de una barra de acero (cm o

pulgadas)Ec = módulo de elasticidad del concreto (kgf/cm2)Ed = módulo de elasticidad dinámico del concreto (kgf/cm2)Es = módulo de elasticidad del acero (kgf/cm2)

Eo = módulo de elasticidad tangente en el origen del diagrama f - � del concreto (kgf/cm2)

Fc = resistencia de diseño o de cálculo, del concreto a la compresión (Sustituye a f’c) ( kgf/cm2). Ocasionalmente identificada como resistencia característica ya en desuso

Fcr = Fc - z = resistencia promedio requerida en el diseño de mezclas (kgf/cm2). Equivale a R

Fct = resistencia a la tracción indirecta del concreto (kgf/cm2)

Fr = resistencia a la tracción por flexión (kgf/cm2). El subíndice r viene del

'módulo de rotura', actualmente en desusoFsu = resistencia especificada a la rotura del acero de refuerzo (kgf/cm

2)Fy = tensión cedente especificada del acero (kgf/cm2)G = contenido de agregado grueso en la mezcla (kgf/m3); módulo de corte

o módulo de elasticidad al corte (kgf/cm2)Gsss = peso del agregado saturado con superficie seca (kgf)Gw = peso del agregado húmedo (kgf)Kc = conductividad del concreto (kCal/m h°C)

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L = longitud de una probeta cilíndrica o prismática (cm); luz libre de una losa (m)

Ln = símbolo del logaritmo neperianoM y N = constantes auxiliaresNu = carga axial de compresión mayorada (kgf)P = carga aplicada (kgf); tamaño máximo del agregado grueso (cm o

pulgadas)PU = peso unitario del agregado, saturado con superficie seca (kfg/m3)R = resitencia media del concreto a la compresión (kgf/cm2)Rci = resistencia media a la compresión de un concreto preparado con el

cemento “i” (kgf/cm2)Rmi = resistencia media a la compresión de un mortero normalizado, con

el cemento “i” (kgf/cm2)Rmt = resistencia media a compresión de un mortero normalizado a los t

días (kgf/cm2)Rt = valor de R a la edad de t díasS = desviación típica o estándar, muestral (mismas unidades de la

variable)Sc = retracción del concretoSCon = desviación estándar atribuible al concretoSe = desviación estándar de los ensayosSp = retracción de la pastaT = asentamiento medido con el Cono de Abrams (pulgadas o cm);

resistencia a la tracción pura (kgf/cm2); temperatura en °CV = fuerza cortante (kgf); volumen de aire atrapado en %; velocidad de

propagación de pulsos ultrasónicos (cm/seg)Va = volumen absoluto de agua (litros)V(A+G) = volumen absoluto de agregado (m3 o litros)VC = volumen absoluto del cemento (m3 o litros)Vcon = contribución del concreto a resistir fuerzas cortantes (kgf)X ó Xi = valor individual de una muestra cualquieraX = media muestral de cualquier parámetro o variableW = peso unitario del concreto (kgf/m3)a = contenido de agua en la mezcla de concreto, (litros/m3)b = ancho de una sección rectangular (cm)d = distancia de la fibra extrema comprimida y el baricentro del acero de

refuerzo traccionado (cm)d = rango; igual a la diferencia entre el valor mayor y el menor del grupo de

datos que se está considerando: (Xmáx – Xmin)f = tensión de compresión o de tracción en el concreto (kgf/cm2)

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f'c = Fcfs = tensión en el acero de refuerzo (kgf/cm

2)h = difusividad del concreto (m2/hora)h = edad del concreto en horas medidas desde el inicio del mezcladoj = edad del concreto en díask = constantes obtenidas por regresión; factor de corrección por esbeltezkr = factor de ponderación del rango d para el cálculo de Slog = símbolo del logaritmo decimalm y n = variables auxiliaresn = número de ensayos o de datosq = cuantía mecánica = Fy / Fcr = D/2 = radio de una probeta cilíndrica (cm)t = edad de un concreto en días después de vaciadow = humedad presente en el agregado, en porcentaje del material secoz = variable tipificada o normalizada de la distribución estándar normal�L = cambio de longitud (cm)�� = cambio en la deformación unitaria�f = cambio en la tensión f� = a/C relación agua/cemento en peso�f = valor ficticio de � por el efecto plastificante de un aditivo

� = A / (A+G) = relación que denota el contenido de arena referido alagregado total

� = � / G = deformación unitaria por tensión de corte; (kgf/cm2)�A = peso específico del agregado fino o arena saturado con superficie seca

�A+G = peso específico ponderado del agregado saturado con superficie seca

�G = peso específico del agregado grueso saturado con superficie seca

� = masa específica del concreto� = deformación unitaria a la tracción o a la compresión� = variable empleada en el diseño de mezclas para ajustar variaciones del

contenido de cemento C� = factor de corrección del coeficiente de fricción� = coeficiente de fricción; micras; coeficiente de Poisson; media del

universo� = S/X = coeficiente de variación = As/bd = cuantía del acero de refuerzo longitudinal

= desviación típica o estándar del universo (unidades de la variable)� = tensión cortante en el concreto (kgf/cm2)� = coeficiente de dilatación térmica (1/°C) también empleado como q

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CONVERSIÓN DE UNIDADES (Redondeado al 3er Decimal)

Longitud1 m = 39,37 pulgadas 1 pulgada = 2,54 cm1 m = 1,094 yardas 1 yarda = 0,914 m1 km = 0,622 millas 1 milla = 1609 m1 m = 3,281 ft 1 pié = 12 pulgadas = 0,305 m

Densidad1 g/cm3 = 62 lb/ ft3 = 8,34 lb /USgal1 kgf/m3 = 0,0625 lb / ft3 1 lb/ft3 = 16,005 kgf/m3

Fuerza1 kgf = 2,205 lb 1 lb = 0,453 kgf1 N = 1 kgm - m/seg2 = 105 dinas 1 dina = 1 grm - cm/seg2 = 10-5 N1 kgf = 9,81 N 106 dinas = 1,019 kgf1 Ton = 0,984 long Ton= 2240 lb 1 Ton = 1,102 short Ton = 2000 lb

Área1 m2 = 10,764 ft2 1 ft2 = 0,0929 m2

1 cm2 = 0,155 pulg2 1 pulg2 = 6,452 cm2

Tensión y Presión1 kgf/cm2 = 14,223 psi 1 psi = 1 lb/pul2= 0,0703 kgf/cm2

1 Atmosf = 1,033 kgf/cm2 = 14,697 psi 1psi = 2048,2 lb/ft2

1 kgf/m2 = 0,205 lb/ft2

1 Atmósfera = 1,013 x 105 Pa = 1,013 bar 1 bar = 105 Pa1 Pa = 10 dinas/cm2 = 1N/m2

1 KPa = 102 kgf/m2 1 MPa = 10,2 kgf/cm2

Velocidad1 km/hora = 27,78 cm/seg = 0,911 ft/sec 1 ft/sec = 1,098 km/hora

Capacidad1 litro = 61,024 pulg3 1 pulg3 = 0,0164 lt1 m3 = 35,315 ft3 1 ft3 = 0,0283 m3

1 litro = 0,264 US galon 1 US galon = 0,134 ft3 = 3,792 lit

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Energía1 Joule = 107 ergios = 0,102 kgf-m 1 Ergio = 1 dina-cm =10-7 Joule

1 kgf-m = 7,234 ft-lb 1 ft-lb = 0,138 kgf-m1 Joule = 0,239 gr-calorías 1 gr-caloría = 4,84 Joule

Temperatura°C = 5 (°F -32) °F = 32 + 9°C

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SIGLAS

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation OfficialsACI: American Concrete InstituteASTM: American Society for Testing and MaterialsAWS: American Welding SocietyCCCA: Comité Conjunto del Concreto ArmadoCEB: Comité Euro Internacional del ConcretoCOPANT: Comité Panamericano de Normas TécnicasCOVENIN: Comisión Venezolana de Normas IndustrialesDIN: Normas Industriales AlemanasIMME: Instituto de Materiales y Modelos EstructuralesISO: International Standard OrganizationMINDUR: Ministerio de Desarrollo UrbanoMOP: Ministerio de Obras PúblicasPCA: Portland Cement AssociationRILEM: Reunión Internacional de Laboratorios de Ensayo de MaterialesUCV: Universidad Central de Venezuela

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CAPÍTULO I GENERALIDADES

I.1 DEFINICIÓN Y DESARROLLO HISTÓRICO

I.1.1 DefiniciónEl concreto u hormigón es un material que se puede considerar

constituido por dos partes: una es un producto pastoso y moldeable, que tiene lapropiedad de endurecer con el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedanenglobados en esa pasta. A su vez, la pasta está constituida por agua y un productoaglomerante o conglomerante, que es el cemento. El agua cumple la doble misiónde dar fluidez a la mezcla y de reaccionar químicamente con el cemento dandolugar, con ello, a su endurecimiento.

I.1.2 AntecedentesSe conocen evidencias históricas de productos parecidos al concreto, con

varios milenios de antigüedad. Durante el Imperio Romano se desarrolló unaespecie de concreto utilizando el aglomerante que llamaban `cementum�. Elconcreto, tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda mitad delsiglo XVIII, con las investigaciones sobre cales de John Smeaton y Joseph L. Vicat.A principios del siglo XIX se desarrolla el cemento Portland y, a comienzos delsiglo XX, se estudian y establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernanel comportamiento del material. Su evolución y avance es permanente, habiendologrado adelantos tecnológicos importantes (véase Capítulo XIII). Algunosejemplos son: El concreto precomprimido, el concreto liviano, el uso de losaditivos químicos, los concretos ultrarresistentes, los de exigente comportamientoy otros.

Los romanos usaron con gran éxito cementos puzolánicos, que son unamezcla de cal y materiales volcánicos que reaccionan entre sí y con el agua, dandoorigen a productos en cierto modo similares a los componentes hidratados de loscementos actuales. Algunas imponentes obras romanas de concreto se conservanen buen estado. Un ejemplo impresionante es el Panteón de Roma (27 a.c.),antiguo templo pagano convertido posteriormente en iglesia cristiana. Fue hechocon concreto aligerado, empleando piedra pómez liviana como agregado, y tieneun domo de 43,3 metros de diámetro, abierto circularmente en la cumbre.

Las diferencias fundamentales entre los concretos primitivos y losactuales provienen del tipo de aglomerante. Inicialmente se usaron yeso o cal. El

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yeso deshidratado por el calor de, por ejemplo, una fogata sencilla, absorbenuevamente el agua y endurece. La cal, obtenida en hornos especiales o bajo laacción directa del fuego, se descarbonata, con resultados similares. Sin embargo,las características del yeso y de la cal aérea (que endurece por reacción con elanhídrido carbónico de la atmósfera) difieren de las que tienen los actualesaglomerantes, los cuales han permitido el empleo masivo del concreto.

Dentro del mundo de la construcción el concreto es, en sus diversasvariantes, el material de uso más extendido en zonas urbanas. Se estima, engeneral, que este material es el segundo en cantidad que usa el hombre, despuésdel agua; donde hay actividad humana organizada, hay concreto. Cada año seproduce un tercio de tonelada de concreto por cada ser humano en el planeta,unos 2.000 millones de toneladas de concreto en el año 2002.

El cemento Portland que se usa hoy día como conglomerante es una calhidráulica perfeccionada. Hidráulica quiere decir que tiene capacidad paraendurecer tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboración del anhídridocarbónico, como sucedía con las primitivas cales. Lo económico del material sedebe a que las materias primas que emplea son relativamente abundantes en lanaturaleza, y a las ventajas competitivas que ofrece frente a otros materiales deconstrucción.

I.1.3 Concreto ReforzadoEl concreto puede ser reforzado mediante la colocación de barras de

acero embebidas en su masa, dando origen al llamado concreto reforzado. Elconcreto también ha sido reforzado con otros elementos, tales como fibrasvegetales, metálicas o plásticas. Las primeras no han dado tan buenos resultadoscomo las otras, debido a su menor durabilidad.

Desde sus inicios, el concreto reforzado se constituyó en una soluciónpara la construcción económica y rápida de estructuras de envergadura y calidad,en las cuales sustituyó históricamente a la piedra. Se puede considerar el concretocomo una especie de piedra artificial. Con piedra se hicieron construcciones degran belleza y calidad. Sin embargo, el proceso de extracción, cortado, traslado ycolocación de los bloques de piedra hace sumamente oneroso el procedimiento. Elconcreto u hormigón, por el contrario, se elabora y vierte en estado pastoso dentrode los moldes que le darán forma definitiva al endurecer posteriormente, cosa quepuede ser hecha en la propia obra. Otra importante ventaja sobre la piedra es queésta trabaja por gravedad, piedra sobre piedra, mientras que el concreto reforzadoqueda `cosido� con las barras de acero que le sirven de refuerzo o armadura, lo cualpermite formas, luces y voladizos imposibles con aquélla. La baja resistencia a latracción de la piedra o del concreto simple, se compensa con la presencia delrefuerzo metálico.

La gran ventaja de los concretos modernos es que se disponen barras de



acero (véase Capítulo XVIII), en las áreas donde se generan tensiones de tracción.Hasta que no se dispuso del acero no se logró reforzar adecuadamente el material.Se había ensayado antes el refuerzo con barras de bronce, pero la diferencia entrelos coeficientes de dilatación de los dos materiales, concreto y bronce, hacía quese perdiera la adherencia entre ambos y no trabajaran solidariamente. Dentro delos límites de temperaturas de trabajo habituales, el acero y el concreto tienencoeficientes de dilatación térmica muy similares, lo que les permite trabajar comoun todo.

I.1.4 Inicios en VenezuelaEl cemento, desconocido en Venezuela hasta la época de Guzmán (1869),

se emplea por primera vez en Caracas en la pavimentación de la Plaza Bolívar. Paraenseñar a usarlo vino enviado por la fábrica francesa de VICAT el técnico JoséCouleau. La industria cementera nacional comienza con la fundación en 1907 dela planta de La Vega, en Caracas, la cual inició su producción en 1909; sucapacidad inicial fue de 30 toneladas métricas por día, aproximadamenteequivalente a unos 700 sacos, suficiente para producir poco más de 100 m3 deconcreto al día. Para el año 2003, la capacidad instalada de producción nacionales de alrededor de 27.000 toneladas por día.

Entre las primeras estructuras de concreto reforzado hechas con cementonacional, se cita el edificio del Archivo de la Nación (Veroes a Carmelitas) cuyaconstrucción se inicia en 1912; con anterioridad, ya en 1895 se usaron pilotes deconcreto reforzado en la construcción de los muelles de Puerto Cabello, así comopilas para puentes de las líneas férreas que se ejecutaron durante el siglo XIX. Apartir de los años 20 del siglo XX se conocen contribuciones técnicas de autoríavenezolana sobre el `cemento armado� como se conocía en esa época, así comoobras de infraestructura hechas por el Ministerio de Obras Públicas; en su sala decálculo se elaboraron las primeras normas técnicas del país a finales de los años 30.

A raíz de la demanda de barras de refuerzo para la construcción, comenzóla producción de acero en Venezuela. La primera iniciativa, de un grupo deinversionistas del país en 1946, fue la Fábrica Nacional de Cabillas, la cual noprosperó y pasó a producir faroles de hierro fundido que, por muchos años,adornaron las calles de Caracas. Pocos años después, en octubre de 1948, seregistra la empresa Siderúrgica Venezolana Sociedad Anónima (SIVENSA) la cualproduce su primera colada en su planta de Antímano, el año 1950. Esa colada, decinco toneladas, provenía de un horno con capacidad para cuarenta toneladas aldía; la planta duplicó su capacidad de producción en 1953. Siete años después,SIVENSA alcanzaba a cubrir el 4% de los requerimientos del país con suproducción de cincuenta mil toneladas métricas. La demanda nacional creció detal forma que el Estado decide explotar los grandes yacimientos del Bajo Orinoco,para lo cual crea la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) cuya primera colada se logró

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en julio de 1962 en su planta de Matanzas, con capacidad instalada de 900 miltoneladas anuales. Para 1990, la capacidad instalada nacional alcanzó unos 5,3millones de toneladas anuales.

En la Figura I.1 se muestra la distribución geográfica de las plantasproductoras de acero y de cemento en Venezuela.

FIGURA I.1DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS PLANTAS PRODUCTORAS DE CEMENTO Y DE ACERO (MAPA BASE:AVECRETO)

I.2 COMPONENTES

Aproximadamente un 80% del peso del concreto u hormigón estácompuesto por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, materialdenominado usualmente como agregados, áridos o inertes. Por esa razón lascaracterísticas de esos materiales son decisivas para la calidad de la mezcla deconcreto. La calidad de los agregados depende de las condiciones geológicas de laroca madre y, también, de los procesos extractivos. Es por lo tanto, a las empresasproductoras (canteras, areneras, saques) a quienes corresponde el primer controlen el proceso de la calidad de los agregados. Es recomendable que esa calidad delos inertes sea comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo.

Se acostumbra añadir a la mezcla esos materiales pétreos en dosfracciones diferentes, de acuerdo con su tamaño; una, que se denomina agregado

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grueso (usualmente piedra picada, canto rodado natural, o canto rodado picado),y la otra agregado fino (arena natural o arena obtenida por trituración). A veces seusan más de las dos fracciones indicadas, con tamaños intermedios. Unacaracterística fundamental de los agregados es el diferente tamaño de todos susgranos, lo cual se conoce como granulometría. En principio, debe haber unasecuencia gradual o escalonamiento de tamaños, desde los granos más gruesos delagregado grueso, hasta los más finos de la arena (véase Capítulo III).

El cemento más frecuentemente usado es el cemento Portland y seobtiene en complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar elcontrol del producto y la garantía de su calidad (véase Capítulo IV).

Además de los agregados (piedra y arena), del cemento y del agua (véaseCapítulo V), es cada vez más frecuente añadir a la mezcla ciertos productosquímicos que, en muy pequeña cantidad, son capaces de modificar de maneramuy importante algunas propiedades del concreto; se les suele llamar aditivos(véase Capítulo VII).

I.3 PREPARACIÓN Y COLOCACIÓN

Mediante algunas reglas establecidas, cuya complejidad depende de lacalidad requerida por el concreto que se vaya a usar, es posible estimar lasproporciones de los componentes de la mezcla que resulten más adecuados paracada situación. Esto se conoce como diseño de la mezcla (véase Capítulo VI).

El mezclado se efectúa en máquinas llamadas, precisamente,mezcladoras, las cuales son rotores que agitan y envuelven los materiales hastalograr una masa homogénea, con la pastosidad o la fluidez deseada (véaseCapítulo VIII). También se pueden hacer las mezclas a mano, generalmente parapequeñas cantidades de concreto.

El concreto ya mezclado, o concreto en estado fresco, es transportado alos moldes o encofrados previamente preparados y con el acero de refuerzo yacolocado en su interior en la posición en que debe quedar; se efectúa entonces laoperación que conocemos como vaciado, colado o moldeado, que consiste enverter la masa dentro de los moldes y proceder posteriormente a su compactación(véase Capítulo IX). Esa densificación se efectúa por medios manuales o medianteel vibrado de la masa de concreto. Como consecuencia de la vibración, la mezclase fluidifica y se acomoda al encofrado, ocupando todos los espacios y rodeandocompletamente las armaduras metálicas.

Después hay que esperar el tiempo necesario para que el concreto fragüey se endurezca. En su momento se inicia el curado y se retiran los encofrados. Elcurado es el proceso de mantener o reponer la humedad que pudiera perder elmaterial por evaporación de agua, necesaria ésta para que se desarrollen lasreacciones de hidratación del cemento (véase Capítulo IX).

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I.4 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO

Son muchas las características del concreto que interesan; algunas de ellasse hacen críticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un punto devista general, son dos las características o propiedades principales de mayorconsideración. La primera es la relativa a la consistencia o grado de fluidez delmaterial en estado fresco, la cual se conoce también como manejabilidad,docilidad, trabajabilidad, asentamiento y otros (véase Capítulo II). En estosconceptos, no todos exactamente sinónimos, se engloban las característicasrelativas a la mayor o menor facilidad para colocar el concreto. La segundapropiedad es el grado de endurecimiento o resistencia que es capaz de adquirir elconcreto (véase Capítulo XI).

La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan el grado de plasticidadde la mezcla. La resistencia se determina por medio de ensayos mecánicos decompresión o tracción sobre probetas normalizadas. Con los resultados a lacompresión el conocedor puede hacer estimaciones sobre la resistencia a otrostipos de tensiones, tales como flexión, corte o tracción. En casos necesarios estascaracterísticas, así como la deformabilidad bajo carga o módulo de elasticidad,también pueden determinarse directamente (véase Capítulo XII).

I.5 TIPOS DE CONCRETO

El concreto es un material con una amplia gama de posibilidades, biensea por el uso de diferentes componentes o por la distinta proporción de ellos. Deeste modo es posible obtener diversas plasticidades, resistencias y apariencias,logrando así, satisfacer los particulares requerimientos de la construcción. Esaversatilidad es una de las razones que permite explicar la creciente expansión deluso del material. Hay concretos que difieren de los convencionales (véase CapítuloXIII).

El concreto se usa profusamente en elementos estructurales deedificaciones tales como: Columnas, vigas, losas, cerramientos, muros, pantallas,así como en pavimentos, pistas aéreas, zonas de estacionamiento, represas,acueductos, canales, túneles, taludes, adoquines, tanques, reservorios, barcos,defensas marinas, y en otros múltiples usos.

Los agregados pueden ser granos de gran tamaño, como en el caso derepresas o estribos de puentes, o de pequeño tamaño, para los morteros. Puedenser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto puede ser muyseca, como en el caso de los elementos prefabricados, o puede lograrse muy fluida,como se recomienda para elementos de poca sección y mucha armadura. Susresistencias mecánicas pueden ser de niveles muy variados, de acuerdo con lasnecesidades. En la Figura I.2 se agrupan rangos de resistencias a la compresión,

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representativos de diferentes denominaciones frecuentemente empleadas en latecnología o uso del concreto.

I.6 CONTROL DE CALIDAD

La industria de la construcción, al igual que todas las actividadesproductivas, ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y prácticas delcontrol de calidad, tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructorde la misma. Los planteamientos generales, tales como: `Calidad Total�, `Garantíade Calidad�, y otros, tienen perfecta aplicación a la actividad de elaborar y manejarconcreto, mediante la adecuación de los principios a esquemas operativos relativosa cada caso.

La calidad de un concreto dado va a depender de la calidad de suscomponentes, de la calidad de su diseño de mezcla y su posterior preparación ymanejo, de los cuidados de uso y mantenimiento, y del grado de satisfacción delas exigencias de su uso.

Los requerimientos normativos sobre la calidad que deben satisfacer losmateriales a ser empleados en obras de concreto reforzado, se establecen en elCapítulo 3 de la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Análisis y diseño”.

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FIGURA I.2RANGOS APROXIMADOS DE RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN DE DIFERENTES TIPOS DE CONCRETO


Se mide la calidad del material con los ensayos previos sobre loscomponentes, con las observaciones y pruebas del concreto fresco, y con losensayos sobre el concreto endurecido, bien en el laboratorio o en la propia obra.El análisis, conservación y empleo de los registros de todos los ensayos yobservaciones, dice mucho de la calidad profesional de quienes han intervenido enla ejecución de una obra con concreto (véase Capítulo XIV).

I.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SUCOMPOSICIÓN

Las propiedades del concreto dependen, primordialmente, de lascaracterísticas y proporciones de sus componentes constitutivos. En la práctica, sejuega fundamentalmente con las proporciones entre los principales componentespara hacer variar la calidad del concreto, adaptándola a las necesidades específicasde cada caso. Esas proporciones suelen expresarse en unidades de peso o devolumen por cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; enel segundo litro/m3. Sin embargo, en la tecnología del concreto es frecuente oconveniente expresar estas relaciones como sigue:

• El cemento directamente en kgf/m3 (o en sacos/m3), lo que se conoce como dosis de cemento.

• El agua indirectamente, a través de la conocida relación agua/cemento (�), en peso.

• El agregado queda dado implícitamente, al conocer las cantidades de cemento y de agua, considerando que todos los componentes forman siempre un volumen fijo de concreto según sus pesos específicos.

Entre estas proporciones de los componentes y los índices de calidad dela mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una formaesquemática gráfica, tal como se hace en la Figura I.3, donde las flechas dan aentender la existencia de esas relaciones, que han sido separadas en dos áreasvinculadas entre sí (véase Capítulo VI): una que enlaza la relación agua/cementocon la resistencia, representando así una de las leyes más trascendentales de latecnología del concreto (Ley de Abrams); y la otra, o zona triangular, que une larelación agua/cemento con la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto,medida por el Cono de Abrams.

I.7.1 La Relación TriangularManteniendo una rigurosa constancia de todas las otras condiciones y

parámetros del concreto, no expresados en este sencillo esquema, si quisiéramosvariar la resistencia del concreto tendríamos forzosamente que modificar la

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relación agua/cemento, y para lograrlo es necesario cambiar la dosis de cemento,o la trabajabilidad, o ambas. Si las exigencias de colocación de un concreto en susmoldes precisaran una trabajabilidad mayor de la prevista por el diseño de lamezcla, y se deseara mantener la misma resistencia del concreto (relaciónagua/cemento fija), sería necesario aumentar la dosis de cemento, yproporcionalmente la de agua, para lograr mayor trabajabilidad.

Es decir, las tres variables de la zona de relaciones del triángulo semueven en conjunto: si se varía una cualquiera de ellas, se modificará también otrao las dos restantes. Analíticamente estas tres variables se pueden considerar comoligadas, con bastante exactitud, por una fórmula exponencial de origen empírico,del tipo:

C = k . Tn/ �m (1.1)

donde:

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FIGURA I.3RELACIONES BÁSICAS DEL CONCRETO


C = dosis de cemento (kgf/m3);� = a/C = relación agua/cemento en peso;T = asentamiento en el Cono de Abrams (cm);k, m, n son constantes, dependientes de los otros factores no considerados en el gráfico.

Por ejemplo, para una piedra caliza triturada, de una pulgada de tamañomáximo (Canteras del Este, en Caracas) y una arena silícea (Río Tuy, EstadoMiranda), mezcladas en proporción adecuada, se puede tomar con bastanteaproximación los valores:

k = 117,2 si T se expresa en cm; 136 si T se expresa en pulgadas.m = 1,3n = 0,16

con lo cual la fórmula queda:

C = 117,2 . T0,16 / �1,3, en kgf/m3 (1.1.a)

I.7.2 La Ley de AbramsEs bien sabido que, a igualdad de todas las otras condiciones, la relación

agua/cemento en peso (� = a/C), y la resistencia media a la compresión (R) puedenrelacionarse mediante la siguiente fórmula:

R = M / N� (1.2)

donde:

R = resistencia media a la compresión (kgf/cm2);M, N = constantes que dependen de los otros factores no considerados.

Para los materiales citados anteriormente y con la resistencia normalizadaa los 28 días, determinada según la Norma COVENIN 338, “Concreto. Método parala elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto”, los valoresaproximados de las constantes son:

M = 902,5 (con R expresada en kgf/cm2)N = 8,69

Desde el punto de vista práctico el sistema señalado en la Figura I.3, consus dos áreas de relaciones, es útil y válido dentro de los límites en que se muevenla mayoría de los concretos estructurales, con asentamientos entre 2,5 cm y 17 cm

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medidos con el Cono de Abrams. En este sistema se fundamenta el diseño prácticoque se desarrolla en este texto, y en él se originan la mayor parte de los métodosde diseño de mezcla, ábacos, gráficos y tablas usuales en Venezuela.

No se debe olvidar, sin embargo, que en este esquema se estárepresentando el concreto con cuatro variables, considerando parámetros fijos atodos los otros numerosos factores que están siempre presentes, con un grado uotro de variabilidad tales como calidad del cemento y de los agregados, presenciade aditivos y otros. Estos parámetros, además de su variabilidad normal, son aveces variables fundamentales (cambio de la marca de cemento o de las fuentes desuministro de los agregados) y, por lo tanto, deben ser incluidos en el sistema. Entodo caso debemos saber, para cada circunstancia, la cuantía de la modificaciónque pueden introducir en el esquema general de las relaciones entre variables.

I.8 CALIDAD GRANULOMÉTRICA DE LOS AGREGADOS

Uno de los factores que en la práctica debe considerarse con másfrecuencia como variable, es la calidad granulométrica de los agregados,entendiendo por tal la granulometría y el tamaño máximo (véase Capítulo III).

Se puede introducir esta nueva variable, en la forma como se hace en laFigura I.4 considerando, como primera aproximación, que su principal influenciase ejerce sobre las restantes variables indicadas en el círculo. En lo relativo a lagranulometría ello es cierto con bastante aproximación, siempre que ésta seconserve dentro de los límites establecidos. Sin embargo, en lo relativo al tamañomáximo del agregado, además de influir sobre las relaciones indicadas en el círculo,modifica otras, tales como los valores de las constantes de la curva `Resistencia Vs.Relación agua/cemento�, debido a su influencia sobre el mecanismo de fractura delconcreto. Esto se indica en la Figura I.4, mediante la línea punteada.

De manera similar, la rugosidad y forma de los agregados puedenmodificar la calidad del concreto e influir sobre algunas o todas las relacionesestablecidas. Finalmente, la calidad del concreto no se limita a su resistenciamecánica normativa; factores tales como el fraguado, retracción y otras, no quedanbien representados por el valor de dicha resistencia y se deben establecer nuevasrelaciones que liguen directamente estos índices de calidad con los parámetros dela mezcla de los cuales dependen.

I.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES

Algunos de los importantes aspectos comentados han tratado deenglobarse en el esquema de la Figura I.5 que resulta algo más complejo debido alo numeroso de los factores en juego y lo múltiple de sus interrelaciones. El mismodista mucho de ser exhaustivo, pues solamente considera los parámetros y

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relaciones más interesantes. Tratar de englobarlos todos resultaría utópico por sugran complejidad.

Este esquema es una especie de índice gráfico de las principalesrelaciones y permite identificar rápidamente qué características del concreto semodificarán al variar la calidad de sus componentes o su proporción en la mezclao, por el contrario, qué parámetro será preciso modificar para cambiar la calidaddel producto.

Así, por ejemplo, se puede apreciar que las características de losagregados incluidas en el recuadro más interno afectan de manera importante larelación triangular, mientras que otras características, enmarcadas con llaves,afectan de forma específica a grupos de propiedades del concreto, tambiénenmarcadas con llaves. Las impurezas afectan de manera más específica alfraguado, y la granulometría a la exudación y a la retracción que, por otro lado,

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FIGURA I.4ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAS VARIABLES QUE USUALMENTE INFLUYEN EN EL CONCRETO


dependen además de la finura del cemento.

I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO

La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una verdadera rocaartificial, se debe a la reacción entre el agua y el cemento. Ésta es una reaccióninterna que se produce aunque el material esté encerrado herméticamente bajoagua (de ahí viene el nombre de `cemento hidráulico�).

En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante entre losgranos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser moldeada. Perodesde el mismo momento en que entran en contacto el agua y el cemento se inicianlas reacciones de hidratación que conducirán al endurecimiento final del material.

La Figura I.6 es una interpretación de cómo transcurre el fenómeno. Hayun primer tramo de la curva que corresponde al período durante el cual la mezclaestá fluida (estado plástico). Luego hay una subida brusca de la curva, quecorresponde al atiesamiento que conocemos como fraguado y luego, al finalizaréste, un tercer tramo con crecimiento más moderado correspondiente al desarrollode resistencias propiamente dicho (el eje de las ordenadas se supone graduado enforma logarítmica). Técnicamente, el fraguado y el desarrollo de resistencias son,

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FIGURA I.5ESQUEMA GENERAL DE LAS RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL CONCRETO


por lo tanto, diferentes fenómenos.No es frecuente medir en obra los tiempos de fraguado del concreto. En

cambio, el asentamiento y la resistencia, determinados mediante ensayosnormalizados en muestras preparadas con concreto fresco, se miden o se deberíanmedir prácticamente en todos los casos, ya que son los índices fundamentales deaceptación o rechazo del concreto (véase Capítulo XIV).

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FIGURA I.6PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU RESISTENCIA


CAPÍTULO IICARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO FRESCO

Se denomina `concreto fresco� al material mientras permanece en estadofluido, es decir desde el momento cuando todos los componentes son mezcladoshasta que se inicia el atiesamiento de la masa (período plástico). En ese lapso elconcreto es transportado, colocado en moldes o encofrados y luego compactadomanualmente o por vibración (véase Capítulo IX).

Ese estado de plasticidad tiene una duración diferente entre unas y otraslocalidades, y entre una y otra época del año, ya que las condiciones del climatienen gran influencia. En lugares cálidos y secos el estado fresco dura menostiempo que en localidades húmedas y frías.

Son muchas las propiedades del concreto fresco que interesan y puedenllegar a ser críticas. No sólo por su relación con el manejo del concreto en eseestado, sino porque pueden servir como señal anticipada de las propiedades quepueda tener el material al endurecer posteriormente. Indicios de algúncomportamiento atípico del concreto en este estado inicial avisa, en muchos casos,que en estado endurecido también puede ser impropia su calidad. En esemomento temprano, y antes de completarse los vaciados del material, es cuandose deben ejecutar las correcciones. El comportamiento del concreto fresco dependede: sus componentes, de las características del mezclado, de su diseño, del medioambiente circundante y de las condiciones de trabajo.

II.1 REOLOGÍA

Bajo el término `reología del concreto� se agrupa el conjunto decaracterísticas de la mezcla fresca que posibilitan su manejo y posteriorcompactación. Desde el punto de vista físico, estas características dependen de lasvariaciones de la viscosidad y de la tixotropía de la mezcla a lo largo del tiempo.

En la práctica, se define la reología del concreto con base en trescaracterísticas: Fluidez, Compactibilidad y Estabilidad a la segregación.

II.1.1 FluidezLa fluidez describe la calidad de fluido o viscosidad que indica el grado

de movilidad que puede tener la mezcla. En un sentido general, la palabra`trabajabilidad� también se emplea con el significado de fluidez. Consistencia es lacondición de `tieso� y se puede considerar el antónimo de fluidez.

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II.1.2 CompactibilidadCuando la mezcla es vibrada se hace más fluida y puede así distribuirse

más uniformemente, envolviendo bien las armaduras y ocupando todas lassinuosidades del encofrado. Ésta es la propiedad que se conoce como tixotropía:Atiesamiento en reposo y fluidificación en movimiento; y es la característica quepermite la compactibilidad de la mezcla y su adaptación al molde.

II.1.3 Estabilidad a la SegregaciónLos componentes del concreto son físicamente heterogéneos: Líquido

(agua), polvo (cemento y arena), fragmentos de piedra y una pequeña fracción deaire, cuya mezcla tiene la natural tendencia a separarse unos de otros. La separacióndel agua de los restantes componentes de la mezcla, cuando queda flotando sobreel material recién colocado, se conoce como `exudación� o `sangrado�, y tiene supropio desarrollo evolutivo. Por otro lado, la tendencia a separarse los granosgruesos del mortero, lo que se conoce como segregación, depende de la viscosidady de la tixotropía, y se relaciona con la cantidad y el tamaño de los granos. Enalgunos constructores existe la indebida tendencia a trabajar con concretos de altafluidez, que son fáciles de colocar y de alisar; lo indebido es que, para obtenerlos,no diseñan mezclas especiales o solicitan concretos premezclados con aditivos sinoque, simplemente, añaden agua a la mezcla, indiscriminadamente. Eso produce undaño directo a la resistencia mecánica, favorece la aparición de grietas por retraccióny le quita defensas al concreto para lograr durabilidad, aparte de que hace a lamezcla propensa a la segregación.

II.2 TRABAJABILIDAD

En la tecnología del concreto, la palabra `trabajabilidad� se emplea condos acepciones distintas. Una, general, con la cual se designa el conjunto depropiedades del concreto que permiten manejarlo sin que se produzcasegregación, colocarlo en los moldes y compactarlo adecuadamente. La otraacepción es específica para designar el asentamiento medido por el procedimientonormalizado del Cono de Abrams. Esta segunda acepción es discutible porque, enrealidad, el ensayo solo es parcialmente representativo del conjunto depropiedades referidas.

Desde hace algún tiempo, estudiosos de la materia señalan laconveniencia de diferenciar con mayor claridad los conceptos relativos a: i) laplasticidad en sí de la mezcla (docilidad, consistencia) y, ii) la facilidad de usarla(trabajabilidad, colocabilidad). Se requieren métodos de ensayo que permitanmedir, respectivamente, dichas características pero, hasta el momento, no se hanlogrado con suficiente éxito. Tales son, por ejemplo, entre otros, el PlasticímetroLCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées), y el Medidor CES (Centred’Essais des Structures). Ante estas opciones, el método del Cono de Abrams sigue

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teniendo vasta aplicación pues, aún cuando no revela específicamente ciertaspropiedades reológicas de la mezcla, el uso de la información que ofrece hapermitido la toma de decisiones acertadas.

II.2.1 Cono de AbramsEl asentamiento medido con el Cono de Abrams, según la Norma

COVENIN 339, “Concreto. Método para la medición del asentamiento con el Cono deAbrams” y ASTM C143, cuyo equipo se describe en la Figura II.1, es un índicebastante práctico; aunque no mide todas las propiedades plásticas de la mezcla, nilas valora con el mismo grado de influencia que ellas realmente tienen en elconcreto, brinda una información útil sobre todo en términos comparativos. Seusan también otros métodos de ensayo que, aun adoleciendo de restriccionessimilares a las del Cono, valoran el grado de influencia de las propiedadesreológicas de otra forma, y resultan más convenientes en algunos casos específicos,como se verá más adelante. Como índice general, estos otros métodos no tienenventajas decisivas sobre el Cono lo cual, unido a la facilidad práctica de ejecucióndel ensayo de Abrams, a la experiencia de su empleo y a la simplicidad de suequipo, hacen que el Cono sea el método más empleado, con gran diferenciarespecto a los otros.

Independientemente de estos aspectos, el Cono tiene limitaciones, ya quees útil solamente para concretos con agregados pétreos, tamaños máximosmenores a 5 centímetros y con relativa plasticidad, caracterizada porasentamientos entre unos 2 y 17 centímetros.

Otra limitación del Cono de Abrams es su insensibilidad para concretos

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FIGURA II.1 CONO DE ABRAMS


ásperos o pedregosos. En los concretos normales, la masa del Cono, yadesmoldada, suele quedar de forma más o menos abombada según suasentamiento, simétrica y con la superficie superior casi plana (véase Figura II.1).Las mezclas pedregosas, al ser desmoldadas, suelen tomar forma del Cono con subase superior inclinada o totalmente caída lateralmente, o se desmoronan, segúnsea su contenido de agua. En cierto modo, este resultado indicaría un concretopropenso a la segregación.

La propiedad del concreto fresco menos representada por el Cono es la`compactibilidad�. El ensayo utiliza como única energía de deformación la gravedadmientras que, en la práctica, sobre esa fuerza se sobreponen las proporcionadas porotros medios en especial por la vibración; de tal manera que el Cono no puederepresentar adecuadamente la mayor o menor facilidad que puede tener el materialpara acomodarse en el encofrado, entre las armaduras. Para evaluar este aspecto espreciso acudir a algunos de los otros procedimientos, menos usuales.

II.2.2 Otros ProcedimientosEntre los procedimientos que amplían la información que proporciona el

Cono de Abrams, o que lo sustituyen se encuentran los que se ilustran en la FiguraII.2. Entre ellos destacan los penetrómetros, con distintas geometrías depenetración, como la Bola de Kelly. Este equipo tiene un frente de penetraciónsemiesférico, con un peso fijo que se hunde por gravedad en una muestra deconcreto de acuerdo con su consistencia, y cuyo resultado se expresa comopulgadas de penetración medidas en una regla que lleva incorporado el aparato.Similar en su principio y funcionamiento es el Docilímetro de Iribarren, cuyapunta de penetración es esférica y se amplía luego en forma cónica. Ha tenidocierta difusión el Medidor K, patentado por el canadiense K. Nasser y que, conaspecto de daga, se introduce verticalmente en la masa de concreto, dejandopenetrar en su interior hueco cierta cantidad de mortero sobre el cual un vástagoespecial realiza una penetración, que es el resultado de la prueba. Entre las ventajasde todos estos aparatos destaca su manejo sencillo y su facilidad de limpieza.

La tecnología británica mide el grado de plasticidad de las mezclas deconcreto mediante un aparato que determina el `Factor de Compactación�,consistente en una batería vertical de dos troncos de cono, invertidos, y un cilindro(15 x 30 cm) colocado bajo ellos. La masa de concreto fresco es colocada sincompactación en el cono superior, de mayor capacidad. Una vez colmado se dejaabrir una trampa en su boca inferior, y la mezcla cae por gravedad al cono situadodebajo, el cual se llena. De nuevo, por la brusca apertura de su boca, la masa caedentro del cilindro, que se llena en esa forma. Los volúmenes de los conos son talesque, aun con los desperdicios, el cilindro queda colmado. Se pesa el cilindro y se anota. Después, y por vibración externa al cilindro, se va compactando la masa, altiempo que se va añadiendo nueva masa conforme va bajando el nivel de la

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FIGURA II.2MÉTODOS PARA MEDIR LA TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO


anterior dentro del molde. Así se hace hasta que la total compactación ya nomodifica el nivel de la masa. Se pesa de nuevo el cilindro y se anota. El cocienteentre el primer y el segundo peso, siempre menor que la unidad, es un índice quese relaciona con la plasticidad del concreto. Cuanto más áspera o pedregosa sea lamezcla, menor será el Factor de Compactación.

Para concretos secos y semifluidos, en algunos países es normativo medirla proporción de aplastamiento de una cierta masa de concreto colocada sobre unaplataforma metálica circular, que es sucesivamente sacudida por el giro manual deuna rueda dentada. Este dispositivo, denominado Mesa de Caídas, al igual que lospenetrómetros, ofrece la ventaja de la impersonalidad de su ejecución, cosa que nosucede con el Cono de Abrams, donde la mano de operario puede influir durantela ejecución de la prueba.

Otros procedimientos que se basan en el mismo principio de la Mesa deCaídas recién descrita, suelen confinar el material y medir luego la energíarequerida para que la masa rellene los límites de otro molde especial. Tales son loscasos del método de Remoldeo de Powers y del equipo VeBe.

El método de Powers emplea un molde cilíndrico de doble pared, dentrodel cual se coloca un Cono de Abrams cuya masa, una vez liberada, se desparramahasta llenar el molde externo. Todo el aparato se encuentra sobre una Mesa deCaídas, de cuyo golpeteo provino la energía de desplazamiento de la masa. Elensayo mide la energía consumida por medio del número de golpes producidos.El método VeBe, inventado por el sueco V. Bährner, emplea un molde de paredsencilla y una pequeña mesa vibratoria. Mide el tiempo de vibración necesario paraque la masa de un Cono de Abrams, colocado dentro del molde cilíndrico, sedeforme hasta ocuparlo en su totalidad, permitiendo el descenso simultáneo yprogresivo de un disco de vidrio, previamente ubicado sobre la cabeza del Cono.Tanto Powers como VeBe miden más de cerca la trabajabilidad, la tixotropía y laposibilidad de moldeado y compactación. El VeBe es recomendado para mezclassecas, donde otros ensayos no son sensibles, como es el caso de los concretoscompactados con rodillos usados en represas y pavimentos.

Para concretos con agregados livianos no hay un método de uso general.A veces se emplea un cono modificado, de gran altura, con lo cual se compensa ladiferencia que tienen en el peso estos concretos con los normales. Para losconcretos en masa, constituidos con agregados de gran tamaño, el asentamiento enCono de Abrams, se medirá sobre una muestra de concreto fresco cernida por elcedazo de 11/2 pulgada.

La plasticidad del concreto es una de sus propiedades más importantesporque se relaciona, en forma muy directa, con las operaciones de densificación ymoldeado buscando evitar la formación de grietas o de oquedades, tan riesgosaspara la durabilidad del material. Sin embargo, a pesar de lo importante del tema yde la abundante investigación internacional sobre el caso, no se cuenta aún con unensayo representativo y confiable, aceptado mundialmente.

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II.2.3 El Asentamiento como Índice del Contenido de AguaTodos los ensayos referidos, y entre ellos el tan frecuente Cono de

Abrams, además de dar información sobre aspectos de la reología del concreto,sirven como una medida indirecta del contenido de agua de la mezcla y de ciertasvariaciones en algunas propiedades de los componentes. Ambos datos sonimportantes para quienes están diseñando las mezclas. Esto pone de manifiesto laatención y el cuidado con que deben ser realizados los ensayos, de los que seobtienen informaciones directrices.

Cuando se elaboran mezclas de concreto, se debe precisar la cantidad deagua que contienen, midiendo directamente la que se ha añadido y calculando laque pueden haber aportado agregados húmedos, o la que, al contrario, puedenabsorber agregados resecos. Con este dato preciso del contenido de agua se puedecalcular la efectiva relación agua/cemento de la pasta, obteniendo con éllo unaprimera e importante indicación sobre la resistencia mecánica que alcanzará elmaterial. Sin embargo, en la práctica, no siempre se tiene seguridad sobre lacantidad de agua cedida o restada por los agregados, lo que resulta en una ciertaimprecisión en la calidad de la mezcla. Si se mantienen constantes todas las otrascondiciones, la trabajabilidad, evaluada por medio del Cono de Abrams, estáligada a la relación agua/cemento y resulta una medida adicional que nos brindamayor seguridad en nuestras decisiones, ya que se relaciona con el contenido realde agua en la mezcla, independientemente de su procedencia.

El ensayo de trabajabilidad es sensible a cambios, por ejemplo en lacalidad granulométrica de los agregados, por lo que su información no es, por sisola, una medida precisa del contenido de agua sino que refleja también otrasvariables. Para tener mayor seguridad en las decisiones tomadas en la obra,respecto al contenido de agua en las mezclas, se deben conjugar los datos de lasmediciones directas con los resultados del ensayo de Abrams.

Cuando se ejerce un control efectivo de la trabajabilidad, la cantidad deagua debe ser precisada por medición directa; así mismo, el cálculo de la adicióno resta de agua por parte de los agregados, debe realizarse con la mayor exactitudposible. El dato de la trabajabilidad pasa a ser, entonces, un índice valioso parareflejar los posibles cambios en los agregados, relativos tanto a su proporción comoa su granulometría. Estos cambios, una vez detectados por este rápidoprocedimiento, son susceptibles de corrección.

II.3 RETRACCIÓN

Otra característica del concreto que se debe tomar en consideración es laretracción, fenómeno de encogimiento o disminución de volumen que sufre elmaterial con el tiempo, debido principalmente a la pérdida parcial de agua en lasprimeras horas y que puede llegar a producir grietas en el material. En las

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estructuras, la retracción se logra aminorar mediante una adecuada distribución delas armaduras de acero, que la restringen y la reparten de forma más conveniente.

La retracción depende de numerosos factores tales como la geometría delas piezas, las condiciones atmosféricas de velocidad de viento, humedad ytemperatura, y la proporción de los componentes de la mezcla. Dentro de esoscomponentes son decisivos los ultrafinos y el agua. Los granos ultrafinos estánformados por el cemento y las partículas más finas de la arena. Para mezclas quetengan arenas con cantidad de ultrafinos dentro de los límites normativos orecomendables, la retracción puede ser considerada como dependiente,fundamentalmente, de la dosis de agua y de cemento de la mezcla. Al aumentar elagua, o al aumentar conjuntamente la dosis de cemento y de agua, es decir, alaumentar la pasta, la retracción se hace mayor. El exceso de ultrafinos aumenta elrequerimiento de agua para mantener la fluidez, con lo cual hay exceso de agua y,a su vez, mayor retracción por secado.

La retracción se puede producir en dos etapas diferentes de la vida delconcreto: Una, en los momentos iniciales del fraguado, debida no a la pérdida delagua libre, sino a parte del agua de la mezcla; ésa es conocida como `retracción defraguado� o `retracción plástica�. La otra, de menor escala, cuando el concreto estáendurecido, generalmente al cabo de semanas o de meses (véase Sección XVI.2.5)y que es conocida como `retracción hidráulica� (aunque hidráulicas son ambas). Laretracción temprana, ligada a las condiciones ambientales de viento, humedad ytemperatura, es un permanente riesgo potencial en los concretos ejecutados enclima tropical. Este riesgo se combate con buenas técnicas de curado aun cuando,en situaciones severas, es posible que deba defenderse la calidad del concreto contoldos protectores o pantallas corta-vientos.

II.4 MECANISMO DE LUBRICACIÓN

Una forma bastante efectiva para entender mejor las relacionescualitativas entre calidad y proporciones de componentes, así como algunas de lasprincipales características del concreto, es considerar como modelo del material unconjunto de piezas que se deben mover, unas entre otras, lubrificadas por la pastade cemento. Dentro de los límites habituales de consistencia y composición de lasmezclas, esto se aproxima bastante a la realidad. Sin embargo, en condicionesextremas, el modelo debe ser interpretado con reservas. La principal objeción almodelo es que no solamente el cemento lubrica, sino que también lo hacen laspartículas más finas de la arena. Esta circunstancia se puede incluir en el modelo,y de hecho es necesario hacerlo cuando los contenidos de finos en la arena(pasantes de los cedazos #100 y #200) son importantes.

La Figura II.3 sirve como ayuda a las deducciones que siguen acontinuación, relacionadas con la lubricación; en ella se muestran varios esquemasen los cuales la longitud L representa la superficie a lubricar, D el espesor de la

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FIGURA II.3IDEALIZACIÓN DEL MECANISMO DE LUBRICACIÓN


pasta (proporción) y los puntos en esa pasta, el contenido de cemento. Mayordensidad de puntos representa una pasta más seca, con menor valor de la relaciónagua/cemento (�). La ondulación de las dos superficies que se enfrentan (superiore inferior) representa la rugosidad de los granos de agregado, que deben serlubricados por la pasta.

Otra forma de visualizar el mecanismo de lubricación consiste enmodelar el concreto fresco como un sistema de engranajes lubricados con aceite.La mayor o menor rugosidad de los agregados equivale a dientes más grandes opequeños en los engranajes; la granulometría más gruesa o más fina se equipara amenos o más engranajes requeridos para cubrir una cierta distancia; la cantidad decemento o pasta equivale a la cantidad de aceite y, la fluidez de la pasta, a la fluidezdel aceite, respectivamente.

II.4.1 Características a considerar según el Mecanismo deLubricación

Según el mecanismo ofrecido se puede estimar la tendencia para cada unade las características siguientes:

• Fluidez.• Segregación (sólo parcialmente).• Retracción.• Resistencia mecánica.• Precio (basado en la dosis de cemento, que es el componente de mayor

precio unitario).

A continuación se analiza la influencia que los componentes del concreto,en su estado fresco, tienen sobre las cinco características recién anotadas.

II.4.2 PastaDentro de los límites en que la pasta se encuentra generalmente en el

concreto, si las otras condiciones se mantienen iguales, cuanto mayor sea supresencia proporcional (paso `a� en la figura), mejor lubricadas estarán las piezas(granos de agregado). Si se aumenta la cantidad de pasta por un incrementoproporcional de las cantidades de agua y de cemento, manteniendo igual el valorde la relación agua/cemento (�), las características escogidas tendrán las siguientestendencias:

• Fluidez: Mayor.• Segregación: En general disminuirá, al haber aumentado la masa de

soporte de los granos pero, en mezclas muy fluidas, con asentamiento mayor de 15 cm en el Cono de Abrams, se puede producir el efecto contrario.

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• Retracción: Aumentará, al haber mayor presencia del material que se retrae.

• Resistencia mecánica: Si no se modifica el tamaño máximo del agregadoy si el aumento de la proporción de pasta se mantiene dentro de ciertoslímites, la resistencia no se alteraría, ya que permanece constante el valorde �.

• Precio: Aumentará.

II.4.3 Cantidad de Agua (a)Si, manteniendo la dosis de cemento, se aumenta la cantidad de agua

(paso `b� en la figura) las nuevas tendencias serán:

• Fluidez: Mayor.• Segregación: En general aumentará, pero si se tratara de mezclas

originalmente muy secas, se puede producir el fenómeno contrario, ya que mezclas secas con tendencia a desmoronarse por su sequedad, pueden estabilizarse con un poco más de agua.

• Retracción: Aumenta porque hay mayor cantidad de agua que pueda evaporarse.

• Resistencia mecánica: Disminuye, al haber aumentado el valor de �.• Precio: Disminuye algo porque la mezcla se hace `rendir� con el

componente más barato.

II.4.4 Granulometría de los Agregados (�)Para una misma calidad intrínseca de los agregados, al pasar de

granulometrías más gruesas a otras más finas (por aumentar el valor de laproporción arena/agregado denominada �), se aumenta la superficie que debe serlubricada (paso `c� en la figura), por lo que a igual proporción y calidad de pasta (elmismo valor de �), las características señaladas tendrán las siguientes tendencias:

• Fluidez: Menor, pues se ha aumentado la proporción de finos sin haber aumentado la pasta.

• Segregación: No puede explicarse por el mecanismo de lubricación, perosabemos que al aumentar la proporción de granos gruesos la tendencia a la segregación aumenta (ésta es la principal restricción de las granulometrías gruesas). Por lo tanto, en la situación, analizada, la mezcla se estabiliza.

• Retracción: Se mantiene (no depende del agregado); lo que ocurre habitualmente es que, al disminuir la fluidez, se hace necesario aumentar la dosis de agua o de pasta (agua y cemento) y, al haber más agua o más pasta, se produce mayor retracción.

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• Resistencia mecánica: Para una amplia gama de granulometrías las constantes de la Ley de Abrams mantienen su valor, siempre que no cambie el tamaño máximo del agregado. Por lo tanto, con mayor proporción de finos, pero manteniendo el tamaño máximo, la resistenciano cambia (igual valor de �); se mantiene a costa de la disminución de fluidez.

• Precio: No se altera.

II.4.5 Tamaño Máximo del Agregado (P)El tamaño máximo del agregado, P, puede expresarse en centímetros o en

pulgadas (véase Sección III.5). Manteniendo la calidad intrínseca de los agregados,al emplear mayor tamaño máximo disminuye la superficie específica a serlubricada por lo que, siendo constante la proporción y calidad de la pasta (mismovalor de �) se tendrá lo siguiente:

• Fluidez: Mayor, pues ha disminuido la superficie total a lubricar, manteniendo la cantidad de pasta.

• Segregación: Aumenta su tendencia al aumentar el tamaño máximo.• Retracción: Se mantiene (lo que retrae es la pasta).• Resistencia mecánica: El incremento en el tamaño máximo influye en el

mecanismo de fractura del concreto haciendo que la resistencia disminuya, aún manteniendo constante la relación agua/cemento.

• Precio: No se altera.

II.4.6 Rugosidad de los AgregadosLos agregados más rugosos, como los triturados, son más `ásperos�

(esquema `d� en la figura) por lo que se requiere mayor proporción de pasta, opasta más fluida, para ser adecuadamente lubricados. En cambio, tienen unabuena adherencia con la pasta por lo cual, según el mecanismo de fractura,manteniéndose igual el valor de �, producen mayores resistencias que losagregados de superficie lisa (canto rodado). Este efecto es más marcado pararesistencias elevadas.

II.4.7 ResumenDe lo anterior parece concluirse que, con agregados más gruesos (menor

valor de �) o más lisos o con mayor tamaño máximo (P), se pueden obtenermezclas más fluidas, más baratas o más resistentes. Sin embargo, esto quedarestringido o contrarrestado por los siguientes hechos:

• Los agregados más lisos producen, en principio, menores resistencias debido a su menor adherencia, pero pueden compensar esa tendencia

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porque facilitan la densificación. En realidad, y como ya hemos señalado,para resistencias mecánicas normales, se pueden obtener valores similaresempleando agregados limpios y de buena calidad, tanto triturados comocanto rodado, con igualdad en las proporciones de pasta y asentamiento.

• Para un mismo tamaño máximo, el uso de granulometrías más gruesas queda limitado por la tendencia a la segregación de la mezcla. Solamentecuando la situación para la colocación del concreto es muy favorable, sepuede aprovechar la ventaja de emplear tamaños máximos grandes y granulometrías de tipo grueso. Tal es el caso de vaciados de piezas de gran tamaño, o los vaciados masivos. En vaciados `difíciles�, como paredes estructurales delgadas, concreto bombeado, etc., es necesario usar mezclas con granulometrías más finas, mayores dosis de cemento, ymás estables contra la segregación.

• En el caso de tamaños máximos grandes (en exceso de 2 pulgadas), además de las restricciones señaladas, es necesario recordar que modifican desfavorablemente las constantes de la Ley de Abrams. Solamente se justifican para los concretos masivos, los rellenos, los grandes volúmenes de las presas de gravedad, donde las resistencias no sean críticas.

II.4.8 ConclusionesDe lo anterior se puede sintetizar algunas conclusiones prácticas:

• Los agregados de superficie lisa son favorables al mecanismo de lubricación, pero desfavorables al mecanismo de fractura. Con agregados limpios y de buena calidad, ambos efectos se equilibran, pudiéndose obtener concretos similares en calidad y precio usando cantos rodados o agregados triturados.

• Los tamaños máximos grandes son favorables al mecanismo de lubricación pero son desfavorables al mecanismo de fractura y tienden aproducir segregación. Dependiendo de la composición de la mezcla, prevalecerá uno u otro efecto (véase Sección III.4).

• Para un mismo tamaño máximo, las granulometrías gruesas son beneficiosas en cuanto al mecanismo de lubricación, debido al predominio de granos grandes o a poca cantidad de arena, pero están limitadas por la tendencia a la segregación. No afectan sustancialmenteel mecanismo de fractura.

Con relación a la durabilidad, y tal como se detalla en la Sección XVII.2,una excesiva porosidad facilita las posibilidades de ataque químico al concreto. Esacaracterística se relaciona con la granulometría de los agregados y con la relación

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agua/cemento. De aquí que, a igualdad de otras condiciones, los concretos conbajos valores en la relación agua/cemento serán más duraderos que los concretoscon un elevado valor de �. Por lo tanto serán ventajosas las mezclas preparadas congranos lisos, con tamaños máximos grandes, o con ambas cosas simultáneamente,ya que ofrecen una más fácil y menor superficie para lubricar y permiten pastas conmenor fluidez, consecuencia de la baja relación agua/cemento.

II.5 ALTERACIONES DE LA REOLOGÍA

La reología del concreto fresco, además de modificarse por cambios en lacomposición de la mezcla o en la calidad de sus componentes, se ve afectadatambién por circunstancias ajenas al propio material. Tal es el caso del paso deltiempo y de la temperatura ambiental.

En un país tropical como Venezuela, afectado en muchas de sus regionespor altas temperaturas, o donde por diversas causas se pueden ver atrasadas lastareas de vaciado del concreto, interesa conocer los efectos de la temperatura y deltiempo sobre la reología del concreto. Producto de esa inquietud fue un trabajo deinvestigación experimental que agrupó a profesionales universitarios y a otros relacionados con empresas de premezclado, que permitió evaluar esos efectoscuyos resultados se muestran gráficamente en la Figura II.4.

II.5.1 TiempoSegún se indica en la Figura II.4 (a), la mezcla comienza a perder fluidez

desde el momento mismo del mezclado, a una tasa que pareciera ser constante,pero relativamente veloz. Entre las varias causas del fenómeno se pueden señalar:a) las reacciones internas de fraguado y endurecimiento del cemento queconvierten el agua libre en agua de combinación, y b) cierta evaporación natural,relativamente pequeña.

La velocidad del fenómeno sólo puede ser precisada experimentalmentepara cada caso, pero como un dato aproximado se puede convenir que, de acuerdocon la Figura II.4 (a), a una temperatura inicial de 25ºC, en un ambiente aireado,un concreto elaborado con un asentamiento inicial de 5 pulgadas, 30 minutosdespués pasaría a tener 3,5 pulgadas.

El fenómeno adquiere importancia cuando el concreto tiene tiempos de transporte o de espera largos, razón por la cual, las mezclas deben ser preparadascon una fluidez inicial mayor, la cual irá disminuyendo con el paso del tiempo, conla previsión de que alcance el valor necesario en el momento de la colocación.

II.5.2 TemperaturaOtro factor externo que afecta la reología de manera importante es la

temperatura ambiental. A diferencia de lo que sucede con otros materiales, el

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59


FIG

UR

AII

.4

INFLUEN

CIADELTIEM

POYDELATEMPERATURAEN

ELASENTAMIENTO

(a)

(b)

Tie

mpo,

h (

hora

s)

Asentamiento Inicial (pulgadas)

Asentamiento (pulgadas)

Tem

pera

tura

, T

(ºC

)


concreto se hace menos fluido y disminuye el asentamiento a medida que aumentala temperatura, debido a que ese calor acelera las reacciones de fraguado yendurecimiento. La variación del asentamiento sólo puede ser obtenidaexperimentalmente en cada caso pero, como dato aproximado, puede convenirseen que se pierde 1 pulgada de asentamiento por cada 10 grados centígrados deincremento de temperatura, tal como se aprecia en la Figura II.4 (b). Por ejemplo,un concreto con asentamiento inicial de 3 pulgadas, a una temperatura ambientalde 15ºC, tiene en cambio, un asentamiento inicial de 2 pulgadas si la temperaturafuera de 25ºC. Además, la rata de pérdida de asentamiento con el tiempo, es mayoral aumentar la temperatura.

Estos cambios adquieren especial importancia cuando se llevan a cabocolocaciones de concreto a lo largo de extensos períodos de tiempo, como puedeser día y noche. En tales casos, las mezclas deben recibir ciertos ajustes para podercontrarrestar los efectos de la variación en temperaturas, y mantener constantessus condiciones de comportamiento.

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CAPÍTULO IIIAGREGADOS

Los agregados, también denominados áridos o inertes, son fragmentos ogranos, usualmente pétreos, cuyas finalidades específicas son abaratar la mezcla ydotarla de ciertas características favorables, entre las cuales se destaca ladisminución de la retracción de fraguado o retracción plástica.

Los agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya quealcanzan a representar entre el 70% y el 85% de su peso, razón por la cual laspropiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad final de lamezcla.

Las características de los agregados empleados deberán ser aquellas quebeneficien el desarrollo de ciertas propiedades en el concreto, entre las cualesdestacan: la trabajabilidad, las exigencias del contenido de cemento, la adherenciacon la pasta y el desarrollo de resistencias mecánicas.

Los conceptos sobre agregados se complementan en los Capítulos II y VI.

III.1 ORÍGENES

Los agregados suelen considerarse como constituidos por dos fraccionesgranulares: Una formada por las partículas más finas del conjunto, denominadaarena o agregado fino, y la otra formada por los granos grandes, que pueden sertrozos de rocas trituradas a los tamaños convenientes, o granos naturalesredondeados por el arrastre de las aguas, que se designa como agregado grueso; enéstos suelen distinguirse, también, fracciones de varios tamaños que reciben muydiversos nombres, generalmente locales, que no siempre tienen el mismo significado:Piedra picada, triturada, chancada, canto rodado, grava, gravilla, arrocillo, etcétera.

La arena de uso más frecuente está formada por granos naturalesdepositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientosque pueden encontrarse hoy día lejos de cursos de agua, en estratos a mayor omenor profundidad pero que, posiblemente, constituyeron ríos o lagunas enanteriores eras geológicas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las arenas seextraen de lugares próximos a los cursos actuales de agua: Meandros y lechos deríos, lagunas, etc.

El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o lasrestricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez delmaterial, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración derocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus

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características no sean idénticas a las de la arena natural. Si la roca de origen essana y el material obtenido recibe un tratamiento apropiado, la arena de trituracióndará origen a concretos de buena calidad. Pero si se explotan yacimientos de pocaconsistencia, el material fino resultante es un producto pulverulento que, parapoder servir como arena, y nunca de gran calidad, va a requerir enérgicos ycostosos tratamientos con bajo rendimiento.

Los agregados gruesos de buena calidad se pueden obtener de cualquiertipo de roca consistente, generalmente abundante. Las calizas bien consolidadasson una fuente frecuente, pero también lo son granitos y rocas similares. Losesquistos, especialmente los poco consolidados, no son recomendables.

Se debe señalar que la calidad de los agregados depende, de manera muyimportante, de los procedimientos de extracción y de los tratamientos a que hayansido sometidos. En la práctica no hay agregado que se pueda usar con éxito talcomo se extrae del yacimiento, sin tratamiento alguno.

III.2 NIVELES DE CALIDAD

Las especificaciones normativas establecen límites para ciertascaracterísticas de los agregados que, si no se respetan, pueden producir gravesproblemas en la calidad del concreto. Para mezclas de características especialespueden requerirse que algunos límites de calidad de los agregados sean másestrictos que los normativos, por ejemplo: El desgaste, el cociente de forma, elcontenido de ultrafinos y otros. Parece haber una tendencia a solicitar concretoscon niveles de exigencia cada vez más altos, lo cual plantea la necesidad de analizarla calidad de los agregados con mayor detenimiento.

Una primera consideración para fabricar concreto, es saber si se disponede agregados de buena calidad a un costo apropiado. Sin embargo, en algunascircunstancias hay que supeditarse a los agregados de la zona, no siempre deexcelente calidad. En términos generales se pueden considerar para los agregadostres posibilidades:

III.2.1 Agregados ControladosMateriales que tienen garantizada su calidad en todos los aspectos. Son

producidos en plantas de cierto nivel de tecnificación, donde se lleva un controladecuado mediante los necesarios ensayos rutinarios. Esta situación, que es la idealpara el empleo de agregados, no es la más frecuente en nuestro medio.

III.2.2 Agregados Conocidos con Control InsuficienteProvenientes de zonas o lugares de saque sobre los que hay experiencia y

su calidad ya ha sido probada en la elaboración de concretos. Incluso pudieronhaberse hecho algunas determinaciones de calidad esporádicas, más o menos

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completas, pero que no hay sobre ellos un control sistemático que garantice lacontinuidad de su limpieza, su granulometría, etc.

III.2.3 Agregados no Empleados con AnterioridadCuando se trata de esta circunstancia, antes de comenzar la explotación,

es necesario hacer ensayos y pruebas que permitan determinar las propiedades delmaterial y sus posibilidades de empleo en el concreto.

III.3 REQUISITOS DE CALIDAD

Para conocer la calidad de los agregados se deben efectuar ciertos ensayoscuyas condiciones básicas generales son:

a) Deben realizarse sobre muestras representativas del yacimiento, y de susdiferentes zonas.

b) Deben ser llevadas a cabo en laboratorios con personal y equipos adecuados, siguiendo cuidadosamente los sucesivos pasos de un procedimiento normativo.

No cumplir con estas condiciones básicas invalida la utilidad de lainformación de los ensayos.

En el Artículo 3.3. de la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concretoreforzado para edificaciones. Análisis y Diseño”, se indican las Normas COVENINque deben cumplir los agregados. También se señala la posibilidad de autorizar elempleo de agregados que no satisfagan esas especificaciones. En el comentario deese Artículo (C-3.3) se justifica esta autorización excepcional con arreglo a losiguiente: “En lo posible deben emplearse agregados que cumplan las NormasCOVENIN u otras reconocidas. En algunas circunstancias, materiales que nocumplen con las especificaciones tienen una larga historia de comportamientosatisfactorio. Cuando exista evidencia aceptable sobre ese buen comportamiento,tales materiales se permitirán siempre que se cuente con una aprobación especialdel Ingeniero Inspector. Sin embargo, debe observarse que un buencomportamiento en el pasado no garantiza un comportamiento satisfactorio bajootras condiciones y en otras localidades”.

III.4 GRANULOMETRÍA

Se entiende por granulometría la composición del material en cuanto a ladistribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta característica decide,de manera muy importante, la calidad del material para su uso como componentedel concreto.

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III.4.1 Agregados por FraccionesEl tamaño de los granos se mide de forma indirecta mediante cedazos de

diferentes aberturas calibradas (Norma COVENIN 254, “Cedazos de Ensayos” yASTM E11), los cuales son colocados en cascada, con el de mayor abertura arriba,decreciendo progresivamente hasta disponer el de menor abertura abajo. Altamizar el material, por agitación, a través de esta serie (Norma COVENIN 255,“Agregados. Determinación de la composición granulométrica” y ASTM C136), susgranos se distribuyen según sus tamaños. La granulometría se puede expresar devarias formas: Retenidos parciales en cada cedazo, expresados en peso o enporcentaje, o retenidos acumulados, o pasantes, principalmente en porcentaje. Laforma usual y conveniente es la que expresa el pasante total por cada cedazo comoporcentaje en peso. Las Normas y especificaciones fijan los límites granulométricospara cada una de las fracciones que se emplean usualmente: Gruesos y arena.

La arena se suele considerar como una única fracción en su totalidad. Enla Figura III.1 se representan los límites de la Norma Venezolana COVENIN 277y los de la ASTM C33 para este material. Como se puede apreciar, no soncoincidentes, siendo más amplios los correspondientes a la Norma COVENIN

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FIGURA III.1ESPECIFICACIONES GRANULOMÉTRICAS DE LA ARENA, SEGÚN COVENIN 277 Y ASTM C33


(véase Tabla III.9) en reconocimiento a la mayor variabilidad de las arenasempleadas con buenos resultados. La granulometría del agregado fino tiene muchomayor influencia sobre la plasticidad del concreto que la granulometría delagregado grueso.

Para el agregado grueso la situación es más compleja, ya que es necesarioconsiderar varias fracciones y los criterios para ello pueden ser diferentes, no sóloen los tamaños que se agrupan como fracción, sino además en el concepto de lasmismas. Una fracción de agregado grueso puede estar concebida para que seasuficiente por sí misma para mezclarla con arena, pero también puede estarconcebida para ser mezclada con otra u otras fracciones de agregado grueso, demayor o menor tamaño, y además, naturalmente, con la arena. Incluso seconsideran granulometrías específicas de los gruesos para combinaciones conarenas muy finas, o muy gruesas.

A título de ejemplo, en la Figura III.2 se representan algunasgranulometrías de agregado grueso según especificaciones normativas (NormaCOVENIN 277, “Concreto. Agregados. Requisitos” y ASTM C33). Para claridad, lascurvas se dibujaron con base en los promedios entre los dos límites que dan lasNormas (véase Tabla III.9).

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FIGURA III.2

GRANULOMETRÍAS PROMEDIO ESPECIFICADAS PARA AGREGADOS GRUESOS SEGÚN COVENIN 277Y ASTM C33


III.4.2 Combinación de AgregadosEn el presente texto se utiliza un procedimiento que, en cierta medida, es

inverso al de las Normas. Está basado en la granulometría apropiada para elagregado total (grueso y arena) que es el que, en realidad, actuará en la mezcla.Este material combinado se obtendrá con los agregados disponibles, según losprocedimientos, consideraciones y límites que se indican en el Capítulo VI. Si nofuera posible una combinación apropiada, habría que intentar cambiar lacomposición de los agregados (véase Capítulo II).

Como ejemplo, en la Figura III.3 se representan los dos límites y elpromedio granulométrico recomendables para el agregado total combinado, conuna pulgada de tamaño máximo, de uso probablemente más común. En la FiguraIII.4 se muestran los promedios para otros tamaños máximos.

La finalidad principal de una granulometría adecuada, es obtener mezclastrabajables y con pocos espacios entre los granos para que se requiera poca pasta.Estas dos características son, desde cierto punto, opuestas; así un agregadoformado por granos que fueran cubos perfectos y de igual tamaño, podríaacomodarse sin requerir prácticamente pasta y sin tener retracción, pero no seríatrabajable.

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FIGURA III.3AGREGADOS COMBINADOS. LÍMITES GRANULOMÉTRICOS RECOMENDADOS Y CURVA PROMEDIO

PARA TAMAÑO MÁXIMO DE 1''


Las granulometrías que cumplen los requisitos normativos señalados,mantienen una secuencia sucesiva de tamaños (salvo excepciones muy especiales),desde el grano más grueso de la piedra hasta el más fino de la arena, que viene aser contiguo con el de las partículas más gruesas del cemento. Este tipo degranulometría, donde todos los cedazos tienen fracciones retenidas, con más del1% del peso del material, son llamadas `granulometrías continuas�, preferidasporque suelen producir concretos más trabajables y con buenas resistenciasmecánicas. Las granulometrías que no tienen retenidos en uno o varios cedazos,son llamadas `discontinuas� y si bien pueden producir buenos concretos, tienen elriesgo de propender a la segregación y a dificultar la trabajabilidad.

Los límites granulométricos de las Normas han sido muy estudiados ycomprobados experimentalmente, de manera que resultan apropiados para lamayoría de los concretos.

Una vez que se haya decidido una cierta granulometría para el concretode una obra, debe mantenerse, con las lógicas tolerancias convenidas.

III.5 TAMAÑO MÁXIMO

Se denomina tamaño máximo de un agregado al tamaño de sus partículas

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FIGURA III.4AGREGADOS COMBINADOS. CURVAS PROMEDIO RECOMENDADAS PARA TAMAÑOS MÁXIMOS

31/2'', 1'' Y 1/4''


más gruesas, medido como abertura del cedazo de menor tamaño que deje pasarel 95% o más del material. Desde el punto de vista técnico, su relación con lascaracterísticas de la mezcla es decisiva para la calidad y economía de ésta, como seindica en el Capítulo II y se amplía a continuación.

En las Figuras III.5, III.6 y III.7 se presentan los resultados de algunosestudios sobre la influencia del tamaño máximo. Las curvas que se dan en las tresfiguras, relacionan la resistencia con la dosis de cemento, es decir, se combina laLey de Abrams con la Relación Triangular, lo cual sólo puede hacerse si semantiene fijo uno de los parámetros que, en este caso, es el asentamiento.

En la Figura III.5 y para un asentamiento de 4 pulgadas, se observa quesólo es posible obtener las resistencias más elevadas con los tamaños máximos máspequeños. Para cada tamaño máximo existe una zona lineal donde la resistenciaobtenida es proporcional a la dosis de cemento empleada pero, a partir de un nivelde resistencia que es distinto para cada tamaño máximo, un mayor gasto encemento no conduce a un incremento significativo de ésta. Definiendo elrendimiento como el cociente: resistencia/dosis de cemento, se observa que la zonade rendimiento constante es más extendida (se prolonga hasta niveles máselevados) a medida que se reduce el tamaño máximo. Por lo tanto, las mezclas demayor rendimiento para resistencias bajas e intermedias, más económicas, se

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FIGURA III.5INFLUENCIA DEL TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO PARA UNA TRABAJABILIDAD MEDIA DE 4''


obtienen con tamaños máximos grandes y, para resistencias elevadas, con tamañosmáximos pequeños.

La Figura III.6 confirma la observación anterior y suministra informaciónadicional para un asentamiento algo menor (3 pulgadas). Hay un entrecruzamientode las curvas que representan los diferentes tamaños máximos, comportamientoéste causado por el efecto combinado de las dos leyes fundamentales del concreto,una de las cuales (Ley de Abrams) se ve beneficiada al disminuir el tamaño máximo(véase `Mecanismo de Fractura� en Sección XI.7) mientras que la RelaciónTriangular se ve perjudicada (véase `Mecanismo de Lubricación� en Sección II.4.5).Para concretos convencionales (parte baja de las curvas) predomina el efecto de laRelación Triangular por lo que, a igualdad de resistencias, la dosis de cementorequerida aumenta al disminuir el tamaño máximo. Para concretos de altaresistencia (parte alta de la curva) predomina el efecto de la Ley de Abrams, así esque, manteniendo constante el contenido de cemento y el valor de la relaciónagua/cemento (�), se logran mayores resistencias al disminuir el tamaño máximo.La aplicación práctica es evidente: Para concretos convencionales debe usarse el

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FIGURA III.6INFLUENCIA DEL TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO PARA UNA TRABAJABILIDAD MEDIA DE 3''


mayor tamaño máximo que sea posible, limitado por la geometría del elemento avaciar y la separación entre las barras de refuerzo. En cambio, deben utilizarsetamaños máximos pequeños para elaborar concretos de alta resistencia.

Para un determinado asentamiento, la Figura III.7 sintetiza informaciónde las Figuras III.5 y III.6: Para concretos tanto convencionales como de altaresistencia, es posible definir un tamaño máximo óptimo en función del nivel deresistencia requerido, con el fin de utilizar la dosis de cemento mínima necesariapara esa resistencia. Es decir: Es posible optimizar el tamaño máximo para alcanzarel máximo rendimiento (relación: resistencia/dosis de cemento). Para resistencias deconcretos no estructurales (menores a 210 kgf/cm2) no se alcanza un valor mínimoen la dosis de cemento por lo que debe usarse el mayor tamaño máximo posible.

El tamaño máximo a usar en una estructura está condicionado por lageometría de la pieza y por la separación de los refuerzos metálicos (véase SecciónVI.4.2 y Sección XVI.2.4 de este Manual).

Además del tamaño máximo, la influencia de los agregados sobre lamezcla se relaciona también con otras características tales como: La granulometría,

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FIGURA III.7OPTIMIZACIÓN DE LA DOSIS DE CEMENTO EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO


la forma de los granos y otras, por lo que las curvas presentadas no pueden sertomadas como expresiones matemáticas exactas para un determinado agregado,pero cumplen muy bien el papel de revelar sus tendencias. Si la obra de concretoinvolucrara el uso de grandes volúmenes, es aconsejable hacer un estudiocuidadoso para determinar el tamaño máximo más conveniente, con lo cual seminimizará el costo.

III.6 SEGREGACIÓN

Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de granos contamaños muy diferentes, puede presentarse tendencia a su separación, dando lugara lo que se denomina segregación del agregado la cual, a su vez, generará concretosde calidad heterogénea y dudosa.

La tendencia a la segregación se contrarresta manejando los agregados enfracciones separadas de acuerdo con su tamaño, las cuales sólo se combinan en elmomento del mezclado. A veces la naturaleza produce gradaciones granulométricascombinadas, con gruesos y finos, y que teóricamente podrían ser adecuadas parausarse directamente como agregados (por ejemplo el material que en algunas partesse denomina granzón). Se suele oponer a ello su tendencia a la segregación y suvariabilidad granulométrica, recordando que más que una `buena� gradación paradeterminado concreto, lo que se debe asegurar es su constancia.

Sí, en lugar de las dos fracciones habituales de gruesos y finos, seutilizaran además sub-fracciones de estos materiales, se lograrán concretos másestables y homogéneos, aunque esto implica también mayores costos. Cuantomayor sea el número de fracciones en que se divida el agregado, mayoresposibilidades habrá de mantener constante la curva granulométrica.

Para mezclas con alto grado de control en el laboratorio, a veces seutilizan hasta seis fracciones; con ellas se puede recomponer prácticamentecualquier granulometría. En la Tabla III.1 se da un ejemplo de la división de unmismo agregado en diferentes fracciones.

III.7 MÓDULO DE FINURA

Se denomina módulo de finura de las arenas a un parámetro que seobtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los cedazos de la serienormativa (véase Tabla III.2) y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo, estevalor es representativo de la finura de la arena; se considera que el módulo definura adecuado de una arena para producir concreto dentro de una granulometríaaceptable, debe estar entre 2,3 y 3,1 donde un valor menor de 2,0 indica una arenafina, 2,5 una arena media y más de 3,0 una arena gruesa.

Por otra parte, el módulo de finura puede considerarse como el tamañopromedio ponderado de un cedazo del grupo en el cual el material es retenido. Así

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por ejemplo, un módulo cuyo valor sea 3,0 significa que el cedazo #30 (véaseTabla III.2) es el tamaño promedio; es decir, el cedazo en el cual queda retenidoel 50% del material del ejemplo. Módulos más pequeños corresponden amateriales más finos y viceversa.

El módulo tiene utilidad para detectar con facilidad los cambios quepueda sufrir una determinada arena debido a variaciones en la explotación o en elmanejo. Sin embargo, para comparar arenas de distinto origen puede conducir aerrores y no sustituye, desde luego, la información que brindan curvasgranulométricas completas. En la Tabla III.3 y en la Figura III.8 se presenta unejemplo de dos arenas muy diferentes granulométricamente, pero con un mismomódulo de finura.

También se utiliza el módulo de finura para definir cuándo las variacionesgranulométricas de un agregado fino (causadas por cambios usuales en laextracción o producción) pueden inducir cambios significativos en la fluidez de lamezcla de concreto. Se recomienda, por ejemplo, ajustar el diseño de la mezclacuando el valor del módulo de finura varía en más de � 0,2.

III.8 ULTRAFINOS

Se consideran como tales las partículas de agregado de menor tamaño,

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AGREGADOS SEPARADOS EN

4 FRACCIONES 6 FRACCIONES

P (59%) A (41%) P (59%) A (41%) P (59%) A (41%)11/2" 0,0 0,0 16,3% 16,3%1" 1,8 1,1 R/A en 3/4" R/A en 3/4"

3/4" 25,8 15,21/2" 45,5 26,9 Pasante de 26,9%3/8" 16,5 9,7 3/4" Pasante de

1/4" 6,2 0,0 3,7 0,0 1/2"

#4 1,1 20,2 0,6 8,3 42,7% 22,4% 15,8% 16,0%#8 1,8 18,6 1,1 7,7 R/A en #16 R/A en #8

#16 1,1 15,7 0,6 6,4 12,6%#30 0,0 15,2 0,0 6,2 Pasante

#50 0,0 12,5 0,0 5,1 en #16 Pasante

#100 0,2 11,8 0,1 4,8 18,6% de #30

<100 0,0 6,0 0,0 2,5 12,4%

R/A= Retenido Acumulado

CEDAZO PIEDRA(P)

ARENA(A)

AGREGADO COMBINADO

(� = 41%)

TABLA III.1EJEMPLO DE FRACCIONAMIENTO DE TAMAÑOS. PORCENTAJES RETENIDOS

TABLA III.2

ENUMERACIÓN DE LOS CEDAZOS PARA CALCULAR EL MÓDULO DE FINURACEDAZO #100 #50 #30 #16 #8 #4 3/8" 3/4"

MÓDULO 1 2 3 4 5 6 7 8


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

73


FIGURA III.8ARENAS CON DIFERENTES GRANULOMETRÍA E IGUAL MÓDULO DE FINURA

ARENA A ARENA PRet. Acum. Ret. Acum.

7 3/8” 0,0 0,0 0,0 0,06 #4 20,2 20,2 1,3 1,35 #8 18,6 38,8 8,7 10,04 #16 15,7 54,5 39,4 49,43 #30 15,2 69,7 48,6 98,02 #50 12,5 82,2 2,0 100,01 #100 11,8 94,0 0,0 100,0

SUMA 359,4 358,7MÓDULO DE FINURA 3,6 3,6

A = Arena de la Tabla III.1 (Arena del Tuy).P = Arena de playa, monogranular (La Guaira).

NÚMERO

MÓDULO

TAMIZ

TABLA III.3EJEMPLOS DE CÁLCULO DEL MÓDULO DE FINURA, Y SU LIMITACIÓN. DOS ARENAS CON DISTINTA

GRANULOMETRÍA Y EL MISMO MÓDULO


III.8.1 EnsayosPara los más finos que el cedazo #200, no es apropiado el tamizado

directo del material seco, como se hace para los demás tamaños, ya que seobtendrían valores erráticos. Se recomienda usar, al efecto, la extracción y eltamizado con agua (Norma COVENIN 258, “Método de ensayo para ladeterminación por lavado del contenido de materiales más finos que el cedazo COVENIN74 micras en agregados minerales finos” y ASTM C117).

Hay otro ensayo, por sedimentación, para determinar las partículasmenores. Es un ensayo sencillo, adecuado al control en cantera, o en obra en casode necesitarse. (Norma COVENIN 259, “Método de ensayo para la determinación porsuspensión de partículas de 20 micras en agregados finos”).

De los tipos de ensayos citados, tamizado en seco, tamizado en húmedoy sedimentación, se puede obtener suficiente información para el control de losultrafinos. Para un estudio más detallado, pueden ser útiles los ensayos para suelos(ASTM D422).

Además de su tamaño, en los ultrafinos es importante conocer su calidadmineralógica. En la tecnología de suelos es usual relacionar el tamaño de laspartículas con las características de composición tal y como se señalan en la TablaIII.4. Aunque no es exacto, como primera aproximación es útil.

III.8.2 Acción de los UltrafinosEn los ultrafinos conviene distinguir entre: Materiales silíceos, materiales

calizos y arcillas. Los dos primeros son principalmente parte de los limos, mientrasque las arcillas producen las partículas de menor tamaño, incluidos algunoscoloides.

Cantidades importantes de ultrafinos en las mezclas pueden producir,desde grandes trastornos hasta grandes beneficios. Son numerosas las variablesinvolucradas en el problema de los ultrafinos, por lo que no resulta fácil dar reglassencillas que permitan obtener beneficios de su presencia, pero algunasconsideraciones de carácter general pueden ser de utilidad.

Los ultrafinos, como polvos que son, colaboran en el mecanismo delubricación de la mezcla conjuntamente con el cemento. Los calizos y en ciertaproporción los arcillosos, mejoran la retención de agua, produciendo concretoscon mejores características en estado fresco. Algunos concretos para albañileríallevan una cierta proporción de carbonato de calcio molido (caliza), especialmente

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TABLA III.4RELACIÓN ENTRE EL TAMAÑO DE LOS GRANOS Y LA COMPOSICIÓN LITOLÓGICA

TAMAÑO MATERIAL

Mayor de 74 micras Arena

De 5 a 74 micras Limo: silíceo, calizo

Menor de 5 micras Arcilla y coloides


añadido. En los concretos muy pobres, con muy bajas dosis de cemento, puedenser muy útiles este tipo de ultrafinos, que ayudan a estabilizar la mezcla fresca yfavorecen su trabajabilidad y su dosificación, aunque desmejoren las resistenciasmecánicas.

Algunos ultrafinos silíceos o arcillosos, aunque no mejoren en alto gradolas propiedades de las mezclas en estado fresco, pueden producir una mejoraimportante en las resistencias a largo plazo de los concretos pobres, mediante unaacción que se conoce como puzolánica, y que se describe en la Sección I.1.2 y enla Sección IV.4 de este Manual. Este efecto puede ser aprovechado con éxito enconcretos que no van a ser solicitados a edades tempranas, como algunosconcretos masivos para represas y otros.

En obras que consuman grandes cantidades de concreto puede resultarconveniente evaluar el posible uso de ultrafinos.

III.8.3 Requisitos y PrecaucionesLos límites normativos para los ultrafinos se establecen separadamente

para la arena y para el agregado grueso, para este último sólo en algunos casos.Haciendo una estimación de lo que podría corresponder a un agregado combinadose tendrían los límites de la Tabla III.5. En los casos señalados en los parágrafosanteriores, y siempre que las pruebas lo autoricen, tales límites pueden serampliamente superados. Pruebas con ultrafinos calizos han demostrado quepueden ser ventajosos para ciertos concretos, hasta en proporciones del 25%(pasantes del cedazo #100).

Para concretos de alta resistencia es necesario limitar los ultrafinos,incluso por debajo de lo señalado en las Normas. Es preferible obtener el efectofluidificante y estabilizante de la mezcla mediante el empleo de mayores dosis decemento o con la incorporación de aditivos químicos, con lo cual se ayudará,además, a elevar las resistencias mecánicas. El exceso de ultrafinos en las mezclas(granos muy finos de los agregados, más el cemento), favorece la retracción.

Los ultrafinos se presentan de manera natural acompañando a la arena,en una forma más o menos homogénea. En cambio, cuando acompañan a lasfracciones de agregado grueso, suelen ser fuente de problemas para el concreto.

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CEDAZO RESISTENCIA DEL CONCRETO

ALTA USUAL BAJA#100 2 5 10#200+ 0,5 2 ++

(+) COVENIN 258(++) Según el tipo de ultrafino, por posibles problemas de segregación en el manejo del agregado

TABLAIII.5 LÍMITES DE ULTRAFINOS ACONSEJABLES PARA AGREGADOS COMBINADOS. PORCENTAJES PASANTES


Por ejemplo, los ultrafinos que se producen durante el proceso de trituraciónacostumbran a quedar electrostática o mecánicamente adheridos a los granos deagregado, pero durante las operaciones de transporte y manejo del material sepueden desprender, produciendo acumulaciones heterogéneas. Lo mejor esseparar esos nódulos por lavado o tamizado.

Las arcillas adheridas a la superficie microporosa de los granos de cantosrodados deben ser eliminadas con un lavado enérgico, de lo contrario dificultaránla buena adherencia de los granos con la pasta. En muchos casos, el considerar elcanto rodado como agregado de baja calidad, se debe a este efecto causado por unapreparación inadecuada del material.

Los ultrafinos pueden presentarse, en ocasiones, como terrones más omenos grandes, a veces con sus partículas fuertemente adheridas entre sí. Elmétodo de ensayo descrito en la Norma COVENIN 257, “Método de ensayo paradeterminar el contenido de terrones de arcilla y partículas desmenuzables en losagregados” y ASTM C142, permite cuantificarlos. Los terrones, según su grado deconsolidación, pueden mantenerse en forma de grumos durante el manejo de losagregados, e inclusive durante la preparación y colocación del concreto. Una vezen su masa, con el contacto prolongado con la humedad de la mezcla y en elambiente alcalino de ésta, los terrones pierden su consistencia y son desmoronadosy extraídos del concreto ya endurecido, por deslavado o erosión, dejando huecosen el lugar que ocuparon.

III.9 IMPUREZAS

A los agregados los pueden acompañar algunas impurezas perjudiciales,la mayoría de origen natural y acompañando a la arena. Las especificacionesnormativas COVENIN 277, “Concreto. Agregados. Requisitos” y ASTM C33,establecen límites para estas impurezas.

III.9.1 Materia OrgánicaEl humus o materia orgánica procedente de la descomposición de

vegetales, acompaña a veces los agregados. Hay un procedimiento normativosencillo para obtener una estimación de su proporción, descrito en la NormaCOVENIN 256, “Método de ensayo para la determinación cualitativa de impurezasorgánicas en arenas para concreto. Ensayo colorimétrico” y ASTM C40, basado en quela reacción de la materia orgánica con los álcalis colorea una solución con un colormás o menos intenso, según la proporción de materia orgánica. Otroprocedimiento de uso más específico para conocer el nivel orgánico en las aguas,es medir el oxígeno que consume la materia orgánica al oxidarse.

A veces la materia orgánica no está lo suficientemente descompuesta odividida, como es el caso de las astillas, raíces, hojas, etc. La proporción de estos

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materiales se determina por flotabilidad. (Norma COVENIN 260, “Método de ensayopara determinar el contenido de partículas livianas en agregados” y ASTM C123).

La materia orgánica en descomposición puede producir trastornos en lasreacciones del cemento. El fraguado puede ser alterado, e incluso impedido, comoes el caso de la presencia de azúcares. También se pueden ver alterados elendurecimiento y, a veces, la reacción de los aditivos químicos. Algunos tipos demateria orgánica no llegan a producir alteraciones importantes por lo cual, entérminos generales, lo más recomendable es hacer pruebas directas en mezclas deestudio con los materiales que se pretende usar, como los métodos querecomienda la Norma COVENIN 275, “Método de ensayo para determinar el efectode impurezas orgánicas del agregado fino en la resistencia de morteros” y ASTM C87.

III.9.2 Sales NaturalesOtras impurezas importantes son las sales naturales, entre las cuales, las

más frecuentes son: El cloruro de sodio y el sulfato de calcio, o yeso, o bien lassales procedentes de efluentes industriales, que pueden tener una composiciónmuy variada. El ión cloruro de la sal, produce la corrosión de las armaduras delconcreto reforzado y el ión sulfato del yeso ataca la pasta. En la Sección XVII.10y en la Sección XVII.4.4 se detallan estas acciones.

La simple detección de estas sales por métodos cualitativos puede resultarerrónea, ya que la estimación de su presencia depende no sólo de su proporción,sino también de: La cantidad de muestra, la relación de dilución y lascaracterísticas del reactivo. En cambio, una determinación semicuantitativa, auncuando el material se tome en volumen pero con relaciones de dilución y dereactivo fijas, si está bien planificada y desarrollada, resultará confiable y essuficientemente sencilla para ser practicada en el lugar de explotación o en lapropia obra. Los ensayos normativos son más completos.

III.10 REACTIVIDAD Y DISGREGABILIDAD

Algunos agregados presentes en zonas geográficas específicas, puedenreaccionar con los álcalis que, en mayor o menor proporción lleva el cemento. Estareacción se denomina reactividad potencial alcalina y genera productos con mayorvolumen que el de los componentes, y con una fuerza expansiva tal que puedeoriginar agrietamiento en el concreto. El grado de daño dependerá de lareactividad de los agregados y del contenido de álcalis en el cemento. Este tipo deproblema suele presentarse a edades tardías del concreto.

Los álcalis pueden provenir también de los propios agregados, o de otrascausas externas. Para estimar el posible efecto de agregados de esta índole hayvarios tipos de ensayos:

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1. Petrográficos o de identificación del material, ya que se conocen las rocasque producen más frecuentemente el problema: Silíceas amorfas, vidriosnaturales y algunas calizas y dolomitas. (ASTM C294 y C295).

2. Químicos, en los que se determina directamente la proporción de sílicedel agregado que puede disolver una solución alcalina (Norma COVENIN 262, “Método de ensayo para determinar la reactividad potencialde agregados (método químico)” y ASTM C289).

3. Pruebas directas de la expansión que produce el agregado en mezclas especialmente preparadas (Norma COVENIN 276, “Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones cemento-agregados (método de la barra de mortero)” y ASTM C227).

Para los carbonatos (calizas y dolomitas), hay ensayos especiales (NormaCOVENIN 1303, "Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalinade rocas carbonatadas" y ASTM C586).

Cuando el agregado muestra una reactividad moderada, puedecontrolarse con cementos de bajo contenido de álcalis (sodio más potasio).Usualmente se especifica cemento con menos de 0,6% de álcalis (calculado comola suma del porcentaje de Na2O + 0,658 veces el porcentaje de K2O). Si aún así lareacción es fuerte, no es recomendable usar ese agregado.

La sensibilidad de los agregados para reaccionar con sulfatos se conocecomo disgregabilidad (Norma COVENIN 271, “Método de ensayo para determinarla disgregabilidad de agregados por medio del sulfato de sodio o del sulfato de magnesio”y ASTM C88).

III.11 RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS

La resistencia de los granos de agregado es también decisiva para laresistencia del concreto fabricado con ellos. Dada su alta proporción en la mezcla,no se puede pretender que ésta alcance una resistencia más alta que la de losgranos pétreos que la integran. La correspondencia entre las variables relaciónagua/cemento y resistencia mecánica (véase Capítulo XI), está condicionada enbuena parte por la calidad resistente de los agregados, además de por la dosis deagua en la pasta. En la expresión logarítmica de Abrams, las rectas tienenpendientes negativas, tanto menores cuanto menor es la resistencia de losagregados (véase Figura VI.2).

Los concretos hechos con agregados de baja resistencia tienen pocaresistencia al desgaste, lo que puede resultar crítico en pavimentos, túneles dedesvío en represas, tuberías a presión, aliviaderos y otros.

La resistencia más crítica es la del agregado grueso. Para evaluarla seacude al ensayo de desgaste que produce la máquina conocida como de Los

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Ángeles (Norma COVENIN 266, “Método de ensayo para determinar la resistencia aldesgaste de agregados gruesos, menores de 38,1 mm (11/2 pulgadas), por medio de lamáquina de Los Ángeles” y Norma COVENIN 267, “Método de ensayo paradeterminar la resistencia de desgaste de agregados gruesos mayores de 19,0 mm, pormedio de la máquina de Los Ángeles”, ASTM C131, y ASTM C535) que consiste enun tambor de acero dentro del cual se coloca el agregado que va a evaluarse,conjuntamente con una colección de bolas de acero que harán de cuerposmoledores. Se hace girar el conjunto y se mide, granulométricamente, elfraccionamiento que sufrieron las partículas de agregado. Las Normas suelenpermitir un límite máximo de desgaste del 50%. Sin embargo, de acuerdo con lascondiciones del concreto deseado, se pueden requerir límites más exigentes. Losagregados de alta resistencia al desgaste suelen tener pérdidas de menos del 20%.

Otro índice que puede ayudar a conocer la resistencia de los agregados esla medida de su dureza superficial (Norma COVENIN 265, “Agregado grueso.Determinación de la dureza al rayado” y ASTM C235).

Quizá uno de los ensayos más demostrativos para conocer la buenacalidad de un agregado es el de aplicación cíclica de congelación y deshielo, pocoempleado en nuestra tecnología por la suposición de que sólo se orienta a medirla capacidad de resistencia a la congelación.

III.12 FORMA Y TEXTURA DE LOS GRANOS

III.12.1 FormaEsta característica de los agregados puede influir de manera importante

en la calidad del concreto. No hay método de ensayo normativo para cuantificarlaen la arena, sólo la observación visual con vidrio de aumento. Para los agregadosgruesos se hace una estimación de la proporción de partículas planas y alargadaspresentes, mediante la medición directa con un vernier, sobre el conjunto degranos de una muestra representativa del total (Norma COVENIN 264, “Método deensayo para determinar el cociente entre la dimensión máxima y la dimensión mínimaen agregados gruesos para concreto”). Se determina el coeficiente o cociente deforma, dividiendo la dimensión máxima sobre la mínima, que normativamentedebe ser menor que 5. Las especificaciones limitan a 25% la proporción departículas de especie plana o alargada (coeficiente igual o mayor que 5). Enalgunos casos esto puede resultar demasiado tolerante por lo cual se debenestablecer especificaciones particulares.

Las partículas planas o alargadas dan lugar a mezclas ásperas, pocotrabajables, que exigen altas dosis de cemento y agua. En estado endurecido, laspartículas planas hacen un efecto de cuña cuando la pieza de concreto es solicitadaa compresión. Algunos estudiosos opinan que esas partículas favorecen la resistenciaa tracción y flexión, pero deben reconocer que su presencia en los agregados haceaumentar el porcentaje del fraccionamiento durante el ensayo de Los Ángeles.

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Estas partículas planas y alargadas se deben, en gran parte, a lascaracterísticas geológicas y estratigráficas de la roca madre original pero también ainadecuados procedimientos de trituración y cribado.

III.12.2 Textura SuperficialOtra característica que algunos estudiosos relacionan directamente con la

forma de los granos es su textura superficial. No se dispone de métodosnormativos para medirla, sino que suele relacionarse con el tipo de roca originaria,pero evidentemente esa relación no es determinante. Por la evaluación visual delagregado se puede estimar su comportamiento en la mezcla, pero para podercuantificar su efecto hay que recurrir a las mezclas de prueba.

De manera general se consideran los casos extremos siguientes:

a) Materiales de trituración, con superficie irregular que brinda buena adherencia.

b) Cantos rodados naturales, con superficie lisa que favorecen la fluidez yla densificación.

Hoy día es relativamente frecuente el empleo de cantos rodadosparcialmente triturados, que combinan superficies mixtas, especialmente paraproducir concretos con resistencias superiores a las habituales.

Algunos laboratorios, para medir indirectamente la angulosidad de losagregados, miden los vacíos que produce el material en su acomodo, sabiendo quelas formas redondeadas se ajustan más fácilmente y producen menos vacíos.

III.13 PESO POR UNIDAD DE VOLUMEN

El uso principal de las relaciones peso/volumen es para la selección ymanejo de los agregados, por lo que se relaciona, en cierta forma, con su calidad.En la Tabla III.6 se anotan las más importantes desde el punto de vista normativo.

III.13.1 Peso Unitario SueltoSe determina llenando un recipiente de volumen conocido y estable, con

el agregado, dejándolo caer libremente desde cierta altura. Después se pesa y seestablece la relación peso/volumen (Norma COVENIN 263, “Método de Ensayo paraDeterminar el Peso Unitario del Agregado” y ASTM C29). Este dato es importanteporque permite convertir pesos en volúmenes y viceversa cuando se trabaja conagregados. La regularidad del peso unitario, en una obra, sirve también paradescubrir posibles cambios bruscos en la granulometría o en la forma del agregado.

80



III.13.2 Peso Unitario CompactoSe realiza mediante un proceso parecido al anterior, pero compactando el

material dentro del molde (Norma COVENIN 263, “Método de Ensayo paraDeterminar el Peso Unitario del Agregado” y ASTM C29). Se usa en algunos métodosde diseño de mezcla, como es el caso del American Concrete Institute.

III.13.3 Peso EspecíficoEs el peso del volumen absoluto de la materia sólida del agregado, sin

incluir huecos entre granos (Normas COVENIN 268 y COVENIN 269). Se usapara establecer la condición de volumen en ciertos métodos de diseño de mezcla,entre éllos el de este texto (véase Sección VI.7.4).

En la Tabla III.7 se indican los valores usuales de estos pesos normativos,con los agregados empleados habitualmente. Para agregados especialmente livianoso especialmente pesados, el significado y la magnitud de estos pesos es diferente.

Tal como se señala en el Capítulo VI, hay ventajas en utilizar el volumende vacíos entre granos, cosa que se deriva de los pesos por volumen (NormaCOVENIN 274, “Método para determinar los vacíos en agregados para concretos” yASTM C87).

III.14 HUMEDAD

Los agregados suelen retener algunas cantidades de agua en forma dehumedad. La humedad se considera como la diferencia en peso entre: El materialhúmedo y el mismo secado al horno. Se suele expresar como porcentaje en peso,referido al material seco.

Esta humedad se encuentra en los agregados de dos maneras diferentes:

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ENSAYO APLICACIÓNPeso/volumen, en pilas. Dosificaciones en volumenDiseños de mezcla por volumen. Vacíos

Diseños de mezcla por peso

Control de dosificación en obraAjustes de precio en compra de agregados

Pesos unitariosCOVENIN 263

Peso específicoCOVENIN 268 y 269

Humedad superficialCOVENIN 272

TABLA III.6ALGUNAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS AGREGADOS

TABLA III.7VALORES USUALES DE LAS RELACIONES PESO/VOLUMEN DE LOS AGREGADOS NO LIVIANOS

PROPIEDAD GRUESOS ARENAPeso unitario suelto (kgf/litro) 1,4 a 1,5 1,5 a 1,6Peso unitario compacto (kgf/litro) 1,5 a 1,7 1,6 a 1,9Densidad (peso específico) 2,5 a 2,7 2,5 a 2,7


Una es rellenando los poros y microporos internos de los granos, y la otra es comouna película o capa envolvente, más o menos gruesa. En la Figura III.9 se presentaun esquema ilustrativo.

El agua interna de los granos no pasa al concreto como agua de mezclado;al contrario, cuando los granos se encuentran muy secos, pueden absorber partedel agua de la mezcla. El agua externa de los granos sí pasa a formar parte de lamezcla, alterando sus proporciones. El punto de equilibrio entre el grano seco y elhúmedo se conoce como el estado de `agregado saturado con superficie seca�. Estacondición no suele ser natural, sino que se logra en los laboratorios con unprocedimiento que, si bien no exige alta tecnología, no resulta cómodo o fácil.

La humedad en exceso de este punto de equilibrio hace que, en un pesodado de agregado, haya una cierta porción de material diferente al sólido; esacantidad de agua se incorporará a la mezcla. Por el contrario, la absorción de aguapor diferencia entre el grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirarimportantes cantidades de agua de la mezcla. Estos aportes o retiros alteranconsecuentemente la relación agua/cemento, o valor �. En la Sección VI.12 seindica la forma como debe cuantificarse este efecto.

El agua de mojado superficial de los granos del agregado, hace que éstosqueden ligeramente separados entre sí por la película que los rodea, lo que dalugar a que, en su conjunto, el material se `hinche�. En los agregados gruesos este

82


FIGURA III.9DISTINTAS CONDICIONES DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS


efecto es poco perceptible, mientras que en las arenas, debido a su mucha mayor superficie específica, el fenómeno es notable. En la Figura III.10 se ilustra estecomportamiento para algunas arenas nacionales. Debido a lo anterior, la humedaden la arena afecta la dosificación de las mezclas, tanto si se hacen en peso como envolumen.

Para la determinación de la humedad y de la absorción, tanto de losagregados gruesos como de las arenas, hay ensayos normativos (Norma COVENIN268, “Agregado fino. Determinación de la densidad y la absorción”, Norma COVENIN269, “Agregado grueso. Determinación de la densidad y la absorción”, NormaCOVENIN 272, “Método de ensayo para determinar la humedad superficial en elagregado fino”, y ASTM C128, C127, C709). Sin embargo, para la humedad yespecialmente en el caso de las arenas, que es donde su determinación cobraespecial importancia práctica, se emplean procedimientos más económicos o másrápidos. A continuación se describen cuatro de ellos.

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FIGURA III.10CAMBIOS DE VOLUMEN DE LA ARENA AL VARIAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD


III.14.1 Secado al FuegoLa pesada o medida del volumen de una cantidad de arena y su posterior

secado al fuego, sobre un recipiente plano, revolviendo continuamente el material,suele dar resultados erráticos debido a la heterogeneidad del calentamiento.Similar al anterior, pero empleando como fuente de calor alcohol que se mezclacon la arena y se enciende, revolviendo el material hasta que se consume elalcohol, da mejores resultados que el anterior.

III.14.2 Speedy-VacSpeedy-Vac es un recipiente hermético donde se coloca una cierta

cantidad de arena con un reactivo químico (carburo de calcio) el cual reacciona conla humedad y produce una proporcional cantidad de gas que se mide, por presión,en un manómetro conectado al sistema y calibrado como porcentaje de humedad.

III.14.3 PotenciómetroDetectores que operan con base en la conductividad eléctrica, los cuales

emplean un sensor en contacto con el material y un indicador o registro continuo.

III.14.4 Ondas UltrasónicasEquipos de desarrollo reciente, sensibles y seguros, miden el consumo de

energía de ondas ultrasónicas que atraviesan el material húmedo.

III.15 RELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO

En la Figura III.11 se presenta un esquema de las relaciones entre lascaracterísticas de los agregados, agrupadas en el centro de la figura, y la calidad delconcreto; ésta se ha caracterizado por cuatro parámetros básicos a saber:Resistencia, Relación Triangular, Durabilidad y Fraguado.

La organización de la figura permite apreciar, por ejemplo, la influenciade la forma del agregado sobre la relación triangular y la resistencia. Agregadosredondeados requerirán menor cantidad de agua para una determinadatrabajabilidad, permitiendo una menor relación agua/cemento y en consecuenciauna mayor resistencia. Sin embargo, esta ventaja puede verse disminuida oanulada si los agregados no están limpios, pues conllevaría una pérdida deadherencia agregado-pasta y con ello una disminución de resistencia, que podríaser superior a la técnicamente lograda al reducir la relación agua/cemento. Por elloes importante profundizar en el análisis de cada una de estas relaciones para nollegar a conclusiones cuya validez pudiese ser limitada; sin embargo, la visión deconjunto que proporciona esta figura es altamente valiosa.

84



III.16 CONTROL DE CALIDAD

En la Sección III.2, se trató el tema de los `Niveles de Calidad�. Ahora,después de haber hecho una revisión de las principales características de losagregados, de los ensayos para determinarlas y de su influencia en la calidad delconcreto, es procedente volver a comentar sobre el tema teniendo como guía losensayos de control que se indican en la Tabla III.8.

III.16.1 Grado de ControlAun cuando no existen reglas fijas en cuanto al número de ensayos,

resulta evidente que la cantidad y frecuencia dependerá, en buena medida, delconocimiento previo que se tenga del saque, yacimiento o suministro, así como delgrado de control que se practique durante el proceso de extracción,

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FIGURA III.11ESQUEMA DE LAS RELACIONES ENTRE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS Y LA CALIDADDEL CONCRETO


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ENSAYO

COVENIN

FRECUENCIA(*)

IINFLUENCIA

RECHAZO

Granulometría y tamañ

o máx

imo

255

A,B,C

Diseñ

o y co

ntrol de mezcla

Poc

o usu

al

(gru

eso, fino)

Impurezas orgá

nicas por

256

D,C

*,E

Fragu

ado. Resistencia

Abs

oluto. Com

proba

ción

colorimetría (fino)

segú

n C

OVENIN

275

Partícu

las desmen

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257

D,C

*,E

Traba

jabilidad

. Resistencia

Abs

oluto. Lav

ado

(gru

eso, fino)

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te #20

0 (gru

eso, fino)

258

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Abs

oluto. NAOH

Partícu

las en

susp

ensión

(fino)

259

FResistencia a la abrasión

Pasan

te #20

0

Partícu

las livian

as (grueso, fino)

260

GCam

bio dim

ension

al. Man

chas

A criterio

Cloru

ros (fino)

261

D,C

*,E

Desarrollo de resisten

cias.

Abs

oluto

Corrosión

del refuerzo

Sulfatos

(fino)

261

D,C

*,E

Reacción con

alúmina. Fragu

ado

Abs

oluto

Reactividad

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cial (grueso, fino)

262

D,C

*Reacción con

álcalis

Abs

oluto. Com

proba

ción

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l de sílice)

segú

n C

OVENIN

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7D, H

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frente a sulfatos

271

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abilidad

por

Abs

oluto en caso

(gru

eso, fino)

contacto co

n sulfatos

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pos

ición

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purezas orgá

nicas en

275

Color

Fragu

ado. Resistencia.

Abs

oluto

mortero (fino)

pos

itivo

Métod

o de co

mparación

(*) Frecu

encia y/o Necesidad

de Ejecu

ción

: (A

) Al inicio de la obra; (B) Al va

riar la fuen

te de su

ministro; (C) Periódicam

ente;

(C*) Periódicam

ente cuan

do ha hab

ido trazas; (D

) Material desco

noc

ido; (E) Cam

bio de estación

; (F

) Al hab

er exu

dación y/o retracción

excesiva

s; (G) En caso de so

specha; (H) Con

creto so

metido a desga

ste.

TABLAIII.8 EN

SAYOSDECO

NTROLDELO

SAGREG

ADOSNOLIVIANOS


almacenamiento y transporte. El establecimiento de criterios precisos para laaceptación y rechazo del material es uno de los primeros pasos a convenir en elmomento de seleccionar el suministro para la obra.

Sin buenos niveles de control en los saques, en los yacimientos y en laobra, los agregados no tendrán una calidad garantizada y en consecuencia losconcretos con ellos elaborados no serán confiables ni técnica ni económicamente.Los criterios a emplear en aquellos casos de agregados que no satisfagan lasespecificaciones de calidad vigentes se comentan en la Sección III.3 de esteManual.

Los índices de control rutinarios para la calificación del agregado son: Lagranulometría y la humedad. La primera para verificar si se mantiene dentro de loslímites pre-establecidos (y en caso contrario rechazarla) y la segunda para realizarlas correcciones necesarias en el diseño de la mezcla que garanticen la calidad finalaspirada del producto.

III.16.2 GranulometríaCuando se trata de un agregado de procedencia específica (saque,

yacimiento o suministro) cuya granulometría no se conozca o deba ser verificada,se recomienda evaluar un número no menor de tres a cinco muestras. A partir deestos resultados se puede obtener la granulometría promedio y la dispersión,parámetros fundamentales para el diseño de la mezcla. Si se trata de yacimientosmuy heterogéneos habrá que aumentar el número de muestras para permitir tenerresultados estadísticamente confiables.

Además de la evaluación inicial, es necesario controlar la calidadgranulométrica del material durante el período de su utilización, lo cual se hacetambién mediante ensayos repetidos a lo largo del tiempo. La frecuencia de estosensayos depende de la variabilidad del material, que debe ser analizado antecualquier cambio que se observe. Para obras que requieran un nivel de controlexcelente, no habiendo alguna dificultad especial, los agregados quedarán biencontrolados si se ensaya una muestra de arena y otra del agregado grueso, por cada500 m3 de concreto colocado o por cada dos días de vaciado. La posibilidad deejercer este tipo de control se facilita si se organiza un laboratorio en obra. Para losensayos granulométricos el equipo básico son cedazos normativos, estufas ybalanzas. En la Tabla III.9 se reproducen los límites granulométricos paraagregados finos y gruesos, según COVENIN 277.

Para fines de control rápido y de orden estimativo en la comprobación dela calidad granulométrica, se puede emplear un mechero en lugar de la estufa y elprocedimiento del módulo de finura, o un solo cedazo (de abertura intermedia), oseleccionar tres cedazos (grueso, medio y fino). En todo caso deben fijarse, previay claramente, las condiciones de aceptación o rechazo.

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III.16.3 HumedadLa humedad de los agregados es una característica que tiene que ser

controlada, pues de lo contrario no será posible hacer las correspondientescorrecciones de los pesos de los agregados y del agua que requiere su variabilidad. La humedad es fácil de determinar; a los efectos del control en obra no es necesariosiquiera hacer el ensayo normalizado, pudiendo utilizarse cualquiera de losmétodos descritos en la Sección III.14.

Para los agregados no especialmente absorbentes (a estos efectos losagregados livianos y otros agregados muy absorbentes son casos especiales) sucontenido de humedad depende de las condiciones ambientales, lo que en nuestromedio se reduce casi exclusivamente a la presencia o no de las lluvias. Un materialalmacenado y estabilizado a las condiciones ambientales, tendrá una humedad (ocapacidad de absorción de agua) que se mantendrá constante y que, una vezconocida con seguridad, no exige más ensayos. Por el contrario, a un materialexpuesto a la lluvia y que se está secando, se le debe controlar la humedad a

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3" 100

21/2" 100 90 a 100

2" 95 a 100 65 a 95

11/2" 100 75 a 90 20 a 60

1" 90 a 100 35 a 70 0 a 10

3/4" 100 50 a 90 5 a 30 0 a 5

1/2" 80 a 100 15 a 45 0 a 10

3/8" 50 a 85 0 a 20 0 a 5 100

1/4" 25 a 60 0 a 7 ---

#4 15 a 40 85 a 100

#8 5 a 20 60 a 95

#16 0 a 10 40 a 80

#30 0 a 5 20 a 60

#50 8 a 30

#100 2 a 10

NotaLos porcentajes mínimos indicados para el material que pasa los cedazos #50 y #100 puedenreducirse a 5 y 0 respectivamente, si se usa el agregado para concretos que contengan más de300 kgf de cemento por m3 de mezcla, o si se usa una adición mineral aprobada, para suplir ladeficiencia de material en los cedazos indicados. Se permite también en concretos con aireincorporado que contengan más de 250 kgf de cemento por m3 de concreto.

PORCENTAJE QUE PASA PARA

AGREGADOS GRUESOSCEDAZOPORCENTAJE QUE PASA PARA

AGREGADOS FINOSNº 0 Nº 1 Nº 2 Nº 3

TABLA III.9LÍMITES GRANULOMÉTRICOS PARA AGREGADOS, SEGÚN COVENIN 277:2000


medida que se utiliza, antes de comenzar la primera mezcla de cada día de vaciado.El agregado más crítico respecto a la humedad suele ser la arena, debido

a su capacidad de retención de agua (retiene mayor proporción y su secado es máslento). Cuando la arena está húmeda se debe pesar una mayor proporción de estematerial para compensar el agua que lleva y se debe descontar su contenido deagua a la de mezclado.

III.16.4 Otros Ensayos de CalidadSi es que no existe un problema especial, las restantes características de

los agregados no requieren ser determinadas más que inicialmente (véase TablaIII.10); pero si se presenta algún problema con relación a alguna de estascaracterísticas (materia orgánica, sales y otros) que haga que la calidad del concretoquede por ese concepto, cerca del límite aceptable, entonces esa característica debeser controlada mediante los correspondientes ensayos, hechos con la frecuencianecesaria para garantizar que no se use material inadecuado (véase Tabla III.8).

Una parte de estos ensayos requiere sólo equipo sencillo, pero otrostienen que ser efectuados por laboratorios especializados.

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PARTÍCULAS DESMENUZABLES 0,25% 1%PASANTE DEL CEDAZO #200:• Concreto expuesto a abrasión 1% (*) 3% (*)

• Los demás concretos 1% (*) 5% (*)

PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN -- 3%CARBÓN Y LIGNITO:• Donde es importante el aspectosuperficial 0,5% 0,5%

• Los demás concretos 1,0% 1,0% CLORUROS -- 0,1%SULFATOS -- 1,0%

(*) En el caso de agregados obtenidos por trituración, estos límites se podrán aumentar a 1,5%para agregado grueso y a 5% y 7%, respectivamente, para agregado fino.

SUSTANCIAS NOCIVASPORCENTAJE EN PESO

AGREGADO GRUESO AGREGADO FINO

TABLA III.10VALORES MÁXIMOS PERMITIDOS DE SUSTANCIAS NOCIVAS EN AGREGADOS, SEGÚN COVENIN 277


CAPÍTULO IVCEMENTO

El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas lascaracterísticas de este material. Sin embargo, el cemento constituyeaproximadamente sólo un 10 a un 20% del peso del concreto, siendo el 80 a 90%de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de que se desarrollen laspropiedades del concreto. En la práctica, también son decisivas la calidad de losagregados y las proporciones entre los componentes.

De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por unidadde peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cementoes un material relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material sedebe considerar el costo de: La extracción de los minerales, de dos moliendas a unalto grado de finura; una cocción a elevada temperatura (unos 1.450ºC), el controlestricto de los procesos, la homogeneización, los cuidados ambientales, etc.

El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en lanaturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, endonde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda en su calidad y en laconfiabilidad que sobre él pueda tener el usuario.

IV.1 CONSTITUCIÓN

Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cementoPortland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productosaglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales. Para otrosaglomerantes distintos, también empleados en construcción, se suele añadir a lapalabra cemento, alguna otra que los especifique (cemento de escoria, cementopuzolánico, cemento supersulfatado, etc.).

El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de calhidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen químicamenteunas materias de carácter ácido (sílice y alúmina principalmente) provenientes dearcillas, con otras de carácter básico (primordialmente cal) aportadas por calizas.Esta reacción tiene lugar entre las materias primas, finamente molidas, calentadasen hornos a temperaturas de semifusión. El producto resultante no es una especiequímica o mineralógica única, sino una mezcla compleja de minerales artificialescuyas denominaciones y fórmulas se dan en la Tabla IV.1. A los efectos prácticos,se puede considerar esta mezcla como formada por los cuatro primeroscomponentes de esa tabla.

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Este material que sale del horno de la fábrica de cemento y que se llama`klinker� o `clinker�, son trozos redondos, de mayor o menor tamaño, formadospor conglomerados debido a la semifusión a que estuvo sometido el polvo de lasmaterias primas iniciales. Este clinker debe ser molido de nuevo a tamaños todavíamenores para potenciar la futura capacidad de reacción de los granos de cemento.Esta última molienda se lleva a cabo conjuntamente con una pequeña proporciónde yeso. La incorporación de yeso impide el fraguado instantáneo, regula elfraguado y el inicio del proceso de endurecimiento al controlar las reacciones dehidratación temprana del aluminato tricálcico C3A. Finalmente, el fino materialresultante es el cemento tal como se conoce, capaz de combinarse con agua y darorigen a productos hidratados que se entraban íntimamente entre sí, adquiriendolas propiedades de resistencia y durabilidad que le son características. En la FiguraIV.1 se presentan, en forma esquemática, las diferentes etapas en la fabricación delcemento.

Por medio del análisis químico se puede determinar las proporciones delos compuestos que contiene el cemento, los cuales son expresados como óxidos(véase Tabla IV.2). A partir de ellas y mediante determinadas ecuaciones, se calculanlos componentes mineralógicos formados en el equilibrio (véase Tabla IV.1). Ésta es

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TABLA IV.1

COMPONENTES MINERALÓGICOS DEL CEMENTO PORTLAND

COMPONENTE FÓRMULA QUÍMICA FÓRMULA ABREVIADA

Silicato tricálcico 3CaO – SiO2 C3SSilicato dicálcico 2CaO – SiO2 C2SAluminato tricálcico 3CaO – Al2O3 C3AFerritoaluminato tetracálcico 4CaO – Al2 O – Fe2O3 C4FAYeso Ca SO4 – 2H20 YÁlcalis Na20 + K2O N + KMagnesia MgO MCal libre CaO + Ca (OH)2 C.L.Residuo insoluble SiO2 + R2O3 R.I.

Sílice SiO2 S 19–25Alúmina Al2O3 A 3,5–8Oxido de Hierro Fe2O3 F 2,5–4,5Cal CaO C 62–65Sulfatos (Yeso) SO3 Y 1,5–4,5Magnesia MgO M 0,5–5Álcalis Na2O, K2O N, K 0,2–1,2

COMPONENTE FÓRMULA QUÍMICAFÓRMULA

ABREVIADA

LÍMITES DE LA

COMPOSICIÓN USUAL

PROMEDIO, %

TABLA IV.2ÓXIDOS QUÍMICOS DEL CEMENTO PORTLAND


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una forma indirecta de averiguar la composición mineralógica del cemento, con lacual se infieren aproximadamente sus propiedades. El cálculo exacto requiereconsiderar otros aspectos que no indicamos, pero el cálculo aproximado, junto conel conocimiento de las características que comunica al cemento cada componentemineralógico, es de gran utilidad práctica (véase Tabla IV.3).

Hay otros procedimientos de análisis mineralógico que, conjuntamentecon el indicado, permiten el conocimiento de la composición pero, por su mayorespecialización, son de uso menos extendido.

FIGURA IV.1ESQUEMA DE LAS ETAPAS DE LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO


Sobre el principal parámetro de control del cemento, como lo es suresistencia mecánica, tiene gran influencia la finura de grano a la cual fue molidoel producto.

Para los cementos de uso estructural que no están constituidosexclusivamente por clinker Portland, sino por una mezcla con ciertas proporcionesde otros materiales como pueden ser los cementos de escoria, los puzolánicos, ode cenizas volantes, las propiedades del cemento dependen de la calidad ycomposición del Portland que llevan y de la calidad y la proporción del otromaterial acompañante. Para estos cementos no tiene significado el cálculo de lacomposición partiendo del análisis químico del producto total, sino que el cálculodebe hacerse con base en el análisis por separado de cada uno de los materialesque lo forman.

Las materias primas naturales que se utilizan para la obtención delclinker, además de los constituyentes necesarios, llevan inevitablemente otros quese pueden considerar impurezas, algunos de los cuales se presentanesporádicamente, pero otros en forma sistemática (principalmente álcalis ymagnesia). Estas impurezas pueden llegar a tener influencia en la calidad delproducto y, a veces, pueden llegar a ser decisivas en el comportamiento delconcreto, por lo cual los fabricantes de cemento deben extremar sus controles paraevitarlas o reducirlas a límites normativos.

IV.2 HIDRATACIÓN DEL CEMENTO

En la Figura IV.2 se ilustra el proceso de hidratación del cemento. Alcontacto del agua con el polvo de cemento se inicia una reacción química(fraguado) desde la superficie hacia el centro de cada uno de los granos (dediferente tamaño) que constituyen el cemento (cuadro a). A los pocos minutos ya

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COMPONENTE PROPIEDADES

C3S • Altas resistencias iniciales• Alto calor de hidratación

C2S • Desarrollo lento de resistencias• Moderado calor de hidratación

C3A • Muy rápido desarrollo de resistencias• Muy alto calor de hidratación• Gran sensibilidad a los agresivosquímicos (sulfatos)

C4FA • Útil para la formación de clinker(fase líquida)

ADICIONES: • Desarrollo lento de resistenciaEscoria Siderúrgica • Bajo calor de hidrataciónPuzolanas • Buena resistencia a la agresión químicaOtros

TABLA IV.3PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES MINERALÓGICOS DEL CEMENTO


se ha formado un coloide (sol) alrededor de cada grano (cuadro b); las áreascoloidales crecen y se funden en una matriz dentro de la cual quedan partículas decemento y agua libre (cuadro c); la matriz va endureciendo gradualmente y, enpocas horas, se convierte en un gel con inclusiones de cemento sin reaccionar,agua libre, poros y cristales (cuadro d). Siempre que haya humedad ambiental elproceso de fraguado continúa varios años, y, como en toda reacción química, latemperatura ambiente condiciona la velocidad de reacción. A largo plazo, la matrizde pasta de cemento está formada por:

a) Haces de fibras entrecruzadas.b) Inclusiones de granos de cemento (los más grandes originalmente) que

todavía están en proceso de reaccionar.

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FIGURA IV.2ILUSTRACIÓN DEL PROCESO DE HIDRATACIÓN DEL CEMENTO


c) Canales y poros, ocupados o no por agua.d) Cristales (cal, aluminatos y sulfoaluminatos).

IV.3 CLASIFICACIÓN. TIPOS

Dentro de los límites generales de composición con los cuales se obtieneel clinker, se pueden establecer algunas variantes, las cuales dan lugar a productosde características algo diferentes entre sí, que constituyen los distintos tipos decementos (véase Sección IV.12).

En la Tabla IV.3 se dan las principales características que confieren alcemento los distintos componentes mineralógicos que lo integran. Dentro de loslímites de composición indicados, y combinando las proporciones de las materiasprimas de manera que el clinker resultante tenga una composición alta o baja dedeterminados componentes, en cada caso se obtendrá un cemento que gozará, enalto o en bajo grado, de las características que le puede comunicar ese componente.

Por este procedimiento y en combinación parcial con la finura demolienda, se puede establecer cierta variedad de tipos de cementos. La NormaVenezolana COVENIN 28 “Cemento Portland. Especificaciones” y la norteamericanaASTM C150, consideran cinco tipos de cemento Portland, cuyas características sepresentan en la Tabla IV.4. Los cementos que desarrollan rápidamente sus

resistencias se basan en una alta proporción de silicato tricálcico y aluminatotricálcico; en definitiva, en composiciones altas en cal. Como se verá, para estapropiedad también se juega, con la finura. Los cementos de moderado calor dehidratación (usados para los grandes vaciados de concreto) y moderada resistenciaa los sulfatos (usados en caso de medios agresivos sulfatados) se basanprincipalmente en la rebaja del contenido de aluminato tricálcico y en parte delsilicato tricálcico, es decir, composiciones bajas en alúmina y cal. Para loscementos que deban tener esta resistencia a los sulfatos en más alto grado, elcontenido de alúmina se debe bajar aún más drásticamente. Como contrapartida,los cementos con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al pasode los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo metálico.

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C3S C2S C3A C4FA

I Uso general 40–55 25–30 8–15 5–10

II Resistente a los sulfatos y 40–50 25–35 8 10–15

bajo calor de hidratación

III Altas resistencias iniciales 50–63 15–20 3–15 8–12

IV Muy bajo calor de hidratación 25–35 40–50 < 7 10–15

V Muy alta resistencia a los sulfatos 32–42 38–48 < 5 10

TIPO CARACTERÍSTICASLÍMITES DE LA COMPOSICIÓN USUAL PROMEDIO %

TABLA IV.4TIPOS DE CEMENTO PORTLAND, SEGÚN COVENIN 28:1993 Y ASTM C150


El cemento de uso más extendido es el que corresponde al Tipo I. EnVenezuela la mayor parte de la producción es de cemento Portland de ese tipo,siendo mucho menor la producción del Tipo II, y sólo ocasional la del Tipo III.

IV.4 CEMENTO CON ADICIONES

Además de los cementos Portland y especialmente en algunos países, esfrecuente el uso de cementos basados en clinker Portland y una proporción de otromaterial que, aún no teniendo propiedades aglomerantes por sí mismo, lasdesarrolla cuando se mezcla con el Portland. Estos cementos resultan, en cuanto acalidad, similares al Portland hasta ciertos límites del material añadido. En lasespecificaciones normativas, estos cementos tienen las mismas exigencias, seemplean sin restricción para concretos estructurales y, a los efectos prácticos, seconsideran como Portland. Pero el material adicionado comunica al cementomixto características que merecen tomarse en cuenta, cosa particularmente notoriacuando los límites de la adición sobrepasan ciertos valores.

En tales casos resultan nuevos tipos de cemento, englobados todos ellosen lo que se denomina `cementos con adiciones�. Las adiciones al clinker puedenser materiales activos, es decir, que pueden colaborar parcialmente en las reaccionescementíceas, o materiales inertes o neutros. Las adiciones activas están constituidasfundamentalmente por escorias básicas granuladas de alto horno o eléctrico, ypuzolanas naturales o artificiales tales como cenizas volantes de centralestermoeléctricas, o arcillas activadas. Las escorias para adición al cemento sonsubproductos de la industria del hierro y el acero, los que pueden ser molidosseparadamente y mezclados con el cemento Portland, o molidos conjuntamentecon el clinker de cemento Portland y yeso. La actividad hidráulica latente de estasescorias se desarrolla al contacto con el agua, la cal y los álcalis del cemento. Laproporción de escoria en la composición final del cemento puede sobrepasar el50%. En el caso de adición sobre la base de puzolanas, este material pulverizadoadquiere propiedades hidráulicas al fijar hidróxido de calcio a temperaturaambiente.

Las puzolanas naturales son rocas volcánicas de naturaleza diversa; lasartificiales son principalmente, cenizas volantes procedentes de centralestermoeléctricas o de procesos de obtención de aleaciones de ferrosilicio. Estosmateriales casi exclusivamente silíceos, de textura fina, se activan en contacto conla cal de hidrólisis de los silicatos del clinker, que se encuentran en disolución enla fase líquida de la pasta de cemento. Se añaden al cemento en proporciones quevarían de un 15% a un 30%.

Estas adiciones activas, como se señala en la Tabla IV.3, confieren alcemento algunas características entre las que destacan:

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• Reducen la cantidad de calor que se genera durante la hidratación.• Mejoran la capacidad resistente a la agresión química.• Tienen escasa permeabilidad a los iones cloruro (el de escorias).• Producen un desarrollo más lento de las resistencias mecánicas.

En Venezuela se ha fabricado un cemento, mezcla de Portland y deescoria (Norma COVENIN 935 "Especificaciones para cemento Portland-escoria" yASTM C595), y se está en condición de iniciar la producción de otros cementoscon adiciones.

Las adiciones de materiales neutros, también denominados `fillers�, sonprincipalmente de naturaleza caliza. En general, está comprobado que adicionesde ciertas calizas en cantidades de hasta 5% del peso del cemento, y molidasconjuntamente con el clinker, no afectan la resistencia, mejoran la plasticidad y elcomportamiento reológico del concreto, y disminuyen la retracción.

IV.5 CALIDAD

La mayoría de los ensayos que se necesitan para controlar la calidad delcemento requieren el uso de aparatos muy sensibles y muy complejos. Las pruebasdeben ser efectuadas en condiciones específicas de humedad y temperatura, dadala gran influencia que tienen estos parámetros sobre los resultados. Esto divide lasprácticas de control del cemento en dos grupos: (i) los ensayos que suele hacer elusuario, y; (ii) los que necesariamente tiene que hacer el fabricante.

Los dos índices principales que emplea el usuario para conocerdirectamente la calidad del cemento son el fraguado y la resistencia mecánica. Elfabricante, además de éstos, debe vigilar: La composición química, la estabilidadde volumen, el grado de finura, la plasticidad, el calor de hidratación, los residuosinsolubles y la pérdida al fuego. Algunas de las propiedades medidas por talesensayos pueden ser trascendentales en determinados momentos, por lo cual elusuario del cemento haría bien en conocer sobre estos aspectos. A pesar del hechode que todas estas propiedades del cemento tienen influencia sobre el concreto, loscálculos del diseño de mezcla no suelen tomarlas en cuenta y esencialmente selimitan al valor del peso específico.

Dentro de un mismo tipo y clase de cemento es posible que haya unagama de calidades que dependen de las características de las materias primas y delos detalles del proceso de fabricación, pero los resultados finales de los ensayosdeben encuadrar dentro de los límites de variabilidad que prescriben lasespecificaciones normativas. Los cada día más exigentes concretos requierentambién cementos de alta calidad, con la apertura hacia nuevos tipos que aportenventajas particulares en determinados casos.

La calidad de los cementos venezolanos se evalúa mediante la NormaCOVENIN 28, “Cemento Portland. Especificaciones”, la Norma COVENIN 935,

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“Cemento Portland-escoria. Especificaciones”, y la Norma COVENIN 3134, “CementoPortland con adiciones. Especificaciones”, y con el conjunto de normas de ensayocorrespondientes.

El cemento es el componente del concreto que más se comercializainternacionalmente; Venezuela es un buen ejemplo de ello con sus exportacionesal Caribe, a los Estados Unidos, a Europa y a África. Esta circunstancia estállevando a que los cementos se vayan pareciendo unos a otros y a que las Normasbusquen un conjunto de parámetros globales, de fácil identificación ycomprobación. Todo ello pudiera interpretarse como un camino hacia las normasde comportamiento, especialmente después del paso pionero que ha dado ASTMcon la aparición, en 1993, de la Norma C1157, “Standard Performance Specificationfor Blended Hydraulic Cement”.

IV.6 TIEMPO DE FRAGUADO

Cuando se mezcla el cemento con el agua de amasado se produce unapasta que mantiene, durante un tiempo, una plasticidad casi constante.Posteriormente se aprecia un cierto atiesamiento que luego se irá pronunciando.El lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momento de aparición delatiesamiento se conoce como tiempo de fraguado. Hay varias maneras de detectarel momento en que se produce el cambio, pero en la práctica generalmente serecurre a medidas indirectas, empleando la información obtenida conpenetrómetros. El atiesamiento, o pérdida de plasticidad de la pasta, es unproceso gradual aun cuando el fraguado debe ser definido en un tiempo preciso.Eso obliga a establecer parámetros empíricos normalizados, que son de validezuniversal. El procedimiento más usual es la aplicación de la aguja de Vicat, (véaseFigura IV.3) ensayo establecido en la Norma COVENIN 493, “Cemento Portland.Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat” y ASTM C191.

El tiempo de fraguado puede ser medido también en morteros y enconcretos, empleando un penetrómetro apropiado tal como el que se establece enla Norma COVENIN 352, “Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguadode mezclas de concreto por resistencia a la penetración” y ASTM C403. Aunque esteproceso de fraguado también se debe a las reacciones de hidratación del cemento,no hay relación directa entre las mediciones en pasta y las mediciones en concreto,donde se hacen sentir otras variables tales como: Los distintos valores de relaciónagua/cemento de cada caso, las diferentes dosis de cemento y la posible presenciade ciertas sales que provengan del agua o de los agregados.

IV.7 RESISTENCIAS MECÁNICAS

Las resistencias mecánicas del concreto se deben al cemento, pero estáncondicionadas de modo decisivo por la calidad y proporciones de los restantesmateriales componentes de la mezcla. Para detectar o comparar calidades resistentes

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de cementos con base en el ensayo de piezas de concreto, las mezclas deben serestrictamente iguales en todos los aspectos, incluidas las condiciones del ensayoexcepto, naturalmente, el cemento que se desea comparar. Es decir, se deben fijarcomo parámetros estables todos los factores que no sean el cemento mismo. Esteprocedimiento, útil en muchos casos e incluso normativo en algunos países, adolecesin embargo de defectos importantes.

• Es costoso. El empleo de concreto obliga al manejo de cantidades relativamente grandes de materiales; además, mantener un suministro de agregados de calidad constante, como exigen las pruebas, suele ser algo difícil y que plantea un control muy laborioso.

• Es poco preciso. Aun en laboratorios bien dotados y con personal especializado, es difícil obtener coeficientes de variación por debajo del4%, para edades de 28 días. Solamente se podría llegar a mayores precisiones por el costoso procedimiento de la repetición de mezclas.

Ante estas dificultades se ha optado por ensayar morteros, con lo que sedisminuyen gran parte de las dificultades; se manejan cantidades menores demateriales, las probetas de ensayo son de menor tamaño y peso, y resulta más fácilmantener constante la calidad de la arena que se emplea como agregado.

Actualmente los métodos de ensayo más difundidos son:

• El de ASTM C109, de Estados Unidos, que ha sido adoptado por muchos otros países, especialmente los de su influencia más directa en

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FIGURA IV.3APARATO DE VICAT


América. En Venezuela éste es el procedimiento que exige la Norma COVENIN 28, “Cemento Portland. Especificaciones”.

• El conocido como RILEM, que hoy es una Norma ISO, de carácter internacional, cada vez más utilizado en el mundo. En Venezuela corresponde a las Normas COVENIN 497, “Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la tracción por flexión de morteros” y COVENIN 498, “Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros, usando las porciones de prismas rotos por flexión”, ASTM C348 y C349.

Ambos procedimientos cumplen bien su finalidad. Los dos exigen equiposde ensayo y personal especializado y, trabajando en condiciones adecuadas, conambos se pueden obtener coeficientes de variación adecuados, del orden del 2%.Entre ellos hay diferencias; unas relativas al método en sí (tipo de arena, forma dela probeta) y otras en cuanto a los resultados que se obtienen. Entre estas últimases importante destacar que el método RILEM produce valores, en general, conmenor dispersión. En la Figura IV.4 se reproducen dos gráficas, donde se ilustra eseefecto.

Las cifras de resistencia que dan los métodos COVENIN, ASTM o RILEM,no indican directamente la que se obtendrá en el concreto, donde intervendránademás los factores de calidad de los agregados y la proporción de suscomponentes.

Sin que ello sea práctica general, las especificaciones basadas en elmétodo RILEM suelen ser más estrictas que las ASTM y exigen cifras mínimas máscercanas a los valores reales que puede proporcionar el cemento. Probablementecomo consecuencia de esto, es que en muchos países los cementos se clasifican,independientemente de su tipo, por sus resistencias mecánicas. Es claro que estasNormas pueden tener, como contrapartida, una excesiva polarización del conceptode calidad sobre la resistencia, dando paralelamente amplias libertades al cementoen el cumplimiento de otros parámetros. Como ejemplo, desde 1985 la NormaEspañola UNE, estableció las categorías del cemento por resistencias,determinadas por el ensayo ISO, las cuales se presentan en la Tabla IV.5.

Para el diseño de mezclas es práctica general en muchos países, y entre ellosVenezuela, el considerar la resistencia del cemento como un parámetro fijo. Ello esposible porque la diferencia de calidad entre marcas es relativamente pequeña yporque, en la adquisición de los cementos, incide sensiblemente el costo detransporte; de esta manera, con raras excepciones, cada región utiliza los mismoscementos. Sin embargo, en los casos en que no se cumple ésto, o se quiere un cálculodel diseño más afinado, o se ha detectado alguna variabilidad notable en el producto,es interesante poder introducir este parámetro de la resistencia del cemento comouna variable más del diseño de mezclas, como se hace en la Sección VI.11.

101



IV.7.1 Arena NormalizadaEl método RILEM permite que cada país use arenas propias para el

ensayo, aunque sus características deben estar estrictamente controladas como esel caso de la arena de Monay, en el estado Trujillo. En última instancia se debe usarcomo patrón y referencia una específica arena belga. El método ASTM ofrece unaapertura semejante y Venezuela localizó y usó cierta arena del Estado Monagas,normalizada por COVENIN, como equivalente de la arena de Ottawa (USA). La

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FIGURA IV.4RELACIÓN DE RESISTENCIAS ENTRE MORTEROS NORMATIVOS Y CONCRETO


especificación nacional es la COVENIN 2503, “Arena normalizada para ensayos decemento. Requisitos”.

IV.8 FINURA

Al hacer concreto, las muy finas partículas de cemento se mezclan con elagua de amasado para constituir la pasta que engloba a los materiales pétreos.Pasta que, a medida que transcurre el tiempo, va adquiriendo resistencia debido alas reacciones entre el agua y el cemento. Como en toda reacción, la superficie decontacto es uno de los factores que condiciona su velocidad. De aquí que loscementos más finamente molidos tengan una velocidad de hidratación mayor y,por lo tanto, un desarrollo de resistencia más rápido.

Cuando se calculan las posibles características de un cemento sobre labase de su composición mineralógica, la finura del cemento es un dato decisivopara la interpretación, especialmente de las resistencias a temprana edad.

El cemento es un polvo demasiado fino para poder determinar el tamañode sus partículas por un procedimiento granulométrico con base en tamices. Portal razón se desarrollaron otros procedimientos. Hay varios métodos paradeterminar esta característica, pero en la práctica los de uso más extendido sondos: el turbidímetro Wagner (Norma COVENIN 488, “Cemento Portland.Determinación de la finura por medio del turbidímetro” y ASTM C115), y elpermeabilímetro Blaine (Norma COVENIN 487, “Cemento Portland. Determinaciónde la finura por medio del aparato Blaine de permeabilidad” y ASTM C204), siendoeste último el de más frecuente referencia. El permeabilímetro se basa endeterminar la velocidad de paso de una corriente de aire a través de un bloque depolvo de cemento compactado, velocidad que, por la Ley de Stokes, se relacionacon la geometría de las partículas. Las cifras que proporciona el ensayo,centímetros cuadrados de superficie de partículas de cemento por cada gramo dematerial, no son absolutas ni comparables directamente con otros procedimientos,pero sí son válidas y reproducibles dentro del método, que es sensible y seguro.

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Supercemento Supercemento 30 -- 55 --Resistencia muy alta 55 25 -- 55 --Resistencia alta 45A 20 -- -- --

45 - 25 45 65Resistencia media 35A 12 -- -- --

35 --- 20 35 55Resistencia baja 25 --- 15 25 55Aluminoso AL 55 45 -- 55 --

DENOMINACIONES DESIGNACIÓN

RESISTENCIA ( N / mm2 )2 DÍAS 7 DÍAS MÍNIMAS MÁXIMAS

A 28 DÍAS A 28 DÍAS

TABLA IV.5CATEGORÍAS DE LOS CEMENTOS POR SU RESISTENCIA, SEGÚN NORMA ESPAÑOLA UNE:1985


Los cementos usuales se muelen a finura Blaine del orden de 2.800 a 3.500cm2/g. Cuando se sobrepasan los 4.000 cm2/g, y dependiendo de la composición delcemento, empiezan a presentarse en el concreto problemas secundarios, como sondificultades de mezclado y mayor retracción. Estos inconvenientes, unidos al elevadocosto de la molienda, limitan la finura del producto.

Por el contrario, cementos de molienda más gruesa tienden a inducirpérdida de cohesión, segregación y exudación en el concreto fresco. Aunque laexudación depende también de otros factores (finura de la arena, riqueza de lamezcla, etc.) la finura y la composición del cemento son condicionantes de estefenómeno, en el cual los sólidos suspendidos en el concreto fresco se sedimentanpermitiendo que parte del agua de mezclado se desplace a la superficie, se ubiquedebajo de las armaduras horizontales disminuyendo su capacidad adherente conla pasta.

En la Figura IV.5 se ilustra el efecto de la finura del cemento sobre laresistencia del concreto a diferentes edades. Se observa que la influencia es muyfuerte a los 7 días, va decreciendo con la edad y es muy pequeña al cumplir el año(5% de aumento en la resistencia al duplicar el valor de la finura).

El procedimiento de moler más fino es un recurso usual en la fabricacióndel cemento para obtener productos con altas resistencias iniciales. Se usa inclusopara producir un Tipo III a partir del clinker de un Tipo I, dentro de ciertaslimitaciones.

La necesidad de lograr un desarrollo más rápido de resistencias paraciertos tipos de obra, y las restricciones para el uso de aditivos aceleradores enalgunos casos, ha derivado en la oferta de cementos de desarrollo veloz deresistencias basado, en muchos casos, en la mayor finura de molienda delproducto. Pero esa finura que adelanta las resistencias iniciales, influye muy pocosobre las finales con lo cual, alcanzada esa alta resistencia temprana, el cementoganará en menor proporción con el paso del tiempo. Entre dos cementos quealcancen la misma resistencia a los 7 días, el de granulometría más gruesadesarrollará mayores resistencias a largo plazo que el otro.

IV.9 DESARROLLO DE RESISTENCIAS

Tal como se señaló en la Sección IV.3 y en la Sección IV.8, el desarrollode resistencias del cemento depende tanto de su composición como de su finuray, aun dentro de un mismo tipo de cemento, puede haber diferencias notables.

El desarrollo de las resistencias, o velocidad de endurecimiento, tieneimportancia en la tecnología del concreto porque puede orientar las acciones deldesencofrado y porque, de su conocimiento, se pueden inferir informacionesrelativas a la predicción de resistencias normativas, a los 28 días, con base en losresultados de ensayos hechos en edades más tempranas.

Los cementos Tipo III son específicamente de desarrollo rápido de

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resistencias. En cuanto al Tipo I, el mercado internacional del cemento lo prefiere,actualmente, con la capacidad de alcanzar en corto tiempo valores de resistenciamecánica relativamente altos. En los últimos años, la relación entre los compuestosC3S y C2S ha ido aumentando progresivamente, con la consecuente ganancia deresistencias tempranas y con el aumento de la temperatura de reacción. Loscementos Tipo II son de desarrollo más lento y los Tipos IV y V, más lentos todavía.

IV.10 CALOR

El calor acelera las reacciones de endurecimiento del concreto y por lotanto afecta su fraguado, trabajabilidad y resistencia, produciendo contracciones odilataciones del material que pueden alterarlo de manera importante. Por esta

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FIGURA IV.5EFECTO DE LA FINURA DEL CEMENTO SOBRE LAS RESISTENCIAS DEL CONCRETO


múltiple acción el calor es estudiado en varios Capítulos de este Manual. El calor en el concreto depende de dos fuentes principales:

• La temperatura ambiente, que afecta los materiales constituyentes antesdel mezclado y al propio concreto durante el mezclado y el transporte.

• El calor de hidratación del cemento, que es una reacción exotérmica propia del material.

• El calor de hidratación se une al calor ambiental para determinar la temperatura del concreto.

Esa temperatura del concreto depende, además, de sus condiciones paraacumular o disipar calor, principalmente del volumen, y de la forma y dimensionesde las piezas. Las secciones estructurales delgadas o donde una de las dimensioneses mucho menor que las otras dos (losas, muros), disipan más fácilmente el calorcediéndolo al ambiente; pero se hace más difícil a medida que las secciones sonmás gruesas.

El calor de hidratación del cemento se puede medir indirectamente comoel calor de disolución (Norma COVENIN 495, “Cemento Portland. Determinacióndel calor de hidratación” y ASTM C186). En el gráfico de la Figura IV.6 se dancurvas típicas del desarrollo del calor de hidratación con el tiempo, para losdistintos tipos de cemento. Con este calor de hidratación y las característicastérmicas de los restantes componentes del concreto, se puede calcular la cantidadde calor y la temperatura que se desarrollarán en la masa. Más importante que elcalor total desprendido es la velocidad con que se desprende; ésta condiciona latemperatura máxima que alcanzará el concreto, siendo esta temperatura, y elmomento cuando se produce, los parámetros de mayor interés. En la Figura IV.7se reproduce un gráfico basado en promedios de incrementos de temperaturaambiente, cuando ésta es de 20ºC.

IV.11 CEMENTO CALIENTE

El cemento recién fabricado suele conservar una parte importante delcalor que adquirió durante su última molienda y, a veces, por urgencia desuministro, se emplea aún caliente. Las especificaciones normativas venezolanasprescriben 75ºC como temperatura máxima.

Pero aun con menores valores, el cemento puede producir trastornosimportantes durante el mezclado, que indirectamente van a verse reflejados en laposible evaporación de parte del agua de amasado, tendencia a la retracción yagrietamiento, y descenso de las resistencias. El cemento caliente, en la mezcla,puede producir un tempranísimo atiesamiento o desecación, que suele sorprendera los operarios que manejan el concreto recién salido de la mezcladora, en cuyocaso y casi siempre inconsultamente, suelen añadir agua para recobrar laplasticidad normal de la mezcla. Tal medida debe ser evitada.

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El profesional al frente de la obra, bien instruido en la tecnología delconcreto, debe informar a su personal que maneja la mezcla, que esa desecacióntemprana suele ser el fenómeno llamado `falso fraguado�. Éste se puede produciren los momentos inmediatos al mezclado por efecto de altas temperaturas en elcemento, o por otras causas relativas al tipo de yeso que fue mezclado y molidocon el clinker. Ese posible atiesamiento es de naturaleza tixotrópica, es decir:produciendo rigidez en estado de reposo pero volviendo a su condición plástica sihay remezclado. Ese remezclado y no el añadido de agua, es lo que debe realizarel personal de la obra.

Hay cementos que pueden presentar el fenómeno de falso fraguado pero,como tal situación suele ocurrir en los primeros cinco minutos de la reacción, lamayoría de las veces no se detecta porque la mezcla está todavía dentro de lamáquina mezcladora, en plena agitación que corrige el fenómeno.

Es importante distinguir entre la pérdida normal de asentamiento con el

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FIGURA IV.6EVOLUCIÓN DEL CALOR DE HIDRATACIÓN SEGÚN EL TIPO DE CEMENTO


tiempo y los efectos de `falso fraguado�. La pérdida normal es gradual,aproximadamente proporcional al tiempo y no se reestablece el asentamiento conun remezclado. Cuando ocurre un `falso fraguado severo� el asentamientodesaparece en los primeros minutos (aproximadamente cinco a diez minutos),pero se recupera con el remezclado. El `fraguado instantáneo� es otro fenómenoasociado a la pérdida de asentamiento pero ésta es más severa y menosrecuperable.

Aunque la temperatura del cemento sea relativamente alta, su aporte a latemperatura total del concreto se ve disminuido, en parte por el bajo calorespecífico del cemento y en parte por la baja dosis en que suele intervenir en lamezcla; aun así, el diseñador de mezclas de concreto hará bien en evitar abusos enlas cantidades de cemento a emplear. Trabajando con dosis por debajo de los 400kgf/m3 todavía se puede ser algo tolerante, dependiendo de las circunstancias decada caso.

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FIGURA IV.7EVOLUCIÓN TEÓRICA DE LA TEMPERATURA EN CUBOS DE ARISTA a (cm). CEMENTO PORTLANDTIPO I, AGREGADOS SILÍCEOS, � = 0,50 Y R28= 300 kgf/cm2


A título informativo cabe señalar que cuando se conoce la temperatura decada componente el concreto en el momento de realizar la mezcla, puedeestimarse aproximadamente la temperatura del concreto fresco en el momento desu colocación (ACI 305 R-91). A partir de esa misma formulación se puede inferirque un incremento de 1,2ºC en la temperatura de los agregados producirá unincremento de 0,6ºC en la del concreto. Para lograr este mismo incremento serequerirá un aumento de 5ºC en la temperatura del cemento.

IV.12 OTROS CEMENTOS

Además del Portland, se emplean en la construcción otros tipos decementos cuyas características de índole técnica o económica, pueden hacerlosimportantes en algún tipo de obra, o en alguna región geográfica. A continuaciónse citan los más conocidos.

• De albañilería. Estos cementos emplean la cal como componente activo envez de Portland, lo que hace recomendable su uso en albañilería, para elaborar frisos o pegar bloques (Norma COVENIN 3374 "Cemento de albañilería"). Para ese uso específico se preparan también cementos que mezclan Portland con alguna proporción de caliza finamente molida (carbonato de calcio) con lo cual aumentan la retentividad de agua y la untuosidad de los morteros que se preparan con ellos. Se les suele llamartambién cementos de cal o de mampostería. No alcanzan las mismas resistencias que los Portland. La Norma COVENIN 1753, “Estructuras deconcreto reforzado para edificaciones. Análisis y diseño”, en su Artículo 3.2, prohíbe el uso de este tipo de cemento para la fabricación de concreto estructural.

• Aluminosos. Por un procedimiento similar al empleado para el Portland,aunque a temperaturas mucho más altas y cuyos componentes principales son alúmina y cal, se fabrica un cemento que se denomina aluminoso. Desarrolla un gran calor de hidratación, adquiere altas resistencias tempranas y resiste muy bien el ataque de sulfatos. Sin embargo, se conocen muchos casos en los que, al cabo de cierto tiempode terminada la obra, el cemento había sufrido cambios en su cristalografía con degradación de sus propiedades y posterior ruina totalde la construcción. Actualmente se pueden preparar cementos aluminosos sin ese grave problema, pero persiste el temor a emplearlosestructuralmente, razón por la cual algunos países han prohibido oficialmente su uso. Este cemento es muy útil para preparar concretos refractarios.

• Supersulfatados. Otro cemento distinto es el que se identifica como sobresulfatado o supersulfatado. Está constituido por escoria siderúrgica y

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yeso, con una pequeña adición de clinker Portland. Es un cemento con muy buenas características resistentes y de durabilidad. Exige escorias deuna composición muy especial.

• De retracción controlada. Los cementos sin retracción se fabrican sobre labase de clinker Portland de composición especial, añadiendo productoscapaces de compensar la retracción. Hoy día se producen cementos conexpansión controlada, que tienen mayor finura que el Portland y menortiempo de fraguado, con una muy ligera ganancia de resistencia mecánica (véase Sección XIII.11). Sus características están reguladas porla Norma COVENIN 2830, “Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Especificaciones”. Algunos de ellos son de tan alta capacidad expansiva que se usan como agentes demoledores, en sustitución de losexplosivos (véase Sección XIII.15).

IV.13 MANEJO

La gran finura del cemento permite fluidificarlo con aire y bombearlo portuberías como fluido. Éste es un procedimiento habitual dentro de las fábricas decemento; además se utiliza para la carga de los transportes a granel y, cuando elvolumen es grande, también para la descarga. El cemento se puede sacar de lossilos, además, por tornillos sin fin, correas transportadoras, arrastre y gravedad.

En las plantas con gran capacidad para elaborar concreto (premezclado,grandes estructuras, etc.) resulta más económico el empleo de cemento a granel.El cemento se acarrea en transportes especiales y se almacena en silos, que debenser impermeables, tener apropiados ángulos internos de descarga que no permitanacumulaciones de material en los recodos y estar provistos de eficientes sistemasde descarga.

Otra forma de comercialización, transporte y almacenamiento es en sacoso bolsas de papel, generalmente con 42,5 kilogramos de peso neto de cemento, ode 50 kilogramos en algunos países. Los sacos normales tienen tres hojas o pliegosde papel de cierta consistencia, pero se usan hasta cinco pliegos cuando se trata detransportes largos o marítimos. A veces, alguno de los pliegos es impermeable paraevitar la penetración de la humedad.

La comercialización internacional del cemento ha planteado la necesidadde enviar por vía marítima sacos de cemento, si se trata de cabotaje o distanciascortas, y de clinker a granel en bodegas, si son mayores trayectos. En el caso desacos, ha surgido el empleo de grandes bolsones plásticos (`Big bags�) que agrupanen un solo bulto un conjunto de sacos.

Frecuentemente se utiliza el saco como unidad de medida de la dosis decemento. Es segura si se emplean sacos enteros, no fracciones. Como excepción,ocasionalmente se puede tolerar el empleo de medio saco.

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IV.14 RESISTENCIA A ATAQUES QUÍMICOS

Los concretos elaborados sobre la base de cemento Portland son, engeneral resistentes a agresiones químicas con un pH mayor de 6. Sin embargo, haynotables excepciones como es el caso de los sulfatos presentes en el suelo, en elagua de mar, aguas servidas y efluentes químicos. Cuanto mayor sea el contenidode aluminato tricálcico C3A del cemento mayor su susceptibilidad a ser atacadopor sulfatos. Por ello, son recomendables en estos casos los cementos Tipo II yTipo V, aunque esa misma razón los hace menos resistentes al ataque por cloruros(véase Capítulo XVII).

IV.15 ENVEJECIMIENTO

El cemento es sensible a la humedad y al anhídrido carbónico atmosférico,por lo que se recomienda tomar precauciones para su almacenamiento,especialmente si va a ser prolongado. Debe conservarse en un local de ambienteseco y aireado y los sacos deben montarse sobre algún emparrillado, de modo quetambién estén aireados por su parte inferior.

Pruebas hechas en el IMME, de la Universidad Central de Venezuela,sobre todos los cementos nacionales envasados en sacos de papel, almacenadosbajo techo (protegidos de la lluvia) pero al aire libre, comprobaron que ningunosufrió cambios apreciables antes de los tres meses. En ambientes controlados, lacalidad de los cementos se mantiene por períodos más prolongados.

Una recomendación práctica para saber si el cemento ha perdido calidadpor envejecimiento, es observar si contiene grumos que no se desmoronanfácilmente entre los dedos. En caso de tenerlos y que sean abundantes, esecemento no debe emplearse. Pero si no son abundantes, pueden eliminarse losgrumos por tamizado, y utilizar el resto del cemento, no hidratado; se recomiendaun cedazo #30. También pueden producirse grumos en los sacos de cemento sihan sido apilados en columnas de excesivo número de sacos; este tipo de terroneses desmenuzable. En todo caso, se recomienda no exceder de 14 capas de alturasi el almacenamiento es inferior a 60 días y de 7 capas para períodos mayores.

IV.16 MEZCLA DE CEMENTOS

La mezcla entre cementos Portland del mismo tipo puede dar lugar aanormalidades en los tiempos de fraguado y a alguna modificación en lasresistencias, por lo cual se debe evitar o estudiar previamente con mezclas deprueba. Las mezclas entre cementos de diferentes tipos o de distintas clases,pueden ser mucho más peligrosas y deben evitarse. Los vaciados contiguos depiezas de concreto hechas con cementos diferentes, pero donde una de ellas ya estáendurecida, no tienen motivo de presentar reacción.

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En la Tabla IV.6 se transcriben los requisitos físicos que la NormaCOVENIN 28 establece para los cementos.

REFERENCIAS

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

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TABLA IV.6 REQUISITOS FÍSICOS PARA CEMENTOS VENEZOLANOS, SEGÚN COVENIN 28:2002

REQUISITOS TIPO I TIPO II TIPO III TIPO IV TIPO V

TIEMPO DE FRAGUADO

ENSAYO DE VICAT:• Tiempo inicial (min)

• Tiempo final (min)

CALOR DE HIDRATACIÓN:•Valor máximo a los 7 días, (kj/kgf)

•Valor máximo a los 28 días (kj/kgf)

CONTENIDO DE AIRE EN

MORTEROS. (OPCIONAL):• Máximo (%) 12 12 12 12 12 496RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN: (kgf/cm2)

• 1 día --- --- 126 --- ---• 3 días 100 85 246 --- 85 484• 7 días 170 150 --- 70 155• 28 días 280 250 --- 175 212

* Se indica el Número de la Norma COVENIN en la cual se describe el Método de Ensayoaplicable.

MÉTODO

DE ENSAYO

COVENIN*

FINURA. SUPERFICIEESPECIFICA (M2/KGF)ENSAYOS DE

PERMEABILIDAD

AL AIRE (BLAINE):

• Valor promedio, mínimo

• Valor mínimo, cualquier muestra

280 280 --- 280 280 487

260 260 --- 260 260

ESTABILIDAD DEL

VOLUMEN:• Máximo (%) 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 491

45 45 45 45 45 493480 480 480 480 480

--- 290 --- 250 --- 495

--- --- --- 290 ---


CAPÍTULO VAGUA PARA CONCRETO

V.1 INTRODUCCIÓN

El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto:Mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre 15%y 20% del volumen de concreto fresco y, conjuntamente con el cemento, formanun producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica y soporta los agregados,acomodable en los moldes. Simultáneamente esta agua reacciona químicamentecon el cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción másamplia, desde el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamosendurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a largo plazo (véase Figura I.6).Por otra parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que sepierde por evaporación luego que el concreto ha sido colocado, compactado yalisado en su superficie; de esta manera se garantiza el normal desarrollo de lasreacciones de hidratación del cemento.

Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deben estar libres decontaminantes que puedan perjudicar el fraguado del concreto o que reaccionennegativamente, en estado fresco o endurecido, con alguno de sus componentes ocon los elementos embutidos en el concreto, como tuberías metálicas o el acero derefuerzo.

En zonas urbanas, se suelen elaborar concretos utilizando agua potable,la cual se considera exenta de materia orgánica y sólidos en suspensión, y cuyocontenido de sales minerales totales es inferior a 0,25% (2.500 ppm) en peso. Engeneral, el agua potable es adecuada para elaborar y curar concreto aun cuando lacloración (cuya intensidad varía en cada localidad) puede alterar elcomportamiento de los aditivos y la evolución de las resistencias.

El agua de pozos, ríos y lagos, antes de su utilización, debe ser evaluadafísica y químicamente en un laboratorio competente. Posteriormente debe serverificada al menos dos veces al año, durante la estación seca y la de lluvias, ocuando varíe sensiblemente el caudal o el aforo de la fuente, porque lasconcentraciones de sales, azúcares y otros contaminantes pueden variar. Ademásdebe investigarse el vertido de aguas servidas y desechos aguas arriba del sitio detoma y conocer si son estacionales para poder planificar el cronograma de ensayos.

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V.2 AGUA DE MEZCLADO

El agua de mezclado cumple dos funciones: Hidratar el cemento yproporcionar fluidez y lubricación al concreto. Se estima que, en condición deambiente saturado, el agua requerida para hidratación equivale al 25% en pesodel cemento; el resto se evapora. La porción evaporada después que el concretoha sido compactado y alisado, es la causante de la retracción de secado y de laformación de conductos capilares que interconectan poros; éstos se llenanparcialmente de aire y producen concretos menos resistentes y menos durables,por lo que debe usarse el menor volumen de agua que sea posible para obtenerla fluidez requerida.

Ciertas impurezas en el agua pueden causar reacciones perjudiciales alconcreto o alteraciones en sus propiedades, a saber:

• Trabajabilidad.• Tiempos de fraguado.• Resistencias mecánicas.• Adherencia entre concreto y refuerzo.• Permeabilidad.• Durabilidad (disgregación, corrosión de elementos metálicos).• Aspecto (eflorescencia, decoloración).

Esas impurezas pueden estar en forma de solución (azúcares, sales comocarbonatos, cloruros y sulfatos, ácidos) o de suspensión (aceites, materia vegetal,limos, arcillas). Sus efectos se analizan en la Sección V.4.

V.3 AGUA DE CURADO

La hidratación del cemento comienza al contacto con el agua de mezclado,y desde la superficie de cada grano de cemento hacia el interior; es un proceso muyrápido en los primeros minutos y horas, que se prolonga por varios meses y añossiempre que haya humedad suficiente. Durante las primeras horas hay reservasuficiente de agua en el concreto y, luego, se pierde progresivamente porevaporación; primero desaparece el agua de exudación, que es la capa superficial,brillante, que se observa al realizar la compactación del concreto y, ya semi-endurecido el concreto, hay una migración y evaporación del agua interna necesariapara la reacción del cemento. La tasa de evaporación depende de tres factores:

a) Capacidad desecante del medio ambiente (temperatura, humedad relativa y velocidad de viento).

b) Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser ésta una reacción exotérmica.

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c) Dimensiones de la pieza o elemento del concreto, especialmente de las superficies expuestas a desecación.

La falta de un ambiente saturado impedirá que el cemento se hidratetotalmente y que el concreto alcance la resistencia esperada, además de favorecere incrementar la retracción plástica. Este último efecto producirá aumentos en elancho de las grietas de secado, que facilitan la entrada de los agentes agresivoseventualmente presentes en el medio ambiente.

Usualmente, los requerimientos para el agua de curado son menosexigentes que para el agua de mezclado, porque la primera está en contacto por unperíodo relativamente corto, solamente en la superficie y después que el concretoha alcanzado un cierto grado de endurecimiento, lo que impide que loscontaminantes potencialmente presentes en el agua de curado, afecten lasreacciones iniciales del cemento. Por lo general, el agua que es adecuada para elmezclado también lo es para el curado. Sin embargo debe considerarse que, alproducirse la evaporación del agua sucesivamente rociada sobre el concreto, lasposibles impurezas van a depositarse sobre su superficie en concentraciones cadavez mayores. Por tanto, si el agua contiene, por ejemplo, materia orgánica oferrosa, puede causar manchas superficiales; la presencia de cloruros, cuyas saleshayan sido sucesivamente depositadas por el curado con agua de mar o salobre,puede inducir o acelerar el proceso de corrosión de los elementos metálicos.

V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO

La mayoría de los posibles contaminantes del concreto presentes en elagua, lo son porque reaccionan con el cemento; algunas excepciones son, porejemplo, la disgregación de algunos agregados en contacto con sulfatos y la acciónde los cloruros sobre el proceso de corrosión de las armaduras en el concretoreforzado. En este último caso, el cemento actúa como protector e inhibidor de laoxidación y, por ello, la intensidad y velocidad del posible ataque dependerá deltipo y marca de cemento usado, así como de la riqueza (dosis de cemento) de lamezcla. A continuación se presenta un resumen del efecto de impurezas comunessobre el concreto.

V.4.1 CarbonatosLos carbonatos y bicarbonatos de sodio y de potasio pueden afectar los

tiempos de fraguado de los diferentes cementos. Es así como el carbonato de sodiopuede causar un fraguado muy rápido, mientras que los bicarbonatos puedenacelerar o retardar el fraguado. Estas sales, en grandes concentraciones, puedenalterar la resistencia del concreto y por esto, cuando la suma de sales disueltasexcede las 1.000 ppm, se deben hacer ensayos para verificar su efecto en los

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tiempos de fraguado y en la resistencia a la compresión. En el caso de otras salescomunes que son dañinas al concreto, tales como carbonato de calcio y demagnesio, que no son muy solubles en el agua y por tanto no se encuentran enaltas concentraciones, su contenido no debe exceder de 400 ppm.

V.4.2 Sales de HierroLas sales ferrosas causan manchas superficiales pero, generalmente, no

producen otros efectos nocivos al concreto; por lo tanto se permitenconcentraciones hasta de 40.000 ppm. Estas sales se encuentran en grandescantidades en las aguas ácidas. En las aguas naturales su concentración pocas vecessupera las 20 ó 30 ppm.

V.4.3 Otras SalesEn caso de que sales inorgánicas como las de manganeso, estaño, zinc,

cobre y plomo, estén presentes en el agua de mezclado, pueden causar apreciabledisminución en la resistencia y un retardo considerable en el tiempo de fraguado.Se recomienda no exceder concentraciones del orden de 500 ppm.

V.4.4 Aguas ÁcidasEn presencia de aguas ácidas, su aceptación o rechazo dependerá del

grado de alcalinidad o acidez, medido por medio del pH (el valor del pH del aguaneutral es de 7,0; valores por encima de 7,0 indican alcalinidad y aquéllos pordebajo de 7,0 acidez). Aguas que contienen ácidos inorgánicos como ácidosulfúrico y clorhídrico, en concentraciones menores de 10.000 ppm, no producenefectos adversos a la resistencia del concreto. Las aguas con un pH menor que 3,0deben evitarse por su alto grado de acidez, considerándose aptas para laproducción de concreto aquellas cuyo pH está entre 6,0 y 8,0.

Un caso interesante es la recolección y uso de aguas de alta montaña.Tales aguas frecuentemente contienen pocas sales disueltas, ya que no tuvieronsuficiente contacto con los terrenos como para saturarse. Son ligeramente ácidaspor el anhídrido carbónico disuelto que contienen, aun cuando el valor de pH esmuy cercano a 7. Tales aguas pueden destruir en poco tiempo las tuberías deconcreto por las que circulan, porque el movimiento les confiere una altacapacidad de disolución. El fenómeno se contrarresta añadiéndole cal apagada ohaciéndola pasar por tanquillas con piedra caliza.

V.4.5 Aguas AlcalinasLas aguas alcalinas, con concentraciones de hidróxido de sodio

superiores a 10.000 ppm, pueden afectar la resistencia y el tiempo de fraguado delconcreto. El hidróxido de potasio no tiene mayores efectos sobre la resistencia delconcreto cuando las concentraciones están por debajo de 18.000 ppm.

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V.4.6 AzúcaresCuando se trate de aguas con contenido de azúcar, el efecto que pueden

ocasionar al concreto dependerá de la cantidad de partículas que se encuentrenpresentes. Cantidades entre 0,03 y 0,15% por peso de cemento (ppc), retardan elfraguado llegando inclusive a inhibirlo y, dependiendo del tipo de cemento,pueden reducir la resistencia a los 7 días mientras que a los 28 pueden mejorar.Concentraciones muy altas de azúcar superiores a 0,20% por peso de cementopueden inducir un fraguado rápido y una fuerte reducción de la resistencia a los28 días.

V.4.7 Partículas en SuspensiónUn problema muy frecuente es el de encontrar partículas de limo y arcilla

suspendidas en el agua. Éstas se pueden permitir siempre y cuando no sobrepasenlas 2.000 ppm; por encima de este valor, puede afectar la resistencia y causarperturbaciones de otras propiedades como tiempos de fraguado y adherencia conel refuerzo.

V.4.8 AceitesOtra fuente de contaminación para el agua de mezclado la constituyen los

aceites (petróleo, aceites animales, vegetales, etc.). Cuando el petróleo no estámezclado con otro tipo de aceite, el efecto sobre el desarrollo de la resistenciapuede ser menor que el de otros aceites. Sin embargo, cuando la concentración depetróleo supera el 2% (ppc) puede reducir en más del 20% la resistencia delconcreto.

V.4.9 AlgasNo se recomienda el agua que tiene algas para la fabricación de concreto,

porque puede causar reducción en la resistencia. Influye en la hidratación delcemento e introduce una gran cantidad de aire que tiene como resultado unconcreto poroso, permeable y menos resistente, además de reducir la adherenciapasta-agregado y concreto-acero de refuerzo.

V.4.10 Efluentes IndustrialesGran parte de las aguas contaminadas con desechos industriales tienen

un contenido total de sólidos menor de 4.000 ppm. Cuando es usada comocomponente del concreto, la reducción en la resistencia a la compresión,generalmente, no es mayor de 10%. Siempre se requiere su evaluación previa.

V.4.11 SulfatosAl contacto con el concreto, el ión sulfato, que es uno de los

componentes principales del agua de mar, se combina especialmente con el

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aluminato tricálcico del cemento para dar lugar a sulfoaluminatos de calcio o Salde Candlot. Esta acción sobre la pasta, con gran aumento de volumen, tiene unefecto destructor a pequeña escala, el cual se une a las acciones de deslavado ycristalización que deteriora la pasta aglomerante. Al progresar el ataque vanquedando aislados los granos de agregados, generalmente más resistentes, loscuales se van desprendiendo al faltarles sujeción.

Por otra parte, hay algunos agregados sensibles al ataque de iones sulfato,presentes en ambientes marinos o en efluentes industriales o humanos. Paraevaluar este efecto, resulta útil el empleo de la Norma COVENIN 271, “Método deensayo para determinar la disgregabilidad de agregados, por medio del sulfato de sodio,o del sulfato de magnesio”.

Contra este tipo de ataques son recomendables los concretos densos y elempleo de cementos con capacidad resistente a los sulfatos, como el Portland TipoII o Tipo V y los puzolánicos o similares (véase Secciones IV.3 y IV.4).

V.4.12 Agua de MarNormalmente, el agua de mar tiene una concentración de 3,5% en peso

de sal, salvo aguas procedentes de bahías o de lugares donde la evaporación esmuy elevada en relación con la recirculación, en cuyo caso la concentración esmayor. A edades tempranas, el agua de mar induce, en el concreto, resistenciasmás altas que las normales, las cuales se reducen a edades más avanzadas. Lareducción en la resistencia puede compensarse disminuyendo la relaciónagua/cemento. Aunque la durabilidad no resulte afectada, el agua de mar aumentalas superficies húmedas y la eflorescencia, por lo que no debe usarse en concretosdonde la apariencia sea importante.

Otro efecto del agua de mar en el concreto reforzado, es el notableincremento de la corrosión potencial del acero de refuerzo; por esta razón el aguade mar no es adecuada para la elaboración de concreto reforzado. En algunaspublicaciones se señala que, cuando no se cuenta con otro tipo de agua, debenhacerse estudios comparativos de resistencia en mortero, fabricar el concreto conla relación agua/cemento más baja posible, aumentar el recubrimiento hasta 7 cmy asegurar un excelente vibrado y curado del concreto.

El agua de mar no debe usarse en la fabricación de elementos de concretoprecomprimido. Los resultados de laboratorio y las experiencias de campo handemostrado que los aceros de pretensión son mucho más sensibles a la corrosiónque los aceros ordinarios.

V.4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias IndustrialesLas aguas contaminadas con desechos sanitarios o industriales, o aguas

provenientes de pantano, charcas, o lagunas de oxidación, pueden contenerazúcares, nitratos, aceites, detritus, turbas, etc., que pueden modificar el tiempo de

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fraguado o reducir la resistencia; en otros casos, este tipo de agua puede usarse sinproblemas. Por tanto, siempre deben realizarse los ensayos necesarios para evaluarsus efectos.

Las aguas que transportan desechos sanitarios contienen alrededor de400 mg por litro (ppm) de materia orgánica que se puede disminuir (conapropiados sistemas de tratamiento) a 20 mg por litro o menos, concentración queno tiene efectos en la resistencia del concreto. Sin embargo, el agua dealcantarillados o desagües industriales, aun cuando contenga menos de 400 mg desólidos por litro (ppm), puede reducir hasta en un 10% la resistencia del concreto.Los desagües de molinos de pulpa de papel, fábricas de pinturas, e industriasquímicas y de galvanizados, contienen impurezas muy perjudiciales al concreto.

El ácido tánico, humus, o turbas suelen estar presentes en aguasprocedentes de pantanos, en cuyo caso el agua tiene una coloración oscura; paraaceptar su uso es necesario realizar ensayos comparativos en morteros y que susresultados no muestren una reducción apreciable de la resistencia.

V.5 CALIDAD DEL AGUA

El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y curar elconcreto con resultados satisfactorios, así como el agua potable, puede ser usadacon la misma finalidad, sin mayores ensayos previos, teniendo en cuenta lasposibles variaciones estacionales indicadas en la Sección V.1. La Norma COVENIN2385, “Agua de Mezclado para concretos y morteros especificaciones” establece loslímites de calidad exigidos para el agua.

Para concreto pretensado deben extremarse los cuidados. En caso deconcreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos adicionalescuando se comprueban las tres condiciones siguientes:

i) pH entre 6 y 8;ii) Contenido total de sales minerales inferior a 1% (10.000 ppm) y;iii) Contenido de materia orgánica inferior a 20 ppm (20 mg/l).

Si no se cumple alguna de las tres condiciones anteriores, debe ordenarsela realización de ensayos adicionales tales como: a) análisis químicos; b) evaluaciónen morteros de prueba. Las aguas contaminadas con efluentes industriales,desechos humanos o animales, deben ser evaluadas siempre.

V.5.1 Análisis QuímicoEn la Tabla V.1 se indican los valores máximos permitidos de

concentraciones de impurezas en el agua, de acuerdo con la Norma COVENIN2385, “Concreto y mortero. Agua de mezclado. Requisitos”. En la Tabla V.2 se presentanlos valores correspondientes según la Portland Cement Association (PCA).

119



120


TABLA V.1IMPUREZAS TOLERABLES EN EL AGUA DE MEZCLADO DE CONCRETO Y MORTERO, SEGÚNCOVENIN 2385:2000

IMPUREZAS CONTENIDO MÁXIMO ENPARTES POR MILLÓN (ppm)

Sólidos disueltos 5.000Cloruros (Cl-) 500*

Materia orgánica por consumo de oxígeno 250**

PH de 5 a 7,5

(*) Los cloruros se limitan por su posible efecto corrosivo de las armaduras cuando la obra estásituada en un ambiente agresivo o en cualquier ambiente cuando se trata de refuerzos tensados.

Si no se dan estas circunstancias son aceptables proporciones de cloruros (Cl-) de hasta 2.000ppm en el agua de mezclado.(**) La materia orgánica se limita por la posibilidad de que esté constituida por azúcares quepodrían alterar los tiempos de fraguado de la mezcla. Si se comprueba químicamente que no setrata de azúcares, son aceptables hasta 5.000 ppm de materia orgánica en el agua.Alternativamente, el agua será aceptada si cumple con el requisito reproducido en la SecciónV.5.2 de este Manual.

TABLA V.2VALORES MÁXIMOS TOLERADOS DE CONCENTRACIÓN DE IMPUREZAS EN EL AGUA DE MEZCLADO

PARA CONCRETO, SEGÚN PCA

TIPO DE IMPUREZA VALOR MÁXIMO

Carbonatos y bicarbonatos de sodio y potasio 1.000 ppmCLORUROS:• Estructuras con bajo potencial de corrosión y condiciones secas 20.000 ppm• Concreto pretensado 500 ppm• Estructuras con elementos galvanizados y de aluminio 1.000 ppm

Sulfato de sodio 10.000 ppmCarbonato de calcio y magnesio 400 ppmCloruro de magnesio 40.000 ppmCloruro de calcio 30.000 ppmSales de hierro 40.000 ppmSulfato de magnesio 25.000 ppmSales de magnesio, estaño, zinc, cobre y plomo 500 ppmSulfito de sodio 100 ppmAGUA DE MAR:• Para concreto no reforzado 35.000 ppm• Para concreto pretensado o reforzado No se recomienda

Ácidos inorgánicos (ácido sulfúrico) 10.000 ppmHidróxido de sodio (por peso de cemento) 0,5%Hidróxido de potasio (por peso de cemento) 1,2%Aguas sanitarias 20 ppmAzúcar 500 ppmPartículas en suspensión 2.000 ppmAceite mineral (por peso de cemento) 2%Agua con algas No se recomienda


Los requisitos químicos establecidos en la Tabla V.1, se refieren a losmáximos aceptables para garantizar que el agua sea adecuada en cualquiercircunstancia, es decir, aunque también haya aportes de impurezas por otroscomponentes de la mezcla, o la calidad del concreto sea baja, o la obra se sitúe enun ambiente agresivo. Si la obra va a estar situada en un ambiente agresivo, elproblema deberá ser analizado de una forma especial y global, considerandoademás del agua, la mezcla y el ambiente.

Al evaluar los posibles efectos de sustancias nocivas sobre el concreto oel refuerzo, hay que tomar en cuenta que los agregados y los aditivos tambiénpueden aportar contaminantes, los cuales se sumarán a las contenidas en el agua,para conocer las cantidades totales de impurezas. La Norma COVENIN 1753,“Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Análisis y diseño”, especifica losiguiente: El agua empleada en el mezclado de concreto será limpia y no podrácontener cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, sales, materia orgánica u otrassustancias nocivas al concreto o al acero de refuerzo. Para el caso del concretoreforzado o de concretos que contengan elementos de aluminio embutidos, el aguade mezclado no deberá contener cantidades perjudiciales del ión cloruro. Lasconcentraciones máximas del ión cloruro soluble (Cl-) contenido en el concreto,proveniente del agua, los agregados, los cementos y los aditivos, no excederán loslímites, que se indican en la Tabla V.3.

V.5.2 Morteros de PruebaCuando no haya impurezas que puedan comprometer la durabilidad

pero se tengan dudas del posible efecto sobre la resistencia mecánica o sobre laspropiedades del concreto fresco, se deben preparar mezclas de mortero o deconcreto para evaluar la influencia del agua que está en duda. La mezcla patróndebe ser idéntica en materiales y dosificación excepto que será preparada con aguadestilada o de acueducto. Los ensayos a realizar son:

• Tiempo de fraguado. Según la recomendación PCA, la diferencia con la mezcla patrón no debe superar una hora de adelanto o una y media horas de retraso.

121


TABLA V.3CONCENTRACIONES DE IÓN CLORURO EN EL CONCRETO, EXPRESADAS EN PORCENTAJE DEL PESO DE CEMENTO

TIPO DE ELEMENTO MÁXIMO CONTENIDO

DE IÓN CLORURO (Cl-)

Concreto reforzado habitualmente expuesto a ión cloruro 0,15Concreto reforzado usualmente seco o protegido contra la humedad 1,00Otras construcciones de concreto reforzado 0,30Concreto precomprimido 0,06


• Resistencia a la compresión a los 3, 7 y 28 días. De acuerdo con el PCA,debe alcanzar al menos, el 90% de la resistencia patrón a cualquier edad.

Según la Norma COVENIN 2385, “Agua de mezclado para concretos ymorteros. Especificaciones” deben efectuarse un mínimo de tres mezclas con aguapotable (patrón) y tres mezclas con el agua en estudio, y deben prepararse cuatroprobetas de cada mezcla. Se determinan los tiempos inicial y final de fraguado asícomo la resistencia a compresión a los 28 días de cada mezcla, y se promedian losresultados. Las diferencias máximas tolerables entre los promedios de lasrespectivas mezclas, son las siguientes:

i) Tiempo inicial de fraguado: 15 minutos.ii) Tiempo final de fraguado: 45 minutos.iii) Resistencia a la compresión: 10%.

La Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Análisis y diseño”, especifica lo siguiente: En las mezclas de concretose usará agua potable a menos que se satisfagan las siguientes condiciones:

a) Que la dosificación se haya obtenido con base en mezclas de concreto, de resultados conocidos, hechas con agua del mismo origen.

b) Que los cubos de ensayo de mortero tengan resistencias a los 7 y 28 díaspor lo menos iguales al 90% de las resistencias de cubos similares hechos con agua potable. La comparación de los ensayos de resistenciase efectuará sobre morteros idénticos en todos sus componentes, con excepción del agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la Norma COVENIN 489, “Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cementos hidráulicos en probetas cúbicas de 5,08 cm (2") de lado”.

REFERENCIAS

PCA. Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association,Illinois, 1979.

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CAPÍTULO VIDISEÑO DE MEZCLAS

VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Se conoce como diseño de mezcla el procedimiento mediante el cual secalculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los componentes queintervienen en una mezcla de concreto, para obtener de ese material elcomportamiento deseado, tanto durante su estado plástico como después, en estadoendurecido. Los requisitos que una dosificación apropiada debe cumplir son:

a) Economía y manejabilidad en estado fresco;b) Resistencias, aspecto y durabilidad en estado endurecido.

En algunos casos puede ser importante el color, peso unitario, texturasuperficial y otros. Las cantidades de los componentes sólidos, agregados ycemento, suelen expresarse en kilogramos por metro cúbico de mezcla. El aguapuede expresarse en litros o kilogramos entendiendo, para el diseño de mezclas,que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua.

Un método de diseño de mezcla puede llegar a ser muy complejo siconsidera un gran número de variables y una gran precisión o exactitud en laexpresión de sus relaciones. Pero debe al mismo tiempo, ser de fácil manejo yoperatividad. Lo acertado es lograr un equilibrio entre ambos extremos.

Existen numerosos métodos para diseñar mezclas, que puedenasemejarse o pueden diferir entre sí profundamente, de acuerdo con las variablesque manejen y las relaciones que establezcan; esto indica que ninguno de ellos esperfecto. De acuerdo con las condiciones reales de los materiales y de la tecnologíadel concreto, pueden ser preferidos unos u otros.

Además de cumplir su propósito específico de establecer las cantidades ausar de cada componente, el diseño de mezcla es una importante herramienta parael análisis teórico de la influencia que ciertos cambios en los materiales o en lasproporciones de uso pudieran tener sobre el concreto. Esto abre la puerta a la tomade decisiones sobre aspectos relativos a materiales, equipos, costos, controles yotros.

Inevitablemente, los diseños de mezclas tienen cierto grado deimprecisión debido a que las variables que condicionan la calidad y elcomportamiento del concreto son numerosas y difíciles de precisar. Los ajustes

123



que pueden dar más exactitud a las proporciones de los componentes sólo puedenconseguirse mediante `mezclas de prueba�, tanto de laboratorio como de obra.

En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario precisar ladosificación del concreto, o donde las exigencias al material no sonparticularmente críticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, o generales, paraestablecer las proporciones entre los componentes, empleando `recetas� aplicablesa esos casos. Hay que advertir que esas fórmulas deben ser tomadas sólo como unpunto de partida, sobre el cual, la experiencia y los conocimientos de losresponsables de la obra, podrán añadir los ajustes que sean necesarios para lograr,en definitiva, el concreto deseado. Como ejemplo de lo citado, en la Sección VI.14se presentan dos formulaciones del tipo `receta� para obras de poco volumen deconcreto.

VI.2 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE DISEÑO PROPUESTO

El método que se presenta en este texto tiene carácter general. Ha sidoprobado en laboratorios y en plantas de preparación comercial de concreto, conexcelentes resultados, y ha sido concebido especialmente para el caso de empleode agregados poco controlados y el de profesionales con relativa poca experiencia.De allí lo organizado y sistemático del procedimiento.

El método considera, en primer término, un grupo de variables queconstituyen su esqueleto fundamental: dosis de cemento, trabajabilidad, relaciónagua/cemento y resistencia. Éstas se vinculan a través de dos leyes básicas: RelaciónTriangular (véase Sección VI.6.1) y Ley de Abrams (véase Sección VI.5.1).Mediante factores de corrección, también toma en cuenta la influencia de variablesque tienen carácter general, tales como tamaño máximo y tipo de agregado. Lacalidad del cemento se considera de manera especial en la Sección VI.11 y elefecto reductor de agua de los aditivos químicos se presenta en la Sección VII.3.Otros factores que en determinadas circunstancias pueden llegar a ser muyimportantes, pero que resultan ocasionales, no están considerados en el método,como es el caso de: i) incorporación de aire; ii) presencia elevada de ultrafinos, o;iii) empleo de más de dos agregados.

Una ventaja del método es que no impone limitaciones a la granulometríani a las proporciones de combinación de los agregados. A diferencia de otrosmétodos la combinación granulométrica puede ser variada a voluntad (con lasrestricciones impuestas sólo por los agregados disponibles) a fin de alcanzar elobjetivo propuesto que, en la mayoría de los casos, es máxima compacidad yeconomía pero que puede ser otro. Por ejemplo: Mezclas apropiadas para bombeo,o para una estructura de concreto `a la vista� (obra limpia), o para concretos de altaresistencia, que no pueden ser diseñadas con el criterio de máxima compacidad yeconomía.

La proporción entre agregado fino y grueso y, por lo tanto, la

124



granulometría del agregado combinado, se establece en el método de maneraindependiente del resto del procedimiento, lo que permite cambiar dichaproporción (relación �), sin alterar la dosis de los restantes componentes, así comoestudiar comparativamente las posibilidades de uso de diferentes agregados.

El método es especialmente válido para concretos con asentamientos enel Cono de Abrams entre 2,5 cm (1") y 15 cm (6") y con resistencias a lacompresión entre 180 y 430 kgf/cm2 (resistencias medias a los 28 días, en probetascilíndricas de 15 x 30 cm). Para mezclas con asentamiento nulo o para concretosultra-resistentes, o para los llamados concretos pobres, habrá que acudir aprocedimientos particulares.

VI.3 CÁLCULO DE LA PROPORCIÓN ENTRE AGREGADOSFINOS Y GRUESOS

VI.3.1 Límites Granulométricos La mezcla está constituida por la combinación de un determinado

agregado fino con un determinado agregado grueso, cada uno de ellos con surespectiva granulometría conocida previamente y, en algunos casos, subdivididosen fracciones. Dentro de la mezcla actúa el agregado combinado, es decir elformado por el conjunto de todas las fracciones que se hayan empleado,incluyendo desde la partícula más gruesa del agregado, hasta la más fina de laarena. Para que ese agregado combinado produzca mezclas de calidad y economía,su granulometría debe estar comprendida entre ciertos límites que la práctica hademostrado como recomendables, constituyendo `zonas granulométricas�, deacuerdo con los tamaños máximos correspondientes. En la Tabla VI.1 se ofrecenlos límites granulométricos de las mencionadas zonas para agregados combinados,con los tamaños máximos empleados con más frecuencia. Las dos primerascolumnas las constituyen los cedazos de referencia que se usan para establecer lasgranulometrías. Las restantes columnas están encabezadas, cada una, por elcorrespondiente tamaño máximo y tienen debajo el conjunto de los dos límites,máximo y mínimo, de los porcentajes pasantes recomendados para ese tamaño ypara el cedazo de referencia.

Al respecto, proceden los siguientes comentarios:

• Estos límites granulométricos no son normativos. Son sólo una ilustración de zonas que permiten obtener concretos adecuados.

• Para los tamaños máximos grandes se respetaron los límites granulométricos del “Manual del concreto fresco” (2da Edición, 1979). Para los tamaños de 12,7 mm y menores se tomó en cuenta su especialuso en concretos de alta resistencia, y se ajustaron los límites para conseguir ese efecto, que requiere el uso de granulometrías más gruesasque las convencionales.

125



126


Tabla VI.1

LÍMITESGRANULOMÉTRICOSRECOMENDADOSPARADISTINTOSTAMAÑOSMÁXIMOSDELAGREGADO. PORCENTAJESPASANTES

CEDAZO

TAMAÑOSM

ÁXIM

OS: mm

(PULGADAS)

ABERTURA

88,9

76,2

63,5

50,8

38,1

25,4

19,1

12,7

9,53

6,35

mm

pulg

(31/2)

(3)

(21/2)

(2)

(11/2)

(1)

(3/4)

(1/2)

(3/8)

(1/4)

88,9

31/2

100–90

--

--

--

--

-

76,2

395–80

100–90

--

--

--

--

63,5

21/2

92–60

92–70

100–90

--

--

--

-

50,8

285–50

87–55

87–65

100–90

--

--

--

38,1

11/2

76–40

80–45

80–55

87–73

100–90

--

--

-

25,4

168–33

72–38

73–47

77–59

84–70

100–90

--

--

19,1

3/4

63–30

68–35

68–43

73–53

77–61

90–70

100–90

--

-

12,7

1/2

57–28

62–32

62–37

68–44

70–49

75–55

85–65

100–90

-

9,53

3/8

53–25

58–30

60–35

65–40

65–43

68–45

75–55

98–90

100–90

-

6,35

1/4

45–22

48–25

58–30

60–35

60–35

60–35

65–45

65–51

73–61

100–90

4,76

#4

45–22

48–25

50–28

55–30

55–30

55–30

60–38

58–42

62–48

65–52

2,38

#8

40–20

43–20

45–20

45–20

45–20

45–20

45–20

43–37

40–26

38–26

1,19

#16

35–15

35–15

35–15

35–15

35–15

35–15

35–15

31–17

26–14

21–9

0,59

#30

25–10

25–10

25–10

25–10

25–10

25–10

25–10

20–10

13–5

8–2

0,29

#50

16–7

16–7

16–7

16–7

16–7

16–5

16–5

11–5

7–3

5–1

0,14

#100

8–2

8–2

8–2

8–2

8–2

8–1

8–1

6–1

5–1

2–0

CONCRETOSALTARESIS

TENCIA


En la Figura III.3 se representa gráficamente la zona correspondiente altamaño máximo de 25 mm. Se incluye también la línea punteada central, formadapor los puntos medios entre los porcentajes mínimos y máximos, la cual divide lazona en dos sub-zonas: la superior derecha corresponde a granulometrías másfinas que el promedio y la inferior izquierda a las más gruesas.

VI.3.2 Relación Beta (�)Cuando se trata de dos agregados, fino y grueso, la relación de

combinación entre ellos se expresa como el cociente entero entre el peso del fino(arena) y el del agregado total, suma del grueso y el fino. Se simboliza como � yse expresa en tanto por uno o en porcentaje.

� = 100 x A / (A + G) (%) (6.1)

Donde A y G son los pesos de la arena y del agregado grueso,respectivamente.

El valor de la relación � se debe seleccionar de forma que el agregadocombinado tenga, para su tamaño máximo, una granulometría dentro de la zonarecomendada en la Tabla VI.1. Para determinar � se describe a continuación unmétodo gráfico muy operativo que se explicará junto con el ejemplo relacionadocon la Tabla VI.2 y la Figura VI.1.

a) Se trazan dos líneas verticales que se gradúan, ambas igualmente, de 0 a100. Éstas se constituirán en ejes con escalas para representar las granulometrías como porcentajes pasantes: uno para los gruesos (eje Ga la derecha) y otro para la arena (eje A a la izquierda). En lugar de lospasantes se pudieran marcar los retenidos acumulados.

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ABERTURA CEDAZO GRUESO ARENA RESULTADOmm PULGADAS � = 46,8%

25,4 1 97 - 98,419,1 3/4 52 - 74,512,7 1/2 25 - 60,19,53 3/8 6 100 50,06,35 1/4 1 96 45,54,76 #4 0 86 40,22,38 #8 68 31,81,19 #16 40 18,70,595 #30 32 15,00,298 #50 12 5,60,149 #100 4 1,9

TABLA VI.2GRANULOMETRÍA DEL EJEMPLO DE COMBINACIÓN DE AGREGADOS. PORCENTAJES PASANTES


b) Sobre las escala de los gruesos, línea G, se marcan los puntos correspondientes a los porcentajes pasantes del agregado grueso en cadacedazo y se `etiquetan� con la designación del cedazo correspondiente. Se realiza un proceso semejante con la arena, en la línea A.

c) Se traza una línea horizontal que una los extremos superiores de las líneas A y G, y se gradúa de 0 a 100 partiendo del eje del grueso. Este nuevo eje representa las relaciones �.

d) Se unen mediante rectas individuales los puntos `etiquetados� de los cedazos de igual denominación de las escalas A y G; cada una de estas rectas indica la proporcionalidad para el correspondiente cedazo. Con �igual 0, es decir sin arena, se tendrá el porcentaje pasante

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FIGURA VI.1RELACIÓN ARENA/AGREGADO TOTAL, � (%)

A G


correspondiente al grueso sólo. Con � igual 100 se tendrá el de la arenasóla. Cualquier punto intermedio tendrá el porcentaje pasante correspondiente a la relación � que señale la vertical por ese punto, sobre el eje horizontal. Este conjunto de rectas representa las combinaciones posibles de obtener con los dos agregados considerados.

e) Sobre cada una de las rectas de proporcionalidad se señalan los límites correspondientes indicados en la Tabla VI.1 en función del tamaño máximo del agregado. Para cada cedazo se tendrá, entonces, las posibilidades de combinación que caen dentro de los límites recomendados. En el ejemplo los tramos de cada línea entre los límitesmínimo y máximo, se resaltan con una línea más gruesa.

f) Los cedazos más críticos respecto a los límites son los que condicionanlas posibilidades del conjunto, señalando los valores extremos entre losque se puede escoger �, para cumplir en toda su extensión y para todoslos cedazos, lo recomendado en la correspondiente columna de la TablaVI.1 (en nuestro ejemplo, esos valores extremos para la relación � son 41,5% y 62,5%).

g) En la práctica y desde un punto de vista general, la � más apropiada puede ser ubicada a medio camino entre la � promedio y la � límite dela combinación más gruesa (en el ejemplo, entre � = 41,5% y � = 52,0%o sea, � = 46,8%). En la siguiente sección se hacen consideraciones especiales sobre el valor de � más conveniente dentro del rango posibleen cada caso.

VI.3.3 Precisión de �Con agregados mal gradados o con granulometrías muy particulares,

puede no haber algún valor de � que satisfaga los requisitos granulométricos delcombinado, es decir, que no corte simultáneamente todas las partes aceptables delas líneas de los cedazos. Cuando la granulometría de cada uno de los agregadospor separado está bien balanceada, el combinado cae dentro de los límites de laTabla VI.1 para rangos de � relativamente amplios, como lo refleja el ejemplo dela Figura VI.1.

La elección de la � adecuada a cada caso, no puede ser establecidamediante reglas o fórmulas exactas. Además de depender de la granulometría, laselección de � está relacionada esencialmente, con el tipo de concreto, con laforma y textura de los agregados y con las características de la obra.

Como indicaciones orientadoras puede decirse que una � hacia el lado delos finos, es decir una � con valor alto, produce concretos poco propensos a lasegregación, apropiados para bombeo y colocación en sitios difíciles, pero de mayorcosto por las mayores dosis de cemento que van a requerir. Por el contrario, valoresbajos de � dan concretos más económicos pero con posibilidad de segregarse,

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adecuado para vaciados de fácil acceso y colocación, tales como fundaciones, pisosy pavimentos. Cuando, por motivos de resistencia o durabilidad se tiene previsto elempleo de altas dosis de cemento, pueden utilizarse valores de � bajos ya que elcemento facilita la estabilización de la mezcla.

En algunas situaciones especiales es posible y hasta puede serrecomendable, salirse de los límites de la Tabla VI.1, pero requiere la opinión deun profesional experimentado.

Los ajustes finales para optimizar � sólo pueden ser hechos mediante lascorrespondientes mezclas de prueba. En ellas se cambia el valor de � según seconsidere adecuado y se observan los resultados en cuando a: Fluidez, estabilidada la segregación, comportamiento durante el vibrado, requerimientos de agua ycemento para mantener la relación agua/cemento, y cualquier otra característicainherente al caso particular que se trate. Con base en esa información seseleccionará la � más recomendable.

VI.4 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEÑO DE MEZCLA

Cualquiera de las variables consideradas en el diseño pueden ser datos deentrada, pero cada método escoge las que le son propias. Algunas de esas variablesdeben ser comunes a todos los métodos ya que son fundamentales, las otraspueden ser distintas y eso establece una de las diferencias entre los métodos.

Los datos de entrada constituyen la información básica a partir de la cual,siguiendo el procedimiento que señala el método, puede llegarse a la dosificaciónde la mezcla deseada. Los datos de entrada básicos son:

• Condiciones ambientales y, particularmente, del lugar de la obra.• Tipo de obra, o parte de la estructura y sus dimensiones.• Tipo de agregado y tipo de cemento.• Resistencia del diseño de mezcla o algún dato relacionado.

VI.4.1 Condiciones Ambientales de la ObraLa ubicación geográfica de la obra, su zona sísmica, las condiciones

ambientales (costa, zona árida) indican la eventual necesidad, o no, de establecerciertos requerimientos particulares para dotar el concreto de elementos de defensa.Estos suelen limitar: El valor de la resistencia a la compresión (véase Figura I.2),la relación agua/cemento, la dosis de cemento y otros (véase Tablas VI.9 y VI.13así como Sección XVII.6).

VI.4.2 Tipo de Obra o parte de la EstructuraEl conocimiento del tipo de obra o la parte de la estructura que va a

vaciarse, constituye una valiosa orientación acerca del asentamiento recomendable

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y el tamaño máximo más conveniente.

• Asentamiento. En algunos métodos se fija como condición previa, o datode entrada, mientras que en otros se selecciona de alguna tabla, en función del tipo de miembro estructural al que se destine la mezcla a diseñar. En general se seleccionan valores más bajos para piezas horizontales, como pisos o losas, y valores más altos para elementos verticales, como muros o columnas. Como principio general, es conveniente usar el menor asentamiento posible, siempre que permita una adecuada colocación, ya que a igual dosis de cemento, el mayor asentamiento implica mayor presencia de agua y, por lo tanto, menoresresistencias. Los concretos muy fluidos tienden a la segregación. A manera de guía, en la Tabla VI.10 se indican algunos de los valores de asentamiento usuales para distintos tipos de elementos.

• Tamaño máximo. Tiene influencia sobre la dosis de cemento y la resistenciadel concreto (véase Sección III.5). Está condicionado por las características geométricas del elemento a vaciar, es decir: su sección transversal y la presencia del acero de refuerzo. Económicamente puede estar supeditado a condiciones de suministro.

En la Sección 3.2.2 de la Norma COVENIN 1753, se establece que eltamaño máximo del agregado no debe exceder 1/3 del espesor de las losas o placasni un 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado, con lo cual se tratade evitar la falta de homogeneidad en el elemento vaciado. Tampoco debe sermayor que 3/4 de la luz libre entre las dos barras de refuerzo más próximas, paraevitar que la armadura se convierta en una parrilla coladora.

Los tamaños máximos usuales están entre 2 y 5 centímetros; tamañossuperiores son recomendables solamente para vaciados de piezas de gran volumeny deben ir acompañados por una granulometría adecuada que reduzca latendencia a la segregación. Por el contrario, los concretos de alta resistenciarequieren tamaños máximos pequeños, del orden de 8 a 13 milímetros.

VI.4.3 Tipo de Agregado y Tipo de CementoEl tipo de agregado se refiere a si es producido industrialmente, como la

piedra picada y la arena triturada, o si proviene directamente de la naturaleza, sintratamientos mecánicos, como los cantos rodados y la arena natural. El tipo decemento será Portland Tipo I si se trata de obras normales y si las condicionesambientales no son severas (véase Sección IV.3).

131



VI.4.4 Resistencia Promedio Requerida (Fcr)La resistencia promedio requerida, también denominada `resistencia del

diseño de mezcla�, no es otra que la resistencia media esperada para el material aser elaborado. Ese valor se representa como Fcr o � (media del universo). Comomedida de seguridad, esa resistencia siempre debe superar la resistenciaconsiderada por el proyectista, Fc, denominada `resistencia de cálculo� o`resistencia a compresión especificada en el proyecto�. La diferencia entre Fcr y Fc,es función de la desviación estándar (�) según se define en la Sección XIV.7.3 deeste Manual. La Norma COVENIN 1753, diferencia dos circunstancias: i) cuandola desviación estándar es conocida; ii) cuando no lo es.

Desviación Estándar, �, ConocidaDe acuerdo con la Subsección 5.4.1.1 de la Norma COVENIN 1753, se

acepta que la planta de producción de concreto tiene un registro aceptable deensayos para calcular la desviación estándar, cuando sea representativa de lassiguientes variables:

a) de materiales, procedimientos de control de calidad y condiciones similares a las que se esperan en obra, con cambios en los materiales y enlas dosificaciones, tan amplios en los registros de ensayo, como aquéllosque se esperan en la obra a construir;

b) de un concreto cuya resistencia Fc esté dentro del límite de � 70 kgf/cm2

de la que se especifica para la obra a construirse;c) de por lo menos 30 ensayos consecutivos o dos grupos de ensayos

consecutivos que totalicen por lo menos 30 ensayos.

En este caso, de acuerdo con la Sección 5.4.2.1 de la Norma COVENIN1753, la resistencia promedio requerida Fcr a utilizar como base para seleccionarla dosificación del concreto, será la mayor de las calculadas por:

(i) las fórmulas 6.2 y 6.3 para Fc � 350 kgf/cm2, o;(ii) las fórmulas 6.2 y 6.4 para Fc > 350 kgf/cm2.

Fcr = Fc + 1,34 � (6.2)Fcr = Fc + 2,34 � – 35 kgf/cm2 (6.3)Fcr = 0,9 Fc + 2,34 � (6.4)

donde Fc es la resistencia a compresión especificada en el proyecto y � es ladesviación estándar. Obsérvese que para � = 35 kgf/cm2 y Fc = 350 kgf/cm2, lastres fórmulas conducen al mismo valor; es decir, para ese nivel de resistencia y dedesviación estándar, los coeficientes que afectan el valor de � son iguales a 1,34,

132



con lo cual la resistencia Fc queda asociada a una probabilidad de no-excedencia(cuantil), del orden del 9%. Éste es el criterio adoptado en algunas Normasmodernas como el ACI 318 -2002 y COVENIN 1753 en su versión más reciente.

La Norma COVENIN 633 “Concreto premezclado. Requisitos”, ofrece comoalternativa que el comprador establezca el cuantil máximo del concreto a sersuministrado; si es mayor que el 9%, será válido únicamente para obras nodiseñadas de conformidad con la Norma COVENIN 1753 (véase Tabla VI.3, Nota2). Las expresiones anteriores pueden entonces escribirse (véase Sección XIV.7) enforma general, en los siguientes términos:

Fcr = Fc - z� (6.2a)Fcr = Fc - (z - 1) � – 35 kgf/cm2 (6.3a)Fcr = 0,9 Fc - (z - 1) � (6.4a)

donde: el valor de z, variable tipificada de la distribución normal, se selecciona conarreglo al cuantil deseado, respetando el signo de la Tabla VI.3. En dicha Tabla sedan algunos valores como ejemplo.

De igual forma, para aquellos casos en los cuales sólo se dispone de unregistro de 15 a 29 ensayos consecutivos, que correspondan a un período nomenor de 45 días calendario, y se satisfagan los requerimientos de los literales a)y b) de la mencionada Subsección 5.4.1.1 de la Norma COVENIN 1753, se puedeestablecer la desviación estándar a emplear para el cálculo de la resistenciapromedio requerida, multiplicando la desviación estándar del registro de 15 a 29ensayos consecutivos por el factor de modificación de la Tabla VI.4 (Tabla 5.4.1.2de la Norma).

133


TABLA VI.3VALORES DE Z PARA CUANTILES PREESTABLECIDOS (1)

CUANTIL z2% -2,0545% -1,6459% -1,34 (2)

10% -1,28215% -1,03620% -0,842

Notas(1) Una tabla más detallada es la Tabla XIV.4 de este Manual. (2) Este valor es empleado en la Norma COVENIN 1753, Sección 5.4.2.1, vinculado a los criteriosde confiabilidad del diseño de miembros de concreto reforzado, establecidos en el Capítulo 9 dela citada Norma. La selección de un cuantil mayor al contemplado en la Norma puede conducira disminuciones importantes en la seguridad global de la estructura y, consecuentemente, a laresponsabilidad profesional de quien aprobase la modificación. Cuantiles menores conducirán aconcretos más costosos.


Desviación Estándar, �, no ConocidaEn caso de que la desviación estándar no sea conocida, por no disponer

de un registro de ensayos que permita calcularla, podrá realizarse una estimacióndel sumando z� que debe añadirse a Fc para obtener Fcr, en función del grado decontrol que se tenga previsto realizar en obra (véase Sección XIV.7.5) y del nivelde resistencias. En la Tabla VI.5 se presenta tal estimación.

Cuando no se dispone de suficiente información para fundamentar eldiseño de mezclas en la desviación estándar, en la Norma COVENIN 1753 seautoriza la dosificación del concreto con base en los límites de la relaciónagua/cemento dados en la Sección 5.5, Tabla 5.5, aquí reproducida como Tabla VI.6.

Obsérvese en la Tabla VI.6, que la presencia de aire incorporado conducea una reducción de la relación agua/cemento para asegurar la misma resistencia.

La Tabla VI.6 sólo es válida para concretos elaborados con cementos quecumplan la normativa vigente y no será aplicable a concretos que contenganagregados livianos o aditivos diferentes a los incorporadores de aire. Para el casode concreto con agregados livianos puede consultarse la mencionada Norma 1753;para concreto con aditivo plastificante o reductor de agua, véase la Sección VII.3de este Manual.

134


TABLA VI.5 RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA, Fcr, CUANDO NO SE DISPONE DEDATOS PARA ESTABLECER LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR (1)

RESISTENCIA REQUERIDA A LA COMPRESIÓN

Fcr (kgf/cm2)CONTROL DE CALIDAD CONTROL DE CALIDAD SIN CONTROL DE

EXCELENTE INTERMEDIO CALIDAD

Menor de 210(2) Fc + 45 Fc + 80 Fc + 130

De 210 a 350 Fc + 60 Fc + 95 Fc + 170

Más de 350 Fc + 75 Fc + 110 Fc + 210

(1) En la Tabla XIV.6 se describen los diferentes grados de control.(2) En áreas sísmicas Fc no será menor de 210 kgf/cm2 (véase Sección 5.2.1 de la NormaCOVENIN 1753).

RESISTENCIAESPECIFICADA A LA

COMPRESIÓN Fc(kgf/cm2)

TABLA VI.4FACTORES DE MODIFICACIÓN PARA LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR CUANDO SE DISPONE DE MENOSDE 30 ENSAYOS CONSECUTIVOS

NÚMERO DE ENSAYOS (*) FACTOR DE MODIFICACIÓN

< 15 Usar la Tabla VI.515 1,1620 1,0825 1,03

≥ 30 1,00

(*) Interpólese para valores intermedios del número de ensayos, cuando éste exceda 15.


La dosificación del concreto por medio de las relaciones agua/cementoestablecidas en la Tabla VI.6, deberá también satisfacer los requerimientos de laSección VI.5.3 para concretos expuestos a condiciones especiales, así como loscriterios de evaluación y aceptación de la Sección XIV.11.

VI.5 LEY DE ABRAMS

VI.5.1 Enunciado y CálculoEsta ley establece la correspondencia entre la resistencia del concreto y

la relación agua/cemento, en peso, que se ha simbolizado como “valor �”:

� = a / C (6.5)

donde: a representa la cantidad de agua en litros o en kilogramos fuerza; C representa la dosis de cemento en kilogramos fuerza.

Una forma de expresar la Ley de Abrams es:

R = M / N� (1.2)

donde: R representa la resistencia media esperada, M y N son constantes quedependen de las características de los materiales componentes de la mezcla y de laedad de ensayo, así como de la forma de ejecutarlo. Tomando logaritmos en lafórmula anterior:

135


TABLA VI.6RELACIÓN AGUA/CEMENTO MÁXIMA PERMISIBLE CUANDO NO EXISTEN DATOS DE ENSAYOS DERESISTENCIA O EXPERIENCIA EN OBRA

RESISTENCIA RELACIÓN AGUA/CEMENTO POR PESO (1)

ESPECIFICADA Fc CONCRETO SIN AIRE CONCRETO CON AIRE(kgf/cm2) (2) INCORPORADO INCORPORADO

150 (3) 0,62 0,51210 0,52 0,42250 0,44 0,34300 0,37 (4)

350 (4) (4)

(1) Interpólese para valores intermedios de resistencia especificada.(2) Resistencia especificada del concreto a la compresión a los 28 días. Para la mayoría de losmateriales, las relaciones agua/cemento dadas proporcionan resistencias promedio mayores quelas indicadas en esta Tabla (véase Sección VI.5 de este Manual).(3) En zonas sísmicas no se permiten concretos con resistencias inferiores a 210 kgf/cm2

(4) La dosificación de concretos con resistencias mayores que 300 kgf/cm2 sin aire incorporado omayores que 250 kgf/cm2 con aire incorporado, debe hacerse por los métodos de la Sección VI.5y VI.6 de este Manual.


log R = log M - � log N (6.6)

Ésta es la expresión de una recta. Los valores de la ordenada en el origen(log M) y de la pendiente (- log N) dependen de las características de losagregados. De un amplio conjunto de ensayos, hechos sobre mezclas elaboradascon agregado grueso triturado, de 25,4 mm de tamaño máximo, arena natural(ambos agregados en la condición de saturados con superficie seca) y cementoPortland Tipo I, se obtienen buenos ajustes con las siguientes expresiones:

R7 = 861,3 / 13,1� (6.7)

R28 = 902,5 / 8,69� (6.8)

R90 = 973,1 / 7,71� (6.9)

Los subíndices de la resistencia indican la edad de ensayo (7, 28 y 90días, respectivamente) y la resistencia media, R , es la de compresión, determinadaen probeta cilíndrica de 15 x 30 cm, expresada en kgf/cm2. Estas relaciones seexpresan gráficamente en la Figura VI.2.

Para el diseño, se despeja � en función de R. Por ejemplo, de la fórmula(6.8) se obtiene:

� = 3,147 – 1,065 . log R28 (kgf / cm2) (6.8a)

En la tecnología del concreto, la Ley de Abrams es fundamental y, en unau otra forma, la utilizan todos los métodos de diseño de mezclas.

VI.5.2 Correcciones de �Para agregados distintos a los señalados en la sección anterior, los valores

de las constantes de las fórmulas pueden cambiar sustancialmente. Para una mayorfacilidad operativa, se corregirá el valor � mediante factores que ya toman encuenta estos efectos. La influencia del tamaño máximo se corrige a través de unfactor que se simboliza como KR y la del tipo de agregado, como KA. Las TablasVI.7 y VI.8 recogen valores de estos factores para situaciones promedio. Para lostamaños máximos menores de 25 mm se tuvo en cuenta que su uso más frecuentees en concretos de alta resistencia.

136


TABLA VI.7KR FACTOR PARA CORREGIR � POR TAMAÑO MÁXIMO, mm (PULGADAS)

TAMAÑO 6,35 9,53 12,7 19,1 25,4 38,1 50,8 63,5 76,2MÁXIMO (1/4) (3/8) (1/2) (3/4) (1) (11/2) (2) (21/2) (3)

FACTOR KR 1,60 1,30 1,10 1,05 1,00 0,91 0,82 0,78 0,74


El valor � que se haya obtenido de la fórmula o del gráfico, se hará máspreciso y ajustado a la realidad del caso, al multiplicarlo por los factores KR y KA.Cuando se opera en sentido inverso, es decir, se conoce el valor � real de la mezcla

137


TABLA VI.8KA FACTOR PARA CORREGIR � POR TIPO DE AGREGADO

Arena natural 1,00 0,97 0,91

Arena triturada 1,14 1,10 0,93

TRITURADOS SEMITRITURADOSGRUESOS

FINOS

CANTO RODADO

(GRAVA NATURAL)

FIGURA VI.2REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LEY DE ABRAMS


y se desea estimar la resistencia que le corresponde, esa � debe ser `descorregida�dividiendo por los factores correspondientes, antes de utilizar las fórmulas o elgráfico de la Ley de Abrams (véase Sección VI.10). Este procedimiento puede serutilizado, también, para simular cambios en los agregados y estimar la resistenciaesperada en el concreto, para determinado valor de �.

VI.5.3 Límites de � por DurabilidadSegún las dos Secciones anteriores, el valor de � se determina en función

de los requisitos de resistencia. Pero � también condiciona la durabilidad delconcreto, hecho que debe ser tomado en cuenta en el diseño de mezclas.

Generalmente el valor requerido de � por resistencia mecánica, es menorque el valor máximo recomendable por condiciones de durabilidad. Pero nosiempre es así, especialmente cuando se diseñan mezclas para localidades oregiones con ambientes agresivos. En esos casos debe prevalecer el requisito dedurabilidad privando el valor � más bajo, lo cual va a dotar a la mezcla deresistencias mecánicas más altas de las necesarias por motivos estructurales. Estosucede frecuentemente cuando se diseñan mezclas para obras en las regionescosteras.

La Tabla VI.9 es una guía para seleccionar el valor � máximo, permitidoen determinadas situaciones. En el Capítulo 4 de la Norma COVENIN 1753 seestablecen los requisitos para asegurar una durabilidad adecuada del concretosujeto a diferentes condiciones de agresividad; en sus Tablas 4.3.1 y 4.3.2 seestablecen valores máximos permitidos de � para el logro de tales objetivos (véaseSecciones XVII.2 y XVII.6 de este Manual).

La relación agua/cemento seleccionada debe ser lo suficientemente bajao, en el caso de concreto liviano, la resistencia a la compresión lo suficientementealta, para satisfacer tanto los criterios de resistencia (Artículos 5.4 ó 5.5) como losrequisitos especiales de durabilidad que establece el Capítulo 4 de la Norma 1753.Ésta no incluye requisitos sobre condiciones ambientales especialmente severascomo exposición a los ácidos o a las altas temperaturas, ni sobre condicionesestéticas, tales como los acabados de superficies. Estos conceptos están fuera delalcance de esa Norma y deben estar cubiertos en los documentos del contrato.

Debe tenerse en cuenta que, si bien � es un valor clave en elcomportamiento del concreto, no es en sí mismo una garantía para que el materialresultante sea resistente y duradero. Factores tales como la homogeneidad delconcreto, su buena colocación y compactación, el curado, la adecuada colocaciónde los refuerzos, etc., son requisitos indispensables para la obtención de un buenconcreto adicionalmente a los detalles del diseño de la mezcla. En algunascircunstancias la dosis de cemento resulta también decisiva para asegurar ladurabilidad, tal como se señala en la Sección VI.6.3.

138



VI.6 RELACIÓN TRIANGULAR

VI.6.1 Enunciado y CálculoÉsta es una expresión que relaciona la trabajabilidad (T) medida como

asentamiento en el Cono de Abrams (y que puede considerarse como la propiedadde mayor representatividad del concreto en estado fresco) con dos parámetrosclaves del diseño de mezclas, como son: la relación agua/cemento (�) y la dosis decemento (C).

Esta expresión no se utiliza directamente en otros métodos conocidos dediseño de mezcla. La relación triangular se expresa como sigue:

C = k . Tn/ �m (1.1)

donde:

C = dosis de cemento (kgf/m3);� = a/C = relación agua/cemento en peso;T = asentamiento en el Cono de Abrams (cm);k, m, n son constantes que dependen de las características de los materiales componentes de la mezcla y de las condiciones en que se elabora.

Tomando logaritmos en la fórmula anterior:

log C = log k + n log T – m log �

139


TABLA VI.9MÁXIMOS VALORES DE � PARA DISTINTAS CONDICIONES DE SERVICIO O AMBIENTALES, SEGÚNCOVENIN 1753:2003

POSIBLE TIPO DE DAÑO CONDICIONES � MÁXIMA

Atmósfera común 0,75Litoral 0,60

Deterioro del concreto Alta humedad relativa 0,55Corrosión de las armaduras En contacto con agua no corrosiva 0,50

En contacto directo con agua marina o por salpicaduras 0,40En suelos selenitosos (con yesos) 0,40Ambientes industriales Según el caso

Deterioro por deslavado o Elementos delgados 0,45permeabilidad Concreto en masa* 0,65

* Nota: Las represas son un caso especial (véase Sección XIII.10).


que es la expresión de una familia de rectas paralelas, con pendiente igual a `- m�,separadas entre sí una distancia equivalente a `n log T�. Los valores de lasconstantes: k, n y m dependen de los agregados. Para los mismos materialesseñalados anteriormente, es decir, agregado grueso triturado de 25,4 mm detamaño máximo, arena natural (ambos en condición de saturado con superficieseca) y cemento Portland Tipo I se obtienen buenos ajustes con:

C = 117,2 . T0,16 / �1,3 (6.10)

140


FIGURA VI.3RELACIÓN ENTRE LA TRABAJABILIDAD (T), EL CONTENIDO DE CEMENTO (C) Y LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO �


log C = 2,069 + 0,16 log T – 1,3 log � (6.10a)

en donde T se expresa en centímetros y C en kgf/m3. Las variables � y T puedendespejarse de la fórmula cuando sean incógnitas.

La fórmula (6.10a) está representada en la Figura VI.3, que puede usarsecomo gráfico para el diseño, a fin de obtener la dosis de cemento requerida. Laentrada se hace con el valor de �, calculado según se indica en la Sección VI.5, yel valor T, conocido por experiencia o seleccionado con los valores guía de la TablaVI.10. Mientras más bajo sea el valor T seleccionado, menos cemento requerirá lamezcla y mayor dificultad habrá para `manejarla� y compactarla. La misma figuratambién puede utilizarse para simular cambios en los valores de una o dos de lasvariables y cuantificar el efecto en las restantes.

VI.6.2 Correcciones del CementoAl igual que se hizo para corregir el valor � a fin de ajustarlo a las

condiciones particulares, se señala a continuación la corrección de la dosis decemento C por medio de los factores C1 y C2; el primero está relacionado con eltamaño máximo y el segundo con el tipo de agregado; sus respectivas magnitudesse indican en las Tablas VI.11 y VI.12.

La dosis de cemento requerida será, entonces, el producto del valorobtenido a partir de la fórmula o del gráfico, multiplicado por los dos factores decorrección C1 y C2. En el proceso inverso, cuando se conoce la dosis de cementoy se desea estimar las características de una mezcla, se debe `descorregir� C

141


TABLA VI.10VALORES USUALES DE ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS

ELEMENTO RANGOS DE ASENTAMIENTO (cm)Prefabricados Nulo-6Fundaciones ciclópeas 3-8Pedestales, muros de fundación armados 4-8Pavimentos 5-8Losas, vigas, columnas, muros de corte 6-11Paredes estructurales delgadas 10-18Transportado por bombeo 6-18Autonivelante Mayor de 18

TABLA VI.11C1 FACTOR PARA CORREGIR C POR TAMAÑO MÁXIMO, mm (PULGADAS)

TAMAÑO 6,35 9,53 12,7 19,1 25,4 38,1 50,8 63,5 76,2MÁXIMO (1/4) (3/8) (1/2) (3/4) (1) (11/2) (2) (21/2) (3)

FACTOR C1 1,33 1,20 1,14 1,05 1,00 0,93 0,88 0,85 0,82


dividiéndolo entre C1 y C2 para entrar luego en la fórmula o el gráfico de larelación triangular (véase Sección VI.10).

VI.6.3 Dosis Mínima de Cemento por DurabilidadAl igual que en el caso de �, la dosis de cemento influye en las

condiciones de compacidad del concreto y, por debajo de ciertos límites, no sepuede garantizar la durabilidad del material. En la Tabla VI.13 se indican algunosvalores guía de contenidos mínimos de cemento, según las condiciones de servicioo ambientales.

VI.7 CÁLCULO DE LOS RESTANTES COMPONENTES

Para el cálculo de las dosis de agregados, se parte del principio de que losvolúmenes absolutos de todos los componentes de la mezcla deben completar unmetro cúbico, es decir, mil litros, para lo cual hay que determinar los volúmenesabsolutos de todos los componentes.

VI.7.1 Volumen de Aire AtrapadoAun con una adecuada compactación del concreto, manual o por

vibración, en la mezcla siempre queda una pequeña cantidad de aire (V) que sedenomina `atrapado�. En la masa puede haber también el denominado aire`incorporado� que tiene origen y funciones diferentes (véase Sección VII.7).

El volumen de aire atrapado depende de diversas variables y su cálculopreciso no es posible, pero basta una buena aproximación ya que su proporciónsiempre es pequeña (entre 10 y 20 litros de aire en un metro cúbico de concreto) y

142


TABLA VI.12C2 FACTOR PARA CORREGIR C POR TIPO DE AGREGADO

Arena natural 1,00 0,93 0,90

Arena triturada 1,28 1,23 0,96

TRITURADOS SEMITRITURADOSGRUESOS

FINOS

CANTO RODADO

(GRAVA NATURAL)

TABLA VI.13CONTENIDOS MÍNIMOS DE CEMENTO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO O

AMBIENTALES, SEGÚN COVENIN 1753:2003

CONDICIONES AMBIENTALES DOSIS MÍNIMA DE

CEMENTO kgf/m3

En cualquier circunstancia. Los concretosmasivos de represa son un caso especial (1) 270En ambientes agresivos, marinos,o concretos sometidos a desgaste 350

(1) Véase Sección XIII.10


su influencia en el volumen absoluto de la mezcla no es decisiva. Se consideran dosde las principales variables que lo condicionan como son: el tamaño máximo, quese simboliza como (P), y la dosis de cemento, (C). A los efectos prácticos lasiguiente fórmula es suficientemente precisa para estimar el volumen de aireatrapado:

V = C / P (litros/m3) (6.11)

donde:

la dosis C se expresa en kgf/m3;el tamaño máximo P se expresa en milímetros.

VI.7.2 Volumen Absoluto de los Granos de CementoEl volumen absoluto ocupado por el cemento, sin considerar aire entre

los granos, se obtiene al dividir el peso del cemento entre su peso específico.Determinado en laboratorio, con un líquido orgánico en el cual el cemento esinsoluble, el peso específico es del orden de 3,12 a 3,15; pero a los efectos de lamezcla del concreto en el seno del agua, debe considerarse un valor más alto, delorden de 3,25 a 3,35. Para el cálculo, en la práctica, se recomienda multiplicar elpeso del cemento por el valor 0,3 (que es el inverso de 3,33).

VI.7.3 Volumen Absoluto del AguaEl peso del agua presente en la mezcla, el cual se simboliza como a, viene

dado por:

a = C . � (kgf/m3) (6.5a)

A los efectos prácticos, con poco error y en condiciones normales detrabajo, el peso específico del agua puede considerarse igual a 1. En la tecnologíadel concreto un litro de agua es equivalente a un kilogramo de agua.

VI.7.4 Volumen Absoluto de los AgregadosEl volumen ocupado por los granos de los agregados, sin considerar el

aire entre ellos, se obtiene al dividir el peso de cada uno entre su correspondientepeso específico, como si estuvieran en estado de saturación con superficie seca. Elpeso específico se simboliza como �G para el agregado grueso y �A para el fino oarena.

Para simplificar el cálculo, es conveniente obtener el peso específico delagregado combinado: (G + A). Esto puede hacerse con suficiente precisiónpráctica, calculando el promedio ponderado, basado en el valor �:

143



�(A + G) = � . �A + (1 – �) . �G Con � en tanto por uno (6.12)

El valor que se obtiene es muy próximo al promedio ponderado de losinversos que sería el verdadero. Si se trata de más de dos agregados (grueso, medioy fino) el procedimiento será similar con base en las proporciones entre ellos. Portanto:

V(A + G) = (A + G) / �(A + G) (6.13)

Los pesos específicos son determinados con precisión, en el laboratorio;cuando no se dispone de ese dato y puesto que su variación para los agregadosusuales no es muy alta, se puede emplear 2,65 como valor promedio para ambosagregados y para su combinación.

VI.7.5 Ecuación de Volumen y Cálculo de la Dosis de AgregadosPara preparar un metro cúbico de mezcla, la suma de los volúmenes

absolutos de todos los componentes debe ser igual a 1.000 litros; entonces:

VC + Va + V + V(A + G) = 1.000 litros (6.14)

sustituyendo:

0,3.C + a + V + (A + G) / �(A + G) = 1.000 litros (6.14a)

y despejando:

A + G = �(A + G) (1.000 - 0,3.C - a - V) (kgf/m3) (6.14b)

Para calcular los pesos A y G de los agregados fino y grueso,respectivamente, se utiliza la expresión de la relación � (fórmula 6.1) con lo cual:

A = � (A + G) (kgf/m3) (6.1b)

G =(1 - �)(A + G) (kgf/m3) (6.1c)

Con este cálculo termina el diseño de la mezcla.

VI.8 EXPRESIÓN DE RESULTADOS

Las variables que intervienen en los diseños de mezcla no tienen gran

144



precisión, ni teórica ni práctica, por lo que es absurdo representar los resultadosfinales con un gran número de cifras significativas. Para la dosificación de unmetro cúbico de concreto, son suficientes tres o cuatro cifras significativas. Por lotanto, si las unidades son el kilogramo y el litro, los decimales resultan unaaproximación innecesaria, de la misma manera que los valores esperados deasentamiento y de resistencia, expresados en centímetros y en kgf/cm2,respectivamente, tampoco deben tener decimales.

VI.9 ESQUEMA DE DISEÑO

En la Figura VI.4 se indica, a modo de resumen un diagrama de flujo delos pasos requeridos según el método de diseño de mezcla descrito. Esteflujograma también puede ser utilizado de manera inversa, como se explica en laSección VI.10.

VI.10 DISEÑOS INVERSOS

Como se indicó en las Secciones VI.5.2 y VI.6.2, con el método deldiseño de mezcla propuesto puede estudiarse la influencia de las proporciones delos componentes sobre las variables del diseño. Ésto implica hacer lo que sedenomina `diseños inversos�, es decir que, en algunas de sus fases, en lugar deseguir el sentido de las flechas y el orden de las igualdades de la Figura VI.4, sesigue el sentido inverso.

Uno de los casos más frecuentes es el de averiguar qué resistencia podráobtenerse con unos materiales dados, con un cierto asentamiento y una dosis decemento. Sólo se requiere usar la parte superior del esquema y, partiendo de Cc(dosis real) pasar a C (descorregido) usar el valor T y obtener �c (valor real) através de la relación triangular la cual, una vez descorregida permitirá calcular laresistencia empleando la Ley de Abrams (véase Ejemplos 4 y 7).

También son frecuentes las comparaciones de los efectos de agregados dediferentes características (rugosidad o tamaño máximo) lo cual conduce a cálculosparalelos con los pares de constantes K y/o los pares de constantes C.

VI.11 AJUSTE SEGÚN LA RESISTENCIA DEL CEMENTO

El cemento es el componente `activo� de la mezcla y, como tal, influye enmayor o menor medida, en todas sus características, especialmente la relacionadacon la resistencia mecánica.

Para las resistencias a compresión se obtiene una buena correlación alconsiderar que hay proporcionalidad entre los valores para el concreto y losvalores para el cemento, medidos éstos en morteros normalizados. Es decir:

145



Rc2 = Rc1 . Rm2 / Rm1 (6.15)

donde:

Rc1 = Resistencia a compresión de un concreto preparado con el cemento “1”;Rc2 = Resistencia a compresión de un concreto preparado con el cemento “2”;Rm1 = Resistencia a compresión del mortero normalizado preparado conel cemento “1”;

146


FIGURA VI.4ESQUEMA DE LOS PASOS DEL DISEÑO DE MEZCLA


Rm2 = Resistencia a compresión del mortero normalizado preparado conel cemento “2”.

Para establecer las constantes de la Ley de Abrams indicadas en el métodode diseño, se utilizó un cemento con resistencia a los 28 días, en morteronormalizado ISO, de 375 kgf/cm2. Para considerar la influencia de otro cementode resistencia Rm, bastará con modificar proporcionalmente la constante m endicha ley que quedará, entonces:

R28 = (902,5/375) Rm28 / 8,69� (6.16)

y, operando:

R28 = 2,407 Rm28 / 8,69� (6.16a)

donde:

Rm28 = resistencia del cemento medida en mortero ISO (kgf/cm2).

VI.12 CORRECCIÓN POR HUMEDAD

En las distintas fases del método de diseño expuesto se ha consideradoque el grado de humedad de los agregados se encontraba en la condición ideal de`saturados con superficie seca�, en la cual el material no cede ni toma agua de lamezcla.

En la práctica esa condición no se da, pues los agregados pueden estar encualquier condición de humedad. A los fines de mantener las proporciones realesdel diseño, lo anterior debe ser tomado en consideración en cuanto al peso de losagregados y a la cantidad de agua de mezcla a utilizar.

La capacidad de absorción de agua (Ab) del agregado, desde su estado deseco al horno hasta el de saturado con superficie seca (Gsss), se expresa como unporcentaje referido al material seco. En igual forma con el agregado húmedo (Gw).Por ello puede establecerse la siguiente relación:

Gsss = Gw . (100 + Ab) / (100 + w) (6.17)

donde:

Gsss = peso del agregado saturado con superficie seca;Gw = peso del material húmedo;w = humedad del agregado.

147



De aquí se puede despejar cualquiera de los dos pesos que podrá, portanto, calcularse en función del otro, y de la humedad y la absorción del material.Este planteamiento es válido para cualquier agregado, grueso o fino.

La cantidad de agua que será añadida a la mezcla deberá corregirse enconsecuencia:

aM = aD + Asss - Aw + Gsss - Gw (6.18)

donde:

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

VI.13 AJUSTES DE LA MEZCLA

Aunque el diseño de mezcla haya sido bien hecho, las numerosasvariables que condicionan las características del concreto hacen que las mezclasobtenidas puedan dar resultados diferentes a los esperados de diseño.

Para afinar el diseño se realizan las mezclas de prueba, en laboratorio o enobra. Las pruebas de laboratorio tienen su técnica especial de ajuste; también enobra se hace necesario disponer de procedimientos que permitan optimizar lasmezclas de manera sencilla. Una buena previsión en obra es tener seleccionado ellugar donde colocar esas primeras mezclas que van a servir de pruebas y ajuste.Debe ser un lugar donde la calidad del material no sea tan importante a fin de evitarlos problemas que plantearía una zona débil en un elemento crítico de la estructura.

VI.13.1 Ajustes de la Relación TriangularAl terminar la primera mezcla, el diseño puede ajustarse con base en la

relación triangular, pero se requiere que la mezcla haya sido realizada conprecisión y control adecuados, y que los materiales componentes seanrepresentativos de los que se emplearan en las mezclas sucesivas. Las medidas delos materiales han debido ser precisas y, desde luego, en peso. La trabajabilidad ofluidez debe ser controlada y comprobada mediante medidas del asentamiento enel Cono de Abrams; tal asentamiento será una referencia fija, alcanzado conprecisión o con una gran aproximación. El agua de mezclado será la necesaria paraconseguir ese asentamiento y puede ser distinta de la calculada originalmente enel diseño, la cual queda como una referencia.

148



El ajuste en sí mismo, se basa en que la constante m de la relacióntriangular, estimada como m = 1,3, en la realidad se aleja muy poco de este valor,aunque cambien los materiales y el nivel de diseño. Esto significa que, en el gráficodoblemente logarítmico de la relación triangular (Figura VI.3), las rectas de losdistintos asentamientos y condiciones serán paralelas. La influencia de las variablesque puedan alterar la mezcla, como son los factores C1 y C2, incluido el efecto delasentamiento único adoptado para el diseño particular, pueden englobarse en unasola constante �. Por lo tanto, la relación triangular se reduce a:

C = � / �1,3 (6.19)

Las cantidades de agua y cemento que fueron realmente añadidas, soncuantificadas al hacer la mezcla; por lo tanto se conoce el valor � .El valor � podrácalcularse de la siguiente manera:

� = C . �1,3 (6.19a)

Este valor � será específico de los materiales, diseño y asentamientoparticulares; cualquier ajuste de C podrá ser hecho directamente sin necesidad deutilizar factores de corrección de ningún tipo, siempre que no se cambien losmateriales ni el valor de asentamiento utilizados. Esto equivale a fijar en el gráficode la relación triangular (Figura VI.3) una recta que permitirá, con altaprobabilidad de éxito, cualquier ajuste de la mezcla para ese valor de asentamientoy esos materiales.

La constante � da valores muy precisos, ya con la primera mezcla,siempre que se hayan respetado las condiciones señaladas; puede ser corregida yprecisada en las mezclas sucesivas.

Como en esas primeras mezclas el agua requerida para obtener elasentamiento pretendido no será exactamente la calculada, tampoco el volumendel concreto obtenido será exactamente el metro cúbico del diseño y, por lo tanto,la dosis de cemento C empleada en la mezcla quedará algo alterada. Mediantesencillas relaciones de proporcionalidad se podrá calcular la dosis exacta decemento por metro cúbico de concreto; desde el punto de vista práctico,usualmente esta precisión no es necesaria pues no altera significativamente elcálculo de �.

VI.13.2 Ajuste de la Ley de AbramsPuede realizarse una corrección similar para los valores de la Ley de

Abrams (fórmula 1.2) haciendo que la constante M incluya todos los factores decorrección necesarios y que N permanezca constante para la edad de referenciacorrespondiente, lo cual es aproximadamente cierto. En el caso de R28, la constante

149



se obtendrá mediante la fórmula (6.8) expresada como:

M = R28 (8,69)� (6.8b)

la cual será específica para los materiales y condiciones particulares de la mezclaen consideración. En la Figura VI.2 esto quedará representado por una rectaparalela a la edad en consideración.

El ajuste de la Ley de Abrams no es inmediato ya que debe esperarse laedad de ensayo para disponer del dato de la resistencia, lo que no lo hacerecomendable para obras pequeñas o de menor importancia. Inicialmente el diseñodebe contar con un margen prudencial de seguridad en cuanto a conseguir lasresistencias necesarias. Para el método de diseño de mezclas presentado en esteManual, esta circunstancia fue considerada al establecer las constantes y los factores.

VI.14 DOSIFICACIÓN PARA OBRAS DE POCO VOLUMENDE CONCRETO

El pequeño volumen de concreto a ser colocado en algunas obras, nojustifica realizar ensayos de laboratorio ni procedimientos laboriosos para calcular ladosificación de una mezcla de concreto; un criterio semejante también aplica cuandola pieza o elemento de concreto no tiene importancia estructural. En estos casospueden emplearse tablas o recetas preestablecidas para estimar las proporciones demezcla iniciales que luego serán ajustadas en función de los resultados obtenidos. Enlas siguientes secciones se presentan algunas de estas opciones.

VI.14.1 Receta SimplePara volúmenes muy pequeños de concreto y que ameriten poco control,

puede utilizarse la siguiente receta, expresada en volumen.

Arena: Una parte;Agregado grueso: Una parte o una parte y un poco más; Cemento: Media parte;Agua: Suficiente para hacer la mezcla trabajable pero no aguada, que tenga buena viscosidad o cohesión del mortero.

La arena puede ser natural o de trituración. El agregado grueso puede serpiedra picada, grava, canto rodado natural o canto rodado picado. El cementodebe ser usado en medidas de volumen precisas como puede ser sacos enteros;como excepción podría utilizarse medios sacos. Los detalles de las proporciones seseñalan en la Tabla VI.14.

150



VI.14.2 Receta AmpliadaEn la Tabla VI.15 se dan las proporciones de mezcla tomando en

consideración las características más importantes de los agregados como son lagranulometría y el tamaño máximo. En cuanto a la granulometría habrá que usarsolamente aquellas piedras y arenas que se vean balanceadas en sus diferentestamaños de granos, sin exceso o ausencia de alguno de éllos; es lo que se ha llamadouna `granulometría continua� (véase Sección III.3). Para tomar en cuenta el tamañomáximo se usará, en la Tabla VI.15, la línea horizontal correspondiente al tamañomáximo que se vaya a emplear y, para cada uno, se ofrecen tres opciones.

El manejo de la tabla funciona así:

1. Se entra en la tabla con el dato del tamaño máximo que va a utilizarse; lamezcla recomendada es la señalada como B. Allí se indican los pesos a emplear de cemento, arena y piedra.

2. El agua se añadirá en la cantidad necesaria para obtener una adecuada consistencia o trabajabilidad, que permita la colocación en los moldes oencofrados. Un exceso de agua disminuye la resistencia y la durabilidaddel concreto y favorece su segregación. En este punto, la experiencia delpersonal de obra es importante porque, los menos conocedores, suelen tener tendencia a añadir agua hasta lograr mezclas muy fluidas.

3. Si esa mezcla B resulta muy arenosa o si de antemano se aprecia que la arena es muy fina, el diseño adecuado será el C. En caso contrario si la mezcla resulta pedregosa o, si la arena se ve gruesa, el diseño será el A.

Con estas mezclas de la Tabla VI.15 puede esperarse resistencias a lacompresión a los 28 días, en probetas normativas, de unos 220 kgf/cm2. Si losagregados son de buena calidad, están limpios y tienen una buena granulometríay la mezcla se hace cuidadosamente, la resistencia puede ser más alta. Con pococontrol y agregados deficientes suele suceder lo contrario.

151


TABLA VI.14DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA, RECETA ÚNICA PARA UNOS 130 LITROS DE CONCRETO CON

RESISTENCIA DE UNOS 180 kgf/cm2

Arena: de 65 a 80 litros (volumen aparente)Piedra o Grava: de 80 a 95 litros (volumen aparente)Agua: la necesaria; con buenos materiales suele llevar de 25 a 30 litros

Se obtienen 130 litros de concreto, aproximadamente. La resistencia a compresión esperadaes cercana a 180 kgf/cm2, referida a probetas cilíndricas normalizadas, ensayadas a los 28días. Si se emplean agregados de buena calidad y la mezcla se hace cuidadosamente, suelenobtenerse resistencias sensiblemente superiores a los 180 kgf/cm2 señalados; pero también lasituación contraria es posible.


VI.15 DOSIFICACIÓN EN VOLUMEN

El resultado del diseño de mezcla debe expresarse en volumen cuandono se dispone de balanzas en la obra. La precisión es menor en volumen por loque siempre es preferible pesar los componentes.

VI.15.1 Dosis de CementoEl contenido de cemento (Cv) se expresa en sacos, sabiendo que un saco

pesa 42,5 kgf. La única fracción permitida es la de medio (1/2) saco.

Cv = C / 42,5 (sacos/m3) (6.20)

VI.15.2 Dosis de AgregadosEl volumen aparente de cada agregado se calcula dividiendo su peso entre

el correspondiente peso unitario. El valor así calculado corresponde al volumenque el agregado ocupa en el aire, en un camión o una pila de acopio (véase SecciónIII.13).

Gv = Gp / PU (6.21)

donde:

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

152


TABLA VI.15DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA, RECETA AMPLIADA

TAMAÑO MÁXIMO DOSIS DE CEMENTO PESOS DE AGREGADOSDEL AGREGADO FINOS GRUESOS

mm (PULGADAS) MEZCLA kgf/m3 SACOS/m3 (ARENA) (PIEDRA PICADA(APROXIMADO) kgf/m3 0 CANTO RODADO)

kgf/m3

12,7 A 360 8,50 1195 560(1/2") B 350 8,25 1120 665

C 340 8,00 1050 760

25,4 A 330 7,75 915 919(1") B 320 7,50 840 1020

C 310 7,25 750 1215

50,8 A 295 7,0 900 1020(2") B 285 6,75 835 1105

C 275 6,50 745 1215


La forma práctica recomendada para la medición de los volúmenes en laobra, se indica en la Sección VIII.4.2.

VI.16 EJEMPLOS DE DISEÑOS DE MEZCLA

Ejemplo 1: Diseño básicoDebe diseñarse una mezcla de concreto para un edificio residencial en un

ambiente no agresivo. Se utilizará canto rodado, con tamaño máximo (P) igual a25,4 mm y arena natural, combinados adecuadamente, con � = 0,45. Laresistencia especificada por el Ingeniero Proyectista es 210 kgf/cm2. No se conocela desviación estándar y se tiene previsto contar con un control de calidadequivalente a `intermedio� según la Tabla XIV.6.

• Cuando el valor de la desviación estándar, �, es desconocido, debeutilizarse la Tabla VI.5; con los datos: Fc = 210 kgf/cm2, y control de calidad =intermedio, se obtiene:

Fcr = Fc + 95 = 210 + 95

Fcr = 305 kgf/cm2

• Se usará el valor Fcr = 305 para calcular el valor de �, empleando lafórmula (6.8a) o la Figura VI.2, correspondiente a los 28 días porque ésa es laedad normativa:

� = 0,50

• Los factores de corrección son:

KR = 1,0 (Tabla VI.7, P = 25,4 mm)KA = 0,91 (Tabla VI.8, Arena natural y canto rodado)

• El valor de � debe ser corregido:

�C = � . KR . KA = 0,50 . 1,0 . 0,91 (Sección VI.5.2)�C = 0,455

• Según la Tabla VI.9 el máximo valor de � permitido en condiciones deatmósfera común, es igual a 0,75. El valor de diseño de � debe ser el más bajoentre el � necesario por resistencia estructural (0,455) y el requerido porcondiciones de servicio (0,75). En este caso:

153



�D = 0,455

• Según la Tabla VI.10, el valor recomendado del asentamiento (T) paravaciar losas, vigas y columnas, está entre 6 y 11 cm. En este ejemplo se usará:

T = 3" = 7,5 cm

• Con los valores obtenidos, �D = 0,455 y T = 3", se emplea la fórmula 6.10o la Figura VI.3 para calcular la dosis de cemento:

C = 450 kgf/m3

• Los factores de corrección son:

C1 = 1,00 (Tabla VI.11, P = 25,4 mm)C2 = 0,90 (Tabla VI.12, arena natural y canto rodado)

• La dosis de cemento corregida es:

CC = C . C1 . C2 = 450 . 1,00 . 0,90 (Sección VI.6.2)CC = 405 kgf/m3

• Según la Tabla VI.13 el contenido mínimo de cemento permitido es 270kgf/m3, en ambientes no agresivos. Para el diseño de mezcla debe utilizarse el másalto entre el requerido por trabajabilidad (405) y el que asegura durabilidad (270).Entonces:

CD = 405 kgf/m3, con un volumen: 405 . 0,3 = 122 l/m3 (Sección VI.7.2)

• El volumen de aire atrapado puede estimarse con la fórmula (6.11):

V = C/P = 405/25,4V = 16 l/m3

• Con la fórmula (6.5a) se calcula el peso de agua, utilizando los valoresde diseño ya definidos:

a = C . � = 405 . 0,455

a = 184 kgf/m3 �184 l/m3

154



• No hay datos sobre el peso específico de los agregados así es que se utilizará� = 2,65 (véase Sección VI.7.4). La ecuación de volumen será:

A + G = �(A + G) (1.000 - 0,3 . C - a - V) (6.14b)A + G = 2,65 (1.000 - 0,3 . 405 - 184 - 16)A + G = 1.798 kgf/m3

• Sólo falta aplicar la fórmula (6.1b):

A = � (A + G) = 0,45 . 1.798A = 809 kgf/m3, con un volumen: 809/2,65 = 305 l/m3

• Por diferencia:

G = 1.798 - 809 = 989 kgf/m3, con un volumen: 989/2,65 = 373 l/m3

• En resumen, la dosificación quedará como se indica a continuación:

El volumen absoluto es el volumen que ocupan los componentes en lamezcla de concreto fresco. No debe confundirse con la dosificación en volumen,que indica el volumen aparente (al aire) de cada componente.

Ejemplo 2: Dosificación en volumenDesea expresarse en volumen la dosificación del Ejemplo 1.

• La dosis de cemento se calcula con la fórmula (6.20):

CV = C/42,5 = 405/42,5CV = 9,5 sacos/m3

• Como no se conocen los pesos unitarios de los agregados se utilizarán losvalores usuales promedio indicados en la Sección III.13: PU = 1,55 kgf/litro parala arena y PU = 1,45 kgf/litro para el agregado grueso. Aplicando la fórmula (6.21).

155


COMPONENTE PESO (kgf/m3) VOLUMEN ABSOLUTO (LITROS/m3)Cemento 405 122Agua 184 184Arena 809 305Grueso 989 373Aire - 16TOTAL 2.387 1.000


AV = AP/PU = 809/1,55AV = 522 litros/m3

GV = GP/PU = 989/1,45GV = 682 litros/m3

• Resumen:

Cemento = 9,5 sacos/m3

Agua = 184 litros/m3

Arena = 522 litros/m3

Grueso = 682 litros/m3

Nótese que, con la excepción del agua, los volúmenes aquí calculados, queson aparentes, difieren de los volúmenes absolutos calculados en el Ejemplo 1.

Ejemplo 3: DurabilidadSe pretende utilizar el concreto especificado en el Ejemplo 1 para

construir un muelle marino. Debe verificarse el diseño de mezcla e indicarcualquier cambio que sea necesario.

• El procedimiento, fórmulas y cálculos son iguales a los utilizados en elEjemplo 1, hasta determinar el valor corregido de �:

�C = 0,455

• Según la Tabla VI.9 el máximo valor permitido de � para concreto encontacto con agua de mar es 0,40, valor más bajo de los dos. Por tanto, en estecaso la condición de durabilidad-protección (� = 0,40) es más exigente que la deresistencia estructural (� = 0,455). Así es que:

�D = 0,40

• El procedimiento continúa igual que en el Ejemplo 1. Para obtener elasentamiento de T = 7,5 cm y � = 0,40, se requiere la siguiente dosificación:

156


COMPONENTE PESO (kgf/m3) VOLUMEN ABSOLUTO (LITROS/m3)Cemento 479 144Agua 192 192Arena 769 290Grueso 940 355Aire - 19TOTAL 2.380 1.000


Ejemplo 4: Diseño inverso parcialSe desea estimar la resistencia esperada a los 28 días con la dosificación

del concreto obtenida en el Ejemplo 3.

• En el Ejemplo 3, al igual que en el Ejemplo 1, el valor de �, por requisitoestructural, es � = 0,455, lo que permite satisfacer una resistencia media Fcr iguala 305 kgf/cm2. Ahora bien, en el Ejemplo 3 hubo que reducir el valor de � a 0,40para prevenir la corrosión de los refuerzos metálicos. Al reducir el valor de �, seobtendrá una resistencia Fcr superior a 305 kgf/cm2; para cuantificarlo se procedede modo inverso (véase Sección VI.10).

• Antes de emplear la fórmula (6.8) o la Figura VI.2, debe `descorregirse�el valor de �, dividiéndolo por KR y KA.

� = �C/(KR . KA) = 0,40/(1,0 . 0,91) (Sección VI.5.2)� = 0,44

• Con este valor de � = 0,44 la resistencia media esperada a los 28 días es: Fcr = 350 kgf/cm2

Ejemplo 5: Corrección por humedadEl concreto cuya dosificación fue calculada en el Ejemplo 1, va a

prepararse en una mezcladora cuya capacidad efectiva es de 3/4 m3. La arena y elgrueso tienen absorción de 3% y 2% respectivamente y la humedad al momentode hacer la mezcla es de 5% y 1,4% respectivamente.

• La dosis de cemento por metro cúbico de concreto y el valor � no debenalterarse, por lo que deben ajustarse las dosis de agua y de agregados para tomaren consideración que los agregados no están saturados con superficie seca. De lafórmula (6.17) se despeja Gw:

Gw = Gsss (100 + w) / (100 + Ab) (6.17a)Gw = 989 (100 + 1,4) / (100 + 2) = 983 kgf/m3

• Para la arena se procede de manera similar:

Aw = Asss (100 + w) / (100 + Ab) (6.17b)Aw = 809 (100 + 5) / (100 + 3) = 825 kgf/m3

• En un metro cúbico de concreto, el agregado grueso seco absorberá 6litros de agua y la arena sobresaturada aportará 16 litros. La dosis de agua será:

157



aM = aD + Asss - Aw + Gsss - Gw (6.18)aM = 184 + 809 - 825 + 989 - 983 = 174 litros/m3

• Para la capacidad de 3/4 m3 de la mezcladora habrá que reducirproporcionalmente los pesos de los componentes, que están expresados por metrocúbico. En resumen, la dosificación (en kgf) quedará como sigue, para lascondiciones de humedad de este ejemplo:

• Los valores de � y � no fueron alterados. Para calcularlos debe utilizarselos pesos de agregados saturados con superficie seca y la cantidad total de agua,que es la que se dosifica más la que aporta (en este caso) la arena menos la queabsorbe el agregado grueso.

Ejemplo 6: Comparación de agregadosEn una localidad, con ambiente no agresivo, donde el transporte de la

piedra picada resulta muy oneroso, se desea evaluar la alternativa de utilizar cantorodado, limpio, de un préstamo cercano. Ambos agregados tienen tamaño máximoigual a 11/2 pulgadas y la evaluación consiste en comparar las dosis de cementorequeridas al emplear uno u otro agregado, para dos niveles de resistencia media:230 y 320 kgf/cm2, respectivamente. En todo caso se empleará arena natural, y sebuscará un asentamiento de 10 cm.

• El procedimiento es similar al utilizado para resolver el Ejemplo 1,aplicado a cada tipo de agregado y sólo hasta calcular la dosis de cemento:

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COMPONENTE POR m3 POR m3 POR MEZCLADORA

sss (w = Ab) w Ab w AbCemento 405 405 304Agua 184 174 130,5Arena 809 825 619Grueso 989 983 737TOTAL 2.387 2.387 1.790,5� 0,455 0,455 0,455� 0,45 0,45 0,45


• Los resultados obtenidos evidencian que es posible obtener concretos deigual resistencia y asentamiento, con dosis similares de cemento, al emplear cantorodado en lugar de piedra picada, dosis más semejantes aun para resistencias másbajas.

Ejemplo 7: Diseño inversoSe desea calcular la resistencia que puede obtenerse de un concreto para

prefabricados, que será compactado con alta energía mediante vibradoresexternos; la dosis máxima de cemento a emplear es de 12 sacos/m3. Se dispone depiedra picada con tamaño máximo de 3/4" y arena triturada sin ultrafinos.

• Estando previsto utilizar vibradores de encofrado, la mezcla puede sermuy seca, por ejemplo T = 1 cm. Con valores menores, asentamiento nulo, no esposible utilizar el método de diseño de mezcla desarrollado en este Manual.

• De acuerdo con lo indicado en la Sección VI.10, debe calcularse la dosisC (`descorregida�) dividiendo la dosis real (CD) por los factores de corrección.

CD = 12 sacos . 42,5 kgf/saco = 510 kgf/m3

C1 = 1,05 Tabla VI.11C2 = 1,28 Tabla VI.12

C = CD / (C1 . C2)= 510 / (1,05 . 1,28)C = 379 kgf/m3

159


PIEDRA CANTO

PICADA RODADO

•VALOR DE �, FÓRMULA (6.8A) O FIGURA VI.2Para Fcr = 320 kgf/cm2 0,48 0,48Para Fcr = 230 kgf/cm2 0,63 0,63• FACTOR KR, TABLA VI.7 0,91 0,91• FACTOR KA, TABLA VI.8 1,00 0,91

• CORRECCIÓN �c = � . KR . KA (SECCIÓN VI.5.2)Para Fcr = 320 kgf/cm2 0,44 0,40Para Fcr = 230 kgf/cm2 0,57 0,52•DOSIS DE CEMENTO, FÓRMULA (6.10) O FIGURA VI.3, T = 10 cmPara Fcr = 320 kgf/cm2 492 558Para Fcr = 230 kgf/cm2 352 396• FACTOR C1, TABLA VI.11 0,93 0,93• FACTOR C2, TABLA VI.12 1,00 0,90• CORRECCIÓN CC = C . C1 . C2 (SECCIÓN VI.6.2)Para Fcr = 320 kgf/cm2 458 467Para Fcr = 230 kgf/cm2 327 331


• El valor de � se obtendrá empleando la fórmula 6.10 o la Figura VI.3,entrando con C = 379 kgf/m3 y T = 1 cm:

�D = 0,41

• Este valor hay que `descorregirlo� dividiéndolo por los factores decorrección.

KR = 1,05 Tabla VI.7KA = 1,14 Tabla VI.8

� = �D / (KR . KA)= 0,41 / (1,05 . 1,14)� = 0,34

• La resistencia media a los 28 días se obtendrá empleando la fórmula 6.8o la Figura VI.2, entrando con � = 0,34.

R = 433 kgf/m3

Es posible obtener resistencias más elevadas utilizando un aditivoreductor de agua, tal como se indica en la Sección VII.3.3.

Ejemplo 8: Ajuste de la Relación TriangularUna mezcla de concreto diseñada para una resistencia de 300 kgf/cm2 y

un asentamiento de 5 cm, con 350 kgf/m3 de cemento y 175 litros/m3 de agua, almezclarla requirió sólo 167 litros de agua para obtener los 5 cm de asentamiento.Se desea calcular la constante � específica del diseño y de los materialesempleados, así como las dosis de cemento y de agua realmente necesarias paralograr el valor � de diseño pretendido, manteniendo el valor del asentamiento.

• Al emplear menos agua, ya no está alcanzándose un metro cúbico deconcreto; la disminución es de:

�agua = 175 - 167 = 8 litros

• Las cantidades mezcladas deben ser corregidas por el siguiente factor,para que rindan 1 m3 de concreto.

factor de volumen = 1.000 / (1.000 - 8) = 1,008

160



entonces:

C = 1,008 . 350 = 352,8 kgf/m3

a = 1,008 . 167 = 168,3 litros/m3

• Para calcular el valor � de diseño se emplea la fórmula (6.5):

�D = aD / C = 175 / 350 = 0,50

• El valor � realmente empleado en la mezcla se calcula de forma similar:

�R = aR / C = 168,3 / 352,8 = 0,477

• Se aplica la fórmula (6.19a) para obtener el valor � particular de lamezcla:

� = C . �1,3 = 352,8 . 0,4771,3 = 134,8

• Por tanto, la forma particular de la Relación Triangular, para losmateriales utilizados en la mezcla y asentamiento de 5 cm, será:

C = 134,8 / �1,3 (6.19b)

• Esta fórmula (6.19b) se emplea para calcular la dosis de cementonecesaria a fin de obtener los valores de diseño: � (0,50) y asentamiento (5 cm):

C = 134,8 / 0,501,3 = 332 kgf/m3

• La dosis de agua necesaria, según la fórmula (6.5a), será:

a = �D . C = 0,50 . 332 = 166 litros/m3

• De manera que, con los materiales empleados, se obtendrá una mezclacon � = 0,50 y T = 5 cm, utilizando 332 kgf/m3 de cemento y 166 litros/m3 deagua, en lugar de los calculados originalmente en el diseño.

Ejemplo 9: Ajuste de la Ley de AbramsCon las cantidades calculadas en el Ejemplo anterior se prepararon dos

mezclas de prueba. A continuación se resume la dosificación y los resultados deresistencia obtenidos a los 28 días:

161



Se desea calcular la constante M particular de la mezcla, el valor �necesario realmente para lograr los 300 kgf/cm2 pretendidos, y la dosis decemento para lograrlo.

• Para calcular la constante M se emplea la fórmula (6.8b) con los datosrespectivos de las dos pruebas realizadas:

M = R28 . 8,69�

M1 = 339 . 8,690,477 = 950,8M2 = 319 . 8,690,50 = 940,4

y el valor promedio es M = 945,6

• La fórmula particular será

R28 = 945,6 / 8,69� (6.8c)

• Esta fórmula (6.8c) se emplea para calcular el valor � realmentenecesario para obtener la resistencia pretendida de 300 kgf/cm2:

� = (log 945,6 - log 300) / log 8,69 = 0,53

• La dosis de cemento se calcula con la fórmula (6.19b) obtenida en elEjemplo anterior:

C = 134,8 / �1,3 = 134,8 / 0,5231,3 = 313 kgf/m3

y

a = 0,53 . 313 = 166 litros/m3

Estas dos fórmulas

C = 134,8 / �1,3 (6.19b)

162


PRUEBA 1 PRUEBA 2

Cemento (kgf/m3) 352,8 332

Agua (litros/m3) 168,3 166

� 0,477 0,50

Resistencia (kgf/cm2) 339 319


R28 = 945,6 / 8,69� (6.8c)

resultan específicas para la mezcla estudiada, y válidas siempre que se mantengantanto el asentamiento como los materiales componentes. Al emplearlas no serequiere aplicar factores correctores, ya que quedaron incluidos en lascorrespondientes constantes.

Pueden ser utilizadas, dentro de cierto rango, para otros niveles deresistencia, y se pueden graficar (incluso en un único gráfico que englobe ambas)de manera que se facilite su manejo.

A medida que se produzca concreto con buenos controles, y especialmentesi se trabaja con varios niveles de resistencias (siempre con asentamiento constante),se pueden corregir y precisar más las fórmulas particulares.

Ejemplo 10: Diferente cementoLa resistencia del concreto colocado en una obra está promediando 267

kgf/cm2. Hasta el momento se ha empleado cemento cuya resistencia ISO es 425kgf/cm2, que debe ser cambiado por otro cemento cuya resistencia ISO es 317kgf/cm2. Debe calcularse la alteración de resistencia esperada en el concreto.

• Para calcular la resistencia esperada en el concreto, empleando el nuevocemento, se utiliza la fórmula (6.15):

Rc2 = Rc1 . Rm2 / Rm1 = 267 . 317 / 425Rc2 = 200 kgf/cm2

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CAPÍTULO VIIADITIVOS

VII.1 GENERALIDADES

Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que seañaden en pequeña proporción a los componentes principales de los morteros ode los concretos, durante su mezclado, con el propósito de modificar algunas delas propiedades de las mezclas en estado fresco o en estado endurecido. Laslimitaciones y especificaciones para el uso de aditivos se presentan en el Artículo3.5 de la Norma COVENIN 1753, “Proyecto y diseño de obras en concretoestructural”.

Los aditivos representan un gran adelanto dentro de la industria de laconstrucción con concreto. Muchos de los concretos de los últimos veinte años nohubieran tenido cabida sin los aditivos. Si bien estos productos históricamentecomenzaron con comportamientos erráticos y con una composición variable y malconocida, en la actualidad se ha llegado a efectividades muy favorables yconstantes, conociendo perfectamente los fundamentos en los que se basan. Laindustria de la construcción, que fue cautelosa en la aceptación de los aditivos, hoydía los emplea abundante y confiadamente.

En Venezuela los aditivos llegan a finales de los años cuarenta. En ladécada de los setenta se comienza su fabricación en el país, incorporandoprogresivamente mayor proporción de materias primas nacionales. En la actualtecnología del concreto, los aditivos han perdido su primitivo carácter misteriosoy con ellos se pueden obtener concretos de mayores exigencias. No resultaexagerado afirmar que, en muchos casos, un aditivo permite el uso deprocedimientos constructivos menos costosos.

Los aditivos no siempre han sido usados en forma racional. Convienedestacar que tales productos tienen un campo específico de acción y no debenconsiderarse como una panacea de carácter general. Un mismo aditivo puedeactuar de manera cuantitativa muy diferente con mezclas distintas en su diseño oen sus materiales componentes.

Al evaluar la conveniencia o no del uso de un determinado aditivo sedeben tomar en cuenta, no sólo las ventajas que se supone reportará su empleo,sino también las precauciones adicionales a respetar durante todo el proceso.Además del incremento de costo directo que supone la incorporación de uncomponente adicional, hay que evaluar el costo del control de calidad máscuidadoso que su empleo obliga. Dosis excesivas de aditivos pueden generarreacciones imprevistas (fraguados instantáneos, concreto que no endurece,

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segregación y exudación excesiva, disminución importante de las resistencias), yuna dosis insuficiente podría no tener efectos.

La presencia cada vez mayor de productos de alto rendimiento, enparticular los denominados aditivos superplastificantes, cuyo efecto tienelimitaciones en el tiempo de duración de su efectividad sobre el concreto fresco,obliga a una cuidadosa planificación de todas las etapas del proceso desde ladosificación del concreto hasta su compactación, acabado y curado.

En general se recomienda seguir las indicaciones de uso señaladas por losfabricantes pero, para obtener resultados óptimos, es imprescindible comprobar laefectividad del producto con los materiales y condiciones que se van a utilizar enla obra. Las dosis recomendadas en la literatura técnica y divulgativa debentomarse sólo como índices aproximados. Las dosis reales deben ser estudiadas paralas condiciones particulares de cada caso mediante la ejecución de mezclas deprueba debidamente controladas. Algunas especificaciones obligan al fabricante aseñalar, además de la dosis normal recomendable, la dosis máxima permisible. Lasdosis de aditivos se expresan en cantidades proporcionales al peso de cemento yson, según el aditivo, del orden de pocas décimas de por ciento hasta pocasunidades de por ciento (desde 0,1% hasta 5% del peso del cemento). Supresentación es normalmente en forma líquida para ser incorporado directamente,aunque también existen presentaciones en polvo o en líquidos concentrados paradisolución.

La influencia de los aditivos sobre el tiempo de fraguado, consistencia yotras propiedades de la pasta de cemento o del mortero, y la respectiva influenciasobre la consistencia, el tiempo de fraguado y la trabajabilidad del concreto, siguenen general la misma tendencia, sin embargo, la magnitud de los efectos para amboscasos puede ser muy diferente. Por eso el aditivo debe evaluarse y seleccionarsemediante pruebas hechas en concreto directamente, de acuerdo con lo señalado enla Norma COVENIN 351, “Aditivos químicos utilizados en el concreto. Métodos deensayo”, ASTM C494 y ASTM C1017. La determinación del tiempo de fraguadodebe realizarse en mortero cernido del concreto, pero nunca en mortero o pasta decemento especialmente preparados.

El efecto de los aditivos sobre las propiedades del concreto depende, demanera muy importante, de las características del cemento empleado. Con algunoscementos el efecto puede ser el esperado, mientras que con otros su efectividadpuede resultar disminuida, e incluso se puede llegar a dar el efecto contrario. Portales razones, el uso de determinado aditivo sólo puede ser convenido una vezconcluidas las pruebas que demuestren su efectividad y economía para cada casoespecífico.

La calidad de los aditivos químicos se evalúa con la Norma COVENIN356, “Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones”, la COVENIN 357, “Aditivosincorporadores de aire para concreto. Especificaciones”, y ASTM C494 y C260.

Hay otros productos no químicos que se añaden al cemento, a los

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morteros o al concreto, buscando obtener alguna característica ventajosa; suelenser finos polvos inorgánicos que se denominan `adiciones�, como por ejemplo: lascalizas molidas que se usan para favorecer la plasticidad de las mezclas, laspuzolanas y la microsílice (véase Sección III.8).

VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS

En algunas normas los aditivos son clasificados por sus efectos sobre lasmezclas (véase Tabla VII.1). Tal es el caso de la Norma COVENIN 356, de lasASTM C494 y C1017 y, con mayor detalle y extensión, de las ISO-RILEM. Esaclasificación representa una cierta limitación, ya que algunos aditivos ejercen,simultáneamente, varios efectos sobre las mezclas y algunas de esas acciones noestán explícitamente consideradas en las clasificaciones normativas. Por ello, paraanalizar el efecto de los distintos tipos de aditivos sobre las propiedades delconcreto, aquí serán agrupados de la siguiente manera:

a) Modificadores de la Relación Triangular (Sección VII.3).b) Mejoradores de la Tixotropía o Superplastificantes (Sección VII.4).c) Modificadores del Tiempo de Fraguado (Sección VII.5).d) Impermeabilizantes (Sección VII.6).e) Incorporadores de Aire (Sección VII.7).

Los fabricantes de aditivos químicos para el concreto compiten entre sícon ofertas de productos, en muchos casos de muy similares acciones, cuyascaracterísticas más frecuentes se orientan a modificar las velocidades del tiempo defraguado, acelerándolo o retardándolo, o a buscar mayor plasticidad de la mezcla,de manera moderada o de manera muy pronunciada. El mecanismo para lograrmayor plasticidad se obtiene, como veremos más adelante, con ciertosprocedimientos físico-químicos que permiten, paradójicamente, la reducción departe del agua de mezclado. Como efecto colateral importante, ésto favorece laganancia de resistencia mecánica, acción que no figura en la clasificaciónnormativa, quizá porque se obtiene como consecuencia de la reducción de larelación agua/cemento (�).

Hay otros efectos complementarios, tales como: la acciónimpermeabilizante o hidrófoba, la de endurecedor de superficies, inhibitoria de lacorrosión, fungicida, colorante y otros, todos ellos susceptibles de serdesarrollados por aditivos específicos.

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VII.3 MODIFICADORES DE LA RELACIÓN TRIANGULAR

Este grupo de aditivos comprende fundamentalmente los señaladosanteriormente como Tipo A y Tipo F. Su empleo adecuado permite modificarbeneficiosamente la Relación Triangular explicada en la Sección I.7.1,representada nuevamente en la Figura VII.1 y cuya expresión matemática se repiteen la fórmula:

C = k . Tn/ �m (1.1)

Los aditivos Tipo A y Tipo F modifican una o varias de las constantes k,m, y n según el efecto que predomine en su acción final, la cual puede clasificarseen: a) acción plastificante; b) ahorrador de cemento; c) reductor de agua; o, d) unacombinación de cualquiera de ellas. Evidentemente que cualquier acción quemodifique la relación agua/cemento afectará también, de manera indirecta, laresistencia del concreto. Los aditivos agrupados en esta categoría están compuestospor: ácidos lignosulfónicos, hidróxidos carboxílicos, así como modificaciones yderivaciones de éstos, carbohidratos, sales de zinc, boratos y fosfatos y otros.Algunos de estos productos pueden causar, además, retardos en el tiempo defraguado. En algunos casos se utilizan expresamente aditivos que producen laacción combinada de reducción de agua y retardo de fraguado o de reducción deagua y aceleración de fraguado (Tipo D y Tipo E). La acción reductora de agua(efectividad) puede variar de un 5% a 12% en el Tipo A y de 12% a 30% en el TipoF. El valor de la efectividad debe ser suministrado por el fabricante, en la HojaTécnica del producto.

VII.3.1 Acción PlastificanteEsta acción se pone de manifiesto cuando, al añadir la dosis de aditivo

Tipo A o Tipo F, se obtiene un incremento de moderado a significativo en elasentamiento medido con el Cono de Abrams (véase Figura VII.2, a y b,

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TABLA VII.1TIPOS DE ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS, SEGÚN COVENIN 356:1994

TIPO EFECTOS SOBRE LAS MEZCLAS

A Reductores de agua

B Retardadores de fraguado

C Aceleradores de fraguado

D Reductores de agua y retardadores

E Reductores de agua y aceleradores

F Reductores de agua de alto rango

G Reductores de agua de alto rango y retardadores


respectivamente). Este incremento de fluidez se logra sin modificar la dosis decemento ni la relación agua/cemento.

El efecto plastificante puede ser cuantificado si se calcula un valor ficticiode � (�f) definido como:

�f = �ficticio = �real / (1-efectividad) (7.1)

donde la efectividad se expresa en tanto por uno. Es evidente que �f > �real

Si se sustituye este valor de �f en la fórmula (1.1), se colocan además losvalores de m y n correspondiente a piedra caliza triturada de tamaño máximo unapulgada y arena natural, y se despeja el asentamiento T, se obtiene la siguienteexpresión:

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FIGURA VII.1RELACIONES BÁSICAS DEL CONCRETO


T0,16 = C . �f1,3 / 117,2 (cm) (1.1.b)

El análisis de esta fórmula indica que, si se mantiene constante la dosisde cemento, el asentamiento será mayor cuanto mayor sea el valor ficticio de � elcual, a su vez, se incrementa en función de la efectividad del aditivo. Las dosisoriginales de cemento, agua y agregados se mantienen igual.

EjemploUna mezcla de concreto fue diseñada con diez (10) sacos de cemento y

193 litros de agua por metro cúbico de concreto, para obtener una resistenciapromedio de 340 kgf/cm2 a los 28 días. El asentamiento esperado, según la FiguraVI.3, es 5 cm. Las condiciones de vaciado requieren un asentamiento mayor pero,debido al clima muy desecante, no debe aumentarse la dosis de cemento. Sepregunta qué asentamiento puede esperarse si se utiliza un aditivo plastificante(Tipo A) con una efectividad de 10%.

• El peso de un saco de cemento es 42,5 kgf, así es que el valor �, que noserá alterado, es:

� = a/C = 193/425 = 0,454 (6.5)

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FIGURA VII.2INFLUENCIA DE ADITIVOS PLASTIFICANTES SOBRE EL ASENTAMIENTO DE LAS MEZCLAS


• El efecto del aditivo plastificante puede simularse calculando un valorficticio de �:

�f = �r / (1-efect.) = 0,454/(1-0,1) (7.1)�f = 0,504

• Ahora se utiliza la fórmula (1.1.b) o la Figura VI.3; con C = 425 kgf/m3

y �f = 0,504 se obtiene: T = 12 cm

• Las cantidades de cemento y agua son iguales que en el diseño original yel valor real de � sigue siendo 0,454, por lo que no hay alteración de la resistencia.El uso del aditivo permite aumentar el asentamiento de 5 cm a 12 cm.

VII.3.2 Ahorro de CementoCuando la acción final requerida es ahorrar en contenido de cemento, los

aditivos Tipo A y Tipo F proporcionan este efecto al permitir reducir las dosis decemento y de agua sin alterar la relación agua/cemento original y sin perder lafluidez original de la mezcla. Se calcula el valor ficticio de � (�f) con la fórmula(7.1); y la nueva dosis de cemento se cuantifica utilizando la ya enunciada fórmula(1.1.a):

�f = �ficticio = �real / (1-efectividad) (7.1)

Creducido = 117,2 . T0,16 / �f1,3 (kgf/m3) (1.1.a)

El análisis de esta expresión indica que, si se mantiene constante el valordel asentamiento, la dosis de cemento podrá reducirse en la medida en queaumente el valor ficticio de �, que es función directa de la efectividad del aditivo.La dosis de agua se calculará mediante la fórmula:

agua = a = �real . Creducido (7.2)

La nueva dosificación de la mezcla tendrá menos cemento y agua (con elmismo valor de la relación � que la dosificación original) por lo que habrá queaumentar la cantidad de agregados para mantener el volumen total de mezcla.

Cuando se quiera reducir la dosis de cemento por motivos económicos,habrá que valorar el ahorro en cemento contra los costos de emplear el aditivo,tanto en material (producto) como en control. La mayoría de las veces, la razónpara reducir la cantidad de cemento no es económica sino técnica: se trata decontrolar problemas de exudación y retracción excesivas causadas por altas dosisde cemento.

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EjemploLas estructuras de un muelle marino están siendo fabricadas con un

concreto de asentamiento igual a 8,5 cm y resistencia media de 310 kgf/cm2 a los28 días. Se emplean 550 kgf/m3 de cemento y � = 0,40 (de acuerdo con la TablaVI.9). Se quiere reducir la dosis de cemento, empleando un aditivo Tipo A conefectividad de 11%. Debe calcularse la nueva dosis de cemento y de agua.

• La cantidad de agua, según el diseño original es:

a = C . � = 550 . 0,40 (6.5a)

a = 220 l/m3

• Para estimar el efecto del aditivo, se calcula un valor ficticio de �:

�f = �r / (1 - efect.) = 0,40/(1 - 0,11) = 0,45 (7.1)

• La nueva dosis de cemento se calcula con la fórmula (1.1.a) o usando laFigura VI.3; con T = 8,5 cm y � = 0,45 se obtiene: C = 466 kgf/m3

• Para no alterar el valor real de �, se tiene:

a = �real . Credu = 0,40 . 466 (7.2)

a = 186 l/m3

• El empleo del aditivo permitió reducir en 2 sacos/m3 la dosis de cemento.La disminución del volumen de pasta será:

�pasta = �c + �a = (550 - 466) . 0,3 + (220 - 186)

�pasta = 59,2 l/m3

• Esta disminución en volumen deberá ser compensada con un aumentoen la cantidad de agregados. Suponiendo un peso unitario de 1,6 kgf/litro para elagregado combinado:

�agr = 59,2 . 1,6 = 95 kgf/m3

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VII.3.3 Reducción de AguaEn este caso el objetivo es reducir la cantidad de agua manteniendo

constantes la dosis de cemento y la fluidez de la mezcla con lo que, al disminuirel valor de la relación �, se obtendrá mayor resistencia mecánica y durabilidad(menos porosidad) del concreto endurecido. Es frecuente llamar `mejoradores deresistencia� a los aditivos Tipo A y Tipo F, lo cual no es estrictamente correcto yaque no actúan sobre la Ley de Abrams (no la modifican) sino que su uso permitedisminuir el valor de � sin perder asentamiento ni emplear más cemento. Elincremento de resistencia es una consecuencia de poder reducir el valor de �(véase Figura VII.3). El nuevo valor de � será:

�reducido = �original (1- efectividad) (7.3)

El valor esperado del asentamiento es el mismo que el de la mezclaoriginal así como la dosis de cemento, que no cambia. La cantidad de agua serácalculada mediante:

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FIGURA VII.3EFECTO DE UN SUPERPLASTIFICANTE EN LAS RESISTENCIAS A COMPRESIÓN DEL CONCRETO


areducida = aoriginal (1- efectividad) (7.4)

o:

areducida = �reducido . Coriginal (7.5)

con lo que habrá que aumentar, ligeramente, la cantidad de agregadospara mantener el volumen de mezcla.

EjemploEl concreto para la estructura de un edificio residencial fue diseñado para

un asentamiento de 10 cm y resistencia de 275 kgf/cm2, con 370 kgf/m3 decemento y valor � igual a 0,55 según la Figura VI.2. Se quiere usar un aditivo TipoA para alcanzar una resistencia de 300 kgf/cm2, sin afectar el asentamiento ni lacantidad de cemento. Se pregunta cuál debe ser la efectividad del aditivo.

• En el diseño original, el volumen de agua es:

a = C . � = 370 . 0,55 (6.5a)

a = 203,5 l/m3

• Se debe emplear la fórmula (6.8a) o la Figura VI.2 para calcular el valorde � requerido para la resistencia de 300 kgf/cm2; esto es � = 0,51.

• De la fórmula (7.3) se despeja la incógnita `efectividad�:

efectividad = 1 - �red / �orig (7.3a)

efectividad = 1 - 0,51/0,55 = 0,073

• Se deberá dosificar el aditivo para lograr una efectividad de 8%. Lanueva dosis de agua es:

ared = �red . Corig = 0,51 . 370 (7.5)

ared = 188,7 l/m3

Con el empleo del aditivo, la dosis de agua se reduce de 203,5 litros a188,7 litros, el valor de � disminuye de 0,55 a 0,51, la cantidad de cemento semantiene en 370 kgf/m3 y la resistencia aumenta de 275 a 300 kgf/cm2.

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VII.4 MEJORADORES DE LA TIXOTROPÍA. PLASTIFICANTESY SUPERPLASTIFICANTES

La propiedad de las mezclas que se conoce como `tixotropía� (véaseSección II.1), consiste en la capacidad del material en su estado fresco, de atiesarsecuando está en reposo y de fluidificarse cuando está en movimiento; esintensificada, en mayor o en menor grado, por la acción de los aditivos reductoresde agua con acción plastificante. Dada la beneficiosa influencia de este efecto sobrela acomodación de la mezcla en los encofrados, rellenándolos a cabalidad yenvolviendo los aceros de refuerzo y, dada la disminución de los riesgos desegregación de los granos de los agregados, así como la moderación a los efectosnocivos de la exudación, el papel de estos aditivos es importante. Estánconstituidos, fundamentalmente, por condensados sulfonados de naftalina omelamina. Cumplen con los requisitos especificados en la Norma COVENIN 356para los aditivos Tipo F y Tipo G, y ASTM C1017 Tipos I y II.

En términos generales, un concreto sin aditivos puede mantenersecohesivo con asentamientos hasta de 12 a 15 centímetros. Si se trata de aumentarel asentamiento mediante la adición de agua, es casi seguro que la mezcla presentesegregación. Con los aditivos plastificantes habituales, que aumentan la tixotropíasin afectar la cohesividad, se puede lograr hasta unos 18 centímetros deasentamiento sin segregación. Esto es posible no sólo en los valores límites, sinoen cualquier nivel de fluidez. La ventaja evidente del aditivo es que permiteobtener estos beneficios sin afectar la resistencia mecánica, debido al efectosimultáneo de la reducción del agua. A medida que aumenta el poder o lacapacidad de acción del aditivo, denominado `rango� o efectividad, sus efectosresultan más acentuados, hasta llegar a los altos rangos de los superplastificantes(del orden de 30%) con los cuales se pueden obtener concretos autonivelantes querequieren poca acción mecánica de compactación para su acomodo en los moldes,concretos que también son llamados reoplásticos, con asentamientos del orden delos 20 centímetros o más.

Para este tipo de concretos, el Cono de Abrams no es el mejorprocedimiento para medir el efecto superplastificante. En cualquier caso, el controlde asentamiento debe hacerse antes de añadir el aditivo y el incremento puedeevaluarse mediante la Mesa de Caídas o, inclusive, visualmente. Para que losconcretos autonivelantes no sufran segregación se requiere una granulometríaespecial, con mayor proporción de finos.

El efecto fluidificante de estos aditivos es limitado en el tiempo auncuando es suficiente para ser incorporado en la planta de premezclado y, luego,trasladar el concreto al sitio de obra. En aquellos casos en los cuales se incorporaen sitio deberán añadirse de 70 a 100 revoluciones de mezclado en el camión,antes de la descarga. Cuando, como consecuencia de demora en el traslado desde

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la planta a la obra, ocurran pérdidas de asentamiento, podrán hacerse ajustesadicionales antes de la descarga. Otra práctica recomendada es añadir parte deladitivo en la planta y el resto en el sitio de obra.

La colocación de los concretos autonivelantes es rápida y fácil lográndoseuna compactación apropiada con mucho menos energía o esfuerzo que para elconcreto convencional. Por sus características especiales deben extremarse loscontroles de calidad en las distintas etapas a saber: Selección de materiales,dosificación, almacenamiento, mezclado, transporte, colocación, consolidación,acabado y curado; además del estricto control en la medición e incorporación deladitivo, es preciso el control de asentamiento y redosificación o dosificaciónprogresiva.

Cuando los aditivos de alto rango son empleados como reductores deagua, su efecto es muy pronunciado lo que permite obtener valores de relaciónagua/cemento muy bajos (0,26 a 0,33) con el consiguiente incremento de lasresistencias y sin segregación. Se requiere que la mezcla original tenga unasentamiento inicial, sin aditivo, de 3 pulgadas a 7 pulgadas.

Los aditivos superplastificantes son particularmente útiles en lassiguientes situaciones:

a) Por su facilidad de bombeo y las altas resistencias a edades tempranas (véase Figura VII.3), para fabricación de elementos de concreto pretensado, concreto a la vista o de obra limpia y sistemas de erección con encofrados deslizantes o sistema túnel.

b) Por su mayor resistencia a la abrasión, en pisos industriales.c) Donde sea conveniente controlar el calor de hidratación y la retracción,

así como facilitar la colocación del concreto, como ocurre en concretos masivos, con secciones mayores de 60 centímetros, y en grandes vaciados.

VII.5 MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO

Tanto para acelerar los tiempos de fraguado como para retardarlos, sedispone de aditivos efectivos y de uso confiable. Para comprender estos efectossobre la velocidad de las reacciones hay que recordar las diferencias entre elfenómeno del fraguado y el desarrollo de resistencia, términos que a veces se usanequivocadamente como sinónimos. Aunque no represente la absoluta realidad delas reacciones, en la Figura VII.4 pueden apreciarse ambos fenómenos, medianteuna gráfica de índole didáctica.

VII.5.1 Aditivos AceleradoresLos aditivos aceleradores pueden considerarse formando dos grupos: a)

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los de alta velocidad de reacción y; b) los de ganancia más moderada en laaceleración de la reacción. En el primer caso, el fraguado o atiesamiento puedeproducirse a los pocos segundos de su aplicación. Suelen generar una elevadatemperatura en la masa de concreto que obliga a manejarlo con guantes. Suempleo más frecuente está en las reparaciones de vías de agua para producirtaponamientos, o en la cobertura de superficies con mortero, aplicado o disparado,tratando de evitar su desprendimiento. Su fundamento químico suele estar basadoen una alta alcalinidad con lo cual logran la aceleración de las resistenciastempranas pero lesionan las de larga edad. Estos productos pueden ser riesgosos ala salud y deben ser prudentemente manejados.

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FIGURA VII.4PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU RESISTENCIA


Los aditivos de moderada aceleración en la velocidad de fraguado tienensu principal campo de aplicación en los climas fríos. El acelerador por excelenciaes el cloruro de calcio (CaCl2) cuyo efecto es notable al activar las reacciones dehidratación del cemento que, de otra manera, se harían más lentas comoconsecuencia de las bajas temperaturas. No es aconsejable colocar concreto pordebajo de los 10ºC. Sin el uso de aditivos aceleradores sólo quedaría el recurso decalentar la masa de concreto. En una época se intentó introducir calor mediante laelectrificación de la red de armaduras o refuerzos metálicos pero se desistió aldescubrir que ese procedimiento reduce la adherencia acero-concreto y abre lapuerta al mecanismo de la corrosión electroquímica. En climas fríos, la adición ala mezcla de aditivos con cloruro de calcio en una proporción de hasta un 2% enpeso del cemento, produce comprobados beneficios para contrarrestar el atraso enla ganancia de resistencia. Por esa razón es frecuente el uso de esos aceleradores enzonas frías; pero, en climas cálidos, no son necesarios porque la temperaturaelevada es un catalizador acelerante de las reacciones y porque el efecto químicoes menos pronunciado. Además, está comprobada la potencialidad de corrosióndel acero de refuerzo en presencia del radical cloruro. En algunos países, lasespecificaciones normativas restringen severamente el empleo de estos aditivos;como respuesta los fabricantes acuden a la preparación de aditivos con funciónacelerante similar, basados en otros principios químicos diferentes de los cloruros,entre los que se encuentran: nitratos, nitritos y carbonatos, que son más costosos.

El desarrollo temprano de las resistencias no afecta sus valores finales,descartando así la idea de que un fraguado más rápido signifique, en consecuencia,una elevación de las resistencias a largo plazo.

VII.5.2 RetardadoresPor el contrario, en climas cálidos, los aditivos retardadores de fraguado

tienen amplias oportunidades de empleo. Cuando el tiempo requerido para lasoperaciones de transporte, colocación y vibrado del concreto es mayor que el lapsoestimado para el fraguado inicial de la mezcla, es necesario retardar esa reacción.Los retardadores de fraguado son poco menos que imprescindibles para fabricarconcretos en localidades de clima cálido aunque debe llevarse un buen control enobra ya que pueden favorecer el fenómeno de retracción.

Un uso importante de los retardadores de fraguado se relaciona con laeliminación de las llamadas juntas frías en el vaciado de una pieza estructural degran volumen. Cuando el tamaño de estas piezas es tal que, con los mediosdisponibles no puede lograrse la colocación de toda la masa de concreto antes delinicio de fraguado, es conveniente regular la dosis de incorporación de aditivosretardadores a las sucesivas porciones de vaciado tratando de lograr que elconjunto completo alcance su fraguado casi simultáneamente; la última porción deconcreto se coloca sin necesidad del aditivo retardador.

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Retardos de hasta dos o tres horas no suelen acarrear inconvenientes;pueden lograrse tiempos más largos pero requieren pruebas previas y muy buenoscontroles sobre la mezcla ya que pueden producir o surgir efectos secundarios. Enlas obras usuales no se justifican retardos superiores a las seis horas.

La formulación química de los aditivos retardadores consiste,usualmente, en el empleo de azúcares o productos de similar composición(hidrocarboxílicos). Sin embargo, en ciertas circunstancias se ha conocido el usode sacarosa o azúcar común como inhibidor en pequeñas dosis. El efectoproducido por el azúcar es muy sensible a la composición del cemento usado enla mezcla por lo que, en algunos casos, puede generar el efecto esperado oexagerado, pero en otros no causar ningún efecto; más aún, se conocen situacionesdonde se revirtió el fenómeno. Los retardadores bien formulados potencian suacción en función de la dosis que, cuanto mayor sea, más retardo producen. Estadetallada información debe suministrarla el fabricante del producto, como unaguía orientadora para su uso. Debe advertirse que las altas temperaturascontrarrestan el efecto retardador del aditivo: Mientras más altas, menorefectividad. Muchos de los aditivos retardadores comerciales pueden producir,además, el efecto plastificante que favorece la fluidez. Usualmente esta dobleacción está asociada con la dosis y sólo es plastificante para dosis bajas, pero tieneefecto retardador y plastificante para dosis elevadas (véase Figura VII.5).

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FIGURA VII.5DOBLE EFECTO DE PLASTIFICACIÓN Y RETARDO DE FRAGUADO, DE UN ADITIVO TIPO D O TIPO G


VII.6 IMPERMEABILIZACIÓN

El concreto tiene una relativa facilidad para absorber agua en sus capassuperficiales debido a su estructura perimetral de poros; ésta no suele estarinterconectada con la red interna de poros, por lo cual el concreto ofrece una altaresistencia a ser atravesado o percolado por el agua, a menos que exista un elevadogradiente de presiones entre ambas caras de la pieza. Si el concreto muestrafiltraciones en condiciones normales de uso, seguramente se debe a defectos en sudiseño o elaboración. Estos defectos pueden ser, para el primer caso, el uso de unamuy alta relación agua/cemento o de granulometrías propensas a dejar abundantesporos internos y, para el segundo caso, una compactación defectuosa, la presenciade juntas mal realizadas o el agrietamiento excesivo por falta de curado yretracción. La absorción de agua es un fenómeno lento y su importancia radica enla incidencia que tiene sobre la durabilidad del material. Los concretos de bajarelación agua/cemento, suficiente dosis de cemento, granulometrías adecuadas,bien compactados y bien curados, no presentan problemas de durabilidad aunqueestén expuestos a ambientes agresivos naturales (véase Capítulos XVI y XVII).

En definitiva, la mejor solución para lograr concretos impermeables, esfabricarlos bien. En cuanto a la protección de las barras de refuerzo, debeasegurarse la estanqueidad y el espesor de recubrimientos adecuados según seindica en la Sección XII.3 de este Manual.

Existen aditivos integrales cuyas moléculas se orientan en las superficiesde los canales y poros de la masa creando un efecto hidrófobo. También hayaditivos integrales con base en silicatos o sílice coloidal que, al reaccionar con lacal del cemento, sellan los poros del material.

Hay otro grupo de productos que se aplican a las superficies de las piezasde concreto después de su fraguado y que lo penetran por sus poros; estosproductos pueden considerarse más correctamente, como películas o capasprotectoras.

VII.7 INCORPORADORES DE AIRE

La vibración y compactación de la mezcla en estado fresco produce eldesalojo del aire atrapado durante el proceso de colocación. Ese volumen de airellamado precisamente `atrapado�, no puede ser extraído totalmente; siempre quedaalguna presencia dentro del material en forma de burbujas planas de ciertovolumen, relativamente pequeño, y en pequeños canales.

Diferente es la situación cuando se desee incluir intencionalmente unvolumen adicional y diferente de aire, denominado `incorporado�, que sueledistribuirse uniformemente como pequeñas burbujas esféricas; este efecto seconsigue mediante la adición de ciertos aditivos específicos que generan un

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conjunto de vacíos, los cuales usualmente ocupan un volumen entre el 3 y el 7%de la pieza de concreto. Si la vibración del concreto es adecuada, elimina unapequeña cantidad de esas burbujas, en muy poca cuantía, por su notable menortamaño y desconexión. El tamaño de esas burbujas puede oscilar entre 20 y 200micras de diámetro, encontrándose en cantidades de millardos.

La presencia de esas abundantes y bien distribuidas celdas esféricas deaire brindan una notable capacidad de defensa al concreto contra el fenómeno decongelación y descongelación del agua atrapada en su interior; cuando estefenómeno alterno se produce de manera sucesiva y repetitiva, destruye el material,que no puede resistir las presiones del agua congelada, la cual aumenta suvolumen cuando pasa del estado líquido al sólido o hielo. Pero, ante la presenciade una especie de reserva de vacíos provenientes del conjunto de burbujas de aireincorporado (aliviadoras de tensiones) la masa de concreto aumenta su capacidadpara soportar las presiones internas de congelación.

En los climas cálidos o templados, donde las temperaturas no bajan hastaniveles de congelación del agua, el empleo de aditivos incorporadores de aire nose justifica por los fenómenos de las heladas, sino que obedecen a otras razones.La más importante es el aprovechamiento de esa presencia de minúsculas burbujasde aire como elementos de deslizamiento en la fricción y roce de las partículas demortero, a modo de lubricante o de rodamiento de bolas. De tal modo, pequeñasdosis de este aditivo favorecen la plasticidad y cohesividad de la mezcla al tiempoque se reduce la segregación y la exudación. En el caso de concretos en masa conagregados de gran tamaño y bajos contenidos de cemento, si se mantienenconstantes el asentamiento y la cantidad de cemento, la resistencia no resultasignificativamente afectada. En otros casos, con dosis medianas y altas decementos, ocurre una reducción de la capacidad resistente a pesar de la reducciónde agua que se obtiene por el efecto plastificante; algunos autores proponencuantificar la pérdida de resistencia, calculando el valor equivalente de la relaciónagua/cemento (�equiv) con la siguiente fórmula:

�equiv = (Vagua + Vaire) �agua / C (7.6)

donde:

Vagua = volumen de agua (litros/m3) Vaire = volumen de aire (litros/m3)�agua = densidad del agua (kgf/litros)C = peso del cemento (kgf/m3)

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VII.8 CONTROL DE LOS ADITIVOS

Para garantizar un comportamiento eficiente, los aditivos exigen uncontrol cuidadoso en todas las fases de su uso. El costo de los aditivos y de sucontrol pueden significar una sensible incidencia en el costo final del concreto.

VII.8.1 Mezclas de PruebaComo información indicativa orientadora, los fabricantes de aditivos

señalan los límites acostumbrados de su dosificación y el tipo y magnitud de suacción. Estos datos son muy valiosos porque el comportamiento normal delproducto suele caer dentro de esos parámetros. Sin embargo, en la tecnología delconcreto con aditivos, resulta prácticamente indispensable acudir al expediente delas mezclas de prueba. Son numerosas las variables que pueden alterar, de maneraimportante, la respuesta del concreto a la presencia de los aditivos, y el caminomás seguro para evitar respuestas incontrolables es el de las pruebas previas.Algunas de esas variables son la composición del cemento, la presencia de salesacompañando a los agregados, la proporción de ultrafinos y la temperaturaambiental, entre otras.

El propósito de las pruebas es variado y se pudiera señalar así:

a) Determinar si la actividad del aditivo ante la mezcla y condiciones de la obra es la deseada y valorar, así, si se justifica su empleo.

b) Determinar las dosis más adecuadas para su empleo.c) Determinar los límites de posible variación en la dosis, a fin de tener

criterios para reaccionar ante una indeseada pero posible modificación accidental en obra.

VII.8.2 Ensayos de ControlEn la Norma COVENIN 356, “Aditivos utilizados en el concreto.

Especificaciones”, y ASTM C260, C494 y C1017, se señalan las propiedades que sedeben medir en los concretos con aditivos, a fin de decidir sobre la calidad de losmismos. Los aditivos incorporadores de aire deben cumplir la Norma COVENIN357, “Aditivos incorporadores de aire para concreto. Especificaciones”. Son casosespeciales la determinación de la fluidez y del efecto tixotrópico en mezclas muyfluidas, para lo cual no se dispone de instrumentos prácticos y tienen que serapreciadas visualmente. Para concretos secos o para concretos normales sirven losaparatos de ensayo indicados en el Capítulo II, que miden la fluidez y la facilidadde acomodación en los moldes. En el caso de la segregación, no se dispone deinstrumentos adecuados.

La fluidez, y parcialmente la tixotropía de las mezclas fluidas, se puedendeterminar indirectamente con la medición de la viscosidad de la mezcla, pero los

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aparatos recomendables son de manejo delicado y, desde luego, no para ensayosen obra ni de rutina.

En obra es fundamental mantener un sistema de control que garantice laadición precisa de las dosis de aditivos establecidas. En términos generales, en lasobras donde se emplea concreto con aditivos se requieren planes de ensayos y decontrol con mayor intensidad, al menos hasta tener bien conocido y estabilizadoel proceso de producción del concreto.

Cuando se requieran cambios en las dosis de los aditivos, o se deban usardiferentes tipos de aditivos, bien sea porque se tenga previsto usar diversas clasesde concretos o porque hay cambios de temperatura, o porque se modifican lostiempos o los procedimientos de colocación del material, se deben hacer loscontroles con mayor precisión. Para esto pueden ser beneficiosas las aplicacionesde los principios normativos de las técnicas de garantía de la calidad, difundidashoy internacionalmente a través de las Recomendaciones y Guías ISO.

Para la aceptación o rechazo de los nuevos lotes de aditivos que llegan ala obra no se dispone de ensayos prácticos suficientemente decisivos por lo que,en gran parte, hay que confiar en la empresa fabricante. Esto señala lo importanteque resulta, para el usuario de aditivos, el previo conocimiento de los niveles decalidad de la empresa proveedora. De todos modos y como una recomendaciónpráctica a quienes reciben lotes nuevos de aditivos en obra, se puede señalar losiguiente:

a) Se debe apreciar visualmente si hay cambios de apariencia (color, turbidez) o de olor en los productos recibidos, comparados con un lote de control; éste debe haber sido conservado en frascos transparentes y enambientes cerrados, no expuestos a luces intensas.

b) Se debe medir la densidad o peso específico. Un cambio apreciable puededetectar una modificación en la calidad. Se pueden emplear picnómetros,o densímetros debidamente graduados.

c) Se debe determinar la viscosidad, también para detectar variaciones. Es un ensayo más delicado, pero también puede ser hecho en obra.

VII.8.3 Uso del AditivoEn cuanto a la incorporación del aditivo a la mezcla, es conveniente

seguir las instrucciones de los fabricantes del producto. Puesto que la mayoría delos aditivos son líquidos, el procedimiento usual es diluir la correspondiente dosisen el agua de mezclado y luego verter ésta en la mezcladora. Los aditivos en polvose deben añadir directamente a la mezcla seca. El aditivo líquido no se debe vertersobre la mezcla seca porque, si cae sobre el cemento, dará origen a grumos y si caesobre los granos de agregados, será parcial o totalmente absorbido por éstos ypierde efectividad.

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Cuando, como consecuencia de la incorporación de estos productos, seproduzcan cambios en los requerimientos de agua, contenidos de cemento ycontenido de aire, éstos deben compensarse mediante correcciones en loscontenidos de agregado fino con objeto de mantener constante el volumen delmortero. En el caso de concretos fluidos la relación arena/agregado debe ajustarsepara garantizar suficiente cantidad de finos y ultrafinos en la mezcla.

Los aditivos deben ser conservados en recipientes herméticos, enambientes de poca intensidad de luz, con temperaturas estables y de conforthumano. Algunos de ellos, menos estables, deben ser usados en los tres mesesposteriores a su compra. Otros, más estables, pueden tener vigencia muchísimomás duradera. Esa información debe ser suministrada por el fabricante.

VII.8.4 Combinación de AditivosEs posible usar más de un aditivo en la misma mezcla, combinando los

efectos deseados, pero hay que cuidar, en primer lugar, que los efectos seancompatibles (evitar propósitos contrapuestos, como acelerador y retardador) y, ensegundo lugar, comprobar que los productos en sí sean compatibles, a lo cualcontribuye decisivamente que ambos aditivos provengan de una misma empresafabricante. En caso de emplear dos productos, se deben incorporar a la mezcladoraen forma separada y en momentos distintos. Lo más frecuente es acudir a laspropias ofertas de los fabricantes, que sacan al mercado aditivos con dobles efectosy que son reconocidos como cumplidores de esa doble acción en las propiasespecificaciones normativas, tal como figura en la clasificación de aditivos de laNorma COVENIN 356 (véase Tabla VII.1).

VII.9 OTROS ADITIVOS

Además de los tipos de aditivos específicamente señalados, existen unconjunto de productos de menor relevancia y uso que modifican algunaspropiedades del concreto, y cuyas características detalladas pueden consultarse enel ACI 212 3R-99. A título enunciativo se citan los siguientes aditivos.

VII.9.1 Formadores de GasSe suelen añadir al concreto para contrarrestar efectos de exudación y

sedimentación, permitiendo que el concreto mantenga su volumen original. Losproductos que generan este efecto son el peróxido de hidrógeno (genera oxígeno)y principalmente polvo de aluminio que genera hidrógeno. Este último se añadeen cantidades de 0,006 a 0,02 por ciento en peso del cemento. Se suelen añadircantidades superiores para obtener los concretos celulares de baja resistencia (verSección XIII.8).

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VII.9.2 Aditivos AdhesivosSe trata de aditivos específicamente formulados para ser usados con

mezclas de cemento Portland y mejorar sus propiedades adherentes. Sonemulsiones polimerizadas conocidas como látex y están específicamente diseñadaspara que resulten compatibles con los álcalis del cemento.

Los concretos elaborados con estos aditivos poseen en general mejorresistencia a la abrasión, permeabilidad reducida y aumento de la resistencia entracción y flexión.

VII.9.3 Facilitadores de BombeoSon productos que se utilizan exclusivamente para mejorar la

“bombeabilidad” de la mezcla, en aquellos casos en que ésta no pueda lograrsemodificando las proporciones de ésta. Muchos de los productos que se utilizan son“espesadores” que aumentan la cohesividad del concreto, tales como polímerosorgánicos, solventes sintéticos, polímeros acrílicos, floculantes orgánicos,bentonitas y otros.

VII.9.4 Aditivos ColorantesSon pigmentos especialmente preparados para uso en concretos y

morteros, que no afectan las características físicas de la mezcla. Pueden sersustancias naturales o sintéticas y su proporción no debe ser superior al 10% delpeso de cemento. Los colores de grises a negros se logran con pigmentos a base deóxidos de hierro negro y carbón; los azules con azul ultramarino; los rojos conóxido de hierro rojo; los marrones con óxido de hierro marrón; los crema y marfilcon óxidos de hierro amarillo; los verdes con óxido de cromo y los blancos condióxido de titanio (véase Sección XIII.14.1).

VII.10 CONSIDERACIONES FINALES

Finalmente, y como se menciona al inicio de este Capítulo, esimprescindible evaluar en cada oportunidad la conveniencia o no del uso de estosproductos, recordando que ningún aditivo por excelente que sea su calidad yefectividad será capaz de mejorar las características de un concreto mal diseñado,o elaborado con materiales inadecuados.

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REFERENCIAS

ACI 212 4R–98 Guide for the Use of High Range Water-Reducing Admixtures(Superplasticizers) in Concrete.ACI 212 3R–99 Chemical Admixtures for Concrete.ASTM D98.Calcium Chloride.ASTM C1017 Chemical Admixtures for Use in Producing Flowing Concrete.

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CAPÍTULO VIIIPREPARACIÓN Y MEZCLADO

VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Los lineamientos establecidos en los Capítulos anteriores concluyen enun conjunto de recomendaciones de cuyo cabal cumplimiento dependerá lacalidad final del concreto y por ende de la estructura que con él se construya.

En primer término destaca la importancia de mantener invariables losparámetros del diseño de la mezcla, en particular la relación agua/cemento: Añadirmás agua de la establecida, además de disminuir la resistencia, aumenta laretracción por secado, puede inducir mayor agrietamiento en la superficie,disminuyendo la resistencia del material frente a los agentes agresivos externos.

De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida porque:i) Incrementarla, además de encarecer el concreto, inducirá aumentos detemperatura de la mezcla durante el proceso de hidratación obligando a mayoresprecauciones de curado para evitar agrietamientos superficiales. ii) Por el contrario,`ahorrar� cemento desconociendo las cantidades establecidas en el diseño de lamezcla, conducirá a concretos de menor resistencia y durabilidad de la deseada.

Toda modificación en los constituyentes pre-establecidos de la mezcladebe responder a causas plenamente justificadas durante la ejecución de la obra ydebe contar con la aprobación del profesional responsable de la misma.

VIII.2 MODOS DE PREPARACIÓN

Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia obra, biensea para pequeños volúmenes o para grandes cantidades, y los concretoselaborados en plantas de premezclado que luego son trasladados a la obra.

VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeños VolúmenesLa mezcla se prepara en una zona de la obra, de fácil acceso a los

componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de vaciados. Lamezcla puede ser preparada con mezcladoras sencillas y de relativa pocacapacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no por ello deben estarexentos de control. Si los componentes no se dosifican por peso, se deben emplearmedidas de volumen precisas, tales como: Gaveras para los agregados, latas pocodeformables para el agua y cemento en sacos enteros, no en fracciones.

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VIII.2.2 Mezclado Central en ObraEn obras de gran volumen suele ser aconsejable la preparación del

concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de unaplanta, o de varias, en el área geográfica de la obra, desde donde se distribuye lamezcla a los lugares de vaciado.

VIII.2.3 Premezclado ComercialEmpresas especializadas preparan y trasladan el concreto, directamente al

sitio de obra. El permanente despacho de mezclas otorgaría a tales empresas unconocimiento y una experiencia en la tecnología del concreto que permitagarantizar la calidad y economía en el uso del material. En países con pocatradición en el servicio del premezclado, se hace recomendable una previaevaluación del suministrador. Los premezcladores tienen en sus manos poderososrecursos técnicos y económicos debido a los grandes volúmenes de materiales quemanejan, al empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.Tales características explican el auge del empleo de premezclados que, en algunospaíses, alcanza el 70% o más del mercado del concreto.

VIII.3 CALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES

De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los materialesconstituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es una funciónimportante. Con relación al almacenamiento deberá cumplirse con la Sección3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, según la cual: “El cemento y los agregadospara el concreto, el agua, los aditivos, el acero de refuerzo y, en general, todoslos materiales a usarse en la preparación del concreto o a ser embebidos en él,deben ser almacenados en forma tal que se prevenga su deterioro o la intrusiónde materias extrañas. Cualquier material que se haya deteriorado ocontaminado, no deberá usarse para la preparación del concreto”.

VIII.3.1 AgregadosAdemás de lo señalado en el Capítulo III, los cuidados se deben orientar

a evitar la segregación y contaminación del material, a estabilizar el contenido dehumedad particularmente en los agregados finos, a evitar cambios degranulometría como consecuencia de incremento de finos en el caso de losgruesos, o disminución de los mismos en el caso de los finos.

Para prevenir la segregación en los agregados gruesos se recomiendadividirlo en fracciones siendo las más frecuentes las que van desde el cedazo #4hasta 3/4 de pulgada (4,76 a 19,1 mm) y desde el cedazo de 3/4 hasta 11/2 pulgada(19,1 a 38,1 mm). Aun así, dentro de cada fracción pueden producirsesegregaciones durante el transporte, apilado y extracción, las cuales deben

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corregirse mediante remezclado al momento de disponer del material. Serecomienda tamizar muestras del agregado con suficiente frecuencia para verificarel cumplimiento de los requerimientos granulométricos, en particular la apariciónde material fino adicional como consecuencia de la abrasión y desgaste delagregado grueso durante las operaciones de manejo (véase Capítulo III).

La contaminación se puede producir por solapes de unos apilonamientosde agregados con otros, o por mezclas de tamaños debido a descargas incorrectas.

Respecto a la humedad, si se desea mantener un buen control serecomienda conservar los agregados drenados y bajo techo, y medir la humedadperiódicamente para su posterior ajuste en el momento del mezclado. En la FiguraVIII.1 se ilustran procedimientos correctos e incorrectos para el manejo yalmacenamiento de agregados (véase ACI 304 R-00).

VIII.3.2 CementoAdemás de las consideraciones hechas en el Capítulo IV, el

almacenamiento en obra debe tener en cuenta que, en caso de emplear cemento agranel, los silos deben garantizar estanqueidad respecto a la humedad y un buenfuncionamiento de sus válvulas. No se deben mezclar distintas marcas de cemento,y menos aún distintos tipos de cemento en un mismo silo. El almacenamiento ensacos o envases debe cuidar que se vayan usando primero los más antiguos. Lossacos deben colocarse sobre paletas que permitan la circulación de aire entre pilas.Si el lapso previsto de almacenamiento es inferior a 60 días, la altura de cada pilaserá inferior a 14 capas; para períodos superiores, esta altura no excederá las 7capas. Esta precaución evitará la formación de grumos de compactación en lossacos inferiores.

VIII.3.3 AguaLas consideraciones hechas en el Capítulo V y en el Artículo 3.4 de la

Norma COVENIN 1753, acerca de los requerimientos de calidad del agua a serempleada en el mezclado del concreto, deben ser de estricto cumplimiento. Enaquellos casos en los cuales se considere la utilización de aguas recicladas sedeberán extremar las precauciones de control para evitar variaciones de resistencia,tiempo de fraguado, o respuesta ante los aditivos químicos.

En caso de utilizar hielo, las instalaciones deberán estar adecuadamenteprotegidas para prevenir que el hielo se derrita antes de ser incorporado a lamezcla, incluyendo el equipo para dosificación y transporte hasta la mezcladora.

VIII.4 DOSIFICACIÓN

Se puede dosificar la mezcla por peso o por volumen. La primera forma es másprecisa.

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FIGURA VIII.1PROCEDIMIENTOS PARA EL MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS


VIII.4.1 Dosificación por PesoEn este caso, para la dosificación se recurre a pesadas de los materiales

granulares (cemento y agregados). El agua y los aditivos se incorporan envolumen, aceptando la aproximación de que un litro de agua equivale a unkilogramo de agua. Hay diversos mecanismos que logran pesadas seguras yrápidas: mecánicos, eléctricos, hidráulicos o con celdas de carga.

Estos dosificadores toman cada material de la tolva donde estáalmacenado y pueden ser automáticos o manuales; es decir, que corten el flujo delmaterial cuando se llega al peso programado, o que indiquen en todo momento elpeso del material acopiado y permitan disponer de una palanca u otro mecanismode cierre, al alcanzar el peso deseado.

La eficiencia de los dosificadores depende tanto de su calidad intrínsecacomo de su mantenimiento y calibración. Las Normas ASTM C94 y el ACI 311 5R-97, entre otras, señalan las tolerancias admisibles para estos equipos.

VIII.4.2 Dosificación por VolumenLa dosificación por volumen sólo es recomendable en obras de pequeña

importancia por el peligro de su alta variabilidad. La carreterilla y la pala sonmedidas muy imprecisas pues varían de acuerdo con la robustez del operario o asu estado de fatiga, o de ánimo. Las unidades de medida deben llenarse acapacidad constante, enrasadas, sin `barrigas� o `camellones�. Pueden usarse: a)cuñetes; b) gaveras de madera con fondo; o sin fondo, o; c) latas. Siempre un soloinstrumento para cada obra.

La gavera o cajón de madera, con asas o agarraderas, es la más adecuadaporque puede ser fabricada con el tamaño deseado. Una medida recomendable esaquella que tenga un volumen equivalente al contenido aparente de un saco decemento, que es un pie cúbico ó 28 litros. Una gavera con medidas internas de 30x 30 x 30 cm tendrá esa capacidad y, llena con piedra o arena seca, pesará unos 50kilogramos, que pueden ser levantados entre dos personas. Otra equivalente,menos honda, es 36 x 30 x 25 cm, de medidas internas.

Para evitar el tener que levantar el cajón lleno y voltearlo, puedenfabricarse sin fondo, sólo para medir el material, sin transportarlo. Se llena lagavera, se levanta y el material medido queda en sitio. Esta operación deberealizarse sobre una plataforma plana no absorbente.

Otra opción es el cuñete, de 19 litros, o la lata, de unos 18 litros decapacidad efectiva. El volumen aparente de un saco de cemento equivale,entonces, a 1,5 cuñetes o 1,5 latas.

Una carretilla se llena con unos 3 cuñetes de piedra o de arena; y uncuñete con unas 4 paladas. Como ya se mencionó anteriormente, las medicionescon palas y carretillas son muy variables y dispersas.

En el caso del cemento se recomienda el empleo de sacos enteros y, sólo

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como excepción temporal, el uso de mitades. En algunos países, los fabricantes decemento comercializan un tipo de saco que es la mitad exacta del normal.

Es recomendable además, incorporar el agua mediante el uso de cuñeteso de latas indeformables y marcadas internamente con una señal que fije sucapacidad, que es de unos 18 ó 19 litros. Las pequeñas variaciones que produceeste procedimiento deben ser detectadas visualmente durante el proceso demezclado, por un personal experimentado quien podrá ajustar el contenido enfunción de la trabajabilidad `percibida�.

VIII.5 MEZCLADO

El mezclado del concreto es el conjunto de operaciones destinadas aobtener un producto final homogéneo. Los equipos y procedimientos que seutilicen deben ser capaces de lograr una mezcla efectiva de los distintoscomponentes: agregados, cemento, agua y aditivos.

La mayoría de las mezclas se ejecutan con el apoyo de máquinasmezcladoras. Estas consisten en tambores metálicos, giratorios, en cuyo interior seencuentra un juego de paletas, de geometría y ubicación determinadas, que agitany mezclan los materiales, impulsado todo el conjunto por un motor.

Si bien las mezcladoras son de diferentes características y capacidades,todas persiguen un conjunto de propósitos:

• Tiempos cortos de carga, mezclado y descarga, condición deseable para producción continua y abundante.

• Homogeneidad de la mezcla, condición importante para el mantenimiento de la uniformidad del concreto, sobre todo si se empleangranulometrías próximas a los límites de segregación (véase Capítulos IIy III).

• Posibilidad de un buen mezclado, en caso de concretos difíciles o especiales, como concretos muy secos o con fibras.

• Facilidad de traslado, para equipos portátiles.• Buenas condiciones mecánicas para soportar un trabajo rudo y

prolongado. Facilidad de mantenimiento, existencia de repuestos, etc.

VIII.5.1 Tipos de MezcladorasLas mezcladoras se pueden clasificar de acuerdo con la posición del eje

de giro del tambor. Esa clasificación es la siguiente:

Mezcladoras de eje vertical. Son recipientes cilíndricos, de paredes bajas,que cuentan en su interior con sistemas de paletas, unas siguiendo el ejey otras con un movimiento planetario que arrastra al concreto

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en sentido contrario al del giro del tambor, produciéndose un mezcladopor choque de ambas corrientes, que se denomina `cruzado�. Son mezcladoras de relativa poca capacidad, pero de alta eficiencia por sus tiempos de mezclado y descarga que es por el fondo. Se recomiendan especialmente para mezclas secas. En laboratorios de ensayo e investigación de materiales son muy frecuentes.Mezcladoras de eje horizontal. Suelen ser de gran tamaño y trabajan por gravedad, produciendo el mezclado por la elevación y caída del materialque mueven las paletas, o a veces, el tambor. Generalmente requieren tiempos de mezclado cortos. Estas mezcladoras suelen descargar mediante canaletas que se introducen en el tambor mezclador, o mediante la inversión del giro, con lo cual las paletas expulsan el material. También mediante una compuerta de fondo, siendo este últimoprocedimiento el que facilita mezclas más homogéneas.Mezcladoras de eje de inclinación variable, usualmente llamadas `trompos�.La inclinación puede ser ajustable, de acuerdo con un timón, que permite bascular el tambor para la carga y descarga. Las hay de muy pequeño volumen y raramente sobrepasan el metro cúbico de capacidad. Son muy empleadas en obras menores, hasta donde son transportadas con comodidad.

La Figura VIII.2 ilustra los tipos de mezcladoras descritos.Las mezcladoras también pueden diferenciarse según el tipo de mezclado

que efectúan; es decir, por gravedad o caída libre, y por contracorriente o mezclaforzada. También difieren por el sistema de descarga, que puede ser porvolcamiento, extracción por canaleta, inversión de marcha, o descarga de fondo.Finalmente, se pueden distinguir entre: Estacionarias y móviles, por el tipo deenergía que consumen, o por el tamaño.

De desarrollo más reciente son los equipos de tirabuzón o de mezcladocontinuo, los cuales pueden ser estacionarios o montarse en un trailer para sudesplazamiento progresivo. Generalmente consisten en un cilindro colocadohorizontalmente y uno o más ejes horizontales internos a los cuales se adhieren laspaletas de mezclado, cuya forma y ubicación permiten recoger y mover el concretode un extremo a otro del cilindro como en un tornillo sin fin. La alimentacióncontinua se realiza por medio de correas transportadoras y el agua mediantedepósitos incorporados al equipo. El mezclado se produce mediante elevación ycaída de la mezcla a medida que se desplaza desde el extremo de carga hasta el dedescarga donde, por medio de correas transportadoras la mezcla se desplaza hastalos camiones. Este equipo es particularmente útil para concretos ásperos(concretos compactados con rodillo o bases de pavimento), aunque su uso se haextendido a concretos normales.

Una variante de uso extendido son los equipos de dosificación en

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volumen y mezclado continuo ASTM C85 y ACI 304 6R-97. Estos equiposmóviles permiten desplazar ingredientes para producir de 5 a 8 m3 de concretohasta el sitio de colocación; son particularmente útiles para mezclas de bajoasentamiento, concreto en sitios remotos, prefabricados, concreto en clima cálido,aplicaciones en emergencias y mezclas con cortos tiempos de colocación.

Finalmente se hará referencia a un sistema de mezclado que, a nivel todavíaexperimental, ha demostrado producir incrementos en la resistencia del concreto. Sedenomina `Mezclado Separado de la Pasta� y consiste en la mezcla previa delcemento y el agua en mezcladoras tipo cizalla y de alta velocidad, en proporcionesagua/cemento de 0,30 a 0,45 en peso. Esta pasta se combina posteriormente con losagregados y el resto del agua en un equipo convencional de mezclado.

VIII.5.2 Capacidad de las MezcladorasLa capacidad de las mezcladoras también puede ser vista bajo diferentes

criterios. Lo recomendable es hacer referencia a la capacidad nominal, datoseñalado por el fabricante. En relación con ese dato se fija la capacidad de trabajo,que no debe ser menor del 60%, ni mayor del 95% de la nominal. En el primercaso, el limitado volumen de material colocado se mueve y rebota dentro deltambor, pero no se mezcla. En el segundo caso, al girar el equipo salpicará y seperderá parte de la mezcla.

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FIGURA VIII.2TIPOS DE MEZCLADORAS


En ocasiones se usa como referencia la capacidad de producción delconcreto por unidad de tiempo. Unidades grandes pueden producir entre 50 y 100m3/hora. Lo usual es estar entre 25 y 50 m3/hora. Se estima económicamenteineficiente producir menos de 15 m3/hora.

Menos frecuentemente se usa como referencia el volumen de materialescomponentes requeridos para producir una mezcla, que viene a ser como un 50%mayor al de su capacidad. Muy pocas veces se alude a la capacidad total deltambor, o capacidad geométrica. Las mezcladoras fabricadas en el país, en añosrecientes, informan la capacidad nominal en unidades métricas, pero los equiposviejos, de origen extranjero, suelen hablar de pies cúbicos. Se debe recordar queun pie cúbico equivale a unos 28 litros.

Equipos de mezclado pequeños, generalmente para uso en laboratorios,pueden tener capacidades bajas, entre 40 y 100 litros. Los equipos grandes,algunos de ellos con posibilidad de llenar un camión premezclador en una solaoperación, pueden tener 8 m3 y más.

VIII.5.3 Orden de LlenadoPara el llenado de los equipos de mezclado existen varios criterios,

dependiendo de la capacidad y del tipo de mezcla. En ningún caso se debeintroducir primero el cemento, solo o con el agua. Si así fuera, se perdería una granparte, que saldría como polvareda, o se podría formar una pasta adherida altambor y las paletas, que no pasaría a formar parte de la mezcla.

Lo aconsejable es iniciar la jornada con una carga especial, de piedra conalgo de agua, que sirva para raspar el interior del tambor, lavarlo y quitarle posiblespegostes viejos adheridos. Las cargas sucesivas, ya de trabajo, deben incorporarprimero parte de la piedra con parte del agua, luego los materiales finos (arena ycemento), añadiendo algo más de agua, en la cual se deben incorporar los aditivoslíquidos químicos, si los hay y, por último, el resto de la piedra y del agua. Serecomienda que el primer terceo lleve un 10% más de arena y de cemento, paracontrarrestar el inevitable depósito de mortero sobre paletas y paredes.

Para lograr masas homogéneas, la mezcladora debe operar a la velocidadde rotación que recomiende el fabricante. Debe ser bien mantenida y revisadaantes de comenzar la jornada de trabajo. No se justifica golpear exteriormente eltambor. Si, persistentemente, quedara mucho material en el fondo del equipo, sepuede atribuir a falta de limpieza, a velocidad indebida, a paletas gastadas odeformadas, así como a la posible pérdida de la curvatura del fondo del tambor.

VIII.5.4 Tiempos de MezcladoEl tiempo de mezclado debe ser el necesario para que la masa se

homogeneice totalmente. El fabricante del equipo debe hacer recomendaciones alrespecto, ya que ese tiempo está relacionado con las características del equipo;

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entre ellas, la posición y geometría de las paletas y la velocidad de rotación.Sobrepasar ese tiempo lesiona la economía, reduce la trabajabilidad y hasta puedealterar la granulometría por fraccionamiento de los agregados gruesos. Tiemposmenores a los recomendados pueden producir mezclas inconclusas y heterogéneas(véase Figura VIII.3 y Figura VIII.4).

Por lo general, los tiempos de mezclado eficientes oscilan desde 1,5minutos para equipos con capacidad menor a un metro cúbico, hasta dos o tresminutos en mezcladoras grandes. A veces se utiliza como referencia el número derevoluciones del tambor. En equipos pequeños se puede tratar de 20 a 30 vueltas.En equipos mayores, 40 ó 50. En camiones premezcladores, 70 a 100 revolucionesa velocidad de mezclado, con el límite máximo de 300 vueltas para prevenirefectos indeseables.

Si al tiempo de mezclado en sí, se añaden los tiempos de carga y descarga,se completa el verdadero ciclo de la operación, que puede abarcar desde los dos ymedio minutos, hasta más de cinco.

Para verificar la homogeneidad de la mezcla y la eficiencia del equipomezclador, puede utilizarse el Anexo de la Norma COVENIN 633, “Especificacionespara Concreto Premezclado. Requisitos” y ASTM C94, donde se señalan los criteriosaplicables a equipos nuevos y a equipos ya en uso. Se ajustarán los tiempos demezclado de acuerdo con los resultados obtenidos. En la Sección 5.7.2.1 de laNorma COVENIN 1753 se establece que el mezclado se continúe por lo menosdurante minuto y medio después que todos los materiales se encuentran en eltambor a menos que, con base en los criterios de la recién citada NormaCOVENIN 633, se demuestre que un tiempo menor es satisfactorio. Obsérveseque la duración mínima de 90 segundos resulta adecuada al contrastarla con lainformación presentada en las Figuras VIII.3 y VIII.4.

VIII.6 MEZCLAS DE LABORATORIO

Con relación a la preparación de estas mezclas, cabe ampliar aquí loseñalado en el Capítulo VI.

Las mezclas de laboratorio, bien hechas, son una valiosa ayuda porquelos resultados obtenidos con ellas representan la posible calidad en obra. Es ciertoque las dispersiones en laboratorio son mucho menores que en obra, debido a losmayores cuidados y menor influencia ambiental, pero la experiencia indica quehay una relación de calidades, entre obra y laboratorio, si el manejo del concretoen obra se hace de acuerdo con la buena práctica establecida.

Las mezclas de laboratorio se pueden preparar manualmente utilizandouna plancha de acero, humedecida, sobre la que se hace la mezcla a pala. Elmezclado y remezclado son tareas trabajosas pero, bien hechas, producen mezclashomogéneas. Los procedimientos se describen en la Norma COVENIN 354,“Método de mezclado de concreto en laboratorio”, y ASTM C192. En laboratorio, los

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tiempos de mezclado son más largos que los requeridos en obra. Se recomiendamezclar durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo, durante loscuales se puede hacer un ensayo de asentamiento y luego dos minutos más demezclado final.

En las mezclas de laboratorio es importante cuidar que los materialessean verdaderamente representativos de los que se investigan, lo cual es tanto másdifícil cuanto menor sea el volumen de la mezcla que se prepara. Estos materialesdeben ser pesados o medidos con gran precisión.

Las pequeñas mezcladoras de eje vertical, con capacidad entre 50 y 150litros con descarga por volcamiento del plato o por extracción directa, son muy

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FIGURA VIII.3INFLUENCIA DEL TIEMPO DE MEZCLADO EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO


eficientes para estos trabajos. Los pequeños trompos, tan útiles en la preparaciónde mezclas pequeñas en obra, no son suficientemente precisos para laboratorio.

VIII.7 CONCRETO PREMEZCLADO

Llamamos así al concreto que, elaborado en planta, se entrega en estadofresco al comprador, en la obra. La conveniencia de emplear concretopremezclado, en lugar del elaborado en la propia obra, dependerá, entre otrasrazones, de su ubicación, de las áreas disponibles para descarga y almacenamientode materiales, del nivel de exigencias del concreto, así como del resultado delestudio comparativo de costos. La Norma COVENIN 633, “Especificaciones paraConcreto Premezclado. Requisitos”, ofrece instrucciones precisas para la compra yrecepción del material.

El concreto premezclado se puede transportar de distintas maneras pero,fundamentalmente, se utiliza un camión mezclador constituido por un tambor concapacidad de 8 metros cúbicos, o más, en cuyo interior se encuentran adosadas unconjunto de aletas que, en función de la velocidad de rotación, cumplirán funciónde mezcladoras de los ingredientes o simplemente agitadores para impedir lasegregación. Adicionalmente estas aletas contribuyen a la descarga cuando se

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FIGURA VIII.4INFLUENCIA DEL TIEMPO DE MEZCLADO EN EL COEFICIENTE DE VARIACIÓN DEL CONCRETO


invierte el sentido de rotación del tambor o se interrumpe la caída mediante unacanaleta.

VIII.7.1 Opciones de PremezcladoDiversas son las condiciones en las que se puede transportar el concreto

desde la planta a la obra, para cumplir los requisitos del usuario.

a) La más frecuente es aquella en la cual los componentes son mezclados totalmente en la planta y se transportan al sitio de obra en un camión mezclador, operando a velocidad de agitación, o en caso de distancias cortas, en un equipo tipo camión abierto con o sin agitación, aprobado por el comprador.

b) Una variante consiste en mezclar parcialmente los componentes en plantay completar el mezclado durante el trasporte; en general, esta secuencia se utiliza cuando las distancias de transporte son cortas y permiten incrementar el rendimiento de la planta.

c) Una última opción es la de dosificar en planta, incorporar los materialesal camión sin el agua y transportarlos en seco; al llegar al sitio de descarga, realizar la adición de agua y el mezclado en el camión. La ventaja principal de este procedimiento es que se evitan problemas de fraguado del concreto en el camión, cuando los tiempos de traslado sonprolongados.

El volumen máximo a transportar varía en cada caso, desde un 80% delvolumen total del tambor cuando la mezcla se elabora totalmente en planta, hastaun 70% en los restantes casos.

Las condiciones de contratación para la compra del concreto pueden sermuy variadas, aunque la tradicional es la exigencia de cumplir con una ciertaresistencia mecánica y con un asentamiento dado. Puede incluirse la especificacióndel tamaño máximo y, cuando proceda, el empleo de aditivos plastificantes oretardadores para garantizar el cumplimiento de las especificaciones.

VIII.7.2 Dosificación y ResistenciaEn la Norma COVENIN 633, “Especificaciones para Concreto Premezclado.

Requisitos”, se ofrecen dos alternativas sobre la responsabilidad de la calidad delconcreto. En la Sección VI.5.3 se trata el caso más frecuente, según el cual elcomprador confiere al fabricante la responsabilidad por la dosificación de lamezcla. En este caso, la empresa premezcladora requiere como dato de entrada,además de la resistencia de cálculo Fc, el asentamiento en el lugar de entrega, eltamaño máximo de los agregados, el cuantil o máxima fracción defectuosa de laresistencia del concreto y, en el caso de agregados livianos, del peso unitario fresco

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o en servicio. Es importante que, tanto el suplidor como el comprador, tenganclaras las implicaciones propias de seleccionar cuantiles diferentes a los que se hanadoptado en la Norma COVENIN 1753 (véase Capítulo XIV de este Manual y elCapítulo 9 de la Norma COVENIN 1753), por cuanto establecer la resistencia decálculo Fc asociada a un cuantil mayor al utilizado en el proyecto de la estructura,conducirá a una disminución de seguridad global con el consiguiente problema deresponsabilidades profesionales en caso de alguna anomalía. Por el contrario, uncuantil menor incrementará el costo de producción del concreto.

REFERENCIAS

ACI 311 5R-97 Guide for Concrete Plant Inspection and Field Testing of Ready–Mixed Concrete.ACI 304 6R-97 Guide for the Use of Volumetric–Measuring and Continuous–MixingConcrete Equipment.ACI 304 R-00 Guide for Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete.

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CAPÍTULO IXMANEJO DEL CONCRETO

El concreto que acaba de ser elaborado en la obra, o acaba de ser recibidoen los camiones de premezclado, debe pasar por una serie de etapas o procesoscuya secuencia empieza con el transporte hasta los encofrados, sigue con lacolocación dentro de éllos, continúa con su posterior compactación y se completacon el curado de sus superficies. Las tres primeras operaciones hay que realizarlascuando el material está todavía en estado fresco, por lo cual requieren de ciertoapresuramiento, sin que por ello se descuiden prácticas y procedimientos. Elcurado se debe iniciar en el momento adecuado, cuando el material ya ha ganadocierta consistencia; se debe prolongar por el tiempo que el clima y lascaracterísticas del concreto recomienden.

Cada una de estas fases exige atención a un conjunto de principios yprácticas, que se recogen en este Capítulo. Todas ellas deben obedecer a la idea demantener la calidad del material dentro de los límites previstos, de manera que sepuedan alcanzar los objetivos de resistencia mecánica, apariencia y durabilidadsupuestos en el momento de su diseño.

Prácticas inadecuadas o descuidadas en cualquiera de las fases citadaspueden dañar el concreto, irremediablemente. Esto ha dado lugar a zonas de laestructura donde la calidad del material no alcance los niveles prefijados, dandopaso a los costosos y penosos procesos de análisis, refuerzo, abandono odemolición de la obra. La tecnología del concreto no es difícil, por lo cual noparece haber justificación para que algunas obras terminen en estados patológicos.

IX.1 TRANSPORTE

Existen diversas maneras de transportar el concreto desde el lugar demezclado, o desde el lugar de la recepción, hasta el sitio final de su colocación.Cualquier procedimiento resultará adecuado, siempre y cuando se cumplan lossiguientes requisitos:

a) Evitar la pérdida de parte de la masa del concreto por derrames o por adherencia a las paredes de los medios de transporte. Hay un inevitable pequeño porcentaje de pérdida de masa, reconocido en los contratos.

b) Contar con los equipos y personal necesarios para no atrasar un vaciadocon relación al anterior, lo que podría dar origen a una junta fría en el material.

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c) No perder tiempo, ya que se podría ocasionar la evaporación parcial delagua de la mezcla, o el espesamiento y endurecimiento de la masa.

d) Evitar la segregación del material durante su traslado ya que, de producirse, disminuirá las condiciones de resistencia y durabilidad. Si por alguna razón poderosa no se pudiera evitar este tipo de daño, se debepracticar un nuevo y cuidadoso mezclado manual del material al llegar alsitio de colocación, antes de efectuarla.

Entre los diversos procedimientos o equipos para transportar concreto secitan aquí los siguientes: Carretillas y buggies, canaletas, elevadores, grúas y torresgrúas, camiones transportadores con volteo, cintas transportadoras, bombeo ytremies.

IX.1.1 Carretillas y “Buggies”Las carretillas son utilizadas para el transporte de concreto a distancias de

hasta unos 50 a 60 metros. Se recomienda que la rueda sea de goma, ya queamortigua sacudidas durante el transporte y disminuye la segregación. Si seconsidera que el camino es muy accidentado, se pueden colocar tablas y tablones,para circular sobre éllos.

Los buggies manuales tienen capacidad entre los 150 y 220 litros, ypermiten un mayor rendimiento que las carretillas, aunque la distancia máxima deacarreo puede ser semejante. Los buggies a motor pueden tener capacidad entrelos 250 y los 350 litros, son movidos por un motor diesel y las distancias deacarreo andan por los 300 metros. Este sistema permite rendimientos cinco a seisveces mayores que con los buggies manuales, y hasta veinte veces mayor que conla carretilla.

En aquellos casos en los cuales el terceo producido sea superior a lacapacidad del buggie o de la carretilla, se debe utilizar un recipiente intermedio,tipo tolva, en el cual se descarga el terceo, y de allí, mediante compuertas de fondo,se procede a distribuir el material en las carretillas o buggies. Así se logra unamayor homogeneidad del producto, ya que las sucesivas descargas de unamezcladora no son totalmente uniformes. Las tolvas deben mantener el materialen agitación mediante el movimiento de paletas internas.

IX.1.2 Canaletas y TubosConstituyen procedimientos simples y económicos para el transporte de

grandes cantidades de concreto. Las canaletas suelen tener forma semicilíndrica yser metálicas. Cuando las distancias son cortas pueden ser abiertas, pero paratramos largos habrá que cubrirlas. Sus pendientes deben estar comprendidas entre1 a 2, y 1 a 3, pero su descarga debe ser vertical y con una caída libre menor de 2metros, para evitar la segregación.

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Excepcionalmente se ha podido bajar concreto por tubos, en caída librevertical, varios cientos de metros. El tubo debe ser de diámetro superior a los 20cm, la mezcla debe ser especialmente diseñada para evitar segregación y la boca dedescarga debe verter sobre un depósito en el cual se remezcla el material de lassucesivas caídas.

IX.1.3 ElevadoresEn estructuras altas, el transporte del concreto constituye una operación

relativamente costosa. Cualquier sistema que se seleccione debe ser de fácilmontaje y desmontaje, y debe producir una buen rendimiento.

Los montacargas o `güinches� accionados por sistemas de poleas, sólo sejustifican cuando el volumen de concreto es relativamente pequeño. Las torres deelevación construidas de ensambles, y convenientemente arriostradas a laestructura, constituyen un medio más efectivo. Estas torres se combinan, engeneral, con una tolva situada en el nivel de mezclado, en la cual se vandepositando los distintos terceos producidos, más una cubeta sostenida por latorre y donde se transporta el concreto, en adición a una tolva móvil en el nivel devaciado. Posteriormente, esta tolva móvil alimenta, las carretillas o buggies quellevarán el material hasta el sitio de colocación. Un sistema de transporte como eldescrito, garantiza la continuidad de la operación y produce buenos rendimientos.El sistema de montacargas permite elevar el material a alturas entre los 30 y los 70metros, con cargas entre los 1.500 y los 2.500 kilos.

IX.1.4 Grúas y Torres GrúasEn algunos trabajos, la combinación de grúa elevadora y cubetas es un

medio efectivo para el transporte de concreto. Adicionalmente, la descarga verticalpor el fondo es un procedimiento que garantiza una mínima segregación. Estesistema permite manejar cantidades grandes y pequeñas de material sin necesidadde proceso intermedios.

Las torres grúas, entre las cuales las más conocidas son las denominadastrepadoras, constituyen un medio económico de transportar concreto o materialesde construcción en las estructuras altas. Su utilización resulta ventajosa paraestructuras entre los seis y los cincuenta pisos. El reducido espacio requerido parasu montaje, unido al escaso personal necesario para su operación, representan unaventaja de estos sistemas.

Generalmente, cada grúa puede atender, de modo simultáneo trescubetas donde, previamente, se ha depositado el material para su transporte. Lacapacidad de estas cubetas es variable, pero las de uso normal admiten entre 700y 2.500 litros de concreto.

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IX.1.5 Camión Transportador con VolteoÉste es un procedimiento fácil y rápido para distancias de hasta unos 10

km. El peligro de segregación aparece como consecuencia de la distribución nouniforme del concreto durante el proceso de carga del camión y por su eventualsedimentación en el traslado.

IX.1.6 Cintas TransportadorasLas cintas transportadoras de concreto son especiales en el sentido de

transportar concreto en estado fresco que pesa aproximadamente 48% más que losagregados o que cualquier otro tipo de material usualmente transportado por estemedio. Es una operación continua que obliga a una adecuada planificación tanto dela carga como de la descarga del material. Las cintas transportadoras de concretopueden ser de tres tipos: i) Portátiles o autosuficientes, ii) Alimentadoras o en serie,iii) Esparcidoras con descarga radial o lateral. Su desarrollo se inicia a partir de losaños 1950, como consecuencia de la popularización del concreto premezclado ycomo una necesidad para complementar aquel proceso. Hoy día, esta opciónpermite colocar concreto desde 92 m3/hora con cintas de 41 centímetros de ancho,hasta 230 m3//hora con cintas de 61 centímetros de ancho cubriendo este rangodesde la construcción tradicional hasta vaciados masivos.

Con cintas transportadoras normales, las mezclas de concreto pocofluidas, de consistencia seco-plástica, pueden circular con inclinaciones de unos20º o 30º sin dificultades. Las máximas elevaciones son del orden de hasta 10 a 12metros. Con un buen mantenimiento, una cinta transportadora puede movilizar,en promedio, entre 30.000 y 40.000 m3/ de concreto en su vida útil.

El Instituto Americano del Concreto ACI por intermedio de su Comité304 ha producido trabajos detallados de obligatoria consulta sobre este tema, enparticular: USA Placing Concrete with Belt Conveyors ACI 304 4R-95.

IX.1.7 BombeoEl sistema de transportar concreto por bombeo a través de tuberías

rígidas o flexibles es muy utilizado hoy día, particularmente en aquellos casos enlos que, dentro de la obra, no existe comodidad de espacio para organizar algúnotro esquema de distribución del concreto, o en los casos en los que deban sercolocadas cantidades relativamente grandes del material. Las bombas actualmentedisponibles tienen capacidad entre 10 y 190 m3/hora dependiendo del recorridohorizontal y vertical del transporte.

Las bombas para concreto consisten, fundamentalmente en un pistóncilíndrico, su camisa y, acopladas a ella, dos válvulas: una de entrada y la otra desalida, operando en forma alterna. Adicionalmente la bomba posee un alimentadorde forma cónica, en el cual se deposita el concreto ya mezclado y listo para serbombeado (véase Figura IX.1). En algunos casos, este alimentador tiene paletas

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incorporadas, que permiten mantener un cierto grado de agitación continua en lamezcla, mientras llega el momento de bombearla.

En general, la bomba opera de la siguiente manera: Cuando se producela succión del pistón se cierra la válvula de salida, mientras que se abre la deentrada de material a la cámara, permitiendo que el concreto caiga en su interior.Al producirse el bombeo, el pistón se mueve en dirección contraria, cerrándose laválvula de entrada y abriéndose la de salida. En ese momento, el concreto espresionado hacia el interior de la tubería, a través de la válvula de salida.

La capacidad de bombeo dependerá de las características de la bombaempleada y del tipo de mezcla del concreto. El diámetro de la tubería de bombeose relaciona con el tamaño máximo del agregado, que debe ser menor de un terciodel diámetro.

Las irregularidades o rugosidades de la tubería, las variaciones en losdiámetros y los cambios de dirección afectan el flujo del concreto, obligando a unamayor presión para desplazarlo. La tubería o manguera debe ser protegida del solpara evitar que su exposición prolongada haga elevar la temperatura de la mezcla.

En el recorrido de la tubería de bombeo se deben evitar los cambiosbruscos de dirección, tales como codos a 90º, y se deben reducir a un máximo decinco los codos a 45º. En la Tabla IX.1 se indica la longitud equivalente de tuberíahorizontal correspondiente a distintos tipos de codos. Cuando se sustituya latubería metálica por mangueras de goma, el esfuerzo de bombeo a aplicar es,

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FIGURA IX.1ESQUEMA DEL BOMBEO A PISTÓN


aproximadamente, el triple debido a la deformabilidad de la manguera y su mayorrugosidad interna. Las mangueras flexibles se utilizan generalmente al final delsistema de colocación para facilitar el trabajo del operario sin afectar la presión.

Las características de las mezclas que se van a transportar por bombeo, ysu diseño, difieren algo de las normales, favoreciéndose la tendencia hacia laplasticidad, independientemente del uso de aditivos. Esa tendencia se logra alincrementar la presencia de los finos, aumentando sensiblemente el valor de larelación �. Es recomendable que en la granulometría del agregado fino, el pasantepor el cedazo #50 esté entre el 15% y el 30% y el pasante por el cedazo #100, entreel 5% y el 10%. Cuanto menor sea el módulo de finura de la arena menores seránlas características de bombeo de la mezcla. Estos concretos suelen contenerademás de altas proporciones de arena, relaciones agregado/cemento entre 5 y 6,relaciones agua/cemento entre 0,50 y 0,65, y con frecuencia, presencia de aditivosplastificantes o superplastificantes.

El asentamiento en el Cono de Abrams debe estar entre 5 y 15 cm, yestará relacionado con el tipo de bomba. Asentamientos mayores pueden producirsegregación, bloquear la tubería, generar mayor exudación y retracción.

Durante el bombeo, la mezcla disminuye su trabajabilidad porrecalentamiento y fricción, dependiendo de la geometría del trazado de las tuberíasy de la temperatura ambiental. En climas cálidos la tubería se suele recubrir conpaños y mantenerlos húmedos. El asentamiento del concreto que suele figurar enlas especificaciones es el asentamiento en la boca de salida por lo cual, en el diseñode mezclas, es preciso considerar el fenómeno de pérdida de asentamiento.

Los contenidos de cemento requeridos no difieren de aquellos paraconcretos sin bombeo. Todo aditivo plastificante mejorará las características debombeo de la mezcla. Cuando se utilizan, se permiten asentamientos superiores a15 cm sin efectos negativos.

En el caso de emplear agregados livianos, el primer paso es asegurarseque el material esté adecuadamente saturado para evitar el secado de la mezcladurante el bombeo como consecuencia de la absorción del agregado.

Para la operación de bombeo se deben observar las siguientesprecauciones:• Antes de iniciarlo, la bomba y la tubería deben ser lubricadas, para lo cual

se recomienda bombear inicialmente agua y luego un mortero rico en cemento.

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TABLA IX.1EQUIVALENCIA DE LONGITUD DE TRANSPORTE DE LAS TUBERÍAS

TIPO DE CONEXIÓN LONGITUD EQUIVALENTEDE TUBERÍA HORIZONTAL (m)

Cambio de dirección 90º 12Cambio de dirección 45º 7Cambio de dirección 22º30’ 4Un metro de dirección vertical 4


• Evitar la interrupción del bombeo para que por endurecimiento no se formen tapones dentro de las tuberías.

• Al finalizar, se debe limpiar la bomba, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

• Evitar la tubería de aluminio en previsión de alguna posible reacción conel cemento.

El ACI 304 2R-96, Placing Concrete by Pumping Methods, suministraamplia información práctica sobre este tema.

IX.2 COLOCACIÓN O VACIADO

Una vez que el concreto ha llegado al lugar donde están los moldes oencofrados, se da comienzo a la fase de su colocación. Previamente, los moldes hantenido que ser limpiados internamente para evitar la presencia de objetos,suciedades, o pegostes sobre las caras. Las armaduras han debido sercomprobadas, tanto en su cantidad como en su posición. Los encofrados deben serestancos y tratados de alguna forma en su superficie interna para evitar laadherencia a la masa, especialmente si son encofrados de madera con capacidadpara absorber agua de la mezcla.

Con la colocación del concreto se desea llenar a cabalidad los moldes,envolviendo al mismo tiempo los aceros de refuerzo. No se debe permitir ladeformación de los encofrados. Hay que evitar el desplazamiento de la armadura,la formación de juntas frías en la pieza, la creación de oquedades y cangrejeras, yla propia segregación del concreto. Toda la operación debe ser hecha con ciertaprisa ya que el material se encuentra en pleno proceso de fraguado yendurecimiento y hay que manejarlo antes de su atiesamiento inicial.

IX.2.1 Espesor de CapasCuando el espesor del elemento que se está vaciando sobrepasa los 40

cm, el material debe ser colocado en dos capas. Se debe cuidar que al colocar lasegunda sobre la primera, ésta se encuentre fresca todavía y en condición plástica,sin haber comenzado su fraguado; de este modo ambas capas se harán solidarias,sin planos de contacto o juntas frías. En el caso de algunas piezas especiales, demucho espesor, se puede intentar el vaciado en forma masiva, pero con mezclasmuy plásticas, preferiblemente con aditivos químicos, diseñadas para nosegregarse, y con la ayuda de vibradores externos para facilitar su posteriorcompactación.

En el vaciado de losas y vigas, la masa de concreto se coloca en todo suespesor, a lo largo o ancho de la pieza; cada terceo junto al anterior, no sobre él,evitando los planos de separación.

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IX.2.2 Vaciados VerticalesEn vaciados verticales por caída libre, como es el caso de columnas, se

recomienda no sobrepasar los 3 metros de caída. Si la pieza tuviera mayor alturase puede acudir al expediente de las `ventanas� en el encofrado, siempre que no setrate de concreto en obra limpia o a la vista. Los vaciados desde gran altura suelenproducir segregación, mucho más con la presencia de armaduras metálicas (véaseFigura IX.2).

La Norma COVENIN 1753 recoge las precauciones anteriores en laSubsección 5.7.4.1, que se transcribe a continuación:

a) El concreto deberá depositarse lo más cerca posible de su ubicación finalpara evitar segregación debido a la manipulación repetida o al flujo de lamasa;

b) El vaciado deberá efectuarse a una velocidad adecuada, con la finalidad de que el concreto conserve su estado plástico y fluya fácilmente entre lasbarras;

c) Una vez iniciado el vaciado, éste se efectuará con una operación continuahasta que se termine el sector definido por sus límites o juntas prefijadas,excepto las limitaciones establecidas en el Artículo 6.5 (véase Sección X.2.4 de este Manual);

d) La superficie superior del concreto vaciado en capas superpuestas generalmente estará a nivel;

e) Las juntas de construcción o vaciado, se ejecutarán de acuerdo con el Artículo 6.5 (véase Sección X.2.4 de este Manual);

f) En tiempo caluroso, deberá ponerse atención a: los ingredientes, los métodos de producción, el manejo, la protección y el curado, para evitartemperaturas excesivas en el concreto o la evaporación de agua, que puede afectar la resistencia requerida o el comportamiento en servicio, del miembro o estructura.

En la Sección 5.7.4.3 de la citada Norma COVENIN 1753 se establecenlas dos limitaciones siguientes.

i) No se vaciarán concretos que hayan endurecido parcialmente, o estén contaminados con materiales extraños.

ii) No se permitirá el remezclado del concreto parcialmente endurecido agregándole agua a menos que, excepcionalmente, y sólo en casos dondela posible pérdida de resistencia no afecta la seguridad, el Ingeniero Inspector lo autorice por escrito.

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FIGURA IX.2PROCEDIMIENTOS CORRECTO E INCORRECTO PARA LA COLOCACIÓN DEL CONCRETO (FUENTE: ACI 304 R-00)


IX.2.3 Tuberías y Conductos EmbutidosLa colocación de tuberías y conductos dentro de la masa de concreto es

práctica común. Por tal razón en la Norma COVENIN 1753 se establecen criteriosy precauciones para no afectar la resistencia y durabilidad del material. Estos sehan organizado en el Artículo 6.4 de la Norma, destacándose aquí los requisitosde ubicación de la Sección 6.4.4: “ Excepto cuando los planos con lasdimensiones de ubicación de los conductos y tuberías sean aprobados por unIngeniero Estructural, los tubos o conductos embutidos, que no sean los quemeramente atraviesen los miembros, deberán satisfacer las siguientescondiciones:

a) Sus dimensiones exteriores no serán mayores que un tercio del espesorde la losa, muro o viga, según donde estén embutidos;

b) Su separación centro a centro será por lo menos de tres diámetros o anchos;

c) Estarán localizados de tal forma que no afectarán significativamente laresistencia de la construcción”.

En la Sección 6.4.6 de la Norma citada se establecen las condicionesnormativas adicionales para el caso de tubos embutidos, destinados al paso delíquidos, gases o vapor. El caso de los conductos de aluminio se trata en la SecciónXVII.10.8 de este Manual.

IX.2.4 Colocación Bajo AguaGeneralmente se utiliza para la ejecución de cajones, pilotes de puentes,

estructuras portuaria, diques secos. La tecnología más utilizada actualmente es elTremie, pero el uso de bombeo directo también se ha incrementado.

La técnica básica supone la colocación del concreto bajo agua impidiendoel flujo de agua alrededor o a través del sitio de vaciado. Una vez que este flujo estácontrolado el Tremie o el bombeo consisten fundamentalmente de los siguientestres pasos:

1. El primer terceo de concreto colocado se separa físicamente del agua sellando la boca de salida y drenando la tubería;

2. Una vez llena de concreto la tubería se eleva ligeramente para permitir la rotura del sello. El concreto fluirá y formará un montículo alrededor de la boca de la tubería. Éste termina generando un sello, y;

3. Una vez que el sello se ha establecido, el concreto fresco se inyecta dentro de la masa del concreto preexistente.

El concreto a ser colocado bajo agua debe tener una dosificación con un

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contenido de cemento del orden de 350 kgf/m3, relación agua/cemento (�) de 0,45y relación arena/agregado (�) entre 0,45 y 0,55.

Se recomiendan concretos fluidos (15 a 25 cm de asentamiento) por lo cualel empleo de aditivos plastificante, plastificantes-retardadores y superplastificantes esusual así como el empleo de puzolanas.

Procedimiento TremieLas tuberías de acero, de calibre grueso, tienen un diámetro de 20 a 30

cm para permitir el flujo normal del concreto.Para vaciados profundos se añaden secciones que se retiran en la medida

que el vaciado progresa. La separación entre tuberías es del orden de una tuberíapor cada 28 m2 o una distancia de 5 metros entre cada tubo. El Tremie debepermanecer siempre embebido (entre 1 y 1,5 metros) de concreto fresco, y todoslos movimientos verticales deben ser ejecutados lenta y cuidadosamente.

La colocación del concreto debe hacerse lo más continua posible. Paraevaluar los resultados de estos procesos se suelen hacer inspecciones submarinasen búsqueda de grietas, cangrejeras. En caso de duda es recomendable laextracción de núcleos.

Bombeo DirectoLas técnicas Tremie son aplicables al bombeo directo para colocación bajo

agua. Sin embargo, destacan las principales diferencias:

i) El flujo del concreto se produce por bombeo en lugar de por gravedad.ii) Las tuberías son de menor diámetro que las Tremie.iii) La acción de bombeo puede producir movimientos laterales en la tubería

embebida en el concreto fresco, produciendo lechada por segregación.

Las operaciones de colocación de concreto bajo agua no son frecuentes yno pueden manejarse como una operación normal. Se requiere una rigurosaplanificación de las mismas, pues los errores son difíciles y costosos de resolver. Elempleo de personal calificado y experimentado en estas técnicas es indispensable.

IX.3 COMPACTACIÓN

Compactación o consolidación del concreto es la operación por medio dela cual se densifica la masa, todavía blanda, reduciendo a un mínimo la cantidadde vacíos. Estos vacíos en el concreto fresco provienen de varias causas, entre lascuales las dos más importantes son: El llamado `aire atrapado� y los vacíosproducidos por la evaporación de parte del agua de amasado.

El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propia masa

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blanda del concreto que, al ser mezclada, transportada y colocada, incorpora éstosvolúmenes de aire en su interior. La evaporación de parte del agua de amasado segenera porque no toda ella toma parte en la reacción con el cemento. En realidad,esta última sólo viene a ser un poco más del 25% en peso del cemento. El resto delagua no se combina químicamente, sino que cumple funciones de lubricaciónfavoreciendo la trabajabilidad. Ese exceso de agua y el volumen de aire atrapado,es lo que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recién colocado. Elagua no reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no participa de lafunción resistente del concreto y, si se deseca, deja vacíos en forma de burbujas ode canales. Esos vacíos internos son, además de volúmenes sin resistenciamecánica, puntos débiles desde el punto de vista de la durabilidad.

Existen numerosos procedimientos para disminuir ese conjunto devacíos. La selección de cualquiera de ellos dependerá de las características delconcreto y del tipo de estructura que se esté construyendo. En todos ellos elpropósito es el mismo: Llenar las formas geométricas de los encofrados con unamasa densa, adherir esa misma masa a la superficie longitudinal de todas y cadauna de las barras metálicas del refuerzo y lograr el mayor contacto de todos loscomponentes del concreto, sin vacíos internos. Los métodos de densificación delconcreto se pueden dividir en dos grupos:

a) Compactación manual.b) Compactación por vibrado.

La compactación manual, históricamente la primera, se efectuaba conbarras y pisones. Con éllos se golpea verticalmente el concreto, penetrándolo si escon barra o aplastándolo si es con pisón. El grado de compactación que se obtienecon la barra no es elevado, por la condición del material de ser prácticamenteinconfinado ante la desproporción de la separación de las paredes del encofrado yel calibre de la barra golpeadora. Dista mucho de ser el caso favorable de lapreparación del cilindro para el ensayo de compresión.

La compactación manual dio paso a la compactación por vibrado, dondese aprovecha la condición tixotrópica del concreto en estado fresco, mediante lacual se hace menos viscoso cuando está en movimiento y se atiesa al quedar enreposo. Al vibrar la masa de concreto, el material se fluidifica y permite suacomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se expulsa gran parte del aireatrapado, se hace subir a la superficie parte del agua con funciones de lubricacióny se unifica la masa eliminando vacíos y planos de contacto. El vibrador paraconcreto fue patentado en 1927 por el técnico francés Deniau, y en 1936 el ACIpublicó el primer documento con recomendaciones para su uso.

Hay varios procedimientos para vibrar el concreto:

• Interno, por medio de vibradores de inmersión, o pervibradores.

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• Externo, con vibradores de contacto acoplados al encofrado.• Por medio de mesas vibradoras.• Vibración superficial con reglas vibratorias.

Cualquiera de estos procedimientos de vibrado, permite alcanzar unamayor compactación del concreto a la que se lograría por procedimientosmanuales. En la Figura IX.3 se presentan gráficamente los rangos de validez deambos sistemas de compactación, para una mezcla con relación agregado/cementoigual a 5. Se observa que la compactación por vibración permite colocar ydensificar concretos con relación agua/cemento mucho menores que porcompactación manual. Esto da oportunidad de contar con concretos de mayorresistencia mecánica y de mayor durabilidad. Concretos con plasticidades entre los2 y 15 cm de asentamiento, pueden ser cómodamente compactados por vibracióninterna. Concretos ásperos, o los llamados concretos de asentamiento nulo (véaseSección XIII.9) exigen procedimientos de vibración más enérgicos con ayuda devibración externa.

Independientemente del método de compactación, en la Sección 5.7.4.2de la Norma COVENIN 1753 se establece que: “Durante el vaciado, el concretose compactará cuidadosamente por medios adecuados y se trabajará con esmeroalrededor del acero de refuerzo, de las instalaciones embutidas, así como en lasesquinas de los encofrados” (véase Sección IX.2 de este Manual).

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FIGURA IX.3INFLUENCIA DE LA COMPACTACIÓN EN LA LEY DE ABRAMS


IX.3.1 Vibración Interna con Vibradores de InmersiónEs el proceso más utilizado. Se lleva a cabo introduciendo verticalmente

en la masa, un vibrador que consiste en un tubo con diámetro externo entre 2 y10 cm, dentro del cual una masa excéntrica gira alrededor de un eje. La masa esmovida por medio de un motor eléctrico y su acción genera un movimientooscilatorio, de cierta amplitud y frecuencia, que se transmite a la masa de concreto.En situaciones en que se puede disponer de una fuente de aire comprimido, elmotor del vibrador puede ser movido neumáticamente y se llama entonces`vibrador neumático� o `de cuña�.

Mecanismos de DensificaciónLa vibración que recibe el concreto hace que su masa, inicialmente en

estado semiplástico, reduzca su fricción interna como resultado del incremento dela presión de poros y la consiguiente licuefacción tixotrópica del mortero. En esenuevo estado semilíquido el material se desplaza y ocupa todos los espacios delencofrado, mejorando su densidad al ir eliminando los vacíos existentes entre losagregados o en el seno de la masa, en forma de aire atrapado. Durante este proceso,que es relativamente rápido, se produce un flujo de agua y cemento hacia lasuperficie, que adquiere una apariencia acuosa y abrillantada. Ese momento setoma como indicación práctica de que en esa zona la masa logró la densificacióndeseada. A continuación se extrae el vibrador del lugar, vertical y lentamente, y setraslada a la zona contigua.

Zona de InfluenciaDe acuerdo con el tamaño y características del vibrador interno y las

condiciones de plasticidad del concreto, su zona de influencia es mayor o menor.Cuanto más seco y áspero sea el material, menor la zona de influencia. Si se haseleccionado un vibrador pequeño para las condiciones del caso, se necesitará mástiempo para lograr la compactación pero si, por el contrario, el vibrador resultarade dimensiones excesivas, se corre peligro de producir segregación o de dañar losencofrados. En la Tabla IX.2 se ofrecen algunos valores de eficiencia,correspondientes a distintos tipos de vibradores con punta redondeada, que sonlos de uso más frecuente.

El vibrador deberá insertarse en posición vertical dentro de la capa reciénvaciada, en puntos que configuran una cuadrícula hipotética, separados entre sícomo una y media vez el radio de acción del vibrador; en las áreas perimetrales deesas zonas de influencia se genera así, una doble vibración (véase Figura IX.4).

Tiempo de VibradoEl tiempo que debe permanecer el vibrador sumergido en cada punto se

determina en la práctica mediante la observación directa de la superficie en las

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cercanías del punto de penetración. Cuando cese el escape de burbujas de aire yaparezca una lámina acuosa y brillante, se debe retirar el vibrador. Cuando se

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TABLA IX.2CARACTERÍSTICAS DE VIBRADORES DE INMERSIÓN, SEGÚN ACI 309 R-96

Concreto de consistencia plástica. Secciones delgadas. Fabricación de muestras de 3/4–11/2 9.000–15.000laboratorio. Vibrado de I (2–4) (150–250) 8–15 0,8–4elementos pretensados en zonas congestionadas.

Concreto de consistencia plástica. Muros delgados, columnas, vigas, pilotes 11/4–21/2 8.500–12.500prefabricados, losas II (3–6) (140–210) 13–25 2,3–8delgadas, juntas deconstrucción.

Concreto semiplástico, asentamiento menor de 3 pulgadas. Construcción 2–31/2 8.000–12.000en general, columnas, III (5–9) (130–200) 18–36 4,6–15vigas, losas, muros, pilotes, otros.

Concreto en masa y estructural, asentamiento de 0 a 2 pulgadas. 3–6 7.000–10.500Depositado en grandes IV (7,5–15) (120–180) 30–51 11–31cantidades. Pilares. Fundaciones grandes.Concreto en masa para presas de gravedad. 5–7 5.500–8.500Muros macizos. V (12,5–17,5) (90–140) 40–61 19–38

APLICACIÓN GRUPO DIÁMETRO FRECUENCIA RADIO DE RENDIMIENTO

PULGADAS (cm) RECOMENDADA ACCIÓN COMPACTACIÓN

CICLOS/MIN (HZ) (cm) (m3/hr)

FIGURA IX.4PROCEDIMIENTOS CORRECTO E INCORRECTO PARA LA COMPACTACIÓN DEL CONCRETO (FUENTE:ACI 304 R-00)


introduce el vibrador se debe llevar rápidamente hasta el fondo, para evitar quecompacte la zona superior y se impida la salida de las burbujas de abajo. Alconcreto no le conviene ni la falta de vibración, ni el exceso. En el primer casopueden quedar, en la masa, demasiados vacíos, no eliminados. Esos vacíossignifican puntos sin resistencia mecánica y con riesgo de penetración de agentesagresivos. En términos generales, se estima que por cada 1% de vacíos en la masa,se pierde un 5% de capacidad resistente. Si se genera un exceso de vibración en unazona, se corre el riesgo de producir segregación, haciendo que los granos gruesosvayan hacia el fondo, mientras que los finos y el cemento quedarían sobrenadandoen la superficie.

Frecuencia del VibradorLa frecuencia a la cual trabaja un vibrador es un factor importante. Para

materiales fluidos o de granulometrías finas, son preferibles las altas frecuencias,mientras que las bajas son recomendables para granulometrías gruesas y mezclasmenos fluidas.

Espesor de las Capas a VibrarEl espesor de las capas a vibrar dependerá de la geometría del elemento

y de las características del vibrador. Se recomienda entre 40 y 50 cm. En caso deque el elemento sea profundo y deba ser vaciado en dos o más capas, al vibrar lasegunda, el vibrador debe penetrar en la capa inferior unos 10 a 15 cm, para evitarla simple superposición de una capa sobre la otra; se logra así fundir en una solamasa, la zona de contacto entre las dos capas. Esto exige una cierta celeridad en elproceso de vibrado ya que la capa inferior tiene que estar fresca todavía para quese pueda producir esa fusión.

Recomendaciones PrácticasCuando se vibra concreto masivo, generalmente con una batería de

vibradores simultáneos, hay que coordinarlos en su funcionamiento, para que noactúen separadamente.

La práctica de arrastrar el vibrador para acarrear material de una zona aotra, genera segregación de la mezcla. En zonas de fuerte concentración dearmadura y donde el concreto no puede ser alcanzado por el vibrador, resulta deayuda el vibrar las zonas expuestas del refuerzo metálico. Esta práctica,anteriormente cuestionada, ha demostrado ser útil y, cuando el concreto está muyfluido, esta vibración de la armadura aumenta la adherencia acero-concreto alremover el aire y el agua acumulados debajo de la armadura. Para éllo serecomienda acoplar un vibrador de encofrado a la armadura. Utilizar vibradoresde inmersión acoplados a la armadura puede dañar el vibrador.

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IX.3.2 Vibración ExternaCon este procedimiento, el equipo vibrante se coloca sobre una o varias

caras del molde o encofrado que recibe directamente las ondas y las transmite a lamasa de concreto. Su campo de aplicación más frecuente es la prefabricacióndonde, con frecuencia, se emplean concretos de consistencia seca. Ante lavibración del encofrado, que debe ser metálico, la masa del concreto respondefundamentalmente en función de su granulometría y de la cantidad de agua quecontenga; ésta actúa como excelente transmisor de la onda vibratoria. El morteroacepta los pequeños movimientos de acomodo de los granos gruesos, perorestringe los desplazamientos excesivos. Si la viscosidad del mortero no fuera laadecuada, el agregado grueso pudiera llegar a segregarse. Cuando la función delvibrado externo se ha completado, aparece sobre la superficie del concreto unacapa brillante y húmeda.

La efectividad de este procedimiento de vibración depende de laaceleración que sea capaz de transmitir el encofrado a la masa de concreto.Secciones de hasta 60 cm de ancho y 75 cm de profundidad han sidoefectivamente compactadas por vibración externa. Existen algunas relacionesempíricas que permiten determinar la fuerza centrífuga que deberán ser capacesde desarrollar los vibradores de encofrado, para garantizar una adecuadacompactación. El ACI 309 R-96 señala:

• Para mezclas de consistencia plástica, en encofrados de vigas o muros:

Fuerza = 0,5 (peso del encofrado + 0,2 peso del concreto) (9.1)

• Para mezclas secas, en tuberías y encofrados rígidos:

Fuerza = 1,5 (peso del encofrado + 0,2 peso del concreto) (9.2)

Admitiendo que, en general, los vibradores externos se colocan con unaseparación entre 1,5 m y 2,5 m, para cada caso se pueden calcular lascaracterísticas requeridas de frecuencia y amplitud.

IX.3.3 Mesa VibranteEs un procedimiento de compactación fundamentalmente utilizado en

plantas de prefabricación. El movimiento de la mesa se logra mediante la acciónde un conjunto de vibradores sincronizados. De la misma publicación ACI reciéncitada, tomamos una fórmula empírica que permite estimar la fuerza centrífugaque debería desarrollar cada vibrador, en función de los pesos de la mesa, delencofrado y de la masa del concreto.

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Fuerza = (de 2 a 4) [(peso de la mesa) + (de 0,2 a 1,0) (peso del encofrado) + 0,2 (peso del concreto)] (9.3)

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

IX.3.4 Reglas VibratoriasPara cierto tipo de obras, especialmente pavimentos, se suele emplear el

sistema de vibrado por circulación de reglas vibratorias que, al deslizarse al ras dela superficie, transmiten el movimiento al resto de la masa y generan los efectosbeneficiosos de la densificación. Pueden transmitir su acción a capas de hasta 20cm de espesor. Las reglas vibratorias deben correr apoyadas sobre rieles y noapoyadas directamente en la masa blanda. El manejo del equipo requiere la periciade los operarios, pero la eficacia del sistema ha sido demostrada en los miles dekilómetros de vías y autopistas de concreto construidas en Europa y los EstadosUnidos.

IX.3.5 RevibradoLa revibración, como su nombre indica, es la operación de volver a vibrar

una masa de concreto, ya vibrada cierto tiempo antes. En estos casos, lo usual esproducir la nueva vibración cuando se ha iniciado el fraguado del cemento perono ha concluido y la masa se encuentra todavía en cierta condición plástica.Además de saber la oportunidad de ese momento, hay también que conocer eltiempo de duración de la nueva vibración. Un error en cualquiera de esos aspectospuede dañar irreparablemente el concreto. Por el contrario, si el proceso ha sido eladecuado, el material puede lograr entre un 10% y un 40% de resistencia mecánicaadicional. Como regla general mientras el vibrador en movimiento se introduzcaen la masa de concreto por su propio peso no es demasiado tarde para que elconcreto se beneficie de la revibración, y mejore las características de resistencia yde adherencia. La eficacia del revibrado es mayor en las zonas cercanas a lasuperficie (0,5 a 1,0 metros).

IX.3.6 Otros MétodosHay otras formas de vibración entre las cuales quizá la que resulta más

conocida es la centrifugación, empleada en la fabricación de algunos postes, tubos,etc.

IX.4 CURADO

Una vez colocado y compactado el concreto, debe ser curado, especialmenteen edades tempranas.

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IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos UsualesEl curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo de las

reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial del agua dereacción por efecto de la evaporación superficial. Si al haberse completado lacompactación y las operaciones posteriores de alisamiento de las superficiesvisibles, se abandonan las piezas recién elaboradas, se producirá un proceso deevaporación del agua contenida en la masa de concreto, tanto más veloz ypronunciado cuanto mayor sea la capacidad desecante del medio ambiente, la cualdepende de: La temperatura, la sequedad y el viento. Cuando la evaporación supera1 kg/m2/hora se deben tomar medidas para evitar pérdida excesiva de humedad enla superficie del concreto no endurecido (ACI 308 R-97). Esa pérdida de aguainduce grietas en el concreto por retracción plástica o de fraguado y abre la puertaa los agentes agresivos. Para evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoranlas resistencias mecánicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia aldesgaste y la abrasión y se logra mayor durabilidad. En el Artículo 5.8 de la NormaCOVENIN 1753 se establecen los requerimientos para el curado del concreto tantoen condiciones ambientales como bajo condiciones de curado acelerado.

La preservación del agua en la masa se puede realizar de dos maneras. Ose evita su salida, o se repone la cantidad perdida. En el primer caso se acude amétodos de cobertura de las piezas y, en el segundo, a métodos de riego superficial.

El propio encofrado sirve como cubierta provisional en algunas de lascaras de los elementos. Pero para aquellas caras desnudas, o para todas una vezretirados los moldes, hay que procurar algún elemento protector. En las etapasiniciales se acostumbra regar suavemente la o las caras descubiertas y, al contar conun endurecimiento suficiente, cubrirlas con papel, o arpillera, o tejidos suaves, queestén siendo humedecidos periódicamente durante un cierto tiempo, el cualdependerá de la agresividad climática del medio ambiente. Modernamente serecurre al rociado sobre tales superficies, de ciertos productos químicos queplastifican instantáneamente, generando una lámina impermeable protectora queimpide la salida del agua. La mayoría de estos compuestos o líquidos curadoresprovienen de ceras, resinas naturales o sintéticas o de solventes de gran volatilidad.No deben reaccionar con el cemento.

El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos recursostecnológicos pues se limita, fundamentalmente, a regar las superficies expuestas.El riego debe tomar la precaución de no erosionar las caras y de ser frecuente enel comienzo del curado para ir haciéndose esporádico conforme el concreto vayaendureciendo. Cuanto más se atrase el arranque del curado menos ganancia habráde resistencias. La duración del proceso de curado depende de las condicionesclimáticas, del tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Varía desde 14días para cemento Tipo II, 7 días para Tipo I y 3 días para Tipo III. Para obtenerun máximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo hastaestimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia especificada. En

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climas cálidos, la necesidad de un buen curado se hace más evidente en losprimeros días de edad del concreto.

La influencia que tiene el curado sobre el desarrollo de la resistencia delconcreto es sustancial. En la Figura IX.5 se muestran los resultados correspondientesa probetas de concreto curadas bajo techo, en ambientes de laboratorio, después dehaber sido sometidas a un curado húmedo preliminar durante tiempos variables de:3, 7, 14 y 28 días.

IX.4.2 Procedimientos EspecialesEl incremento de resistencia del concreto es una función del tiempo y la

temperatura cuando se impide el secado prematuro (véase Sección 5.8.2 de laNorma COVENIN 1753). La estimación de la resistencia desarrollada por elconcreto en la estructura puede realizarse relacionando el tiempo de curado y losincrementos de temperatura con la resistencia de cilindros del mismo concretocurados bajo condiciones estándar de laboratorio. Esa relación se obtiene medianteun factor de madurez M cuya expresión matemática es la siguiente:

Madurez = � (T + 10) x t (9.4)

donde:

T = Temperatura en grados centígrados.t = Duración del curado a la temperatura T, expresado en horas o días.

Este concepto de `madurez�, conocido como la Ley de Saúl, es válidosiempre que T no exceda 50ºC durante las primeras 1,5 horas y T no exceda100ºC desde ese momento hasta 6 horas. Experimentalmente se ha comprobadoque, a igualdad de otros factores, los concretos con igual madurez tienenresistencias similares. El principio de madurez en el concreto ha sido usado comoherramienta para el control de su calidad, permitiendo la toma de decisiones deaceptación o rechazo, en horas tempranas. En el comentario de la Sección C-6.3de la Norma COVENIN 1753 se emplea un concepto similar a la madurez,denominado `curado acumulado�. Éste representa la suma de los intervalos detiempo, no necesariamente consecutivos, durante los cuales la temperatura del aireque rodea al concreto está por encima de 10ºC. Como criterio general, paracementos y condiciones ordinarias, cuando este tiempo excede de 12 horas seconsidera que el concreto ha alcanzado una resistencia suficiente para retirar losencofrados laterales dentro de los cuales fue vaciado, manteniendo los puntales yotros apoyos del encofrado en su lugar.

El efecto del calor húmedo sobre el concreto fresco ha permitidodesarrollar métodos de curado acelerado entre los cuales se encuentra el curado

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con vapor. En este procedimiento el material dentro de su molde es llevado a unacámara con presión ligeramente superior a la atmosférica, donde la temperatura esaumentada en una proporción de aproximadamente 15ºC por hora, procurandono alcanzar los 90ºC antes de las seis horas. Estudios realizados por el Bureau ofReclamation cuyos resultados se reproducen en la Figura IX.6, permiten analizarla variación de resistencia en las primeras 72 horas, cuando el concreto se someteinicialmente a un curado a vapor a las temperaturas allí indicadas. Se puedeconcluir que, si la temperatura inicial es superior a un cierto valor, se produciráuna ganancia demasiado acelerada, lo que afecta la capacidad resistente a edades

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FIGURA IX.5INFLUENCIA DEL CURADO HÚMEDO EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO


más avanzadas. Los prefabricadores suelen curar con temperaturas inicialesrelativamente altas (de 50 a 90ºC) por períodos entre 12 y 72 horas.

El principio de la ganancia de resistencia por la aplicación de calor esempleado en algunos de los métodos de ensayos acelerados. En éstos las probetasson sometidas a calentamiento, generalmente por inmersión en agua, unas veces atemperaturas medias (50-60ºC) y, en otros métodos, a temperatura de ebullición.

Los procedimientos de curado con vapor, al tiempo que se aplican altaspresiones, son variantes del mismo principio. En 24 horas, se puede alcanzar laresistencia que correspondería, con curado normal, a los 28 días.

IX.5 DESENCOFRADO

El tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, protegiendo

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FIGURA IX.6RESISTENCIA DEL CONCRETO CURADO CON VAPOR A DIFERENTES TEMPERATURAS


algunas de las caras de las piezas vaciadas, dependerá de la resistencia del material,del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el elemento. Un retiroprematuro de los encofrados puede provocar daños en el concreto.

Tomando en consideración que el tiempo de desencofrado es una funciónde la resistencia del concreto, el método preferido es el ensayo de muestras deconcretos curados en obra. Sin embargo, cuando las resistencias mínimas no hansido especificadas, las estimaciones de la Tabla IX.3 son útiles. Allí se recogen lasrecomendaciones usuales para los tiempos de desencofrado en función de larelación que haya entre las cargas actuantes al momento de desencofrar, y el pesopropio (carga muerta), siendo lo usual que este último excede las primeras.

Como una orientación general se acepta el principio de que el encofradopuede retirarse cuando la relación entre la resistencia obtenida por la probetacilíndrica normativa para ese momento y la resistencia de cálculo especificada Fc,sea igual o mayor a la relación entre carga muerta más sobrecarga actuante y lasobrecarga total de diseño no mayorada. En cualquier caso se recomienda que elconcreto tenga, al menos, una resistencia superior al 50% de la resistenciaespecificada y, en caso de piezas horizontales de cierto vano, el 70%.

Las recomendaciones del Comité 347 del ACI, revisadas en 1999, señalanque los tiempos de retiro de los encofrados deben ser especificados en el contratode la obra. Cuando se retiran los encofrados antes de culminar el lapso de curadoestablecido, éste debe continuarse.

Dadas las actuales tendencias a exigir concretos de especialcomportamiento bien sea por su elevado nivel de resistencia o por los particularesdetalles de su apariencia, el aspecto del montaje y desmontaje de los encofradosdebe ser tema de tratamiento entre los profesionales del diseño, construcción ysupervisión de obras.

En términos generales se acepta que los moldes de piezas verticales, comocolumnas y muros se retiren antes que los de vigas y losas, permitiendo que losprimeros se quiten a las 24 horas. En el proceso de desencofrado no debe dañarse

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TABLA IX.3TIEMPOS RECOMENDADOS PARA EL DESENCOFRADO

TIPO DE ELEMENTO CARGA ACTUANTE > CARGA ACTUANTE <CARGA MUERTA CARGA MUERTA

TIEMPO MÍNIMO (DÍAS) TIEMPO MÍNIMO (DÍAS)VIGAS CON LUZ LIBRE:Menor de 3 metros 7 4De 3 a 6 metros 14 7Mayor de 6 metros 21 14

LOSAS Y PLACAS:Luz menor de 3 metros 4 3De 3 a 6 metros 7 4Mayor de 6 metros 14 7


la calidad de la pieza o su apariencia, por prácticas indebidas en el desmolde.El avance de las técnicas constructivas va exigiendo cada vez más, el

desencofrado a edades tempranas como es el caso del llamado `sistema túnel�, elsistema de encofrados deslizantes, o los prefabricados. A veces se requieredesmoldar antes de las 12 horas, con lo cual el concreto debe tener, a esa edad,suficiente capacidad resistente. Esto, a su vez, va a significar que la resistencianormativa a los 28 días tendrá que ser más alta que la realmente necesaria porcondiciones estructurales.

Los controles para la toma de decisiones en el desencofrado a pocas horaspueden basarse:

• Un cabal conocimiento previo de los tiempos de fraguado.• Ensayos normativos a esa edad.• Uso de la esclerometría o de la velocidad de pulso ultrasónico; cualquiera

de estos métodos debe estar respaldado por cuidadosos estudios de correlación sobre concretos similares.

REFERENCIAS

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

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CAPÍTULO XJUNTAS

X.1 GENERALIDADES

El concreto es un material en el cual, por sus propias característicasintrínsecas al resultar de la combinación de varios componentes, así como por laspropiedades relacionadas con la pérdida de agua o con los movimientosvolumétricos de la pasta al hidratarse el cemento, resulta inevitable la apariciónde grietas. En la tecnología del concreto hay que contar, entonces, con lapresencia de fisuras y el objetivo no es evitarlas sino controlarlas, entendiendopor su control el hecho de que haya pocas, adecuadamente distanciadas entre sí,y con los menores espesores y profundidades posibles.

Para la prevención y tratamiento de las grietas se dedica una parteimportante del Capítulo XVI. Esta sección trata sobre el análisis y descripción de lasjuntas, como recurso tecnológico para la reducción y el control del agrietamiento.

Las juntas son interrupciones intencionales en la masa del concreto oentre elementos contiguos, cuya finalidad es absorber las deformaciones decualquier tipo que se puedan presentar, como son, por ejemplo: Los movimientosestructurales previsibles, las alteraciones volumétricas hidráulicas y los efectos devariación térmica. Adicionalmente, no todo el concreto de la estructura puedecolocarse de forma continua, y por ello se requieren juntas de construcción quepermitan reanudar los vaciados después de un cierto tiempo.

En la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Análisis y diseño”, el problema general de las juntas se trata en elArtículo 6.5 y su Comentario C-6.5. Las consideraciones de armado y transmisiónde corte por fricción o conectores, para diferentes condiciones entre las caras encontacto, se especifican en el Artículo 11.6. Finalmente, en la selección del tipo dejunta a utilizar en tanques y recipientes estancos de concreto reforzado paracompensar los cambios volumétricos y de geometría causados por: La retracciónde fraguado, la fluencia, las variaciones en la temperatura, cambios en el contenidode humedad y los asentamientos diferenciales, se establecen un conjunto derequisitos en el Artículo 20:5 de esa Norma; éstos están organizados en seissecciones que se mencionan más adelante en este Capítulo del Manual. Al respectose cita allí como documento de apoyo, la Norma COVENIN 3400,“Impermeabilizaciones de Edificaciones”.

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X.2 CLASIFICACIÓN

La clasificación de las juntas se hace, generalmente, con base en el tipode movimiento que intentan controlar. En función de ello, se tratan aquí lassiguientes clases de juntas:

a) De retracción o contracción;b) De expansión o dilatación;c) De acción combinada;d) De construcción.

X.2.1 Juntas de Retracción o ContracciónSe utilizan principalmente con el fin de disminuir las grietas que la

retracción hidráulica pueda producir en el concreto. Como se detallará en laSección XII.6 al tratar de la retracción, el acero de las armaduras restringe y reparteel agrietamiento, pero no se contrae mientras que el concreto sufre las tensiones deretracción por secado (hidráulica) que, si llegan a alcanzar valores críticos,producen las grietas (véase Sección 20.5.4 de la Norma COVENIN 1753,“Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Análisis y diseño”).

Este tipo de juntas son particularmente necesarias en elementos planos yde poco espesor, tales como pavimentos, pisos, paredes y similares. En su diseñono sólo hay que calcular su ancho, sino la frecuencia con que se deben colocar, olo que es lo mismo, la separación entre ellas. El tipo de grietas que controlan sesuelen producir de una manera que tiende a ser modular; es decir, a una distanciaaproximadamente fija unas de otras y, si las tensiones que las generan se hacen másintensas, aparecerán otras grietas a la mitad entre las anteriores. Las grietas siempretomarán el camino de la menor resistencia, lo cual se hará evidente en laorientación transversal de las grietas en un elemento alargado, o en la tendenciahacia los puntos débiles, como en el caso de huecos o aberturas en la masa delmaterial, o de ángulos entrantes. La interrupción se puede llevar a cabo de variasformas:

• Colocando antes del vaciado una tira o pletina, que luego puede servir como material de relleno de la junta. En otros casos, esa tira se saca después del fraguado del concreto y se sustituye por otro material.

• Hundiendo en la superficie del concreto fresco, tiras o pletinas que hacenun efecto similar al señalado anteriormente.

• Cortando, con disco abrasivo, una apropiada ranura en la superficie del concreto recién endurecido, y rellenándola.

En la Figura X.1 y Tabla X.1 se indican las áreas de ubicación en laestructura y separaciones recomendadas, respectivamente.

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Las juntas de retracción de poca abertura mantienen una cierta conexiónresistente a través de los granos del agregado grueso que se insertan en las doscaras de la grieta, en lo que se llama el entrabamiento de los agregados. Se puedeestimar que para aberturas de 0,8 mm ese efecto empieza a debilitarse y que paraanchos de 1,0 mm ya no existe.

X.2.2 Juntas de Expansión o DilataciónEste tipo de juntas se diseñan para evitar el aplastamiento y la distorsión

en los elementos contiguos de concreto, como consecuencia de las fuerzas decompresión que se desarrollan por efecto de expansiones inducidas por cambios

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TABLA X.1JUNTAS DE CONTRACCIÓN (SEPARACIÓN)

AUTOR SEPARACIÓN

P.C.A. (1982) Cada 6 a 7,5 m en muros, dependiendo del número de aberturasACI 302.1R De 24 a 36 veces el espesor de la losaACI 224 R-92 De una a tres veces la altura del muro cuando es sólidoWood 1985 Cada 6 a 9 metros, para muros

FIGURA X.1UBICACIÓN RECOMENDADA DE JUNTAS DE RETRACCIÓN O CONTRACCIÓN. (ADAPTADO DE

P.C.A., 1992)


de temperatura, cargas aplicadas y movimientos diferenciales propios de laconfiguración de la estructura o de posibles asentamientos. Estas juntas persiguenaislar elementos estructurales que se comportan de forma independiente (véaseSección 20.5.1 de la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzadopara edificaciones. Análisis y diseño”).

Al contrario que en el caso de la retracción, donde el refuerzo de aceroagudizaba el problema, por no participar de los movimientos de la pasta, en el casodel aumento de temperaturas el acero actúa conjuntamente con el concreto, ya quetienen coeficientes de dilatación similares. El coeficiente de expansión térmica delconcreto es del orden de 8,5 x 10-6 mm/mm/ºC y, el del acero, 10 x 10-6

mm/mm/ºC.Las juntas de expansión suelen estar moduladas a mayores distancias

entre ellas, que las juntas de contracción. De igual manera sus aberturas tambiénson mayores, pero esa libertad de separación de sus bordes está limitada porrazones económicas, en función del costo del posible material sellante colocado enel seno de la junta. El ancho típico es de 5 cm aun cuando puede alcanzar hasta15 cm en aquellos casos en los cuales deba absorber movimientos causados porasentamientos o acciones sísmicas. Las juntas de expansión atraviesan el espesorcompleto de las piezas e interrumpen el refuerzo. Estas juntas deben cubrirse ypueden estar o no rellenas.

En algunos casos se ejecutan juntas de este tipo en los lugares donde haycambios de dirección entre elementos: pared-piso, pared-pared, piso-columna, yotros. Su consideración a nivel de diseño es particularmente importante enestructuras sometidas a fuertes variaciones de temperatura, como puentes einstalaciones industriales y, en estructuras prefabricadas, donde la unión entreelementos constituye una obligada junta de dilatación y contracción

La separación entre juntas de expansión viene determinada por lacantidad de movimiento que la estructura puede soportar y los esfuerzospermisibles o capacidad de los elementos. Las reglas derivadas de la experiencia(véase Tabla X.2) señalan separaciones de hasta unos 60 metros dependiendo dela estructura, y rara vez se colocan a menos de 30 metros.

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TABLA X.2JUNTAS DE EXPANSIÓN (SEPARACIÓN)

AUTOR SEPARACIÓN

P.C.A. (1982) La longitud máxima de la construcción es de 60 metros sin juntas

ACI 350 R-83 En estructuras sanitarias parcialmente llenas de líquido: 36 metros

Wood 1981 De 30 a 35 metros, para muros


X.2.3 Juntas de Acción CombinadaAlgunas de las juntas mencionadas hasta ahora se comportan de forma

combinada, pudiendo atender solicitaciones de retracción y de expansión térmica.Tal tipo de juntas son las de acción combinada. Es poco frecuente que las cargas yefectos permanentes, para los cuales se diseña principalmente la obra, generen estetipo de fenómenos alternos, aunque la retracción es parcialmente reversible, puesel concreto retraído se vuelve a expandir algo al humedecerse.

X.2.4 Juntas de ConstrucciónLos trabajos de colocación del concreto en una obra, normalmente deben

ser interrumpidos en razón de los horarios de las jornadas laborales. Talesinterrupciones deben estar previamente planificadas para que los planos deseparación entre el concreto antiguo y el nuevo, queden en zonas donde no hayasolicitaciones de importancia. En casos donde esto no sea posible, como sucede enla pared de un túnel, la interrupción se hace coincidir con una junta de expansión.

A veces, por falta de pericia o de capacidad instrumental en la preparacióny colocación del concreto en obra, se pueden producir interrupciones en el serviciodel concreto no previstas en la planificación de la obra. Estas interrupciones debenser planificadas por los profesionales responsables de la construcción, dando origena juntas llamadas de construcción. Sin embargo, el mejor principio es organizarbien la marcha de la obra y obviar la necesidad de estas juntas.

Para situaciones inevitables, un recurso posible que depende del tiemposupuesto para la interrupción, es el empleo de aditivos retardadores de fraguadoque puedan mantener fresco el concreto anterior, para ser unido al nuevo mediantevibración.

Otro recurso aun cuando discutible, es el empleo de resinas epóxicascomo elemento de unión del concreto anterior, ya endurecido, con el nuevo yfresco. Si los aspectos de aplicación se hacen correctamente, estos sellos son de granefectividad. El problema de la mayoría de las resinas epóxicas es que, con el calor,se degradan perdiendo capacidad resistente. De acuerdo al tipo de resina, estopuede suceder a partir de los 120ºC a 140ºC, temperatura fácilmente superable encaso de incendio. Por tal razón, este tipo de sellos epóxicos es preferible limitarlosa obras de espacios abiertos tales como puentes, muelles y otros.

Si sólo van a transcurrir pocas horas entre un vaciado y el próximo,deben eliminarse las partículas sueltas, el sucio y la lechada de cemento en la zonade unión. El nuevo concreto se adherirá al viejo siempre y cuando se ejecute unvibrado enérgico.

Cuando el tiempo transcurrido es mayor, la superficie debe limpiarse conchorro de agua, o cepillarse con cepillo de alambre para remover la lechada; encasos extremos deberá utilizarse chorro de arena o chorro de agua a alta presión.El concreto existente debe humedecerse antes de incorporar el nuevo concretofresco.

229



La ubicación y ejecución de juntas de construcción se trata en la Sección6.5.3 de la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Análisis y diseño”. Se establece allí, lo siguiente: “Las juntas deconstrucción deben localizarse y hacerse de tal forma que no afectensignificativamente la resistencia de la estructura, adoptando las precaucionesnecesarias para transmitir la fuerza cortante y otras solicitaciones. En los pisos,las juntas de construcción se localizarán en el tercio central de las luces de laslosas y vigas. En las vigas principales las juntas se separarán de la interseccióncon las vigas secundarias, una distancia no menor de dos veces el ancho de estasúltimas.”

“Las juntas de construcción deben ubicarse donde causen el menordebilitamiento en la estructura. Cuando el corte debido a las cargasgravitacionales no es significativo, como ocurre usualmente en el centro de laluz de los miembros sometidos a flexión, una junta vertical simple puede seradecuada. Las estructuras que deben resistir fuerzas laterales pueden requerirun diseño de tipo especial para las juntas de construcción. Cuando se requierela trasferencia de fuerzas cortantes pueden usarse dientes intermitentes, llavesde corte, barras diagonales, o el método de transferencia de corte” (Artículo 11.6de la citada Norma COVENIN 1753).

“Cuando las losas y vigas se vacíen conjuntamente con las columnas ymuros de soporte, es recomendable que transcurra cierto tiempo entre elvaciado de los elementos de apoyo y los horizontales, hasta que el concreto delos primeros inicie su fraguado y no se produzcan asentamientos. Las vigas,cartelas, ábacos y capiteles, se vaciarán monolíticamente como parte del sistemadel piso, a menos que se indique otra cosa en los planos estructurales oespecificaciones.”

Se requiere un lapso de espera para vaciar concreto sobre el de lascolumnas y muros estructurales, a fin de prevenir el agrietamiento en la unión delos miembros horizontales con los miembros de apoyo, provocado por la pérdidade lechada de cemento y el asentamiento del concreto en el miembro de soporte.Esto se evita esperando que el concreto de columnas y muros sobrepase la etapadel fraguado inicial, la cual dura aproximadamente dos horas.

El vaciado de losas (o placas) separadamente de las vigas, cartelas y deelementos similares, sólo se permite cuando esté indicado en los planos y siempreque se hayan adoptado medidas para transferir las solicitaciones como se requiereen esta Sección. En cuanto a las precauciones en su ejecución, en el acápite g) dela Sección 5.7.1 de la Norma 1753 citada se establece que la superficie delconcreto endurecido en una junta debe estar libre de segregaciones o de materialdefectuoso antes de continuar el vaciado. Finalmente, en el Artículo 5.10 de laNorma relativo al caso particular de columnas con concretos de mayor resistenciaque el de las vigas o losas, se trata sobre las precauciones a tener en estos casos.

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X.3 DISEÑO DE LAS JUNTAS

Este diseño debe formar parte del cálculo estructural, señalándose en élla posición de las juntas y sus características básicas. Se pudieran exceptuar lasjuntas de construcción que el profesional constructor tiene que llevar a cabo en laobra en razón de la finalización parcial de un vaciado, por razones previstas oimprevistas tales como el mal tiempo repentino, interrupción involuntaria delsuministro de concreto premezclado u otras.

X.3.1 Cálculo de las JuntasEntre los elementos básicos para el cálculo de las juntas podemos citar la

estimación de la magnitud de los movimientos de la pieza considerada y de suscontiguas; las cargas directas y las que pudieran transferir los elementos vecinos;los apoyos o soportes de la pieza; y las formas y materiales de sellado. Existenvarios métodos de diseño de juntas, diferentes entre sí por los enfoques y losprocedimientos, pero cualquiera sea el aplicado, deben ser manejados porpersonas de experiencia y criterio.

El estudio detallado del comportamiento de juntas en diversos tipos deobras de concreto y muy particularmente en pavimentos, arroja un conjunto derecomendaciones prácticas que es bueno ir incorporando a las prescripciones delos métodos de cálculo, desde estimaciones generales hasta consejos prácticos. Atítulo de ejemplo se puede citar, en el primer caso, que la longitud máximarecomendable para una losa de concreto simple, expresada en metros, no debeexceder la cuarta parte del espesor expresado en centímetros. Por ello, una losa de30 cm de espesor no debería sobrepasar los 7,5 m de longitud. Y en el segundocaso se debe acoger la sugerencia de incluir un cierto volumen reservorio másancho, para alojar el material del sello, en las juntas cortadas. Es recomendableconocer los criterios recogidos en la Guía ACI 504, “Guide to Sealing Joint inConcrete Structures”, cuya última revisión es de 1997 y ha sido publicada en 2001sin modificaciones, así como en la ACI 224 3R-95 “Joints in Concrete Construction”.En las Tabla X.1 y X.2 se transcribe parcialmente información de la primerapublicación que recoge la separación recomendada por distintos autores yorganizaciones para las juntas de contracción y las juntas de expansión.

X.3.2 Selección de su UbicaciónLa restricción al libre movimiento de la estructura ocasiona tensiones

internas que, cuando superan la resistencia en tracción del concreto, producen suagrietamiento. En estas restricciones se incluyen efectos de asentamiento,compatibilidad de deformaciones y rotaciones en la unión de elementos, cambiosde volumen como resultado de retracción cuando el concreto endurecido se secay expansiones o contracciones debidas a cambios de temperatura.

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Los cambios de volumen producidos por cambios de humedad ytemperatura deben tomarse en consideración en la fase de diseño. La magnitud delas fuerzas que se desarrollan y los movimientos causados por estos cambios devolumen, están directamente relacionados con la longitud de la estructura. Lasjuntas de contracción y de expansión limitan la magnitud de estas fuerzas ymovimientos, e impiden el agrietamiento al dividir la estructura en varias partes.

Como se señala a continuación, estas juntas pueden ser sólo planosdébiles para controlar la ubicación de las grietas (juntas de contracción) o líneasde separación entre partes de la estructura (juntas de aislación o juntas deexpansión).

Una vez que se seleccionen los sitios de junta, ésta debe ejecutarsecorrectamente para que cumpla con las premisas establecidas. La sección débil enuna junta de contracción puede ser preformada o cortada en sitio. La junta deexpansión o de dilatación es una discontinuidad del concreto y del acero, y por lotanto será efectiva para absorber variaciones por retracción y temperatura. Ambasjuntas pueden ser utilizadas como juntas de construcción.

X.4 FORMAS DE LAS JUNTAS DE EXPANSIÓN

Mientras que en los otros tipos de juntas hay pocas variantes desde elpunto de vista de su forma, en las de expansión se usan diferentes geometrías,relacionadas en gran parte, con las acciones que debe absorber la junta, además delas de expansión y contracción. Entre estas acciones, las más importantes suelenser la de corte y, en algunos casos como pisos, pavimentos y canales, la acción dedesgaste sobre los bordes de la junta. También puede condicionar la geometría dela junta el tipo de sello recomendado.

Se conocen varias formas de juntas de expansión, siendo las másfrecuentes las que se mencionan a continuación.

X.4.1 Juntas a TopeSe designan así las juntas en que las dos caras se enfrentan directamente.

Generalmente son caras planas, pero también se incluyen otras geometrías, con talque las superficies se opongan en toda su extensión. Son las más empleadas ycualquier movimiento es principalmente perpendicular al plano de la junta (véaseFiguras X.2 y X.3).

X.4.2 Juntas Sobrepuestas o de SolapeSon aquellas en las cuales un lado de la junta monta sobre el otro. En

general, en la práctica se combinan con juntas a tope.

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X.5 ESTADOS TENSIONALES EN LAS JUNTAS

X.5.1 Juntas a TopeCuando la junta a tope se abre y cierra se pueden producir tres estados

tensionales bien diferenciados.

• El material de sellado está siempre en tracción. Estos sellos se colocan cuando la junta está cerrada; así, cuando la junta se abre o se cierra bajoel efecto de carga, el material estará siempre en tracción.

• El material de sellado está siempre con compresión. Éste es el principio delos sellos de relleno en los sistemas de junta con superficie expuesta y delas piezas preformadas (véase Figura X.4).

• El material de sellado está sometido cíclicamente a tracción y compresión.Aquí se encuentran la mayoría de los materiales utilizados en las juntas moldeadas en sitio, y en algunas preformadas (véase Figura X.5).

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FIGURA X.2JUNTAS A TOPE EN ESTRUCTURAS. EXPANSIÓN-CONTRACCIÓN COMBINADAS


X.5.2 Juntas de SolapeEl material en este tipo de junta se encuentra sometido fundamentalmente

a corte, aun cuando en algunos casos también actúan esfuerzos de tracción ycompresión (véase Figura X.6).

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FIGURA X.3JUNTAS A TOPE PARA LOSAS SOBRE BASES (AUTOPISTAS, AEROPUERTOS, ANDENES, PISOS)


X.6 SELLADO DE LAS JUNTAS

Para que las juntas puedan prestar servicio permanentemente, facilitandoel libre movimiento de los elementos opuestos, deben ser selladas con materialesque permitan suficiente deformación para acompañar los movimientos de aperturay cierre de la misma sin afectar su capacidad como sello. Adicionalmente, debencumplir otras funciones entre las cuales destacan las siguientes.

X.6.1 Aislamiento del Medio AmbienteFunción que busca evitar que, a través de la junta, puedan pasar: polvo,

vientos, gases o contaminantes.

X.6.2 ImpermeabilizaciónEl sello debe impedir el paso de líquidos, con o sin presión (véase Figura

X.7), como sucede en el caso de depósitos, sótanos y canales (véase Secciones20.5.2 y 20.5.3 de la mencionada Norma COVENIN 1753)

X.6.3 Protección MecánicaSe debe evitar la rigidización de la junta por contacto directo de una cara

con la otra, o por inclusión de un material que pueda actuar como cuña e impedir

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FIGURA X.4PIEZAS PREFORMADAS PARA JUNTAS


el libre movimiento relativo entre las caras de la junta.

X.7 SISTEMAS Y TIPOS DE SELLADO

Desde el punto de vista del sellante se identifican dos sistemas de sellado.El primero, constituido por juntas abiertas en la superficie como es el caso depavimentos y edificaciones, en las cuales el material sellante está expuesto a lascondiciones del medio ambiente en al menos una cara. Este sistema de selladoactúa en `juntas activas� donde ocurren movimientos significativos. El segundo,constituido por juntas típicas de recipientes, presas, tuberías colocadasgeneralmente para impedir el paso del agua, las cuales se denominan `juntaspasivas� por cuanto en ellas no ocurren movimientos significativos.

Por sus características los sistemas se pueden clasificar en los dos que seanotan a continuación.

X.7.1 Sellantes Moldeables en SitioSe aplican en estado líquido o semi-líquido y adoptan la forma requerida

dentro del molde conformado por la abertura de la junta.

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FIGURA X.5JUNTAS A TOPE EN LAS CUALES EL MATERIAL SELLANTE ESTÁ SOMETIDO CÍCLICAMENTE A TRACCIÓN

Y COMPRESIÓN


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FIGURA X.6JUNTAS A SOLAPE EN LAS CUALES EL MATERIAL SELLANTE SIEMPRE ESTÁ SOMETIDO A TENSIONES

DE CORTE

FIGURA X.7JUNTAS IMPERMEABILIZANTES ('WATERSTOPS')


X.7.2 Sellantes PreformadosSon aquellos que han sido funcionalmente preformados en planta y

requieren un mínimo de adaptación en el sitio.

X.8 MATERIALES DE SELLADO

Como hay diversos tipos de juntas que, a su vez, cumplen varias y diversasfunciones, se comprende que se cuente con abundante cantidad de materialessellantes, provenientes de las diferentes casas productoras. La ya citada Guía ACI504 abarca un buen número de materiales. A continuación, se presenta unadescripción resumida por grupos genéricos.

Los materiales para sellado deben ser: i) impermeables; ii) deformarsepara adaptarse a los movimientos y tasas de deformación que ocurran en la junta;iii) mantener su forma y propiedades originales aun cuando sean sometidos adeformaciones cíclicas. Excepto en el caso de `sellados preformados� que ejerceránfuerza entre las superficies de concreto para garantizar el sello, en el resto de loscasos `selladores moldeables en sitio� el material debe adherirse a la superficie delconcreto, resistiendo los esfuerzos que se generen sin perder su adhesión, nodeben `fragilizarse� con el tiempo o por efecto de la temperatura.

Durante muchos años, los materiales de sellado fueron compuestosbituminosos, mastiques o materiales metálicos. Actualmente, el desarrollo de loselastómeros ha permitido mejorar el desempeño de las juntas. Son materiales conun comportamiento fundamentalmente elástico y flexible a temperatura ambiente.Los elastómeros son ampliamente utilizados en la elaboración de sellospreformados.

X.8.1 Rellenos RígidosEste tipo de materiales suele destinarse a las juntas de contracción. En

realidad, no son totalmente rígidos, pero tienen muy bajos valores de elasticidad yplasticidad. Suelen ser tiras, pletinas, latón, madera u otros materiales. En casos enlos cuales la junta deba absorber también algún movimiento de expansión, lo quees frecuente, se cuenta con materiales elásticos capaces de aceptar algunadeformación: caucho, neopreno o metálicos.

Antiguamente, este tipo de juntas se formaba con materiales deintencional menor resistencia que el concreto, como cal, yeso, cemento, fibrasvegetales, virutas, aserrín y otros.

X.8.2 Elastómeros de Reacción InternaEn algunas juntas donde no es fácil determinar si su papel va a ser de

expansión o de contracción, o en algunas juntas a tope, en las que hay quegarantizar su impermeabilidad, resultan sumamente efectivos materiales que seaplican en forma pastosa. Por reacción interna, estos desarrollan, características

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elastoméricas, como el caucho, quedando adheridos a las dos paredes de la juntay logrando así su impermeabilidad segura. La colocación de estos materiales debeseguir las instrucciones que señalan sus fabricantes. Se deben tomar en cuentaciertos aspectos:

a) Procurar que el movimiento de la junta no sobrepase la capacidad elásticadel material, dentro de las temperaturas normales de uso.

b) En la junta, la profundidad del elastómero debe estar en relación con suancho, con relaciones que según las condiciones, pueden ir desde 1:2 hasta 2:1. El resto de la junta puede ser rellenado con otro material.

c) Es necesario que el material quede perfectamente adherido a las paredesde la junta, por lo cual éstas deben haber sido limpiadas escrupulosamente. Si es necesario, se debe usar un material imprimanteque garantice la adherencia elastómero-concreto.

d) Los elastómeros no deben emplearse como relleno en superficies inclinadas, donde uno de los espesores termine en cero, porque tiende adesprenderse por ese borde.

Bien aplicados y de buena calidad, los elastómeros dan muy buenosresultados. Químicamente son bastante inertes, exceptuando algunos oxidantes yciertos derivados del petróleo. Suelen ser caros y de colocación costosa.

Los materiales fundamentales para estos rellenos son los polímeros depolisulfuro y sus derivados y combinaciones. Las siliconas pueden también serincluidas.

X.8.3 Elastómeros en SolventesAlgunos elastómeros se utilizan disueltos en algún solvente que, cuando

se evapora, deja las partículas de sólidos bastante adheridas entre sí. Tal es el casodel polietileno, el butadieno y hasta el mismo neopreno. Estos materiales tienenalgunas propiedades similares a las de los elastómeros de reacción interna, comosucede con la durabilidad y la resistencia química (menos al ataque de algunosproductos de limpieza). Si bien su capacidad de deformación es menor, son másbaratos.

X.8.4 Materiales con Propiedades PlásticasAlgunos materiales baratos, con características de deformación plástica,

pueden ser usados como relleno de juntas para absorber movimientos de pequeñaescala, ya que su capacidad al efecto es mucho menor que la de los gruposanteriores. Sin embargo, con el tiempo, y por efecto de la oxidación y de la luzultravioleta, se endurecen y se agrietan. Tapados, dentro de la junta, tienen mayordefensa.

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

X.8.5 De Aplicación en CalienteAlgunos asfaltos, los asfaltos modificados, alquitranes, resinas y otros, se

ablandan con el calor y facilitan el relleno de las juntas. Al enfriarse, tomanconsistencia pastosa o elastoplástica y pueden prestar un servicio como sello.Duran más que los productos del grupo anterior y son baratos. Con el simple calornatural, algunos se ablandan tanto que pueden llegar a escurrir, por lo que no serecomiendan más que para juntas de piso.

Dentro de este grupo destaca el alquitrán modificado con cloruro depolivinilo, ya que tiene una alta capacidad de deformación, no fluye al calentarsey es de buena durabilidad. Pero también es más caro.

X.8.6 Otros ProductosAlgunos otros materiales similares a los descritos anteriormente se llegan

a usar, localmente, como materiales de relleno de juntas con resultados muyvariados. Suelen ser productos baratos.

X.8.7 Elementos Preformados para RellenoOtro gran grupo de sellos para juntas está constituido por materiales

preformados en fábrica, los cuales son encajados mecánicamente en el espacio quedeja la junta. La capacidad de deformación de este tipo de materiales introducidosen la junta con el uso de la fuerza, es varias veces superior que la de los productosde relleno, formados en la junta, que han sido señalados anteriormente. Los deempleo más frecuente son materiales esponjosos, de rigidez o deformabilidadvariable.

Estas piezas tienen que quedar encajadas firmemente en la junta,colocadas a presión, bien sea con la mano o con máquina. Para que la pieza quedeencajada debe ser más ancha que la luz de la junta. Su tamaño dependerá de lascaracterísticas del material y de los movimientos previsibles, y en todo caso será talque aun con la máxima retracción del concreto, el material de relleno no se aflojeen la junta.

Los materiales de este tipo de mayor uso son: gomas naturales, neoprenoy algunos plásticos, todos ellos trabajando en su rango elástico.

X.8.8 Sellos Impermeabilizantes (`Waterstops�)Son piezas de material con alguna elasticidad, cuyas dos mitades deben

quedar encajadas en el concreto, una en cada lado opuesto de la junta, cosa que

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se logra en el momento del vaciado de cada una. En las mitades que quedanembebidas en el concreto, estas piezas elásticas llevan unos resaltes que facilitanun anclaje antideslizante. También suelen contar con un resalte cilíndrico hueco,en el centro, que permite absorber, con su deformación elástica, los movimientosde los lados de la junta.

Bien colocados son sellos muy efectivos. Pero pierden totalmente suefectividad si, por su mala colocación, se arrugan, doblan o tuercen.

X.8.9 Refuerzos MetálicosSe pueden emplear piezas metálicas para mejorar o complementar la

función de algunas juntas. Por ejemplo, se pueden encajar pletinas metálicas en elconcreto, por debajo de los rellenos de las juntas, para resistir la presión del agua.También se pueden usar formas metálicas para proteger los bordes de las juntas delos efectos del tráfico.

X.8.10 Cedazos DesplegadosPara separar vaciados consecutivos en elementos continuos, se pueden

usar cedazos de acero galvanizado del tipo de metal desplegado, con huecospequeños, de 1 cm o menos, de abertura. Los cedazos se colocan para funcionarcomo encofrado que, al ser alcanzados por la masa del concreto, permite que elmortero rezume parcialmente a través de sus huecos, pero sin llegar a caer odesprenderse. Una vez endurecida esa parte, se procede al vaciado de la siguientemanera: el cedazo queda como junta de vaciado y de retracción, ya que será unplano débil en el que se formará la grieta. Si no hay presión de agua y elmovimiento de la junta es pequeño, el acero del cedazo quedará suficientementeprotegido de la corrosión, al faltarle oxígeno.

X.9 RECOMENDACIONES FINALES

Tomando en consideración que el sellado de juntas se realiza enambientes muy diversos, con diferentes tipo de materiales y bajo condiciones nosiempre óptimas, su desempeño puede resultar a veces con imperfecciones. Serequiere, por tanto, continuar profundizando en el conocimiento tanto de losmovimientos que puedan ocurrir en los distintos tipos de estructura, para unmejor diseño de las juntas, como en los materiales selladores de alto rendimiento,con vida útil de por lo menos 10 años (actualmente es de 1 a 5 años), a su vezdeben ser: menos sensibles a la humedad y a los efectos de la luz solar, de menorsofisticación para su adecuada colocación y capaces de penetrar y sellar cualquiergrieta o junta que se encuentre percolando. Finalmente, es necesario crearconciencia en el proyectista, acerca de la importancia del diseño de las juntas y dela selección apropiada de los materiales sellantes.

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REFERENCIAS

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

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CAPÍTULO XIRESISTENCIAS MECÁNICAS

En una estructura el concreto se encuentra sometido a solicitaciones muyvariadas (compresión, corte, tracción, flexotracción, agentes agresivos y otras). Noes práctico llevar a cabo ensayos de control que analicen todos esos estadostensionales, por lo que se ha establecido la costumbre de realizar el ensayodestructivo a compresión simple, sobre probetas normalizadas e inferir, a partir desus resultados, los valores de otras características mecánicas tales como resistenciaa la tracción o al corte.

Las correspondientes normas de cálculo de estructuras de concretoofrecen relaciones de tipo empírico que correlacionan: La resistencia del concretobajo los diversos estados de solicitación, con el valor de la resistencia en compresiónsimple. De aquí la gran importancia que tiene el conocer esa propiedad y lanecesidad de definir criterios de interpretación.

XI.1 LEY FUNDAMENTAL

La principal ley que relaciona la resistencia del concreto y la composiciónde su mezcla es la conocida Ley de Abrams, expresada por ese investigadornorteamericano en 1918. Según esa ley, la resistencia del concreto dependefundamentalmente de la proporción entre el peso del agua de mezclado y el pesodel cemento presente, relación que se suele simbolizar con la variable �.

Para determinados componentes de la mezcla, manteniendo el tamañomáximo y las mismas condiciones de preparación, de ensayo y de edad, se estableceuna relación algebraica, suficientemente exacta a los efectos prácticos, que vinculael valor de la resistencia con el valor � en la siguiente forma:

R = M/N� (11.1)

donde:

R = resistencia promedioM y N = constantes� = relación agua/cemento, en peso

Tomando logaritmos, la expresión anterior pasa a tener la forma:


log R = log M - � log N (11.1a)

que corresponde a la ecuación de una recta con variables log R y �. Llevando esasvariables a un sistema de coordenadas cartesianas, se obtiene la Figura XI.1.

En general, los valores M y N dependerán de todos los parámetros quecondicionan esa relación fundamental, principalmente de: (i) la edad del concreto;(ii) del tipo y calidad del cemento; (iii) de las características de los agregados, y;(iv) de los aditivos presentes. Para cementos Portland Tipo I, con agregados

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FIGURA XI.1REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LEY DE ABRAMS


gruesos triturados, tamaño máximo de una pulgada y arena natural, y sin aditivos,los valores de M y N se señalan en la Sección VI.5.1, sobre Diseño de Mezcla.

Los cambios en la granulometría de los agregados prácticamente nomodifican, los valores M y N; pero los cambios en sus características (rugosidad,forma de grano, etc.) o en su tamaño máximo, pueden producir cambios en lascitadas constantes. Igualmente los puede producir variaciones en la calidad delcemento. En contra de lo que pudiera pensarse, la mayoría de los aditivosquímicos no afectan esencialmente estas constantes (véase Capítulo VII).

La expresión matemática de la Ley de Abrams representada en la FiguraXI.1, es uno de los instrumentos gráficos más empleados en la tecnología delconcreto. Su utilización por personal poco conocedor o no experimentado, puedeconducir a planteamientos indebidos, ya que se puede caer en extremos irreales.La referida regresión permite relacionar los valores de la resistencia media de unconcreto para un cierto valor de � y edad en el momento del ensayo. Se hacereferencia a la `media�, porque es el promedio de todos los resultados válidos deun lote de probetas; esa media realmente representa la tendencia central de una`zona� de resistencia, en la cual se esperan variaciones entre los resultados de lasmediciones de esa propiedad, determinada a una cierta edad.

Hoy, a casi un siglo de su formulación, el principio de la Ley de Abramssigue teniendo aplicación, pero han surgido condiciones tecnológicas que obligana establecer cierto tipo de correctivos. Tal es el caso cuando se emplean adicionescomo las puzolanas, las cenizas volantes y otras, que tienen actividad cementante(véase Sección IV.4). Su contenido debe ser tomado en cuenta para establecer elverdadero valor � que, en estos casos, es la relación entre el agua y el contenidode cemento incluyendo aquellas proporciones activas cementantes de cada una delas sustancias citadas que estén presentes. De manera similar, cuando se trata deun concreto con aire incorporado, el numerador debe ser la suma de losvolúmenes de agua y de aire.

Para poder aplicar la Ley de Abrams se presupone que el concreto ha sidodebidamente compactado y curado, sin presencia de oquedades ni vacíos internosde gran consideración. Esta condición limitó el empleo de concretos con valores �relativamente bajos, porque las mezclas producidas resultaban muy ásperas, pocotrabajables y poco compactadas. Pero la incorporación de los aditivos químicossuperplastificantes está permitiendo, hoy día, llegar a valores � tan bajos como0,26 (véase Sección VII.4).

XI.2 CONDICIONES DEL ENSAYO A COMPRESIÓN

La resistencia de un concreto se determina al conocer el promedio de losresultados de ensayos válidos, sobre un conjunto de probetas normalizadas, enuna fecha determinada y siguiendo un procedimiento establecido. Se hace

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referencia a ensayos válidos porque, eventualmente, el resultado de alguna oalgunas probetas pueden ser desechados en razón de ciertas anormalidades (véaseSección XIV.10.4). Se debe tratar siempre de un conjunto mínimo de probetas,para contar con una confiabilidad estadística. El mínimo acostumbrado suele sertres por cada edad y condición de ensayo, aunque bajo ciertas condiciones seaceptan hasta dos. El número de muestras es variable, dependiendo del grado deprobabilidad aspirado, de la importancia de la obra y de la precisión con que se havenido trabajando; tanto así que en los llamados `procesos bajo control� se puedeser más tolerante que al comienzo de las obras, o ante constructores noveles, ocuando ha habido alguna señal de riesgo.

Para algunas personas resulta discutible que la condición de aceptación orechazo del concreto colocado en obra venga en función de unos resultados sobreprobetas conservadas y ensayadas en laboratorios, en condiciones diferentes a lamasa de concreto ya colocado y en contacto con el medio ambiente. Abundantesinvestigaciones sobre concreto de distintas clases y en zonas de distintasgeografías, han puesto en evidencia que, si en la obra se siguen estrictamente lasbuenas prácticas de: Transporte, colocación, compactación y curado, los resultadosobtenidos en las probetas de laboratorio mantienen una correlación confiable conla calidad del concreto colocado en obra. No se trata de resultados idénticos, perosí es una proporción conocida que permite la toma de decisiones. Ya es sabido yno constituye ningún secreto estratégico, que el concreto en obra es de mayorresistencia que el de las probetas durante los primeros días de vida. Pero después,y ya para cualquier edad posterior, es menor. Esto hace inútil la costumbre dealgunas personas de tomar probetas en obra y dejarlas a la intemperie para semejarlas condiciones reales de curado. En realidad, lo que hacen es introducir unavariable desconocida en el proceso de maduración (tiempo y temperatura). Elconcreto colocado en obra por ejemplo, superará en resistencia al de su gemelo enlas probetas si se revibra, operación poco frecuente en nuestra tecnologíaconstructiva.

La resistencia potencial del concreto se determina, entonces, siguiendo unprocedimiento normalizado y su valor es tomado como referencia de calidad. EnVenezuela las probetas normalizadas son de forma cilíndrica, con 15 cm de diámetroy 30 cm de altura. El ensayo normalizado es a compresión y está detalladamentedescrito en la Norma COVENIN 338, “Método para la elaboración, curado y ensayo acompresión, de cilindros de concreto” equivalente a la ASTM C39. En otros lugares lasprobetas son cúbicas. El ensayo ISO-RILEM, aceptado como opcional en muchospaíses, emplea una probeta prismática, rota previamente en dos mitades.

Para que el valor obtenido en el ensayo pueda ser tomado como referenciabase, se deben haber cumplido, meticulosamente, todas las prescripcionesnormativas descritas en el procedimiento de la Norma. Conociendo las condicionesoperativas de algunos de los laboratorios de ensayo en obra, resulta pertinente hacerlos señalamientos que se anotan en las Secciones siguientes.

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XI.2.1 Colocación de Remates de AzufreLas dos caras planas del cilindro a ser ensayado deben ser absolutamente

lisas y paralelas, sin exceder las tolerancias que establece la Norma. Éllo se logracolocando capas de cierto grosor, moldeadas con una preparación basada en uncompuesto de azufre que se conoce con el nombre de remate o `capping�. Hastahace algunos años la Norma COVENIN 338, “Método para la elaboración, curado yensayo a compresión, de cilindros de concreto” permitió la aplicación de remates demortero o yeso, pero la dispersión estadística de resultados obligó a desechar talesalternativas. La ausencia de esos remates, con la consiguiente aplicación de la cargasobre la cara desnuda del concreto, siempre con una planitud irregular, hace queel resultado obtenido sea menor al normalizado, llegando a perder hasta un 30%de la resistencia para el caso de irregularidades no muy pronunciadas.

XI.2.2 Aplicación Axial de la CargaSi el eje del cilindro no queda ortogonal a los planos de aplicación de la

carga, situación que puede ocurrir cuando el cabezote móvil de la prensa no seajusta con libertad a la cara lisa del remate o `capping�, el eje de la resultante de lacarga aplicada no coincide con la dirección del eje del cilindro. En esas condicionesel resultado del ensayo es menor que el normalizado, dependiendo su disminucióndel valor del ángulo entre ambos ejes; es sabido que desviaciones de pocos gradosestán asociadas a reducciones del 30% y hasta del 50% de la resistencia.

XI.2.3 Velocidad de CargaAlgunos laboratorios emplean prensas de control manual, o no cuidan

rigurosamente la velocidad de aplicación de carga de la prensa hidráulica. En talescasos se debe recordar que, velocidades de carga mayores a la normalizada,producen resultados de resistencia mayores; por el contrario, los valores del ensayoson menores si la velocidad es más lenta. Igual comportamiento se observa en losensayos a tracción.

XI.2.4 Tamaño y Forma de las ProbetasAun cuando la probeta normalizada es cilíndrica y de dimensiones 15 x

30 cm, en otros países se utilizan formas cúbicas o prismáticas, resultandoconveniente disponer de factores de conversión.

Si hubiese que ensayar el concreto en probetas no cilíndricas, lo mejorsería acudir a estudios de correlación directos, pero si esto no pudiera ser hecho,se puede acudir al empleo de la siguiente ecuación:

RN = K . R (11.2)

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

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el valor obtenido en otro tipo de probeta (R), por medio de un coeficiente decorrección (K), cuyos valores se recogen en la Tabla XI.1; ésta fue publicada en lasNormas del Ministerio de Obras Públicas, en 1967.

En caso de usar probetas cilíndricas con diámetro 15 cm, pero alturasmenores a 30 cm, se deberían multiplicar los resultados obtenidos por los factoresde esbeltez que señala la columna (3) de la Tabla XI.2. Esos factores figuran en laNorma COVENIN 345, “Método para la extracción de probetas cilíndricas y viguetasde concreto endurecido”, y son empleados para corregir los resultados de los núcleosextraídos. En la misma Tabla XI.2 se incluyen como importante ayudacomplementaria, las columnas (2) y (4) donde se dan los factores correctivos poresbeltez, para probetas cilíndricas de diámetro 10 cm y 25 cm, respectivamente.

El ensayo a compresión de las probetas cilíndricas está muy generalizado,cuenta con amplia tradición y es aceptado extensamente como referencia para laobtención de un valor, con base al cual se han establecido criterios para la toma dedecisiones de aceptación o rechazo. Sin embargo, si se profundiza en la esencia delensayo y el análisis de la fractura, se entenderá que la carga uniaxial tambiénproduce, sobre la probeta, deformaciones ortogonales a la dirección de aplicaciónde la carga con lo cual, en el mecanismo de rotura, aparecen solicitaciones detracción.

248


TABLA XI.2FACTORES DE CORRECCIÓN POR ESBELTEZ

(1) (2) (3) (4)RELACIÓN DE LONGITUD VALORES DE K*

AL DIÁMETRO DEL d = 10 d = 15 d = 25CILINDRO cm cm cm

2,00 0,97 1,00 1,051,75 0,96 0,99 1,041,50 0,94 0,97 1,021,25 0,91 0,94 0,991,00 0,88 0,91 0,96

* Los valores indicados pueden interpolarse linealmente.

TABLA XI.1FACTORES DE CORRECCIÓN POR TIPO DE PROBETAS

TIPO DE PROBETA DIMENSIONES (cm) VALOR DE KCilíndrica 15 x 30 1,00Cúbica 10 x 10 x 10 0,80Cúbica 15 x 15 x 15 0,80Cúbica 20 x 20 x 20 0,83Cúbica 30 x 30 x 30 0,90Prismática 15 x 15 x 45 1,05Prismática 20 x 20 x 60 1,05


La relación agua/cemento condiciona la resistencia del concreto por locual se constituye en uno de los parámetros fundamentales para el control delmaterial. Cuanto más estable se logre mantener ésta (a lo largo de las mezclaspreparadas para la obra) menores variaciones presentará el material.

El ensayo de resistencia propuesto por ISO-RILEM, donde se rompe porflexión un prisma con carga en cada tercio de la luz, y luego se rompe porcompresión cada una de las dos mitades obtenidas por la primera ruptura, ofrece,entre otras, la ventaja de contar en un solo ensayo y sobre la misma probeta, conlos valores de la resistencia a la flexión y a la compresión. Ese ensayo ha sidoadoptado en Venezuela como opcional y está descrito por las Normas COVENIN342, “Método de ensayo para determinar la resistencia a la tracción por flexión delconcreto, en vigas simplemente apoyadas, con cargas a los tercios del tramo” yCOVENIN 350 “Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión delconcreto, usando porciones de vigas rotas por flexión”. Los criterios de aceptación yrechazo del concreto, establecidos en la Norma COVENIN 1753 y detallados en elCapítulo XIV, se fundamentan en el ensayo de probetas cilíndricas.

XI.3 DESARROLLO DE LA RESISTENCIA

Tan importante como la magnitud de las resistencias que pueda alcanzarel concreto, lo es la velocidad con que las adquiere.

Desde el momento en que los granos del cemento inician su proceso dehidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que se manifiestanprimeramente con el atiesamiento del fraguado y continúan luego con unaevidente ganancia de resistencia, al principio en forma rápida y, a medida quetranscurre el tiempo, disminuyendo la velocidad.

En la mayoría de los países la edad normativa a la que se evalúa laresistencia en compresión es la de 28 días, aunque hay una importante tendenciapara llevar esa fecha a la de 7 días. Es frecuente determinar esta resistencia enperíodos de tiempo distintos a los 28 días, pero suele ser con un propósitomeramente informativo. Las edades usuales, en tales casos, pueden ser: 1, 3, 7, 14,90 y 360 días. En algunas ocasiones y de acuerdo a las características de la obra,esa determinación no es sólo informativa, sino normativa, fijado así en lascondiciones contractuales de la obra.

La edad de 28 días se eligió en los momentos en que se empezaba aestudiar a fondo la tecnología del concreto por razones técnicas y prácticas.Técnicas porque, para los 28 días, ya el desarrollo de resistencia está adelantadoen gran proporción y para la tecnología de la construcción esperar ese tiempo noafectaba significativamente la marcha de las obras. Prácticas porque 28 es unmúltiplo de los días de la semana y evita tener que ensayar en un día festivo, unconcreto vaciado un día laborable. Pero las razones técnicas han cambiadosustancialmente porque con los métodos constructivos actuales, 28 días puede

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significar un decisivo adelanto de la obra por encima de los volúmenes delconcreto cuya calidad todavía no se conoce.

La velocidad de desarrollo de la resistencia mecánica depende denumerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros concretos. Deesas variables, las más importantes pueden ser: i) la relación agua/cemento, quecuanto más baja sea más favorece la velocidad; ii) la composición y finura delcemento; iii) la calidad intrínseca de los agregados; iv) las condiciones detemperatura ambiental, y; v) la eficiencia del curado. Esto hace que los índices delcrecimiento de la resistencia no puedan ser usados con carácter general paracualquier concreto, en forma segura o precisa.

Para un concreto de materiales y condiciones específicas, una precisiónadecuada se puede conseguir, cuando sus características de desarrollo sedeterminan experimentalmente por medio de suficientes ensayos y en las edadesque se precise. Con toda esa información se puede hasta dibujar la curva detendencia del crecimiento de las resistencias. Es evidente que este procedimientoes sólo aplicable cuando se trata de obras de gran importancia y cuando se tratadel manejo de grandes volúmenes de concreto, como puede ser el caso deempresas de premezclado con una elevada producción permanente.

Si no se han investigado con antelación los índices particulares delcrecimiento de resistencia de un concreto, resulta arriesgado y con frecuenciaconduce a errores graves, el tratar de controlar un concreto con base en losresultados de los ensayos a edades tempranas. Si hay preocupación por la calidadque pueda llegar a alcanzar una mezcla cuando cumpla los 28 días es preferibleelaborar, manejar y curar el concreto de acuerdo con todos los conocidosprincipios de la buena práctica, pues éllo es suficiente garantía de calidad. Elensayo a los 28 días servirá como una comprobación del buen trabajo efectuado.

Numerosos trabajos de investigación, en obra y laboratorio, indican queel crecimiento de resistencia en los primeros 28 días se adapta a una ley logarítmicadel tipo:

Rj = m . log j + b (11.3)

donde:

Rj = resistencia alcanzada a la edad j en días, siendo m y b constantespropias de la mezcla, el tipo de solicitación o ensayo y las condiciones deconservación del concreto.

En la Figura XI.2 se representan las rectas logarítmicas del crecimientode resistencia con la edad, entre 3 y 28 días, de mezclas preparadas con idénticosmateriales, en dos diferentes niveles de resistencia. Aunque con menor grado deprecisión, la fórmula anterior es aplicable a los concretos hasta los cuatro años deedad lo cual le da un carácter mucho más general.

250



Expresando j en días y Rj en kgf/cm2, la pendiente m, que describe lavelocidad de crecimiento de la resistencia, suele encontrarse entre valores devariación tan amplia como desde 30 hasta 90, según el concreto y sus condiciones.El valor b dependerá del nivel de resistencia en que se esté trabajando.

La regresión anotada como fórmula (11.3) tiene la ventaja de que, si seefectúan ensayos con suficiente precisión a dos edades extremas (por ejemplo 1 díay 28 días), se pueden calcular las constantes m y b; por lo tanto se puede determinarla resistencia del material a cualquier edad intermedia. La exploración a edades muycortas o mayores que 28 días, debe ser confirmada mediante pruebas.

Si las resistencias indicadas se traducen a factores por los que hay quemultiplicar la resistencia a la edad j, para obtener la correspondiente a 28 días, seobtienen los valores que se presentan en la Tabla XI.3. Estos abarcan concretosmuy variados en cuanto a componentes y diseño, incluso con aditivos, así como

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FIGURA XI.2CRECIMIENTO DE RESISTENCIAS (FUENTE: COMPLEJO HIDROELÉCTRICO URIBANTE-CAPARO, 1985-1986, MUESTRA DE 2.500 PRUEBAS)

E dad , d ías

Res

iste

ncia

, kgf

/cm

2


variadas condiciones de curado. Por tanto, su variabilidad es muy amplia, razónpor la cual esos factores deben ser manejados por personal conocedor de latecnología del concreto.

XI.4 ENSAYOS ACELERADOS

Es evidente que el conocer lo más pronto posible la resistencia potencialdel concreto utilizado tiene ventajas de todo tipo. Los procedimientos usuales sonlos ensayos a edades tempranas y los ensayos acelerados. Para los ensayostempranos, a edades anteriores a la normativa de 28 días, dentro de lasprescripciones de la Norma COVENIN 338, sólo varía la condición del tiempo dealmacenamiento de las probetas que, evidentemente, será menor de los 27 días.Pero en los ensayos que se califican como acelerados, las condiciones de curadoincluyen la aplicación de calor y, en algunos casos, calor y presión. Mediante eseprocedimiento se aceleran los mecanismos de desarrollo de la resistencia. Algunospaíses han llegado a normalizar determinados métodos de ensayos acelerados,como por ejemplo el que se establece en la Norma ASTM C684.

La aplicación de calor puede ser hecha en temperaturas medianas, entrelos 50ºC y los 80ºC, o a temperatura de ebullición del agua. La elección de latemperatura y su período de aplicación dependen del método seleccionado. Elensayo se suele hacer a las 24 horas o a las 28 horas y su resultado permiteinformar al especialista en concreto, si la mezcla revela un comportamiento talcomo para confiar que alcanzará los valores previstos. Esta decisión tiene que estarbasada sobre investigaciones previas de correlaciones entre suficientes ensayoscalificados como acelerados y ensayos normalizados, para el tipo de concretoespecífico. Los ensayos acelerados no tienen validez general pero suelen arrojarmayor precisión que los ensayos a edades tempranas, por lo que su informaciónes muy valiosa.

Con la aplicación de altas presiones de vapor, los ensayos acelerados deese tipo desarrollan resistencias con mucha mayor velocidad, pero son máscostosos y de atención más cuidadosa.

XI.5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Los ensayos para medir la resistencia a la tracción del concreto dan

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TABLA XI.3FACTORES DE CRECIMIENTO DE LAS RESISTENCIAS, REFERIDOS A LOS 28 DÍAS

EDAD FACTORj, días fj1 1,4 a 6,03 1,2 a 2,57 1,1 a 1,628 1


dispersiones sensiblemente mayores que las pruebas a la compresión. Por estarazón, o porque esos ensayos cuentan con menor tradición y difusión que los decompresión, es muy frecuente calcular la magnitud de esa característica como unafunción de la resistencia a la compresión. Además del ensayo a la tracción directa,se utilizan otros ensayos donde se generan tensiones de tracción mediante laaplicación de solicitaciones de flexión o de compresión, denominados: ensayo a latracción por flexión y ensayo a la tracción indirecta, respectivamente.

XI.5.1 Resistencia a la Tracción por FlexiónLos métodos de ensayo por ruptura a la flexión son: i) con la aplicación

de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos de una probetaprismática (Norma COVENIN 343) y; ii) con la carga aplicada en cada uno de lostercios de ese tramo (Norma COVENIN 342), condición que garantiza que laprobeta se rompa por el tercio central, donde el momento es máximo y constante,y la tensión de corte es nula. Suponiendo una distribución lineal de tensiones enla sección, la tensión de rotura por flexión es directamente proporcional almomento máximo aplicado e inversamente proporcional a I/c, donde I es elmomento de inercia y c la mitad de la altura de la sección. De ahí el nombre de`módulo de rotura�, hoy en desuso.

XI.5.2 Resistencia a la Tracción IndirectaTambién se lleva a cabo el ensayo indirecto, por compresión aplicada a

una probeta cilíndrica en dos generatrices opuestas, conocido como el `ensayobrasileño� (véase Figura XI.3). Con este ensayo se obtienen valores menores quecon los otros y las dispersiones son mayores, pero es de gran sencillez deejecución. Está descrito en la Norma COVENIN 341, “Método de ensayo paradeterminar la resistencia a tracción indirecta del concreto, usando probetas cilíndricas”.

XI.5.3 Resistencia a la Tracción DirectaHay un ensayo de tracción pura, cada vez en menor uso, que emplea una

probeta con una zona central estrangulada casi en forma de número ocho y cuyosresultados son similares a los del ensayo brasileño, pero con grandes dispersiones.Esto, tal vez, debido a la escasa resistencia del material a la tracción y a losproblemas de agarre de las mordazas, así como la imposibilidad práctica demantener la alineación del eje de aplicación de las cargas.

XI.5.4 Relación con la Resistencia a la CompresiónNo hay una relación precisa, invariable, entre la resistencia a la compresión

del concreto y su resistencia a la tracción. Sobre ambas resistencias actúan de maneradiferente varias de las características del material, como por ejemplo:

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Relación agua/cemento. Cuanto menor sea, más altas son ambas resistencias, pero el aumento es más pronunciado en el caso de la compresión; esto es consecuencia de que esta última está relacionada conla tracción, por su raíz cuadrada.Textura superficial del agregado. La condición de alta rugosidad de los agregados triturados favorecen la adherencia con la pasta e influye más sensiblemente sobre la tracción que sobre la compresión. Se ha encontrado que partículas planas o alargadas, que perjudican la resistenciaa la compresión, pueden ayudar a aumentar la resistencia a la tracción.Presencia de ultrafinos. Aunque no está definitivamente probado, tiende a disminuir la resistencia a la tracción.Desarrollo de resistencia. A mayor edad, mejoran todas las resistencias del concreto, pero en el caso de la tracción, la velocidad de crecimiento es mucho menor.

La proporción entre la resistencia a la compresión y a la flexión, para unconcreto, no es un valor fijo sino que varía de acuerdo a sus valores absolutos. Paraconcretos de resistencias bajas la proporción compresión/flexión puede valer 6,pero llega a valer 14 para resistencias altas.

254


FIGURA XI.3DISTRIBUCIÓN TEÓRICA DE ESFUERZOS EN EL ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA


Para expresar la relación entre la tensión de tracción por flexión (Fr) y laresistencia a la compresión (R) como una función, la siguiente ecuación se adaptabastante bien:

Fr = K . Rn

(11.4)

Por razones de comodidad, en algunas normas el valor de n se considerafijo, ya que no varía notablemente. Con frecuencia se iguala a 1/2, aunqueocasionalmente se ha empleado 2/3. El valor K depende de las características de loscomponentes, en especial de la rugosidad de los agregados. Para los materiales ycondiciones nacionales se encuentra un buen ajuste con:

Fr = 0,74 . R0,7 (kgf/cm2) (11.4a)

La resistencia a tracción pura (T), es un porcentaje de Fr, en el orden de:

T = 0,55 Fr (11.5)

Si el ensayo de tracción es de tipo brasileño (Fti), se cumple:

Fti = 0,62 Fr (11.6)

De acuerdo con la Sección 9.6.2 de la Norma COVENIN 1753, laresistencia promedio a la tracción por flexión (antes denominado módulo de rotura)es igual a:

Fr = 2 . Fc0,5 (11.4b)

Para el caso de concretos hechos con base en agregados livianos, en laNorma citada se aplica una de las dos modificaciones:

a) Cuando se especifica Fti y el concreto es dosificado de acuerdo con elArtículo 5.2 de la Norma:

Fr = 1,1 Fti � 2 . Fc0,5 (11.4c)

b) Cuando no se especifica Fti, el valor obtenido con la fórmula (11.6) semultiplicará por 0,75 para concretos totalmente livianos y por 0,85 para concretoslivianos con arena de peso normal.

255



XI.6 RESISTENCIA AL CORTE

La resistencia al corte o cizallamiento tiene gran importancia en losaspectos estructurales pero, debido a que no suele actuar sola, en el cálculo sesuelen utilizar diferentes fórmulas para estimarla en forma indirecta, según lassolicitaciones a que esté sometido el elemento.

Los ensayos de corte no son sencillos ni habituales porque se puede dejarsentir la influencia sobre el plano de ensayo de otros esfuerzos, de tracción oflexotracción. Por éllo, o se confinan rígidamente las dos partes de la probeta aambos lados del plano de corte o, para el ensayo en elementos de albañilería,además de las cargas de la prueba se aplican otras, perpendiculares, deconfinamiento. Experimentalmente han sido utilizadas distintas probetas yconfiguraciones de ensayo (véase Figura XI.4).

En los métodos vigentes para la verificación de la seguridad de lasestructuras de concreto, la resistencia de diseño es igual a la teórica reducida por losdenominados factores de minoración, � � 1.0, los cuales reflejan la incertidumbreen el pronóstico de la resistencia de los materiales: Mientras más pequeño sea �mayor es la incertidumbre asociada al pronóstico de la capacidad resistente. Losvalores de este factor están entre los más pequeños y, además, son penalizados enzonas donde se esperan acciones sísmicas intensas; por ejemplo, en el diseño demuros estructurales, la Norma COVENIN 1753, establece � = 0,75 para el diseñode muros en áreas donde los sismos son más bien raros y de pequeña intensidad, adiferencia del valor � = 0,60 para las zonas de mayor peligrosidad sísmica en elpaís.

XI.6.1 Relación con la Resistencia a la CompresiónDe una manera general, experimentalmente se ha obtenido que la

resistencia al corte del concreto es proporcional a ��Fc. Para seccionesrectangulares, en las Normas más modernas la validez de esta relación se limita aconcretos con resistencias a la compresión que no excedan unos 650 kgf/cm2. Porejemplo en el código ACI 318, debido a la ausencia de suficiente respaldoexperimental para resistencias muy elevadas, la validez de las expresiones que sedan más abajo se limita a concretos que satisfagan la condición:0,27 ��Fc � 7kgf/cm2; es decir Fc � 672 kgf/cm2.

XI.6.2 Resistencia al Corte de Miembros EstructuralesEn los miembros de concreto armado es usual calcular la resistencia al

corte como la suma de las contribuciones del concreto (Vc) y la del acero derefuerzo (Vs). La resistencia al corte del concreto, es función del tipo desolicitación como quedó dicho al inicio de esta Sección. Se limitará aquí al caso demiembros con sección rectangular de ancho b (cm) y altura útil d (cm).

256



257


FIGURA XI.4PROCEDIMIENTOS ALTERNATIVOS PARA ENSAYOS A CORTE


Para solicitaciones por fuerza cortante y momentos flectores, lacontribución resistente del concreto se establece en la Sección 11.3.1 de la NormaCOVENIN 1753 como:

Vc = 0,53 ��Fc b d (11.7)

salvo que se utilicen otras expresiones que incorporan las solicitaciones actuantes.En esa misma Sección, para el caso de carga axial a compresión mayorada

Nu, la fórmula anterior pasa a ser:

Vc = 0,53 [ 1 + 0,007(Nu/A) ] ��Fc b d (11.8)

con un máximo dado por:

Vc = 0,93 [ 1 + 0,028(Nu/A) ]0,5 ��Fc b d (11.9)

donde:

Nu = es positivo para fuerza axial a compresión;A = área de la sección transversal.

Para fuerzas axiales significativas de tracción, la fórmula (11.8) pasa a ser:

Vc = 0,53 [ 1 + 0,028(Nu/A) ] ��Fc b d � 0 (11.10)

donde:

Nu = es ahora la fuerza axial de tracción, de signo negativo, y;A = tiene el mismo significado que en las dos fórmulas anteriores.

Obsérvese que para una fuerza axial nula las fórmulas (11.8) y (11.10)son iguales a la (11.7).

En el caso particular de juntas o uniones, zonas críticas en estructurassometidas a las acciones sísmicas, en la Sección 18.3.5 de la Norma COVENIN1753 se establece, como requisito, disponer un mínimo de refuerzo transversal; lafuerza teórica de la junta, pasa a depender exclusivamente de ��Fc y del grado deconfinamiento de la junta. Para concretos con agregados de peso normal, en lacitada Norma las resistencias en las juntas valen:

Vc = 5,3 ��Fc Aj (juntas confinadas en 4 caras) (11.11)

258



Vc = 4,0 ��Fc Aj (juntas confinadas en 3 caras o en 2 opuestas)(11.12)

Vc = 3,2 ��Fc Aj (resto de los casos) (11.13)

En las fórmulas anteriores Aj representa el área de la junta. Cuando setrate de concretos con agregados livianos, los valores de Vc deben reducirse a un75% de los correspondientes a agregados normales.

Otros casos particulares como: Ménsulas, vigas-pared, losas, placas yzapatas, también se tratan en el Capítulo 11 de la Norma COVENIN 1753.

XI.6.3 Resistencia al Corte por FricciónCuando se trata de la transferencia del corte a través de: i) un plano que

coincide con una fisura existente o potencial, o; ii) una superficie de contacto entredos concretos vaciados en tiempos diferentes, la Norma COVENIN 1753 sefundamenta en un mecanismo de transferencia por fricción; la fuerza normal a lasuperficie de contacto para asegurar la fricción requiere la presencia de barras derefuerzo que crucen dicha superficie. Si As es el área de refuerzo perpendicular adicha superficie y Fy su tensión cedente, la máxima fuerza cortante que se puedetransferir será:

V = As . Fy . � (11.14)

donde:� = coeficiente de fricción.

En la Sección 11.6.2 de la Norma COVENIN 1753 citada, el coeficientede fricción � viene dado por las Tablas 11.6.2a y 11.6.2b (véase Tablas XI.4 y XI.5de este Manual).

El máximo valor de V obtenido con la fórmula (11.14) en kilogramos,no debe exceder el menor de los dos valores siguientes: a) 0,2 Fc Ac; b) 56 Ac,donde la resistencia del concreto Fc viene en kgf/cm2 y el área que transmite elcorte Ac se da en cm2.

XI.7 MECANISMO DE FRACTURA

XI.7.1 AgrietamientoEl concreto es un material heterogéneo por lo cual, el desarrollo de las

grietas que conducen a su rotura, tiene características especiales diferentes de losmateriales homogéneos que se rigen por el principio de Griffith. En las roturas porcompresión se generan solicitaciones de tracción perpendiculares a la carga y elmecanismo de fractura se desarrolla en la forma siguiente: Desde el inicio de la

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aplicación de la carga, en el concreto se forman numerosas grietas entre las cualesavanzan las que necesitan menos energía para su desarrollo. Cuando una de estasgrietas encuentra algún obstáculo, la energía para superarlo puede ser tal queresulte más fácil el avance de otras grietas, hasta que se detengan por causa similar,en cuyo caso avanzan otra vez las antiguas o surgen nuevas. Así sigue el procesohasta culminar la rotura.

Cuando hay presencia de armadura transversal, el material trabajaconfinado por zonas, lo que condiciona el desarrollo de las grietas (véase SecciónXI.6.2). Bajo cargas triaxiales, el material se pulveriza por colapso interno.

En las roturas por tracción o por flexotracción, el mecanismo se producede una manera tan rápida que la fractura se presenta de modo frágil. Ciertasevidencias señalan que la primera grieta en aparecer es la que conduce a la rotura.

En las roturas por corte es posible que, en un lapso muy breve, seproduzca un sistema de múltiples grietas por compresión de zonas internas delmaterial.

XI.7.2 Rotura de las Probetas NormativasLa fractura de los cilindros de 15 x 30 cm de concreto sigue los

mecanismos citados anteriormente. El efecto zuncho que se produce en las carasde la probeta en contacto con los platos de aplicación de la carga, va disminuyendoal alejarse de esa zona hacia la mitad de la altura de la probeta. Para probetas

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TABLA XI.4VALOR DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN

CONDICIÓN LOCAL DEL CONCRETO �

Concreto vaciado monolíticamente 1,4�Concreto vaciado sobre concreto endurecido, cuya superficie tenga rugosidades hechas intencionalmente (*) 1,0�Concreto vaciado contra concreto endurecido sin que sus superficies se hayan hecho intencionalmente rugosas 0,6�Concreto anclado a perfiles de acero estructural por medio de espárragos de anclaje o por barras de refuerzo (**) 0,7�

Notas (*) La superficie estará libre de lechada, limpia y las rugosidades tendrán aproximadamente 6 mm de altura.(**) La superficie de acero deberá estar limpia y sin pintura.

TABLA XI.5VALORES DEL FACTOR DE CORRECCIÓN �

TIPO DE CONCRETO �Concreto con agregado de peso normal 1,00Concreto con agregado liviano (*):

Liviano con arena 0,85Totalmente liviano 0,75

(*) Para un reemplazo parcial del agregado liviano, se puede interpolar linealmente.


cilíndricas de esbeltez igual a 2, se admite que el efecto ya no es apreciable en eltercio central. Las tensiones de tracción, perpendiculares al eje de la carga en lazona del tercio central de la probeta, deberían producir, teóricamente, una rupturacon dos conos de vértices enfrentados en el centro del cilindro. En algunasocasiones, no muy frecuentes, se constata esa configuración. Pero como elconcreto no es homogéneo ni la aplicación de la carga es perfectamenteequilibrada, los vértices de esos conos pueden quedar desplazados uno respectodel otro, dando lugar a las rupturas en `bisel�, que son las más frecuentes. En lasprobetas cúbicas o en las cilíndricas de esbeltez menor que 2, se considera que elefecto de zuncho afecta a toda o casi toda la probeta; éste es el fundamento de losfactores de corrección que se dan en las Tablas XI.1 y XI.2.

XI.7.3 Aspecto de la Superficie de FallaLa rotura de la masa del concreto presenta patrones semejantes para

cualquier tipo de solicitación, más evidentes en las roturas por tracción que en lasde compresión y corte. La observación directa de la superficie de fractura permiteapreciar claramente tres situaciones, que pueden aparecer combinadas. Esassituaciones son:

Rotura por el agregado. Los granos gruesos del agregado se observan nítidamente partidos. Esto puede revelar el empleo de agregados indebidos o puede poner en evidencia una calidad notable de la pasta. Por buena práctica y por economía, se deben analizar ambas posibilidades.Separación por la interfase mortero/agregado. La fractura muestra planos preferenciales de desprendimiento de los granos gruesos, con la huella nítida sobre la masa de mortero. Se puede sospechar de suciedad en losagregados, la cual habría impedido su buena adherencia; de una calidadregular de la pasta; o, aun cuando menos probable, una elevadísima absorción de la piedra que resecó el mortero en las zonas de contacto.Rotura por el mortero o pasta. La fractura no afecta casi a los agregados sinoque, predominantemente, se produce en el mortero, con desprendimientode fragmentos. En este caso se puede suponer una pasta poco cohesiva, con insuficiente dosis de cemento, o con arenas sucias que han afectado labuena hidratación del cemento o, simplemente, la presencia de agregadoscon una calidad muy superior a la que ofrece la pasta.

La superficie de falla de un buen concreto, con un buen balance decomponentes, debe mostrar en su presencia simultánea de las tres característicasseñaladas.

261



XI.8 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO

Por su relación con el contenido de este Manual, interesa destacar elprocedimiento que se da en la Norma COVENIN 1753, para la determinación dela resistencia al aplastamiento del concreto en áreas de soporte sometidas a lacompresión. En sus Secciones 10.8 y 19.5.5 se establece que: "La resistenciateórica al aplastamiento Bn del área cargada A1, se calculará de acuerdo con lafórmula:

Bn = 0,85 Fc A1 (11.15)

donde Fc es el valor de la resistencia a la compresión simple, empleado para elcálculo estructural. En caso de que en todos los lados, el área de apoyo A2 seamás ancha que el área que transmite la carga A1, el valor de Bn se multiplicará

por: ��A2 / A1 sin que este factor exceda el valor 2".

262



CAPÍTULO XIIOTRAS CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETOENDURECIDO

Además del parámetro resistencia ya estudiado (Capítulo XI), otraspropiedades del concreto deben ser conocidas, bien como índices de calidad opara caracterizar el material.

XII.1 PESO UNITARIO

Las denominaciones peso específico (�), peso unitario (W) y las variantesde estas designaciones, se refieren al peso del material por unidad de volumen. Lasdiferencias provienen de si los poros o huecos se consideran dentro del volumen ono. En el texto se utiliza como referencia el peso unitario del concreto, o pesoespecífico para señalar que está determinado con precisión. El volumencorresponde al del material que no tuviera poros. La masa específica � se obtienedividiendo el peso unitario W, por la aceleración de la gravedad g.

El método para determinar el peso unitario del concreto es poco preciso(Norma COVENIN 349, “Método de ensayo gravimétrico para determinar el peso pormetro cúbico, rendimiento y contenido de aire en el concreto”). El peso unitario delconcreto puede ser determinado de manera relativamente sencilla, mediante elsiguiente procedimiento:

• Durante 24 horas, las probetas normativas se dejan en sus moldes, tapadas. El propósito es que no pierdan agua.

• Al cabo de ese tiempo se desmoldan, se pesan con exactitud (P1) y se sumergen en agua.

• Transcurridas 24 horas, se pesan dentro del agua (P2) y se extraen. Se lasseca superficialmente y se pesan nuevamente (P3).

• Se calcula su peso unitario con la fórmula:

W = P1/(P3 – P2) (12.1)

donde:

P3 – P2 = representa el volumen de la probeta libre de poros.

263



Las probetas empleadas no han sido alteradas, por lo que pueden serdestinadas al ensayo de resistencia o a la medida de la porosidad.

Los valores del peso unitario del concreto W dependerán del tipo yproporción de los agregados, del contenido de cemento y del volumen de vacíos.Usualmente varía entre 2.200 y 2.350 kgf/m3. El peso específico, adimensional, seobtiene dividiendo W entre el peso unitario del agua.

XII.2 POROSIDAD

La porosidad del concreto es una característica muy poco aprovechada alos efectos prácticos del control del material. Se pueden diferenciar varios tipos deporos.

XII.2.1 Ultramicroporos del GelEn el concreto hay presencia de un gel del cemento, en cuyo interior hay

ultramicroporos, del tamaño de una micra (10-3 mm) y menores. Dependen de larelación agua/cemento de la mezcla.

XII.2.2 Poros entre Granos de CementoEntre los granos de cemento hidratados que forman una especie de

mosaico, quedan microporos de un tamaño mayor que los ultramicroporos delgel. Estos microporos dependen de la relación agua/cemento de la mezcla, de lafluidez del material y del grado de compactación.

XII.2.3 Canalillos y BurbujasLos movimientos y escapes de aire y de agua durante el vibrado del

concreto, y la sedimentación que se pueda producir en torno a los agregados, o alas barras del refuerzo, hacen que se originen este tipo de vacíos. Depende de laconsistencia de la mezcla y de la efectividad de su vibración.

XII.2.4 Porosidad del AgregadoLos granos de los agregados, en especial los del material grueso, tienen

algún grado de porosidad que se mide como absorción, según la NormaCOVENIN 268, “Método de ensayo para determinar al peso específico y la absorcióndel agregado fino” y la Norma COVENIN 269, “Método de ensayo para determinar elpeso específico y la absorción del agregado grueso”. Salvo excepciones, esta porosidadno suele ser muy alta.

El agua que se encuentra dentro del concreto puede relacionarse con éstede muy distintas formas: Combinada químicamente, de hidratación, decristalización, capilar u otras. La magnitud de la porosidad depende de laproporción en que se encuentre como agua libre; es decir, rellenando poros, o sise considera que está formando parte del material hidratado.

264



Estas distinciones tienen más interés científico que práctico; lasdificultades que significa medirlas hacen que no se utilicen. Como sustitución sepuede usar lo que se denomina `porosidad técnica�, que no es sino el cálculo delos poros que le quedan al concreto después que perdió su agua por calentamientohasta cierta temperatura. Numerosas pruebas hechas en el IMME indican que estaporosidad técnica puede ser un valioso índice para evaluar la calidad del concreto.Las pruebas se hicieron tanto en pasta pura, como en morteros y concretos. Notienen un carácter general porque no se ha investigado suficientemente cómopueden influir en la porosidad técnica ciertas variables (calidad y cantidad de losmateriales componentes, grado de compactación y otros). El material, después desaturado en agua, se secó a 100/105ºC, hasta peso constante. Se define laporosidad técnica como:

PH – PS (12.2)PH – PA

donde:

PH = Peso al aire del material saturado con agua.PS = Peso al aire del material seco al horno.PA = Peso sumergido del material saturado.

XII.3 ESTANQUEIDAD

Se define estanqueidad como la capacidad para impedir la penetración deagua a la presión especificada que debe soportar el concreto en las condicionesusuales de trabajo.

En la Sección 4.3.1 de la Norma COVENIN 1753, se establecen losrequerimientos de estanqueidad para concretos estructurales que estén encontacto o rociados por aguas salobres o aguas de mar. En tal caso, se deberánsatisfacer las dos condiciones siguientes: i) los requisitos que se establecen en laTabla XII.1 (Tabla 4.3.1 de la Norma) para la relación agua/cemento o la resistenciadel concreto, según se trate de concretos con agregado de peso normal o liviano,respectivamente y; ii) los de la Sección 7.2.4 de la citada Norma referentes arecubrimiento mínimo.

Los recubrimientos mínimos de la Sección 7.2.4 de la Norma 1753 quese citan en la Nota (1), se dan en la Sección XVII.10.5 de este Manual.

XII.4 PROPIEDADES TÉRMICAS Y CALOR DE HIDRATACIÓN

Las propiedades térmicas del concreto condicionan sus posibilidades de

265



agrietamiento por efecto de altos gradientes de temperatura (véase Sección XVI.5)y se vuelven muy importantes en el caso de concretos masivos (véase SecciónXIII.10). El estudio del desarrollo del calor y sus posibles efectos sobre el concretoes toda una especialidad y escapa a los propósitos de este texto. Se presentan aquíalgunas descripciones de interés y se anotan los valores usuales de las principalescaracterísticas para los concretos masivos.

• Conductividad, Kc, es la cantidad de calor que puede atravesar una piezadesde una cara a la opuesta.

Kc = 1,34 a 3,13 (kCal/m h ºC)

(Kilocalorías por metro de espesor, por hora y por grado centígrado dediferencia en temperatura).

• Calor específico, Cc, es la cantidad de calor que puede almacenar el material.

Cc = 0,214 a 0,238 kCal/kgf ºC

266


TABLA XII.1REQUISITOS PARA CONDICIONES DE ESTANQUEIDAD

CONDICIONES DE CONCRETO CON AGREGADO DE PESO NORMAL

EXPOSICIÓN O AGREGADO LIVIANO (1)

MÁXIMA RELACIÓN MÍNIMA RESISTENCIA DEL

AGUA/CEMENTO CONCRETO A LA COMPRESIÓN

POR PESO Fc, kgf/cm2

CONCRETO DESTINADO

A SER ESTANCO:a) Concreto expuesto a agua dulce 0,50 260 b) Concreto expuesto a agua salobre o de mar 0,45 300Para protección contra la corrosión, de concreto 0,40 (1) 350 (1)

reforzado, en contacto o rociado por agua salobre o de mar

(1) Cuando el recubrimiento mínimo requerido por la Sección 7.2.4 de la Norma COVENIN 1753se incrementa en 1,2 cm, la relación agua/cemento puede aumentarse a 0,45 para el concreto conagregados de peso normal, o reducir Fc a 300 kgf/cm2 para los concretos con agregado liviano.Esto último es lo recomendable en zonas sísmicas (véase Sección 5.2.1 de la Norma).


• Difusividad, h2, es la velocidad de difusión del calor de la masa de concreto.

h2 = 0,00214 a 0,00511 m2/hora

• Coeficiente de dilatación térmica, �, es el aumento de volumen que experimenta el material por el calentamiento (o su disminución al enfriarse). Si se dan condiciones de confinamiento puede ejercer grandespresiones y hacer que se dañe el concreto, no sólo por tracción o cizalla,sino incluso por compresión. El valor promedio frecuentemente empleado es � = 10 x 10-6 mm/mm/ºC. Sin embargo cuando se desee estimar el rango de movimientos por efecto de temperatura (puentes o pavimentos) se recomienda usar valores extremos 6,5 a 12 x 10-6. En el Artículo 7.6 de la Norma COVENIN 1753, se establece el acero mínimode refuerzo para contrarrestar las tensiones por retracción de fraguado yvariación de temperatura (véase Sección XII.6.4 de este Manual).

Aunque con menor grado de importancia general, en algunos casostambién resultan de interés evaluar las pérdidas, retenciones o adquisiciones decalor en las edificaciones, a través de la masa de concreto; esto se relaciona tantocon la moderna preocupación por la conservación de la energía en la construcción,como también con la reciente atención al confort y salubridad dentro de lasedificaciones.

XII.5 DEFORMABILIDAD DEL CONCRETO. SIMPLE YCONFINADO

Al igual que en los demás materiales de construcción, en el concretoresulta importante conocer las deformaciones que puede sufrir bajo diferentestipos y magnitudes de solicitaciones.

XII.5.1 Coeficiente o Relación de Poisson (�)Es una propiedad elástica importante. En teoría, una pieza de cualquier

material, no cambia de volumen cuando se acorta al recibir una carga acompresión, porque se expande en las dos direcciones ortogonales. La relaciónentre la deformación por acortamiento en la dirección de la carga y la expansiónen la dirección transversal, se conoce como relación o coeficiente de Poisson; sesimboliza con la letra griega �. Esta relación es algo diferente para cada material,aunque dentro de cada uno se conserva relativamente constante; en el concretotoma valores entre 0,15 y 0,20. Este último valor es el que se establece en elArtículo 8.3 de la Norma COVENIN 1753, salvo que un valor diferente sea

267



justificado por medio de ensayos. Este coeficiente tiende a ser algo mayor en elcaso de concretos con agregados livianos.

El coeficiente de Poisson suele determinarse experimentalmente en formaconjunta con el módulo de elasticidad, incorporando la medida de la deformacióntransversal.

XII.5.2 Relación Tensión-Deformación Unitaria (f – �)Una de las propiedades más importantes del concreto, es su

deformabilidad bajo tensiones de compresión (f). Ésta se obtiene por medio deensayos a la compresión, en los cuales se incrementa la tensión f y se mide elcambio de longitud �L de una base de medición Lo; el cociente �L/Lo se designacomo � y se denomina deformación unitaria, en este caso por compresión.

Típicamente, el concreto simple, no reforzado, se caracteriza pordiagramas f - � similares al de la Figura XII.1. La resistencia a la compresión enensayos de unos pocos minutos de duración, designada como Fc en otrosCapítulos de este Manual, se alcanza para deformaciones unitarias del orden de 0,2a 0,3%; la curva tiende a ser más aplanada a los niveles de máximas tensiones paraconcretos de baja resistencia. La resistencia a la tracción no sobrepasa un 20% deFc y el diagrama f - � para tensiones pequeñas de tracción, puede suponerse lineal,con la misma pendiente que el tramo inicial del material comprimido.

268


FIGURA XII.1DIAGRAMA TÍPICO: TENSIÓN DE COMPRESIÓN (F) VS. DEFORMACIÓN UNITARIA (�) DEL CONCRETO


Concretos de muy alta resistencia pueden presentar roturas de tipoexplosivo, en parte por la deformabilidad del equipo de ensayo, ya que en éste sepuede acumular una elevada energía de deformación súbitamente liberada alalcanzar la tensión de rotura a la compresión simple. De igual modo, en estosconcretos el incremento de resistencia por unidad de deformación es mayor queen los concretos de baja resistencia; esto se verá más adelante cuando se analice elmódulo de elasticidad.

La caracterización del diagrama f - � de concretos debidamentereforzados para estar en capacidad de soportar momentos flectores de signoalternante como los inducidos por sismos, difiere del anterior. La presencia debarras longitudinales de acero destinadas a resistir las tensiones de tracción o decompresión, requiere la disposición de refuerzos transversales de menor diámetro;éstos se denominan estribos en vigas y, ligaduras o zunchos, en columnas. LasNormas establecen que su separación, a lo largo de las barras longitudinales, noexceda una distancia equivalente a unos pocos diámetros de dichas barras, con locual se evita el pandeo prematuro de las mismas (véase Capítulo 18 de la Norma COVENIN 1753). Se configura así el denominado 'concreto confinado', cuyodiagrama `f – �� a la compresión (véase Figura XII.2), difiere del correspondienteal concreto simple en múltiples aspectos, entre los cuales destacan los cuatrosiguientes:

a) Con el confinamiento se alcanzan mayores valores de Fc.b) La máxima tensión resistente Fc se desplaza hacia mayores valores de �

en la medida que el confinamiento es mayor. c) Sobrepasado el valor de Fc, el mayor confinamiento está asociado a ramas

descendentes del diagrama menos abruptas, lo cual permite absorber unamayor cantidad de energía de deformación. El efecto favorable del confinamiento con estribos se denota, en la Figura XII.2, como �50 h.

d) El material es poco afectado por la repetición de solicitaciones con valorescercanos a los máximos del diagrama.

Todas éstas son cualidades deseadas en miembros de concreto reforzadoque deban resistir la acción de sismos intensos, razón por la cual las Normas sonmuy exigentes en el detallado del armado de las zonas críticas de estructuras quedeban soportar este tipo de solicitaciones (véase los Capítulos 14 y 18 de la NormaCOVENIN 1753).

XII.5.3 Módulo de ElasticidadSe denomina módulo de elasticidad (Ec) a la relación entre la tensión

aplicada y la deformación unitaria producida. Para el rango elástico:

269



Ec = �f/�� (12.3)

La tensión (f) se mide en kgf/cm2 y la deformación unitaria (�) esadimensional (mm/mm), por lo que las unidades del módulo son las mismas quelas de la tensión. Además de su comportamiento elástico, los materiales puedenpresentar en algún tramo de la curva representativa otro comportamientoinelástico, en el cual la deformación producida por la carga no desaparecetotalmente al efectuar la descarga.

En la práctica, para el concreto simple se usa fundamentalmente elmódulo de elasticidad a compresión, el cual se puede determinar en laboratorio.El ensayo no es rutinario y se suele hacer, más bien, en trabajos de investigación.En el acero se usa el módulo de elasticidad a tracción, (Es) (véase Capítulo XVIII).

XII.5.3.1 Características Básicas del Módulo de Elasticidad (Ec)El concreto no es un material perfectamente elástico que se ajuste a la Ley

de Hooke. En cualquiera de los rangos de carga presenta los dos comportamientos:elástico y plástico; al retirar la carga que se le aplicó sólo recupera parcialmente ladeformación alcanzada.

Si el concreto es sometido a ciclos de carga y descarga, cada vez se va

270


FIGURA XII.2DIAGRAMA TÍPICO: TENSIÓN DE COMPRESIÓN (F) VS. DEFORMACIÓN UNITARIA (�) DEL CONCRETOCONFINADO


haciendo más elástico: Su deformación remanente entre cargas es menor y sumódulo de elasticidad más estable. Durante esos ciclos, la estructura interna delconcreto pareciera reacomodarse. Tal comportamiento es aplicado en algunos delos procedimientos normalizados para determinar Ec.

XII.5.3.2 Tipos de Módulos de ElasticidadPuesto que, como quedó descrito en la Figura XII.1, el concreto tiene un

diagrama f - � no lineal, no presenta un módulo de elasticidad definido; por estarazón su valor se establece mediante convención. Se suelen considerar variosmódulos, los cuales pueden ser mejor entendidos si se supone que la curvatensión-deformación unitaria sigue una ley parabólica, aunque no sea exactamenteasí. Una ecuación frecuentemente empleada para describir esa parábola, es lasiguiente:

f = � (2 fmáx / �máx) - �2 { fmáx / (�máx)2 } 0 � � � 1,5 �máx (12.4)

donde:

fmáx = tensión máxima alcanzada en el diagrama;�máx = deformación unitaria correspondiente a fmáx

Módulo tangente en el origen (Eo)Este módulo se define como la pendiente de la recta tangente a la curva

f - � en ese punto. A partir de la fórmula (12.4), derivando y particularizando para� = 0, se obtiene:

Ec = 2fmáx / �máx (12.5)

La fórmula (12.5) sobrestima el desempeño real del material y esempleado como referencia. Los módulos tangentes en otros puntos de la curvaesfuerzo-deformación, menores que Eo, prácticamente no tienen aplicación.

Módulo secante (Ec)Es la pendiente de la recta que pasa por el origen y corta a la curva f - �

en el punto fmáx /2. Su expresión es:

Ec = fmáx /[ �máx (2 - ��2 )] (12.6)

Es evidente que se podrían considerar otros módulos secantes; el de lafórmula (12.6) es de uso frecuente.

271



Módulo normativoCon objeto de establecer un criterio único a los efectos de la utilización

del módulo de elasticidad como índice de la deformabilidad del concreto, elmódulo normativo se define como la pendiente de la recta que une la deformaciónunitaria de 5 x 10-5, con el punto sobre la curva f – � correspondiente al 40% dela tensión máxima (fmáx). Éste puede considerarse como un módulo secante y esusado como referencia cuando no hay indicaciones de que se prefiera algún otromodo en particular. Para su determinación se emplea la Norma COVENIN 1468,“Método de ensayo para determinar el Módulo de la Elasticidad (secante) en probetascilíndricas de concreto”.

Módulo de elasticidad dinámico (Ed)Cuando un tren de microondas cruza una masa de material, sus átomos

son sometidos a determinada presión sin que lleguen a sufrir una deformaciónpermanente. La energía consumida para producir la presión disminuye lavelocidad del pulso ultrasónico, por lo que se puede establecer que la parte elásticadel módulo es una función de dicha velocidad (V), pero también de la amplitudde la onda. En la práctica, el módulo dinámico (Ed) se calcula como una funciónde la velocidad (V) y de la deformación lateral o módulo de Poisson (�) (véaseSección XII.5.1). Para éllo pueden aplicarse las tres Normas COVENIN siguientes:1661, “Método de ensayo para determinar la Relación de Poisson en probetasprismáticas de concreto”; 1681, “Método de ensayo para determinar la velocidad depropagación de ondas en el concreto”, y; 1688, “Método de ensayo para determinar lasfrecuencias fundamentales transversales, longitudinales y torsionales de probetas deconcreto”.

En la práctica, la función que se suele aplicar para relacionar el llamadomódulo dinámico (Ed) con la velocidad de pulso ultrasónico (V), la masaespecífica del concreto (�) y el coeficiente de Poisson (�), es la siguiente:

Ed = � V2 (1+�) (1-2�)/(1-�) (12.7)

El valor del módulo de elasticidad obtenido por este procedimiento, nodebería diferir mayormente del módulo estático tangente en el origen (Eo) que seobtiene con la fórmula (12.5).

Como ejemplo de aplicación de la fórmula (12.7), se considera unconcreto con una masa específica � = 2.330/g = 2,37 x 10-6 (kgf-seg2/cm4), en elcual se ha medido una velocidad de propagación de ondas P, V = 4,3 x 105 cm/segy cuyo coeficiente de Poisson � = 0,20. Con esos valores se obtiene Ed = 394.439kgf/cm2. Es fácil comprobar que este resultado es muy sensible a errores en lamedición de V.

272



XII.5.3.3 Variables que afectan el Módulo de ElasticidadAl igual que en el caso de las resistencias mecánicas, los diferentes

módulos de elasticidad indicados, son afectados por diferentes variables. Entreellas:• La velocidad de aplicación de la carga, la cual afecta, de manera

importante y en el mismo sentido, la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad estático; ésta es la razón por lo cual en las Normasde ensayo se establecen límites a dicha velocidad. El reacomodo de las partes internas del concreto requiere un cierto tiempo, pues no se efectúade manera instantánea, por lo que, al cargarlo en forma rápida, aparentamayor resistencia y módulo de elasticidad.

• El tipo de agregado, especialmente el grueso, también influye en los módulos de elasticidad. A igualdad de resistencias, los agregados que tienen más altos módulos de elasticidad producen concretos que tambiénlos tienen más altos. Los granitos y cuarzos dan módulos más altos que las calizas y esquistos.

• La humedad también afecta al módulo de elasticidad: Aumenta el estático,al igual que las resistencias, a diferencia del módulo dinámico que es reducido.

XII.5.3.4 Fórmulas de CálculoPara determinar el módulo de elasticidad Ec empleado en los cálculos de

deformaciones y períodos de vibración, en la Norma COVENIN 1753 (Artículo8.3), se autorizan las 2 expresiones siguientes:

Ec = 0,137. (W)1,5 ��Fc (kgf/cm2) (12.8)

válida para valores del peso unitario W entre 1.440 y 2.500 kgf/m3. La fórmuladerivada de la anterior para W = 2.300 kgf/m3 es:

Ec = 15.100 ��Fc (kgf/cm2) (12.9)

la cual se considera válida para concretos hechos con agregados no livianos (pesonormal). Obsérvese que la aplicación de esta última fórmula para concretos convalores de W < 2.300 kgf/m3, lo cual puede ocurrir en concretos con elevadosporcentajes de porosidad, sobrestima el módulo Ec; con éllo, en los cálculos, seobtienen menores deformaciones, así como períodos de vibración más cortos quelos realmente esperados.

Para agregados livianos, en la Sección XIII.4 de este Manual, se danresultados obtenidos en el país.

Los módulos de elasticidad crecen con la edad del concreto. Para

273



problemas de deformación por calor de fraguado o consecuencia del desencofrado,resultan interesantes los que tiene el material en sus primeras edades. No hay casiliteratura al respecto. En pruebas hechas en el IMME, se ha encontrado un buenajuste con la fórmula:

Ec = 37.852 Ln h + 6.740 (kgf/cm2) (12.10)

donde: h = edad en horas.

Esta fórmula es válida desde 6 ó 7 horas después del mezclado, hasta los28 días (672 horas).

XII.5.4 Módulo de RigidezSe denomina así a la resistencia que oponen los materiales a ser

deformados por corte puro, o resistencia de los planos adyacentes de una pieza aser desplazados por solicitaciones de sentido contrario paralelas a dichos planos.Los ensayos sobre concreto se hacen con fines de investigación y estáninfluenciados por otras variables diferentes del efecto de corte o cizalla. En algunosmateriales se mide la solicitación a torsión, sujetando un extremo de la probeta conmordazas y haciendo girar el otro extremo, también sujeto. Se producensolicitaciones por corte entre planos adyacentes y se obtiene un módulo deelasticidad cortante o angular que suele simbolizarse como G; la tensión y ladeformación correspondientes, se representan con las letras griegas () y (�)respectivamente. Así:

G = / � (12.11)

En materiales isotrópicos, entre el módulo de elasticidad E y el de rigidezG se satisface la relación:

E = 2G (1 + �) (12.12)

donde:

� = coeficiente de Poisson (véase Sección XII.5.1).

XII.6 RETRACCIÓN

XII.6.1 DefiniciónSe entiende por retracción la disminución de volumen que sufre el

concreto; esta disminución o encogimiento será tanto mayor cuanto más desecante

274



sea el ambiente. Bajo el agua o en ambientes de humedad relativa de saturación, elconcreto, lejos de retraerse, sufre una ligera expansión. La retracción tambiéndepende de cambios físico-químicos que ocurren con el tiempo sin la presencia detensiones externas que los induzcan; tal es el caso de las reacciones de hidratacióny de cristalización del cemento, que continúan ocurriendo una vez endurecido elcemento. La carbonatación de algunos de los minerales del cemento, en presenciadel anhídrido carbónico atmosférico, también es una importante causa deretracción; por el contrario, el acero de refuerzo la restringe.

XII.6.2 Evolución de la RetracciónEl fenómeno se inicia estando la masa en estado fresco y prosigue a lo

largo de la vida del material. Al principio, cuando la salida de agua es más fácil, laretracción del concreto se produce con rapidez. A medida que transcurre el tiempova haciéndose más lenta y, finalmente, se estabiliza en una curva con trazoasintótico, como puede derivarse de los valores señalados en la Tabla XII.2; en éstase presentan valores de referencia sobre la evolución de la retracción en el tiempo,según el Comité ACI 209 R-92, en términos del cociente Sct (retracción a la edadt) dividido por Scu (máximo valor de la retracción). Una etapa crítica de laretracción ocurre durante el fraguado (llamada retracción plástica, retracción defraguado o desecación prematura) por el peligro de agrietamiento que representa(véase Sección XVI.2.5). Luego, una vez endurecido el concreto, se producirándisminuciones de volumen por diversas causas ya mencionadas; esta etapa de laretracción se denomina retracción por secado o hidráulica, aún cuando hidráulicasson ambas.

Se considera que la retracción final (Scu) es una magnitud típica de cadaconcreto, independiente de las condiciones ambientales de conservación y de laforma de la pieza, las cuales determinarán el tiempo que tarde en alcanzarse dicharetracción final pero no su magnitud.

XII.6.3 Cálculo de la Retracción en el Concreto EndurecidoLa retracción es un fenómeno complejo y su magnitud, expresada

adimensionalmente, depende de numerosas variables. Como se indicó en laSección XII.6.2, el American Concrete Institute (ACI) a través de su Comité 209,ha desarrollado una metodología simplificada para predecir las deformaciones porretracción a lo largo del tiempo. En la Tabla XII.3 se anotan las principalesvariables que condicionan la retracción hidráulica.

275


TABLA XII.2EVOLUCIÓN DE LA RETRACCIÓN EN EL TIEMPO

EDAD 28 días 3 meses 6 meses 1 año 2 años 5 años 10 años ≥ 20 años

Sct / Scu 0,44 0,72 0,84 0,91 0,95 0,98 0,99 1,00


La formulación matemática que presenta el citado Comité del ACI, estáavalada por numerosas pruebas de laboratorio, que permiten obtener valoresindicativos de la retracción esperada del concreto a lo largo del tiempo. Lacorrelación entre los valores obtenidos a través de modelos matemáticos y losefectivamente sufridos por la estructura en uso, dependerá de la similitud queexista entre las hipótesis del modelo en cuanto a características del concreto,variaciones del medio ambiente a lo largo del tiempo y las efectivamente vigentesen la obra.

La fórmula (12.13) permite estimar los valores de la deformación librepor retracción que ocurre en un concreto a lo largo de un tiempo t, después de 7días de curado húmedo:

Sct = Scu . t / (35 + t) t > 7 días (12.13)

donde:

Sct = deformación por retracción del concreto a una edad de t días, después de 7 días de curado húmedo, mm/mm Scu = deformación última por retracción, mm/mm

En ausencia de valores específicos se recomienda utilizar como valoresde Scu la siguiente expresión:

Scu = 780 . 10-6. Si (12.14)

donde:

780 . 10-6es el valor medio recomendado para la retracción final de

concretos sometidos a curado húmedo durante los primeros 7 días; para

condiciones distintas este valor puede variar entre 415 . 10-6y 1.070 . 10

-6;

276


TABLA XII.3VARIABLES QUE CONDICIONAN LA RETRACCIÓN HIDRÁULICA

•CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO Dosis de aguaFinura del cementoUltrafinosDosis de cemento

• FORMA DE LA PIEZA

• CAPACIDAD DESECANTE DEL AMBIENTE Humedad relativaTemperaturaVelocidad del viento

• EFECTO DEL REFUERZO


Si = producto de varios factores que toman en consideración condicionesparticulares y que afectan el valor promedio recomendado; el significado ycuantías de estos factores se da en la Tabla XII.4. El producto es:

Si = Sh . Se . Sf . Ss . Sa . Sc (12.15)

Al sustituir la fórmula (12.14) en la (12.13) se obtiene la siguienteexpresión final:

Sct = 780 . 10-6. Si . t / (35 + t) t > 7 días (12.13a)

XII.6.4 Refuerzo contra la RetracciónLas barras de acero embebidas en la masa de concreto, restringen la

retracción por medio de su adherencia al material. Además, cumplen la función decontrarrestar la concentración de este tipo de tensiones (repartiendo las grietas quese forman) y así dan lugar a que aparezcan más grietas pero de menor abertura y,por lo mismo, menos críticas.

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TABLA XII.4FACTORES PARA EL CÁLCULO DE LA RETRACCIÓN UTILIZANDO LA FÓRMULA (12.15), SEGÚNCOVENIN 1753, ACI 209 R-92 Y ACI 435 R-95

FACTOR (SÍMBOLO) VALORES RECOMENDADOS

Humedad relativa del medio: Sh = 1 para 0% < H < 40%H, % (Sh) Sh = 1,4-0,01 H para 40% < H < 80%

Sh = 3,0–0,03 H para 80% < H < 100%

Espesor de la cara de mayor Se = 1,07 para e < 10 cmsuperficie expuesta: e, cm (Se) Se = 1,00 para e = 15 cm

Se = 0,84 para e > 20 cm

Contenido de finos en peso: Sf = 0,86 para � < 40%material pasante del cedazo #4, % (Sf) Sf = 1,00 para � = 50%

Sf = 1,04 para � > 70%

Asentamiento de la mezcla: Ss = 0,93 para T = 1"T, pulgadas (Ss) Ss = 1,17 para T = 7"

Contenido de aire de la mezcla: Sa = 0,96 para V = 1%V, % (Sa) Sa = 1,00 para V = 6%

Contenido de cemento de la mezcla: Sc = 0,92 para C = 210 kgf/m3

C, kgf/m3 (Sc) Sc = 1,20 para C = 555 kgf/m3

Nota: Otros valores pueden obtenerse por interpolación lineal.


En el Artículo 7.7 de la Norma COVENIN 1753 se establece que: “Paracontrarrestar las tensiones de retracción de fraguado y variación de temperaturaen losas estructurales armadas en una sola dirección, se proporcionará unrefuerzo de repartición perpendicular a la principal, conforme a lo dispuesto eneste Artículo. La relación del área del acero de refuerzo con respecto al área dela sección total de concreto debe tener, como mínimo, uno de los valores dadosen la Tabla 7.7 (reproducidos aquí como Tabla XII.5) los cuales son aplicablescuando la losa puede expandirse o contraerse libremente, o cuando se admiteque se presente fisuración sin ningún control especial, o cuando el control defisuración sea innecesario”.

“El refuerzo por retracción y temperatura dado en la Tabla XII.5 secolocará con una separación máxima no mayor de cinco veces el espesor de lalosa ni de 45 cm, la que sea menor. En todas las secciones donde se requiera, elrefuerzo por retracción y temperatura debe estar debidamente anclado paradesarrollar en tracción la tensión cedente especificada” Fy, de acuerdo con laSección 12.2.1 de la Norma COVENIN 1753”.

En las losas aligeradas, el refuerzo para efectos de retracción ytemperatura, colocado perpendicularmente a la dirección de las viguetas o nervios,debe tener las mismas cuantías especificadas en la Tabla XII.5 con relación a laslosetas superior e inferior, independientemente.

En la Sección XIII.2 de este Manual se trata la alternativa de refuerzo confibras como prevención del agrietamiento por retracción, así como otrasaplicaciones de esa tecnología.

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TABLA XII.5ACERO DE REFUERZO POR RETRACCIÓN DE FRAGUADO Y VARIACIÓN DE TEMPERATURA (1),SEGÚN COVENIN 1753

CLASIFICACIÓN SEGÚN CUANTÍA MÍNIMA

TIPO DE ACERO DE REFUERZO NORMA COVENIN 316

Barras con resaltes S40 o W40 0,0020S60 o W60

Mallas electrosoldadas de 0,0018alambres lisos o con resaltes (2)

Refuerzo con Fy > 4.200 kgf/cm2, medido a una deformación cedente (3) 0,0018 (4.200 / Fy) > 0,0014de 0,35%

(1) Cuando la losa esté restringida o no pueda expandirse o contraerse libremente, o cuando sedesee controlar la fisuración, las cuantías de esta tabla deben multiplicarse por 1,5 paraconcretos expuestos a la intemperie y por 1,25 para los concretos no expuestos a laintemperie.(2) Aplica Norma COVENIN 505 y Norma COVENIN 1022.(3) Incluye S70 y W70.


XII.6.5 Retracción ImpedidaEl refuerzo contra la retracción y cambios de temperatura que se señalan

en la Sección XII.6.4 y en la Tabla XII.5, ha sido efectivo en aquellos casos dondelos desplazamientos asociados a esas causas ocurren en miembros cuyos extremospueden desplazarse libremente. Cuando estos efectos actúan sobre elementoscuyos extremos están impedidos de desplazarse por la presencia de muros,columnas de gran rigidez, muros divisorios vinculados a paredes externas de siloscirculares u otros elementos de gran rigidez, puede ser necesario incrementar lascuantías del refuerzo normal al refuerzo principal.

De igual modo, las fuerzas generadas por la retracción requierenconsideración especial en edificios de gran altura (véase Sección 8.2.3 de la NormaCOVENIN 1753 y su Comentario). Ocasionalmente, en el cálculo de tensionesdebidas a la retracción, ésta ha sido simulada como un enfriamiento del material.

XII.7 FLUENCIA

XII.7.1 DefiniciónSe entiende por fluencia el incremento de las deformaciones que

experimenta el concreto endurecido al ser sometido a cargas permanentes osostenidas, en función del tiempo. Las deformaciones por fluencia se deben a unreacomodo interno de los componentes del material, principalmente del agua y delgel que, bajo los efectos de la carga, se desplazan tratando de ocupar vacíos queestén próximos. Su cuantía depende de la magnitud y duración de la carga, de laedad del concreto cuando la carga es aplicada, y de las características del concretoy del medio ambiente. Las variables correspondientes a las dos últimascaracterísticas, son las mismas señaladas en el caso de la retracción aunque,cuantitativamente, actúen de manera diferente.

Las deformaciones que sufren los elementos de concreto en función deltiempo y que han sido denominadas fluencia y retracción, son dos aspectos de unmismo fenómeno y se consideran por separado, únicamente por razones deconveniencia.

XII.7.2 Cálculo de las Deformaciones por FluenciaAl igual que lo señalado para el caso de la retracción, el American

Concrete Institute, a través de su Comité 209, ha desarrollado una metodologíasimplificada para estimar las deformaciones por fluencia utilizando la siguienteexpresión:

Ct = Cu . t0,60 / (10 + t0,60) (12.16)

donde:

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Ct = coeficiente de fluencia definido como la relación o cociente entre la deformación por fluencia y la deformación elástica instantánea, en cualquier instante de tiempo t después de aplicada la carga.Cu = coeficiente último de fluencia definido de manera similar. t = tiempo después de aplicada la carga, en días.

El valor de Cu tiene un rango entre 1,30 y 4,15 con un valor promediode 2,85; este valor promedio es el que debe suponerse cuando no existan datosmás precisos sobre el concreto a utilizar. Como quiera que estos valores de Cucorresponden a materiales y condiciones definidas como estándar, los mismosserán afectados por un conjunto de factores que toman en consideración lasdiferencias con relación a otros casos; así:

Cu = 2,85 . Ka . Kh . Kth. Kf . Ks . Ke (12.17)

En la Tabla XII.6 se indica el significado de cada uno de estos factores ysu valoración.

En la Tabla XII.7 se presentan valores referenciales de la evolución delcoeficiente de fluencia en el tiempo (ACI 209).

280


TABLA XII.6 FACTORES PARA EL CÁLCULO DE LA FLUENCIA CON LA FÓRMULA (12.17), SEGÚN ACI 209 R-92 Y ACI 435 R-95 (1;2)

FACTOR (SÍMBOLO) VALORES RECOMENDADOS

Ka = 1,00 para 7 díasEdad en el momento de la carga (Ka) Ka = 0,95 para 10 díasKa = 1,25 t -0,118 Ka = 0,83 para 30 días(curado húmedo) Ka = 0,74 para 90 días

Kh = 1,00 para H < 40%Humedad relativa del medio: Kh = 0,87 para H = 60%H, % (Kh) Kh = 0,73 para H = 80%

Kh = 0,60 para H = 100%Espesor mínimo: Kth = 1,00 para e < 15 cme, cm (Kth) Kth = 0,82 para e > 30 cmContenido de finos en peso: Kf = 0,95 para � < 30%Material pasante del cedazo #4, % (Kf) Kf = 1,05 para � > 70%Asentamiento de la mezcla: Ks = 0,88 para T = 1"T, pulgadas (Ks) Ks = 1,30 para T = 7”Contenido de aire de la mezcla: Ke = 1,00 para V < 6% V, % (Ke) Ke = 1,17 para V = 8%

Notas(1) Otros valores pueden obtenerse por interpolación lineal.(2) El contenido de cemento no será una variable a ser considerada siempre que permanezcaentre 280 y 445 kgf/m3.


En la Figura XII.3 se presenta el diagrama de deformación del concretoen función del tiempo, cuando el elemento se encuentra sometido a cargas axialesde compresión. En su tramo inicial y para el tiempo t0, que representa la edad delconcreto en el momento de aplicación de la carga, el concreto bajo la acción de esacarga, sufre una deformación elástica inicial �0. Como consecuencia de lapermanencia de la carga, el material continúa deformándose, alcanzando unadeformación final �f, que puede resultar varias veces mayor que la elástica inicial.Así mismo, como se observa en el gráfico, la velocidad del fenómeno disminuyecon el tiempo, presentando, para tiempos prolongados, tendencia hacia valoresasintóticos. Al retirar la carga se producirá una recuperación elástica instantánea,inferior a �0, seguida de una pequeña recuperación de la deformación por fluencia,quedando el material con una deformación permanente.

Si, como consecuencia de la carga aplicada de manera sostenida, seproducen tensiones importantes en el elemento, la rotura se producirá al cabo decierto tiempo aun cuando la tensión aplicada sea inferior a la resistencia máxima.

Finalmente, las deformaciones por fluencia bajo la acción de una tensiónsostenida fco, se obtendrán con la siguiente expresión:

�f (t , t0) = Ct . fco / E28 (12.18)

donde:

�f = deformación unitaria por fluencia ocurrida entre la edad t0 y la edad t.Ct = coeficiente de fluencia calculado según las fórmulas (12.16) y (12.17).E28 = módulo de elasticidad del concreto a la edad de 28 días.

Es importante destacar que, para el cálculo de las deformaciones porfluencia, se admiten en general dos hipótesis, a saber:

• Las deformaciones por fluencia se asumen linealmente proporcionales a las tensiones aplicadas siempre que no sean excesivamente altas (se recomienda no superar del 40 al 50% de la resistencia del concreto).

• Las deformaciones por fluencia producidas por la aplicación de cargas fraccionadas en etapas y en instantes de tiempos diferentes, son consideradas como aditivas (superposición).

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TABLA XII.7EVOLUCIÓN DE LA FLUENCIA CON EL TIEMPO (t)

EDAD 28 días 3 meses 6 meses 1 año 2 años 5 años 10 años 20 años 30 años

Ct / Cu 0,42 0,60 0,69 0,78 0,84 0,90 0,93 0,95 0,96


A los efectos del cálculo de las deformaciones totales se supone que lasdebidas a la fluencia, a la retracción y la deformación elástica, son independientesy aritméticamente aditivas.

Por último, es necesario señalar que la cuantificación de los efectos deretracción y fluencia mediante la metodología señalada, se considerasuficientemente válida para la mayoría de las estructuras normales. Un análisis másexacto puede requerirse en casos tales como recipientes para reactores nucleares,puentes o cáscaras de dimensiones excepcionales, estructuras oceánicas y otrassimilares.

XII.7.3 Flechas Diferidas por Retracción y FluenciaSalvo que las flechas adicionales a largo plazo por efectos de la fluencia y

la retracción se calculen con métodos analíticos apropiados, para miembros deconcreto elaborados con agregados normales o livianos, sometidos a cargaspersistentes que generan flexión, en la Subsección 9.6.2.1 de la Norma COVENIN1753 se autoriza el cálculo de los desplazamientos adicionales de larga duraciónmultiplicando el valor instantáneo del desplazamiento por el siguiente factor �:

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FIGURA XII.3VARIACIÓN DE LA DEFORMACIÓN DEL CONCRETO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO


(12.19)

donde:

' = es la cuantía geométrica del acero a compresión (A's / bd), correspondiente a la del centro del vano para tramos simplemente apoyados o continuos, y en el apoyo para caso de voladizos.

El factor � depende del tiempo; a falta de información más precisa, en lacitada Norma se autorizan los valores de la Tabla 9.6.2.1, reproducidos aquí comoTabla XII.8.

Por tanto, si la carga persistente actúa desde la fecha del desencofrado,durante 5 o más años, pasado ese tiempo la flecha total será el triple de lainstantánea. Este fenómeno debe tomarse en cuenta en los valores de las flechasmáximas permisibles establecidas en el Capítulo 9 de la Norma COVENIN 1753.

REFERENCIAS

ACI 209 R-92 Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in ConcreteStructures.

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TABLA XII.8FACTOR � PARA FLECHAS CALCULADAS DEBIDAS A CARGAS PERSISTENTES

TIEMPO FACTOR �

3 meses 1,06 meses 1,21 año 1,4

5 años o más 2,0


CAPÍTULO XIIICONCRETOS ESPECIALES

Desde un punto de vista muy amplio, cualquier concreto puede resultarespecial en algún sentido. Este Capítulo trata sobre algunos de ellos, cuyascaracterísticas o las de sus materiales componentes, no fueron consideradas hastaahora con la amplitud que amerita su importancia y utilización.

XIII.1 ALTA RESISTENCIA

En los últimos años la calidad del concreto ha mantenido un crecimientoque podemos considerar geométrico.

Desde el proyecto Water Tower Place de Chicago (1975) donde elconcreto alcanzó los 650 kgf/cm2 a los 28 días, hasta el Two Union Square en Seattle(1988) con 1.200 kgf/cm2 a los 28 días y 1.450 kgf/cm2 a los 90 días, el desarrolloalcanzado es evidente. Hoy día y gracias al cuidadoso procedimiento de selección ycontrol de los componentes del concreto (agregados y cemento), el uso de rellenostipo cenizas volantes o `microsílice�, y de aditivos plastificantes retardadores de altorendimiento, en algunos países es posible obtener comercialmente concretos conresistencias de 700 a 1.400 kgf/cm2.

El ACI por intermedio del Comité 363, ha publicado dos informesrecientes: Uno sobre el Estado del Arte de los Concretos de Alta Resistencia, y otrosobre Criterios para el Control de Calidad y Ensayo de Concretos de AltaResistencia, los cuales deben ser de consulta obligatoria para quienes deseenprofundizar en este tema.

La definición de `alta resistencia� dependerá de cada zona geográfica.Existen regiones donde concretos con resistencia media de 700 kgf/cm2 seproducen comercialmente; por lo tanto, allí, los concretos de alta resistencia,estarán en el rango de 850 a 1.100 kgf/cm2. Sin embargo, hay regiones donde ellímite máximo disponible comercialmente es 350 kgf/cm2 y por lo tanto unconcreto de 600 kgf/cm2 ya se considera de alta resistencia.

El Comité 363 del ACI denomina concretos de alta resistencia aquelloscuya resistencia especificada supere los 420 kgf/cm2 y establece consideracionesespeciales para aquellos con resistencias superiores a los 560 kgf/cm2.

XIII.1.1 ComponentesTodos los materiales que se utilizan para la fabricación de un concreto de

alta resistencia deben ser cuidadosamente seleccionados empleando todas las

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técnicas disponibles para asegurar la uniformidad y la calidad del suministro.Entre otros, es necesario tomar en cuenta las características del cemento, tamañomáximo del agregado, resistencia del agregado, forma y textura de las partículas,efecto de los aditivos plastificantes retardadores, puzolanas y microsílice. Lasmezclas de prueba serán indispensables para asegurar que se obtiene la resistenciadeseada y que los materiales constitutivos son compatibles.

• CementoPara obtener concretos de alta resistencia, uno de los recursos es emplearelevadas dosis de cemento (véase Figura XIII.1) las cuales deben ser limitadas, no sólo por el aspecto económico sino por favorecer la retracción.El cemento debe cumplir estrictos requisitos de uniformidad como los señalados en ASTM C917. A título de ejemplo, si el aluminato tricálcicovaría en más de 4%, la pérdida al fuego en más de 0,5%, o la finura Blaineen más de 375 cm2/g, habrá problemas para lograr un concreto de alta resistencia uniforme. Los altos contenidos de cemento, superiores a 400kg/m3, producirán elevaciones importantes de la temperatura del concreto durante su hidratación, por lo cual se debe: i) tomar medidas para su disipación progresiva; ii) utilizar cementos Tipo II, o; iii) combinar el cemento con proporciones variables de escoria, cenizas volantes o microsílice.

• AgregadosLos agregados deben cumplir con los requisitos mínimos establecidos enel Capítulo IIII. Aquéllos constituidos por partículas redondeadas y texturas lisas son recomendables por requerir menor cantidad de agua para una trabajabilidad dada.El tamaño máximo debe mantenerse entre 1/2" (12,7 mm) y 1/4" (6,35mm). Estos tamaños pequeños, además de proporcionar una mayor superficie adherente, si además son redondeados, disminuyen los esfuerzos concentrados en torno a éllos. Por otra parte, requieren menores dosis de cemento (véase Figuras III.5 y III.7).La retracción hidráulica, de por sí elevada como consecuencia de los altos contenidos de cemento, obliga a un estricto control de finos adicionales en la mezcla. La arena debe tener pocos granos pasantes el cedazo #50 y ausencia de material pasa #100. En la Figura XIII.2 se presenta una curva granulométrica sugerida para un agregado con tamaño máximo de 1/4" (6,35 mm).

• AditivosSon prácticamente indispensables, particularmente los superplastificanteso plastificantes-retardadores de alto rendimiento. Los incorporadores de aire sólo deben utilizarse cuando existan problemas de durabilidad, puesreducen la resistencia.

286



XIII.1.2 Diseño de MezclaEs un proceso más delicado que el de un concreto normal ya que se

requieren numerosas mezclas de prueba hasta lograr un diseño óptimo. Losfactores a considerar para la dosificación además de la resistencia a la edadespecificada (en algunos casos puede diferir de la de 28 días), incluyen:Trabajabilidad deseada y efectos del incremento de temperatura. Como guíaorientadora, se resume a continuación un conjunto de recomendaciones generalesrelacionadas con la tecnología de este tipo de concretos:

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FIGURA XIII.1INFLUENCIA DE DIFERENTES PARÁMETROS EN LOS CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA


• Alto contenido de cemento (mayor de 500 kgf/m3 incluyendo adiciones).• Baja relación agua/cemento (0,30 o menor).• Excelentes agregados, limpios, no livianos; tamaño máximo pequeño y

arena ligeramente gruesa.• Baja relación arena/agregado.• Uso controlado de aditivos químicos como reductores de agua,

plastificantes, retardadores de fraguado, según sea conveniente.• Compactación con precisión.

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FIGURA XIII.2GRANULOMETRÍA DE UN AGREGADO, TAMAÑO MÁXIMO = 1/4", APROPIADA PARA CONCRETOS

DE ALTA RESISTENCIA


• Curado eficiente durante largo período.• Baja temperatura de los componentes, antes del mezclado.• Operación expedita en obra, sin demoras.• Excelente sistema de aseguramiento de la calidad, incluyendo un buen

laboratorio de materiales.

En la Tabla XIII.1 se presentan algunos ejemplos de dosificacionescomerciales para concretos entre 700 y 1.400 kgf/cm2.

XIII.1.3 Manejo, Colocación y CuradoLos procedimientos de mezclado, transporte y colocación, no son

esencialmente diferentes de los empleados en concretos normales.

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TABLA XIII.1DOSIFICACIONES TÍPICAS DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA, COMERCIALMENTE DISPONIBLES,SEGÚN ACI 363 2R.6

COMPONENTES DE LA MEZCLA MEZCLA NÚMERO

Y PROPIEDADES DEL CONCRETO 1 2 3 4 5 6Relación agua/cemento (1) 0,280 0,287 0,290 0,220 0,231 0,320

INGREDIENTES (kgf/m3)

Agua (2) 158 160 155 144 151 141

Cemento Tipo I ASTM 564 475 487 564 475 327

Microsílice - 24 47 89 74 27

Cenizas volantes - 59 - - 104 87

Agregado grueso (saturado

con superficie seca) (3) 1070 1070 1070 1070 1070 1120

Agregado fino (saturado

con superficie seca) 647 659 676 593 593 742

ADITIVOS (l/m3)

Reductores de agua de alto

rango Tipo F (4) 11,6 11,6 11,2 20,1 16,4 6,3

Reductores de agua de alto

rango Tipo G (4) - - - - - 3,2

Retardador Tipo D (4) 1,12 1,06 0,97 1,46 1,50 -

Asentamiento

cm (pulgadas) 19,5 (73/4) 25,0 (93/4) 21,5 (81/2) 25,5 (10) 23,5 (91/4) 20,5 (8)

RESISTENCIA PROMEDIO EN COMPRESIÓN, CILINDROS DE 15 X 30 cm (kgf/cm2)

A 28 días 798 898 933 1207 1086 742

A 91 días 878 1020 974 1338 1212 900

(1) Calculada como agua total/(cemento + microsílice + cenizas volantes).(2) Cantidad total incluyendo el contenido de agua de los aditivos.(3) Tamaño máximo del agregado: Mezclas 1 a 5, 12,5 mm (1/2 pulgada), Mezcla 6, 25 mm (1 pulgada).(4) Aditivos de alto rango (COVENIN 356) (véase Sección VII.2).


Se debe considerar especialmente, minimizar el tiempo que transcurradesde el mezclado hasta la colocación en el encofrado; retardos en este procesopueden ocasionar pérdidas de resistencia y dificultades de colocación. Aun cuandolos concretos de alta resistencia se producen con asentamientos altos (20 cm)requieren, sin embargo, de una buena consolidación y vibración por ser materialesmuy pastosos. El curado es particularmente importante debido a las bajasrelaciones agua/cemento empleadas.

XIII.1.4 Control de CalidadSe recomienda que, para cada edad de ensayo, se prueben al menos tres

especímenes. La dispersión entre muestras, producto de variaciones inherentes alensayo, es mayor que en concretos normales. En algunos casos y por limitacionesde rigidez y capacidad de las máquinas de ensayo se utilizan probetas de 10 x 20cm que arrojan en promedio una resistencia 5% por encima de la probeta estándar(15 x 30 cm). Los moldes para la toma de muestras deben ser metálicos y el curadodurante las primeras 48 horas debe transcurrir a una temperatura no superior a los27ºC.

Los extremos del cilindro deben ser rectificados, antes del ensayo hastauna planeidad de 0,025 mm y 0,3º de perpendicularidad, mediante esmerilado ocapping de mortero de azufre.

En la práctica, los concretos de alta resistencia tienen un menorcoeficiente de variación que los concretos normales, no por el nivel de resistenciasino por el alto grado de control que se requiere mantener durante su produccióny ensayo.

XIII.1.5 AplicacionesLas ventajas económicas de los concretos de alta resistencia se manifiestan

particularmente en la ejecución de columnas de edificios de gran altura, al permitirreducir la cantidad de acero de refuerzo y las dimensiones de las mismaspermitiendo aumentar el área útil, o incrementar el número de pisos sin afectar lospisos inferiores.

El empleo de estos concretos resulta ventajoso en estructuras paraestacionamientos de vehículos, pilas de puentes y otras instalaciones donde serequiera mayor densidad, menor permeabilidad o mayor durabilidad frente a lacorrosión.

El uso de estos concretos no se justifica en losas o vigas pues ladisminución de rigidez, producto de la disminución de dimensiones, debería sercompensada con refuerzo metálico adicional, aparte de los bien conocidosproblemas de vibración perceptible por su menor rigidez.

290



XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS FIBROCONCRETO

Se denomina así al concreto reforzado con fibras cortas, que pueden serde diversos materiales.

XIII.2.1 Orígenes y EvoluciónHistóricamente, el uso de fibras cortas para reforzar matrices de barro o

arcilla para mejorar su resistencia a la deformación y al agrietamiento, es muyremoto. Los constructores babilonios y egipcios, hacia el año 3000 a.c., fabricabanladrillos con paja, secados al sol (primeros materiales compuestos artificialesconocidos). A comienzos del siglo XX apareció el asbesto-cemento, que sepopularizó rápidamente. Posteriormente se planteó su relación con posibles dañospulmonares y, a partir de la década de los sesenta, se impulsó la búsqueda de fibrassintéticas.

En la década de los setenta se produjo un auge de materiales reforzadoscon fibras, no sólo en matrices cerámicas, sino en metálicas y plásticas. El éxito delas fibras de vidrio en matrices de plástico indujo a ensayarlas también en morterosde cemento, pero su medio altamente alcalino reaccionó desfavorablemente con lasílice del vidrio, obligando a preparar vidrios con compuestos de boro y zirconio,más resistentes a los álcalis, que tienen todavía aplicación. Paralelamente se hadesarrollado la elaboración de fibras plásticas (polipropileno, nylon y otros) ymetálicas (lisas o corrugadas).

También se han ensayado fibras vegetales cuya principal ventaja es el bajocosto y cuyo principal inconveniente es la degradación biológica, con disminuciónde la adherencia fibra-matriz y la consiguiente pérdida de calidad del producto.

XIII.2.2 Uso como Agregado del ConcretoUna característica general del concreto es su agrietamiento por

alteraciones volumétricas (véase Sección XVI.2.5). La adición de fibras cortas a lamezcla, distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar elfenómeno, evitando la concentración de grietas. Esto favorece la redistribución detensiones en toda la superficie, con lo cual se obtiene un mayor número de grietasde mucho menor abertura y profundidad. Con éllo, entre otras cosas, se disminuyela posibilidad de agresión de agentes externos.

Mediante este procedimiento se mejora el comportamiento del concretoa algunas solicitaciones, especialmente: Tracción, desgaste y flexión (véase TablaXIII.2). Más que una alternativa para el refuerzo convencional con barras de acero,se pueden considerar como un complemento muy valioso en algunos casos. Paracierto tipo de vaciados, como por ejemplo: Cascos de embarcaciones, paredessinuosas, cáscaras delgadas, pavimentos y otros, su mejoramiento es evidente.

Las ganancias en la resistencia a la tracción y reducciones en los valores

291



de retracción, se incrementan con la cuantía y tipo de fibras. También aumenta lacapacidad de deformación, la ductilidad, la tenacidad, la resistencia a la erosión ya la cavitación. La adición de fibras hace menos pronunciada la degradacióndebida a cargas cíclicas y, si se usan fibras metálicas o minerales, se logranincrementos en la rigidez.

XIII.2.3 Tipos de FibrasEn la tecnología del concreto se han empleado varios materiales para la

preparación de fibras cortas, las cuales se añaden a matrices de cemento, morteroo concreto. Entre ellas deben señalarse las siguientes:

• De tipo metálico: Acero, acero inoxidable, bronce.• De origen mineral: Carbón, vidrio, asbesto.• De índole orgánica: Plásticas, vegetales.

Las características de la matriz (mortero o concreto), están determinadaspor los parámetros y relaciones que han sido estudiadas en Capítulos anteriores.Algunas de las características resaltantes de las fibras se presentan en la Tabla XIII.3.

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PROPIEDAD CONCRETO CON FIBRAS CON FIBRASCONVENCIONAL DE ACERO (1) DE VIDRIO (2)

Aparición de la primera grieta (kgf/cm2) 21-56 60-130 40-70Resistencia en flexión(kgf/cm2) 21-56 60-175 40-100Resistencia en compresión(kgf/cm_) 210-350 350-840 -Índice de impacto 1 2,8 2Índice de abrasión 1 2 -Índice de durabilidad 1 1,9-2,7 -

Notas(1) Porcentaje de fibras en volumen = 2%; longitud = 2 a 5 cm; diámetro = 0,25 a 0,5 mm.(2) Porcentaje de fibras en volumen = 8%; longitud = 3 a 4 cm; diámetro = 0,5 a 1,0 mm.

TABLA XIII.2ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS CONCRETOS CON FIBRAS

TABLA XIII.3CARACTERÍSTICAS DE ALGUNAS FIBRAS

TIPO DE FIBRA DIÁMETRO(mm) LONGITUD(mm) CUANTÍA(% VOLUMEN)Acero 0,2-0,5 20-40 0,5-3Vidrio 0,5-1,0 20-50 2-8Plástico 0,2-1,0 20-80 5-8Vegetal 1,0-2,0 50-80 5-12


XIII.2.4 AdherenciaLas condiciones físico-químicas de la pasta, así como las propias de las

fibras, son las que determinan los mecanismos de su adherencia. En las fibras hayque tomar en consideración lo siguiente:

• Características químico-mineralógicas. Las plásticas y las de origen vegetal presentan baja adherencia. Las fibras cerámicas y metálicas se adhieren mejor.

• Cuanto más rugosa sea la superficie de la fibra y más accidentada su forma, mayor adherencia hay.

• Las dimensiones de las fibras, que definen la superficie de contacto.

XIII.2.5 DeformaciónLas fibras tienen comportamientos elásticos y plásticos muy diferentes a

los de la matriz. El acero tiene un módulo de elasticidad unas diez veces mayorque el de la pasta de cemento mientras que, con las fibras plásticas, el fenómenoes inverso.

XIII.2.6 FallaLas características de adherencia y deformación, y la cuantía de la fibra

añadida, condicionan el comportamiento del material cuando es solicitado hasta lafalla. Al iniciar la carga a tracción, la fibra y la matriz se deforman conjuntamente.Al sobrepasarse la capacidad de deformación de esta última comienzan a aparecerlas microgrietas, mientras las fibras deslizan o agotan su capacidad dedeformación. Al final, según sean las condiciones, se alcanza la falla por alguna delas siguientes causas:

• Deslizamiento de la fibra.• Deterioro de la matriz en el entorno de la fibra.• Rotura frágil de la fibra. Algunos aceros y materiales cerámicos alcanzan

tensiones de falla varias veces mayores que las de la pasta y en eso radicala ventaja de su presencia en el concreto, aun en las pequeñas cantidadesque se suelen incorporar.

• Rotura dúctil. La capacidad de deformarse en el rango plástico de algunasfibras, permite acomodar grandes deformaciones del elemento de concreto sin que el material colapse; esto es una gran ventaja en casos desolicitaciones excepcionales o accidentales, como las debidas a sismos o a explosiones. Para solicitaciones menores, la pasta simplemente se agrieta. Éste es el comportamiento típico de las fibras plásticas y vegetales. El acero también tiene una reserva plástica importante en casosde cargas accidentales, aun cuando su zona habitual de trabajo es el rangoelástico.

293



Como se observa, cada tipo de fibra tiene su campo de acción específicoy de sus características se pueden inferir las del tipo de concreto que las contenga.

En la Tabla XIII.4 se presentan algunas propiedades mecánicas de ciertasfibras.

XIII.2.7 Fabricación del FibrocementoEn cuanto a la preparación y colocación de la mezcla, se han utilizado

tres procedimientos:

Mezclado convencional. Las fibras son incorporadas a la mezcla como un agregado adicional. La presencia de las fibras produce pérdida de trabajabilidad que puede ser compensada por uno de los siguientes procedimientos: i) aumentando la proporción de pasta; ii) añadiendo aditivos químicos, o; iii) incrementando el valor de la relación agua/cemento (�). Algunas de estas medidas afectan el costo y otras rebajan la resistencia. Sin embargo, este procedimiento presenta un límitecuando aumenta la cantidad de fibra o, muy particularmente, cuando aumenta su longitud.Sistema proyectado (Fibra de Vidrio). El procedimiento es semejante al de mortero o concreto proyectado (`shotcrete�, véase Sección XIII.3) pero con una boquilla adicional por donde salen las fibras de vidrio. Este método produce orientación bidimensional de las fibras y permite usarlasde mayor longitud. Sistema “prepack”. Las fibras son colocadas en el molde o formaleta, en seco; luego se inyecta o vierte el mortero de cemento. Con este

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TABLA XIII.4PROPIEDADES MECÁNICAS DE ALGUNAS FIBRAS

TIPO DE FIBRA RESISTENCIA MÓDULO ALARGAMIENTO GRAVEDAD

EN TRACCIÓN DE ELASTICIDAD MÁXIMO (%) ESPECÍFICA(kgf/cm2) (Tf/cm2)

Acrílico 2.100-4.200 21 25-15 1,1

Asbestos 5.600-9.800 840-1.400 ~ 0,6 3,2

Algodón 4.20-7.000 49 3-10 1,5

Nylon (alta tenacidad) 7.700-8.400 42 16-20 1,1

Poliéster (alta tenacidad) 7.350-8.750 84 11-13 1,4

Polietileno 7.000 1,4-4,2 ~ 10 0,95

Polipropileno 5.600-7.700 35 ~ 25 0,90

Rayón (alta tenacidad) 4.200-6.300 70 10-25 1,5

Vidrio 10.500-38.500 700 1,5-3,5 2,5

Acero 2.800-28.000 2.050 0,5-35 7,8


procedimiento se pueden utilizar fibras largas, con baja rigidez, cuando se requieran elevados volúmenes de fibra.

XIII.2.8 Usos y AplicacionesEl uso de morteros y concretos reforzados con fibras está bastante

extendido en todo el mundo. Algunas aplicaciones son:

Paredes prefabricadas. Tanto con fines estructurales como de cerramientos. Estos tabiques, de tamaños variables, pueden llegar a tenerespesores de 2 ó 3 cm en lugar de los 10 ó 12 cm que necesitarían si el material fuese concreto armado, con lo cual se hacen cinco o seis veces más livianos. Estas paredes, muchas de ellas de tipo `sándwich�, puedenmovilizarse con equipos ligeros y las más pequeñas hasta pueden colocarse manualmente.Tuberías, tanques y canales. Con morteros y concretos reforzados con fibras, se pueden fabricar tuberías y depósitos de pequeño espesor, impermeables, livianos y de bajo costo. Tienen aplicaciones en silos paragranos, tuberías de aguas servidas, canales de riego o de drenaje, tanquesy otros.Cubiertas tipo cáscara. Son estructuras livianas por su pequeño espesor ycon posibilidad de curvaturas variadas. Una de las más notables fue construida en Stuttgart en 1977, cubriendo un área circular de 31 metros de diámetro y con 1 centímetro de espesor.Encofrado. El fibroconcreto se ha empleado para conformar encofrados, sean perdidos o recuperables.Pavimentos, Aprovechando su alta resistencia al impacto, al desgaste y a la flexotracción, el fibroconcreto se ha utilizado en autopistas, carreterasy pistas de aeropuertos. Las fibras de polipropileno se utilizan para reducir la formación de grietas de retracción en pisos y losas. El resultadoes excelente en canchas deportivas que, por requerimientos de uso, no admiten juntas de retracción.Represas. Especialmente en aliviaderos, donde ofrecen un buen desempeño contra la cavitación y la abrasión húmeda.Reparaciones. El concreto con fibras está ganando velozmente campos deaplicación en las reparaciones, reconstrucciones y rehabilitaciones.

XIII.3 CONCRETO PROYECTADO

Se denomina concreto proyectado, lanzado, shotcrete o gunita, a unconcreto que se dispara a través de una boquilla por medio de aire a presión; alchocar sobre una superficie, la cubre y se adhiere a élla. El concreto proyectado

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tuvo su inicio cuando, se patentó hacia 1910 cierto dispositivo disparador.Inicialmente se le llamó `gunite�, probablemente derivado de la palabra inglesa`gun� (cañón). Posteriormente se denominó: Guncrete, pneucrete o jetcrete. En1951 el ACI adoptó el término shotcrete para referirse al proceso seco y ésa es ladenominación que se ha ido generalizando.

Es un material muy versátil, con muchas aplicaciones, tales como:Protección de taludes y paredes de túneles, fabricación de tubos, tanques yelementos estructurales de formas complejas, reparaciones y otras. Puede alcanzarelevadas resistencias mecánicas, tiene baja absorción, ofrece buena resistencia alambiente y a los agentes químicos, y constituye una excelente defensa contra elfuego. Su importancia y utilización es grande. Para el año 2001 el ACI cuenta concinco comités que analizan sistemáticamente distintos aspectos relacionados coneste material, su ejecución, control de calidad, calificación de operarios y,recientemente, el uso de shotcrete reforzado con fibras (véase referencias de esteCapítulo).

XIII.3.1 Métodos de ProyecciónPara construcciones normales, el shotcrete puede ser colocado por un

proceso seco o por proceso húmedo. En la selección influyen: Los costos deequipos, la disponibilidad de agregados, los aspectos de operación, la extensión dela obra y otros.

Proceso seco. Con esta técnica, el shotcrete puede ser transportado por manguera a grandes distancias, alcanza elevadas resistencias mecánicas ypermite un uso casi inmediato. Se preparan los materiales en una mezcladora, incluido el aditivo en polvo si es que se usa. Una vez mezclados en seco, se los traslada a un recipiente especial, donde, al aplicar aire a presión, se los moviliza a gran velocidad a través de una manguera hasta el lugar de proyección. Al llegar a la boquilla, el agua, conlos aditivos líquidos si fuese el caso, se incorporan a la mezcla en formade aerosol. Todo sale disparado de la boquilla con gran fuerza. En algunasvariantes, además de la entrada de agua en la boquilla, hay otra entrada anterior para introducir previamente una parte del agua total. Esta modalidad se conoce como `prehumedecida�. Por la vía seca, con la manguera se pueden cubrir distancias de hasta unos 300 metros.Proceso húmedo. Asegura una buena repartición del agua, produce menospolvo y menos rebote del material. El procedimiento es similar al de la vía seca, pero el agua se añade en la mezcladora. En la boquilla sólo se añaden los aditivos líquidos. La regulación del agua es precisa pero las distancias de transporte apenas sobrepasan los 100 metros.

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XIII.3.2 Materiales ComponentesEn realidad no hay grandes diferencias con los que se requieren para el

concreto tradicional. Quizás las principales sean:

• El tamaño máximo del agregado debe limitarse, ya que granos gruesos producirían mucho rebote, tanto en el proceso seco como en el húmedo,y no permitiría buenos acabados. Lo frecuente es emplear 19 mm (3/4")o menores.

• Se recomienda emplear aditivos químicos para producir el atiesamiento casi instantáneo de la mezcla, evitando escurrimientos o desprendimientos, en especial cuando se proyecta en superficies verticales o en bóvedas y techos. El cloruro de calcio, en proporción no superior al 2% del peso de concreto, se ha utilizado cuando se requiere un rápido fraguado o desarrollo de resistencia. Existen otros aceleradoresque permiten el fraguado en pocos minutos, útiles en la ejecución de obras de túneles o sellado de filtraciones. Algunas de estas sustancias pueden ser cáusticas por lo cual se deben tomar precauciones especiales.

XIII.3.3 CaracterísticasEl shotcrete es semejante al concreto convencional en muchos aspectos y

en algunos particulares podríamos decir que lo supera. Tal es el caso de sus buenasresistencias mecánicas y de su potencial durabilidad, debido a la gran compacidadque tiene por efecto de la energía de impacto. Pero para lograr esas ventajas, elconcreto proyectado ha debido ser bien diseñado, bien ejecutado y bien curado.El curado debe iniciarse tan pronto haya completado su acabado superficial.

Hay dos características especiales que diferencian este material que son:

El rebote. Como consecuencia de la proyección, algunos de los granos gruesos del agregado rebotan y no quedan adheridos. Este material caídono tiene utilidad, aunque algunos constructores intentan remezclarlo, con lo cual dañan la calidad de la pieza. Esa pérdida de material dependede la composición de la mezcla, de su consistencia y de la pericia del personal de colocación. Debe ser el más bajo posible, pues afecta la economía.El escurrimiento. Es una situación contraria al rebote. Cuando la pastosidad de la mezcla se hace algo más fluida, el material puede tenermenos rebote pero tiende a escurrirse o desprenderse.

La mezcla debe tener una consistencia que equilibre las tendencias alrebote y al escurrimiento; en éllos juega un papel muy especial el operario quemaneja la boquilla, o `manguerista�, como se le suele llamar.

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XIII.3.4 Diseño de MezclaEn este tipo de concretos se cumplen plenamente: La Ley de Abrams y la

Relación Triangular (véase Figura I.2); con éllas se pueden preparar diseñosprecisos. Sin embargo, dado que la consistencia está condicionada por lasposibilidades de colocación y que la dosis de agua no es conocida, salvo en elprocedimiento de vía húmeda, es habitual emplear como punto de partida unafunción que relaciona, conservadoramente, la resistencia con la dosis de cementosegún la fórmula siguiente:

R28 = C – 140 (kgf/cm2) (13.1)

donde

R = resistencia media normativa en kgf/cm2

C = dosis de cemento en kgf/m3

El shotcrete se puede dosificar en peso o en volumen, siendo preferiblelo primero. En general, es aconsejable tender a un ligero sobrediseño en la dosisde cemento. Para obras con dificultad de acceso o en terreno irregular, se puedeintentar la dosificación por volumen. En caso de mezclar por volumen, elhinchamiento de la arena puede ser fuente de errores.

XIII.3.5 ColocaciónLa colocación del shotcrete constituye una operación difícil. La boquilla,

lanza o manguera, no es fácil de manejar y para su dominio se requiere un buenentrenamiento. El disparo debe hacerse desde una distancia entre 0,5 y 1,5 m, enforma perpendicular contra la superficie sobre la que se aplica. Hay que evitardejar huecos bajo las armaduras. La pericia del `manguerista� resulta primordialpara la calidad del concreto.

XIII.3.6 Control de CalidadEl principal índice que se utiliza es la resistencia a compresión y se evalúa

mediante el ensayo de probetas extraídas de vaciados endurecidos. Para ello:

• Se elaboran paneles de ensayo para la más exigente de las siguientes condiciones: Cada tipo de mezcla, y cada día de trabajo o cada 40 m3

colocados. Los paneles se mantendrán húmedos y a 21 � 6ºC hasta sertrasladados para el ensayo. Las muestras se obtienen bien de los panelesde ensayo o directamente del concreto colocado en la obra (núcleos extraídos). Las muestras de los paneles se ensayan de conformidad con ASTM C1140, y las extraídas en el sitio de acuerdo con ASTM C42.

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• La resistencia media en compresión de un grupo de tres núcleos debe serigual o mayor que el 85% de la resistencia de diseño Fc y ningún resultado individual será inferior al 75% de Fc.

XIII.3.7 FuturoEl empleo de concreto proyectado con la incorporación de fibras

metálicas, sintéticas (polipropileno), o de vidrio para recubrimiento de taludes,piscinas o túneles, es un reto. Para su ejecución se utiliza el mismo tipo de equipo,preferiblemente por proceso seco, pudiendo el volumen de fibra alcanzar hasta un2% del volumen total de la mezcla.

La incorporación de ciertas formulaciones tipo látex (polímeros) alcemento convencional mejora las resistencias en tracción y flexión, la adherencia,y reduce la penetración de cloruros. Una aplicación potencial importante está enla reparación de estructuras marinas sumergidas y en estructuras de plantasindustriales sujetas a ataques químicos.

Finalmente, su empleo para la producción en serie de formas deferrocemento, silos, tanques de almacenamiento, paneles compuestos a base deconcreto proyectado y espuma de poliestireno o poliuretano, son un conjunto deposibilidades en vías de desarrollo.

XIII.4 CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL

Aunque en la tecnología del concreto se preparan diferentes tipos deconcreto con menor peso unitario que el concreto normal o convencional, cuandose dice solamente `concreto liviano� se entiende que es el preparado con agregadoslivianos que pueden ser de origen natural pero que con más frecuencia, se trata deagregados obtenidos artificialmente. Generalmente, los otros concretos sonllamados: Concretos ligeros o aligerados, y no suelen tener usos estructurales, sinoaplicaciones como tabiquería y cerramiento. Los concretos estructurales livianostienen un peso unitario entre 1.500 y 1.850 kgf/m3.

XIII.4.1 Fabricación de los Agregados LivianosCiertas arcillas y, menos frecuentemente, otros materiales tales como

pizarras y esquistos, fraccionados en tamaños apropiados y sometidos súbitamentea temperaturas relativamente altas, experimentan una expansión. Este aumento devolumen es debido a que la temperatura ha generado gases en el interior de lamasa de los granos, que no alcanzan a salir, porque la misma temperatura hallevado la superficie de los granos hasta una condición `piroplástica�; con éllo seproduce una semifusión casi instantánea, lo que origina una delgada costraexterior en el grano.

En forma esquemática, las etapas de la preparación de las arcillas son lassiguientes:

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• Extracción de la materia prima apropiada, por los procedimientos convencionales de minería superficial.

• Acondicionamiento del material por la adición de la adecuada cantidad deagua para llevarlo al punto de plasticidad necesario, así como también deciertos productos que bajen su punto térmico de piroplasticidad y de otrosproductos (aceites, derivados orgánicos u otros), que generan gases.

• Amasado de la masa arcillosa, procurando su homogeneización.• Extrusión. La masa plástica es impelida a través de una boquilla,

generalmente de perforaciones circulares, y va siendo cortada a medida que sale en longitudes iguales a su diámetro, obteniendo cilindros `equidimensionales� que, al expandir posteriormente, van a dar origen a granos de forma casi redondeada.

• Expansión. Los granos de arcilla premoldeados, se llevan al horno donde primero se secan y luego alcanzan la temperatura de expansión (entre 950y 1.250ºC). Los hornos son tubos de acero, revestidos internamente con material refractario, que giran lentamente sobre su eje; debido a su leve inclinación, hacen deslizar el material granular en contracorriente hacia lazona donde está el mechero con la llama. La temperatura alcanzada y el tiempo de exposición de los granos deben estar controlados para que la superficie se funda y selle el grano sin dejar escapar los gases que en ese momento se han generado en su interior. Con un buen control del horno,su velocidad y temperatura, se pueden lograr diferentes grados de expansión, a partir de un solo tamaño de alimentación de grano.

• Selección de tamaños. Aun en hornos muy bien regulados, accidentalmentese pueden producir granos semicocidos o extraexpandidos. Por eso, al finalse hace una selección de tamaños por tamizado, con rechazo de las fracciones inconvenientes.

XIII.4.2 Estructura del GranoLos granos quedarán con una cubierta delgada de material fundido, de

baja porosidad, de contextura cerámica y una parte interior con pequeños porosesféricos, separados entre sí, de contextura arcillosa frágil.

XIII.4.3 Características del Agregado Liviano

Peso. La característica más importante de este nuevo material, es su menor peso comparado con el agregado pétreo usual. Para agregados livianos con base en arcilla expandida, el peso unitario suelto de la fracción gruesa suele estar entre los 550 y los 900 kgf/m3, en contra de los 1.350 a 1.450 kgf/m3 de los agregados normales. Y en los finos, dependiendo de su origen, entre los 750 y los 1.200 kgf/m3 para los

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livianos, comparado con los 1.500 a 1.600 kgf/m3 de los normales. El peso de los agregados livianos y otras de sus características están muy ligados a los aspectos de su proceso de preparación.Absorción. A pesar de la baja porosidad de su costra superficial, los agregados livianos pueden llegar a absorber altas proporciones de agua, debido a su interior poroso. Esta reserva de agua en su masa tiene que sertomada en cuenta en el momento del diseño de la mezcla. La misma reserva de agua resulta muy ventajosa como agente de curado interno delconcreto.Resistencia. No es usual medir la resistencia de los granos, sino indirectamente en concretos preparados con éllos. Los agregados livianostienen menor resistencia que los normales, a pesar de que concretos hechos con éllos alcanzan resistencias altas, propias de concretos estructurales. A medida que aumenta el diámetro de los granos, disminuye su densidad y resistencia.Desgaste. La resistencia al desgaste es limitada, por lo que no es recomendable, en principio, usarlo en elementos tales como aceras, pisos,u otros elementos sometidos a la abrasión.

XIII.4.4 Usos del Agregado LivianoAparte de su importante empleo en concretos estructurales livianos, el

material tiene otros usos en la construcción, entre los que destacan:

• Preparación de paneles y bloques livianos.• Agente de relleno como aislante térmico y acústico.• Agente de relleno para nivelación de terrazas y techos.• Concreto pobre con fines de protección (frigorífico, contra incendios y

otros).

XIII.4.5 Finos LivianosNo resulta fácil ni económico obtener agregado liviano de tamaño

semejante al de las arenas. Con buena materia prima y boquillas especiales sepueden conseguir pequeñas cantidades de granos pequeños, pero resultan muycostosos. Otro procedimiento es triturar a tamaño fino los granossobreexpandidos, pero se obtienen fragmentos sin la costra cerámica, formadaspor la masa porosa. Por tales razones, en concretos livianos es habitual usar arenanatural en lugar de liviana. Es cierto que éllo aumenta el peso del concreto, perofavorece su resistencia a la compresión, así como su módulo de elasticidad (véaseFigura XIII.3).

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XIII.4.6 Diseño de MezclaAdemás de los requisitos y exigencias normales para el diseño de mezclas

de concreto, en este caso se presenta una situación particular: al tener el objetivode reducir el peso unitario del concreto, simultáneamente se produce unareducción de resistencia (véase Figura XIII.3). Para el diseño no se suelen emplearfórmulas de carácter general, sino `recetas� que proporcionan los productores odistribuidores de agregados livianos, quienes también ofrecen asesoría técnica. Larazón se debe, en gran parte, a la variabilidad dentro de los agregados que, sitienen distintas procedencias, pueden y suelen tener características diferentes.

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FIGURA XIII.3RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO LIVIANO Y SU PESO UNITARIO FRESCO Y ENDURECIDO


Debido al poco peso del material, el Cono de Abrams resulta pocosensible para medir asentamientos con precisión. A veces se emplea un cono demucha mayor altura.

En el diseño y en la preparación de la mezcla se debe tener en cuenta losiguiente:

• La capacidad de absorción de agua hace que el peso del agregado sea muyvariable, según su contenido de humedad. Es habitual dosificar los agregados por volumen, usándolos en condición saturada para que no absorban parte del agua de la mezcla. Si se usan agregados secos, hay quetener información sobre la capacidad de absorción para poder calcular con precisión la cantidad de agua necesaria para que no se atiese la mezcla, ni en el momento del mezclado, ni durante el transporte o la colocación.

• Por su bajo peso unitario, el agregado tiende a flotar en la pasta de cemento o en el mortero, por lo que la mezcla no debe ser muy fluida.

• Las reglas de escalonamiento granulométrico de los agregados se cumplen también con los livianos. Las diferencias de peso específico entre la arena natural empleada y el agregado grueso liviano deben ser tomadas en cuenta al utilizar las curvas límites de agregados combinados(véase Tabla VI.1).

• Con estos concretos se pueden usar aditivos químicos (véase Capítulo VII), sin problemas.

XIII.4.7 Resistencia a CompresiónLa resistencia a la compresión se toma como base para calcular otras

propiedades mecánicas de este material. En la Tabla XIII.5 se comparan algunaspropiedades de interés propias de los concretos normales, con las de concretoselaborados con agregados livianos.

XIII.4.8 Resistencia a TracciónSuele estar comprendida entre el 10% y el 12% de la resistencia a la

compresión.

XIII.4.9 Módulo de Elasticidad, EcSegún pruebas hechas en el IMME y con agregados livianos de producción

nacional, se encontró que la fórmula propuesta por el ACI 318 resulta adecuada:

Ec = 0,137 W1,5 ��Fc (kgf/cm2) (13.2)

donde:

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W = peso unitario del concreto liviano, medido a los 28 días, en kgf/m3,respetando la distinción que se anota en la Tabla XIII.5.

XIII.4.10 Rotura FrágilLos concretos con agregados livianos presentan una rotura de tipo frágil,

que debe ser considerada en el proyecto. Ésta es una de las razones por las cualesse limita su resistencia a 300 kgf/cm2 cuando es empleado en estructuras quedeben satisfacer requerimientos sismorresistentes.

XIII.4.11 DurabilidadLos concretos con agregados livianos pueden ser más sensibles a los

ataques de agentes químicos, debido a su alta porosidad y capacidad de absorción.

XIII.5 CONCRETOS PARA EL SISTEMA TÚNEL

Se trata de un sistema de construcción con base en paredes estructuralesque, mediante el empleo de encofrados metálicos especiales, permite el vaciadoconjunto de las paredes y la losa superior de cada nivel. Al terminar un nivel, eljuego de encofrados se desarma y se coloca de nuevo, listo, en el nivel superior.Paredes y losas de concreto macizo son de poco espesor, entre 10 cm y 14 cm, yllevan en su interior un conjunto de ductos y tubos por donde circulan losservicios y las instalaciones, embutidos en el concreto. Los refuerzos metálicos son,esencialmente, mallas electrosoldadas (véase Sección XVIII.12).

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TABLA XIII.5COMPARACIÓN DE PROPIEDADES DE CONCRETOS NORMALES Y CONCRETOS CON AGREGADOS

LIVIANOS

PROPIEDAD O CONCRETOS CONCRETOS

CARACTERÍSTICA NORMALES LIVIANOSPESO/UNIDAD DE VOLUMEN, W (kgf/m3) 1.840 < W < 1.930 (1)

• Concreto ~ 2.300 1.550 < W < 1.620 (2)• Agregados gruesos 1.350–1.450 550–900• Agregados finos 1.500–1.600 750–1.200

RESISTENCIA ESPECIFICADA Fc (kgf/cm2) 2,04 W–3.556 (1)vs W (kgf/m3) - 1,61 W–2.281 (2)

MÓDULO DE ELASTICIDAD Ec (kgf/cm2)• General 0,137 W1,5 ��Fc 0,137 W1,5 ��Fc• Para W = 2.300 kgf/m3 15.100 ��Fc

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (kgf/cm2)• Por flexión: Ft 0,74 Fc0,7 -

• Por tracción indirecta: Fct 0,46 Fc0,7 0,10 a 0,12 (3)

(1) Agregado grueso liviano y arena natural.(2) Agregado grueso y fino, liviano.(3) Valores solo de orientación; elevada variabilidad.


A pesar de que requieren equipos costosos, personal con tecnología yexperiencia, para ciertas configuraciones arquitectónicas el sistema ha demostradoser competitivo con los sistemas convencionales. La velocidad de construcción seestima en un nivel por día, lo cual exige suficientes equipos en buenascondiciones, personal operativo y eficiente, y concreto con capacidad dedesarrollar resistencias tempranas. No es frecuente, que en el proyecto seespecifiquen las resistencias del material para poder proceder a desencofrar; laexperiencia indica que, en concretos bien controlados, se puede emplear comoguía, la siguiente fórmula:

R = 17 L – 15 en kgf/cm2 (13.3)

donde R es la resistencia media que debe tener el concreto para poder autorizar sudesencofrado y L es la luz (en metros) de las losas vaciadas. Si el control delconcreto no es bueno, R debe ser aumentado prudentemente. Para lograr un nivelpor día, la resistencia debe ser alcanzada, aproximadamente, a las 12 horas; estoda tiempo para las operaciones de desencofrado y armado del nuevo encofrado. Laplaca vaciada debe ser apuntalada y todo el concreto reciente sometido a curado.

XIII.5.1 Características del ConcretoSe requieren agregados limpios de excelente calidad. El tamaño máximo

debe ser pequeño (19 mm o menos), ya que los elementos son delgados ycontienen armaduras y ductos. Esta estrechez también favorece la segregación, porlo que se recomienda utilizar granulometrías un poco más finas que para losconcretos estructurales usuales; en el sistema túnel es preferible usar la zona delcentro hacia el límite fino, de los rangos de granulometría recomendados en laTabla VI.1. No es aconsejable utilizar granulometrías discontinuas.

Para disminuir la incidencia de la retracción, debe restringirse laproporción de partículas muy finas, que reducen la fluidez. En la Tabla XIII.6 seseñalan los límites máximos recomendables.

La dosis de cemento no debe ser muy alta para evitar problemas deretracción y agrietamiento así como para que no incida negativamente en loscostos, pero al mismo tiempo debe garantizar la consecución de las resistenciasrequeridas. Valores frecuentes del contenido de cemento están entre los 360 y los390 kgf/m3.

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TABLA XIII.6LÍMITES DE FINOS PARA CONCRETOS AL USAR SISTEMA TÚNEL

CEDAZO PASANTE %#50 5 a 10#100 0 a 4#200 0 a 2


Con un concreto bien controlado, en principio no son necesarios losaditivos, ya que afectan el aspecto económico. Eventualmente, se puede emplearalgún plastificante que ayude a conseguir plasticidad y facilitar los acabados, auncuando estos aditivos suelen generar ligeros retardos en el endurecimiento, quepara este sistema constructivo no es favorable. Todo esto exige la realización demezclas de pruebas con las cuales ajustar todas las variables en juego. Aditivosaceleradores no se recomiendan para climas cálidos. Es frecuente acudir a lossuperplastificantes para lograr concretos autonivelantes. Los aspectos de aumentode costos por materias primas, se compensan favorablemente por la facilidad deoperación y las altas resistencias tempranas.

Con la adecuada plasticidad, el concreto puede ser colocado con rapidezdesde varios puntos, al mismo tiempo que se ejecuta un buen proceso de vibrado.En concretos no autonivelados se suele emplear asentamientos entre 12 y 16 cm.

El espesor del recubrimiento, como protección ante la corrosión, es unaspecto crítico, por lo delgado de las secciones y la doble capa de malla derefuerzo, llegando a condicionar el diseño de la estructura y hasta definir lafactibilidad de usar el sistema túnel en una determinada localidad o ubicación.

En la Tabla XIII.7 se presenta un resumen de las condiciones mínimasque deben cumplirse como medida de protección del refuerzo de acero contra lacorrosión, en función de la agresividad del medio ambiente. Los espesores derecubrimiento pueden ser inferiores a los requerimientos normativos que se danen la Tabla XVII.2 porque, simultáneamente, se establecen valores de relaciónagua/cemento y de máximo contenido de cloruros, más exigentes que losnormativos para estructuras convencionales.

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TABLA XIII.7CONDICIONES MÍNIMAS PARA PROTECCIÓN DEL REFUERZO FRENTE A LA CORROSIÓN, ENSISTEMAS TIPO TÚNEL

TIPO DE AMBIENTE � (1) RECUBRIMIENTO DEFECTOS MÁXIMO (%) DEMÁXIMO MÍNIMO (cm) (2) CLORUROS (3)

En contacto con agua de mar N o r e c o m e n d a b l ePróximo al agua de mar, expuesto directamente al rociado marino 0,40 5 0 0,15Ambiente litoral, o ambiente de humedad superior a 85%, o en contacto con agua no corrosiva 0,45 3,5 0 0,30Ambiente litoral lejano, o ambiente de humedad entre 70% y 85% 0,50 2 0 0,60Ambiente inocuo 0,65 1 0 1,50

(1) Relación agua/cemento en peso.(2) Grietas o cangrejeras.(3) Expresado como CaCl2 en peso, respecto al peso del cemento de la mezcla.

Incluye posible uso de aditivo.


XIII.5.2 Control de CalidadEl control de calidad de los componentes de la mezcla y de la operación

debe ser cuidadoso. Es evidente que genera costos, pero resulta económico enrazón de los defectos y errores que evita, cuya corrección acarrea gastos enormes.Los principales aspectos de ese control de calidad son:

• No permitir la colocación de ninguna mezcla deficiente. Esto exige la presencia de una persona con criterio y capacidad de revisar los aspectosdel mezclado.

• Llevar un control periódico del asentamiento con el Cono de Abrams. Con mayor frecuencia al comienzo, luego más distanciadamente, con niveles bien establecidos para la aceptación o rechazo.

• Determinar las resistencias del concreto colocado a fin de decidir sobre eldesencofrado. Para esto es frecuente tomar, en el momento del vaciado, cuatro probetas normativas (cilindros de 15 x 30 cm). A la edad previstapara el desencofrado se ensayan dos como criterio de comprobación. Auncuando los resultados no cumplan con la resistencia prevista, permitiránestimar la resistencia del concreto unas horas después (véase Sección XI.3). Si se sospecha que en un breve plazo adicional no se alcanzan losvalores necesarios, se ensayan las otras dos probetas a una hora intermedia, algo así como a las 18 ó 20 horas y se toma una decisión antelos resultados. También hay otras modalidades para establecer la velocidad de crecimiento de las resistencias o para intentar medirlas (véase Secciones XI.3, XI.4 y Capítulo XV).

Con un buen control de calidad pueden evitarse anormalidades, tanto enel material como en las operaciones pero, en algunas ocasiones, podrían aparecerdaños; entre los más frecuentes destacan los siguientes:

• Aparición de huecos o cangrejeras.• Grietas de retracción de fraguado, generalmente en la cara superior de

las losas.• Grietas por sobrecarga, al desencofrar sin la debida resistencia,

generalmente en la cara inferior de las losas.• Deformaciones por apuntalamiento insuficiente.

Dependiendo de la magnitud e importancia de los daños se podráseleccionar el método de solución. Las grietas de retracción de fraguado puedenser cerradas con un retocado o `requemado� de la superficie de concreto, aplicadosuavemente con la llana en el momento que se producen las grietas. Otros dañosno resultan fáciles de resolver, requieren reparaciones extensas y costosas, y se

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llega en ocasiones a la necesidad de demolición. El manejo de los encofradosmetálicos, pesados y complicados, requiere particular atención debido a lavelocidad con que deben ser montados y desmontados. Son posibles fuentes dedaño por golpes y la presión sobre los elementos encofrados.

XIII.6 VACIADOS BAJO AGUA

El vaciado de concreto bajo agua es una operación delicada, pero nodifícil; si se ponen los cuidados necesarios, se suele tener éxito. El concretorequerido debe tener características bastante precisas, lo cual puede lograrserespetando los principios tecnológicos de su manejo.

XIII.6.1 ColocaciónSe usan encofrados de tipo normal que dan forma a la futura pieza, aun

cuando, colocados en el lugar donde se va a vaciar concreto, están llenos de agua.En el fondo se vierte una capa de concreto fresco bajo la cual, mediante tubos, seinyecta un nuevo concreto que presiona la capa anterior y la va levantando, comosi fuera una tapa, mientras va rellenando la forma de la pieza. El procedimientomás empleado es el conocido como `Tremie�, en el cual el concreto fluye porgravedad a través de un tubo vertical (véase Sección IX.2.4). En otrosprocedimientos el concreto se coloca por bombeo.

Para una buena operación, se deben cuidar los siguientes aspectos:

• El agua en las inmediaciones debe mantenerse quieta o fluyendo de una manera suave, evitando disturbios, torbellinos o corrientes fuertes que puedan provocar dispersión o desmoronamiento del concreto. A veces esnecesario colocar barreras protectoras provisionales.

• El terminal del tubo de descarga debe estar sumergido en la masa de concreto durante todo el tiempo del vaciado. Se puede ir elevando lenta ysuavemente.

• La colocación debe ser continua, sin interrupciones, o tan solo por brevesmomentos. Si la interrupción es prolongada, o si se saca el tubo de concreto, será necesario iniciar de nuevo el proceso.

• El número de tubos de vaciado, las distancias entre ellos y las secuenciasde su servicio, deben ser cuidadosamente planificadas según las características de la obra.

• Al inicio de la operación los tubos de servicio deben tener obturado el extremo sumergido. El tubo se llena de concreto y después se destapa el extremo para que el material fluya. El otro extremo es una boca de toma que, en el procedimiento Tremie, suele ser un embudo.

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XIII.6.2 Características del ConcretoEl concreto debe ser muy estable a la segregación, fluyendo suavemente

y acomodándose al molde sin vibración u otro tipo de compactación. No se debenproducir cambios volumétricos que pudieran agrietar el material. No hay riesgo deretracción hidráulica por estar bajo el agua, pero por razones de la geometría de lapieza pudiera haber generación del calor de hidratación y se pudiera afectar elvolumen.

En este tipo de concreto se debe considerar lo siguiente:

• El asentamiento en el Cono de Abrams debe estar entre los 17 y los 20 cm.

• Los agregados deben estar bien gradados y con un tamaño máximo entrelos 19 y los 38 mm.

• Las dosis de cemento dependerán de las resistencias aspiradas, pero no deben ser muy altas para evitar calor de hidratación excesivo; suelen seradecuadas unos 380 kgf/m3. Para dosis superiores a los 425 kgf/m3, se recomienda emplear cemento Portland Tipo II.

• Se pueden usar aditivos reductores de agua y plastificantes. Para vaciados de volúmenes masivos son beneficiosos los retardadores de fraguado.

• La relación agua/cemento suele oscilar entre 0,50 y 0,65, excepto cuando las aguas circundantes sean agresivas, en cuyo caso será necesario utilizar de 0,40 a 0,45.

Los vaciados bajo agua suelen ser convenientes, o incluso indispensablesen algunas situaciones, como por ejemplo para fabricar cajones estancos pararepresas o pilas de puentes, zapatas, paredes sumergidas, acondicionamiento defondos y otras obras similares.

En ocasiones, un sistema empleado es el vaciado de cajones o grandescilindros que luego se van hundiendo al llenarlos. En realidad no son vaciados deconcreto bajo el agua, ya que consisten en piezas elaboradas convencionalmenteque se llevan flotando hasta el lugar de colocación y allí se hunden con lastre, quepuede ser concreto o agregados sueltos. Este procedimiento fue utilizado en partede la construcción de las pilas del puente General Rafael Urdaneta, sobre el Lagode Maracaibo, así como en el Muelle de SIDOR, en Matanzas, sobre el Río Orinoco.

XIII.7 CONCRETOS SIN FINOS

Se denominan así, los concretos constituidos por agregado grueso,cemento y agua. La pasta de cemento sólo recubre los granos de agregado yconfiere cohesión al conjunto, sin llenar los vacíos; este tipo de concreto es más

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liviano que los normales, como en un 30% menos. La resistencia a la compresiónno es una característica importante dado que los usos de los concretos sin finos,esencialmente, no son estructurales sino que se utilizan como aislantes, o parafabricar pendientes y rellenos.

XIII.7.1 AgregadosLos agregados para estos concretos deben ser de tendencia monogranular,

buscando crear vacíos en su acomodo. Se deben evitar granos planos o alargados.El tamaño puede ser variado, prefiriéndose los comprendidos entre 1" y 2". Elporcentaje de finos no debe pasar del 3% en peso. El tipo de agregado másempleado es la piedra picada o el canto rodado. Para lograr una buena adherenciacon la pasta de cemento, la superficie de los granos debe estar limpia y libre depolvillo o de impurezas.

XIII.7.2 DosificaciónLa cantidad de agua necesaria depende de la proporción

cemento/agregado, así como del tamaño, forma y textura del agregado. A título deejemplo solamente, en un concreto elaborado con tamaño 3/4" de piedra picada ycon relación 1/9 entre cemento y agregado, se necesitaron 18,2 litros de agua porcada saco de cemento, lo cual equivale a una relación agua/cemento de 0,43. Encaso de usar agregados con marcada capacidad de absorción, éstos deben sersaturados antes de llevarlos a la mezcladora.

XIII.7.3 ElaboraciónEn este tipo de concretos carece de sentido medir la trabajabilidad por

medio del Cono de Abrams, por lo cual, la cantidad de agua deberá ajustarse dealguna forma hasta lograr que la pasta de cemento cubra, sin escurrir, los granosde agregado grueso.

El mezclado tiene que ser mecánico en mezcladoras giratorias. En lamáquina se introduce primero la totalidad de la piedra y la mitad del aguaestimada, mezclando durante un corto tiempo. Luego se introduce el cemento y seva añadiendo el resto del agua hasta lograr la pastosidad deseada, pudiendosuceder que sobre o falte una pequeña porción de agua.

En estos concretos la evaporación del agua es más rápida que en losconvencionales, por lo que su manejo debe ser veloz. Inmediatamente después demezclados deben ser colocados y no deben ser vibrados porque se segregarían. Lacompactación se realiza manualmente con barras o con pisones. El curado puedeser normal pero comenzando poco tiempo después de colocado. La presión sobrelos encofrados es muy baja.

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XIII.8 CONCRETO CELULAR

Aunque recibe este nombre en realidad no es concreto porque no cuentacon agregado grueso y a veces tampoco con fino. Es una pasta de cemento y agua,en ocasiones con un poco de arena. A esa mezcla se le añade una espuma especial,estable y persistente, dando lugar a una masa que conserva las celdillas de laespuma cuando se endurece. La espuma se produce con la boquilla de un pequeñocompresor de aire actuando sobre una solución de un producto espumante conagua. Esos productos espumantes son suministrados por empresas fabricantes deaditivos químicos.

La mezcla de la espuma con la pasta de cemento se lleva a cabo en unamezcladora de acción suave, que no llegue a romper la estructura de la masaespumosa. Posteriormente, la mezcla se vierte cuidadosamente en los moldes, sedeja fraguar y endurecer. En países de clima frío es conveniente curar con vapor.En países cálidos basta tapar las piezas o reponer el agua evaporada.

Aunque menos frecuente, otro procedimiento de preparación consiste enañadir polvo de aluminio a la pasta de agua y cemento, a veces con algo de arena,y esperar la reacción con el medio alcalino cementíceo, que genera burbujas de gashidrógeno las cuales se esparcen y quedan atrapadas por toda la masa.

El concreto celular tiene un peso unitario que oscila entre 800 y 1.500kgf/m3, con resistencias que varían entre 30 y 60 kgf/cm2.

XIII.8.1 UsosEl uso más frecuente del concreto celular es el de cerramientos en forma

de bloques o de paneles. A veces, en edificaciones muy livianas, se puede usarcomo tabiquería portante. Su estructura interna porosa lo hace excelente aislantetérmico y acústico. Se puede aserrar y clavar.

XIII.9 CONCRETOS DE ASENTAMIENTO NULO

Son concretos muy empleados en la prefabricación, con un mínimo deplasticidad, que pueden no tener ningún asentamiento en el Cono de Abrams, porlo cual este tipo de ensayo no es de utilidad. En algunos casos puede resultar útilla prueba con el consistómetro VeBe (véase Sección II.2.2). Para su colocación enlos moldes o encofrados, estos concretos requieren alta energía de vibración ocompactación, con vibradores externos o con mesas vibratorias; en ocasiones secolocan tapas sobre los encofrados, a las que se adosan vibradores. Tambiénpueden ser compactados por el impacto de una masa en caída libre, como es elcaso de pilas y pilotes vaciados en sitio.

Como suelen emplearse para concretos de altas resistencias enprefabricación, requieren elevadas dosis de cemento, así como agregados limpios,duros y de buena gradación.

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Dentro de este grupo de concretos sin asentamiento, deben incluirse losconcretos compactados con rodillo, CCR, de reciente uso en pavimentos (añossetenta hacia acá) que con muy escaso contenido de cemento, pero con alta energíade compactación de rodillos estáticos y vibratorios, han producido excelentesejemplos de pavimentos, no para autopistas de alta velocidad sino para víasurbanas, estacionamientos, patios de carga y descarga, terminales aéreos omarítimos, de autobuses, plataformas de albergue o de maniobra de equiposmilitares y otros. Se evita en pavimentos de alta velocidad porque su acabado esligeramente rugoso y la circulación de vehículos con neumáticos produce unaincómoda y perceptible vibración de baja frecuencia.

XIII.10 CONCRETOS EN MASA

Se denominan así los concretos empleados en la construcción de represashidráulicas, más en las de gravedad que en las de arco, así como a los destinadosal vaciado de piezas de grandes proporciones volumétricas, tales como: Estribos depuentes, fundaciones de gran tamaño y similares. Son elementos en las cuales laproporción entre su superficie expuesta y su volumen es muy baja.

Por esa limitación para liberar el calor de hidratación, generado en elinterior de su masa, por su superficie, estos concretos pueden sufrir tensiones deorigen térmico con capacidad de inducir agrietamientos que, en el caso de lasrepresas, constituyen un grave peligro. Ocasionalmente son reforzados con barrasde acero.

Para evitar o armonizar esos gradientes térmicos en su masa, se acude adiversos recursos entre los cuales destacan los siguientes:

• Uso de cementos con bajo calor de hidratación, o con adiciones, o bien con aditivos ahorradores de cemento e incorporadores de aire para control de la exudación (véase Capítulos IV y VII).

• Bajas dosis de cemento.• Incorporación del agua de mezclado en forma de hielo pulverizado o en

escamas, lo cual rebaja la temperatura de reacción y la retarda.• Incorporación del agregado grueso previamente refrigerado por el paso

de corrientes de aire frío.• Inclusión dentro de la masa de concreto de un sistema de tuberías o

serpentines embutidos, por los cuales se hace circular agua fresca como elemento de compensación térmica al calor producido en el interior.

Dentro de los concretos en masa se distingue el denominado concretociclópeo, en el cual se incorporan, a mano, agregados de gran tamaño y peso (hasta50 kgf). Este tipo de concreto contiene dosis de cemento muy bajas, entre 120 y150 kgf/m3, y no son reforzados.

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Por sus características particulares y como ilustración de este tipo deconcretos, a continuación se presentan aspectos relevantes del concreto elaboradopara la represa de Guri y su realzamiento, con un volumen total vaciado de6.387.371 m3 (Roo, 2003). Ésta se encuentra ubicada sobre el río Caroní, al surdel río Orinoco, Venezuela.

XIII.10.1 Requerimientos Resistentes y Tamaño MáximoPara la presa de gravedad, la resistencia de diseño a la compresión del

concreto en masa se fijó en 140 kgf/cm2 a los 90 días. Igual resistencia se estableciópara el cimacio del aliviadero, a excepción de las superficies en contacto con elagua en el tobogán de alivio, que presentaban una zona de 4 metros de espesor ycuyo concreto se diseñó para una resistencia a la compresión de 280 kgf/cm2.

De una manera general, para las menores resistencias se emplearon losmayores tamaños máximos y menores contenidos de cemento. Ejemplos demezclas típicas son los siguientes tamaños máximos, resistencias y contenidos decemento: 6" para 140 kgf/cm2 (de 140 a 130 kgf/m3 de cemento); 3" para 210kgf/cm2 (de 195 a 185 kgf/m3 de cemento); 11/2" para 280 kgf/cm2 (300 kgf/m3 decemento).

XIII.10.2 Materiales Empleados

Cemento. Se empleó cemento Portland Tipo II. De cada embarque se tomaron 14 muestras que fueron analizadas en el laboratorio de la compañía de cemento; adicionalmente se conservaron 12 muestras, paracasos donde fuese necesario realizar ensayos complementarios.Agregado Grueso. El material del agregado grueso era gneis granítico, el cual fue ensayado en cada turno. Cada día se ensayaban cuatro muestrasen lo relativo a granulometría, peso específico y absorción. La dureza eraensayada semanalmente mediante una prueba de abrasión y el tamaño delas partículas fue verificado mensualmente. Los límites granulométricos establecidos son los que se presentan en la Tabla XIII.8.Agregado Fino. El agregado fino provenía del mismo material usado paraagregado grueso. La arena manufacturada resultaba áspera y su módulo de finura se mantuvo en una banda angosta, alrededor de 2,90, cerca dellímite superior de la escala del material aceptable como arena para concreto. Con el propósito de reducir la aspereza de las mezclas de concreto, en algunos casos la arena manufacturada se mezcló con arena natural, redondeada, traída desde depósitos existentes en el río Claro. Los límites de la granulometría se anotan en la Tabla XIII.8.Las muestras de arena se tomaban después de la operación de clasificación, en la vía hacia las pilas de arena y, adicionalmente, en los

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silos de pesado de la planta de concreto durante la producción del concreto. El control de humedad del agregado resultó importante pues condicionaba el contenido de hielo para un asentamiento determinado; aumentos en la humedad de la arena, incrementaban la temperatura de la mezcla. Esta humedad generalmente era suficiente y variaba entre 7%y 8%, de manera que toda el agua de la mezcla era añadida en forma dehielo en escamas.Agua y hielo. La calidad del agua del embalse de Guri era aceptable para

la mezcla de concreto. Las propiedades físicas y químicas del agua, en promedio, fueron las siguientes: i) pH: entre 5,8 y 6,5; ii) temperatura variable según la profundidad entre 26ºC y 28,5ºC; iii) alcalinidad máxima de 3,0 mg/l; iv) silicatos entre 4,0 y 7,0 mg/l; v) total de sólidosentre 20 y 90 mg/l.En las cavas de almacenamiento de hielo en escamas, ubicadas debajo delas máquinas fabricadoras, se instalaron termómetros; la temperatura debía permanecer entre -4ºC y -7ºC, para que el hielo se moviera adecuadamente y no se formasen tacos durante su descarga y en la operación de mezclado.Aditivos. Los aditivos químicos empleados, según la mezcla, fueron: Aditivo incorporador de aire, aditivo reductor de agua y retardador de fraguado, y aditivo retardador superplastificante. Entre sus efectos más importantes destacan los siguientes:

• Agente retardador de fraguado: Para permitir el vaciado de concreto durante los cambios de turno se especificó un retardo de 6 horas. La

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TABLA XIII.8LÍMITES GRANULOMÉTRICOS PARA LOS AGREGADOS DEL CONCRETO EN MASA VACIADO EN GURI

CEDAZO % P a s a n t e A G R E G A D O G R U E S O % PASANTEAGREGADO

19 mm 38 mm 76 mm 152 mm FINO7" - - - 1006" - - 100 90-1004" - - - 20-253" - - 90-100 0-152" - 100 20-55 0-15

11/2" - 90-100 0-15 -1" 100 20-55 0-5 -3/4" 90-100 0-15 - -3/8" 20-55 0-5 - - -#4 0-10 - - - 95-100#8 0-5 - - - 80-100#16 50-85#30 25-60#50 10-30#100 2-10


experiencia indicó que aproximadamente la mitad de la dosis media recomendada por el fabricante, era suficiente para lograr el retardo necesario y un comportamiento satisfactorio del concreto.

• Incorporación de aire: La naturaleza del agregado de Guri estimulaba la exudación del concreto. Una arena con un módulo de finura de 2,90 y un retardo predeterminado de 6 horas, producía mucha exudación. Estase controló modificando la cantidad del agente incorporador de aire utilizado, de manera de lograr un contenido de aire deseable.

XIII.10.3 Plantas de MezcladoLa operación de las plantas de concreto fue verificada por medio de

calibraciones programadas cada 50.000 metros cúbicos de concreto, o cada seissemanas, lo que ocurriera primero.

XIII.10.4 Dosificación y Concreto FrescoEn adición a lo indicado en la Sección XIII.10.1, las mezclas de concreto

diseñadas en el laboratorio se ajustaban de acuerdo con el contenido de humedadnatural del agregado, mediante un compensador automático. Por cuando sólo seusaba hielo en la mezcla, el único contenido de agua que aparecía en el registrográfico era la humedad de la arena.

Para lograr una trabajabilidad aceptable, en las mezclas con tamañosmáximos de agregado de 6 y 3 pulgadas, se empleó más cemento del necesario porconcepto de resistencia. Por cuanto no se disponía de puzolana ni de cenizavolante (fly-ash) para ayudar en la trabajabilidad, sólo se utilizó el cemento.

En atención a que fue necesario colocar un concreto con ceroasentamiento al pie de los monolitos de la presa de toma, la mezcla con tamañomáximo de agregado de 3 pulgadas fue modificada para obtener una mezcla decero asentamiento, mediante el uso de un retardador superplastificante quepermitió una reducción del agua de mezcla y una reducción de cemento de 195 a170 kgf/m3.

La mezcla que se colocó en el interior de la presa y cuyo volumen en laetapa inicial fue de un millón de metros cúbicos tuvo la siguiente dosificación:

MEZCLA EWA-6Resistencia de diseño 140 kgf/cm2 (28 días)Tamaño máximo 6 pulgadasAditivo reductor de agua e incorporador de aire -Contenido de cemento 144 kgf/m3

Agregado fino 561,6 kgf/m3

Agregado grueso3/8" – 3/4" (4,8 a 19 mm) 324,0 kgf/m3

3/4" – 11/2" (19 a 38 mm) 388,8 kgf/m3

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11/2" – 3" (38 a 76 mm) 432,0 kgf/m3

3" – 6" (76 a 152 mm) 453,6 kgf/m3

Total agregado 2.160 kgf/m3

Relación agua/cemento 0,72Asentamiento 66 mm (2,6 pulgadas)Contenido de aire 5,5%

La resistencia a los 28 días (promedio de 3.836 ensayos) resultó de 179,2kgf/cm2 con un coeficiente de variación de 17,6%; a los 90 días la resistencia fuede 216,2 kgf/cm2 y un coeficiente de variación de 14,5%.

XIII.10.5 Control del Concreto Fresco y Muestreo

Temperatura. Con el fin de minimizar el incremento de la temperatura, elconcreto era preenfriado y salía de la planta con una temperatura de 9ºC.Debido a la fluctuación de la humedad de la arena, la temperatura mínima real varió entre 8,6ºC y 9,7ºC. Ocasionalmente se llegó a vaciara 11,6ºC.Además el preenfriamiento, en algunas áreas más limitadas de la obra, elconcreto fue postenfriado mediante la utilización de tubos empotrados, através de los cuales se hizo circular salmuera refrigerada.Muestreo. Las muestras de concreto fresco fueron cernidas por el cedazode 2" (51 mm) y el material pasante se ensayaba en lo relativo a asentamiento, peso unitario y contenido de aire.Asentamiento. Cuando se detectaba un terceo inaceptable o erróneo, el operador de la planta era notificado inmediatamente. El supervisor del turno, por parte de la Inspección, decidía si el terceo debía descartarse.Toma de Cilindros. Los moldes de prueba consistían en cilindros de acero,de 15 x 30 cm, que se llenaban con el concreto fresco pasante del cedazode 2" (51 mm). Se moldeaban suficientes cilindros para la realización deensayos de compresión, a los 7, 28, 90 y 365 días.Número de Cilindros. Normalmente se hacían entre 10 y 14 cilindros de prueba por día, los 7 días de la semana. En el momento cumbre de la construcción, el cuarto de curado del Laboratorio de Concreto llegó a contener aproximadamente 6.000 cilindros de prueba. Usualmente, en ellaboratorio se ensayaban 50 cilindros por día.

XIII.10.6 Transporte y ColocaciónEl concreto era transportado desde la planta de concreto hasta el punto

de entrega a una cablevía mediante locomotoras que arrastraban un vagón con dostolvas de 8 yardas cada una; allí era vaciado a los baldes del cablevía.

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El concreto en masa fue consolidado mediante vibradores de inmersión,accionados por aire comprimido y manipulados por dos operadores. En algunoscasos, en que el acceso era restringido o donde era necesario vaciar el concretodesde una altura mayor de dos metros, se utilizaron dispositivos denominados`trompa de elefante�, fijados a la parte inferior de los baldes de concreto. En lassecciones estructurales se dispusieron capas máximas de 50 cm de profundidad.En las secciones de concreto masivo, cuando se vaciaba sobre roca de fundación osobre un concreto que tuviese más de 14 días, las capas alcanzaron un metro deespesor, en otros casos, las capas fueron de dos metros.

XIII.10.7 Juntas de ConstrucciónEn lo que respecta a la cara inclinada aguas abajo de la presa original,

sobre la cual debía colocarse el concreto de realzamiento, fue necesaria unapreparación especial. Esta consistía en remover de la superficie el morterometeorizado, sin dislocar el agregado empotrado, con el propósito de crear unasuperficie rugosa y sana. Se comprobó que con el tratamiento del chorro aire-aguaa alta presión se obtenía una superficie satisfactoria; la rugosidad, con depresionesde 3 a 5 mm entre el agregado grueso, era adecuado para lograr una resistencia alcorte suficiente en la superficie de contacto entre el concreto viejo y el nuevo de lapresa. No se usó mortero entre las juntas de construcción horizontales.

Todo el concreto defectuoso expuesto en las juntas de construcción, fueretirado antes de la colocación de la próxima capa de concreto hasta unaprofundidad equivalente al tamaño máximo del agregado utilizado. Las áreas sobrelas que se debía vaciar nuevo concreto fueron recubiertas con un agente adherentede resina epóxica.

En aquellas áreas donde las reparaciones debían quedar a la vista, elcemento usado para el relleno fue una mezcla de cemento blanco y cementoPortland normal, según la proporción necesaria para lograr que el color de lareparación fuese lo más parecido posible al concreto circundante.

XIII.11 GROUTING

Las reparaciones, vaciados `de segunda etapa� y rellenos para lanivelación de equipos que se realizan con los concretos y morteros convencionales,por contener cemento Portland, sufren la típica retracción y se contraen, pudiendosepararse el parche o relleno recién colocado del resto de la pieza. Esacircunstancia hace que la reparación o nivelación efectuada sea ineficiente. Paraevitar ese efecto, se han desarrollado morteros de `retracción compensada� eincluso, a veces, hasta expansivos, que reciben el nombre genérico de `grouting�(del inglés `grout�: Mezcla para llenar juntas). Esta denominación es de usofrecuente en Venezuela. Son productos muy efectivos, tienen buena adherencia y

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altas resistencias iniciales. Deben manejarse con cuidado, por personal conexperiencia y según las instrucciones de las Hojas Técnicas que deben suministrarlos proveedores, usualmente productores de aditivos químicos.

En el extremo de la escala, existen los morteros superexpansivos (véaseSección XIII.15) que se utilizan, exitosamente, como fracturadores o demoledores,en competencia con los explosivos detonantes.

XIII.12 CONCRETOS EPÓXICOS

Son morteros y concretos cuya matriz conglomerante es una resina y nocemento, generalmente con base en adhesivos epóxicos (polímeros sintéticos) delos cuales hay gran variedad. Estos adhesivos se generan por la mezcla de dosproductos, una `resina� y un `endurecedor�, que deben unirse inmediatamenteantes de su uso. Dentro de la masa formada, se incorporan los agregados quedeben ser de alta resistencia y estar limpios.

Los usos principales de estos productos son las reparaciones y losvaciados de protección (véase Capítulos XVI y XVII). Aun cuando los hay demuchos tipos, sus propiedades más frecuentes suelen ser las muy altas resistenciasmecánicas a las pocas horas, la impermeabilidad y su eficiente protección ante laagresión de agentes químicos.

Desde la década de los años 70 se utiliza un material compuesto (FRP)formado por una matriz epóxica y refuerzo de fibras que pueden ser: Vidrio ocarbono. Combina una alta resistencia con un espesor acabado de pocoscentímetros, por lo que son ventajosos para: i) reparaciones; ii) refuerzos a flexión,compresión y cortante; iii) confinamiento del concreto; iv) aumento de laductilidad y; v) control de agrietamiento.

Diferentes son los concretos y morteros de cemento Portland impregnadoso infiltrados con un monómero que luego es polimerizado. El más conocido es elepoxi, aunque también se utiliza látex acrílico, polimetilmetacrilato y otros. Seobtiene mayor resistencia mecánica y química, así como dureza y rigidez.

XIII.13 CONCRETO SIMPLE

Se denomina así un concreto no reforzado, empleado en la construcción;incluye miembros cuyas cuantías de refuerzo son inferiores a los mínimosrequeridos por las Normas vigentes. Los requerimientos para el empleo de estematerial, cuya resistencia no debe ser inferior a 210 kgf/cm2, se dan en la NormaCOVENIN 1753, Capítulo 19, el cual es esencialmente coincidente con loestablecido en el código ACI 318-2002. Se establecen allí los criterios de diseñoy verificación de la seguridad.

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XIII.13.1 Tipos de MiembrosDe acuerdo con la Sección 19.2.2 de la citada Norma COVENIN, el uso

del concreto simple en miembros estructurales está limitado a: “(i) Miembros enlos cuales todas las condiciones de carga generan acciones de arco a lacompresión, incluidos los efectos sísmicos; (ii) Muros y pedestales; (iii)Miembros apoyados en forma continua sobre el terreno o sobre otros miembrosestructurales capaces de suministrar soporte continuo a solicitacionesverticales. No se autoriza el empleo de concreto simple en columnas, ni enzapatas apoyadas sobre pilotes”.

XIII.13.2 LimitacionesDado que la integridad estructural del concreto simple sólo depende de las

propiedades del concreto, su uso debe limitarse esencialmente a miembros que: i)se encuentran sometidos a tensiones de compresión; ii) pueden toleraragrietamiento aleatorio sin detrimento de su integridad estructural; y iii) aquellosen los cuales no se presupone ductilidad alguna en su diseño.

Aun cuando en el Código ACI 318 se autoriza el empleo de concretossimples hechos con agregados livianos, con ciertas restricciones, la falta deexperiencia en nuestro medio sobre este tipo de concretos simples aconseja noautorizar su empleo.

El empleo de concreto simple o no reforzado en zonas sísmicas, sólo seautoriza en forma muy restringida, debido a las inevitables incertidumbres en laevaluación de las solicitaciones debidas a sismos que, en el concreto reforzado, soncubiertas por la ductilidad y continuidad que confiere el acero de refuerzo.

XIII.13.3 JuntasEn obras de concreto simple, las juntas son el único medio de controlar

las tensiones debidas a fluencia, retracción y efectos de temperatura. Por estarazón, los miembros de concreto no reforzado requieren juntas de construcción ode aislamiento. Estas tienen la finalidad de que no se desarrollen tensiones detracción o de flexión en la sección de la junta después de su agrietamiento. Estasjuntas no son necesarias cuando el agrietamiento aleatorio no afecte la integridadde la estructura y sea aceptable, como por ejemplo, agrietamientos transversales enun pedestal continuo de un muro. Para que las juntas se consideren suficientementeefectivas se requiere, una reducción de por lo menos 25% del espesor del miembro.

XIII.14 CONCRETO ARQUITECTÓNICO

Se utiliza este nombre para designar partes de la obra de concreto querequieren un tratamiento diferente a fin de obtener un efecto estético determinado.La diferencia puede ser: En la composición de la mezcla, en el encofrado o en elacabado de la superficie.

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XIII.14.1 Concretos ColoreadosRepresenta la alternativa a pintura superficial de obras de concreto como

puentes, muros y pavimentos. La influencia que cada material componente delconcreto tiene en el color del concreto endurecido, es función de la superficieespecífica de cada componente. Por tanto, el color del cemento es determinante,el de la arena influye algo y el del agregado grueso es irrelevante, a menos quequeden expuestos por un tratamiento posterior. Usualmente se emplea cementoblanco y arena de color claro o semejante al pigmento que va a usarse. Son varioslos colores que pueden lograrse en el concreto:

• Sin pigmentos adicionales se obtiene el blanco del cemento empleado, tanto mejor cuanto más claro es el color de la arena. También puede añadirse óxido de titanio. Los agregados deben estar libres de polvillo y de arcilla. Debe emplearse caliza blanca o cuarzo como agregado grueso,si va a ser expuesto; la alternativa es utilizar un color contrastante para crear efectos.

• Con óxidos de hierro pueden lograrse varios colores: Amarillo (el más fácil), ladrillo, rojo (difícil) y negro (queda gris muy oscuro). El negro dehumo es difícil de humedecer y dispersar, por lo que tiende a flotar.

• Con óxido de manganeso se logra marrón. La alternativa es usar óxidos de hierro rojo y amarillo.

• El verde se obtiene con óxido de cromo y el azul con Phtalocianina o conóxido de cobalto.

La dosificación de los pigmentos se expresa como porcentaje en pesoreferido al peso de cemento. Las cantidades oscilan entre 2% y 8% que no alteran,sensiblemente, los valores de asentamiento y de resistencia. Cuando se trata depisos, la alternativa es no mezclar los pigmentos con el concreto sino esparcirlosen la superficie fresca y alisar con llana. Adicionalmente al efecto de color, lospigmentos proporcionan mayor dureza superficial.

Para mantener la uniformidad del color se recomienda lo siguiente:

• El agua debe estar libre de cualquier sustancia que pueda causar manchas.

• Comprar todo el agregado requerido en un solo lote, si es poco volumen.De lo contrario, inspeccionar el sitio de explotación para asegurar la semejanza en el color de lotes sucesivos.

• Destinar una mezcladora exclusiva para el concreto coloreado o lavarla muy bien después del mezclado del concreto convencional.

• Usar encofrados limpios, metálicos (sin óxido), plásticos o de madera suave cepillada, con espesor no menor de 2,5 cm. Sin clavos alambre o trozos de barras.

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• Los tiempos de desencofrado y de curado deben ser iguales para todos losmiembros de concreto que deban tener igual color.

• Una ligera limpieza con chorro de arena (`sandblasting�) produce una apariencia más uniforme de la superficie.

XIII.14.2 Concreto TexturizadoPara obtener este efecto, se modifica la superficie interior de los

encofrados, con lo que se obtiene una textura en la superficie de los elementos deconcreto, usualmente en muros de fachada. Es posible adherir, al interior delencofrado, figuras de diseño particular, que luego quedarán reproducidas `ennegativo�. El resultado se traduce en obras de concreto más agradables a la vista enautopistas, parques y vecindarios.

Para obtener una superficie rugosa o rústica en pórticos y muros, en elinterior del encofrado se aplica aditivo retardador de fraguado, para que la lechadade cemento en contacto con las formaletas no fragüe, y se desprenda aldesencofrar, lo cual debe realizarse entre 24 y 48 horas máximo, después delvaciado. Luego se lava y se cepilla para exponer el agregado.

XIII.14.3 Concreto Impreso o EstampadoEs un procedimiento para lograr texturas, a veces colores, en pavimentos,

aceras o caminerías de concreto. Se esparce el pigmento en la superficie fresca y seaplica, manualmente, un conjunto de `pisones� que tienen estampado, en lasuperficie, el negativo del motivo que se desea reproducir en el concreto. Es usualestampar formas geométricas o imitación de madera, piedras, ladrillos, baldosas,adoquines y otras. Las imitaciones requieren el uso del pigmento adecuado.Pueden verse ejemplos en algunas aceras de la avenida Francisco Solano y en elBoulevard de Sabana Grande, en Caracas.

XIII.15 MORTEROS SUPEREXPANSIVOS

Los morteros superexpansivos son utilizados como fracturadores derocas, piezas de concreto y otros elementos, sin que sea necesario producir unaexplosión. El 'agente demoledor no explosivo' (ADNE) es uno de estos productos,patentado en Japón a finales de la década 1970/1980. Las experiencias pioneras enVenezuela se remontan al año 1982 y fueron recogidas en las memorias deITA/AITES Túneles, Caracas, 1984. Se han empleado por ejemplo, para fracturarrocas así como en la demolición de obstáculos para los túneles y estructurassubterráneas del Metro de Caracas (Monjak,1990).

XIII.15.1 ProcedimientoTípicamente, el ADNE se mezcla con agua en una relación cercana al 0,30

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en peso (� = 0,30). A las 24 horas de haberse iniciado el fraguado, el productodesarrolla un esfuerzo expansivo de 300 kgf/cm2, llegando a alcanzar valores quesuperan los 850 kgf/cm2. Se requieren condiciones apropiadas y controladas deaplicación como son el confinamiento y la temperatura, que debe estar en el rangode -5°C a + 50°C. El confinamiento se logra introduciendo el mortero fresco endiscontinuidades preexistentes (como grietas o fallas en la roca) o en perforacionespracticadas para tal fin (barrenos). Al fraguar el mortero y producirse la expansión,provoca la fractura del elemento que, posteriormente, puede ser retirado en trozos.

XIII.15.2 Avances RecientesYa en el siglo XXI, se han empleado herramientas tecnocientíficas de

investigación y desarrollo, aplicadas en modelos teóricos y en prototipos físicosque facilitaron el estudio integral del fenómeno de expansividad. Se utilizósimulación termoquímica y termodinámica así como ensayos de curado aceleradoy envejecimiento temprano.

En cuanto a las nuevas tecnologías de producción, se ha empleado: Lamicronización o pulverización límite, para alcanzar valores de finura Blaine muysuperiores a los 5.000 cm2/gramo; la incorporación de polímeros naturales ysintéticos; la adopción de sistemas de amalgamado molecular; y la utilización deprocesos controlados en extremos de temperatura, presión y flujo.

Todo lo anterior ha permitido obtener esfuerzos expansivos sobre los1.300 kgf/cm2, a las 24 horas, en una temperatura ambiente de 20ºC.

REFERENCIAS

ACI 207.1R-96 Mass Concrete.ACI 213 R-99 Guide for Structural Lightweight Aggregate Concrete.ACI 303 R-91 Guide to Cast-in Place Architectural Concrete Practice.ACI 363 R-97 State of the Art Report on High Strength Concrete.ACI 506 R-95 Guide to Shotcrete.ACI 506.2 -95 Specification for Shotcrete.ACI 523.1R-92 Guide to Cast-in-Place Low-Density Concrete.ACI 544.1R-96 State of the Art Report on Fiber Reinforced Concrete.ACI 548.1R-97 Guide for the Use of Polymers in Concrete.ACI 549 R-97 State of the Art Report on Ferrocement.MONJAK TOMISLAV. El Agente Demoledor No-Explosivo (ADNE) y los criterios ingenierilesprácticos para la iniciación de fracturas controladas en rocas y estructuras de concreto.Trabajo de ascenso a la categoría de Profesor Agregado, UCV, Caracas, 1990.PORRERO JOAQUÍN. Preparación y control de los concretos para los sistemas de paredesestructurales. AVESIPE, Caracas, 1980.ROO HERMAN. Comunicación personal, Caracas, 2003.

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CAPÍTULO XIVEVALUACIÓN DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIADEL CONCRETO

El concreto es un material heterogéneo cuya calidad depende de numerosasvariables entre las cuales se han señalado:

a) Las características de cada uno de los materiales componentes por los queestá formado;

b) Las proporciones en que esos materiales son mezclados entre sí;c) Los procedimientos de mezclado;d) El transporte;e) La colocación y compactación, y;f) El curado.

Todo ello da lugar a que, aun para una misma clase y tipo de concreto, elmaterial presente una cierta variabilidad en sus propiedades. Hay que añadir que,en general, los métodos que se disponen para determinar las propiedades delconcreto también son poco precisos, puesto que tanto en la preparación de lasprobetas como en sus ensayos, se considera que se producen variaciones. De modoque en la evaluación de la calidad del concreto se deben incluir dos aspectos: Elconcepto de valor promedio y el de la dispersión o variabilidad.

El control de calidad es el instrumento con el que se trata de disminuir lavariabilidad de todas y cada una de las facetas del concreto; desde su dosificaciónhasta el producto final. Hoy en día se entiende por control de calidad no sólo elplan correctivo de medidas, comparaciones y enmiendas, sino los planes globalesorganizativos que tienen que ver con el material, con los procedimientos, con laempresa y con las condiciones generales. Cuanto más eficiente sea ese control,mejor calidad dentro de su escala tendrá ese producto.

Sin embargo, debido a la naturaleza heterogénea del concreto, lascondiciones de los equipos de producción y de medición, y las características delos procedimientos empleados, la variabilidad tiene un límite práctico por debajodel cual no puede ser disminuida. Tal variabilidad debe ser aceptada y consideradaal evaluar el concreto como un material estructural.

XIV.1 OBJETO

El propósito esencial de este Capítulo es establecer procedimientos con

323



un fundamento estadístico, que ayuden a planificar la ejecución de ensayos y elmanejo de los resultados de la manera más eficiente posible, tanto en lo referenteal control de calidad como al cumplimiento de las especificaciones.

Los procedimientos que se presentan han sido elaborados para el concreto,con especial referencia al análisis y tratamiento de los resultados de los ensayosnormativos a la compresión. Sin embargo, los principios estadísticos utilizados songenerales y, por tanto, también son útiles para el tratamiento de resultados deensayos que evalúen otras propiedades del concreto o también las de cualquier otromaterial como por ejemplo el acero de refuerzo (véase Capítulo XVIII).

En el concreto pueden ser críticas otras solicitaciones, diferentes a laresistencia a la compresión, tales como: La capacidad de transmitir corte, laretracción, la durabilidad, el desprendimiento de calor u otras; sin embargo, laspruebas de compresión siguen significando un índice adecuado para conocer lacalidad general del material y su variabilidad.

Un gran número de propiedades del concreto, incluida su resistencia a lacompresión, se determinan sobre muestras del material tomado cuando todavía seencuentra en su estado fresco y antes de ser colocado en los moldes o encofrados.Por esta razón, sus resultados no pueden expresar la calidad real que tendrá elmaterial en el elemento estructural. Lo que reflejan es su calidad potencial, quesólo se desarrollará en el concreto de la obra si, complementariamente, lasoperaciones de colocación, compactación y curado son bien ejecutadas.

Mediante los procedimientos que aquí se describen, desde el momentoen que se disponga de los resultados de los primeros ensayos se podrá lograr unaestimación de la calidad del concreto, con un aceptable sustento probabilístico. Esclaro que, cuanto más numerosos sean los resultados de los ensayos de que sedisponga, la calidad del material se podrá conocer con mayor precisión yseguridad; de igual modo, las medidas correctivas que se pudieran sugerir podránser más acertadas.

Los procedimientos estadísticos se basan en el supuesto de que losensayos han sido bien ejecutados sobre muestras representativas del material,tomadas al azar, dando a cualquiera de las partes constitutivas las mismasoportunidades para ser elegidas como muestras. La selección de muestras basadasen criterios personales puede conducir a resultados distorsionados, carentes devalidez. La tarea de selección de muestras se facilita con el uso de tablas denúmeros aleatorios.

Los textos del presente Capítulo están esencialmente basados en untrabajo elaborado por el Profesor Joaquín Porrero en 1982, en colaboración con ungrupo de investigadores y docentes del Instituto de Materiales y ModelosEstructurales, IMME, de la Universidad Central de Venezuela. Ese trabajo sirvió debase para la estructuración de la Norma COVENIN 1976, “Evaluación de losEnsayos de Resistencia del Concreto”, publicada en 1987, reaprobada en 1999 yrevisada a inicios de 2003.

324



XIV.2 VARIACIONES DE LA CALIDAD DEL CONCRETO

Las variaciones que presentan los resultados de los ensayos del concretotienen dos orígenes: Por un lado las variaciones reales de calidad que tiene elmaterial y, por el otro, las variaciones aparentes provenientes de la imprecisiónintrínseca de los ensayos (procedimientos, personal, equipos, medio ambiente).Cuando se trata de la resistencia del material, las principales causas de estasvariaciones se indican en la Tabla XIV.1; las principales fuentes de variación de losensayos se indican en la Tabla XIV.2.

Cuando los ensayos se hacen de forma adecuada, siguiendodetenidamente sus métodos, las variaciones que introducen son de una magnitudbastante menor que las producidas por las reales alteraciones del concreto comomaterial. Por el contrario, cuando los ensayos se hacen en forma inadecuada odescuidada en algunas de sus partes, las variaciones que se producen pueden llegara igualar o superar a las debidas al material. Los ensayos mal hechos puedenindicar graves deficiencias de calidad y variabilidad del concreto que, en realidad,no existen (véase Sección XIV.9.2). Basados en esos resultados, cualquier plan decontrol termina siendo inoperante.

XIV.3 ALCANCE DE LOS PRINCIPIOS ESTADÍSTICOS

La estadística permite condensar datos y presentarlos en formaprobabilística, de manera que sean más fácilmente comprensibles y comparables.Constituye la herramienta más adecuada y útil de la cual se dispone para el controlde la calidad, tanto en su etapa de planificación como en la interpretación de losresultados. Sin embargo, la estadística en sí no permite la toma de decisiones; éstastienen que basarse en criterios de otra índole.

La información estadística permite calcular las probabilidades de que seexcedan, o se alcancen, ciertos límites que deben ser fijados por procedimientosajenos a ella; éstos se encuentran frecuentemente basados en estimaciones,acuerdos o decisiones condicionadas por la experiencia. Lo importante es que unavez convenidos unos límites de calidad, se mantengan invariables en todas lascircunstancias, lo cual establecerá una referencia segura a la cual atenerse.

XIV.4 SÍMBOLOS

En este Capítulo se emplean los siguientes símbolos:Xi = Un valor individual cualquiera.X = Promedio o media muestral.� = Media del universo.S = Desviación estándar muestral.Se = Desviación estándar de los ensayos.

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� = Desviación estándar del universo.�Con = Desviación estándar del concreto, excluida la de los ensayos.� = Coeficiente de variación muestral.n = Número de datos de la muestra.d = Rango.kr = Factor de ponderación del rango.z = Variable tipificada de la distribución normal.

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TABLA XIV.1PRINCIPALES FUENTES DE VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO COMO MATERIAL

A) CAUSAS DE LAS ALTERACIONES DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO• Control deficiente de las proporciones de dosificación de cualesquiera de los materiales componentes de la mezcla, incluidos los aditivos, especialmente faltade exactitud en la medida del agua.• Cambios no controlados en la humedad de los agregados, especialmente si estos cambios son de magnitud importante y/o bruscos.• Alteraciones de la granulometría de los agregados, especialmente en el contenido de ultrafinos como: polvo y arcillas.• Variaciones en la calidad intrínseca de los agregados, tales como: forma de laspartículas y capacidad de absorción de agua.• Variaciones en la calidad del cemento que se está usando, principalmente si hay cambios de marca de este producto.• Variaciones en la eficiencia de los aditivos, si es que se usan.• Cambios no controlados de las condiciones ambientales en que se hace la mezcla, principalmente de la temperatura ya que la trabajabilidad de la mezcla cambia con ella. Para que no se altere la resistencia, se deben compensar estos cambios modificando el diseño (dosis de cemento) y no alterar la proporción agua/cemento.• Adición de agua no prevista, la cual se hace necesaria para poder colocar concreto que perdió trabajabilidad debido al tiempo de transporte y una espera prolongada más allá de lo previsto (Nota 1).

B) ALTERACIONES POR SEGREGACIÓN

• Deficiencias en el mezclado debidas a mal funcionamiento o mal manejo de lamezcladora (Nota 2). Detectadas en la obra, personal experimentado puedeponerlas en evidencia con el Cono de Abrams.

Nota 1Las muestras pueden ser tomadas a la salida de la mezcladora, a la llegada a la obra o en elmomento en que el concreto está siendo colocado; por lo tanto las alteraciones debidas altransporte y la espera podrán o no influir en los ensayos, según el lugar y momento de la tomade la muestra.Nota 2En realidad las deficiencias del mezclado pueden pasar desapercibidas en los ensayos debido aque, en el remezclado de la muestra que se hace posteriormente a su toma, puede suavizarseen parte la heterogeneidad, especialmente si el volumen de la muestra es considerable. Cuandohay problemas de este tipo, se recomiendan pruebas específicas de eficiencia del mezclado,según la Norma COVENIN 633, "Concreto premezclado. Requisitos" (ASTM C 94).


XIV.5 PARÁMETROS ESTADÍSTICOS

Algunos de los parámetros estadísticos fundamentales se dan a continuación.

• Promedio, X. Es la tendencia central del valor del resultado de los ensayoso datos.

X = [�n1 Xi ] /n (14.1)

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TABLA XIV.2PRINCIPALES FUENTES DE VARIACIÓN APARENTE DE RESISTENCIA EN LOS ENSAYOS DE CONCRETO• Toma inadecuada de la muestra que más bien corresponda a una parte

segregada de la mezcla y que no sea representativa de la calidad del producto.• Remezclado inadecuado de la muestra y confección de las probetas de ensayo

con partes no homogéneas de esa muestra, segregada por la propia operación de muestreo.

• Técnicas inadecuadas de llenado y compactación de los moldes en las que no se cumplen estrictamente los requisitos normativos, incluidas las característicasde la barra compactadora.

• Alteración del material de las probetas por inadecuado traslado prematuro de las mismas, que pueden sufrir golpes o vibración por el transporte.

• Conservación de las probetas antes de ser desmoldadas, en ambientes de temperaturas extremas, alejadas de las exigidas por las Normas. Si los moldes están tapados, las temperaturas altas producen un aceleramiento del desarrollo de resistencias y si, por el contrario, están destapados se produce una desecación que da resistencias iniciales altas (24 horas) pero disminuye la calidad del concreto a la edad normativa de 28 días.

• Conservación de las probetas, en algunos intervalos de tiempo entre el desmoldado y el ensayo, en ambientes no apropiados, principalmente en cuanto a temperatura; tal situación puede suceder cuando hay retardos en el transporte de las probetas al laboratorio, o cuando el ambiente de curado en ese lugar no es apropiado.

• Desecación excesiva de las probetas por sacarlas del ambiente húmedo de conservación mucho tiempo antes del ensayo y mantenerlas durante ese lapso en un ambiente desecante.

• Capas de refrentado excesivamente gruesas y/o mal colocadas. • Mala ejecución del ensayo en sí mismo por mal centrado o inclinación de la

probeta en la prensa de ensayo, aplicación de la carga a velocidad inconveniente, o golpes de carga por mal manejo de las prensas manuales, o deficiencia de las mismas.

• Prensas mal calibradas que pueden marcar cargas diferentes de las que realmente se están aplicando.


• Desviación estándar S. Es el índice estadísticamente más representativode la dispersión o variabilidad de los datos. Se puede calcular mediante lasfórmulas:

(14.2)

En la fórmula anterior, el sustraendo del numerador también puedecalcularse como: n(X)2.

El valor de S también puede calcularse a partir de dos registros deensayos del mismo material, con desviaciones estándar S1 y S2, por medio de lafórmula:

(14.3)

donde:

S = Promedio de la desviación estándar cuando se tiene información de dosregistros de ensayos;S1, S2 = Desviaciones estándar calculadas de los dos registros de ensayos,n1 y n2, respectivamente;n1, n2 = Número de ensayos en cada registro.

• Rango d. Se denomina así a la magnitud de la diferencia entre el valormayor y el menor del grupo de datos que se está considerando.

d = X máx -Xmin (14.4)

• Rango ponderado. Con el rango se puede obtener una estimación dellímite superior de la desviación estándar. Para ello basta multiplicarlo por un valorestadístico, kr, que es función del número de datos o valores; éstos se señalan enla Tabla XIV.3.

S = kr . d (14.5)

El rango ponderado es sumamente útil cuando se dispone de pocosvalores; la información que suministra se considera tan válida como la del cálculode la desviación estándar mediante fórmulas.

328



• Coeficiente de Variación, �. Es la relación entre la desviación estándar y lamedia, expresada usualmente en forma porcentual.

(14.6)

En algunos fenómenos, la variabilidad tiene cierta dependencia de lamagnitud medida. En esos casos, es más adecuado emplear el coeficiente devariación que la desviación estándar como índice de la variabilidad. En el concretono es así, pero sin embargo se usa muy profusamente el coeficiente de variación.

XIV.5.1 Parámetros del UniversoTanto la media X, como la desviación estándar S, son obtenidas con los

datos disponibles y son parámetros muestrales. Se denominan 'estadísticos'. Peroen realidad sólo son estimaciones de la media y de la desviación verdadera delmaterial, valores a los cuales se aproximarán más o que representarán con másprecisión, cuanto mayor sea el número de datos que se haya utilizado en sucálculo.

A los parámetros verdaderos se les denomina parámetros del universo oparámetros teóricos, ya que en realidad el concepto de los mismos es teórico. Parasimbolizarlos se usan las letras griegas � para la medida universal y � para ladesviación estándar universal. Más adelante, en la fórmula (14.8), se indica cómocuantificar probabilísticamente la concordancia entre la media muestral y la deluniverso.

XIV.6 LA DISTRIBUCIÓN NORMAL

Cuando los valores que representan un fenómeno mensurable se colocanen un gráfico cartesiano como el de la Figura XIV.1, que tiene en las abscisas las

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TABLA XIV.3FACTOR DEL RANGO PONDERADO

NÚMERO DE ENSAYOS, n FACTOR, kr2 0,88653 0,59074 0,48575 0,42996 0,39467 0,36988 0,35129 0,336710 0,3249


magnitudes (expresadas por intervalos) y en las ordenadas las frecuencias con lasque ocurren o suceden esos intervalos de magnitudes, se aprecia que los valoresextremos, los muy altos y los muy bajos, son relativamente escasos; por elcontrario, las magnitudes cercanas a la media son abundantes. Para muchosfenómenos la distribución toma una forma acampanada como la de la citadafigura. Así sucede con los resultados de los ensayos de resistencia del concreto ycon otras propiedades de éste y de otros materiales (véase Figuras XIV.1 y XIV.2).

Por su similitud con ciertos fenómenos naturales, pero principalmentepor las facilidades de manejo y cálculo que proporciona, en estadística se sueletomar como modelo de distribución la que se denomina distribución normal, cuyarepresentación aparece dibujada en la Figura XIV.2 y que no es otra sino la clásica`Campana de Gauss�.

Muchas propiedades de los materiales, y en particular la resistencia a lacompresión del concreto, no se distribuyen estrictamente según una curva normal;sin embargo, las diferencias son relativamente pequeñas y quedan ampliamentecompensadas por las ventajas de emplear la distribución normal indicada.

La curva de distribución normal es simétrica, tiene dos mitades igualesque se unen en el valor medio (�). Restando y sumando el valor de la desviaciónestándar (�) al valor medio, se obtienen las magnitudes que corresponden a lospuntos de inflexión de la curva: (� - �) y (� + �), razón por la cual la `esbeltez�de la curva señalará la mayor o menor variabilidad de los datos. Curvas contendencias planas indicarán una gran variabilidad o dispersión (véase FiguraXIV.3).

330


FIGURA XIV.1EJEMPLO DE DISTRIBUCIÓN ESTADÍSTICA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO (FUENTE: PARQUECENTRAL, CARACAS)


El área bajo la curva normal representa la frecuencia o probabilidad deocurrencia del fenómeno. Por tanto, como todos los casos posibles se encuentranbajo la curva, el área total es igual a uno, lo que representa una probabilidad de100%. El área bajo la curva entre dos valores de la variable, representa laprobabilidad de que se presenten resultados entre esos valores. En general,cualquier valor Xi de los señalados en la abscisa de la Figura XIV.1 se puedeexpresar como:

331


FIGURA XIV.2ÁREA BAJO LA CURVA NORMAL ENTRE ALGUNOS PUNTOS SINGULARES

FIGURA XIV.3DISTRIBUCIÓN NORMAL PARA TRES CONCRETOS CON IGUAL RESISTENCIA ESPECIFICADA Y DISTINTOS

VALORES DE DESVIACIÓN ESTÁNDAR


Xi = � + z� (14.7)

donde: z es la variable tipificada de la distribución normal que puede tener valorpositivo o negativo, según el valor Xi sea mayor o menor que �. Obsérvese que enla fórmula (14.7), el sumando z� se encuentra relacionado con el área bajo lacurva, que no es más que una medida de la probabilidad. Así, la probabilidad deencontrar resultados de ensayos entre los límites � - � (z = -1) y � + � (z = 1) esde aproximadamente 68,3% y la probabilidad de encontrar resultados menores de� -2� (z = -2) es de 2,28%.

En la Figura XIV.2 se dan las áreas (o probabilidades) que correspondena varios valores característicos, obtenidos restando y sumando 'z veces' ladesviación estándar (�), al valor medio (�). Esta figura, expresada en términos dela media (�) y de la desviación estándar (�) sigue utilizando el procedimiento detener las magnitudes divididas en 'veces �' respecto a la media, para lo cual lavariable X que representa las magnitudes en el eje de las abscisas, se cambia por elescalar z, variable tipificada; de la fórmula 14.7 se obtiene:

z = (Xi - �) / � (14.7a)

En la práctica, debido a que sólo se dispone de la media muestral X y nola del universo �, se utiliza un estimador representado por:

z = (Xi - X) / � (14.7b)

Si el resultado es un valor positivo de z, indica que el valor Xi es superiora la media y la probabilidad de ocurrencia es superior al 50%, según se compruebaen la Tabla XIV.4. De forma similar, la probabilidad asociada a un valor negativode z (menor al 50%) se indica también en la Tabla XIV.4. En ésta se dan lasrelaciones entre la variable z y la probabilidad de ocurrencia de valores menoresque el límite representado por esta variable; tal como se ha dicho, z puede serpositiva o negativa, dependiendo de que Xi sea mayor o menor, respectivamente,que X.

Cualquiera de los parámetros involucrados en las fórmulas (14.7a) ó(14.7b), pueden ser incógnitas: el valor (Xi), la probabilidad de ocurrencia (áreaasociada a 'z'), el valor medio (X) y, en ciertas circunstancias, hasta la desviaciónestándar (S). La relación que permite calcular la precisión de la media obtenida conn ensayos es la siguiente:

(14.8)

332



333


TABLA XIV.4RELACIONES ENTRE Z Y EL ÁREA BAJO LA CURVA DE LA DISTRIBUCIÓN NORMALIZADA (*)

ÁREA z ÁREA z ÁREA z ÁREA z0,0006 -3.25 0,1469 -1,05 0,8749 +1,15 0,00001 -4,2650,0007 -3,20 0,1587 -1,00 0,8849 +1,20 0,0001 -3,7190,0008 -3,15 0,1711 -0,95 0,8944 +1,25 0,001 -3,0900,0010 -3,10 0,1841 -0,90 0,9032 +1,30 0,005 -2,5760,0011 -3,05 0,1977 -0,85 0,9115 +1,35 0,01 -2,3260,0013 -3,00 0,2119 -0,80 0,9192 +1,40 0,02 -2,0540,0016 -2,95 0,2266 -0,75 0,9265 +1,45 0,025 -1,9600,0019 -2,90 0,2420 -0,70 0,9332 +1,50 0,03 -1,8810,0022 -2,85 0,2578 -0,65 0,9394 +1,55 0,04 -1.7510,0026 -2,80 0,2743 -0,60 0,9452 +1,60 0,05 -1,6450,0030 -2,75 0,2912 -0,55 0,9505 +1,65 0,06 -1,5550,0035 -2,70 0,3085 -0,50 0,9555 +1,70 0,07 -1,4760,0040 -2,65 0,3264 -0,45 0,9599 +1,75 0,08 -1,4050,0047 -2,60 0,3446 -0,40 0,9641 +1,80 0,09 -1,3410,0054 -2,55 0,3632 -0,35 0,9678 +1,85 0,10 -1,2820,0062 -2,50 0,3821 -0,30 0,9713 +1,90 0,15 -1,0360,0071 -2,45 0,4013 -0,25 0,9744 +1,95 0,20 -0,8420,0082 -2,40 0,4207 -0,20 0,9772 +2,00 0,25 -0,6740,0094 -2,35 0,4404 -0,15 0,9798 +2,05 0,30 -0,5240,0107 -2,30 0,4602 -0,10 0,9821 +2,10 0,35 -0,3850,0122 -2,25 0,4801 -0,05 0,9842 +2,15 0,40 0,2530,0139 -2,20 0,5000 0,00 0,9861 +2,20 0,45 -0,1260,0158 -2,15 0,5199 +0,05 0,9878 +2,25 0,50 00,0179 -2,10 0,5398 +0,10 0,9893 +2,30 0,55 +0,1260,0202 -2,05 0,5596 +0,15 0,9906 +2,35 0,60 +0,2530,0228 -2,00 0,5793 +0,20 0,9918 +2,40 0,65 +0,3850,0256 -1,95 0,5987 +0,25 0,9929 +0,45 0,70 +0,5240,0287 -1,90 0,6179 +0,30 0,9938 +2,50 0,75 +0,6740,0322 -1,85 0,6368 +0,35 0,9946 +2,55 0,80 +0,8420,0359 -1,80 0,6554 +0,40 0,9953 +2,60 0,85 +1,0360,0401 -1,75 0,6736 +0,45 0,9960 +2,65 0,90 +1,2820,0445 -1,70 0,6915 +0,50 0,9965 +2,70 0,91 +1,3410,0495 -1,65 0,7088 +0,55 0,9970 +2,75 0,92 +1,4050,0548 -1,60 0,7257 +0,60 0,9974 +2,80 0,93 +1,4760,0606 -1,55 0,7422 +0,65 0,9978 +2,85 0,94 +1,5550,0668 -1,50 0,7580 +0,70 0,9981 +2,90 0,95 +1,6450,0735 -1,45 0,7734 +0,75 0,9984 +2,95 0,96 +1,7510,0808 -1,40 0,7881 +0,80 0,9987 +3,00 0,97 +1,8810,0885 -1,35 0,8023 +0,85 0,9989 +3,05 0,975 +1,9600,0968 -1,30 0,8159 +0,90 0,9990 +3,10 0,98 +2,0540,1056 -1,25 0,8289 +0,95 0,9992 +3,15 0,99 +2,3260,1151 -1,20 0,8413 +1,00 0,9993 +3,20 0,995 +2,5760,1251 -1,15 0,8531 +1,05 0,9994 +3,25 0,999 +3,0900,1357 -1,10 0,8643 +1,10 0,9999 +3,719

0,99999 +4,265(*) Áreas o probabilidades en tanto por uno, resultado de la integral desde z = - �, hasta el valor zindicado.


donde z' sigue siendo la variable tipificada de la distribución normal, pero serefiere a la población de promedios de grupos de n ensayos. Obsérvese que cuandon se hace muy grande la diferencia entre � y X tiende a ser nula; es decir elpromedio de todos las 'promedios' tiende a la media del universo.

Para calcular la dispersión que resulta de las dispersiones debidas a variascausas diferentes (�1, �2, .... �n) incluyendo la desviación estándar (Se), se sumanen forma cuadrática por medio de la fórmula siguiente:

�2 = �n1 �2

i (14.9)

Estrictamente, esta fórmula sólo es válida cuando las variables, en estecaso las causas de �, son independientes entre sí.

XIV.7 APLICACIÓN

XIV.7.1 Resistencia Especificada en el Proyecto EstructuralPara el cálculo estructural se toma como resistencia de referencia del

concreto la correspondiente a los ensayos de compresión que se hacen en probetasnormalizadas del material (véase Sección XI.2). Pero los resultados de esosensayos no son iguales entre sí, existen variaciones porque la resistencia de unmaterial no es un parámetro determinístico sino probabilístico; al respecto debenhacerse las siguientes consideraciones:

• La resistencia media no resulta adecuada como valor de referencia, ya quees independiente de la dispersión o variabilidad de los datos, dejando asífuera de control ese parámetro; además, su empleo implicaría aceptar quela mitad del concreto colocado en obra tendría una resistencia real inferior a la resistencia de referencia.

• Por seguridad de la estructura pareciera conveniente que ninguna parte del concreto que se coloca tuviera resistencia menor que un determinadovalor Fc escogido para el diseño. Sin embargo, los principios estadísticosseñalan que no es posible establecer como resistencia para el ensayo normativo un valor mínimo; por pequeña que sea, siempre habrá una probabilidad de que se presenten valores menores del Fc especificado. Para que, con la resistencia de un concreto, esta probabilidad termine siendo prácticamente nula, habría que establecer un valor límite muy bajo lo cual resultaría antieconómico.

• En la práctica se emplea como resistencia de referencia o resistencia de cálculo especificada en el proyecto estructural, Fc, un valor debajo del cual se acepta que quede una determinada fracción del concreto que se denomina 'fracción defectuosa', o 'cuantil' (véase Figura XIV.3); es decir,

334



entre las bases de la confiabilidad estructural se acepta explícitamente, que la resistencia de cálculo Fc se encuentra asociada a una cierta probabilidad de no ser excedida, lo cual no es más que el reconocimientode la variabilidad propia del concreto. En el caso de la Norma COVENIN1753, ese cuantil es igual o menor que el 9%.

XIV.7.2 Implicaciones del Control en la SeguridadLa resistencia de proyecto Fc, se establece con base en los requerimientos

estructurales y, obviamente, en las posibilidades técnicas de fabricar ese tipo deconcreto.

La fracción defectuosa está intrínsecamente establecida en cada Norma decálculo. Para estructuras especiales (reactores nucleares, represas de concreto) lasNormas suelen considerar o bien cuantiles más reducidos o una mayoración de lasacciones. Una vez fijados ambos valores, Fc y cuantil (fracción defectuosa oprobabilidad de no excedencia), deben mantenerse tanto en el diseño de mezclacomo en el diseño estructural; las comprobaciones de control deberán satisfacerlos valores seleccionados.

Cuando no se cumplan los requisitos de resistencia especificada deproyecto o la fracción defectuosa resulte ser mayor, el concreto tendrá una calidadinferior a la prevista y por tanto se estará afectando la seguridad de la obra. Por elcontrario, en un concreto que cumpla ambos requisitos, la posibilidad de que seelabore un volumen sustancial de material con resistencias tan bajas como paraamenazar la seguridad de la estructura, resulta altamente improbable.

En la práctica, sin embargo, en algún momento pueden aparecer valoresde resistencias anormalmente bajos, debido, entre otros, a errores accidentales uocasionales. Estos casos deben ser tratados de manera especial y los valoresinvolucrados, en caso de comprobarse la anomalía, no deben formar parte de lapoblación de datos que representan al concreto producido.

XIV.7.3 Mayoración de ResistenciasPara poder satisfacer la resistencia de cálculo Fc exigida, la resistencia

media del concreto a ser vaciado Fcr debe ser mayor que aquélla, ya que lafracción defectuosa permitida es relativamente pequeña (véase Sección VI.4.4). Elaumento necesario para pasar de la resistencia Fc al valor medio requerido Fcr, vaa depender del valor de la fracción defectuosa normativa y del grado de dispersiónde los resultados. Sustituyendo en la fórmula (14.7), Xi por Fc, y � por Fcr seobtiene:

Fc = Fcr + z� (14.10)

Despejando la resistencia media requerida, se obtiene:

335



Fcr = Fc - z� (14.10a)

La condición de diseño requiere que en todos los casos Fcr � Fc - z�; ztendrá un valor negativo para que la probabilidad de excedencia seasuficientemente alta (mayor que 50%). En la Norma COVENIN 1753, el valoradoptado para z es igual a -1,34, lo cual implica una probabilidad de noexcedencia de Fc igual al 9%; es decir, de 100 ensayos, en término medio, 91darán resistencias mayores que Fc.

Hay otros métodos para calcular la resistencia media requerida para eldiseño de la mezcla, aplicando coeficientes de seguridad o basados en el coeficientede variación; sin embargo, el que se ha descrito es apropiado para el control delconcreto, pues está basado en principios estadísticos probados y reconocidos. Enprocesos bien controlados, con bajas dispersiones �, la mayoración (z�) será menorque en el caso de elevadas dispersiones.

La resistencia media Fcr que debe ser alcanzada con los materiales y latecnología disponible, es un problema de diseño de mezclas. Una vez lograda ymantenida, ella garantiza que se están cumpliendo los requisitos de resistencia Fcry de fracción defectuosa y, por tanto, se asegura la resistencia Fc supuesta en elproyecto estructural, siempre que la dispersión se mantenga por debajo de loestablecido.

XIV.7.4 Desviación Estándar Conocida

Al menos 30 ensayosSi se dispone de suficientes antecedentes de un concreto análogo al que

se va a comenzar a utilizar, el valor � de ese conjunto de datos puede ser empleadopara el cálculo de Fcr, siempre y cuando se tenga previsto emplear: El mismocontrol de los materiales componentes, el mismo equipo y las mismas condicionesde trabajo. Se presupone que los datos del concreto anterior provienen de más de30 ensayos, o de dos grupos de ensayos consecutivos que totalizan por lo menos30 ensayos, y que el valor de Fc de ese concreto, no es muy diferente del Fc delnuevo concreto; en las Normas vigentes esa diferencia no debe ser superior a 70kgf/cm2.

La desviación estándar podrá determinarse cuando la planta deproducción del concreto tenga un registro aceptable de ensayos. De acuerdo conla Subsección 5.4.1.1 de la Norma COVENIN 1753, el registro de ensayos seconsiderará aceptable cuando se cumpla con las tres condiciones siguientes:

a) Representar los materiales, los procedimientos de control de calidad y condiciones similares a las que se esperan en obra, con cambios en los materiales y las dosificaciones en los registros de ensayo, tan amplios como aquellos que se esperan en la obra a construir;

336



b) Representar un concreto cuya resistencia Fc esté dentro del límite de ± 70kgf/cm2 de la que se especifique para la obra a ejecutar;

c) Representar por lo menos 30 ensayos consecutivos o dos grupos de ensayos consecutivos, que totalicen por lo menos 30 ensayos.

Menos de 30 ensayosCuando sólo se dispone de un registro con 15 a 29 ensayos, que

corresponda a un período no menor de 45 días y se satisfagan los literales a) y b)recién anotados, en la Subsección 5.4.1.2 de la citada Norma se autoriza ladeterminación de S multiplicando la desviación estándar del registro de 15 a 29ensayos consecutivos, por los factores de modificación que se reproducen en laTabla XIV.5 (Tabla 5.4.1.2 de la Norma COVENIN 1753).

XIV.7.5 Desviación Estándar cuando no hay Suficientes AntecedentesEl único parámetro que puede resultar impreciso en la fórmula (14.10)

es �. Cuando no se cuenta con resultados de ensayos hechos en mezclaspreparadas con los mismos materiales, equipo y tecnología a usar, o cuando elnúmero de ensayos es insuficiente, el valor � que cuantifica la dispersión resultamal conocido o desconocido. En ese caso es preciso acudir a los antecedentes queofrece la tecnología general del concreto, respecto a la variabilidad normalesperada de las mezclas.

La Tabla XIV.6 ofrece estimaciones del valor �, según el grado de controlde cada caso. Por razones de seguridad, y muy particularmente en los procesos deiniciación de una obra, a los efectos del diseño de la mezcla resulta aconsejableaumentar en un 30% los valores de la Tabla XIV.6, al llevarlos a la fórmula(14.10). La citada tabla sólo debe ser entendida como una herramienta paraayudar a establecer las condiciones en que, con seguridad, se podrá cumplir conlas exigencias de la resistencia de cálculo y de los niveles de aceptación. Una vezadelantado el proceso de elaboración y de ensayo de las mezclas, el valor de � sepodrá ir ajustando a la realidad.

337


TABLA XIV.5FACTORES DE MODIFICACIÓN PARA LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR CUANDO SE DISPONE DE MENOS

DE 30 ENSAYOS CONSECUTIVOSNÚMERO DE ENSAYOS (*) FACTOR DE MODIFICACIÓN

< 15 USAR LA TABLA VI.5 (**)

15 1.1620 1.0825 1.03

≥ 30 1.00

(*) Interpólese para valores intermedios del número de ensayos.(**) Corresponde a la Tabla 5.4.2.2 de la Norma COVENIN 1753 (véase SecciónVI.4.4 de esteManual).


Para el caso anterior, en la Norma COVENIN 1753 se autoriza unasolución conservadora. Para ello se toma en cuenta que los valores de Fcr a serempleados dependen de Fc y del control de calidad. En la Tabla 5.4.2.2 de laNorma, que se reproduce como Tabla VI.5 en este Manual, se señalan los valoresde Fcr a usar, los cuales se han organizado según:

a) Tres niveles de la resistencia de cálculo Fc (Fc < 210 kgf/cm2; Fc > 350kgf/cm2; y valores entre esos dos límites);

b) Tres niveles de control de calidad.

Se debe advertir que las pruebas de laboratorio se hacen con la finalidadde precisar la resistencia media que será posible obtener con unos determinadosmateriales componentes y su dosificación, pero no miden el grado de dispersiónque podrá alcanzar el concreto en la obra, el cual depende de circunstancias ajenasa estos ensayos.

338


TABLA XIV.6VALORES DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR QUE SON DE ESPERAR EN EL CONCRETO, SEGÚN EL

GRADO DE CONTROL

DESCRIPCIÓN DEL GRADO DE CONTROL � (kgf/cm2)

• Sin ningún control (Inaceptable en estructuras de edificaciones) 70

• Control visual de los agregados y rechazo de aquellos que aparentan muy malacalidad o que son muy diferentes de los que se están usando. Control visual delas mezclas por la trabajabilidad aparente (Control Pobre) 50

• Como en el anterior, pero se conocen las granulometrías de los agregados que se están usando por ensayos que se hicieron una vez; se es riguroso en el rechazo de agregados y se comprueban de vez en cuando los asentamientosde las mezclas con el Cono de Abrams (Control Intermedio) 40

• A cada lote de agregados se le determina algún índice granulométrico y de calidad; sólo se aceptan los que estén dentro de ciertos límites pre-establecidos. Se controla la humedad de los agregados. Se tiene en cuenta la marca y lote de cemento. La dosificación es exclusivamente por peso; los sistemas de pesaje son automáticos y son calibrados ocasionalmente. El asentamiento con el Cono se mide sistemáticamente y se rechazan las mezclas que no estén dentro de ciertos límites. No se permite la adición de agua posterior al mezclado, ni el espesamiento de las mezclas por tiempo de espera (Control Bueno) 32

• Igual que el anterior pero con márgenes de aceptación muy estrictos. Uso de almenos tres agregados de granulometrías complementarias. Limitación de la humedad de los agregados en el momento de su uso y, además, correcciones por humedad, lote y marca de cemento y aditivo, efectuadas mediante ajustes en eldiseño. Revisión y calibración de los equipos de forma periódica y sistemática(Control Excelente) 25


XIV.7.6 Ajuste del Valor de la Desviación EstándarA medida que se van obteniendo resultados de los ensayos hechos al

concreto que se produce y se coloca, se podrá ir precisando el valor de � o de Scorrespondiente al material. Llegará un momento cuando la desviación estándar,calculada de esos ensayos, será más representativa de la dispersión que el valor �anotado en la Tabla XIV.6, aumentado en un 30% según se indica en la SecciónXIV.7.5. Al disponer, al menos, de 15 ensayos, se debe hacer un nuevo cálculo dela mayoración (zS) requerida, utilizando el valor real de la desviación estándar S,multiplicado por el factor indicado en la Tabla XIV.5, y así sucesivamente.

XIV.7.7 Fracción Defectuosa o CuantilEl valor de la fracción defectuosa permitida se establece en las Normas

nacionales; la Norma COVENIN 1753 establece que ese cuantil debe ser igual omenor a 9% (véase el área correspondiente a z = -1,34 en Tabla XIV.4 de esteManual). En la Sección VI.4.4 se indica la metodología de cálculo a fin deestablecer la resistencia media requerida para el diseño de mezcla, cumpliendo losrequisitos de la citada Norma COVENIN.

XIV.8 MEZCLAS DE PRUEBA

Ni el diseño de mezclas ni sus correcciones son objetivos de este Capítulo(véase Capítulo VI), pero sí lo es la incidencia que puedan tener en el control decalidad del concreto.

Algunas características importantes de los materiales componentes delconcreto no son determinadas con suficiente precisión mediante los ensayosusuales. Tal sucede con algunos aspectos de la calidad intrínseca de los agregados,como: forma, rugosidad, resistencia, y con la efectividad del cemento y de losaditivos en las condiciones específicas del caso. Estas características de losmateriales componentes, no fáciles de precisar, sólo pueden ser tomadas en cuentade modo aproximado en el diseño de la mezcla. Para determinar de manera másdirecta su influencia sobre la calidad del concreto, es preciso acudir a lo que seconoce como ‘mezclas de prueba’.

XIV.8.1 Mezclas de Prueba en ObraSi no se dispone de antecedentes sobre el comportamiento de los

materiales en las mezclas y la preparación de éstas se inicia directamente en laobra, las primeras mezclas se deben considerar como mezclas de prueba y con éllasse podrán ir haciendo los ajustes para lograr los concretos deseados. Estos ajustesse conocen como correcciones de las mezclas (véase Secciones VI.12 y VI.13).

339



XIV.8.2 Mezclas de Prueba en el LaboratorioLas potencialidades de los materiales componentes pueden ser evaluadas

mediante mezclas hechas en el laboratorio. Así se puede comprobar la calidadmedia que es posible obtener, aun cuando no sirven para averiguar la dispersiónprobable en la obra. Las mezclas de prueba en el laboratorio tienen la ventaja deproporcionar datos precisos, ya que son hechas con controles de calidad rigurosos.Sin este alto grado de control, carecen de interés.

La información que proporcionan las mezclas de prueba en el laboratoriosólo es aplicable a los materiales con las que han sido elaboradas, por lo cual esosmateriales empleados deben provenir de muestras verdaderamente representativasde los materiales de la obra.

Con estas pruebas se obtiene el mayor beneficio cuando, para unosmismos materiales componentes, se hacen mezclas con tres diseños diferentes:uno en el que se trata de obtener la calidad promedio requerida para la obra; otrocon una calidad un 20% menor; y el tercero con una calidad un 20% mayor. Porinterpolación se podrá precisar entonces el diseño requerido.

XIV.9 TIPOS DE DISPERSIONES

XIV.9.1 Variación dentro del EnsayoSi de una mezcla de concreto se elabora un número suficiente de pruebas,

con sus resultados se podrá cuantificar la dispersión propia del ensayo para esamezcla, la cual es debida a las causas que se señalan en la Tabla XIV.2. Si se hacenotras mezclas del mismo concreto y de éllas también se realizan suficientespruebas, se obtendrán nuevas estimaciones de la dispersión con la cual se estátrabajando. Llamando Se1, Se2….Sei,…Sen a las respectivas desviaciones estándar,el promedio de éllas constituye una mejor estimación de la desviación de eseensayo, y para ese concreto, la cual se designa Se:

Se = �n1 Sei / n (14.11)

Para que ese valor promedio tenga una confiabilidad aceptable, debehaber sido obtenido a partir de 30 ó más resultados de probetas provenientes deno menos de 10 mezclas diferentes.

Los ensayos mal hechos pueden arrojar índices de calidad del concretofalseados en uno u otro sentido. En la Tabla XIV.7 se anotan valores usuales de Se,según las distintas condiciones de control con que se hagan los ensayos. Estosvalores sirven de orientación; llegado el caso que sea necesario disminuir sumagnitud, será preciso mejorar las técnicas y el personal de ensayo (véase TablaXIV.2). Por ello es importante conocer Se.

340



XIV.9.2 Variación entre Mezclas de un mismo ConcretoSi los ensayos que se hacen a cada mezcla se representan por su valor

medio y se calcula la desviación estándar entre las medias de las sucesivas mezclascorrespondientes a un mismo concreto, se obtiene la dispersión entre mezclas odispersión con la cual se está fabricando el material (�). Este es el valor dedesviación que se debe emplear al aplicar la fórmula (14.10) para la mayoraciónde la resistencia.

En realidad, la desviación estándar calculada con este procedimiento seve afectada por la variabilidad del ensayo (Se); de ser esta última mucho menorque la primera, como debe ser, la influencia no resulta sustancial, y menos todavíaporque sus valores se suman en forma cuadrática (véase fórmula 14.9) comosigue:

�2= (�Con)2 + (Se)2 (14.9a)

donde �Con representa la variabilidad del material.

Por el contrario, cuando se obtienen valores altos de Se (dispersión delensayo), del orden de � o algo menores, es posible averiguar la dispersión debidaal concreto mediante la fórmula (14.9a). Por ejemplo, si se supone un concretocon Se = 30 kgf/cm2, que esté dando una desviación estándar de 50 kgf/cm2, elmaterial tendrá un �Con:

�Con =��502 - 302 = 40 kgf/cm2

en lugar de los 50 kgf/cm2 que parecía tener. Esto ejemplifica lo señalado en laSección XIV.2 de que los ensayos mal hechos pueden distorsionar la variabilidadreal del concreto colocado en obra. Para evitar esa distorsión, debe revisarse elsistema de aseguramiento de la calidad incluyendo equipos, técnicas y personal,tal como se indica en la Tabla XIV.2.

XIV.9.3 Calificación de la EmpresaCada empresa productora de concreto, sea una constructora o una

premezcladora, tiene su forma de trabajo y su propio sistema de controles. A partir

341


TABLA XIV.7DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LOS ENSAYOS, Se (kgf/cm2)

ENSAYOS TIPO DE CONTROL

HECHOS EN POBRE INTERMEDIO EXCELENTEObra � 15 9 a 12 � 8Laboratorio � 12 7 a 9 � 5


de éstos y con las metodologías señaladas, se podrán calcular los índicesparticulares de variabilidad del material producido. Para empresas de buenacalificación, se espera que esos valores sean reducidos y constantes o que semuevan dentro de variaciones pequeñas, incluso considerando que puedentrabajar con mezclas de diferentes diseños y con producciones en distintos lugares.Hoy en día cuando, a raíz de la difusión del conjunto de Guías ISO-9.000 se haextendido la posibilidad de calificar el funcionamiento de las empresas, el conocerla desviación promedio con que trabaja es otro índice que puede resultar valiosopara la aceptación o el rechazo del material y para la diferenciación entre unas yotras empresas.

XIV.10 ASPECTOS DEL CONTROL

Debido a las numerosas variables que intervienen en el problema, resultadifícil dar reglas de validez general. En la Sección 5.9.1 de la Norma COVENIN1753 se establece que cada ensayo de resistencia (promedio del ensayo de dos omás cilindros) debe satisfacer los criterios de aceptación, que se discuten en laSección XIV.11 de este Manual.

XIV.10.1 MuestreoLas muestras para las pruebas de resistencia deben tomarse en forma

aleatoria. La elección del ciclo de muestreo, o de las unidades de mezclas (terceos)de concreto de los que se extraerán las muestras, debe hacerse antes o durante elvaciado exclusivamente al azar, a fin de que sean representativas. Si los terceos paraextraer las muestras se seleccionan basándose en la apariencia, la conveniencia uotros criterios posiblemente prejuiciosos, los parámetros estadísticos pierden suvalidez.

La frecuencia de la toma de muestras para controlar la calidad delconcreto debe ser tal, que no queden partes del material colocado en la obra cuyacalidad no se conozca. Desde luego y debido a la forma que tienen de distribuirselas resistencias, no es necesario ensayar todos y cada uno de los vaciados delmaterial. Pero sólo con una acertada y bien precisa frecuencia de muestreos sepodrán conocer los parámetros de la distribución de resistencias y detectar laposibilidad de que se produzcan mezclas esporádicas de mala calidad, fuera de losesquemas de esa distribución.

Como quedó dicho, debido a las numerosas variables que intervienen enel problema, sólo pueden darse orientaciones sobre la frecuencia adecuada paraun buen control rutinario de la resistencia a la compresión. En la Sección 5.9.1 dela Norma COVENIN 1753, para cada tipo de concreto y de obra, se establece laaplicación del criterio que exija el mayor número de muestras entre los siguientes:

342



a) Las muestras para los ensayos de resistencia de cada clase de concreto vaciado, deberán tomarse no menos de una vez por día, ni menos de unavez cada 100 m3 de concreto vaciado, ni menos de una vez por cada 460m2 de superficie de losas, placas o muros.

b) Cuando la cantidad total del concreto en una obra dada es tal, que la frecuencia especificada de las pruebas requeridas en a) proporcione menos de cinco muestras para una clase de concreto dada, deberán hacerse ensayos de por lo menos cinco volúmenes producidos (terceos) seleccionados al azar o de cada volumen producido (terceo) cuando sonmenos de cinco.

Los criterios anteriores deben entenderse como un requerimientomínimo. Por ejemplo en los casos siguientes, el número de muestras debe ser,como mínimo, el doble de las anotadas: (i) al iniciar la obra y hasta constatar laregularidad de la calidad del concreto; (ii) si se obtienen resultados por debajo delo especificado; (iii) si hay alguna irregularidad que pueda afectar la calidad, o; (iv)si se desea un control más riguroso.

Por la importancia de la obra, en algunas especificaciones particulares lafrecuencia de muestreo requerida es mayor. Por ejemplo, la aplicación de loscuatro criterios siguientes conduce a un mayor número de muestras:

a) Una muestra por cada 50 m3 vaciados o fracción.b) Una muestra por cada 200 m2 de superficie de concreto vaciado.c) Una muestra por cada día de trabajo.d) No menos de un total de seis muestras para toda la obra.

Para cada tipo de concreto y de obra que se trate, de estos cuatro criteriosse aplicará el que exija un mayor número de muestras. Estos criterios señaladosson más exigentes que los indicados en la Norma COVENIN 344, “Concreto fresco.Toma de muestras”.

Independientemente de estos criterios de muestreo, hay que estarpreparados para la toma y ensayo de muestras de mezclas que, por algún motivo,parezcan anormales o sospechosas. Estas muestras no deben ser incluidas en elanálisis estadístico global, pero sí deben ser evaluadas con los criterios deaceptación o rechazo que se señalan en la Sección XIV.11.

XIV.10.2 Dos Probetas por EnsayoPara determinar los parámetros estadísticos entre las diferentes mezclas

de un mismo concreto, con cada muestra del material se deben hacer, comomínimo, dos probetas iguales para ser ensayadas a la misma edad. Este resultadovendrá dado por el valor promedio de las dos o más pruebas efectuadas y

343



constituye un ensayo. Así, cada ensayo a la compresión se hará sobre al menos dosprobetas normativas tomadas de la misma muestra, tratadas de igual manera yensayadas a la misma edad. El valor del ensayo es la media aritmética de losresultados de esas dos o más pruebas.

La razón de utilizar para cada ensayo dos o más probetas en lugar de una,es la de disminuir el efecto que la dispersión del ensayo pueda tener sobre ladispersión entre mezclas. Además, el procedimiento tiene la ventaja de que sepuede obtener a la vez, estimados de ambas dispersiones. Así, si se utilizan dosprobetas por ensayo, que es lo habitual, cuando se tengan los resultados de 15ensayos (30 probetas), se cumplirán los requisitos indicados para conocer ladesviación estándar del ensayo con un grado de confiabilidad aceptable.

Para estimar la desviación estándar entre sólo dos probetas compañeras,el procedimiento adecuado es el del rango ponderado, señalado en la SecciónXIV.5, al cual corresponderá un factor kr de ponderación igual a 0,8865 según laTabla XIV.3. El rango d será la diferencia, en valor absoluto, entre las resistenciasde las probetas compañeras, siendo el rango promedio d para un número n deensayos que totalizan, al menos, 2n probetas:

d = �n1 di / n (14.12)

Si todos los ensayos son de dos probetas, de la fórmula (14.5) se obtiene:

Se = 0,8865 d (14.5a)

Con menos de 15 ensayos (30 probetas), el valor de la desviaciónestándar del ensayo es menos confiable, tanto menos cuanto menor sea el númerode datos disponibles.

A veces se prepara una probeta adicional para ser ensayada a los 7 díasde edad, fecha ésta que no es normativa en Venezuela. El ensayo de una solaprobeta suministra información que puede ser engañosa, ya que la dispersiónpropia del ensayo puede influir de manera importante en los resultados. Por esarazón deben prepararse, al menos, dos probetas para cada edad de ensayo.

Para determinar otras propiedades del concreto, diferentes a suresistencia a la compresión, tales como: Exudación y fraguado, la frecuencia deensayos puede ser diferente. El asentamiento con el Cono de Abrams es un casoespecial ya que, para un control bueno o excelente del concreto, se debe realizarel ensayo de asentamiento en cada terceo (véase Tabla XIV.6).

XIV.10.3 Edad del EnsayoLa edad normativa para medir la resistencia a la compresión es la de 28

344



días. No obstante, puede haber circunstancias en las que se especifique otra edad,que aun cuando sea más temprana que la normativa, puede arrojar informaciónnecesaria para otros efectos.

Las resistencias a edades menores de 28 días pueden permitir inferir,anticipadamente, con mayor o menor precisión, las que alcanzará el material a laedad normativa. La proporción entre los valores de ambas edades no obedece aleyes generales y sólo puede ser conocida con seguridad mediante ensayos hechoscon los mismos materiales y en las mismas condiciones de trabajo. Esto esespecialmente válido para establecer las relaciones entre las resistencias obtenidas aedades tempranas y la resistencia normativa (véase Secciones XI.3 y XI.4).

Los ensayos de resistencia a edades tempranas pueden ser objeto deespecificación especial en cierto tipo de obras donde la resistencia a esa edad es máscrítica que la de 28 días, entre otras cosas porque, si se cumple la temprana, sepuede asegurar que se cumplirá la normativa, siempre y cuando el comportamientodel concreto sea el normal. Como ejemplo, la ejecución de edificaciones con baseen paredes estructurales portantes con encofrados tipo túnel, en donde paraalcanzar el uso económico de los moldes es preciso desencofrar a las 8 ó 12 horasdel vaciado. Otro tipo de obra es la de la prefabricación, donde también es críticoel uso rápido del molde, así como la necesidad de mover la pieza recién terminadao donde resulta decisivo el momento del corte de los cables de pretensado.

En todos estos casos el calculista, o el especialista correspondiente,deberán establecer las resistencias mínimas requeridas para efectuar las operacionescríticas y a ellas habrá que atenerse para el control del concreto.

También puede ser necesario conocer la resistencia de algunos concretosa edades mayores de los 28 días. Es el caso de los que no van a recibir cargainmediata, especialmente si se elaboran de forma que desarrollen sus resistenciascon relativa lentitud. Un ejemplo evidente son los concretos masivos para represashidráulicas, en los cuales la cantidad y velocidad de desarrollo del calor dehidratación resulta más crítico que la ganancia de resistencias, por lo que se diseñanconcretos de lento desarrollo de resistencia. La edad normativa en estos casos sueleser la de 90 días y a veces la de 180 días.

Los ensayos tardíos, después de los 28 días, también pueden estarrelacionados con pruebas sobre testigos conservados como datos informativos ycomparativos a la hora de una duda sobre la calidad del concreto colocado o sobrela veracidad de algún ensayo normativo.

XIV.10.4 Eliminación de ResultadosComo regla general es conveniente establecer que, en principio, no se

deben eliminar valores ni de pruebas ni de ensayos que parezcan ser anormalespor tener magnitudes diferentes de las esperadas o habituales. Es frecuente que losvalores que parecen errados a primera vista puedan corresponder a las magnitudes

345



extremas esperables desde un punto de vista probabilístico, cuyo conjunto deparámetros resultaría falseado si se desecharan esos valores.

En la Sección XIV.10.1 se señaló que está permitido no considerar lasmuestras adicionales tomadas por haberse observado alguna aparente anormalidaden las mezclas. Esos valores no formarán parte de la población estadística, aunquetales muestras sí están sujetas a los criterios de aceptación o rechazo.

Cuando para el ensayo se prueben más de las dos probetas usuales, esposible establecer, con una base probabilística, algún criterio para la eliminaciónde valores extremos supuestamente anormales, quedando como valor aceptado delensayo el promedio de los restantes.

Si se dispone de suficiente número de ensayos, en todo caso más de 30,y apareciera un valor excepcionalmente alejado del promedio, éste puede sereliminado con base en un criterio de probabilidad de ocurrencia calculado y quese aplique tanto a los valores inferiores como a los superiores. Para lacomprobación de si un valor Xi pertenece a una población estadística conocida(con � y � establecidas), puede procederse de la siguiente manera:

a) Se aplica la fórmula (14.7a) de la variable tipificada z y la Tabla XIV.4, afin de calcular la probabilidad de ocurrencia que es de esperar para ese valor Xi, si perteneciera a la población. Si el resultado del ensayo es inferior al valor medio, se calcula la probabilidad de no excedencia (cuantil); si el resultado del ensayo es superior a la media, se calcula la probabilidad de excedencia.

b) A continuación se debe calcular la menor probabilidad aceptable de ocurrencia (por defecto o por exceso) para un ensayo cualquiera, que es1/n, siendo n el número de ensayos efectuados hasta ese momento.

c) La probabilidad calculada en (a), cualquiera de las dos, debe ser similar o mayor que el valor mínimo calculado en (b). En caso contrario, el valorXi no pertenece a la población estadística.

Por ejemplo, en una obra donde se han ejecutado 50 ensayos, se haobtenido un promedio � de 250 kgf/cm2 y una desviación estándar � de 40kgf/cm2. Se desea saber si un resultado de 170 kgf/cm2 y otro de 378 kgf/cm2

pueden ser eliminados como puntos de singularidad.

a) De la fórmula (14.7a):

z = (Xi - �) / �

z1 = (170 - 250)/40 = -2,0z2 = (378 - 250)/40 = + 3,2

346



De la Tabla XIV.4:

Para z1 = -2,0, la probabilidad de no excedencia es 2,28%Para z2 = +3,2, la probabilidad de excedencia es 0,07%

b) La menor probabilidad de ocurrencia será: 1/n = 1/50 = 2%

c) De acuerdo con lo anterior, el resultado de 170 kgf/cm2 pertenece a lapoblación, no así el de 378 kgf/cm2 que debe ser considerado un resultado singulary por tanto, no es representativo de la población de ensayos.

Es evidente que, cuando se compruebe que un ensayo o una pruebafueron mal ejecutados, los correspondientes resultados no pueden ser consideradosválidos para el control.

XIV.11 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO

XIV.11.1 Criterios GeneralesCon las bases estadísticas descritas se pueden establecer criterios para

evaluar los requisitos fundamentales de calidad de un determinado concreto:Resistencia de cálculo Fc y su correspondiente fracción defectuosa.

Dado que hasta los 28 días no se cumple la edad normativa para el ensayoa compresión (en casos especiales esta edad puede ser diferente de 28 días), lacalidad del material en cuanto a resistencia, hasta esa fecha, debe descansar enotros criterios. Si no se dispone de algún tipo de antecedentes, deberá sersuficiente el haber hecho un buen diseño de mezcla y haber controladoadecuadamente los materiales componentes, el mezclado y el transporte. Sihubiera antecedentes de mezclas anteriores hechas en condiciones similares,incluidas las mezclas de prueba de laboratorio, o si hubiera relaciones deresistencias a edades más tempranas con la de 28 días, ensayos acelerados u otros,con base a alguno de esos datos se podrían ajustar los diseños con anterioridad.

Los ajustes provenientes de las condiciones citadas son independientes delos que se deben producir, desde las primeras mezclas que se hagan, relativos aconseguir el asentamiento y la relación agua/cemento más convenientes (véaseSección VI.13).

El cumplimiento con el requisito de la resistencia media es una garantíade la calidad del concreto. Pero cuando todavía se dispone de pocos ensayos, lamedia obtenida resulta imprecisa en relación con la media verdadera del material.Aplicando la fórmula (14.8), un concreto que tuviera X = 260 kgf/cm2, � = 40kgf/cm2 y estimando una probabilidad de ocurrencia de 90%, (z = � 1,645), setendrá que, para un solo ensayo (n = 1), la media verdadera, asociada al 90% deprobabilidades se encontrará entre los límites:

347



� = 260 � 1,645 (40)/ ��1 (14.8a)

O sea la media estará entre los límites: 194 kgf/cm2 < � < 326 kgf/cm2.

Con n = 10 ensayos: 239 kgf/cm2 < � < 281 (kgf/cm2), y si el número deensayos se incrementa a n = 30 ensayos: 248 kgf/cm2 < � <272 kgf/cm2, todo éllosiempre que X = 260 kgf/cm2 y � = 40 kgf/cm2 permanezcan constantes. En lapráctica esa media y su dispersión pueden ir cambiando, según los resultados delos ensayos.

Los resultados del ejemplo anterior pertenecen a un caso real que se ilustraen la Figura XIV.4. En ordenadas se ha colocado como variable el valor calculadode la media � por medio de la fórmula: X � 1,645 � / ��n; en abscisas el valor n.Obsérvese que el pronóstico de � se encuentra entre las dos curvas obtenidas conuna probabilidad del 90%; tal como se infiere del gráfico, la incertidumbre con

348


FIGURA XIV.4INCREMENTO DEL NÚMERO DE ENSAYOS PARA MEJORAR LA PRECISIÓN DE LA MEDIA (90% DEPROBABILIDAD DE OCURRENCIA)


pocos ensayos resulta amplia reduciéndose en la medida que se incrementa elnúmero de ensayos. Esta figura refleja el caso particular, donde X y � se mantienenconstantes, en general estos parámetros varían con el avance de la obra.

La fórmula (14.8) resulta muy útil pues no sólo se puede aplicar acualquier otro número de ensayos que se desee, sino que permite averiguar elnúmero de ensayos que sería necesario realizar para obtener una precisión deseada.Por el contrario, si se despeja �, resulta fácil calcular el grado de control requeridopara obtener una precisión determinada asociado a un número definido (n) deensayos.

XIV.11.2 Criterios EspecíficosEl control de calidad con base en la aplicación de la estadística, tiene

razón de ser cuando se dispone de suficiente número de datos; es el caso degrandes obras o de empresas premezcladoras. Al inicio de la obra o para el usuarioque maneja cantidades limitadas de concreto y que no tiene un gran número deresultados de ensayos, en la Norma COVENIN 1753 se establecen dos criteriosque debe cumplir el concreto que compra o que él mismo prepara,independientemente de las características estadísticas del material.

Para que el concreto sea aceptado es necesario que se cumplan,simultáneamente, los requisitos exigidos por los dos criterios que se dan acontinuación; ambos se refieren a las resistencias a compresión.

Primer CriterioSegún éste, todos y cada uno de los resultados de ensayos individuales

(cada uno promedio de dos o más pruebas de cilindros compañeros), debe serigual o mayor que la resistencia de cálculo Fc disminuida en 35 kgf/cm2.

Xi � Fc – 35 kgf/cm2 (14.13)

Analizando este criterio con base en los principios estadísticos, se tiene:

Xi = Fcr + z'� � Fc – 35 (14.13a)y

Fcr = Fc - z� (14.10a)

En este caso z y z' corresponden a la misma población pero con distintosvalores: z corresponde a (Fc) y z' a (Fc -35 kgf/cm2). Considerando un cuantil del9% (z = -1,341) se tendrá:

349



Xi = Fc + 1,341 � + z'� � Fc – 35 (14.13b)

de donde:

z' � - 1,341 – 35 / �

Lo cual evidencia que este primer criterio depende estadísticamente delgrado de control (�), con el que se está trabajando y que también se podría hacerdepender del nivel de resistencias. Con � = 35 kgf/cm2, se obtiene: z' = - 2,341, ala cual corresponde una probabilidad de ocurrencia del 0,97%; ésto equivale a que1 ensayo de cada 100 puede no cumplir con el criterio y ser estadísticamenteválido. Para � = 70 kgf/cm2, se obtiene z' = - 1,841, al que corresponde unaprobabilidad de no excedencia de 3,29%, lo cual equivale a que, en términomedio, aproximadamente 1 ensayo de cada 30 quede por debajo de Fc.

En la Norma COVENIN 1753 se establece que, para que el concreto seaaceptable, todos y cada uno de los ensayos (cada uno promedio de dos o máspruebas de cilindros compañeros) deben cumplir el requisito establecido. Ésta esuna garantía adicional, especialmente para los concretos con bajo nivel de control.

En principio, el no cumplimiento de este criterio es motivo para que elconcreto sea rechazado, debiendo comprobarse, hasta donde ello sea posible, si esrealmente cierto que ese concreto no está cumpliendo (véase Sección XV.2); deconfirmarse, se deberá estudiar en qué medida el material ya colocado en obrapueda afectar la seguridad de la estructura.

Segundo CriterioEstablece que la media de los resultados de cada tres ensayos

consecutivos, 'media móvil', debe ser igual o mayor que la resistencia especificadaen el cálculo estructural: Fc. Analizando este criterio según la fórmula (14.8), setiene:

Xn = 3 = Fcr + z'� / ��3 � Fc (14.14)

y

Fcr = Fc - z� (14.10a)

Los valores z y z', con los signos que correspondan, son índices deprobabilidad de la distribución normal tipificada; ambos se leen en la Tabla XIV.4,pero representan poblaciones diferentes: z la de los ensayos individuales (fórmulas14.7a ó 14.7b) y z' la de los promedios de cada tres ensayos (véase fórmula 14.8).Considerando una fracción defectuosa del 9% (z = -1,341), se tendrá:

350



Fcr = Fc + 1,341 � (14.10b)

y sustituyendo en (14.14):

Xn = 3 = Fc + 1,341 � + z'� / ��3 � Fc (14.14a)

despejando:

z' � - 1,341 ��3 = - 2,32

O sea, que este criterio es independiente del nivel de resistencias o dedesviación estándar con que se esté trabajando. A ese valor de z' corresponde unaprobabilidad de ocurrencia (Tabla XIV.4) del 1,02%; es decir, que uno de cada 100promedios pueden no cumplir el criterio y ser estadísticamente válido. En laNorma COVENIN 1753 se establece que todos los promedios cumplan con elcriterio, para que el concreto sea aceptado.

Si el concreto no cumple con la exigencia de este segundo criterio, no porello debe ser rechazado. Se exige que la mezcla sea mejorada y se aumente lafrecuencia de los ensayos.

XIV.11.3 RechazoCuando por cualquiera de los criterios señalados, generales (Sección

XIV.11.1) o específicos (Sección XIV.11.2), pero especialmente por el primero delos específicos, se sospeche que el concreto no está cumpliendo con la calidadconvenida, se deberán hacer averiguaciones y tomar medidas. Éstas se tratan enesta Sección.

Una primera comprobación es determinar si los ensayos fueron bienhechos. Es relativamente frecuente evidenciar fallas como algunos de los puntosseñalados en la Tabla XIV.2. Si se detectan fallas, además de corregirlas para evitarsu repetición, los ensayos podrían considerarse como no efectuados; en ese caso,las propiedades estadísticas del concreto deberán estimarse con base en los ensayosrealizados sobre otras partes del material, o con base en la calidad promediogeneral del concreto elaborado, o, en última instancia, en la variabilidad y seriedadtradicional de la empresa.

En caso de que los ensayos mal ejecutados correspondan a las primerasmezclas elaboradas y no se disponga de antecedentes asimilables al caso, puede sernecesario acudir a la extracción y ensayo de algunos núcleos (véase Sección XV.3)que representen adecuadamente al concreto ya colocado.

Si el número de ensayos es mayor que 30, los resultados anormalmentebajos pueden ser estudiados según los principios estadísticos, tomando decisionescon base en sus probabilidades de no excedencia dentro de la distribución normal.

351



Estos resultados pueden o no formar parte de la población estadística. Si formasenparte de ella, se debe revisar si la misma está cumpliendo con los requisitos deresistencia de cálculo Fc y fracción defectuosa establecida. Si no forman parte deella, deben ser descartados.

En el caso de ensayos bien hechos y con resultados anormalmente bajos,aparte de iniciar una inmediata mejoría para los siguientes vaciados, el problemase plantea ya en otros términos. Ahora las decisiones deben ser de tipo estructural,debiendo revisarse si el material puede ser aceptado o no como parte de laestructura, sin que se afecte de modo inaceptable la seguridad de la obra o sudurabilidad. Para estas decisiones es importante conocer la resistencia real delconcreto, su ubicación en la estructura y la cantidad de obra afectada. Lasdecisiones que se tomen en esta etapa deben considerar las siguientes tresopciones, que en forma resumida son las siguientes:

a) La baja calidad del concreto no afecta ni la seguridad, ni la durabilidad dela obra;

b) Hay dudas en relación con alguna de las condiciones anteriores; c) No hay dudas de que la seguridad y/o la durabilidad de la obra, quedan

severamente afectadas.

Estas decisiones pueden ser tomadas con un mayor nivel de confianza,mientras mayor sea el número de ensayos y más completa la información generalque se tenga sobre el concreto.

En el caso señalado como b), y eventualmente en el c), puede sernecesaria una mayor información sobre el concreto dudoso. Para ello se acudirá aensayos en sitio destructivos y no destructivos (véase Capítulo XV). Entre estosúltimos, las medidas de pulso ultrasónico (véase Secciones XV.4.1 y XV.6.1)pueden ser útiles para delimitar las diferentes zonas de calidad en la estructura;dentro de esas zonas, los niveles de resistencia se pueden conocer mediante losensayos de núcleos (véase Sección XV.3). Al final del estudio y con toda lainformación precisa, sólo resta decidir si se está ante la alternativa a) o ante laalternativa c).

En caso de que hubiese evidencias inequívocas de que la seguridad o ladurabilidad, o ambas, están severamente amenazadas, antes de proceder al derribode la obra y sin perjuicio de las sanciones o del pago por daños y perjuicios, sepuede estudiar la posibilidad de reforzarla o de cambiar su uso a otro de menoresexigencias. En esta evaluación, en adición a los necesarios cálculos, puede resultarconveniente una prueba de carga, cuya descripción y criterios de aceptación seestablecen en los Artículos 17.5 y 17.6 de la Norma COVENIN 1753.

352



XIV.12 REPRESENTACIÓN GRÁFICA

Una forma de visualizar con comodidad y rapidez los resultados delcontrol, con el fin de detectar anormalidades en la calidad del concreto, es larepresentación gráfica de los resultados de los ensayos. Existen varios tipos degráficos. Los que se dan a título de ejemplo en la Figura XIV.5, suelen resultarconvenientes y son los usuales.

La figura superior, identificada como (a), relaciona el número de la

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FIGURA XIV.5GRÁFICOS DE CONTROL DE CALIDAD


muestra (enumerada de forma secuencial según fueron tomadas) y la cual esanotada en el eje de las abscisas, con los valores de resistencia de cada prueba ydel correspondiente ensayo (promedio de las dos o más pruebas) representada enel eje de las ordenadas. La unión de los valores de los ensayos individuales, dalugar a la línea quebrada de esa gráfica; también se indican, con trazos horizontalesde referencia, las líneas: Fc – 35 kgf/cm2 que es el límite del primer criterio deaceptación, el valor Fc y el valor Fcr el cual varía con el número de muestras.

La figura del medio, identificada como (b), señala la denominada mediamóvil; cada valor se obtiene como promedio de cada tres ensayos consecutivos ypermite verificar de modo visual el cumplimiento del segundo criterio deaceptación; de nuevo se indican, como referencia, los valores de Fc (límite delsegundo criterio) y de Fcr.

La figura identificada como (c), tiene especial utilidad para detectar elfuncionamiento del laboratorio y del sistema de aseguramiento de la calidad. Serefiere a la dispersión del ensayo, (Se), obtenida como rango ponderado conarreglo a lo indicado en las Secciones XIV.5 y XIV.10.2, con ayuda de la TablaXIV.3. El valor de referencia aspirado o deseado indicado en la figura (10,5kgf/cm2), corresponde al valor medio del rango que se da en la Tabla XIV.7 paraControl Intermedio en obra, el cual se considera aceptable.

En el caso del ejemplo, con dos probetas por ensayo, la Se será ladiferencia absoluta entre los dos valores, multiplicada por 0,8865 (véase fórmula14.5a, en la Sección XIV.10.2); para otro número de pruebas por ensayo seutilizará la kr correspondiente según la Tabla XIV.3. En el gráfico se colocó lamedia móvil de los rangos ponderados de cada 10 ensayos consecutivos, ya que sise usan los valores individuales de cada ensayo, debido a la variabilidad de éstos,no se tendría una buena visualización de la marcha del control.

REFERENCIAS

ACI 214.3R-97 Recommended Practice for Evaluation of Strength Test Results ofConcrete.BENJAMIN, J.R. AND CORNELL, C.A. Probability, Statistics and Decision for CivilEngineers. New York, Mc Graw-Hill, 1970, 684 p.PORRERO JOAQUÍN. Evaluación de los ensayos de resistencia del concreto. BoletínTécnico IMME, 21:72-73, enero-diciembre, 1983, 165-207.SPIEGEL, M.R. Estadística, teoría y 875 problemas resueltos. Colombia, Mc Graw-Hill, Serie de Compendios, Schaum, 1978, 357 p.

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CAPÍTULO XV EVALUACIÓN DEL CONCRETO COLOCADO

XV.1 ALCANCE

En este Capítulo se presenta una revisión sobre procedimientos, ensayosy análisis de resultados para la evaluación del concreto: (i) colocado en laestructura durante su fase de construcción, y; (ii) en estructuras existentes.

El primer caso comprende la evaluación de la resistencia en compresión,mediante el ensayo a 28 días de edad de muestras cilíndricas de concretoelaboradas, compactadas, curadas y ensayadas de conformidad con la NormaCOVENIN 338, “Concreto. Método para la elaboración, curado y ensayo a compresiónde cilindros de concreto”. En algunos casos la información suministrada por esteensayo puede no ser oportuna en el tiempo, por ser tardía, o no reflejar cabalmentela verdadera resistencia del concreto colocado en sitio.

El segundo caso trata sobre el concreto en estructuras existentes en lascuales por diversas razones sea necesario conocer su resistencia en sitio. Entre estasrazones pueden citarse: Análisis de fallas ocurridas durante la fase deconstrucción (véase Capítulo XIV), efectos de sismos, incendios, evidencias dedeterioro físico o químico (véase Capítulos XVI y XVII), necesidad de cambiar eluso de la estructura original y otros.

Dos trabajos resumen el estado del arte en este campo: El primero bajo eltítulo “In Place Methods to Estimate Concrete Strength” ACI 228.1R-95, revisa losmétodos de ensayo aprobados por ASTM (American Society for Testing andMaterials) e ilustra al usuario sobre los aspectos de planificación, ejecución einterpretación de estos ensayos, y el segundo, “Nondestructive Test Methods forEvaluation of Concrete in Structures” ACI 228.2R-98, donde se revisa la práctica dela determinación de propiedades físicas del concreto endurecido, diferentes a laresistencia a compresión, por procedimientos no destructivos.

En este Capítulo, además de utilizar algunos de los conceptos, gráficos ytablas de esos trabajos, se incorpora experiencia adquirida en el Instituto deMateriales y Modelos Estructurales (IMME) la cual complementa y amplía lainformación de la literatura sobre el tema.

Finalmente, es importante señalar que aun cuando se ha avanzadosustancialmente en el desarrollo de métodos de ensayo normalizados para laevaluación del concreto colocado, no se dispone de procedimientos estandarizadospara la obtención de correlaciones válidas entre los resultados obtenidos condichos métodos y la resistencia del material en sitio, que sustente criterios de

355



aceptación y rechazo aceptados contractualmente. No obstante, se han establecidodiversos criterios estadísticos para el muestreo e interpretación de resultados quepermiten, en cada caso particular, obtener información valiosa para la toma dedecisiones.

A los efectos de la evaluación de la resistencia, su análisis se ha separadoaquí en dos grandes grupos: Ensayos en sitio durante la fase de construcción yensayos en sitio sobre estructuras ya existentes.

XV.2 ENSAYOS EN SITIO DURANTE LA FASE DE CONSTRUCCIÓN

XV.2.1 CilindrosEl ensayo de control más utilizado para evaluar la resistencia del concreto

suministrado a la obra ha sido el ensayo en compresión de probetas cilíndricasnormalizadas (véase Sección XIV.11). Este ensayo sencillo, evalúa 'la resistenciapotencial' del concreto suministrado y sus resultados, al ensayarlo a los 28 días,permiten verificar el cumplimiento de las especificaciones normativas ycontractuales de cada obra.

Estos resultados no pretenden cuantificar a plenitud la resistencia delconcreto colocado en el sitio. La metodología de la toma de muestras, sucompactación cuidadosa, curado y ensayo normalizado, no responden a losmismos procedimientos de transporte, vaciado, compactación y curado delconcreto colocado en la obra. Lo importante de señalar es que, en la medida enque se cumplan todas las recomendaciones y especificaciones en la elaboración delmaterial, así como en su posterior endurecimiento y curado en los encofrados, enesa misma medida el valor de resistencia obtenido por intermedio del ensayoestandarizado de las muestras representativas de ese material, asegurará elcumplimiento de las premisas implícitas en la confiabilidad de la obra establecidapor el proyectista.

Sin embargo, es evidente que la edad de referencia de 28 días, en algunoscasos puede resultar inconveniente por lo tardía, sobretodo cuando se utilizantecnologías constructivas de alto rendimiento que obligan al rápido retiro deencofrados (tipo deslizantes o tipo túnel), aplicación de cargas en el caso depostensados o uso intensivo de moldes en elementos prefabricados. Es posible, sinembargo, obtener correlaciones entre la resistencia cilíndrica a 28 días y a otrasedades, las cuales suelen ser confiables para edades superiores a los 3 días (véaseSección XI.3). Cuando se requieren estimaciones a edades más tempranas, ladispersión de los resultados de ensayo del cilindro normalizado hace pococonfiable la proyección. De allí la necesidad de desarrollar procedimientos alternosque permitan cubrir esta deficiencia durante la fase de ejecución.

356



XV.2.2 Criterios de Aceptación

Resistencia del ConcretoLa resistencia del concreto colocado se considerará satisfactoria (véase

Sección XIV.11.2) si se cumplen, simultáneamente, los siguientes requerimientos:

a) Ningún ensayo individual (promedio de al menos dos cilindros normalizados) estará por debajo de Fc en más de: 35 Kgf/cm2 cuando Fc� 350 kgf/cm2; o de 0,1 Fc cuando Fc > 350 kgf/cm2.

b) El promedio de cualquier conjunto de tres ensayos consecutivos (cada uno promedio de al menos dos cilindros normalizados) debe ser igual omayor que Fc.

Cuando de los ensayos con cilindros resulten valores de resistenciainferiores a los aceptables según el requerimiento (a), se debe recurrir a laextracción de núcleos (véase Sección XV.3).

Sistema de CuradoEl sistema de curado empleado en la obra se considerará satisfactorio si

cumple lo indicado en la Sección IX.4 de este Manual. Los procedimientos deprotección y curado deberán mejorarse cuando el resultado del ensayo de loscilindros curados en obra, a la edad de ensayo, arrojen un valor inferior al 85% delcorrespondiente a muestras curadas en el laboratorio. Esta limitación no aplica sila resistencia del concreto curado en obra excede Fc en más de 35 kgf/cm2.

XV.3 ENSAYOS EN SITIO EN ESTRUCTURAS EXISTENTES

XV.3.1 NúcleosTradicionalmente y desde un punto de vista normativo, el ensayo de

núcleos extraídos de la estructura (`core-drill�) ha sido la forma de evaluar laresistencia del concreto en sitio. Los núcleos o core-drills, son probetas cilíndricascortadas y extraídas de la masa de concreto endurecido. Para ello se usa una brocatubular, girando sobre su eje, con una corona de tungsteno o de diamantesindustriales en el extremo que hace el corte. El procedimiento es relativamentelento y costoso, por lo que en la planificación de la toma de muestras se procuraperforar el menor número posible de núcleos.

Para la extracción y ensayo de los núcleos se deben seguir lasrecomendaciones de la Norma COVENIN 345, “Método para la extracción deprobetas cilíndricas de concreto endurecido”. Como consideraciones importantes atomar en cuenta, es preciso señalar que: (i) el número mínimo de núcleos a extraeren cada zona a estudiar es de tres; (ii) se seleccione en esa zona la región quemenos afecte la capacidad resistente, y; (iii) se evite cortar los aceros de refuerzo.

357



El diámetro de la broca y por consiguiente del núcleo depende deltamaño máximo del agregado empleado. Diámetros menores a 7,5 cm arrojanresultados poco confiables y con grandes dispersiones. Las brocas másfrecuentemente empleadas son las de 7,5 cm y 10 cm. Una vez extraído el núcleodel elemento estructural, es una excelente práctica rellenar el hueco con unmortero sin retracción o con material epóxico.

Debido a las diferencias de tamaño y de sus respectivos procesos decompactación y curado, es importante destacar que el comportamiento delconcreto de los núcleos no coincide exactamente con el de las probetas normativasensayadas en el laboratorio.

La toma, ensayo e interpretación de los resultados de los núcleos,requiere una gran fidelidad al procedimiento normativo y un experimentadoconocimiento de toda la tecnología involucrada, ya que, para una misma zona deun mismo miembro estructural, puede haber diferencias en los resultados,causadas por una o más de las siguientes causas:

a) Que el núcleo haya sido vertical u horizontal;b) Que el concreto sea de alta o de baja resistencia;c) Que el daño posible de la broca sobre el cilindro extraído provenga de

haber usado un diámetro pequeño en comparación con el tamaño máximo del agregado.

En los casos donde haya dudas sobre la calidad del concreto en una obra(véase Sección XIV.11.2), la decisión de tomar núcleos debe corresponder aprofesionales conocedores, y su realización e interpretación debe estar en manosexperimentadas. Adicionalmente, su costo, dificultad de ejecución y variables queafectan sus resultados, han estimulado el desarrollo de un conjunto de ensayos ensitio que, aun cuando no permiten obtener de forma directa una respuestacuantitativa, pueden complementar los resultados de los núcleos y lograr unamayor y más económica evaluación integral del concreto en la estructura.

XV.3.2 Criterios de Aceptación para NúcleosPara que los resultados de los núcleos sean aplicables es necesario que su

ensayo se ciña estrictamente a la citada Norma COVENIN 345, incluyendo lasaturación previa en agua de las muestras o probetas.

La aceptación del concreto que se encuentra bajo evaluación, requiereque los resultados de los ensayos de los núcleos sean corregidos, por esbeltez ytamaño, de la manera como se establece en la Sección XI.2.4 de este Manual. Unavez corregidos deben satisfacer, simultáneamente, los dos requerimientossiguientes:

358



La resistencia promedio (FN) de los núcleos ensayados no debe serinferior al 85% de la resistencia de cálculo (Fc). Lo anterior queda expresado por:

FN � 0,85 Fc (15.1)

Ninguno de los núcleos debe tener una resistencia por debajo del 75% dela resistencia de cálculo; o sea, para cualquier i:

FNi � 0,75 Fc (15.2)

Los resultados de los ensayos se pueden relacionar con la resistencia delconcreto colocado por medio de las siguientes expresiones:

Fc � FN / 0,85 (15.1a)

Fc � FNi / 0,75 (15.2a)

pudiendo tomar, como la mejor estimación de la resistencia del concreto colocado,el menor valor Fc obtenido.

Cuando algún núcleo arroje resultados erráticos se permitirá la extracciónde núcleos adicionales.

XV.4 ESTIMACIÓN DE RESISTENCIA CON ENSAYOSCUALITATIVOS NORMALIZADOS

Tanto en la fase de construcción como en estructuras existentes, parasubsanar las limitaciones anotadas en las Secciones XV.2 y XV.3, se trata deestablecer correlaciones empíricas entre los resultados de ciertos ensayos y laresistencia del cilindro o del núcleo. En fase de construcción, esta relación seestablece a nivel de laboratorio mediante pruebas ejecutadas con anterioridad alinicio de la misma. En estructuras existentes se establece mediante ensayos ensitio, en determinadas zonas de la estructura, en cuya adyacencia se extraennúcleos. La validez de la correlación dependerá de la precisión con que se realicenlas determinaciones. A continuación se describen algunos de los ensayos másempleados; para mayores detalles pueden consultarse las referencias que seindican al final de este Capítulo.

XV.4.1 Determinación de la Velocidad de Pulso UltrasónicoEste ensayo consiste en medir el tiempo que tarda un pulso ultrasónico

en atravesar la masa de concreto que se está evaluando. La técnica más común yconfiable consiste en colocar, en dos caras opuestas del elemento a estudiar,

359



enfrentados, el emisor en una y el receptor de las ondas ultrasónicas en la otra.Ambos terminales deben establecer un buen contacto con la superficie delconcreto, evitando vacíos intermedios donde resulta muy baja la velocidad depropagación; para lograr ese buen contacto, a los terminales se les unta una capade grasa especial. Ambos están conectados a un dispositivo que, por interferenciaelectrónica, indica el tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción de laonda. Dividiendo ese tiempo entre la distancia que hay entre las caras donde losterminales hacen contacto con el concreto, se obtiene la velocidad característicadel material en esa zona, generalmente expresada en m/seg (el orden de magnitudes de pocos miles). Por ser transmisión directa, a mayor velocidad correspondeuna mayor densidad y mayor resistencia (véase Figura XV.1).

Para que los resultados del ensayo de pulso ultrasónico sean confiables,debe cumplirse con lo indicado en la Norma COVENIN 1681, “Método de ensayopara determinar la velocidad de propagación de ondas en el concreto” y cuidar lossiguientes aspectos:

a) El aparato de ensayo debe estar adecuadamente calibrado y usarse en la

360


FIGURA XV.1ESQUEMA DE LA DISPOSICIÓN DE EMISOR Y RECEPTOR EN EL ENSAYO ULTRASÓNICO


correspondiente escala de apreciación. El equipo se suministra con una barra de calibración, útil para estos menesteres.

b) Los terminales deben estar en perfecta oposición. Para lograr eso es bueno mantener fijo un terminal y mover ligeramente el opuesto, hasta lograr la lectura mínima.

c) En lo posible, se debe evitar la presencia del acero de refuerzo en la trayectoria entre los terminales. Por eso es bueno contar, previamente, con los planos de detalle estructural o con mediciones de ubicación de las armaduras hechas con electroimanes de alta sensibilidad (por ejemplo, sistema `ferroscan� o `pachometro�).

d) Resulta conveniente tener alguna idea del estado de humedad del concreto, ya que élla favorece la velocidad de transmisión.

La velocidad de propagación de las ondas de un pulso ultrasónico es unafunción de la densidad y de las constantes elásticas del material. En elementos deconcreto, las variaciones en densidad pueden ocurrir como consecuencia de unaconsolidación no uniforme y las variaciones en las propiedades elásticas puedenocurrir debido a variaciones en los materiales constitutivos, en la preparación demezcla, o durante el curado. De esta manera, al determinar la velocidad de pulsoen distintas zonas, se podrán aplicar criterios sobre la uniformidad del material.

En la Figura XV.2 se ilustra la influencia de los defectos sobre el tiempode viaje de un pulso ultrasónico. En la parte superior se señala la distancia máscorta de recorrido la cual corresponde a un concreto homogéneo, resultando enuna velocidad de pulso alta. En la segunda parte, se representa la situación en lacual la onda, en su recorrido, atraviesa una zona de concreto más débil.

361


FIGURA XV.2INFLUENCIA DE LOS DEFECTOS EN EL TIEMPO DE VIAJE DE UN PULSO ULTRASÓNICO


Inmediatamente debajo se indica la situación en la cual la onda, parcialmenterefractada, rodea el vértice de una grieta o vacío de mayor tamaño. En estos dosúltimos casos la velocidad aparente de pulso será menor que en la anterior.Finalmente, en la parte inferior se representa la situación en la cual la onda esinterrumpida por un vacío o grieta; esta interferencia de aire produce una totalreflexión de la onda que no será detectada en el extremo opuesto de la pieza. Lacomparación de velocidades de propagación en diferentes puntos, es un indicadorde posibles anomalías dentro del miembro.

Además de mediciones de pulso por transmisión directa se utilizanconfiguraciones donde el emisor y el receptor se colocan sobre una superficie conel propósito, entre otros, de evaluar: i) la profundidad de daños en el caso deconcretos afectados por el fuego; ii) detección de defectos, y; iii) otros casos. Eneste ensayo también se determina el tiempo de propagación de la onda, en funciónde la separación entre el emisor y el receptor (véase Figura XV.3). El métodosupone que la onda se transmite a lo largo de dos rutas: una, P1, directa a travésdel concreto dañado y otra, P2, por la interfase entre el concreto dañado y el sano.

Cuando el espesor dañado es pequeño el tiempo más corto correspondea P1 y para mayores espesores dañados, la onda P2 llegará antes que la P1. Si segrafica el tiempo de viaje como función de la separación X, la presencia de la capadañada se manifiesta por un cambio en la pendiente (Las pendientes de ambasrectas son recíprocas de la velocidad de la onda en el concreto sano Vs y en eldañado Vd). La distancia Xo, para la cual coinciden los tiempos de viaje de ambasrutas, se define gráficamente. La profundidad de la zona dañada se determina conla expresión señalada a continuación y en la Figura XV.3. Este método sólo esaplicable cuando la capa superior tiene menor velocidad de pulso que la inferior(ACI 228.2R-7)

(15.3)

donde:

Xo = distancia donde coinciden los tiempos de viaje;Vs = velocidad de las ondas en la zona sana;Vd = velocidad de las ondas en la zona dañada.

Además de los factores ya indicados, la velocidad de pulso resultaafectada por la humedad presente en el elemento. Es importante minimizar esainfluencia cuando se elaboren las curvas de correlación a ser utilizadas en fase deconstrucción, para lo cual las condiciones ambientales deberán ser similares a lasdel sitio de la obra.

362



XV.4.2 Determinación del Número de Rebote o Ensayo EsclerométricoEsta determinación se realiza con la ayuda de un aparato denominado

`esclerómetro� (instrumento que sirve para medir la dureza de los cuerpos, delgriego `skleros� = dureza), capaz de registrar el rebote de cierta masa que impactasobre la superficie del concreto, o ensayo esclerométrico. Al producirse el impacto,parte de la energía cinética que trae la masa se convierte en deformación de lasuperficie de concreto; el remanente es lo que da lugar al rebote, por lo que esevidente que, a mayor rebote mayor dureza superficial y, presumiblemente, mayorresistencia del concreto. El procedimiento debe efectuarse de acuerdo con laNorma COVENIN 1609, “Método de ensayo para la determinación de la durezaesclerométrica en superficies de concreto endurecido”.

Martillo de ResorteEl más conocido de los dispositivos de rebote es el de marca Schmidt, en

el cual una masa metálica golpea el concreto al ser impulsada por la energía queproduce la liberación de un resorte metálico. El resorte se dispara cuando lapresión que ejerce el operador con el aparato, sobre la superficie de concreto, llegaal punto conveniente. El rebote es medido en una escala graduada (véase FiguraXV.4). El instrumento viene acompañado de una calibración gráfica con clarasinstrucciones para la corrección por efectos de la gravedad, incluyendo los casos

363


FIGURA XV.3EVALUACIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE AFECTACIÓN EN CONCRETO DAÑADO. (a) RECORRIDO DE ONDASULTRASÓNICAS; (b) TIEMPO DE VIAJE EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA ENTRE EMISOR Y CAPTADOR


de ejes inclinados, recordando que el disparo debe ser hecho siempreortogonalmente a la superficie del material.

Martillo de PénduloOtro sistema, basado en el mismo principio, consiste en un péndulo,

cuya energía no es suministrada por un resorte sino por la posición de una masametálica que, accionada por el operario, se desplaza en una trayectoriasemicircular; rebota contra la superficie del concreto y el rechazo es medido en unaescala graduada. No existe relación numérica entre las mediciones efectuadas conel martillo y el péndulo. Una desventaja de este último instrumento es que sólopuede ser utilizado en superficies verticales, como columnas y muros, en tanto queel primero puede utilizarse en cualquier dirección, siempre que se apliqueperpendicularmente a la superficie de concreto.

Confiabilidad del MétodoEl valor del rebote o rechazo está influido por varias circunstancias.

Algunas son de índole particular, como lo fortuito de producirse la aplicaciónsobre un punto donde debajo se encuentre un poro importante, con lo cual elrebote dará un resultado nada representativo. O si el disparo del aparato es hechoen un punto inmediatamente encima de un grano grueso de piedra o de unrefuerzo metálico con escaso recubrimiento; tampoco en ese caso el rechazo serárepresentativo. Por estas razones, los manuales de uso del esclerómetro permitendescartar aquellos valores que sean notablemente superiores o inferiores alpromedio del conjunto de disparos para cada zona. La mencionada Norma

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FIGURA XV.4ESQUEMA DEL ENSAYO DE REBOTE. CONDICIONES DESCRITAS: (a) DESCARGADO; (b) EN PROCESO DECOMPRESIÓN DEL RESORTE; (c) LIBERACIÓN DEL SEGURO; (d) REBOTE


COVENIN 1609 especifica que un ensayo consiste en 20 lecturas de rebote,dispuestas en cuadrícula y separadas 4 centímetros entre sí; deben descartarse laslecturas que resulten evidentemente singulares. Un resultado será, entonces, elpromedio de las lecturas restantes.

Cuando el esclerómetro se usa sobre superficies de elementos de concretoque ya han cumplido un cierto tiempo expuestos al medio ambiente, en losmanuales de uso se señala la necesidad de raspar esa superficie con un esmeril,para eliminar la `costra� que sobre el concreto se ha producido por el fenómeno decarbonatación.

Las lecturas de rebote contra las caras pulidas de núcleos extraídos deconcreto endurecido, sólo pueden considerarse válidas si se garantiza lainamovilidad del núcleo; de otra manera, parte de la energía liberada por elesclerómetro se pierde como energía cinética (movimiento) del núcleo.

El ensayo esclerométrico puede ser considerado como un valioso auxiliardentro del plan general de mediciones pero, en sí mismo, no siempre puede serrelacionado con la resistencia del concreto. Para éllo se requeriría una minuciosacalibración por correlación contra el concreto que se desea evaluar.

XV.4.3 Ensayos de PenetraciónEstas técnicas de ensayo miden la profundidad de penetración de insertos

normalizados cuando los mismos son incorporados dentro del concretoendurecido, por medio de un propulsor normalizado. Esta técnica supone lautilización de una pistola especialmente diseñada (comercialmente conocida como`Pistola de Windsor�) la cual dispara con carga calibrada un inserto de acero quepenetrará el concreto en relación inversa a su calidad. El procedimiento es similaral ensayo de rebote pero incorpora mayor energía de impacto. El extremopuntiagudo del inserto penetra el mortero y los agregados fracturando la zonaadyacente, de allí que las características de éstos afecten la profundidad depenetración. Una ventaja de esta técnica es la poca influencia que en sus resultadostienen la humedad del elemento o las condiciones superficiales, no así conrespecto a la presencia de armaduras la cual es imprescindible detectarpreviamente para evitar su interferencia utilizando, por ejemplo, los Evaluadoresde Recubrimiento (véase Tabla XV.3).

En la práctica se determina la longitud del inserto que sobresale a lasuperficie y por diferencia se calcula la profundidad de penetración (véase FiguraXV.5).

XV.4.4 Ensayos de MadurezLos ensayos de madurez son técnicas que permiten estimar la resistencia

en sitio contando para ello con los efectos que la temperatura y la edad tienensobre el desarrollo de las resistencias del concreto. El ensayo está normalizado porASTM con la designación 1074.

365



La función madurez es una expresión matemática que permitetransformar la `historia térmica� del concreto en un índice de madurez. Diversasexpresiones se han desarrollado, entre las cuales está la que se anotó en la SecciónIX.4.2. Se asume allí, que la velocidad a la cual se desarrolla la resistencia es unafunción lineal de la temperatura, lo cual conduce a una función madurez, simple(véase Figura XV.6)

En este caso el índice de madurez está representado por el áreacomprendida entre la temperatura base To y la curva de temperaturas del concreto.Cuando la temperatura del concreto en la estructura se espera que estécomprendida entre 0º y 40ºC, la temperatura base To para cementos tipo I seestablece en 0ºC.

El empleo de estos métodos requiere la determinación de la relaciónresistencia-madurez para el concreto en la estructura. La historia térmica en sitiodebe ser monitoreada y a partir de élla se obtiene el índice de madurezcorrespondiente. Conocido este índice y la relación resistencia-madurez los valoresde la resistencia en sitio podrán ser estimados posteriormente. La validez de lacorrelación dependerá de la similitud entre el concreto de la estructura y elutilizado para la determinación de las relaciones resistencia-madurez.

XV.4.5 Muestras Moldeadas en SitioEsta técnica permite obtener muestras cilíndricas de concreto moldeadas

durante la ejecución de losas sin necesidad de extraer un núcleo. El procedimientoestá normalizado en ASTM C873 y se ilustra en la Figura XV.7. La camisa externa

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FIGURA XV.5ENSAYO DE PENETRACIÓN. FORMA APROXIMADA DE LA ZONA DE FALLA EN EL CONCRETO


se aperna al encofrado y sirve de soporte para el molde cilíndrico, el cual se llenacuando se ejecuta la losa y se cura en las mismas condiciones que ésta. El ensayode la muestra permite conocer la resistencia en sitio del material.

XV.4.6 Criterios de AceptaciónBasados en el criterio establecido para los núcleos (véase Sección XV.3.2),

el mismo podría extrapolarse a los ensayos cualitativos normalizados (en sitio) yestablecer que, cuando la resistencia promedio estimada con estos ensayos resultaigual o mayor que el 85% de Fc y ningún resultado es inferior que el 75% de Fc,el concreto en la estructura debe ser aceptado. Sin embargo, antes de que este

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FIGURA XV.6FUNCIÓN DE MADUREZ BASADA EN HIPÓTESIS DE VELOCIDAD DE INCREMENTO DE RESISTENCIAVARIABLE LINEALMENTE CON LA TEMPERATURA

FIGURA XV.7MOLDE Y SOPORTE PARA OBTENER MUESTRAS CILÍNDRICAS DE CONCRETO VACIADAS EN SITIO


criterio sea aprobado, se requiere establecer un criterio estandarizado para elanálisis estadístico de los resultados de ensayos.

En el caso de las determinaciones de velocidad de pulso, sus resultadosse aplican no sólo para la detección de defectos sino que se han establecidocriterios para la definición de zonas homogéneas, verificación previa a cualquieranálisis, a fin de que las conclusiones sean válidas y aplicables a toda la zona. Paracumplir esa condición de homogeneidad, se acepta que la desviación estándar dela velocidad, medida en cada zona, sea inferior a 110 m/seg; si no es así, la zonadebe ser subdividida hasta que, en cada sub-zona, se cumpla esa condición.

Cada zona, previamente comprobada su homogeneidad, podrá sercomparada (en términos de la velocidad de pulso ultrasónico) con otrapreviamente aceptada mediante ensayos de resistencia normativa, en cilindros o ennúcleos (zona patrón). El criterio de aceptación convenido, es que la velocidad depropagación de cualquier zona de concreto, uniforme en términos de velocidad depulso, se considera aceptable cuando el promedio de velocidad es, al menos, el90% de la velocidad promedio de la zona patrón:

Vi � 0,9 . Vpatrón (15.4)

XV.5 RESUMEN DE MÉTODOS Y APLICACIONES

A continuación se reproduce una Tabla que sintetiza el desempeñorelativo de los distintos procedimientos aquí señalados, según ACI 228.1R-95. Enélla se ha añadido el correspondiente a los cilindros y a los núcleos, a pesar de queestos últimos no se consideren ensayos cualitativos, pues sus resultados permitenuna cuantificación cierta de la resistencia.

Un paso esencial para el uso de estos métodos en la estimación de laresistencia, es el desarrollo de correlaciones entre los valores por ellossuministrados y la resistencia del concreto. En las secciones siguientes se presentanalgunos criterios para lograr este objetivo.

XV.6 LINEAMIENTOS PARA OBTENER UNA CORRELACIÓNCONFIABLE

En primer término se debe tener presente que cada método de ensayoen sitio tiene asociado una variación inherente al ensayo. En función de esavariación intrínseca, que en general es independiente del rango de resistencias, seestablecen los criterios de muestreo específicos para cada uno de éllos. En laTabla XV.2 se resumen valores esperados de los coeficientes de variación.

El ACI 228.1R-95 recomienda que el número de niveles de resistenciarequeridos para desarrollar correlaciones entre la resistencia y cualquier otroparámetro determinado en sitio, en general, debe ser de seis a nueve. Esto permite

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cubrir el rango de resistencias previstas en la obra sin necesidad de extrapolar,permitiendo incluir las resistencias bajas que son de esperar en el momento delretiro de encofrados (caso de encofrados deslizantes o sistema túnel).

Los lineamientos aquí resumidos se aplican principalmente paraestructuras en fase de construcción aun cuando, como se señala en la SecciónXV.7, algunos de estos métodos también son aplicables en la evaluación delconcreto en sitio, de estructuras existentes.

XV.6.1 Velocidad de Pulso UltrasónicoLa utilización de la velocidad de pulso ultrasónico como índice, requiere

desarrollar la correlación con el concreto directamente colocado en la estructura

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TABLA XV.1DESEMPEÑO DE MÉTODOS DE ENSAYO, SEGÚN ACI 228.1R-95

PRECISIÓN DEL ENSAYO (1)

MÉTODO DE FASE ESTRUCTURA FACILIDAD RANGO DE NÚMERO DE

ENSAYO NORMA CONSTRUCTIVA EXISTENTE DE USO (1) RESISTENCIA ENSAYOS

Kgf/cm2 (2) POR ZONA

Rebote o Rechazo ASTM C805 + + ++ 100-400 10 (4)

Resistencia de Penetración ASTM C803 + + ++ 100-400 3Velocidad de Pulsos ASTM C597 ++ + + 10-700 2Madurez ASTM C1074 ++ (3) N.A. + Sin Límite 1Moldeados en Sitio ASTM C873 ++ N.A. + Sin Límite 2Núcleos COVENIN 345 N.A. +++ + 100-700 3Cilindros COVENIN 338 +++ N.A. ++ Sin Límite 2 (5)

(1) Un ensayo con ++ permitirá mejores estimaciones de resistencia o es más sencillo de utilizar que uno con +. La de +++ son los de mayor precisión.

(2) Estos rangos de resistencias pueden ampliarse previa demostración de que el equipo y los resultados obtenidos son satisfactorios.

(3) Requiere verificación con otros ensayos.(4) Según la Norma COVENIN son 20.(5) Para alta resistencia son 3 (véase Sección XIII.1.4).N.A. = No Aplica.

TABLA XV.2

COEFICIENTES DE VARIACIÓN INHERENTES A LOS ENSAYOS INDICADOS

ENSAYO COEFICIENTE DE VARIACIÓN DEL ENSAYO

Velocidad de Pulso Ultrasónico 2% para longitudes entre 0,3 m y 6 m en concreto sano

Número de Rebote (Esclerómetro) 10%Ensayo de Penetración 8% de la longitud expuestaMuestras Moldeadas en Sitio 3,5% para el rango de 100 a 400 kgf/cm2


cuya resistencia se obtiene por medio del ensayo de núcleos extraídos de élla; nose recomienda la correlación con cilindros por las diferencias en las condiciones dehumedad. Como quiera que la geometría del miembro afecta la velocidad depulso, las mediciones deben realizarse en sitios representativos de los distintosniveles de velocidad. En cada sitio se recomienda efectuar un mínimo de 5 lecturas(ASTM C597) cuyo promedio será el valor representativo de la velocidad. Despuésde cada lectura deben desacoplarse, emisor y captador, y luego acoplarlos denuevo en el mismo sitio, éllo con objeto de minimizar errores sistemáticos poracoplamiento defectuoso. De cada uno de los sitios a ser evaluados, es precisoextraer al menos dos núcleos para ser ensayados en compresión. La velocidad depulso que se determine en estos núcleos, usualmente será distinta de la registradaen la estructura y no se considera representativa de la velocidad de pulso en laestructura.

Este método de ensayo involucra todo el concreto entre el transmisor y elreceptor. La velocidad de pulso puede ser afectada también por la presencia degrietas o vacíos, y sufrir difracción en las discontinuidades modificando el tiempode viaje. Una aparente disminución de la velocidad no siempre es debida a unabaja resistencia del concreto, ya que hay factores, distintos a la resistencia, queafectan la velocidad de pulso como: El contenido de humedad, el proceso decurado (especialmente a edades tempranas), la presencia del refuerzo y otros.

Aun cuando, el coeficiente de variación del ensayo es bajo, éllo nosignifica que las predicciones de resistencia que se pueda hacer a partir de ellassean necesariamente confiables. Por estas circunstancias y tal como se señala en(ACI 437R-91) este método no se recomienda para estimaciones de resistencia ensitio. Sin embargo, es una técnica excelente para ubicar zonas de la estructuradonde el concreto es de diferente calidad o donde hay defectos internos tales comogrietas o cangrejeras, aunque el método no permite determinar la naturaleza de losmismos.

De una manera general, los valores de velocidad de pulso ultrasónico nosuelen convertirse directamente en resistencia mecánica del concreto. Sinembargo, puede realizarse un estudio detallado de correlación entre resultados deultrasonido y resultados de probetas normativas (cilindros o núcleos) para estimarlas resistencias del concreto en otras partes de la misma obra, donde sólo sedispone de resultados de velocidad de pulso. Según la mencionada NormaCOVENIN 1681, “Método de ensayo para determinar la velocidad de propagación deondas en el concreto”, debe disponerse de no menos de 30 resultados de resistencia(cilindros y/o núcleos) para correlacionar las mediciones ultrasónicas.Experimentalmente se ha encontrado que la forma general de la correlación es deltipo:

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log R = c + m log V (15.5)

donde:

R = Resistencia mecánica normativa.V = Velocidad de propagación de pulso ultrasónico.c y m = constantes particulares para ese concreto, que deben establecersepor ajuste de mínimos cuadrados.

Si el proceso de evaluación fue adecuadamente ejecutado, los coeficientesde correlación estadística no deben ser inferiores al 95%. Con ese grado deprecisión es posible estimar, con bastante seguridad, la resistencia de cualquierzona o parte de un miembro que haya sido evaluado por ultrasonido.

A veces no es posible enfrentar los terminales (emisor y receptor) delequipo de ultrasonido, por no ser accesibles dos caras opuestas del elemento amedir. En tal caso pueden realizarse lecturas indirectas. Operarios experimentadosen el ensayo de ultrasonido pueden colocar los terminales sobre caras adyacentesde una pieza (superficies en esquina) y hacer lecturas valederas, siempre quemantengan constante la distancia entre los puntos de contacto. Igualmente puedendesplazarlos sobre una sola cara para detectar alguna posible falla interna, cercanaa la superficie (por ejemplo para pavimentos o losas de piso).

XV.6.2 Determinación del Rebote (Esclerómetro)Cuando el procedimiento para estimar la resistencia en sitio sea la

determinación del rebote mediante ensayos esclerométricos, se recomiendaobtener la curva de correlación, elaborando al menos 12 cilindros. Por cada edadde ensayo o nivel de resistencia se realizarán no menos de 10 mediciones de rebotesobre los cilindros normativos (la Norma COVENIN 1609 recomienda 20mediciones para el ensayo en sitio y no menos de 30 cilindros de concreto paratrazar la curva de correlación). El cilindro deberá estar sometido a una carga encompresión promedio equivalente de 35 kgf/cm2 durante la realización de laslecturas de rebote. El contenido de humedad y la textura del cilindro para estosensayos deben ser similares a las condiciones anticipadas en la obra.

XV.6.3 Ensayos de PenetraciónSi se trata de utilizar el ensayo de penetración como estimador de

resistencia en sitio, la curva de correlación se obtiene fabricando una losa deespesor mínimo de 15 cm, suficientemente grande para permitir al menos 18ensayos de penetración con separación de 20 cm, y al menos 12 cilindros paraensayos en compresión.

Un número mínimo de tres lecturas de penetración deben realizarse paracada edad de ensayo conjuntamente con el ensayo de dos cilindros en compresión.

371



En el caso de elementos verticales se recomienda vaciar un muro yrealizar los ensayos en esa posición, y tomar núcleos cercanos a los insertos paravalorar la resistencia.

XV.6.4 MadurezEl procedimiento a seguir para establecer la función de correlación en el

caso del Método de Madurez se establece en ASTM C1074 y consisteesencialmente en la preparación de un conjunto de muestras cilíndricas conconcreto similar al que se utilizará en la obra. Se embeben sensores de temperaturaen al menos dos de éllos y se conectan al registrador continuo de temperatura. Elcurado húmedo se realiza por inmersión en agua o por curado húmedo deconformidad con ASTM C511. Los ensayos a compresión, dos cilindros porensayo, deben realizarse a edades de 1, 3, 7, 14 y 28 días. Para cada edad deensayo se determinará el índice de madurez (véase Sección IX.4.2).

Finalmente, se representan gráficamente los resultados de resistenciapromedio a cada edad versus los índices de madurez promedio y se procede alajuste por mínimos cuadrados u otro procedimiento. La regresión resultante serála relación madurez-resistencia a ser usada para las estimaciones de resistencia ensitio.

XV.6.5 Muestras Moldeadas en SitioPor último, los resultados del ensayo de las muestras moldeadas en sitio

sólo requieren eventualmente correcciones por factor de esbeltez (relaciónaltura/diámetro) (véase Sección XI.2.4). No se requiere en este caso correlaciónalguna pues los resultados representarán el concreto colocado.

XV.7 MÉTODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS

En las Secciones XV.4 a XV.6 se han descrito ensayos no destructivos quese utilizan para la determinación de propiedades del concreto distintas de laresistencia mecánica. Éstos se aplican en cuatro grandes áreas:

• Control de calidad de nuevas construcciones;• Identificación de anomalías en nuevas construcciones;• Evaluación de condiciones de concreto de edad avanzada para propósitos

de rehabilitación;• Aseguramiento de calidad de reparaciones de concreto.

Algunos de estos métodos de ensayo no han sido normalizados, sinembargo, su utilización suministra información importante acerca de:

372



• Dimensiones de los elementos;• Localización de grietas, delaminación y pérdidas de adherencia;• Grado de consolidación, presencia de vacíos y cangrejeras;• Corrosión del refuerzo metálico;• Extensión de daños como consecuencia de fuego o resultado de

exposición a ataques químicos.

XV.7.1 Clasificación de los Métodos de Ensayo

Existe una gran variedad de métodos de ensayo, algunos de los cuales seanotan en la Tabla XV.3.

XV.7.2 Limitaciones en el Uso

Inspección Visual: Éste es el primer paso en la evaluación de una estructurade concreto. Tiene la limitación de que sólo permite evaluar las superficies visibles, por éllo es importante complementarla con algunos otros ensayos no-destructivos. Su efectividad depende, en alto grado, dela experiencia y conocimiento del investigador.Velocidad de pulso ultrasónico: (Véase Sección XV.4.1 y XV.6.1). La principal ventaja de este método es su facilidad de uso, además de ser realizado con un equipo portátil. Requiere acceso en las dos caras del elemento a evaluar en el caso de transmisión directa y no suministra información sobre la profundidad del defecto.Ultrasónico-Eco: Puede realizarse mediante el acceso por una sola cara y suministra información sobre la profundidad del defecto, sin embargo, surango de aplicación tiene limitaciones de espesor y los equipos no son comerciales.Eco-Impacto: Puede realizarse mediante acceso por una sola cara, el equipo está disponible comercialmente y es capaz de ubicar diversos defectos. Requiere para su manejo un operador experimentado y el espesor máximo es de 2 metros.Eco-Sónico: El equipo es portátil y el ensayo es rápido, no permite determinar defectos en profundidades mayores de 30 metros o cuando larelación L/d > 30.Radiografía: Suministra información interna de la estructura objeto de ensayo. Se requieren operadores altamente entrenados. El equipo de Rayos X, es pesado y costoso. Dificultad para identificar grietas perpendiculares a la onda radioactiva. La penetración de rayos gamma está limitada a 50 cms de concreto. Esta técnica es útil en la ubicación decables de postensado en losas de concreto.

373



Evaluación de recubrimiento: Con las técnicas recientes pueden detectarsearmaduras a profundidades de hasta 18 cm. No resulta tan efectivo en secciones muy armadas. Con una adecuada calibración permiten determinar el espesor del recubrimiento si se conoce el diámetro de la barra o estimar el diámetro de la barra si se conoce el espesor.Potencial a Media Celda: El equipo es ligero y portátil. Requiere conexióneléctrica con acero embebido. El concreto debe estar húmedo. No da indicación sobre la velocidad del fenómeno. El ensayo e interpretación requiere personal experimentado. Ensayo normalizado ASTM C876.

XV.8 EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES

Para determinar la capacidad resistente de estructuras existentes o dealguna de sus partes, se debe comenzar con una detallada y bien planificadainspección visual en la cual, con documentación escrita y gráfica, se haganevidentes los eventuales defectos y se señalen las áreas más dañadas. Los ensayos ensitio pueden planificarse distinguiendo: a) la realización de evaluaciones cualitativasque permitan identificar zonas de distinta homogeneidad, y; b) la determinacióncuantitativa mediante ensayos de extracción de núcleos o, eventualmente, pruebasde carga sobre la estructura. Los métodos comúnmente empleados para estospropósitos son: La determinación de la velocidad de propagación de pulsoultrasónico, y la determinación del número de rebote mediante técnicasesclerométricas y los ensayos de penetración. En la Figura XV.8 se presenta unasecuencia recomendada de acciones, adaptada de las Normas del CEB.

Cuando exista incertidumbre sobre la seguridad de una estructura, en elCapítulo 17 de la Norma COVENIN 1753 se establecen criterios para suevaluación. Se distinguen allí los tres casos que se describen a continuación.

XV.8.1 El Origen de la Deficiencia Resistente está bien EstablecidaSi se logra una comprensión confiable sobre el origen de la deficiencia

resistente, y las dimensiones y propiedades de los materiales son conocidos, en laSección 17.2.1 (a) de la citada Norma se recomienda la evaluación analítica de suseguridad con arreglo al Artículo 17.4 de la misma.

Con relación a la resistencia en sitio del concreto, en la Sección 17.3.3de la Norma COVENIN 1753 se establece que las resistencias de los concretosdeben basarse en resultados de dos grupos de ensayos:

a) No destructivos, de acuerdo con las Normas COVENIN 1609, “Método de ensayo para la determinación de la dureza esclerométrica en superficies deconcreto endurecido” y COVENIN 1681, “Método de ensayo para determinar la velocidad de propagación de ondas en el concreto” o de otras Normas reconocidas como ASTM, RILEM o DIN.

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375


MÉTODO Y PRINCIPIO

Inspección Visual. Observación, clasificación ydocumentación de daños visibles en la superficieexpuesta del concreto.

Velocidad de pulso ultrasónico. Mide el tiempoque tarda un pulso de ondas ultrasónicas enrecorrer una cierta distancia.

Ultrasonido-Eco. El transductor emite un cortopulso ultrasónico, el cual es reflejado en el ladoopuesto del elemento o en un defecto interno. Lallegada de la onda indirecta o reflejada se registraen el captador determinándose el tiempo de viajeida y vuelta.

Eco-Impacto. El receptor adyacente a la zona deimpacto monitorea la llegada de las ondas amedida que éstas sufren múltiples reflexionesentre la superficie y el lado opuesto del elementoo de defectos internos. Los análisis de frecuenciapermiten determinar la distancia al reflector si lavelocidad de ondas se conoce.

Eco-Sónico. Un impacto de martillo se aplicasobre la superficie y un transductor monitorea laonda reflejada. Se lleva a cabo un análisis en eldominio del tiempo para determinar distancias odimensiones.

Radiografía. La intensidad de una radiaciónelectromagnética de alta energía que pasa a travésdel miembro, se registra en una película.

Evaluadores de Recubrimientos. Sobre lasuperficie de la estructura se aplica un campomagnético alterno de baja frecuencia. Lapresencia del refuerzo metálico embebidomodifica el campo y la medición de éste cambiosuministra información sobre el refuerzo.

Potencial de Media Celda. La medición de ladiferencia de potencial (voltaje) entre el acero derefuerzo y un electrodo estándar de referencia,suministra información de la posibilidad de queesté ocurriendo corrosión en el refuerzo.

APLICACIONES

Mapas de daños indicando: grietas, erosión,picadura superficial, estallido.

Determina la condición relativa del concretobasado en las mediciones de velocidad de pulso.

Ubica zonas delaminadas y vacíos en elementosdelgados. Es fundamentalmente una herramientade investigación.

Ubica una variedad de defectos dentro de loselementos de concreto tales como, delaminación,vacíos, cangrejeras o determinación del espesordel elemento.

Determinar la longitud de fundaciones profundas(pilas y pilotes), ubicación de grietas odiscontinuidades. Suministra información acercade las características dinámicas del subsuelo.

Ubicación de armaduras, cables de pretensado,tubos, vacíos, cangrejeras.

Ubicación del acero de refuerzo, determinaciónde espesor de recubrimiento y estimación deldiámetro de la armadura.

Identifica la región o regiones en una estructurade concreto armado donde existe altaprobabilidad de ocurrencia de corrosión en elmomento de la medición.

TABLA XV.3RESUMEN DE ALGUNOS MÉTODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS, SEGÚN ACI 228.2R-98


b) Destructivos, de muestras extraídas de la o las partes de la estructura donde se haya identificado la deficiencia resistente.

Según lo anterior, la investigación se iniciaría con un conjunto de ensayosesclerométricos, de ejecución más rápida y sin que ocasionen daño estructural,abarcando tanto las zonas afectadas como aquéllas de comprobada buena calidad,en un número entre seis y nueve zonas. De acuerdo con los resultados de estosensayos de rebote, las partes estudiadas se deben clasificar en niveles de daño,estableciendo `clases�, separadas entre sí por diferencias de cinco unidades derebote en el valor medio. Quedan identificadas así las zonas de mayores daños ocon posibles problemas en su resistencia que, mediante ensayos ultrasónicos, seránconfirmadas y delimitadas. Para esto se define como zona homogénea aquella enla cual la desviación estándar de la velocidad de pulso (promedio de 5 lecturas porpunto) sea inferior a 110 m/seg. De no cumplirse esta condición la zona deberásubdividirse en sub-zonas hasta que se cumpla: Svel < 110 m/seg. Posteriormentese procederá a la extracción de núcleos (mínimo tres para cada zona afectada, asícomo algunas medianamente dañadas), siguiendo los criterios y procedimientosdescritos en la Sección XV.3. de este Manual. Con este procedimiento se lograrecabar la información pertinente, produciendo el menor daño adicional almiembro o a la estructura.

Respecto a los aceros de refuerzo, en la Sección 17.3.4 de la citada NormaCOVENIN 1753 se establece, entre otros requisitos, los dos siguientes:

• La ubicación y tamaño de los refuerzos pueden definirse utilizando los datos disponibles de la estructura para confirmar, o no, que la construcción se realizó de acuerdo con los planos disponibles, y;

• Las propiedades de los aceros requieren sustentarse en, por lo menos, tresensayos de tracción de muestras representativas, por cada tipo de acero que pueda afectar la seguridad de la estructura.

XV.8.2 El Origen de la Deficiencia Resistente no está bien EntendidaCuando se produzca esta situación o si no resulta posible determinar las

dimensiones o propiedades de los materiales con base en mediciones, se requeriráuna prueba de carga en caso de que la estructura deba continuar en servicio. Losprocedimientos y precauciones a seguir para la ejecución de una prueba de cargase dan en el Artículo 17.5 de la Norma 1753 y los criterios de aceptación seestablecen en el Artículo 17.6 de la misma. Entre otros aspectos, la prueba no seconsidera exitosa cuando la recuperación de la flecha medida no alcance ciertosvalores prefijados. Interesa destacar aquí que se considerarán inseguros miembrosen los cuales se aprecien agrietamientos que revelen la inminencia de fallas porcorte, o bien otros tipos de fisuración en el concreto, allí tipificados.

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377

M A N U A L D E L C O N C R E T O E S T R U C T U R A LFIGURAXV.8

S ECUENCIADEACCIONESPARA

LAEVALUACIÓNDELCONCRETOCOLOCADO(ADAPTADODELCEB)


XV.8.3 Problemas de DeterioroCuando las incertidumbres sobre la seguridad surgen por problemas de

deterioro progresivo y el comportamiento observado durante la prueba de cargacumple con los criterios de aceptación mencionados en la Sección XV.8.2, se puedepermitir el uso de la estructura por un período de tiempo que se debe indicarexplícitamente. En la Sección 17.2.2 de la Norma COVENIN 1753 citada, seestablecen los aspectos a considerar para definir tal período de tiempo:

a) La naturaleza del problema;b) Los efectos ambientales;c) El efecto de las cargas de uso;d) La historia de la estructura en condiciones de servicio;e) El programa de inspección periódica.

XV.8.4 Estructuras Dañadas por Sismos IntensosHechas las evaluaciones y el levantamiento detallado de daños existentes

en la estructura, según lo indicado en la Sección XV.7, en el Capítulo XII de lanueva Norma COVENIN 1756, “Edificaciones Sismorresistentes” y su Comentario,se establecen los criterios a seguir para su análisis y mejor toma de decisiones.También se indican allí los casos en los cuales se requiere la evaluación deedificaciones existentes con fines de la verificación de su seguridad y eventualreforzamiento.

REFERENCIAS

ACI 201.1R-97 Guide for Making a Condition Survey of Concrete in Service.ACI 228.1R-95 In Place Methods to Estimate Concrete Strength.ACI 228.2R-98 Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures.ACI 437R-91 Strength Evaluation of Existing Concrete Building.

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CAPÍTULO XVI DETERIORO FÍSICO

El concreto puede ser dañado por muy diversas causas. Serán agrupadas,por un lado, en causas físicas o mecánicas, que se tratan en el presente Capítulo,y por otro en causas químicas, tratadas en el Capítulo XVII.

Las causas físicas pueden ser clasificadas en dos grupos: Agrietamientoy desgaste. Los daños por incendio son un caso especial, que se trata en laSección XVI.5.

XVI.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO

XVI.1.1 Mecanismo BásicoEl concreto es un material sensible al agrietamiento pues es

intrínsecamente frágil. Su capacidad de deformación a la tracción es pequeña, delorden de 0,03%, llegando a la rotura con poca tensión. Una vez iniciada una grieta,la energía para que avance es menor que la requerida para su formación. Noobstante, cuando esa energía se disipa o desaparece, la rotura no es total y la grietase estabiliza. Eso puede suceder cuando la solicitación por carga cesa o cuando lagrieta, en su trayectoria de formación, encuentra un obstáculo, como por ejemplo,una barra de refuerzo. El acero proporciona la resistencia requerida a la tracción,reparte y controla las grietas, y hace que la rotura de los elementos pueda ser detipo `dúctil� (véase Secciones XVI.2.1 y XVI.2.3).

XVI.1.2 Esquema del TratamientoEn el problema de agrietamiento, destacan tres etapas:

a) Averiguar su origen. Esto resulta indispensable para que puedan tener éxito las etapas siguientes. Sin embargo, con frecuencia la identificacióndel origen resulta difícil, y en algunos casos prácticamente imposible, debido a la forma combinada y complicada como actúan algunas de las causas de agrietamiento. Hay que distinguir entre grietas `estabilizadas� ygrietas `activas�, como se denominan a veces o lo que es lo mismo, entregrietas `muertas� y grietas `vivas�. En algunos casos hay solicitaciones detipo pulsante que abren y cierran las grietas, como ocurre cuando hay cambios alternativos de temperatura (por ejemplo día y noche) o cuandoactúan sobrecargas variables como en los puentes.

b) Eliminar las causas. Esto es necesario para tener éxito en la reparación. En

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ocasiones no es posible hacerlo a cabalidad y habrá entonces que adecuarse a esa circunstancia particular.

c) Proceder a la reparación. Las grietas estabilizadas pueden ser selladas conproductos relativamente rígidos, sin problemas. Las grietas activas cíclicastienen que sellarse con materiales de gran elasticidad, capaces de absorber los movimientos. Los casos de agrietamientos progresivos continuados, como sucede en algunos asentamientos diferenciales, no pueden ser controlados sin haber eliminado su causa.

XVI.1.3 Manifestación del AgrietamientoLas grietas del concreto se producen siempre por tracción. Las tensiones

de compresión, de torsión o de corte, que resultan excesivas, se alivian mediantela aparición de grietas de tracción paralelas a las trayectorias principales decompresión, que son perpendiculares a las de tracción.

La observación y análisis de la forma y posición de las grietas en loselementos estructurales, casi siempre permiten establecer el tipo de solicitaciónque las originó, lo cual es primordial para definir las causas de las grietas. En laFigura XVI.1 se muestran patrones típicos de agrietamiento en una edificación deconcreto reforzado.

En el estudio de las grietas hay que observar cuidadosamente lossiguientes aspectos:

a) El ancho en la superficie. Lo más corriente es medirlo por comparación con tarjetas o reglillas en cuyos bordes van dibujados en trazos de un grosor conocido y que sirven de calibración para ese cotejo. En la FiguraXVI.2 se muestra un modelo de esa reglilla. También hay lupas con escalas calibradas, que proporcionan mayor precisión.

b) La profundidad. No resulta fácil de medir. En algunos casos se puede suponer una proporcionalidad con la abertura: A mayor abertura, mayorprofundidad. Pero esto no es cierto en todos los casos. Cuando es indispensable conocer la profundidad se suele rellenar la grieta con material coloreado y luego extraer núcleos de la parte agrietada. La abertura y la profundidad condicionan los procedimientos de reparación.

c) El movimiento. Los cambios en su abertura y en su longitud implican mediciones de bastante precisión. Un procedimiento sencillo y efectivo consiste en poner sobre la grieta, y en sus extremos, pequeños parches delgados de yeso dental. El yeso es rígido, no tiene ductilidad y se rompesi en la grieta hay algún incremento en su ancho o longitud. Parches sucesivos pueden servir para estudiar el comportamiento de las grietas.

380



La observación de las grietas se dificulta si el concreto está cubierto confrisos, estucos, pinturas o baldosas. Su caracterización general se indica en la TablaXVI.1.

XVI.2 CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO

Las causas que produzcan agrietamiento en el concreto pueden sermuchas; se comentará en este texto algunas de las que intervienen con másfrecuencia. Las grietas no siempre afectan seriamente el comportamientoestructural del concreto; dan mala apariencia y permiten el ingreso de la humedad

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FIGURA XVI.1PATRONES TÍPICOS DE AGRIETAMIENTO EN UNA EDIFICACIÓN DE CONCRETO REFORZADO,PRODUCIDO POR: A, B, C: SEDIMENTACIÓN DEL CONCRETO POR EXCESO DE EXUDACIÓN, DE APARICIÓNENTRE 10' Y 3h DESPUÉS DEL VACIADO; D, E,: RETRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO RÁPIDO DE APARICIÓN

ENTRE 60' Y 6h DESPUÉS DEL VACIADO; F: SIMILAR A D, E, POR ESCASO RECUBRIMIENTO; G, H,:RETRACCIÓN HIDRÁULICA, EN ESTADO ENDURECIDO, DE APARICIÓN HASTA 3 SEMANAS DESPUÉS DEL VACIADO;I: SIMILAR A G, H, DE APARICIÓN HASTA MESES DESPUÉS; J, K: FISURACIÓN CAPILAR, VISIBLE A PARTIR DE

VARIOS DÍAS O SEMANAS DESPUÉS DEL VACIADO; L, M: CORROSIÓN DEL REFUERZO CON MANIFESTACIONES

A PARTIR DE DOS AÑOS DESPUÉS DEL VACIADO; N: REACCIÓN ÁLCALI AGREGADO, CUYA MANIFESTACIÓN

OCURRE VARIOS AÑOS DESPUÉS DEL VACIADO.


o de otros agentes agresivos, posibilitando el deterioro. Muchas de las grietas sondebidas a una mala práctica constructiva. De éllas, una frecuente es el añadir aguaa la mezcla para ganar trabajabilidad (véase Tabla XVI.2).

XVI.2.1 SobrecargasEn el concreto endurecido, la causa fundamental por la que se producen

grietas es la solicitación de los elementos estructurales más allá de su capacidadportante. Sin embargo, se reserva el nombre de `grietas por sobrecarga� a lasgeneradas por la presencia o acumulación de pesos no previstos en el cálculo. Porejemplo: La colocación de máquinas pesadas, la construcción indiscriminada deniveles superiores, la concentración de objetos pesados, la aplicación desolicitaciones periódicas con mayor frecuencia de la calculada, así como lassolicitaciones accidentales.

Este tipo de daños se presenta principalmente en vigas y losas, y a vecesse producen por corte cerca de los muros o de las columnas; son menosfrecuentes en columnas a compresión. Con cierta frecuencia, la posición de estasgrietas permite establecer claramente las causas originarias. Sin embargo, grietassimilares pueden tener causas fortuitas, como pueden ser: zonas débiles delmaterial, errores constructivos y, menos frecuentemente, errores de cálculo. Sesuele decir que el concreto reforzado no puede trabajar sin grietas, lo cual sólo esrelativamente cierto, puesto que se pueden calcular y fabricar elementos sin grietasen absoluto. No es práctica común porque resultarían excesivamente rígidos ycostosos.

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TABLA XVI.1CARACTERÍSTICAS DE LAS GRIETAS

• Posición de todas las grietas en los elementos de toda la estructura.• Correlación entre elementos (planos estructurales y de construcción)• Ancho superficial, profundidad (a veces no es indispensable) y largo o

extensión de la grieta.• Forma de la abertura y de sus bordes.• Estabilidad o inestabilidad del ancho de la grieta y de su longitud: tendencia a

aumentar, disminuir o movimientos cíclicos.

FIGURA XVI.2REGLILLA PARA ESTIMAR APERTURA DE GRIETAS


Una vez conocidas y eliminadas las causas que originaron este tipo degrietas por sobrecargas, puede ser necesaria su reparación. Se incluyen en estegrupo, los daños producidos por un desencofrado y una carga prematuros.

XVI.2.2 Asentamientos DiferencialesCuando una parte de un elemento o de una estructura se desplaza vertical

u horizontalmente respecto a otra adyacente, pueden producirse grietas por corteo flexión, debido a solicitaciones no previstas en el cálculo.

Las causas pueden ser muy variadas: Fundaciones mal hechas, defectosconstructivos o de uso, problemas por presencia de filtraciones, desplazamientosdel terreno de fundación u otros. En muchos de estos casos, los estudios de suelosfueron insuficientes o mal interpretados.

Las arcillas expansivas han originado estos tipos de daños; tales arcillasson materiales que se hinchan al humedecerse, ejerciendo enormes presiones, y secontraen al desecarse. La repetición de estos movimientos alternantes puedecausar deterioro a las estructuras construidas en tal tipo de suelos, especialmentesi una parte está sobre la arcilla expansiva y otra no. A veces, por la posición deestas grietas, resulta fácil conocer la causa. En pisos apoyados directamente sobreel suelo, las arcillas expansivas pueden producir abombamientos y fracturas, sinque lleguen a sufrir los tabiques.

Las grietas debidas a fundaciones insuficientes o mal hechas, a veces selogran detener haciendo otras fundaciones sobre las cuales apoyar la partecomprometida de la estructura. En caso de que el suelo, además, sea expansivo, elúnico procedimiento que puede tener éxito es el control riguroso de la humedad.Esto no siempre es factible, especialmente cuando se trata de viviendaseconómicas, livianas, de poca altura y que son frecuentemente afectadas por este

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TABLA XVI.2CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO• Sobrecargas.• Asentamientos diferenciales.• Arcillas expansivas.• Sismos y otras solicitaciones accidentales.• Errores de proyecto o ejecución.• Retracción plástica.• Retracción hidráulica en estado endurecido.• Exudación.• Calor de hidratación.• Gradientes debidos a la temperatura ambiente.• Corrosión del acero.• Causas combinadas.


problema. También se presenta en pavimentos de carreteras, apoyados en suelosexpansivos a lo largo de tramos de variada longitud.

XVI.2.3 SismosLos sismos son fuentes de vibraciones que se propagan al terreno y que

actúan a nivel de fundaciones; son tratadas como acciones externas sobre lasedificaciones. Estas responden según sus propiedades dinámicas e inducensolicitaciones temporales que se superponen a las de tipo permanente. De modoque a los momentos, fuerzas axiales y cortantes debidas a la gravedad (peso propioy cargas de servicio) se suman los generados por la excitación sísmica la cual es,esencialmente, de tipo alternante.

Las secciones donde la superposición alcanza valores máximos, sedenominan secciones críticas; esto ocurre por ejemplo, en los extremos de vigas ycolumnas de estructuras aporticadas, en el empotramiento de sistemas en voladizoo en los extremos de vigas que conectan muros. Estas solicitaciones, de cortaduración y elevada intensidad, pueden deformar más allá de sus límites elásticostanto el acero como el concreto que se encuentra en las secciones críticas; estoocasiona deformaciones permanentes en el acero, así como el estallido del concretono confinado del recubrimiento. Si se respetan las prescripciones del detalladopara el confinamiento del concreto del Capítulo 18 de la Norma COVENIN 1753(véase Sección XII.5), se puede lograr que las incursiones inelásticas anterioressean de naturaleza dúctil y no amenacen la estabilidad de la edificación;usualmente son reparables.

En miembros indebidamente reforzados se pueden alcanzar peligrosasfallas por corte, las cuales son de tipo frágil, con pérdida súbita de la capacidadportante; el problema en estos casos, más que un agrietamiento, puede conducir ala inestabilidad del conjunto.

Además de los sismos, también pueden generar tensiones laterales losvientos extremos, el empuje de elementos conexos u otras causas. Si estasconsideraciones no se toman en cuenta durante el diseño, se pueden producirgrietas. En las Normas para el cálculo se dan claras instrucciones para evitar dañosde acuerdo a los niveles de cargas previsibles, pero si aparecen solicitaciones porencima de esos valores, sean sismos o vientos superiores a los considerados, esinevitable el daño en las estructuras. Quedará el contrarrestar el deterioro yaproducido y tomar las medidas que se consideren necesarias para los diseños delas construcciones futuras.

XVI.2.4 Proyecto y EjecuciónLa casi totalidad de las grietas suelen ser responsabilidad de quienes

construyen, por no haber tomado las previsiones prácticas correspondientes. Perohay otro tipo de daños que se pueden llamar de proyecto, que se describirán acontinuación.

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La estructura pudo haber sido concebida con forma complicada, lo cualsomete a algunas de sus partes a solicitaciones no previstas cosa que, si no se tomaen cuenta a la hora de desarrollar detenidamente el proyecto, puede dar lugar aagrietamientos. Para construcciones nuevas, las Normas antisísmicas son unabuena ayuda, ya que son más exigentes en el análisis y diseño cuando se trata deconfiguraciones irregulares, evitando descuidos y omisiones. Con la aplicación deestas Normas si bien reducen los daños esperados ante sismos intensos, éstastambién toleran explícitamente cierto tipo de lesiones en la estructura.

El proyecto puede también adolecer las proporciones inadecuadas entrelos elementos estructurales, deficiencias en sus anclajes, cambios bruscos derigidez o rigidez insuficiente, y otras debilidades tales como el armado defectuoso:Insuficiente cuantía o longitud de transferencia de tensiones, o refuerzos colocadosfuera de lugar, errores que pueden provenir del proyecto o introducidos durantela construcción. A veces, los planos no dan suficiente detalle al respecto y laejecución del trabajo en la obra puede quedar en manos de alguna personainexperta.

Las Normas vigentes para el diseño de miembros de concreto reforzadoprescriben distribuciones del acero de refuerzo con el fin de controlar el ancho delagrietamiento, lo cual resulta más eficiente si se cuidan las zonas donde se esperanlas máximas tensiones por tracción en el concreto. Esto resulta particularmentenecesario cuando se utilizan aceros con tensiones cedentes Fy en exceso de 2.800kgf/cm2 en el sobrentendido que se trata de barras con resaltos; es usual el empleode estos aceros con Fy de 4.200 kgf/cm2.

En el Artículo 10.6 de la Norma COVENIN 1753, se establece que laseparación (s) de las barras de refuerzo cercanas a una superficie sometida a latracción no debe exceder:

s = 76,02 x 103 / Fs – Cc < 77,24 x 103 / Fs (16.1)

donde:

Fs = tensión en el acero;Cc = recubrimiento de protección.

Por ejemplo, para vigas de proporciones usuales, con aceros de Fy =4.200 kgf/cm2, Cc = 5 cm y Fs = 2.550 kgf/cm2, la máxima separación s resultaser igual a unos 25 cm; si la tensión del acero Fs en condiciones de servicio es máselevada, la separación de barras deberá ser menor.

Por las numerosas variables que intervienen, la aplicación del criterioanterior no permite adelantar un ancho de grieta esperado; se considera que lasgrietas podrán ser visibles en algunos casos, pues sus anchos pueden excedervalores del orden de 0,3 a 0,5 mm.

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Para miembros sometidos a exposiciones muy agresivas el criterioanterior no es adecuado; los ensayos demuestran que en estos casos la calidad delconcreto, su compacidad y un recubrimiento adecuado puedan ser más eficientesque la limitación del ancho de grietas en la superficie externa del miembro.

Las armaduras metálicas disminuyen o minimizan el agrietamiento. Poreso, si en la estructura queda alguna zona de concreto particularmente solicitada atracción, sin estar dotada de suficiente acero en dirección perpendicular a lassecciones donde puedan formarse grietas, éstas se producirán. Grietas de este tiposon frecuentes en las esquinas de las losas, en torno a huecos de piso o de pared,en vigas o en voladizos.

Un anclaje inadecuado puede originar deslizamientos de la barra de aceropor pérdida de adherencia y conducir a situaciones críticas. Pero, por el contrario,exceso de armaduras concentradas en poco espacio puede dar lugar a que salte elconcreto de recubrimiento o a que no se desarrolle una buena adherencia con elmortero. Tal es el caso de columnas con poca sección y barras de acero, muyagrupadas, actuando las armaduras como un elemento único respecto a laadherencia y donde pueden quedar largos segmentos sin recubrir.

Hay muchas otras situaciones de agrietamiento por problemas en elproyecto o durante la construcción. En todo caso, como se dijo, se debe tratar deconocer las causas, lo cual puede llegar a ser complicado.

Los elementos dañados deben ser revisados por todas sus caras einclusive en relación con elementos conexos, lo que proporcionará unainformación que, generalmente, facilita las tareas de interpretación y resolución.En ocasiones puede ser necesario averiguar la posición y cuantía del acero derefuerzo, para lo cual se justifica un estudio detallado con alguno de los equiposde detección magnética. Algunas veces hay que llegar a descubrir el acero en áreaslimitadas, para mediciones o comprobaciones.

XVI.2.5 Retracción de FraguadoEl `encogimiento� del concreto debido a su pérdida de agua es otra de las

causas frecuentes de grietas en el material, tanto en estado fresco comoendurecido.

La `retracción plástica� es la que se produce en estado fresco hasta elmomento del fraguado y da lugar a la aparición de grietas en ese momento, por loque algunos la denominan también `retracción de fraguado�. Antes, el materialtiene consistencia plástica y es capaz de deformarse sin agrietamiento. En lassuperficies horizontales y descubiertas de los elementos recién vaciados es dondese hace patente el fenómeno de retracción. Esas superficies, inicialmente brillantesy acuosas, después adquieren un tono mate al momento del fraguado, porque elagua se evapora o es absorbida. En ese instante se inicia la retracción.

La retracción se relaciona con: La cantidad de agua, la relación

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agua/cemento; la cantidad, finura y composición del cemento; la forma, textura,gradación y composición de los agregados; la geometría de las piezas, y; lascondiciones ambientales de temperatura y humedad.

Las grietas pueden ser espectaculares. Abiertas en su centro y cerrándosehacia sus extremos, más amplias en la superficie que hacia dentro de la masa.Dibujan figuras que tienden al hexágono, con los bordes romos. Aparecen pordiferencia en el encogimiento de las zonas profundas y de la superficie, donde elagua se evapora. Las armaduras metálicas ayudan a disminuirlas, aunque en formalimitada.

Como se ha dicho, las principales causas, son la composición de lamezcla y las condiciones del medio ambiente. A veces se logra evitar el fenómenocon un oportuno riego por aspersión. Si se descubren a tiempo pueden sercerradas con una llana mediante un retocado o `requemado� de la superficie. Si elconcreto ya ha endurecido, sólo queda la posibilidad de reparación.

En mezclas muy propensas a la exudación se producen otras grietas aedades tempranas, en la superficie, a lo largo de las barras de acero que hayanquedado con poco recubrimiento, debido a una especie de sedimentación delconcreto bajo éllas. En mezclas con mucha exudación, también aparecen otro tipode grietas superficiales, de formas semejantes a la de retracción, pero con figurasmenores, debido a que las sales disueltas que quedan en la película acuosa de laexudación tienen una gran avidez a la humedad. Estas grietas, pueden ser deaparición tardía.

XVI.2.6 Retracción en Estado EndurecidoAdicionalmente, en el concreto se puede presentar una retracción

posterior a su endurecimiento, conocida como `retracción en estado endurecido�,que se extiende a lo largo de la vida del material (véase Sección XII.6.3). Sumagnitud es mucho menor que la retracción de fraguado, pero su energía es másalta y puede llegar a generar grietas. La causa también puede deberse acomportamiento diferente a lo largo del espesor de la pieza en la cual la excesivaprofundidad de la armadura de refuerzo no contribuye a restringir losmovimientos en la superficie. Por este motivo es por el cual se sugiere colocar unrefuerzo superficial que combata este problema. En la Sección XII.6.4 sereproducen las prescripciones normativas vigentes para el refuerzo contra lafisuración debida a retracción y a las variaciones de temperatura.

Las formas de estas grietas son muy variadas. En algún caso se puedenasemejar a las de la retracción plástica, pero con los bordes muy nítidos y noromos. A veces se presentan asociadas a otras causas. Si el concreto se llevara a unambiente de alta humedad, muchas de estas grietas se cerrarían, pero esto noresulta práctico. Su proceso de gestación suele ser lento y con el tiempo seestabilizan. En casos en que se hace muy lento, el también lento fenómeno de lafluencia del concreto puede contrarrestarlo.

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XVI.2.7 TemperaturaEste aspecto se trata también en las Secciones IV.10, XII.4 y XIII.10.La temperatura es una causa importante y frecuente del desarrollo de

grietas en el concreto. Pueden producirse por dilatación, al calentarse el material,o por retracción al enfriarse. A veces, las causas son los gradientes térmicos en lamasa de las piezas: Superficie o cara expuesta, y profundidad. Como loscoeficientes de dilatación del acero y del concreto son similares, no se presentaninconvenientes por esta causa.

En las obras de concreto, el calor puede tener dos orígenes diferentes.Aquél que es consecuencia de las reacciones exotérmicas de hidratación delcemento (Capítulo IV) y el debido al medio ambiente (Capítulo XII). El primeroactúa desde las pocas horas después de vaciada la pieza, hasta varios días después,dependiendo del volumen del elemento y de las facilidades con que cuente parapoder disipar ese calor. Pasado el período crítico de temperatura máxima en eseperíodo, el conjunto inicia su enfriamiento, lo cual hace lentamente. Por lo tanto,este calor de reacción actúa en un momento dado, luego desaparece y las grietasque pudiera haber generado se estabilizan.

Ocasionalmente, los efectos del calor provenientes del medio ambienteson, bruscos y aleatorios, pero en su mayoría son cíclicos como: Día-noche einvierno-verano. Las grietas producidas son activas, pues se abren y se cierran sinestabilizarse nunca. El mecanismo básico de su formación son contracciones ydilataciones de partes de un mismo elemento estructural o empujes de unelemento sobre otro.

Estas grietas son frecuentes en: Terrazas, paredes, muros y otrosmiembros expuestos a cambios de temperatura, especialmente si se trata deelementos delgados. A veces se pueden corregir creando juntas nuevas, pero no entodos los casos. En algunas ocasiones puede resultar efectivo pintar con pinturareflectante las superficies sobre las cuales incide el sol, al igual que el empleo decapas reflectantes. Se puede calcular el grueso del aislante y la difusividad térmicapara una condición dada. El coeficiente de dilatación del concreto es del orden de8,5 x 10-6/ºC, como se indicó (véase Sección XII.3).

XVI.2.8 Causas CombinadasSi el origen del agrietamiento de una estructura fuera, como causa única,

alguna de las señaladas en los párrafos anteriores, sería bastante fácil identificar elproblema e incluso corregirlo. La situación es diferente cuando el daño esconsecuencia de la combinación de varias causas. Otro problema, de tipo diferentey generalmente más complicado, es establecer las responsabilidades. Por ejemplo,algunas grietas que puedan aparecer en ciertos tabiques de fachada pueden serdebidas al calor de la exposición solar; pero si el calor es la causa, quizá laresponsabilidad sea del proyectista por no haber considerado ese aspecto y haber

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previsto medidas correctivas. Si el desgaste de las placas del talud de un canal seproduce por una elevada presencia de ultrafinos en la mezcla, esa puede ser lacausa, pero la responsabilidad es de quien haya diseñado la mezcla, empleando esaproporción inadecuada de finos (véase Sección III.7).

En la práctica, lo más frecuente es que se produzcan combinaciones decausas: Grietas por mal proyecto o ejecución, más los efectos de sobrecargas oasentamientos diferenciales, unidos a los de retracción térmica o hidráulica, eincluso agravado por la corrosión de las armaduras que se comentan en la SecciónXVI.2.9. Estas causas no actúan sumándose unas a otras, sino multiplicándose.

XVI.2.9 Corrosión del Acero de RefuerzoTal como se describe en el Capítulo XVII, la oxidación del acero de

refuerzo por las causas que allí se indican suele provocar agrietamientos en elconcreto, desprendimientos de recubrimiento o ambos fenómenos. El daño porcorrosión es fácil de detectar porque las grietas siguen la posición del acero y aldescubrir éste, se aprecia la formación de óxido. Este problema se trata en elreferido Capítulo XVII.

XVI.2.10 Otras Causas de AgrietamientoHay otras causas, pero de menor frecuencia. Por ejemplo, la reacción

álcalis-agregados que no tiene solución, (véase Secciones III.10 y XVII.1), o lasgrietas por agregados selenitosos o por efecto de cal libre en el cemento, quetampoco tiene solución.

Las grietas superficiales ocasionadas por exudación, por ataque químicoy similares, no suelen tener influencia importante sobre las grietas más profundas.Pueden generar deterioros mayores si se combinan con acciones de desgaste.

XVI.3 REPARACIÓN DE LAS GRIETAS

Para garantizar una buena reparación de las grietas, previamente se debenconocer las causas del agrietamiento y, luego, escoger y aplicar cuidadosamente unprocedimiento adecuado. De no cumplir ésto, posiblemente se repita elagrietamiento.

Antes de cualquier tratamiento a una grieta, ésta debe quedar bien limpia.Para éllo se pueden emplear brochas pequeñas, cepillos de púas, escobillas, aire acompresión o chorro de arena. También se puede hacer por inyección de agua uotro material solvente neutro, que luego se deja secar, o se elimina con corrientesde aire.

Las grietas se suelen reparar con las siguientes finalidades:

• Para restablecer la continuidad estructural del concreto.

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• Para impermeabilizar, evitando el paso del agua.• Para evitar el deterioro por el ataque del medio ambiente.• Por razones estéticas.

Los métodos de reparación, en cada caso, son diferentes, pero es obvio que tienenvarios aspectos en común. En la Tabla XVI.3 se anotan algunos de los métodosmás frecuentes, los cuales se describen en lo que sigue.

XVI.3.1 Autosellado por PercolaciónLas grietas finas a través de las cuales percola agua, si se estabilizan o

están en vías de estabilizarse, con muy poco movimiento activo, se pueden auto-sellar por colmatación con carbonato de calcio. Esta sal se forma a partir delhidróxido de calcio de la pasta de cemento, lixiviado por el agua y en combinacióncon el anhídrido carbónico de la atmósfera. Es el mismo mecanismo por el cual segeneran estalactitas y estalagmitas en ambientes poco perturbados por corrientesde aire. En el caso del concreto, el producto suele tener color blanco neto. Sepueden apreciar, a veces, en techos o paredes de túneles o en la parte inferior delosas con humedad en la parte superior.

Grietas superficiales de hasta un milímetro de abertura es posible que sesellen totalmente, dependiendo de su grado de estabilidad y de su profundidad. Elsello puede tomar tiempo en formarse, pero es confiable y duradero.

XVI.3.2 Autosellado por CristalizaciónGrietas más finas que las de carbonatación también pueden sellarse por

crecimiento de cristales entre sus dos paredes, si el concreto se mantiene húmedopero no filtra agua. Grietas con aberturas de 0,3 mm o menos se autosellarán, perosiempre que no sean muy profundas o atraviesen la pieza de una cara a la opuestao cuando el medio ambiente no sea muy agresivo.

XVI.3.3 Inyección con Resinas EpóxicasEstos productos tienen uso en varios tipos de reparaciones (véase Sección

XVII.12) y se presentan con una amplia gama de formulaciones, algunas de éllasen forma de líquidos de relativa baja viscosidad (unos pocos centipoises), quepueden ser inyectados en las grietas. La manera de aplicar la resina no es difícil,

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TABLA XVI.3TIPOS DE SELLADO• Por carbonatación natural.• Por intercrecimiento natural de cristales.• Inyección de resinas epóxicas.• Acabados con resinas acrílicas.• Otros recubrimientos.• Sellados superficiales elastoplásticos.


pero tiene que ser cuidadosa. Los fabricantes o distribuidores de los productossuelen suministrar instructivos o asesoramiento técnico.

Las resinas epóxicas tienen alta adherencia al concreto, tanto seco comohúmedo, y poseen en sí mismas elevadas capacidades de resistencia mecánica.Concretos inyectados con estos productos puede que lleguen a generar grietasnuevas, pero difícilmente la repetición de una que fuera sellada con epoxi. Lasinyecciones son especialmente recomendables cuando se desea restablecer lacontinuidad estructural del concreto, pero hay que tomar en cuenta ciertasrestricciones:

• Producen sellos rígidos por lo que, si las grietas no están totalmenteestabilizadas, el concreto se volverá a romper. • Aún teniendo baja viscosidad, les resulta difícil penetrar por aberturas de grietasinferiores a unos 0,2 mm. Grietas tan delgadas pueden auto-sellarse si lascondiciones les resultan favorables.• Pueda ser que no rellenen totalmente el vacío de grietas, dejando pequeñas zonasvacías. • Por su alta resistencia, no tienen problemas de funcionamiento resistente oestructural, pero quizá no eviten filtraciones.• Son materiales sensibles al calor, perdiendo sus propiedades; en general estaafectación se inicia a partir de los 60 a 65°C. En caso de incendio su efectividad enla reparación puede anularse (véase Sección XII.12).• Son productos relativamente costosos, tanto en sí mismo, como por los cuidadosque requiere su aplicación. Pero ante ciertas características de los daños, son laúnica solución para salvar la integridad de la obra o de los elementos que laconstituyen.

XVI.3.4 Resinas AcrílicasSon resinas que ya pasaron la fase monomérica y tienen un alto grado de

polimerización. En el agua forman una dispersión coloidal y de ahí sudenominación de látex. Son altamente compatibles con el cemento y dan base adiversas formulaciones, con muy buena adherencia al concreto.

Tienen variados usos en las reparaciones (véase Sección XVII.12). Suprincipal utilidad se relaciona con la estética o con la protección de superficies deconcreto. Su aplicación sobre las superficies de concreto agrietadas suele comenzarcon un producto fluido, de baja viscosidad, el cual penetrará un cierto grado enlas grietas, seguidas por la posterior aplicación de varias manos de productos másespesos.

Las formulaciones llevan, además de la resina, altas proporciones decemento Portland, por lo cual el acabado debería tomar el color del concreto, cosaque casi siempre sucede. Cuando no es así, por razones de la constitución de la

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resina o de la composición del cemento, o por ambas cosas, la zona tratada sediferenciará de la no tratada, por lo que, a efecto de la estética, será aconsejablecubrir toda la superficie del elemento. A veces se puede producir un tono grisoscuro, casi negro, que es corregible con cemento blanco.

La elasticidad de estos productos es mayor que la de las resinas epóxicas,pero aun así es todavía baja. Esto señala que las grietas a tratar deben estarestabilizadas, de lo contrario al moverse después de sellada, se volverá a abrir.

Cuando el gradiente de presión de agua entre las dos caras opuestas delelemento es importante, no se recomienda el uso de este tipo de productos. Bajopresiones atmosféricas normales brindan excelente protección contra la humedady la lluvia. Sin embargo, no constituyen barreras de vapor; es decir, dejan `respirar�las superficies del concreto evitando que se generen presiones bajo la protección.

XVI.3.5 Otros RecubrimientosSe utilizan otros muchos tipos de recubrimientos con fines estéticos y de

protección. Algunas pinturas elastoméricas aceptan pequeños movimientos en lasgrietas, lo mismo que algunas láminas de plástico. Otras pinturas y recubrimientoscon ciertas baldosas, sólo funcionan bien si las grietas están totalmenteestabilizadas.

XVI.3.6 Sellos Elasto-PlásticosSe los usa principalmente para hacer estancas grietas o juntas en

movimiento y, en algunos casos, por razones estéticas.Estos productos no se aplican directamente sino que se colocan dentro de

un cajetín que se ha construido siguiendo la dirección de la grieta. El ancho y laprofundidad de este cajetín dependen de las características elasto-plásticas y deadherencia del material, datos sobre los cuales informan los fabricantes y quedeben ser tomados muy en cuenta. La sección del cajetín debe ser preferentementerectangular, con bordes precisos. El mecanismo de funcionamiento del productorequiere que éste no se adhiera al fondo, pero sí a las paredes del cajetín. En laSección X.8 se amplían detalles respecto a esta modalidad de reparación y seindican los productos que se emplean.

XVI.4 DESGASTE

Al igual que con otros tipos de deterioro del concreto, la destrucción desus superficies por efectos del desgaste presenta varias facetas.

XVI.4.1 Abrasión por TránsitoEs el más frecuente de los tipos de desgaste. Se produce por el roce o

fricción contra el pavimento de las ruedas de los vehículos o por tránsito humano.

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Menos frecuentemente por otros motivos, como el tránsito animal o el arrastre deobjetos.

La resistencia al desgaste del concreto va a depender, esencialmente, delas características del agregado y de la adherencia entre la pasta y el agregado. Encondiciones normales la pasta se desgasta primero y va dejando ligeramentesobresalientes los granos de agregado, sobre los cuales recaerá luego,individualmente, la misión de resistir el roce. Si la pasta es débil o la adherenciacon ella es débil, los granos de agregados terminan por desprenderse y el ciclosigue afectando el espesor del pavimento.

Los agregados esquistosos, y algunos calizos, tienen baja resistencia aldesgaste. Los granos más duros son los silíceos (cuarzos y feldespatos), que suelenencontrarse como cantos rodados, cuya adherencia no es muy buena, como yahemos visto (Capítulo III).

Las grietas tienen importante contribución a los daños por desgaste yaque con el movimiento del tráfico, pequeños fragmentos de agregado puedenentrar en las grietas y actuar como cuñas de ruptura, al paso de los vehículos,todo ello agravado con la presencia de agua.

Para protegerse del desgaste se suele esparcir sobre la superficie delconcreto todavía fresco, materiales resistentes, tales como: Coridón, limaduras deacero y otros. Estas costras se pueden también colocar sobre el concretoendurecido, ya desgastado, pero hay que garantizar su fijación con algún riegoadhesivo. También puede recubrirse con riego de resinas epóxicas, pero suelevado costo lo hace aplicable sólo a cierto tipo de superficies.

XVI.4.2 Abrasión HúmedaSe produce en condiciones donde el agua lleva arena y la suspensión

circula a gran velocidad. El estado permanentemente húmedo de la pasta la hacesensiblemente más débil al desgaste, por pérdida de la adherencia.

Aunque con menor frecuencia, este tipo de daños se puede observar enpilas de puentes o pilotes marinos. En muchos casos, la reparación más económicay efectiva adoptada, ha sido sustituir el elemento dañado.

XVI.4.3 ErosiónLa produce el choque de las partículas de arena, llevadas por el viento.

No reviste gran riesgo práctico, pues aun en condiciones muy desfavorables(desiertos o médanos), se requieren largos períodos de tiempo para que la acciónse torne peligrosa.

XVI.4.4 Causas QuímicasEl ataque del concreto por agentes agresivos externos (véase Capítulo

XVII), es una acción sobre las superficies de los elementos que ablanda,

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descascara, disgrega o pulveriza la pasta de cemento. Si además hay desgaste,ambas acciones se potencian.

XVI.5 FUEGO

Las estructuras de concreto afectadas por incendios sufren un tipo dedeterioro particular, razón por la cual se tratan separadamente. Bajo el proceso delfuego, los materiales sufren acciones tanto físicas como físico-químicas.

XVI.5.1 Características de los IncendiosLa intensidad de un fuego queda definida por el nivel de temperatura que

se produce a lo largo de cada momento de su desarrollo, durante el tiempo en queactúa sobre la estructura. Se han establecido curvas `tiempo-temperatura� basadasen el comportamiento usual de los incendios. Entre ellas, la de uso más extendidoes la establecida por las Normas ISO, la cual se reproduce en la Figura XVI.3. Estascurvas son sumamente útiles a los efectos de estandarizar los ensayos para lainvestigación y también ayudan a evaluar incendios ocurridos, ya que la curva no

obedece a tipos de incendio comunes y el que haya sucedido y se esté estudiando,puede haber tenido variables muy distintas. La curva estándar considera unincendio siempre en aumento, mientras que en la realidad hay un momento quecesa y puede haber presentado factores de variación tales como el agotamiento delcombustible o por el contrario la entrada en acción de otro, así como la apertura

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FIGURA XVI.3CURVA TEMPERATURA-TIEMPO ESTABLECIDA POR ISO


de nuevos `tiros de aire� por efecto mismo del fuego o el cierre por derrumbes.

XVI.5.2 Acción sobre el ConcretoSe considerarán, aquí los efectos del fuego sobre el concreto y después se

analizará la acción sobre el acero de las armaduras. Más adelante se tratará elcomportamiento de los elementos y de la estructura.

En los edificios, el concreto constituye un material con elevadascaracterísticas de resistencia al fuego y que además no lo alimenta. Sin embargo,ante el fuego hay dos características del concreto que deben tenerse presentes: Unaes su deterioro a temperaturas no muy altas y otra es su baja conductividadtérmica, que lo protege.

En la Figura XVI.4 se presenta una curva que relaciona la temperatura aque es sometido el concreto y su correspondiente pérdida de capacidad resistente.La curva tiene carácter bastante general, con pocas variables relativas a la calidaddel concreto. Hay también curvas hechas sobre probetas de diversas formas ysiguiendo el patrón de calentamiento de las Normas ISO (véase Figura XVI.2). Enlos elementos estructurales, debido a su diferente volumen y geometría, lasituación puede ser muy diferente. Hay ensayos a escala real que permiten ampliary precisar los datos de las curvas descritas.

Sometido a unos 300ºC, el concreto pierde una parte importante de la

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FIGURA XVI.4EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO


cohesión y hacia los 600ºC se puede decir que la ha perdido totalmente. Sinembargo, en la mayoría de los casos y solamente cuando el incendio es deextraordinaria intensidad, en las piezas de concreto sometidas al fuego estastemperaturas no se alcanzan sino en las capas superficiales, debido al carácterbastante aislante del material (conductividad térmica de 1,3 a 3,1 kCal/m.h.ºC).En las capas profundas raramente se alcanzan altas temperaturas. Hay otro efectoque actúa conjuntamente con el de pérdida de cohesión y es el de dilatacióntérmica. El concreto tiene un coeficiente de dilatación térmica del orden de 8,5 x

10-6

m/mºC, el cual hace que para temperaturas por encima de los 200ºC ydependiendo de la calidad del material, empiecen a saltar escamas, lajas o láminasde su superficie. Ello se debe a que mientras las capas superficiales se expandencon el calor, las más profundas permanecen estables, creándose tensiones de corteentre ellas que, cuando sobrepasan la capacidad de resistencia del concreto atensiones de corte, genera fracturas. Cuando el recubrimiento de las armaduras espequeño, esta delgada capa de concreto no confinado salta como resultado de lainteracción entre ambos materiales dejando expuesto el acero.

No parece haber relación entre el valor de la relación agua/cemento delconcreto y su comportamiento ante los efectos de un incendio. Lo que sí parececierto es que las mezclas pobres sufren, proporcionalmente, menos que las ricas.Los elementos horizontales (vigas y losas), solicitados principalmente a flexión ypor razones de la convección de las llamas, suelen sufrir mayor intensidad de losdaños. En ese tipo de piezas aparece una redistribución de los momentos,disminuyendo los positivos en los tramos, pero aumentando los negativos en losapoyos. Como en esa zona los aceros están más protegidos, tienden a reducirse lasconsecuencias.

XVI.5.3 Acero de RefuerzoEste material se comporta frente al fuego de manera diferente y hasta

opuesta al concreto.La conductividad térmica del acero es alta, del orden del 40 kcal/m.h.ºC

por lo que una barra expuesta al calor en una cierta área, se calienta con granrapidez en una extensión varias veces mayor.

Los coeficientes de dilatación térmica del acero y del concreto sonsimilares, dentro de un rango normal de temperatura ambiental, pero cuando éstaaumenta, el coeficiente del concreto apenas varía y el del acero aumenta algo,aunque no en forma conflictiva. El problema que surge es la pérdida de adherenciaentre acero y concreto porque el refuerzo se calienta más y más rápidamente,debido a su mayor conductividad. El recubrimiento se suele desprender tanto más,cuanto más superficialmente está ubicado el acero; lo cual hace más evidente estecomportamiento.

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A medida que el acero se calienta va perdiendo su capacidad resistente,límite elástico y resistencia última (véase Figura XVI.5). Cuando el incendio llegaa ser de cierta intensidad se puede producir la falla de algunos elementos. Alenfriarse, el acero recupera parte de sus propiedades, casi en su totalidad si esacero laminado en caliente, y en menor grado si es trabajado en frío.

El acero deformado por la expansión térmica del incendio, al enfriarserecupera su volumen, pero raramente recupera su forma, quedando torsionado ypandeado en tal medida que no puede servir como refuerzo.

XVI.5.4 Interacción entre Elementos EstructuralesAun a temperaturas que no afecten severamente el concreto como

material, en la estructura se pueden producir expansiones de algunos de suselementos; éstos llegan a ejercer importantes solicitaciones sobre elementosvecinos, no afectados directamente por las llamas, lo cual puede generar sudeterioro. La rotura de columnas por corte, es frecuente debida a la expansión delas vigas que las conectan.

XVI.5.5 Estimación de DañosComo en la casi totalidad de los casos de deterioro del concreto, por

motivos físicos o químicos, el establecer la gravedad de los daños y la posibilidad

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FIGURA XVI.5EFECTO DEL FUEGO SOBRE LA RESISTENCIA DEL ACERO DE REFUERZO


de la recuperación de la obra, es toda una especialidad bastante compleja por elelevado número de variantes que se presentan, razón por la cual es importantecatalogar y estimar los daños porque la seguridad que se pueda tener, luego, en lasreparaciones, va a ser función del conocimiento preciso de éllos. Las bases para laestimación de los daños se deducen directamente de todo lo señalado en lasSecciones anteriores; estas se complementan con algunas consideraciones decarácter general.

• La capacidad resistente del concreto suele quedar afectada en las zonas cercanas a las superficies que sufrieron acción directa del fuego.

• Los métodos de ultrasonido y extracción de núcleos pueden dar resultados de muy difícil interpretación. Los núcleos no van a indicar laresistencia media del elemento del que fueron extraídos, sino la de la parte más débil del material. La velocidad ultrasónica se va a ver afectadapor el humedecimiento producido al apagar el incendio. Las capas de concreto alteradas de manera importante por el calor, tendrán signos visibles de deterioro, tales como saltaduras o desprendimientos, superficie rugosa y debilitada y una cierta coloración que, al ser comparada con patrones preestablecidos de colores, pueden dar una idea de la temperatura máxima que llegaron a alcanzar. Es muy posible que el recubrimiento se haya desprendido en muchos sitios. En la mayoría de los casos, el principal índice del deterioro se obtiene por unametódica y aguzada observación personal del grado y tipo de daños. El propósito es establecer con seguridad la parte del concreto que después del incendio quedó, con suficiente calidad como para poder servir de base en la reparación o reconstrucción. Esto suele suceder casi siempre en obras de concreto, con excepción de los casos de colapso.

• Los elementos de concreto, casi siempre reciben la acción del fuego recubiertos de frisos, baldosas o pinturas; si esa cobertura se mantiene después de un incendio, puede enmascarar algún efecto importante de las temperaturas, por lo cual es bueno descubrir algunas zonas. Tambiénel hollín, depositado sobre las superficies, puede dificultar la observación. Si el elemento de concreto mantuvo su geometría y sólo muestra ahumadas sus superficies, es evidente que no sufrió mayores daños. La observación de las grietas y levantamiento en planos `ad hoc� es importante, porque un elemento no afectado directamente por las llamas puede haber sufrido importantes alteraciones al ser afectado por dilataciones de elementos conexos.

• El acero de refuerzo que no se encontraba protegido por suficiente recubrimiento y quedó directamente expuesto en longitudes importantes,debe ser sometido a ensayos para conocer su diagrama esfuerzo-

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deformación, sobre muestras representativas tomadas de partes que alteren lo menos posible la resistencia del elemento. Es frecuente tener que reponer el acero por solape o soldadura.

XVI.5.6 ReparacionesLas reparaciones van desde la simple limpieza o reposición de materiales

superficiales por motivos estéticos, hasta el refuerzo o sustitución de elementos. Esmuy poco probable que el incendio de una estructura de concreto termine en unademolición. Los daños no suelen ser excesivamente graves y, además, aparecenmuy localizados.

Sustituir la parte de concreto dañado significa eliminar toda la masaafectada, lo que se puede hacer con martillo y cincel o con martillo neumático debaja potencia.

El material nuevo, de reposición, puede aplicarse en forma manual ydirecta o moldeado utilizando encofrados adecuados o proyectado por pistola, enforma de lo que se llama `shotcrete� (véase Sección XIII.3). Es conveniente utilizarun vínculo de unión entre el concreto viejo de la pieza y el material de reposición.Pueden ser resinas epóxicas, acrílicas o vinílicas, dependiendo del material dereposición, que a su vez puede ser: Mortero o concreto convencional, acrílico, o deretracción compensada.

El acero que esté deformado o que haya perdido una fracción importantede su capacidad resistente, debe ser sustituido. En general, resulta más baratoincorporar acero adicional que intentar sustituir el existente.

La reparación o reposición de elementos estructurales dañados es untema que escapa al alcance de este texto.

REFERENCIAS

ACI 216 R-94 Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements.ACI 224 R-90 Control of Cracking in Concrete Structures.ACI 224.1R-98 Causes, Evaluation and Repair of Cracks in Concrete Structures.

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CAPÍTULO XVII ESTABILIDAD QUÍMICA DEL CONCRETO

Además de las acciones de índole física descritas en el Capítulo XVI yconjuntamente con éllas, el concreto puede sufrir ataques de tipo químico que lodeterioren y hasta lo destruyan. Esas acciones químicas pueden ser internas oexternas.

Las acciones internas se refieren a daños incorporados a la mezcla en elmomento de su preparación, bien sea porque se añade algo nocivo o porque formaparte de algunos de los materiales componentes.

El ataque externo al concreto proviene de algún agente agresivo presenteen su medio ambiente. El agresor penetra en el concreto a través de las superficiescon las que hace contacto.

El daño, de origen interno o externo, puede afectar a uno o más de loscomponentes del concreto reforzado: Agregados, pasta o refuerzo metálico.

XVII.1 AGREGADOS

Aunque constituyen el componente relativamente menos afectado, aveces por problemas de su composición o por debilidad de defensa al ataque deagentes agresivos, pueden determinar graves daños al concreto. Los problemasmás frecuentes se anotan en lo que sigue.

XVII.1.1 Reactividad PotencialEs una característica que tienen algunos agregados de sílice amorfa,

afortunadamente bastante escasos, para reaccionar con los álcalis presentes en elcemento Portland; la reacción es expansiva y puede destruir el concreto al cabo depocas semanas de vaciado. Para evaluar previamente la posible reactividad de losagregados se tiene: la Norma COVENIN 262, “Método de ensayo para determinar lareactividad potencial de los agregados (Método químico)” y la Norma COVENIN 276,“Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinacionescemento-agregado (Método de la barra de mortero)”.

XVII.1.2 Sensibilidad de Agregados Calizos a los ÁcidosEsta acción se produce en ambientes naturales por presencia de aguas con

desbalance carbónico y también, en ambientes industriales, por presencia de ácidoláctico o ácido nítrico como es el caso de la industria alimenticia. La pasta decemento también es sensible a este tipo de ataque ácido pero no así los agregados

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silíceos, de lo cual no debe concluirse que siempre sea necesario emplear losagregados silíceos.

XVII.1.3 Agregados con Yeso o SelenitososHay algunos agregados sensibles al ataque de iones sulfato, siendo éstos

muy frecuentes en ambientes marinos o en la presencia de efluentes industriales ohumanos. Resulta útil el empleo de la Norma COVENIN 271, “Método de ensayopara determinar la disgregabilidad de agregados por medio del sulfato de sodio o delsulfato de magnesio”.

XVII.1.4 Agregados Contaminados con ClorurosGeneralmente constituye una agresión de tipo marino; se trata más

adelante en relación con la corrosión del acero de refuerzo (véase Sección XVII.8a Sección XVII.12).

XVII.1.5 Materia OrgánicaÉsta es una impureza que ocasionalmente acompaña los agregados,

principalmente la arena. Proviene de la descomposición de vegetales y, en menorproporción, por contaminación con desechos orgánicos. No es propiamente unataque al concreto sino que afecta su calidad al alterar: i) el fraguado, ii) laresistencia y iii) la función de los aditivos, con lo cual debilita el material y lo hacemás vulnerable al ataque de los agentes agresivos. Se recomienda el empleo de laNorma COVENIN 256, “Método de ensayo para la determinación cuantitativa deimpurezas orgánicas en arenas para concreto (Ensayo colorimétrico)” y de la NormaCOVENIN 257, “Método de ensayo para determinar el contenido de terrones ypartículas desmenuzables en los agregados”.

XVII.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL ATAQUE A LA PASTADE CEMENTO

La pasta de cemento es el vínculo de unión entre los restantes integrantesdel material. Si falla la pasta, falla toda la trama.

En el ataque externo del concreto, el agente agresor penetra por susuperficie y va destruyendo la masa en una acción lenta y persistente que sedenomina `corrosión del concreto� o desagregación. Para proteger el material deesta amenaza, se suele acudir a dos recursos: a) el principal, es elaborar concretoscompactos, con poca propensión a ser penetrados, y; b) emplear cementos menossensibles al ataque. El primero es condicionante, ya que ningún tipo de cementosolo, podrá responder por la calidad de la masa si el concreto no essuficientemente impenetrable.

Con la tecnología actual del concreto, éste se puede elaborar como para

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resistir prácticamente cualquier ambiente natural. El que se sigan produciendodaños, particularmente a obras en zonas marinas, que implican cuantiosaspérdidas, debe ser achacado a la ignorancia y, a veces, a la falta de escrúpulos.

La agresividad de algunos ambientes artificiales, principalmenteindustriales, puede llegar a ser tal que ningún tipo de concreto esté en condicionesde resistirla, por muy compacto que sea y por muy especial que sea su cemento.En estos casos, el concreto deberá ser protegido por algún tipo de barrera que loaísle del medio (véase Sección XVII.11).

Salvo casos muy específicos, el ataque a la pasta y, en general, los procesosde deterioro químico del concreto, suelen ser de lento desarrollo. Esto, y lascomplejidades involucradas, hacen que no sea fácil establecer responsabilidades.

XVII.3 MECANISMOS BÁSICOS DEL ATAQUE A LA PASTA

Además de las reacciones químicas del ataque, la pasta de cemento puedeser afectada por algunos procesos como los que se señalan a continuación.

XVII.3.1 DeslavadoEs el fenómeno por el cual los productos de la reacción entre el agresor y

el cemento son retirados de la superficie del concreto por agua en movimiento. Lacantidad y velocidad del agua determinarán el daño como en los casos críticos deacueductos y aliviaderos, donde el deslavado hace que el ataque se propague,sucesivamente, hacia capas más internas. Si el producto de la reacción no se retira,termina formando una especie de colchón que impide la progresión del ataque.

XVII.3.2 DisoluciónIndependientemente del deslavado, el agua tiene una cierta capacidad de

disolución sobre los productos de la reacción agresor-cemento, incluso con aguasmuy puras.

XVII.3.3 CristalizaciónEl agente agresor o los productos de su reacción pueden cristalizar dentro

de los poros de la pasta en los que hayan podido introducirse y, en algunos casos,ejercer presiones que irán fracturando y desmenuzando la superficie del concreto.En lugares donde actúen ciclos de humectación y de desecación, ese efecto puedeser importante. El fenómeno de congelación y deshielo actúa de forma semejante.

XVII.4 CAUSAS DEL DETERIORO DE LA PASTA

Son poco frecuentes las causas de deterioro que se originan en la pastamisma, es decir, en el cemento o en el agua de amasado; las principales se anotana continuación.

403



XVII.4.1 Composición del CementoEn la reacción álcali-agregado, el contenido de álcalis del cemento tiene

influencia. En los ataques ácidos resulta importante su contenido de cal y en el delos sulfatos, la proporción de aluminato tricálcico. Pero la función del cemento enestos casos es indirecta, ya que no puede considerarse como un agresor.

XVII.4.2 Cal LibreHace algunas décadas era motivo de gran preocupación el posible

contenido, en el cemento, de cal no combinada con los elementos ácidos de lamezcla: Sílice, alúmina y hierro. Esa cal, no totalmente consumida durante elproceso de clinkerización, se hidrata en el concreto de forma expansiva, en plazoscortos o moderados. Con las modernas técnicas de fabricación y control delcemento, el riesgo reviste poca importancia. Se debe aplicar la Norma COVENIN109, “Cementos Hidráulicos. Métodos de ensayo para análisis químicos”. Menosfrecuentemente, otros componentes del cemento como la magnesia puedeproducir expansiones nocivas.

XVII.4.3 ÁcidosEn este caso se trata de acciones externas. Los cementos de carácter

básico son muy sensibles a los ácidos por lo que no hay posibilidad de fabricarconcretos resistentes a esa agresión; el remedio es protegerlo con alguna coberturaque lo aísle del medio agresivo.

En los casos de acidez hay que distinguir entre el valor en un momentodado (nivel de pH) y la reserva ácida que es la importante a los efectos de laagresión. Una situación de pH bajo puede producirse con una proporción muybaja de ácido, neutralizable con un poco de pasta, mientras que en otrascondiciones el agresor puede tener una alta capacidad de disolución, aun con unpH moderado.

Un caso interesante es la recolección y uso de aguas de alta montaña.Tales aguas frecuentemente contienen pocas sales disueltas, ya que no tuvieronsuficiente contacto con los terrenos como para saturarse. Son ligeramente ácidaspor el anhídrido carbónico disuelto que contienen, aun cuando el valor de pH esmuy cercano a 7. Tales aguas pueden destruir en poco tiempo las tuberías deconcreto por las que circulan, porque el movimiento les confiere una altacapacidad de disolución. El fenómeno se contrarresta añadiéndole cal apagada ohaciéndola pasar por tanquillas con piedra caliza.

Concretos densos, con agregados calizos y cementos bajos en cal, puedenresistir ataques ácidos moderados

XVII.4.4 SulfatosEl cemento no contiene más sulfatos que los necesarios para su

estabilización, proporción que no es nociva.

404



Con relación a los sulfatos del medio ambiente el agua de mar es el casomás frecuente y que más daños produce. El ión sulfato, que es uno de loscomponentes principales del agua marina, al contacto con el concreto se combinaespecialmente con el aluminato tricálcico del cemento para dar lugar, con granaumento de volumen, a sulfoaluminatos de calcio o Sal de Candlot. Esta acciónsobre la pasta tiene un efecto destructor a pequeña escala, el cual se une a lasacciones de deslavado y cristalización que deteriora la pasta aglomerante. Alprogresar el ataque van quedando aislados los granos de agregados, generalmentemás resistentes, los cuales se van desprendiendo al faltarles sujeción.

Contra este tipo de acciones son recomendables los concretos densos y elempleo de cementos con capacidad de resistencia a los sulfatos, como el PortlandTipo II o Tipo V y los puzolánicos o similares.

XVII.4.5 CarbonataciónConsiste en un deterioro superficial del concreto que, aunque no afecta

toda la masa, tiene importancia. El hidróxido de calcio, producto de la hidratacióndel cemento, se carbonata con el anhídrido carbónico atmosférico, para formarcarbonato de calcio (piedra caliza). Esto se puede expresar como:

(OH)2 Ca + CO2 CO3 Ca + H2O

Este producto es compacto y resistente. Bajo ciertas condiciones dehumectación, sufre una retracción que genera una red de microgrietas que sonpuntos de entrada para un nuevo anhídrido carbónico y otros materialescontaminantes.

La carbonatación del concreto produce una disminución del pH alcalino(de 12 a 14) en las soluciones de los poros, con lo cual ya no puede mantenerse elacero de refuerzo en estado de pasivación. Si, además, el espesor del recubrimientoes escaso y permeable, el riesgo de corrosión del acero es evidente. En concretosdensos, con suficientes contenidos de cemento y baja relación agua/cemento, lacarbonatación sólo podrá penetrar unos 3 mm al cabo de 30 años. En condicionesadversas, en menos de 10 años puede penetrar más de 25 mm. La agresión essusceptible en superficies de concreto expuestas al exterior y muy poco frecuentesen superficies interiores.

XVII.4.6 Congelación y DeshieloEs el efecto físico que se produce debido a la acción repetida de la

congelación del agua dentro de los poros del concreto. Entre los 4ºC y los 0ºC(temperatura de congelación) el agua sufre un aumento de volumen con unimportante efecto sobre el concreto ya que lo rompe a través de los ciclos sucesivosde congelación y deshielo.

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Este problema adquiere gran importancia económica en los países fríos,siendo combatido con la incorporación de aire al concreto mediante aditivosespeciales (véase Capítulo VII). El aire incorporado se distribuye en la masa delconcreto en forma de finas burbujas que rompen la continuidad y sirven dereservorios para aliviar la presión de congelación.

XVII.5 AGRESIÓN DEL AGUA DE MEZCLADOSi el agua de mezclado ha sido tratada y proviene del servicio de

acueducto, no hay razón para que cause daños que afecten la durabilidad. Si elagua contiene productos en disolución o en suspensión, se pueden alterar lostiempos de fraguado, la resistencia o la actividad de los aditivos. La NormaCOVENIN 2385, “Agua de mezclado para concretos y morteros. Especificaciones”establece los límites de calidad permitidos al agua (véase Capítulo V).

De acuerdo con el comentario C-3.4 de la Norma COVENIN 1753: “casicualquier agua natural que sea potable y no tenga gusto u olor pronunciados,es satisfactoria como agua de mezclado para preparar concreto”. Cuando lasimpurezas contenidas en el agua de mezclado son excesivas, pueden afectar nosolamente el tiempo de fraguado del concreto y la estabilidad volumétrica (cambiode longitud), sino que también pueden ser causa de eflorescencias o de la posteriorcorrosión del acero de refuerzo. Se recomienda evitar aguas con altasconcentraciones de sólidos disueltos.

Las sales y otras sustancias nocivas aportadas por los agregados y/o losaditivos, se suman a las que pudieran estar contenidas en el agua de mezclado. Lascantidades adicionales de esas sustancias, deben considerarse al evaluar laaceptabilidad del total de impurezas nocivas al concreto o al acero (véase Sección V.5).

XVII.6 PREVENCIÓN DEL ATAQUE A LA PASTA

En alguno de los párrafos anteriores se han señalado ciertascircunstancias que pueden favorecer la defensa del concreto contra la acciónquímica de los agentes agresivos. Aquí se comentan y amplían algunos.

XVII.6.1 Impenetrabilidad del ConcretoComo elemento de defensa, la impenetrabilidad es fundamental en todos

los casos. Se consigue cuando el material es compacto para lo cual se requiere unarelación agua/cemento baja, el empleo de agregados limpios y con granulometríaadecuada, altas dosis de cemento y, cuando sea necesario, el empleo de aditivosreductores de agua. El concreto debe ser homogéneo y sin grietas ni huecos, paralo cual se ha debido controlar su preparación, colocación, compactación y curado.En zonas de potencial agresividad química, el buen curado es una fase esencialpara la defensa del concreto.

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XVII.6.2 Cementos Resistentes a la Agresión QuímicaSi bien los cementos cuentan con buena capacidad resistente, algunos

son fabricados con resistencia especial a la agresión química tales como: Lospuzolánicos, los de escorias siderúrgicas y los de cenizas volantes. Los productosde su hidratación ocupan algunos microporos de la pasta, sellándolos, con lo cualse hace menos permeable al agresor. Otro grupo lo constituyen los cementosPortland que tienen bajo contenido de alúmina para reaccionar con los sulfatos.Éstos son los cementos Tipo II y Tipo V (Norma COVENIN 28, “Cemento Portland.Especificaciones” y ASTM C150).

Si bien esos cementos especiales tienen buena capacidad de defensa anteel ataque de agua de mar, o del alcantarillado, o a los suelos yesíferos, no suplenel gran beneficio de la compacidad de la mezcla.

Otros cementos diferentes al Portland como son el aluminoso y elsupersulfatado (véase Sección IV.12), presentan buena resistencia a los sulfatos.

XVII.6.3 Exposición a los SulfatosEntre los requisitos de durabilidad del concreto bajo condiciones de

exposición en condiciones especiales, en el Capítulo 4 de la Norma COVENIN1753 destaca el problema de la exposición a sulfatos (Sección 4.3.2). Se estableceallí lo siguiente:

“Cuando el concreto va a estar expuesto a soluciones que contienensulfato, deberá cumplir los requerimientos de la Tabla 4.3.2 (reproducida aquícomo Tabla XVII.1). El cloruro de calcio no debe usarse como aditivo enconcretos expuestos a soluciones con concentraciones de sulfato, severas a muyseveras, tal como las que se establecen;...” en la mencionada Tabla.

Cuando, además de esa Sección, se deba satisfacer la Sección 4.3.1 de lamencionada Norma COVENIN 1753 referente a la estanqueidad, se empleará elmenor valor de la relación agua/cemento y el mayor valor de la resistencia mínima.En su comentario C-4.3.2 se advierte lo siguiente: “Los requisitos esenciales paraasegurar la durabilidad del concreto expuesto a concentraciones de sulfatos,además de una apropiada selección del cemento, son: Una baja relaciónagua/cemento (o un limite mínimo de resistencia para el caso de los concretoselaborados con agregado liviano), bajo asentamiento, adecuada consolidación,cantidades adecuadas de aire atrapado, uniformidad del material, apropiadorecubrimiento y suficiente humedad de curado para desarrollar las propiedadespotenciales del concreto. La resistencia a los sulfatos de materiales que empleancementos, puede determinarse por el método ASTM C1012”.

“El concreto expuesto a suelos y líquidos con concentraciones elevadasde sulfatos se elaborará con cementos resistentes a sulfatos. La Tabla 4.3.2 (aquíTabla XVII.1) indica los tipos adecuados de cementos, las máximas relacionesagua/cemento permitidas, así como las resistencias mínimas del material

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resultante cuando se trata de agregado liviano. En la consideración de laresistencia a sulfatos, el contenido de aluminato tricálcico (C3A) esfundamental. Para exposiciones severas, se especifica el cemento Tipo V con uncontenido máximo de C3A de 5%”.

“Para exposiciones moderadas a los sulfatos, el cemento Tipo II selimita a un máximo contenido de C3A de 0,8 por ciento, según la Norma ASTMC150. El cemento Portland-escoria según la Norma ASTM C595 con menosdel 8% de C3A, también es apropiado para uso en exposiciones moderadas desulfatos. En ciertas áreas, el contenido en otros tipos de cemento como el TipoIII o Tipo I puede ser menor que 8% a 5% y pueden emplearse en ambientescon exposiciones moderadas a severas de sulfatos. Obsérvese que algunoscementos resistentes a sulfatos no aumentan su resistencia a otras solucionesagresivas, desde el punto de vista químico, como por ejemplo al nitrato deamonio”.

“En la Tabla 4.3.2 (aquí Tabla XVII.1) la exposición al agua de mar seindica como moderada (véase la Nota 2 de esa Tabla), aun cuando generalmentecontiene más de 1.500 ppm de SO4. En estos casos se pueden emplear cementoscon contenidos de C3A hasta 10%, siempre que la relación agua/cemento sereduzca a 0,40”.

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TABLA XVII.1REQUERIMIENTOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS

EXPOSICIÓN CONCENTRACIÓN DE TIPO DE CONCRETO CON CONCRETO CON

A SULFATOS SULFATO COMO SO4 CEMENTO (1) AGREGADO DE AGREGADO

PESO NORMAL LIVIANO

En suelos, En solución, Valor máximo Mínima% en peso partes por de la relación resistencia a la

millón (ppm) agua/cemento compresión,

por peso (4) Fc (kgf/cm2) (4)

Despreciable 0,00-0,10 0-150 -- -- --Moderada (2) 0,10-0,20 150-1.500 II, IP (MS) 0,50 260

IS (MS)Severa 0,20-2,00 1.500-10.000 V 0,45 300Muy severa Más de 2,0 Más de 10.000 V con 0,45 300

puzolana (3)

(1) IP = Tipo I Portland; IS = Tipo I Portland-escoria; II = Tipo II; V = Tipo V. La designación MS se emplea en cementos ASTM C 595 cuando se trata de exposiciones moderadas a los sulfatos.

(2) Agua de mar.(3) Siempre que se haya comprobado, por medio de ensayos o por comportamiento satisfactorio

en servicio, que con este tipo de cemento la puzolana mejora la resistencia a sulfatos.(4) Para estanqueidad o protección contra la corrosión, puede requerirse una relación

agua/cemento menor o una resistencia mayor (véase Tabla VI.10 de este Manual).


XVII.7 REPARACIÓN DE LOS DAÑOS POR ATAQUE DIRECTO

Cuando el daño al concreto proviene de causas internas de cualquiera desus tipos que afectan a toda la masa del material, no hay reparación posible.Cuando se trata de deterioro por ataques externos, la reparación, aunque ni fácilni barata, puede resultar efectiva y definitiva, supeditada a la magnitud del dañorecibido.

El procedimiento de reparación consiste en: (i) la limpieza lo másexhaustiva posible, de la parte deteriorada, y; (ii) la posterior reposición delmaterial faltante con la debida calidad, garantizando a su vez un buen enlace almaterial remanente. En muchas de sus partes, la forma de ejecución es parecida ala recomendable para corregir daños de oxidación de los refuerzos de acero, cosaque se tratará más adelante (véase Secciones XVII.11 y XVII.12).

XVII.8 CORROSIÓN DEL REFUERZO METÁLICO

Entendemos por corrosión, la oxidación de las barras de refuerzopresentes en el concreto y su correspondiente deterioro; esto puede llegar a sudestrucción si no se detiene por medios tecnológicos. En todo el mundo seproducen enormes pérdidas económicas por la inutilización de las obras afectadaso bien por los costos de reparación.

La corrosión se puede producir en muchos lugares geográficos, sinembargo hay lugares donde su riesgo es muy intenso como por ejemplo, el área deislas y costas del Mar Caribe, del cual nuestro litoral forma parte.

En el proceso de corrosión suelen intervenir numerosas variables,muchas de ellas concatenadas entre sí, lo cual hace que, en general, no sea sencilloaveriguar las causas de los daños y decidir los procedimientos de reparación másadecuados en el estudio de cada caso particular. El análisis de estos fenómenosdebe ser tratado por especialistas.

Con frecuencia, la aparición de los daños por corrosión suele producirseentre los dos y los siete años después de terminada la obra. Esta circunstanciacontribuye a dificultar el establecimiento de responsabilidades. El cese del procesode corrosión y la reparación de los daños, son procedimientos generalmente carosy difíciles que, en algunas ocasiones, no compensa llevar a cabo y en otras no esposible realizar. En cambio, la prevención, basada en construir conforme normasy especificaciones que tomen en cuenta las condiciones del caso, es siempreefectiva y fácil; aunque inicialmente pueda considerarse un poco más costosa, suprecio compensa con creces los enormes perjuicios que evita.

Prácticamente para cualquier ambiente natural, es posible fabricarconcreto que cumpla satisfactoriamente su desempeño. Sólo en algunos rarosambientes industriales, el concreto reforzado no es capaz de resistir por sí mismoy requiere algún mecanismo de defensa.

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XVII.9 MECANISMO DE CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZO

Bajo ciertas condiciones el acero es inestable en el medio ambiente,tendiendo a volver a su primigenia forma mineral de óxido. Para que eso suceda,es necesario que esté en contacto con oxígeno y humedad. En ausencia decualquiera de los dos no se produce corrosión. En ambientes secos naturales, laoxidación es tan leve y lenta que el acero se puede considerar prácticamenteestable. En las profundidades marinas, donde escasea el oxígeno, sucede algosemejante.

El acero queda protegido dentro del concreto por dos causas principales.Una, es la muy escasa permeabilidad que normalmente tiene el recubrimiento, locual limita el acceso del oxígeno y de humedad. La otra es debido a que elambiente altamente básico con elevado pH, que produce la pasta de cementoPortland en la cual está embebido el acero, recubre a éste con una delgada películade sales y óxidos que lo protegen. Este mecanismo de protección es similar al delaluminio en la atmósfera, que en su superficie forma una película de óxido que lesirve de protección, autosellándose en caso de deterioro.

XVII.9.1 Pérdida de Protección del AceroEn el seno del concreto, la película de protección del acero puede perder

efectividad si sucede una drástica disminución del pH, por varias causas entre lasque podemos citar:

• La carbonatación del concreto, proceso muy lento de penetración del anhídrido carbónico atmosférico que, en general, requiere muchos añospara hacerse efectivo.

• La penetración en el concreto de algunas sales, en particular aquéllas que puedan contener el ión cloruro.

• La formación en zonas cercanas a lo largo de las barras de acero, de pilaselectroquímicas capaces de producir suficiente energía como para alteraro romper la película protectora. Estas pilas están siempre presentes en todo inicio de corrosión y mediante éllas se pueden explicar bastante bien muchos efectos del fenómeno. Cualquier diferencia que se produzca entre áreas del concreto en contacto con el acero de refuerzo, produce diferencias de tensión eléctrica sobre éste. Si la tensión alcanza cierto nivel, aparece la pila.

Según el efecto o efectos que predominen, aunque no las únicas, lasprincipales causas de diferencias de potencial que conducen a la aparición de pilasde aireación, de humectación o de concentración diferencial, son las diferencias deporosidad, de humedad o de concentración salina, respectivamente. En estas pilas,

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la zona anódica es donde se produce la corrosión, mientras que la catódica quedaprotegida. El concreto hace de electrolito y la barra de acero pone la pila en cortocircuito. Las partes más porosas, con menor recubrimiento y más húmedas o conmás sales, son las anódicas. Estas zonas se integran a su vez por numerosasmicropilas con un punto anódico y otro próximo catódico (electrodos).

XVII.9.2 Proceso Químico de la CorrosiónResumiendo en forma esquemática los procesos químicos, se puede decir

que en el punto anódico el acero pasa a forma iónica:

Fe Fe++ + 2 e-

y los electrones producidos pasan al punto catódico, donde actúan sobre eloxígeno y la humedad para producir iones básicos.

O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH-

Los productos formados se combinan sobre estos mismos en la parteentre los electrodos y el hidróxido de hierro pasa a la forma de óxidos, cuyovolumen es mucho mayor que el hierro del cual proceden (posiblemente unas 20veces más) y tienen un gran poder destructor al estar insertados como cuña entreel acero y el concreto.

Fe++ + 2 OH- (OH)2 Fe Fe O + H2O

Fe+++ + 3 OH- 2 (OH)3 Fe Fe2 O3 + 3 H2O

Fe O + Fe2 O3 Fe3 O4

El aspecto de estos óxidos e hidróxidos puede ayudar a establecer lascausas primarias del fenómeno. Los puntos que hacen de electrodos crecen y sealteran con el tiempo. Su extensión y proximidad determinan el aspecto quepresentará el metal corroído, con picaduras más o menos extensas y profundas, ymás o menos entrelazadas.

Cuando hay sales presentes, esta fase del mecanismo de la corrosión sehace más compleja electroquímicamente, pero es esencialmente análoga a ladescrita. Los cloruros, al disminuir la capacidad de la película protectora, permitenque las electropilas funcionen con menor tensión, además de su influencia en laformación de pilas de concentración diferencial. Es decir, tienen una acción triple.

En esta primera fase se produce el descascarado y agrietamiento delconcreto. Va seguida de otra fase en la que el acero, ya sin protección, sufre una

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oxidación directa. En la primera fase la pérdida de sección del acero suele serpequeña y la capa de óxido que lo cubre, gruesa. En la segunda fase, se acelera lapérdida de sección.

XVII.10 CAUSAS PRÁCTICAS DE LA CORROSIÓN

Las causas señaladas anteriormente son originadas por factores del medioambiente y deben ser balanceadas por las características del concreto, tratando deestablecer un equilibrio. Cuanto más agresivo sea el medio ambiente, de mayorcalidad debe ser el concreto para poderlo resistir.

XVII.10.1 Condicionantes del Medio AmbienteDesde el punto de vista del ambiente, son condicionantes la humedad

relativa y la temperatura, así como los gradientes de ellas.Humedad. Para favorecer la corrosión debe haber una humedad relativa

alta o condiciones ambientales que den lugar a la condensación de humedad porcambios de temperatura. También favorecen los gradientes de humedad entrepartes de las piezas de concreto sumergidas, o unas partes que se mantienenhúmedas y otras secas.

Temperatura. Su efecto no está claramente cuantificado, pero se sabe queacelera la reacción si es alta y que potencia las pilas electroquímicas cuando songrandes los gradientes de temperatura dentro de una misma pieza de concreto.

XVII.10.2 Factores que dependen del MaterialDesde el punto de vista del concreto, son condicionantes: La porosidad,

defectos, el espesor del recubrimiento, la presencia de sales, la calidad del acero,defectos y la presencia de tuberías embutidas de aluminio.

XVII.10.3 PorosidadHay que contar con la ultramicroporosidad del gel de la pasta de

cemento, que depende de la relación agua/cemento de la mezcla. En los métodosde diseño de mezcla se suelen incluir tablas que señalan los valores recomendablesde la relación agua/cemento, para las diferentes condiciones de exposiciónatmosférica del material.

También hay que contar con poros, canalillos y burbujas de aire quedependen en parte de la relación agua/cemento, pero también de la fluidez de lamezcla y de la calidad de la compactación o vibrado. A mayor porosidad, mayoresfacilidades para la penetración del oxígeno, de la humedad y de las sales y con éllo,mayores posibilidades de corrosión.

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XVII.10.4 DefectosLos más dañinos son las grietas, juntas mal selladas y macrohuecos.

Constituyen posibles fuentes de entrada para los agentes agresivos ambientales,generadores de corrosión.

XVII.10.5 Espesor del RecubrimientoUna de las medidas más eficientes y duraderas de tipo preventivo contra

la corrosión, es asegurar que el concreto tenga la estanqueidad necesaria (véaseSección XVII.2) y un espesor de recubrimiento adecuado que sirva de proteccióna las armaduras. Al respecto, la Sección 7.2.4 de la Norma COVENIN 1753establece los recubrimientos mínimos para miembros de concreto vaciados en sitiolos cuales se dan en la Tabla 7.2.4 de esa Norma, que aquí se reproduce comoTabla XVII.2.

También se establece en la citada Sección de la Norma, lo siguiente: “Enambientes agresivos deben utilizarse recubrimientos mayores que losmencionados, los cuales dependen de las condiciones de exposición. Cuandopor razones estéticas, la textura de la superficie de concreto implique la mermadel material de recubrimiento, en las superficies afectadas deberá aumentarse en1 cm. El recubrimiento mínimo en miembros de concreto vaciados en sitio, noprefabricados ni preesforzados, no podrá ser menor que los valoresespecificados en la Tabla 7.2.4” (aquí Tabla XVII.2).

“En ambientes corrosivos u otras condiciones de exposición muyseveras, el recubrimiento de concreto deberá aumentarse adecuadamente ytomar en consideración su compacidad e impermeabilidad o disponer de otras

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TABLA XVII.2RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS, SEGÚN COVENIN 1753

CARACTERÍSTICAS DIÁMETRO DEL RECUBRIMIENTO MÍNIMO, cmDEL AMBIENTE ACERO VIGAS Y LOSAS, CÁSCARAS Y

DE REFUERZO COLUMNAS MUROS Y PLACAS

db PLACAS PLEGADAS

Piezas al abrigo � Nº 5 2,0 1,5de la intemperie � Nº 11 4,0 2,0 2,0

> Nº 11 4,0 2,0Piezas expuestas � Nº 5,a la intemperie en alambres 4,0

ambientes < 16 mmno agresivos > Nº 6 5,0

Piezas vaciadas sobre el terreno Todos y en contacto los diámetros 7,5 7,5 No aplica

permanente con el mismo


protecciones. Cuando el concreto esté expuesto a acciones de cloruros deorigen externo, tales como contacto o rociado de aguas salobres o aguas de mar,el concreto deberá dosificarse para satisfacer los requisitos de exposición acondiciones especiales del Artículo 4.3 de esta Norma” (véase Secciones VI.5.3y VI.6.3).

“Para grupos de barras, el recubrimiento mínimo será igual al diámetrodel área equivalente al grupo, pero no es necesario que sea mayor que 5 cm,salvo para el caso de concreto vaciado sobre el terreno y en contactopermanente con el mismo, cuyo recubrimiento mínimo será de 7,5 cm”.

Cuando las condiciones particulares de una obra requierenrecubrimientos de protección contra el fuego mayores que los especificados en laTabla XVII.2, privarán los requisitos más exigentes.

XVII.10.6 Presencia de SalesEl ión cloruro puede estar presente en la masa de concreto, no

proveniente del exterior sino incorporado a la mezcla por alguno de loscomponentes. Lo más frecuente es que provenga del empleo de arenas salobres ode algún aditivo químico que contenga cloruro de calcio.

El concreto puede tolerar la presencia interna de cloruros en pequeñasproporciones. La magnitud precisa de esas proporciones no se puede establecercomo cifra límite, ya que depende de las condiciones agresivas complementariasdel medio ambiente y de la calidad del concreto del caso. La proporción totaltolerable de cloruros, se suele expresar como porcentaje en peso de cloruro decalcio (Ca Cl2), respecto del cemento de la mezcla. Es frecuente que para unambiente inocuo y concreto de buena calidad, se especifique 2% como porcentajemáximo permitido. Sin embargo, hay antecedentes de que en ambientes secos, losconcretos con baja relación agua/cemento han podido permanecer estables hastacon 4% de cloruros y por el contrario, en ambientes húmedos, concretos de nomuy alta calidad pueden sufrir corrosión violenta hasta con 0,5% de clorurosinternos.

De acuerdo con la Sección 4.3.2 de la Norma COVENIN 1753: “Elcloruro de calcio no debe usarse como aditivo en concretos expuestos asoluciones con concentraciones de sulfato, severas a muy severas, tal como lasque se establecen en la Tabla 4.3.2” (véase Tabla XVII.1 de este Manual).También se limita la presencia de cloruros en la Sección 3.5.1 de la citada Norma.

La corrosión por cloruros internos puede tener tal fuerza que,literalmente, reviente los elementos de concreto. Ese tipo de daño no tienesolución y las reparaciones, además de costosas, son inefectivas.

XVII.10.7 Calidad del AceroSon pequeñas las diferencias de sensibilidad a la corrosión entre los

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distintos tipos y clases de aceros de refuerzo, con excepción de los cables de altaresistencia usados para el concreto precomprimido que son altamente sensibles;bajo tensión éstos pueden ser fácilmente seccionados si sufren corrosión. Por estarazón, su protección debe ser mucho más cuidadosa que para las armadurasusuales.

Cuando una barra que va a ser usada como refuerzo en el concretoreforzado es sometida a algún tipo de trabajo mecánico (doblado, formación deganchos, etc.), el acero allí será anódico respecto al resto. Por sí misma esacaracterística no es suficiente para producir corrosión, pero si hay otras causaspresentes concomitantes, el proceso se iniciará en esas zonas.

XVII.10.8 Conductos de AluminioLa Sección 6.4.2 de la Norma COVENIN 1753 advierte sobre la reacción

aluminio-concreto, en los términos siguientes: “Los tubos, las camisas oconductos de aluminio, no deberán embutirse en concreto estructural, a menosque se recubran o pinten adecuadamente para evitar la reacción concreto-aluminio o la acción electrolítica entre el aluminio y el acero”.

En el comentario de esa Sección se amplía la importancia del problemaen los siguientes términos: “La Norma prohíbe emplear el aluminio en concretoestructural a menos que esté revestido o cubierto de forma segura. El aluminioreacciona con el concreto y, en presencia de iones cloruro, puede reaccionarelectrolíticamente con el acero, provocando agrietamiento y deterioro delconcreto. Los conductos de aluminio para cables que transmiten corrienteeléctrica, presentan un problema especial pues el campo magnético acelera estareacción adversa”.

XVII.11 PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN

En realidad, la mejor prevención para evitar la corrosión es hacer elconcreto apropiado para las condiciones de servicio. Un concreto adecuado tendráuna duración prácticamente ilimitada y no requeriría sino un sencillomantenimiento. En cambio, un concreto que dependa para su durabilidad, de algoque no sea su propia calidad, durará lo que dure esa protección y requerirá elmantenimiento que ella exija.

Hoy día, con los elementos, conocimientos y tecnología disponibles,pueden fabricarse concretos de muy alta compacidad y baja retracción, colocablessin defectos incluso en condiciones difíciles. No todo concreto expuesto requeriráde la calidad máxima sino que cada caso requerirá la que sea apropiada ynecesaria.

Un caso muy particular de exposición ausente en los países tropicales, loconstituyen los tableros de puente donde, para derretir o impedir que se forme una

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capa de hielo en la superficie durante la estación de invierno, se riega sal comúnque sirve como anticongelante. Éste es un ambiente artificial de agresividad muysevero. En otros ambientes altamente agresivos, en los que el concreto no es capazde resistir por sí solo, o para proteger obras donde se ha iniciado la corrosión, seacude a procedimientos especiales como los siguientes.

XVII.11.1 Protección CatódicaSe basa en establecer una zona anódica artificial fuera de la estructura

debidamente protegida, para que el acero de refuerzo funcione como cátodo y nosufra oxidación. Se utilizan ánodos de un metal menos noble que el acero(aluminio, zinc, magnesio, etc.) que se colocan adecuadamente espaciados sobreel concreto y se ponen en corto circuito con el refuerzo. Los ánodos sufriránoxidación y por ello se denominan 'ánodos de sacrificio' por lo que deben serrepuestos periódicamente. Este sistema es clásico para la protección de los cascosmetálicos de los buques, de tuberías metálicas y similares. También se ha usadocon éxito en estructuras de concreto reforzado donde sea factibleeconómicamente.

Otro sistema de protección catódica es el de corriente impresa, en el cual,un rectificador-transformador generalmente de grafito, se coloca sobre el concretopara producir una corriente continua de bajo voltaje, igual al producido por la pilaelectroquímica pero de signo contrario. De este modo se anula el potencial decorrosión. Hay electrodos que permiten proteger estructuras de formascomplicadas y los hay, incluso, que se aplican en forma de pintura.

XVII.11.2 Resinas EpóxicasSon materiales que se aplican en estado fluido con mayor o menor

consistencia y que luego endurecen adquiriendo altas resistencias químicas ymecánicas; presentan buena adherencia con el concreto y no tienen retracción.

Se utilizan para sellar la superficie de los elementos de concretohaciéndolos impermeables a los agentes agresivos. Se aplican en forma de capasmás o menos gruesas. Su uso puede impedir el funcionamiento de pilaselectroquímicas en los elementos que ya tengan corrosión, deteniendo su proceso.Se emplean con éxito en las zonas de salpique de pilotes para muelles y enestructuras costa afuera.

Son un excelente auxiliar de la construcción en varios aspectos pero debetenerse en cuenta que, por encima de unos 100ºC de temperatura, se degradan ypierden sus propiedades, por lo que el riesgo de incendio limita su uso.

XVII.11.3 ImpermeabilizaciónAdemás de las resinas epóxicas, se emplean otros muchos

impermeabilizantes superficiales a fin de proteger el concreto, no sólo de la

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corrosión sino del ataque directo de otros agresores externos. Se cuenta conproductos que forman, al contacto con la cal del concreto, ciertas solucionesjabonosas superficiales que protegen el elemento y también con resinas acrílicasque se mezclan con cemento y producen películas que no son barreras de vapor.

También están las siliconas, los asfaltos modificados y diferentes tipos depinturas. Igualmente se emplean los revestimientos cerámicos y las láminas decobertura, principalmente de plástico. Hay impermeabilizantes integrales que seañaden durante la preparación de la mezcla, como los silicatos y la sílice activaque, al reaccionar con la cal del cemento, generan productos que sellanparcialmente los microporos del concreto.

La acertada selección del producto más adecuado a cada circunstancia esuna especialidad.

XVII.11.4 Recubrimiento o Pintura del AceroPor medio de este procedimiento de éxito relativo, se intenta recubrir el

acero con una capa de otro material. Diversos materiales han sido probados,prevaleciendo dos: El zinc (galvanizado) y las resinas epóxicas.

En el galvanizado se recubre la barra con una capa de zinc, que es menosnoble que el hierro y puede actuar como ánodo de sacrificio si se dan lascondiciones adecuadas; pero una vez consumido el material del ánodo, laoxidación pasa al acero. Aunque hay opiniones contradictorias, la práctica señalaque el galvanizado retarda el proceso pero que la corrosión del acero acabaproduciéndose.

Para el recubrimiento con resinas epóxicas, éstas deben ser empleadas enforma de polvo, el cual, en caliente, se adhiere electroestáticamente a la barra. Alinicio de su uso hubo bastante dificultad porque las cubiertas protectoras sedeterioraban y rasgaban durante el manejo y doblado de las barras. Actualmentehay resinas y prácticas de aplicación que eliminan ese defecto aunque tanto elmaterial como el proceso, son costosos.

XVII.11.5 Limitaciones en el Uso de AditivosEn el Artículo 3.5 de la Norma COVENIN 1753 se establecen las

limitaciones y especificaciones para el uso de aditivos. En el comentariocorrespondiente a las limitaciones de su empleo (C-3.5.1) se establece lo siguiente:

“En concretos que tengan elementos de aluminio embutidos, no debenusarse aditivos que contengan cualquier tipo de cloruro, salvo el que pueda seraportado por las impurezas que contenga el aditivo. Las concentraciones de ioncloruro pueden producir la corrosión de los elementos de aluminio embutidos(por ejemplo, ductos), especialmente si el aluminio está en contacto con aceroembutido en el concreto y está en un ambiente húmedo. La corrosión es severa enlas láminas de metal galvanizado y en moldes no removibles de metal galvanizado,

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especialmente en ambientes húmedos, o cuando el secado está inhibido por elespesor del concreto, revestimiento o cubiertas impermeables”. Para los límites delas concentraciones de ión cloruro en el concreto, véase la Tabla V.4.

XVII.11.6 InhibidoresSon productos químicos que, añadidos como aditivos a la mezcla fresca

de concreto, son capaces de evitar o de aminorar el proceso corrosivo del acero. Sehan probado varios productos siendo los nitritos los que han alcanzado aceptaciónpráctica, aún limitada.

XVII.12 REPARACIÓN

Como ya se ha señalado la reparación del concreto que ha sufrido algúndaño de origen químico, sea en la mezcla o en el acero de refuerzo, consisteesencialmente en la extracción de los materiales afectados y su sustitución porotros sanos, garantizando la adecuada continuidad entre los remanentes y losnuevos.

La reparación no es un proceso simple; para que tenga éxito, debe serespecíficamente planificada y efectuada muy cuidadosamente. A continuación secomentan sus principales características.

XVII.12.1 Remoción del Material DañadoEl material en malas condiciones debe ser removido completamente hasta

llegar a las partes sanas. Las partes dañadas suelen ser fáciles de identificar: (i) enel caso del acero oxidado la diferencia es evidente; (ii) para el caso de la pasta o delos agregados, la distinción puede basarse en una debilidad del material en esaszonas afectadas o por el agrietamiento y cambios de color.

Para que el material de reposición quede bien sujeto al anterior, serequiere que cuente con suficiente espesor y no sea muy delgado. Para favoreceresto, la cavidad abierta que deje la extracción del material dañado y parte del sano,debe ser lo más profunda posible sin debilitar la pieza en su conjunto. Hay queafectar la totalidad del recubrimiento e, inclusive, pasar por debajo de los refuerzosde acero para poder inspeccionarlos en su cara profunda.

Las superficies recién descubiertas de fractura viva, deben sercuidadosamente limpiadas de fragmentos y polvillos antes de aplicar las resinasepóxicas adherentes. Inclusive deben pasar por un proceso de rectificación final,desprendiendo cualquier trozo de material sano que aparente estar agrietado o casisuelto. La razón para lo anterior es que la práctica ha demostrado, en los casoscuando la nueva masa colocada se ha separado de la remanente, que la ruptura nosuele producirse por la superficie de contacto o de adherencia entre ambas masassino por zonas sanas, contiguas a la de contacto. La razón puede ser la mencionada

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condición de debilidad por fractura o las diferentes características térmicas yelásticas de los materiales involucrados en la reparación.

En las reparaciones de corrosión, el acero debe ser descubierto y limpiadohasta zonas donde se encuentre completamente sano. Si la reparación es deconcreto con superficies carbonatadas, se debe eliminar toda la masa afectada ydescubrir algo de la parte sana para reponer todo ese material.

XVII.12.2 Limpieza de las SuperficiesLas superficies que van a recibir el nuevo material deben quedar

cuidadosamente limpias, sin polvo, grasas y fragmentos desprendibles. Elprocedimiento más adecuado es la limpieza con chorro de agua a presiónprecedido, si es necesario, de chorro de arena a alta presión denominado`sandblast�. También se usa, aunque con menor frecuencia, la limpieza con ácidoclorhídrico (muriático) no muy concentrado, en cuyo caso es necesario uncuidadoso lavado posterior con agua para eliminar los restos de cloruros.

Las superficies del acero parcialmente oxidado pueden ser limpiadas concepillos de púas de alambre. No necesitan chorros de arena ni limpieza química ypueden quedar algunas pequeñas partículas de óxido adheridas, siempre que lasnuevas capas protectoras de concreto sean densas e impermeables.

XVII.12.3 Material de ReposiciónHay que ser cuidadosos en este aspecto porque, por una parte, hay gran

variedad de materiales disponibles y, por otra, puede haber notables diferencias enla composición, viscosidad y apariencia, entre los materiales antiguo y nuevo aúncuando sean del mismo tipo. A continuación se comentan brevemente los de usomás frecuente.

XVII.12.4 Concretos y Morteros de CementoConstituyen el relleno natural para reparaciones de elementos de

concreto; son delicados para su colocación pero se han obtenido trabajos de buenacalidad y durabilidad. Sus principales inconvenientes son la poca adherencia y laretracción. Para mejorar la primera se recomienda usar, como puente de uniónentre el material viejo y el de reposición, pasta de cemento o una capa de morteropreparado con arena fina; también es posible usar un material adherente. Laretracción tiende a agrietar el material y a separarlo de sus bordes de contacto; esteefecto puede aminorarse hasta ser aceptable, utilizando varios recursos, conjuntao alternativamente, como son: (i) baja dosis de agua combinado con agregados sinultrafinos y con buena granulometría, baja dosis de cemento y, en caso necesarioel uso de aditivos reductores de agua; (ii) buen curado, que garantice la humedadsobre el parche de reposición por lo menos durante 14 días; (iii) parche profundoy con bordes perpendiculares a la superficie, no en bisel. La suposición de que este

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material de reposición es la solución más barata, no es absolutamente cierta ya quelos cuidados que son requeridos para que sea exitosa, la encarecen.

XVII.12.5 Látex no EmulsionableEstos materiales suelen ser resinas de tipo acrílicas, vinílicas o similares,

que se polimerizan bajo ciertas condiciones que las emulsionan en el seno de agua,como un látex. Cuando se secan ya no vuelven a ser solubles en agua y de aquí, elreconocerlas como no emulsionables (las usadas inicialmente en la industria de laconstrucción sí lo eran). Mezclando esta suspensión acuosa, más o menos diluida,con cementos hidráulicos, se obtienen productos con ventajas como: Puentes deunión, recubrimiento o mortero e, incluso, como concreto de relleno. Tienenbuena adherencia a los materiales, endurecidos o frescos, y dan lugar a productosde baja retracción y características elásticas que hacen que no se desprendan losparches preparados con ellos. No constituyen barreras al vapor pero sellan bien lasgrietas pequeñas que son la principal causa de permeabilidad del concreto. Todasesas características ventajosas hacen que este tipo de productos se useextensamente para las reparaciones. Sin embargo, son costosos y, si no se aplicandetalladamente, se pierden sus ventajas.

XVII.12.6 Morteros de Expansión ControladaSon morteros que se venden secos, con la formulación ya preparada y a

los que solamente falta añadir el agua de mezclado. Tienen una pequeña expansiónen el momento del fraguado y presentan buena adherencia con el concretoendurecido, que debe estar limpio y saturado, pero sin humedad superficial. Suprincipal uso es para el relleno de huecos en piezas de concreto. Desarrollan altasresistencias en corto plazo, aun cuando son costosos y de aplicación delicada.

XVII.12.7 Resinas EpóxicasYa fueron comentadas como material protector de la corrosión del

refuerzo y como capa de protección general del concreto. Como material derelleno en reparaciones su uso es menor, salvo que se lo emplee con la doblefunción de relleno y protección. En algunas circunstancias y con relación a laoxidación del acero en el concreto, las resinas epóxicas pueden no dar buenosresultados como es el caso cuando se coloca un parche sobre una zona que fueanódica (porosa, permeable o húmeda) y por lo tanto se deteriora ameritandoreparación. El parche de resina colocado, impermeable, convertirá la zona encatódica a expensas de las vecinas que pasarán a oxidarse, favoreciendo laprogresión del daño. Este fenómeno no sucede solamente con los parches epóxicossino también con cualquier otro que sea impermeable. La impermeabilización,para que sea efectiva, debe ser completa y extensa.

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XVII.13 EFLORESCENCIA

Aun cuando este fenómeno es típico de muros de albañilería(mampostería y bloques de concreto) su incidencia en el aspecto estético de lasobras es tan importante que amerita su inclusión en este Capítulo.

XVII.13.1 DefinicionesSe entiende por eflorescencias las manchas blanquecinas que aparecen en

las superficies de acabado, externas o internas, como consecuencia de distintostipos de sales solubles que son transportadas con el agua de mezclado o el agua delluvia, las cuales precipitan y se recristalizan cerca o lejos de la superficie. Si laprecipitación ocurre en la superficie externa, en la forma de manchas, se denominaeflorescencia y es originada cuando la red capilar está bien desarrollada, existesuficiente cantidad de agua para transportar las sales y la evaporación esmoderada. Cuando la red capilar es escasa y hay poca agua disponible o laevaporación es fuerte, las sales precipitan alejadas de la superficie, en depósitosque ejercen presiones sobre las capas anteriores, pudiendo llegar a ocasionarestallidos o descascaramientos.

XVII.13.2 CausasLas principales causas de eflorescencias son: La presencia de sales solubles

en el material, la humedad que permite la disolución de sales, y la evaporaciónposterior. A veces la composición de los ladrillos colabora con el proceso.

Agua. El origen es el agua de lluvia que penetra por los poros capilares yfisuras, con la acción favorable del viento; otra causa es el vapor de aguaproveniente del interior y que, al condensarse en la superficie, disuelve las sales.

Sales. Pueden ser sulfatos, nitratos, carbonatos o cloruros. Todas estassales, especialmente Na2SO4 (Sal de Glauber) y MgSO4 (Sal de Epson) se encuentranen los suelos, en los ladrillos, en el cemento, o son productos de la reacción entreel ladrillo y el mortero de cemento.

Ladrillos. Si el ladrillo no es sometido a un proceso adecuado de coccióna temperaturas superiores a 950ºC, pueden quedar residuos de Na2SO4. Este efectose acentúa si la arcilla posee altos contenidos de pirita.

Reacción ladrillo-mortero de unión. Aun en ladrillos bien cocidospueden quedar silicatos alcalinos solubles, que reaccionan con la cal liberada delcemento, creando hidróxidos de magnesio o alcalinos que dan lugar aeflorescencias.

Provenientes del suelo. Los cloruros y sulfatos solubles, contenidos enalgunos suelos puestos en contacto con fundaciones o muros, pueden ascender porcapilaridad en presencia de la humedad y, bajo el efecto de la evaporación, danlugar a eflorescencias.

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XVII.13.3 PrevenciónEl origen fundamental del problema es el agua y las sales, por lo que la

prevención debe orientarse a la eliminación de ambas.

(i) Impermeabilización de los muros frente al agua de lluvia;(ii) Aumentar la densidad del acabado externo utilizando mortero de

cemento;(iii) Mejorar la adherencia entre el ladrillo y el mortero mediante la técnica del

golpeo de la pieza recién colocada (tapping), perfecto llenado de las juntas, acabado cóncavo de la junta para evitar que entre el agua y humectación limitada del ladrillo antes de su colocación.

XVII.13.4 ReparaciónEl tratamiento de reparación dependerá del tipo de sal actuante, por lo

tanto debe conocerse previamente para facilitar su remoción. Los sulfatos solublesse eliminan fácilmente mediante el lavado con agua y el apoyo de solucionesjabonosas suaves. Para eliminar las sales de nitrato se requerirá cepillado concepillo de alambre. Las eflorescencias de carbonato de calcio no soluble en agua,se eliminan mediante el lavado de la superficie con agua que contenga un 10% devinagre o de ácido clorhídrico en solución, seguida de un lavado abundante conagua potable.

REFERENCIAS

ACI 201.2R-97 Guide to Durable Concrete.ACI 222 R-96 Corrosion of Metals in Concrete.

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CAPÍTULO XVIIIACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO

En el concreto reforzado, el material de construcción más extensamenteutilizado en el mundo por su moldeabilidad y durabilidad, el concreto aporta sucapacidad resistente a la compresión y el refuerzo de acero, su ductilidad y mayorresistencia a la tracción.

Las formas más comunes del acero para servir como refuerzo al concretoson: La barra con resaltes o corrugada (cabilla en Venezuela) y la mallaelectrosoldada. La primera se usa en todo tipo de elemento estructural, recta odoblada; el empleo de barras lisas está limitado a diámetros pequeños, para elrefuerzo transversal y el refuerzo por retracción y temperatura, en obras localizadasen zonas de baja sismicidad. Las mallas se utilizan en miembros planos tales como:Losas, muros, pavimentos, paredes prefabricadas y otros.

El presente Capítulo se refiere, principalmente, a barras y mallas pero,primero, se harán algunas consideraciones de tipo general.

XVIII.1 EL ACERO

En su acepción más amplia el acero es una aleación de hierro y carbono,conformable en caliente y que puede tener presente, en forma intencional o no,pequeñas cantidades de otros elementos. En la Norma COVENIN 803, “Aceros.Definiciones y clasificación”, se encuentran las siguientes definiciones:

XVIII.1.1 AceroAcero es toda aleación de hierro-carbono, capaz de ser deformado

plásticamente; con tenores mínimo y máximo de carbono del orden de 0,008% y2,0%, respectivamente, pudiendo contener otros elementos de aleación, así comotambién impurezas inherentes al proceso de fabricación.

XVIII.1.2 Acero al CarbonoEs una aleación de hierro-carbono que contiene, además, otros elementos

cuyas proporciones no excedan los límites indicados en la Tabla XVIII.1.

XVIII.1.3 Aceros al Carbono ComunesAceros cuyo principal elemento aleante es el carbono y contiene

manganeso hasta 1,0% máximo. Dentro de este grupo se consideran:

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• Con bajo contenido de carbono.(C � 0,25%)• Con medio contenido de carbono.(0,25% < C � 0,50%)• Con alto contenido de carbono.( C > 0,50%)

XVIII.1.4 Aceros AleadosSon aceros que contienen elementos de aleación en porcentajes

superiores a los establecidos para el acero al carbono, con el fin de conferirledeterminadas propiedades particulares.

Todos los aceros contienen carbono pero se utiliza el término de `acerosal carbono� para referirse a las aleaciones cuyas propiedades están básicamentedeterminadas por los contenidos de carbono y manganeso. En los `aceros aleados�intervienen, de manera importante, otros elementos como: cromo, vanadio, niobioo molibdeno.

XVIII.2 PRODUCCIÓN DE ACERO

La materia prima para la elaboración del acero es el mineral de hierro quese extrae, directamente, de las minas naturales. El mineral está constituido por una

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TABLA XVIII.1CONTENIDOS MÁXIMOS DE ELEMENTOS ADMISIBLES EN EL ACERO AL CARBONO

ELEMENTO PORCENTAJE MÁXIMO

Manganeso + Silicio 2,00

Manganeso 1,65

Silicio 0,50

Cobre 0,40

Plomo 0,40

Níquel 0,30

Cromo 0,30

Aluminio 0,10

Vanadio 0,10

Tungsteno 0,10

Cobalto 0,10

Bismuto 0,10

Zirconio 0,10

Selenio 0,10

Telurio 0,10

Molibdeno 0,08

Niobio 0,05

Titanio 0,05

Lantánidos 0,05

Otros (excepto C, P, S, N y O) 0,05

Boro 0,008


parte no metálica, que se desecha, y por una metálica con base de óxido de hierro,además de otras impurezas como: azufre, fósforo y otras. El contenido de hierrodel mineral, denominado tenor, suele estar entre el 35% y el 65%.

XVIII.2.1 Reducción del HierroEl mineral extraído de las minas no se utiliza directamente para fabricar

acero, sino que requiere una preparación para enriquecer su contenido de hierro.La preparación puede incluir fases de: Selección, trituración, sinterización ypeletización.

El siguiente paso en el proceso es la reducción o sustracción del oxígeno,el cual puede efectuarse en la forma clásica, en el alto horno, de donde se obtienela fundición del arrabio. También se puede efectuar por reducción directa, dondela acción reductora la lleva a cabo un gas rico en hidrógeno y en monóxido decarbono. Hay varios procesos de reducción directa tales como: FIOR, MIDREX,HYL. El producto final puede ser hierro esponja o una briqueta de alta densidad,constituida por el mineral reducido, aglomerado y compactado en caliente.

XVIII.2.2 FundiciónLa siguiente etapa es la transformación del hierro en acero. Los

procedimientos más importantes son:

• Procesos neumáticos como: el proceso ácido de soplado de aire, el Bessemer, el Thomas, el Básico con soplado de oxígeno.

• Proceso de hogar abierto como el Siemens-Martin.• Hornos eléctricos donde la electricidad genera el calor necesario para la

fusión. Estos son los utilizados en Venezuela y pueden ser: De arco eléctrico (para aceros comunes o aleados) o de inducción (para aceros aleados).

La carga metálica o materia prima que constituye el baño de fusión esdiferente en cada proceso y está formada por una o más de las diversas formas: Dearrabio, hierro esponja, briqueta pre-reducida, chatarra de hierro, chatarra deacero u otros.

Una vez efectuada la fundición y los ajustes de afinamiento y reducción,el acero líquido es vertido en un horno-cuchara de colada continua, para producirpalanquillas de sección cuadrada y dimensiones variables (véase Figura XVIII.1).

XVIII.3 INFLUENCIA DE LAS ALEACIONES

Industrialmente, los metales no se utilizan en forma pura. Se mezclan conotros metales o metaloides para conseguir determinados propósitos. Esas mezclas,

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después de fundidas y al solidificarse, quedan formando un todo homogéneo quees la aleación. Sus propiedades dependen de la composición química, de laestructura y de su constitución. En la Tabla XVIII.2 se presentan algunascaracterísticas de estas aleaciones.

XVIII.4 LAMINACIÓN

El acero sólido en forma de palanquillas, obtenido por cualquiera de losprocedimientos de fabricación, debe ser sometido a un proceso posterior delaminación para llegar al producto terminado.

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FIGURA XVIII.1PROCESO PARA LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS LAMINADOS EN CALIENTE (MODIFICADO DE

SIDETUR, 2003)


XVIII.4.1 ProcesoSegún las Normas nacionales, los productos de acero para la construcción

deben ser obtenidos mediante laminación en caliente. En este proceso, el materialsemielaborado (palanquilla) es previamente calentado a temperaturas inferiores ala fusión, pero que harán posible su deformación plástica durante su paso entre losrodillos del tren de laminación, que giran en sentidos opuestos y ejercen presiónsobre la pieza. Los rodillos son adaptados y calibrados dependiendo del productoque se pretende obtener. Al pasar entre éllos, el material semielaborado aumentade longitud y reduce su sección al tiempo que cambia su forma, originalmentecuadrada, por la del producto final.

XVIII.4.2 Productos LaminadosLos productos de laminación en caliente pueden ser agrupados en tres

grandes familias:

• Planos. Planchas y láminas para la manufactura industrial También son utilizados para fabricar piezas estructurales mediante procesos que pueden incluir laminación en frío, corte, doblado y soldadura

• Tubulares. Son tubos sin costura, fabricados por extrusión.• No planos. Barras, perfiles y alambrón.

Las barras fabricadas en Venezuela son las de refuerzo para el concretoreforzado y las de herrería o carpintería metálica, que pueden ser de secciónredonda o cuadrada (véase Figura XVIII.1).

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TABLA XVIII.2ESQUEMA DE ALEACIONES DE ACERO. INFLUENCIA SOBRE SUS PROPIEDADES

ACERO = ALEACIÓN DE:Hierro + Carbono + Elementos + Elementos

acompañantes de aleacióndel hierro

Elemento Parafundamental Deseables Indeseables proporcionar

propiedadesespecíficas delacero

AUMENTA: DISMINUYE:Dureza DuctilidadResistencia cedente Elongación de roturaResistencia de ruptura SoldabilidadResistencia al desgaste Deformabilidad en fríoTratabilidad (térmica) Trabajabilidaddel acero


Los perfiles tienen la sección transversal de varias geometrías; las másusuales son: Las de forma en I (llamadas también doble T), las de forma en U (o C )y las de forma en L (ángulos). Las secciones en H pueden obtenerse mediante cortede láminas, doblado y soldadura.

Del alambrón se obtiene varios productos:

• Diversos tipos de alambre para uso industrial, doméstico y auxiliar en laconstrucción.

• Alambres de alta resistencia para concreto preesforzado, bien sea solos como cables o hilos, bien sea entorchados formando un torón o guaya.

• Alambres laminados en frío, utilizados para fabricar mediante electrosoldadura, dos productos de uso extendido en la construcción con concreto reforzado: La malla y la cercha.

XVIII.5 BARRAS DE REFUERZO

XVIII.5.1 IntroducciónLa industria siderúrgica venezolana se inició, hacia 1950, con la planta de

la empresa SIVENSA ubicada en Antímano y, con élla, la producción nacional debarras para el refuerzo del concreto reforzado. En los primeros años se utilizabanbarras con resistencia cedente o límite elástico de 2.400 y 2.800 kgf/cm2;actualmente ese valor es de 4.200 kgf/cm2. Durante los años sesenta y setenta, secomercializaron aceros de 5.000 kgf/cm2, que ahora se reservan para exportación.

XVIII.5.2 NormasLas especificaciones normativas nacionales están contenidas en la Norma

COVENIN 316, “Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzoestructural” y en la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto armado paraedificaciones. Análisis y Diseño” la cual incluye un Capítulo sobre barras de refuerzo.Entre ambas Normas hay pequeñas diferencias, especialmente en la nomenclatura.

XVIII.5.3 ClasificaciónLas barras a ser empleadas como refuerzo del concreto, deben obtenerse

por el proceso de laminación en caliente, de palanquillas de acero al carbono; paramejorar algunas de sus propiedades, pueden tener tratamientos posteriores. Segúnsu origen, las barras pueden clasificarse de la siguiente manera:• Aceros al carbono comunes:

Sin tratamiento posterior.Con tensionado en frío.Termotratados.

• Aceros al carbono microaleados.

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429


FIGURA XVIII.2GRÁFICOS CARACTERÍSTICOS TENSIÓN-DEFORMACIÓN UNITARIA DE DISTINTOS TIPOS DE ACERO


XVIII.5.4 Barras de Acero ComunesSon barras cuya resistencia cedente no supera los 4.200 kgf/cm2. La curva

tensión-deformación unitaria presenta un marcado escalón de cedencia (véaseFigura XVIII.2) y el límite elástico convencional coincide con la resistenciacedente. Estas barras pueden ser, o no, soldables a temperatura ambiente, segúnse indica en la Sección XVIII.7.2. Para elevar el valor de resistencia cedente, porejemplo desde 2.800 kgf/cm2 hasta 4.200 kgf/cm2, se incrementan los contenidosde carbono y manganeso lo que, simultáneamente, provoca una reducción en lacapacidad de deformación inelástica del material y, en consecuencia, de laductilidad.

XVIII.5.5 Barras con Tratamiento de Torsionado en FríoSon barras laminadas en caliente a partir de aceros comunes que,

posteriormente, son sometidas a un proceso de tenso-torsión en frío; las tensionesmecánicas producidas provocan un reacomodo molecular cuyo resultado es unaelevación de la resistencia cedente (por ejemplo, de 4.200 kgf/cm2 a 5.000kgf/cm2) y una marcada reducción en la capacidad de deformación inelástica ytotal (típicamente se reduce de 15% a 8%). La curva tensión-deformación unitariaes continua, sin escalón ni punto cedente definido, por lo que es preciso recurrira la definición del límite elástico convencional. Son cabillas menos dúctiles que lasde acero al carbono de igual resistencia, sin tratamiento, razón por la cual su usoen zonas sísmicas es poco frecuente. No son fabricadas en Venezuela.

XVIII.5.6 Barras TermotratadasEl proceso consiste en producir un templado y endurecimiento

superficial, utilizando el propio calor remanente de laminación y haciendo pasarlas barras por una línea de enfriamiento con agua. De esta manera se forma unacapa superficial (corona) martensítica, que conecta con una zona de transición yun núcleo con estructura ferrítico-perlítica. Pueden obtenerse barras de altaresistencia sin perder la ductilidad propia de las barras de menor resistencia. Sonproducidas, principalmente, en Europa.

XVIII.5.7 Barras de Acero MicroaleadoCon estos aceros se obtienen barras de alta resistencia, manteniendo bajos

los contenidos de carbono y manganeso, con lo que se preserva la capacidad dedeformación y la ductilidad. Estos aceros dúctiles, de alta resistencia, se obtienenmodificando la composición química del acero al añadir pequeñas cantidades deelementos (microaleantes) como el cromo, el vanadio, el niobio o el molibdeno, enforma de ferroaleaciones. Estas barras pueden ser, o no, soldables a temperaturaambiente, según se indica en la Sección XVIII.7.2.

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XVIII.6 PROPIEDADES NORMATIVAS

Toda especificación normativa para las barras de refuerzo incluye unconjunto de características y propiedades que deben ser cumplidas por losproductos para asegurar su comportamiento idóneo. Los resultados obtenidos almedir esas propiedades, mediante ensayos, tienen un carácter probabilístico ycomo tal deben ser tratados. La mayoría de las Normas en el mundo resuelven estacircunstancia definiendo límites mínimos y máximos que deben ser observados, talcomo hace la normativa nacional. En algunos países se define un valor especificadoy un cuantil, al igual que se hace para el concreto. La Norma COVENIN 316,“Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzo estructural” utiliza unconjunto de parámetros de control que se dan a continuación.

XVIII.6.1 Resistencia a la Tracción (Fsu)Es el resultado de dividir la carga máxima aplicada a la probeta de ensayo

entre el área de la sección inicial. Corresponde al punto más alto en la curvatensión-deformación unitaria y, como puede observase en la Figura XVIII.1, no esla tensión que se produce inmediatamente antes de la fractura de la probeta. LaNorma COVENIN 1753 lo denomina `resistencia de rotura (Fsu)�.

XVIII.6.2 Límite Elástico Convencional (Fy)Es la tensión que produce una deformación remanente de 0,2%. La

mencionada Norma COVENIN 1753 lo denomina `resistencia cedente (Fy)�. Seobtiene interceptando la curva tensión-deformación unitaria con una recta cuyoorigen es � = 0,002 y que es paralela a la rama inicial elástico-lineal del gráfico. Lapendiente de la recta corresponde al módulo de elasticidad, cuyo valor es 2,1 x 106

kgf/cm2. En los aceros con escalón de cedencia, el límite elástico convencionalcoincide con la resistencia cedente (véase Figura XVIII.1).

XVIII.6.3 Porcentaje de Alargamiento en 20 cm incluida la EstricciónEsta medida se toma después de la rotura de la probeta. Se juntan las dos

mitades por su cara de fractura y se mide la longitud que ocupan 20 divisionesmarcadas, antes del ensayo, a un centímetro de distancia entre sí, dejando 10marcas a cada lado de la fractura. De esta manera se incluye en la medida, la zonade mayor deformación inelástica del material. Si el acero es dúctil, durante elensayo se forma una garganta o cuello de estricción, que es un estrechamientocuya magnitud, en términos de porcentaje de reducción de área, es una medida dela ductilidad. Después de la rotura ocurre una recuperación elástica parcial deambas mitades por lo que el alargamiento aquí definido, no es la máximadeformación inmediatamente antes de la rotura, sino la deformación remanenteposterior.

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XVIII.6.4 Doblado en FríoEl ensayo debe realizarse según la Norma COVENIN 304, “Materiales

metálicos. Ensayo de doblado” y consiste en doblar una barra utilizando un mandrilde diámetro normalizado, hasta lograr una deformación permanente de la barra,en un ángulo de 180º, excepto las barras Nº 14 y Nº 18 que se doblan a 90º. Nose realiza la medición de la carga aplicada. Si no aparecen grietas en la cara exteriorde la zona doblada, se considera que el ensayo es satisfactorio. Es en cierto modo,una medida de la ductilidad del material (véase Figura XVIII.3).

XVIII.6.5 Composición QuímicaEn la Norma nacional se restringen los valores de los respectivos

contenidos de fósforo y de azufre, que pueden tener influencia nociva durante lafabricación de las barras de acero. También se restringen los contenidos decarbono y de manganeso a fin de favorecer la condición de soldabilidad y ladeformabilidad post-cedencia (véase Sección XVIII.7.2).

XVIII.6.6 Geometría de los ResaltesPara garantizar la adherencia entre el acero y el concreto, especialmente

necesaria para resistir las solicitaciones sísmicas, las barras deben tenerprotuberancias o resaltes, llamados estrías en Venezuela. Las Normas regulan lainclinación, longitud, altura y separación de esas corrugaciones. No constituyendistintivo de marca. Entre los resaltes, cada barra debe llevar la marcación delfabricante, como se indica en la Sección XVIII.8.

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FIGURA XVIII.3ENSAYO DE DOBLADO EN FRÍO DE BARRAS DE ACERO


XVIII.6.7 Requisitos AdicionalesEn casi todo el territorio nacional es factible que se presenten acciones

sísmicas por lo cual la Norma COVENIN 1753 mencionada incluye, en suCapítulo XVIII, prescripciones especiales sobre solicitaciones sísmicas y la NormaCOVENIN 316, también mencionada, incluyó los siguientes requisitoscomplementarios:

a) El valor del límite elástico convencional determinado mediante ensayos(Fy*) no debe exceder el valor especificado, (Fy) en más de un 25%:

Fy* � 1,25 Fy (18.1)

La razón de este requisito es evitar el uso de aceros de refuerzo contensión cedente sensiblemente mayor a la especificada en el diseño. Tal situaciónpuede conducir a fallas de tipo frágil, por corte o por adherencia.

b) La resistencia a la tracción (Fsu*) determinada mediante ensayo, deberáexceder, por lo menos en un 25% el límite elástico convencional determinado enel ensayo (Fy*)

Fsu* � 1,25 Fy* (18.2)

Esta condición asegura que el acero posea suficiente capacidad deendurecimiento después de la cedencia, para evitar que se produzcandeformaciones unitarias críticas a un nivel de tensiones relativamente bajo; esdecir, reducir la probabilidad de que se produzca el colapso del elemento deconcreto reforzado al sobrepasar el punto de cedencia.

XVIII.7 DESIGNACIÓN Y CLASIFICACIÓN

La Norma COVENIN 316 se sustenta en los parámetros que se dan acontinuación.

XVIII.7.1 DesignaciónLa designación corresponde al diámetro nominal y puede ser expresada

en octavos de pulgada (por ejemplo Nº 5 significa 5/8"), o en mm, en cuyo casoel número va seguido por la letra M. Al respecto pueden consultarse las TablasXVIII.3 y XVIII.4.

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XVIII.7.2 Clasificación

Según la soldabilidadSe distinguen dos grupos de aceros: Los que son soldables a temperatura

ambiente, identificados con la letra W; y los que no lo son, señalados con la letraS. Éstos pueden ser comunes o microaleados, termotratados o no. Los soldables(W) pueden ser comunes o microaleados, sin tratamiento posterior. Las diferenciasen la composición química se indican en la Tabla XVIII.5.Según el límite elástico

Las barras para refuerzo se clasifican según el valor del límite elásticonominal, el cual se expresa en kilolibras por pulgada cuadrada (ksi) a continuaciónde la letra y un guión separador, tal como se indica en la Tabla XVIII.6.

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TABLA XVIII.3DESIGNACIÓN EN OCTAVOS DE PULGADA, SEGÚN COVENIN 316

Nº DIÁMETRO ÁREA

NOMINAL TRANSVERSAL

mm cm2

3 9,53 0,7134 12,70 1,2675 15,88 1,9816 19,05 2,8507 22,22 3,8788 25,40 5,0679 28,65 6,44610 32,25 8,17411 35,81 10,07214 43,00 14,52218 57,33 25,814

TABLA XVIII.4DESIGNACIÓN EN MILÍMETROS, SEGÚN COVENIN 316

DIÁMETRO ÁREA

Nº NOMINAL TRANSVERSAL

mm cm2

6 M 6,00 0,2838 M 8,00 0,50310 M 10,00 0,78512 M 12,00 1,13014 M 14,00 1,53916 M 16,00 2,01120 M 20,00 3,14025 M 25,00 4,91032 M 32,00 8,04036 M 36,00 10,18040 M 40,00 12,570


XVIII.7.3 Alargamiento en 20 cmLas barras utilizadas como refuerzo estructural deben cumplir los

porcentajes de alargamiento mínimo, en 20 cm incluida la zona de estricción,indicados en la Tabla XVIII.7.

XVIII.8 MARCACIÓN

Las barras se producen con longitudes de 6 m y de 12 m. Cada barra debellevar grabado, sobre relieve, la siguiente información (véase Figura XVIII.4).

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TABLA XVIII.7REQUISITOS DE ALARGAMIENTO MÍNIMO PARA LAS BARRAS DE REFUERZO, SEGÚN COVENIN 316

Fy (ksi) NO SOLDABLES, S SOLDABLES, W40 16% 16%60 12% 14%70 10% 12%

TABLA XVIII.5LÍMITES MÁXIMOS EN COMPOSICIÓN QUÍMICA, SEGÚN COVENIN 316

S: ACEROS AL CARBONO, CON O SIN W: ACEROS AL CARBONO,ELEMENTO MICROALEANTES, INCLUYENDO CON O SIN MICROALEANTES.

LOS TERMOTRATADOS. SOLDABLES A TEMPERATURA

NO SOLDABLES A TEMPERATURA AMBIENTE

AMBIENTE

Azufre (S) 0,058% 0,053%

Fósforo (P) 0,048% 0,043%

Carbono (C) - 0,330%

Manganeso (Mn) - 1,500%

Silicio (Si) - 0,550%

Nota: El carbono equivalente (CE) máximo, aportado por esta composición química, no debeser mayor de 0,55% calculado de acuerdo con la siguiente fórmula:

CE = %C + %Mn / 6 + %Cu / 40 + %Ni / 20 + %Cr / 10 - %Mo / 50 - %V / 10

TABLA XVIII.6CLASIFICACIÓN DE LAS BARRAS CON RESALTES PARA EL CONCRETO ESTRUCTURAL, SEGÚNCOVENIN 316

ACEROS TIPO S S-40 S-60 S-70ACEROS TIPO W W-40 W-60 W-70

LÍMITE ELÁSTICO kgf/cm2 2.800 4.200 5.000(Fy) a 3.500 a 5.500 a 6.500

psi 40.000 60.000 70.000a 52.000 a 78.000 a 91.000

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (FSU) (*) ≥ 1,25 Fy(*) Nota: Para S-60, adicionalmente, Fsu ≥ 6.300 kgf/cm2.


XVIII.8.1 Símbolo del FabricanteConstituye la marca de fábrica; no así la geometría de los resaltes como

comúnmente se piensa. En Venezuela, por ejemplo, el símbolo de SIDETUR es`SV�, el de SIDOR es `S� y el de SIZUCA es `SZ�.

XVIII.8.2 Designación de la BarraDebajo del símbolo se graba el número que indica el diámetro nominal

en octavos de pulgada o en milímetros; en este último caso debe ir una letra M acontinuación del número.

XVIII.8.3 Clasificación del AceroDebe indicarse la letra correspondiente W o S, según sea o no, soldable a

temperatura ambiente. Anteriormente se utilizaba la letra N para marcar las barrasno soldables, por lo que es posible encontrarlas al investigar estructurasconstruidas hace varios años.

XVIII.8.4 Límite Elástico NominalPor último aparece el número que indica el límite elástico nominal,

expresado en miles de libras por pulgada cuadrada (ksi) aunque es posibleencontrar barras con la indicación en kgf/cm2.

XVIII.9 SOLAPES

Las longitudes requeridas como refuerzo, frecuentemente superan laslongitudes de las barras, por lo que es necesario realizar empalmes los cuales, engeneral, pueden hacerse por solape según lo indicado en la Norma COVENIN1753, “Estructuras de concreto reforzado para edificaciones. Análisis y diseño”. Laslongitudes especificadas de solape o de transferencia de tensiones, se basan en losresultados de un gran número de pruebas de adherencia realizadas en barras condiferentes geometrías de resalte.

Las fuerzas son transmitidas del acero al concreto y viceversa por

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FIGURA XVIII.4EJEMPLO DE MARCACIÓN DE BARRA DE REFUERZO NO SOLDABLE, D=5/8", FY=4.200 kgf/cm2,FABRICADA POR SIDETUR


adherencia, por lo que la longitud de solape es proporcional a la fuerza máximaque la barra es capaz de soportar y transmitir, lo cual implica que la longitud desolape termina siendo proporcional al diámetro de la barra. La Tabla XVIII.8 del“Manual para el Proyecto de Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones” deEnrique Arnal y Salomón Epelboim, MINDUR, Caracas 1985.

XVIII.10 SOLDADURA

Debido a que la longitud de solape, en función del diámetro, puede serdel orden de un metro o más (véase Tabla XVIII.8), puede ser conveniente, enalgunos casos necesario, soldar barras de refuerzo con lo que se evita dicho solapey la consiguiente dificultad para colocar y vibrar el concreto. Las barras que sesueldan deben cumplir los requisitos exigidos para el acero Tipo W, indicados enla Tabla XVIII.5.

La soldadura de las barras de refuerzo se realiza con material de aporte(electrodos) y puede ser: i) a tope, o; ii) por solape. Los electrodos que aportan elmaterial de soldadura deben cumplir los requisitos indicados en la Tabla XVIII.9,según la Norma AWS D1.4 “Structural Welding Code. Reinforcing Steel” de laAmerican Welding Society.

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TABLA XVIII.8LONGITUDES DE EMPALMES DE CABILLAS CORRUGADAS SIN GANCHO, SEGÚN COVENIN1753:1985

Fc = 250 kgf/cm2

CABILLAS A TRACCIÓN CABILLAS A COMPRESIÓN

Fy NORMALES COMO REFUERZO

� kgf/cm2 SUPERIOR LONG. CON CON

EMPALME CLASE EMPALME CLASE BÁSICA LIGADURAS ESTRIBOS

A B C A B Cld 1,3 ld 1,7 ld ld 1,3 ld 1,7 ld ld 0,85 ld 0,75 ld

3/8" 2800 30 30 30 30 30 38 30 30 304200 30 31 41 34 44 57 30 30 30

1/2" 2800 30 30 36 30 39 51 30 30 304200 32 42 54 45 58 76 30 30 30

5/8" 2800 30 35 45 37 49 64 30 30 304200 40 52 68 56 73 95 34 30 30

3/4" 2800 32 41 54 45 58 76 30 30 304200 48 62 81 67 87 114 40 34 30

7/8" 2800 41 54 70 58 75 98 31 30 304200 62 80 105 87 113 147 47 40 35

1" 2800 54 70 92 75 98 128 36 31 304200 81 105 137 113 147 192 54 46 40

13/8" 2800 107 139 182 150 195 254 51 43 384200 160 208 273 224 292 382 76 65 57

Nota: ld = longitud de transferencia de tensiones (cm).


XVIII.10.1 Soldadura a TopeDesde el punto de vista estructural es preferible la soldadura a tope

porque la transferencia de tensiones (tracción o compresión) es directa yconcéntrica. Utilizando el electrodo apropiado, la junta soldada a tope puede ydebe resistir y transferir, el 100% de la resistencia a tracción especificada para labarra. Sin embargo, la soldadura a tope resulta muy lenta y difícil de realizar enbarras de pequeño diámetro, como la Nº 6 (3/4") y menos, en cuyo caso se utilizala soldadura lateral con solape (véase Sección XVIII.10.2).

Las barras que deban soldarse a tope requieren de un biselado que puedeser sencillo o doble, en una barra o en ambas, de acuerdo con la Tabla XVIII.10 yla Figura XVIII.5.

La selección de bisel doble o sencillo depende de la facilidad de acceso ala junta (véase Figura XVIII.5).

XVIII.10.2 Soldadura con SolapeCuando las barras que se sueldan son de pequeño diámetro (Nº 6 o

menos), la soldadura puede realizarse mediante uno o dos cordones de aporte, alo largo de la unión solapada de las dos barras. Cuando se aplica la carga, la juntaes sometida a un momento flector, igual al producto de la fuerza por laexcentricidad entre las barras, que es la suma de los radios de ambas.

La citada Norma AWS D1.4 exige dos requisitos para juntas soldadas conbarras no concéntricas:

a) El diámetro de las barras no debe exceder el Nº 6 (3/4");b) La junta soldada debe quedar embebida en el concreto y rodeada por

barras transversales, para prevenir la rotura del concreto como

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TABLA XVIII.9REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR LOS ELECTRODOS DE APORTE DE SOLDADURA, SEGÚN AWS D1.4

DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN RESISTENCIA A LA RESISTENCIA AL

DE LA BARRA DEL ELECTRODO TRACCIÓN, Fu CORTE, Vr(psi) (kgf/cm2) (psi) (kgf/cm2)

W–40 E 70XX 70.000 4.900 42.000 3.000W–60 E 90XX 90.000 6.300 54.000 3.800W–70 E 100XX 100.000 7.000 60.000 4.200

TABLA XVIII.10CONFIGURACIÓN DE BISELADO EN BARRAS DE REFUERZO PARA SOLDADURA

ORIENTACIÓN DE LAS BARRAS OPCIÓN DE BISELADO UBICACIÓN EN LAS BARRAS

Horizontal Sencillo (a)Doble (b) En ambas

Vertical Sencillo (c)Doble (d) Sólo en la inferior


consecuencia de la tendencia de la junta a doblarse, debido a la excentricidad de la fuerza transmitida por las barras soldadas.

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FIGURA XVIII.5OPCIONES DE BISELADO EN JUNTAS SOLDADAS A TOPE


XVIII.10.3 Cálculo del Cordón de SoldaduraPara calcular la longitud del cordón de soldadura, se parte de una

ecuación de equilibrio de fuerzas: Por una parte la máxima fuerza que las barraspueden resistir, mayorada en un 50%; por otra parte, la fuerza que la junta soldadapuede transmitir, minorada al 60%.

1,5 Fsu As � 0,6 Fu L (0,3D) (18.3)

donde:

1,5 = factor de mayoración de carga.Fsu = resistencia de la barra a la tracción (si son desiguales, la de menordiámetro).As =área de la sección transversal de la barra (si son desiguales, la de menor diámetro).D = diámetro de las barras (si son desiguales, la de menor diámetro).Fu = resistencia a la tracción del material de aporte del electrodo.0,6 Fu= resistencia al corte del material de aporte del electrodo.L = longitud de soldadura.0,3D = espesor promedio efectivo del cordón de soldadura.

Despejando L, sustituyendo As y operando los escalares, se tiene:

L � 1,92 � D Fsu / Fu (18.3a)

y, aproximando �:L � 6 D Fsu / Fu (18.3b)

donde L queda expresado en las mismas unidades que D. Adicionalmente, lalongitud de soldadura no será menor que dos veces el diámetro de la menor barray podrá efectuarse: a) en un cordón; o, b) en dos cordones, cada uno con longitudigual a L/2 (véase Figura XVIII.6).

XVIII.10.4 Control de Calidad

a) Se realizarán ensayos sobre las barras de mayor y de menor diámetro quedeban ser soldadas.

b) Para cada diámetro a ensayar se prepararán 6 probetas: 3 para tracción y3 para doblado en frío.

c) De las tres probetas en tracción, dos serán barras patrón; la tercera consistirá en dos barras soldadas. Esta última, al ser ensayada, no

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presentará grietas en la junta soldada y su resistencia a tracción debe alcanzar resistencias iguales o mayores que la resistencia nominal de las barras y no menos que el 95% de la resistencia promedio de las dos barras patrón ensayadas a tracción.

d) El alargamiento de la probeta soldada, medido después de la rotura, no será inferior al 95% del valor promedio de las dos barras patrón.

e) Las tres probetas sometidas al ensayo de doblado en frío, en el mandril normativo, deberán permanecer sin grietas visibles.

XVIII.11 ALAMBRES LAMINADOS EN FRÍO

Son conocidos como `alambres trefilados�, llamados así porque selaminan en frío, a través de tres rodillos, y la sección redonda del alambre adquiereuna forma ligeramente triangular. El proceso se realiza según la Norma COVENIN505, “Alambres de acero para refuerzo estructural” y, al igual que en las barras contratamiento de torsionado en frío, se inducen tensiones mecánicas que provocanun reacomodo molecular permanente cuya consecuencia es una elevación de laresistencia cedente del alambrón original y una fuerte reducción de la capacidadde deformación.

XVIII.11.1 CaracterísticasLa curva tensión-deformación unitaria es similar a la del acero con

tratamiento en frío, sin escalón ni punto cedente definido, por lo que se utiliza ellímite elástico convencional.

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FIGURA XVIII.6CONFIGURACIONES DE JUNTAS SOLDADAS CON SOLAPE. (a) CORDÓN SENCILLO; (b) CORDÓN DOBLE


Típicamente el alambre trefilado (HA-50) tiene un límite elásticoconvencional de 5.000 kgf/cm2 y una resistencia a la rotura de 5.500 kgf/cm2, conun porcentaje de alargamiento en 10 diámetros, incluida la estricción, no menorde 5%, a diferencia de la barra A-50 que tiene 8% y la barra A-42, 14%.

XVIII.11.2 Limitaciones de UsoEl alambre laminado en frío no está diseñado ni se produce para servir,

directamente, como refuerzo del concreto. La mencionada Norma COVENIN1753 prohíbe su uso de esa manera; la razón es la baja capacidad de deformacióninelástica y la consecuente escasa ductilidad. La forma apropiada de utilizacióndel alambre es para la fabricación de las mallas y las cerchas electrosoldadas.

XVIII.12 MALLAS ELECTROSOLDADAS

XVIII.12.1 Fabricación y UsoLa malla electrosoldada es una retícula de alambres laminados en frío

(HA-50) dispuestos en ángulo recto, que se fabrica mediante electrosoldadura. Seutiliza como refuerzo estructural en losas y muros, como reemplazo de la parrillade barras corrugadas; también es utilizada como acero de repartición y comorefuerzo por retracción y temperatura. Es especialmente apropiada para el sistematúnel, tuberías de concreto, concreto proyectado, aceras y pavimentos. Lacapacidad de deformación proviene del conjunto como elemento bidimensional.

La malla electrosoldada se suministra en rollo y en forma plana, bien seaestándar o dimensionada de manera específica, calculada para una obra enparticular. Su colocación en obra es sencilla y rápida ya que se evita la necesidadde cortar y amarrar el refuerzo, con lo que se reduce el empleo de mano de obraespecializada.

XVIII.12.2 Características MecánicasLa resistencia cedente de los alambres (Fy) es 5.000 kgf/cm2 por lo que

el área de acero requerida es 16% menor que el área requerida con barras, cuyaresistencia cedente (Fy) es 4.200 kgf/cm2.

La resistencia al corte (T) de la soldadura, según COVENIN 1022,“Mallas de alambre de acero electrosoldadas para refuerzo estructural”, es igual a:

T = 0,35 Tr A (18.4)

donde:

T = Carga de corte en la soldadura (kgf)Tr = Tensión de rotura del alambre (kgf/cm2)A = Área del alambre de mayor diámetro (cm2)

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Para Tr = 5.500 kgf/cm2, se tiene: T = 1.925 A, con A expresado en cm2 y Ten kgf.

XVIII.13 CERCHAS ELECTROSOLDADAS

XVIII.13.1 Fabricación y usoLa cercha electrosoldada es un refuerzo de acero producido con alambres

laminados en frío (trefilados) unidos entre sí mediante el proceso deelectrosoldadura (véase Figura XVIII.7); está formada por tres varillaslongitudinales configurando una sección triangular, unidas mediante otros dosalambres electrosoldados en forma de zigzag; éstos están dispuestos a amboscostados de la sección triangular y sirven como refuerzo al corte. Por tratarse deun elemento tridimensional, la capacidad de deformación y la ductilidad de lacercha son superiores a las de los alambres individuales.

Las cerchas electrosoldadas son utilizadas para fabricar estantillos paracercas, columnas de sección pequeña, viguetas, previgas o nervios (véase FiguraXVIII.7), y prelosas o losetas (junto con las mallas); éstos dos últimos, nervios ylosetas, sirven como encofrado actuante y sustituyen los tableros en la fabricaciónde losas nervadas (véase Figura XVIII.8), muros y tableros de puente.

El sistema de construcción es rápido y sencillo. Esencialmente consiste enlas siguientes etapas:

a) Los alambres inferiores de la cercha se embeben en concreto, resultandoun patín o zapata de concreto del cual sobresalen los alambres inclinados,en zigzag, y la varilla superior. El conjunto se denomina `prenervio�.

b) Los prenervios son apoyados sobre los elementos estructurales y apoyosintermedios (puntales); entre éllos se colocan los bloques o elementos aligerantes, evitando así el uso de encofrado.

c) De ser necesario, se coloca acero adicional, así como la malla superior ylas tuberías de servicios, siguiendo los procedimientos convencionales.

d) Se vacía el concreto, quedando así las cerchas integradas a la estructura final.

XVIII.13.2 Características MecánicasTodos los alambres de la cercha tienen la especificación HA-50 según la

ya citada Norma COVENIN 505, por lo que: Fy = 5.000 kgf/cm2; y Fsu = 5.500kgf/cm2.

Las diagonales de las cerchas interactúan mecánicamente para producir launión entre el concreto del patín o zapata prefabricada y el concreto vaciado ensitio. Su acción es equivalente a la de estribos inclinados; absorben la tensióncortante (horizontal) que se produce en la superficie de contacto entre los dos

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FIGURA XVIII.7CERCHA ELECTROSOLDADA Y PRENERVIO (FUENTE SIDETUR)


concretos. La fuerza cortante de diseño (Vd) debe ser comparada con la fuerzacortante máxima que puede ser absorbida por los diagonales (Vs):

Vd � Vs (18.5)y

Vs= 2 Av 0,85 Fy (sen� + cos�) h / a (18.6)

donde:

Vd = Fuerza cortante de diseño (kgf).Vs = Máxima fuerza cortante que pueden absorber las diagonales (kgf).Av = Área transversal de cada alambre diagonal (cm2).0,85 = Factor de reducción al corte.Fy = Resistencia cedente del alambre (5.000 kgf/cm2).� = Ángulo de la diagonal con la horizontal.h = Altura útil de la cercha (cm).a = Paso del zigzag (cm).

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FIGURA XVIII.8LOSA NERVADA, CON NERVIOS PREFABRICADOS EMPLEANDO CERCHAS ELECTROSOLDADAS(FUENTE: SIDETUR)


REFERENCIAS

AWS D1.4. Structural Welding Code. Reinforcing Steel.BEYER, E. y GUTIÉRREZ, A. Manual de Perfiles Angulares. Sidetur, Caracas, 1989.GÓMEZ R., M. Soldadura de los aceros. Aplicaciones. (MRG, Editor) Madrid, 1986,478 pp.

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GLOSARIO

En la elaboración de este Glosario se ha consultado la obra: Terminologíade las Normas Venezolanas COVENIN-MINDUR de la Construcción, cuyo autor es elProfesor Doctor Joaquín Marín, documento base de la Norma COVENIN2004:1998. Igualmente la publicación ACI SP-19 R-2000 Cement and ConcreteTerminology del Comité ACI 116.

ABRASIÓN HÚMEDA: Acción mecánica sobre la pasta húmeda del concreto, por elpaso a gran velocidad de agua con arena en suspensión.ABSORCIÓN: Proceso mediante el cual un líquido penetra y trata de ocupar losvacíos permeables existentes en un sólido poroso.ACABADO (TERMINADO): Aspecto final que se le da a la superficie de un concreto omortero por medio de un tratamiento adecuado.ACERO DE REFUERZO: Conjunto de barras, mallas o alambres que se colocan dentrodel concreto para resistir tensiones conjuntamente con éste. También denominado:ARMADURA.ADIABÁTICA: Condición en la cual ni entra ni sale del sistema.ADICIONES: Productos tales como puzolanas, escoria y otros que se mezclan con elcemento para modificar algunas de sus propiedades.ADITIVO: Materiales diferentes del cemento, agregados o agua que se incorporan enpequeñas cantidades al concreto, antes o durante su mezcla, para modificaralgunas de sus propiedades sin perjudicar su durabilidad.ADITIVO ACELERADOR: Aditivo que produce incrementos en la velocidad dehidratación del cemento, disminuyendo el tiempo de fraguado, acelerando eldesarrollo de resistencias o ambas.ADITIVO INCORPORADOR DE AIRE: Aditivo que desarrolla un sistema demicroscópias burbujas de aire en el concreto, mortero o pasta durante el mezclado.Usualmente mejora la trabajabilidad, la exudación y la resistencia a ciclos decongelación y deshielo.ADITIVO REDUCTOR DE AGUA: Aditivo que incrementa el asentamiento en elconcreto fresco sin aumentar la cantidad de agua o mantiene el asentamientopermitiendo reducciones de la cantidad de agua.ADITIVO REDUCTOR DE AGUA DE ALTO RANGO: Aditivo capaz de permitir grandesreducciones de agua o grandes aumentos en la fluidez del concreto sin producirretardos de fraguado o incorporación de aire indeseable.ADITIVO RETARDADOR: Aditivo que produce disminución en la velocidad dehidratación del cemento y prolonga el tiempo de fraguado.

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AGREGADO: Material granular, generalmente inerte, natural o no, el cual se mezclacon cemento hidráulico y agua para producir morteros y concretos.AGREGADOS CON YESO O SELENITOSOS: Pueden reaccionar internamente con elaluminato tricálculo (C3A) del cemento, produciendo sulfoaluminatos altamenteexpansivos y destructivos.AGREGADOS LIVIANOS: Agregados de baja densidad con un peso seco suelto nomayor que unos 1.100 kgf/m3.AIRE ATRAPADO: Aire que no llega a escarpar de la mezcla, predominantemente enforma de burbujas planas, aun con una adecuada compactación del concreto.AIRE INCORPORADO: Pequeñas burbujas esféricas obtenidas mediante la adición deciertos aditivos, que alcanzan un volumen total entre 3% y el 7% del volumen dela pieza de concreto.ARENAS DE MINA: Yacimientos de arena que pueden encontrase lejos de cursosactuales de agua.ARROCILLO: Fracción de agregado grueso.ASENTAMIENTO: Medida de la consistencia del concreto fresco, evaluada medianteel ensayo con el Cono de Abrams.BARRRA DE REFUERZO: Acero de refuerzo que cumple con las especificaciones de laNorma COVENIN 316.BOLA DE KELLY: Aparato utilizado para evaluar la consistencia del concreto fresco.BUGGIES: Equipo de dos ruedas empleado para el transporte del concreto fresco ode sus componentes; puede ser propulsado por un motor.CABILLA = BARRRA DE REFUERZO.CALOR DE HIDRATACIÓN: Calor desarrollado por reacciones químicas con el agua,tales como las producidas durante el proceso de fraguado y endurecimiento delcemento Portland.CALORÍMETRO: Instrumento utilizado para medir el intercambio de calor queocurre como consecuencia de reacciones químicas tales como la cantidad de calorliberada durante la hidratación del cemento.CAMBIO INTRÍNSECO DE VOLUMEN: Variación de volumen de un mortero oconcreto, debido a una causa que no es una solicitación externa que provoquetensiones en el material.CANGREJERA: Oquedad o vacío manifiesto, en una masa o pieza de concretoendurecido.CANTO RODADO: Trozos o partes de roca natural, redondeados por el arrastre delas aguas.CAOLIN: Roca generalmente blanca constituida por minerales arcillosos del grupokaolítico, principalmente hidro-aluminosilicatos de bajo contenido de hierro,utilizado como materia prima para la fabricación de cemento blanco.CAPILARIDAD: Es el movimiento de un líquido en los intersticios del concreto,suelos o material poroso, debido a tensiones superficiales.

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CAPPING: Refrentado.CARBONATACIÓN: Deterioro superficial del concreto por efecto del anhídridocarbónico atmosférico. Se manifiesta en concretos expuestos por tiempo a laintemperie y puede sufrir microagrietamiento por retracción.CEMENTO: Material inorgánico finamente molido que al mezclarse con agua formauna pasta que endurece por reacciones y procesos de hidratación. Después delendurecimiento mantiene su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.CEMENTO BLANCO: Cemento Portland que se hidrata formando una pasta blanca.Se elabora con materias primas tipo Caolín de bajo contenido de hierro cuyoclinker se calienta con llama reductora.CEMENTO HIDRÁULICO: Un cemento que fragua y endurece por reacción químicacon el agua y es capaz de desarrollar bajo agua. El cemento Portland y la escoriamolida de alto horno son cementos hidráulicos.CEMENTO MODERADAMENTE RESISTENTE A LOS SULFATOS: Es un cemento Portlandrecomendable cuando se desee moderada resistencia a sulfatos o moderado calorde hidratación o ambos. Se conocen como Tipo II.CEMENTO NORMAL: Cemento Portland de uso general conocido como Tipo I.CEMENTO PORTLAND: Cemento hidráulico producido generalmente al pulverizarclinker de cemento Portland, con sulfato de calcio.CILINDROS CURADOS EN LA OBRA: Muestras de cilindros que se dejan en la obrapara ser curados en condiciones similares a las del concreto colocado en laestructura. Sus resultados pueden utilizarse para determinar el momento dedesencofrado y para evaluar la efectividad del curado en sitio.COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA: Es el cambio de longitud o el cambio devolumen por unidad de volumen por cada grado de variación de la temperatura.COMPACTACIÓN: Es la operación manual o mecánica, por medio de la cual se tratade densificar la masa de concreto fresco, reduciendo a un mínimo los vacíos.COMPACTIBILIDAD: Mayor o menor facilidad para que el concreto fresco se adaptea un encofrado, ocupando espacios dejados por las armaduras. No estárepresentada por el asentamiento del Cono de Abrams.CONCRETO: Mezcla de cemento Portland o de cualquier otro cemento hidráulico,agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos, que mediante lahidratación del cemento adquiere consistencia pétrea. CONCRETO ALIGERADO: Concretos con densidades inferiores a unos 800 kgf/m3

para uso como tabiquería y cerramientos.CONCRETO ARMADO = CONCRETO REFORZADO O CONCRETO ESTRUCTURAL.CONCRETO ARQUITECTÓNICO: Concreto que estará permanentemente expuesto a lavista, requiriendo por tanto cuidados especiales en la selección de suscomponentes, del encofrado, colocación y acabado para lograr el efectoarquitectónico deseado.CONCRETO BOMBEADO: Concreto transportador a través de tuberías o mangueraspor medio de bombeo.

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CONCRETO CELULAR: Material sin agregado grueso, de estructura porosa, usado enforma de bloques o paneles.CONCRETO CICLÓPEO: Concreto en cuya masa se incorporan grandes piedras obloques de hasta 50 Kgf, en el momento de su colocación.CONCRETO CONFINADO: Concreto contenido dentro de una armadura deconfinamiento constituida por barras de refuerzo, cuyo pandeo está impedido porestribos o ligaduras (Cap. 18 de la Norma COVENIN 1753).CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA: Concreto con resistencia especificada encompresión Fc superior a 420 kgf/cm2.CONCRETO DISPARADO: Mortero o concreto neumáticamente proyectado a altavelocidad, contra una. CONCRETO EN MASA: Volumen suficientemente grande de concreto como pararequerir previsiones que minimicen el efecto del calor de hidratación generado porel fraguado del cemento.CONCRETO ENDURECIDO: Concreto que ha desarrollado suficiente resistencia parapoder soportar las cargas especificadas.CONCRETO FRESCO: Estado fluido del concreto, que mantiene su capacidad decolocación y consolidación; esta denominación se extiende desde el momento delmezclado hasta que se inicia el atiesamiento de la masa por el fraguado.CONCRETO LIVIANO: Concreto de peso unitario sustancialmente menor (< 2.000kgf/m3)que el obtenido con los agregados de densidad usual, debido al empleo deagregados livianos. CONCRETO ALIGERADO O LIGERO.CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL: Concreto con densidad sustancialmenteinferior al elaborado con agregados naturales (1.850 kgf/m3 máximo) y unaresistencia en compresión superior a 175 kgf/cm2.CONCRETO NORMAL: Concreto de densidad 2.400 Kg/m3, elaborado con agregadosnaturales de densidad normal.CONCRETO POBRE: Concreto con bajo contenido de cemento.CONCRETO PREMEZCLADO: Concreto que se dosifica en una planta y se transportaa la obra generalmente en camiones mezcladores agitadores.CONCRETO PROYECTADO: Concreto disparado a través de una boquilla, por mediode aire a presión y que al chocar contra una superficie se adhiere a ella.CONCRETO REFORZADO: Concreto estructural reforzado con cables de pretensado obarras de refuerzo en cantidades no inferiores a las establecidas en la NormaCOVENIN 1753.CONCRETO SIMPLE: Concreto sin refuerzo. También denominado: CONCRETO EN MASA.CONCRETOS AUTONIVELANTES: Concreto de gran plasticidad, con asentamientos deunos 25 cm en el Cono de Abrams que no requieren vibración para su colocación,generalmente con la ayuda de superplatificantes.CONSISTENCIA: Es la movilidad o habilidad relativa que posee una mezcla deconcreto en estado fresco para fluir. Usualmente se mide mediante el asentamiento

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en el caso del concreto, flujo en los morteros y resistencia a la penetración para lapasta de cemento.CONSISTÓMETROS: Dispositivos para medir la consistencia de pastas de cemento,morteros o concretos.CONTENIDO DE AIRE: Diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el queresulta de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.CORE-DRILL = NÚCLEO DE CONCRETO.CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS: Oxidación de las armaduras recubiertas porconcreto, pudiendo llegar a la destrucción de éste.CORROSIÓN DEL CONCRETO: Efecto del ataque externo al concreto por un agenteagresor, que destruye la pasta de cemento.CRUZADO: Tipo de mezclado por choque de dos corrientes de sentido opuesto, enmezcladoras de eje vertical de poca capacidad pero de alta eficiencia.CUANTIL: Equivalente a fractil; vocablo preferido según COVENIN 2004.CURADO: Proceso de modificar mediante riego, inmersión, suministro de calor ovapor, las condiciones ambientales que rodea la pieza o bien aislarla del exteriormediante recubrimientos que impiden que emigre el agua libre.CURADO ACELERADO: Procedimientos que modifican las condiciones ambientalesdel curado de concreto (humedad, temperatura y/o presión) para acelerar elincremento de resistencia mecánica.CURADO ACUMULADO: Suma de los intervalos de tiempo, no necesariamenteconsecutivos, durante los cuales la temperatura ambiente excede los 10°C (véase:MADUREZ).CURADO AL VAPOR: Curado con vapor de productos de concreto a presiónatmosférica y usualmente a temperaturas máximas entre 40 y 95ºC.CURADO DEL CONCRETO: Procedimiento que asegura la temperatura y humedadnecesarias para que se cumplan las reacciones de hidratación del cemento, propiasde los procesos de fraguado y endurecimiento del concreto (véase la NormaCOVENIN 338).CURADO EN AUTOCLAVE: Curado de productos de concreto en un autoclave atemperaturas máximas entre 170 y 215º C. También se denomina curado a AltaPresión.CURVA GRANULOMÉTRICA: Representación gráfica de una granulometría.DENSIDAD: Masa por unidad de volumen (véase: GRAVEDAD ESPECÍFICA).DENSIDAD SECA: Masa por unidad de volumen del material seco a una temperaturadada.DESLAVADO: Fenómeno por el cual los productos de la reacción entre el agenteagresor y el cemento son retirados de la superficie del concreto por agua enmovimiento.DISEÑO DE MEZCLAS: Procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades detodos los componentes de una mezcla de concreto, para alcanzar elcomportamiento deseado (véase DOSIFICACIÓN).

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DISGREGABILIDAD: Sensibilidad de los agregados para reaccionar con los sulfatos(Norma COVENIN 271).DOSIFICACIÓN: Proporción en peso o en volumen, según la cual se mezclan loscomponentes del concreto.DUCTILIDAD: Es la capacidad que poseen los componentes de un sistemaestructural de hacer incursiones alternantes en el dominio inelástico, sin pérdidaapreciable de su capacidad resistente (véase: TENACIDAD).DURABILIDAD: Habilidad del concreto para resistir la acción continua de agentesdestructivos ambientales, ataques químicos, abrasión y otras condiciones deservicio.EFLORESCENCIA: Conversión espontánea en polvo de diversas sales, al perder elagua de cristalización, manifestándose por manchas blanquecinas.ENDURECEDORES: Químicos tales como fluosilicatos o silicatos de sodio que seaplican a la superficie del concreto con el objeto de reducir el desgaste y el polvo.ENSAYO 'BRASILEÑO': Ensayo de tracción indirecta por compresión aplicada a unaprobeta cilíndrica en dos generatrices opuestas (Norma COVENIN 341).ENSAYOS ACELERADOS: Ensayos asociados a condiciones de curado acelerado(véase Norma ASTM C684).ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: Ensayos destinados a evaluar la condición resistentedel concreto sin afectación del mismo.ENSAYOS TARDÍOS: Ensayos hechos sobre muestras de concreto con más de 28 díasde edad.ENTREPISO: Conjunto de miembros estructurales que vinculan dos pisos, destinadosa resistir las solicitaciones verticales y horizontales que actúan sobre ellos.ENVEJECIMIENTO DEL CEMENTO: Pérdida de calidad del cemento poralmacenamiento prolongado.EPOXY: Polímero termoestable producto de la reacción de una resina epoxy y unendurecedor.ESCLERÓMETRO: Dispositivo que suministra una indicación relativa de la resistenciao dureza de un concreto, con base en la distancia del rebote de una cierta masaque golpea la superficie del concreto con una energía cinética dada.ESCORIA DE ALTO HORNO: Producto no metálico constituido esencialmente porsilicatos alumino-silicatos de calcio y otras bases, presente durante la fase defundición en alto horno, conjuntamente con el mineral de hierro. Cuando esteproducto se enfría rápidamente por inmersión en agua y posteriormente se muelefinamente, actúa como cemento hidráulico.ESFUERZO = TENSIÓN.ESTADO LÍMITE: Situación más allá de la cual una estructura, miembro ocomponente estructural, queda inútil para su uso previsto, sea por: Su fallaresistente, deformaciones o vibraciones excesivas, inestabilidad, deterioro, ruina, uotra causa cualquiera. ESTRIBO: Refuerzo transversal usado para resistir las tensiones de corte y torsión

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estructurales. Generalmente el término 'estribo' se reserva para el refuerzotransversal de las vigas y el de ligadura para el refuerzo transversal de las columnas.EXTENSOMETRÍA: Agrupa los procedimientos para la medición precisa delongitudes y sus alteraciones.EXUDACIÓN: Flujo espontáneo hacia la superficie debido a la compactación, de aguade la mezcla de concreto fresco recién vaciado, debido al asentamiento de parte delos sólidos; más frecuente cuando se emplean cementos de molienda gruesa.FALSO FRAGUADO: Atiesamiento poco después del inicio del mezclado debido a laelevada temperatura del cemento o a la presencia de cierto tipo de yeso, denaturaleza tixotrópica; es decir, el atiesamiento en estado de reposo puederevertirse a una condición plástica por agitación, sin necesidad de añadir agua.FATIGA: Debilitamiento del material como consecuencia de la aplicación de cargasrepetidas o alternadas.FERROCEMENTO: Material estructural constituido por secciones delgadas demortero de cemento reforzado con capas de malla de alambre estrechamenteseparados.FIBROCONCRETO: Concreto reforzado con fibras cortas, que pueden ser de diversosmateriales.FINOS: Agregados que pasan en su totalidad el tamiz de 3/8" ≤ de abertura (véaseNorma COVENIN 277).FINURA BLAINE: Finura de materiales pulverulentos tales como cementos ypuzolanas expresada en cm2/gramos y determinada con el Aparato Blaine.FINURA DEL CEMENTO: Medida del grado de molienda dado por el número de cm2

de superficie de partículas de cemento por gramo de material (Normas COVENIN487 y 488).FLUENCIA: Deformaciones función del tiempo debidas a la acción de cargaspermanentes.FLUIDEZ: Grado de movilidad o calidad de fluido que puede tener la mezcla deconcreto (véase TRABAJABILIDAD).FRACTIL: Porcentaje de resultados de resistencia a compresión del concreto quepueden ser inferiores al valor de la resistencia especificada del concreto (véaseCUANTIL).FRAGUADO: Proceso de hidratación de los distintos componentes de unaglomerante hidráulico, mediante el cual éste adquiere mayor consistencia, la cualse pone de manifiesto en los ensayos tipificados.FRAGUADO INSTANTÁNEO: Es el rápido desarrollo de rigidez en mezclas deconcreto, mortero o pasta en estado fresco con fuerte desprendimiento de calor. Laplasticidad no se recupera ni prolongando el mezclado ni añadiendo más agua.GRANULOMETRÍA: Distribución de los tamaños (diámetros) de los granos queconstituyen un agregado.GRANULOMETRÍA CONTINUA: Granulometría en la cual se encuentran presentes lasfracciones intermedias.

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GRANULOMETRÍA DISCONTINUA: Granulometría en la cual ciertos tamaños departículas intermedias están ausentes o en proporción muy escasa.GRANZÓN: Material tipo canto rodado, proveniente de lechos de ríos o antiguoslechos, con gradaciones granulometricas de gruesos y finos, empleadodirectamente como áridos del concreto. La tendencia a la falta de uniformidad esuna frecuente desventaja.GRAVA: Agregado que resulta de la desintegración y abrasión de rocas, o delprocesamiento de conglomerados débilmente cementados, predominantementeretenido en el tamiz #4 (4.75 mm).GRAVEDAD ESPECÍFICA: Masa por unidad de volumen (saturado con superficieseca) referido a un volumen igual de agua destilada a la misma temperatura.GRIETA: Separación total o parcial en dos o más partes de un elemento de concretoproducida por rotura o fractura.GRIETAS ACTIVAS: A diferencia de las grietas estabilizadas o 'muertas', estas grietas'vivas' son aquéllas cuyo ancho de abertura cambia con las acciones externas(temperatura, cargas cíclicas y otras).GRIETAS ESTABILIZADAS: Grietas cuyo ancho no cambia con el tiempo; pueden serselladas con productos relativamente rígidos. GROUTING: Se denominan así ciertos tipos de morteros usados como relleno parala nivelación de máquinas o para reparaciones. Pueden ser de retraccióncompensada o hasta expansivos.GÜINCHE: Montacargas.HINCHAMIENTO: Aumento del volumen ocupado por una cierta cantidad de arenaen condición húmeda, referido al volumen de la misma cantidad en estado seco ocompletamente saturado.INCORPORADOR DE AIRE: Aditivo que por su composición química es capaz deincorporar aire en forma de burbujas esferoidales no conectadas y uniformementedistribuidas en la mezcla (véase AIRE INCORPORADO).INERTES: Designación equivalente a los agregados o áridos.INHIBIDORES: Aditivos con capacidad de evitar o aminorar el proceso corrosivo delacero.ISOTROPÍA: Es el comportamiento de un medio que tiene las mismas propiedadesen todas las direcciones.JUNTA: Indentación o aserrado intencional en una estructura de concreto con el finde crear un plano débil con lo cual se regula la fisuración que resulta de cambiosdimensionales en diferentes partes de la estructura.JUNTA DE AISLACIÓN: Separación entre zonas adyacentes de la estructura deconcreto, usualmente en planos verticales y en ubicaciones pre-establecidas, quepermiten movimientos relativos en tres direcciones, evitando la formación degrietas en otras zonas y a través de la cual todo o parte del refuerzo esinterrumpido.

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JUNTA DE CONSTRUCCIÓN: Interrupción, planificada o no, de un vaciado deconcreto.JUNTA DE CONTRACCIÓN: Junta preformada por corte o hendidura en la estructurade concreto para crear una sección débil que regule la ubicación de grietas que seproduzcan como consecuencia de variaciones dimensionales en diferentes partesde la estructura.JUNTA DE EXPANSIÓN:1. Separación entre partes adyacentes de la estructura para permitir losmovimientos de la misma cuando la expansión supera la contracción.2. Separación entre losas de pavimento o bases rellenas con material compresible.3. Junta que intenta permitir el movimiento independiente entre dos partesadyacentes de la estructura.JUNTA DE SELLO: Material compresible utilizado para excluir el agua y otrosmateriales extraños de las juntas.LÁTEX: Emulsión de polímeros de alta densidad utilizada especialmente enproductos para reparaciones, nivelaciones, adhesivos y recubrimientos.LECHADA (LAITANCE): Capa de material débil constituida por cemento y agregadofino como consecuencia de la Exudación. Presente en ciertos vaciados bajo agua.LEY DE ABRAMS: Establece la correspondencia entre la resistencia del concreto y larelación agua/cemento en peso.LICUEFACCIÓN TIXOTRÓPICA: Fenómeno inducido por la propagación de ondas enla masa de concreto fresco, debido a la acción de los vibradores (véase:TIXOTROPÍA).LIGADURA: (Véase ESTRIBO).LÍMITE DE VIBRACIÓN: Edad a la cual el concreto fresco se ha endurecido losuficiente como para impedir su movilidad al ser sometido a vibración.LÍMITE ELÁSTICO: Máximo esfuerzo a partir del cual las deformaciones ya no sontotalmente reversibles.MADUREZ: Es una medida del curado acelerado del concreto, resultado de lasumatoria de los productos: Temperatura T en ºC aumentada en 10ºC, por eltiempo durante el cual se mantiene T. También conocida como Ley de Saul.MALLA ELECTROSOLDADA: Conjunto de alambres longitudinales y transversalescolocados en ángulo recto y soldados en todos los puntos de entrecruzamiento.MAMPOSTERÍA: Construcción ejecutada por medio de piezas formadas omoldeadas, normalmente suficientemente pequeñas para ser manejadas por unapersona y compuestos a base de piedra, ladrillo cerámico o baldosa, concreto,vidrio, adobe y similares.MANGUERISTA: Operador del concreto disparado o �shotcrete�.MARTILLO DE REBOTE: Aparato que permite obtener indicación relativa sobre laresistencia del concreto endurecido, basada en el rebote de un émbolo accionadopor una energía controlada que impacta la superficie del concreto (también sedenomina MARTILLO DE SCHMIDT).

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MATRIZ CONGLOMERANTE: Masa del concreto una vez eliminados los inertes oagregados.MÉTODO TREMIE: Procedimiento por medio del cual se logra colocar concreto bajoagua; el extremo inferior de la tubería de descarga queda sumergido en el concretofresco.MEZCLA: Es la cantidad de concreto o mortero que se prepara de una sola vez(sinónimo de TERCEO).MÓDULO DE ELASTICIDAD: Es la relación entre la tensión normal y lacorrespondiente deformación unitaria, para tensiones de tracción y compresióninferiores al límite de proporcionalidad del material.MÓDULO DE ELASTICIDAD DINÁMICO: El obtenido a partir de mediciones develocidad de pulso o el calculado a partir del tamaño, peso, forma y frecuenciafundamental de vibración de una muestra de concreto.MÓDULO DE FINURA: Aplicado a las arenas, es un valor que se obtiene sumando losporcentajes de los retenidos acumulados sobre los tamices de la serie normativa(Norma COVENIN 254), dividido por cien.MÓDULO DE RIGIDEZ: Relación entre el esfuerzo unitario de corte y lacorrespondiente deformación unitaria de corte. Se denomina también MÓDULO DE

CORTE y se simboliza con la letra G.MÓDULO DE ROTURA: Equivalente a: RESISTENCIA A LA TRACCIÓN POR FLEXIÓN

(actualmente en desuso).MÓDULO NORMATIVO: Módulo secante obtenido en el diagrama � - � del concreto,para � ~ 0,4 �rotura y �= 0,05 x 10-3.MORTERO: Mezcla de pasta de cemento y agregado fino, que en el concreto frescoocupa los vacíos entre las partículas del agregado grueso.MORTEROS NORMALIZADOS: Morteros de cemento, hechos con arenas normalizadasy proporciones prefijadas (Normas COVENIN 497 y 498).MUESTRA: Es una porción representativa de un material.MUESTRA COMPUESTA: Es la que se obtiene al mezclar dos o más muestras simples.MUESTRA SIMPLE: Es la que se obtiene de una sola operación de muestreo.MURO DE CORTE: Es un muro estructural, cuya función primordial es transmitirfuerzas de corte.MURO ESTRUCTURAL: Es aquel muro especialmente diseñado para resistircombinaciones de cortes, momentos y fuerzas axiales inducidas por las accionessísmicas y /o las acciones gravitacionales.NÚCLEO DE CONCRETO: Muestra de concreto, generalmente cilíndrica, extraída demiembros ya fraguados con fines de verificación de su resistencia y/o composición.Frecuentemente designado: CORE-DRILL.PASTA DE CEMENTO: Aglomerante de concretos y morteros constituidofundamentalmente por cemento, agua, productos de hidratación y aditivos,conjuntamente con el material más fino proveniente de los agregados.

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PESO ESPECÍFICO: Peso por unidad de volumen de concreto, excluido el volumende poros. Equivalente a gravedad específica.PISO O NIVEL: Cada una de las plantas que integran una edificación. Conjunto demiembros de la superestructura (losa, placas, vigas) destinado a resistir las cargasverticales normales a su plano. Actúa como diafragma horizontal en el sistemaestructural que resiste las cargas laterales.PLASTICIDAD: Es la propiedad del concreto fresco que evalúa su resistencia a ladeformación o su facilidad para ser moldeado.PLASTIFICANTE: Material que aumenta la plasticidad del concreto fresco.POROS ENTRE GRANOS: Microporos entre los granos de cemento hidratado queforman una especie de mosaico.POROSIDAD: La relación usualmente expresada en porcentaje, entre el volumen devacíos del material y su volumen total incluyendo los vacíos.POROSIDAD DEL AGREGADO: Poros o huecos de los agregados, es especial delmaterial grueso, que se mide como absorción según las Normas COVENIN 268 y269.POROSIDAD TÉCNICA: Volumen de poros que le quedan al concreto, determinadopor diferencia de peso de una muestra de material saturada en agua y secada alhorno a 105ºC hasta peso constante.PROTECCIÓN CATÓDICA: Es una forma de protección contra la corrosión donde unmetal se selecciona para ser corroído, protegiendo de esta manera la corrosión delque se desea mantener.PUNTO CEDENTE: Véase: TENSIÓN DE CEDENCIA.PUZOLANAS: Materiales silicios o aluminosilicios que por sí solos no poseenpropiedades cementicias, pero que al ser molidos finamente y en presencia dehumedad reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturaambiente, formando compuestos con propiedades cementicias. Existen puzolanasnaturales (rocas volcánicas, esquistos) y artificiales (cenizas volantes y microsílice).RADIO DE ACCIÓN DEL VIBRADOR: Distancia aproximada medida desde el eje delvibrador, en la cual su acción genera un flujo de agua y cemento superficial, deapariencia acuosa y abrillantada.RANGO: Magnitud de la diferencia entre el valor mayor y el menor de un grupo dedatos.RANGO PONDERADO: Estimador del límite superior de la desviación estándar,obtenido multiplicando el rango por un factor que depende del número de valores.REACCIÓN ÁLCALI-ÁRIDO: Reacción química entre los álcalis (sodio y potasio)provenientes del cemento y ciertos constituyentes de algunos agregados (rocascalcíticas, dolomíticas, silíceas o minerales tales como opalina, cuarzos) que bajociertas condiciones producen expansiones dañinas en los concretos o morteros.REACTIVIDAD: Reacción de cierto tipo de agregados con los álcalis (sodio o potasio)que tenga el cemento o los mismos agregados, la cual genera productos con mayorvolumen que el de los componentes provocando reventones en el concreto.

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También conocida como: REACTIVIDAD POTENCIAL ALCALINA se determina con lasNormas COVENIN 262 y 276.RECUBRIMIENTO: Es la menor distancia entre la superficie del acero embebido en elconcreto y la superficie más externa.RECUBRIMIENTO DE DISEÑO: Es la menor distancia entre el centro de gravedad dela armadura de refuerzo y la superficie más externa del concreto.RECUBRIMIENTO DE PROTECCIÓN: Menor distancia entre la superficie en tracción delconcreto y el perímetro del acero de refuerzo.REFRENTADO (O REMATE): Delgada capa de mortero u otro material, dispuesta enlos extremos de las probetas cilíndricas, para su ensayo a la compresión.REFUERZO DE CONFINAMIENTO: Es el acero de refuerzo en un miembro de concretoarmado, constituido por barras de refuerzo longitudinales y refuerzo transversalconformado por: estribos, ligaduras cerradas o zunchos, cuyos extremos son de135º y tienen una extensión de 6 diámetros, pero no menos de 7.5 cm.RELACIÓN DE POISSON: Valor absoluto del cociente entre la deformación unitariatransversal y la longitudinal resultante de la aplicación de un esfuerzouniformemente distribuido, inferior al límite de proporcionalidad del material. Elvalor promedio es de 0,2 para el concreto y 0,25 para la mayoría de los metales.RENDIMIENTO: Cociente adimensional que mide el incremento de resistencia delconcreto vs. el incremento en el contenido de cemento.REOLOGÍA: Conjunto de características de la mezcla de concreto, antes de sufraguado, que posibilitan su manejo y posterior compactación. También se designaasí al estudio de las deformaciones lentas del concreto endurecido.REQUEMADO: Retoque del agrietamiento por retracción en etapas previas alendurecimiento del concreto, mediante una llana o paleta.RESERVA ÁCIDA: Materiales con proporciones bajas de ácido, con un pH moderado,pero con alta capacidad de disolución de la pasta de cemento.RESISTENCIA: Es el término genérico para designar la habilidad de un material pararesistir deformaciones o rotura inducidas por fuerzas externas. (Resistencia encompresión, tensión, corte, fatiga).RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INDIRECTA DEL CONCRETO: Es la resistencia a latracción del concreto, Fct, determinada según la Norma COVENIN 341 (véaseENSAYO BRASILEÑO).RESISTENCIA A LA TRACCIÓN POR FLEXIÓN: Es el valor aparente de la tensiónmáxima de tracción de una viga de concreto, debido a una carga que produce surotura en flexión, suponiendo condiciones de homogeneidad y elasticidad delmaterial.RESISTENCIA CEDENTE: Tensión de cedencia mínima especificada o punto decedencia del refuerzo, expresada en kgf/cm2. La resistencia cedente o puntocedente se determinará en tracción, de acuerdo con las Normas COVENIN quesean aplicables.RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN: Resistencia a la

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compresión del concreto Fc usada en el diseño estructural. También llamadaresistencia de diseño.RESISTENCIA PROMEDIO REQUERIDA: Es la resistencia media Fcr empleada comobase para seleccionar la dosificación del concreto. Es igual al valor Fcincrementado por zS, donde S es el valor de la desviación estándar y z dependedel cuantil aceptado.RETARDADOR: Aditivo que se incorpora a la mezcla con el fin de retardar su fraguado.RETRACCIÓN: Disminución de volumen que sufre el concreto con el tiempo,debido principalmente a la pérdida de agua.RETRACCIÓN COMPENSADA: Efecto inhibidor de la retracción, el cual se logra conciertos aditivos (véase GROUTING).RETRACCIÓN DE FRAGUADO O RETRACCIÓN PLÁSTICA: Retracción debida a pérdidade parte del agua de la mezcla, en las etapas iniciales del fraguado.RETRACCIÓN HIDRÁULICA: Retracción del concreto endurecido, fenómeno queocurre semanas o meses después del fraguado.REVIBRADO: Una o más acciones de vibrado aplicadas al concreto fresco una vezculminada su colocación y consolidación inicial, pero antes del inicio del fraguadodel concreto. SACO DE CEMENTO: Cantidad de cemento Portland equivalente a 42,5 kgf.SANGRADO = véase: EXUDACIÓN.SAQUE: Cantera o mina de arena, generalmente bien gradada.SATURADO CON SUPERFICIE SECA: Condición de las partículas de agregado cuandolos poros permeables se encuentran llenos de agua y no existe excedente de aguaen su superficie.SEDIMENTACIÓN: Hundimiento de las partículas sólidas presentes en el concretofresco, después de culminada su colocación y antes del fraguado inicial.SEGREGACIÓN: Separación de los distintos componentes de una mezcla de concretoo de mortero fresco durante el transporte o colocación.SHOTCRETE = CONCRETO PROYECTADO: Concreto disparado contra una superficie ycompactado por la energía cinética del material.SISTEMA TÚNEL: Sistema estructural constituido por muros de concreto armado depequeño espesor. SOLAPE: Longitud en la cual una barra o una malla electrosoldada se sobrepone ala otra de manera de permitir la continuidad de esfuerzos a través del refuerzodurante la fase de carga.SUPERPLASTIFICANTE: Aditivos reductores de agua con acción plastificante; facilitaincrementos del asentamiento sin segregación, ni incorporación de aire atrapado.TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO: Menor abertura del tamiz de malla cuadrada quedeja pasar al menos el 95% en peso de una muestra de agregado, ensayada deacuerdo con la Norma COVENIN 255.TENACIDAD: Capacidad de disipar energía manteniendo un comportamientohisterético estable.

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TENSIÓN: Fuerza por unidad de área. Sinónimo de: ESFUERZO.TENSIÓN DE CEDENCIA: Tensión aplicada a un material para la cual ocurre unincremento en las deformaciones sin un aumento en las tensiones. Tambiéndenominada: CEDENCIA O PUNTO CEDENTE.TENSIÓN SUPERFICIAL: Son fuerzas intermoleculares que existen en la superficiepelicular de todo líquido, que tienden a impedir el flujo del mismo.TERCEO: Cantidad de concreto contenida en una sola operación de la mezcladora(véase MEZCLA).TIEMPO DE FRAGUADO: Lapso de tiempo desde el mezclado hasta el momento deaparición del atiesamiento o pérdida de plasticidad de la pasta.TIXOTROPÍA: Propiedad reversible de ciertos materiales de atiesarse, en un cortoperíodo de tiempo al estar en reposo; por agitación mecánica recupera sucondición de baja viscosidad inicial (véase: FALSO FRAGUADO). Puede modificarsecon el empleo de aditivos reductores de agua (véase: SUPERPLASTIFICANTE).TRABAJABILIDAD: Conjunto de propiedades del concreto fresco que permitanmanejarlo, colocarlo en los moldes y compactarlo, sin que se produzcasegregación. En forma no siempre representativa de esas propiedades, se evalúacon el asentamiento del Cono de Abrams.TREMIE: Procedimiento para el vaciado del concreto bajo agua(véase MÉTODO

TREMIE).TROMPO: Recipiente para el mezclado del concreto, cuyo volumen tiene formatroncocónica, que puede rotar alrededor de un eje perpendicular al de mezclado.ULTRAFINOS: Partículas de agregado de menor tamaño, principalmente pasa tamiz#200 (74 micras). Ocasionalmente se toma como tamiz de referencia el #100 (149micras) o el #50 (297 micras).ULTRAMICROPOROS: Poros presentes en el gel de cemento, de tamaños no mayoresde una micra. Dependen de la relación agua/cemento de la mezcla.ULTRASONIDO: Vibración mecánica con frecuencia superior a 20.000 Hz.VACIADO: Operación de llenar los moldes o encofrados con concreto.VACUOLAS: Vacíos producidos por la evaporación del agua de amasado; quedaneliminadas de vibrar el concreto fresco.VENTANAS: Aberturas en un encofrado para reducir la altura de caída de un vaciadoy el riesgo de segregación del concreto.VIBRACIÓN: Agitación enérgica del concreto fresco durante su colocación,empleando dispositivos mecánicos, neumáticos o eléctricos para crear impulsosvibratorios de moderada a alta frecuencia, para facilitar la consolidación delconcreto en su encofrado.YESO: Mineral compuesto de silicato cálcico dihidratado. CaSO4 2H2O.ZUNCHO: Armadura helicoidal empleada como refuerzo transversal en miembroscomprimidos con ganchos en sus extremos.

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DOCUMENTOS QUE RESPALDAN ESTE MANUAL

I. REFERENCIAS GENERALES

ACI Manual of Concrete Practice, American Concrete Institute, 2002.ACI Manual of Concrete Inspection. 9th Edition, American Concrete Institute,

1999.ACI Practicioner's Guide to Hot Weathering Concreting. PP-1, American

Concrete Institute, 1996.ACI Field Reference Manual: Specification for Structural Concrete. SP-15

American Concrete Institute, 1999.ACI Causes, Mechanism, and Control of Cracking in Concrete. SP-20,

American Concrete Institute, 1968.ACI Temperature and Concrete. SP-25, American Concrete Institute, 1967.ACI Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in Concrete

Structures. SP-27, American Concrete Institute, 1971.ACI Designing for the Effects Of Creep/Shrinkage, and Temperature in Concrete

Structures. SP-27, American Concrete Institute, 1970.ACI Lightweight Concrete. SP-29, American Concrete Institute, 1971.ACI Concrete for Nuclear Reactors. SP-34, American Concrete Institute, 1972.ACI Corrosion of Metals in Concrete. SP-49, American Concrete Institute, 1975.ACI A Selection of Historic American Papers on Concrete: 1876-1926. SP-

52, American Concrete Institute, 1976.ACI Ferrocement-Materials and Applications. SP-61, American Concrete

Institute, 1979.ACI Superplasticizers in Concrete. SP-62, American Concrete Institute, 1979.ACI Fire Safety of Concrete Structures. SP-80, American Concrete Institute, 1983.ACI Rehabilitación, Renovation and Preservation of Concrete and Marine

Structures. SP-85 American Concrete Institute, 1985.ACI Consolidation of Concrete. SP-96, American Concrete Institute, 1987.ACI Non Destructive Testing. SP-112, American Concrete Institute, 1988.ACI Paul Klieger Symposium on Performance of Concrete. SP-122, American

Concrete Institute, 1990.ACI Polymers in Concrete. SP-137, American Concrete Institute, 1993.ACI New Concrete Technology. Robert E. Phileo Symposium, SP-141,

American Concrete Institute, 1993.ACI Properties and Uses of Polymers in Concrete. SP-164, American

Concrete Institute, 1996.

461



ASTM Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete-Making Materiales. ASTM STP-169C, American Society for Testing and Materials, 1994.

ASTM Fire Test Performance. STP-464, ASTM Philadelphia, 1970.ASTM Full Scale Load Testing of Structure. ASTM STP 702 W.R. Schrieron Ed, 1980.ANSI/AWS Structural Welding Code-Reinforcing Steel. AWS D1.4, American

Welding Society, Miami, Florida.ISO/DIS Performance and Assessment Requirements for Acceptance of National

Standards on Structural Concrete. Draft International Standard, ICS 91.080.40, ISO 2003, 11 p.

ABRAMS, D.A. Tests of concrete and steel. Bulletin 71, Engineering ExperimentalStation, University of Illinois, 1913.AKROYD, H. Concrete properties and manufacture. Pergamon Press, London, 1962.BALAGUSU, P.N. AND SHAH, S.P. Fiber reinforced cement composites. Mc Graw-Hill,New York, 1992, 530 pp.BARTOS, P. (ED). Bond in concrete. Applied Science Publishers, London, 1982.BICZOK, I. Corrosion-concrete protection. 8th Edition, Akademia Kiado, Budapest1972, 545 pp.BOGUE, R.H. La química del cemento Portland, versión española. Barcelona: Dossat,1952.BUNGEY, J.H. Testing of concrete in structures, 2nd Ed. Chapman and Hall, NV 1990,228 pp.CEAC. Diccionario de la Construcción. 3ra Edición, Barcelona, 1984, 622 p.CEMA Belt Conveyors for Bulk Materials, Second Edition. Conveyor EquipmentManufacturers Association, Engineering Conference, Washington, DC, 1979.GEYMAYR, G. Todo lo esencial del concreto en su bolsillo. Elaboración, protección,reparación. 2da Edición, Valencia, Venezuela, 1985, 179 p.GONZÁLEZ, O. Y ROBLES, F. Aspectos fundamentales del concreto reforzado. 2da Edición,México, 1985.GOPALARATNAM, V. AND SHAH, S. Failure mechanism and fracture of fiber reinforcedconcrete /En: Fiber Reinforced concrete properties and applications (SP 105) Detroit,Mi, American Concrete Institute, 1993, pp. 1-25.HANSAN, N.; FAERMAN, E. AND BERNER, D. Advances in underwater concreting: St.Lucie plant intake velocity cap rehabilitation. En: High performance concrete in severeenvironments (SP 140) Detroit, Mi, American Concrete Institute, 1993, pp. 187-213.HENRIQUE L.M. DOSR. (ED). Nondestructive testing and evaluation for manufacturingand construction. Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1990.HUYKE-LUIGI, R. Strength of concrete cured under various conditions in tropicalclimates /En: Durable concrete in hot climates (SP 139). Detroit, Mi, American ConcreteInstitute. 1993, pp. 157-183.IDORN, G.M. Concrete in a state of nature. En: New concrete technology, Robert E. Phileo

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Symposium (SP 141). Detroit, Mi., American Concrete Institute. 1993, pp.11-37.KEIL, F. Cemento: Fabricación, propiedades, aplicaciones. Versión Española. Barcelona:Editores Técnicos Asociados, S.A., 1973.KROPP, J. AND HILSDORF, H. (EDS) 1995. Performance criteria for concrete durability.E and FNS, London, 327 p.LEA, F.M. The Chemistry of cement and concrete. Chemical Publishing Company, NewYork, 1971, 727 pp.L'HERMITE, R. A pie de obra. Versión Española. Editorial Tecnos, Madrid, 1971. MALHOTRA, V.M. AND CARINO, N.J. (EDITORS). Handbook on nondestructive testing ofconcrete. CRC Press, Boca Raton, Fl, 1991, 343 pp.MC INSTOSH, J.D. Concrete and Statistics. London, 1968.MSL Advances in concrete technology, 2nd Ed. MSL Publication 94-1, NaturalResources, Otawa, Canada, 1994.MURDOCK, B. Concrete materials and practice. Edward Arnold. Publishers Ltd.,London, 1968.NEVILLE A. Properties of concrete. John Wiley and Sons. Inc., New York, 1991.NEVILLE, A.M. in collaboration with W. DILGER. Creep of Concrete, plain, reinforcedand prestressed. North Holland Publ Co., Amsterdam, 1970.ORCHARD, D.F. Concrete technology. London: C.R. Books.1968. Vol. 2.PCA. Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association, 2002,372 p.PHILEO, R.E. Concreto en ambiente marino. En: Simposio moderna tecnología delconcreto. Asociación Venezolana de Productores de Cementos, Caracas, 1992. POPOVICS S. Concrete-making materials. Mc Graw-Hill Book Co., New York, 1979. PORRERO, J. Preparación y control de los concretos para los sistemas de paredesestructurales. Asociación Venezolana de Sistemas de Paredes Estructurales, Dep. Leg.80-0404, Ed. Arte, Caracas, 1980, 59 pp.PORRERO, J.; RAMOS, C. Y GRASES, J. Manual del concreto fresco. Comité Conjuntodel Concreto Armado (CCCA). Caracas, 1975, 250, p. /Segunda edición, Caracas1979, auspiciada por la Asociación Venezolana de Sistemas de Paredes Estructurales(AVESIPE). Tercera edición aumentada y revisada, ISBN: 980-265-749-2 Caracas1987, auspiciada por Siderúrgica del Turbio S.A. (SIDETUR), 312 p.PORRERO, J.; SALAS, J.R.; RAMOS, C.; GRASES, J. Y VELAZCO, G. Manual del concreto.SIDETUR, ISBN: 980-340-081-9, Caracas 1996, 391 p. POWERS, T.C. The Properties of fresh concrete. John Wiley and Sons, New York, 1968.REBUT, P. Practical guide to vibration of concrete. Eyrolles, Paris, 1962.REINER, M. The rheology of concrete. Academia Press, New York, 1960. SWAMY, R.H. (ED) Corrosion and corrosion protection of steel in concrete. SheffieldAcademic Press, Sheffield, United Kingdom, 1994.TAYLOR H. F. W. Cement chemistry. Thomas Telford Publishing, 1997, 374 pp.TROXELL, GEORGE E; DAVIS HAMMER E., AND KELLY, JOE W. Composition andproperties of concrete. 2nd Edition, Mc Graw-Hill Book Co., New York, 1968.

463



VENMARCA Manual del concreto premezclado. Caracas, 1991(?), 74 pp.VENUAT, M. Adjuvants et traitments des morties et betons. Francia, 1976.WENZEL, DIETRICH. Compactation of concrete. En: Betonwerk fertigteil technik/Berlin, 1986.

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II. CONTRIBUCIONES DEL DOCTOR JOAQUÍN PORRERO

PORRERO, J.; SALAS, J.R.; RAMOS, C.; GRASES, J. Y VELAZCO, G. Manual del concreto.SIDETUR, ISBN: 980-340-081-9, Caracas 1996, 391 p.PORRERO, J. Leyes básicas para hormigón hecho con arena triturada. Boletín TécnicoIMME, 25:78, 1990, pp. 165-177.PORRERO, J. Evaluación de los ensayos de resistencia del concreto. Boletín TécnicoIMME, 21:72-73. Enero-Diciembre 1983, pp. 165-207.PORRERO, J. El canto rodado en las mezclas de concreto. Boletín Técnico IMME,20:70-71. Enero-Diciembre 1982, pp. 189-203.PORRERO, J. Algunas características del concreto como material. Trabajo de Ascenso.Facultad de Ingeniería. Universidad Central de Venezuela. Julio 1981, 67 p.PORRERO J. Preparación y control de los concretos para los sistemas de paredesestructurales. Asociación Venezolana de Sistemas de Paredes Estructurales, Caracas,Marzo de 1980, 59 p.PORRERO, J. Análisis crítico de los estándares del American Concrete Institute (ACI)para el control de la calidad del concreto. Boletín Técnico IMME, 18:66, Enero-Junio1980, pp. 133-147.PORRERO, J. Predicción de las resistencias del concreto en base a su peso específico.Boletín Técnico IMME, 18:66, Enero-Junio 1980, pp. 101-116.PORRERO, J. Predicción de las resistencias en base a su peso específico. 5to Simposiumsobre Moderna Tecnología del Concreto. ACI-AVPC Caracas 1980, pp. 15.PORRERO, J. Modificación de la reología del Concreto. 2da Jornadas del ConcretoPremezclado. COVENIN-AVPC-ACI-CEMBUREAU. Caracas 1980, pp. 20.PORRERO, J. Algunas relaciones empíricas sobre la porosidad del concreto y laimpregnación con azufre. Boletín Técnico IMME, XIII: 56, Octubre-Diciembre 1976,pp. 25-55.PORRERO, J. La Investigación. Boletín Técnico IMME, XII: 51, Julio-Septiembre 1975,pp. 33-57.PORRERO, J. Causas que en la práctica producen la corrosión de las armaduras delconcreto. Boletín Técnico IMME, XII: 49, Enero-Marzo 1975, pp. 25-49.PORRERO, J. Causas de la corrosión de las armaduras. IV Conferencia Inter Americanaen Tecnología de Materiales. Caraballeda (Venezuela), Junio-Julio 1975.PORRERO, J.; RAMOS, C. Y GRASES, J. Manual del concreto fresco. Comité Conjuntodel Concreto Armado (CCCA). Caracas, 1975, 250, p. Segunda edición, Caracas1979, auspiciada por la Asociación Venezolana de Sistemas de Paredes Estructurales(AVESIPE). Tercera edición aumentada y revisada, ISBN: 980-265-749-2 Caracas1987, auspiciada por Siderúrgica del Turbio S.A. (SIDETUR), 312 p.PORRERO, J. Estudio de algunas de las variables que intervienen en la corrosión de las

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armaduras del hormigón. Tesis Doctoral Universidad Complutense de Madrid.Octubre 1974, 165 p.PORRERO, J. Medidas de las resistencia del Cemento. Primeras Jornadas Técnicas de laAsociación Venezolana de Productores de Cemento. Maracay. Marzo 1973, pp. 3.PORRERO, J. La Corrosión de las armaduras del concreto en la costa venezolana. 1er

Simposium Latino-Americano sobre racionalización de la construcción. Caracas 1973.PORRERO, J.; CASTALDO, V. Y SARTORIO, M. Aditivos para Concreto. Nota Técnica,Boletín Técnico IMME, X:39-40, Julio-Diciembre 1972, pp. 35-53. PORRERO, J. Algunos aspectos básicos de la corrosión de las armaduras ydurabilidad del concreto. Simposium sobre el Comportamiento del Concreto en áreasIndustriales. Morón. Octubre de 1972, pp. 12.PORRERO, J. Interacción Aluminio Concreto. Boletín Técnico IMME, IX: 33-34,Enero-Julio 1971, pp. 51-76.PORRERO J. Y NARVÁEZ A. Reproducibilidad de mezclas experimentales de concreto.Boletín Técnico IMME, VIII: 29-30, Enero-Junio 1970, pp. 125-135. Presentado en1971 como Informe Interno IMME, Nº 7.PORRERO, J. Estabilidad química del concreto. Nota Técnica, Boletín Técnico IMME,VII: 28, Octubre-Diciembre 1970, pp. 5-36.PORRERO, J. Materiales: Materias primas; Productos elaborados. II JornadasVenezolanas de Prefabricación, Marzo 1970, pp. 19.PORRERO, J. Chemical Stability of Concrete. II Inter-American Conference on MaterialsTechonology. México, Agosto de 1970, pp. 30.PORRERO, J. Envejecimiento de los cementos en los envases de papel. Boletín TécnicoIMME, VII: 25, 1969, pp. 39-69.PORRERO, J. Sistema de armado de moldes para probetas de estabilidad de volumen.Boletín Técnico IMME, VII: 26, Abril-Junio 1969, pp. 77-82.PORRERO, J. Cales hidráulicas con componentes puzolánicos. Revista del IDIEM. Vol.4, núm. 3, 1965, pp. 159-167.PORRERO, J. Variedades de hidratos en el yeso para estucos. Revista del IDIEM. Vol.3, núm. 1, 1964, pp. 71-73.PORRERO, J. Advertencia sobre el empleo de aditivos en el hormigón. Revista delIDIEM. Vol. 2, 1963, pp. 129-131.Porrero, J. Planta piloto para cementos. Revista del IDIEM. Vol. 2, núm. 1, 1963,pp. 15-26.PORRERO, J. Cálculo de la Composición de los Cementos Nacionales. Revista delIDIEM. Vol. 1, núm. 2, 1962, pp. 159-160.PORRERO, J. Cementos de escoria de alto horno. Revista del IDIEM, Vol. 1, núm. 3,1962, pp. 13-22.PORRERO, J. Determinación del contenido de cemento en morteros y hormigonesendurecidos. Revista del IDIEM, Vol. 1, núm. 3, 1962, pp. 179-184.

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III. PUBLICACIONES DE COMITÉS DEL ACILos siguientes documentos fueron consultados en la versión 2002 del ACI Manualof Concrete Practice.

ACI COMMITTEE 201 Guide to Durable Concrete (ACI 201.2R-92), AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, MI, 1992, 39 pp.ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal,Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-98), American Concrete Institute,Farmington Hills, MI, 1998, 38 pp.ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for StructuralLighweight Concrete (ACI 211.2-91), American Concrete Institute, Farmington Hills,MI, 1991, 18 pp.ACI COMMITTEE 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal,Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91), American Concrete Institute,Farmington Hills, MI, 1991, 38 pp.ACI COMMITTEE 214 Recommended Practice for Evaluation of Strength Test Results ofConcrete (ACI 214-77) (Reapproved 1989), (ANSI / ACI 214-77), American ConcreteInstitute, Farmington Hills, MI, 1977, 14 pp.ACI COMMITTEE 222 Corrosion of Metals in Concrete (ACI 222 R-96), AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, MI, 1996, 30 pp.ACI COMMITTEE 223 Standard Pratice for the Use of Shrinkage-Compensating Concrete(ACI 223-98), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 29 pp.ACI COMMITTEE 304 Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete(ACI 304 R-89), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1989, 49 pp.ACI COMMITTEE 305 Hot Weather Concreting (ACI 305 R-91), American ConcreteInstitute, Farmington Hills, MI, 1991, 17 pp.ACI COMMITTEE 308 Standard Practice for Curing Concrete (ACI 308-92), AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, MI, 1992, 11 ppACI COMMITTEE 309 Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309 R-96), AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, MI, 1996, 40 pp.ACI COMMITTEE 318 Building Standards Requirements for Structural Concrete (ACI318-02), American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2002, 443 pp.ACI COMMITTEE 347 Guide to Formwork for Concrete (ACI 347 R-94), AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1994.ACI COMMITTEE 446 Fracture Mechanics of Concrete Concepts, Models andDetermination of Material Properties (ACI 446.1R-99), American Concrete Institute,Farmington Hills, Michigan, 1999.

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IV. NORMAS COVENINEn la elaboración de este anexo se ha consultado la referencia: Marín, J. y Garwacki,A. Normas Venezolanas para la Industria de la Construcción y sus referenciasrecíprocas. Boletín Técnico IMME, Nº 65, 1979, pp. 57-97.

IV.1. CONCRETO

IV.1.1 CONCRETO FRESCO (Mezclado, trabajabilidad, toma de muestras, elaboración deprobetas, premezclado).COVENIN 339:1994

Concreto. Método para la medición del asentamiento con el Cono de Abrams (ASTM C143).

COVENIN 340:1979Método para la elaboración y curado en el laboratorio de probetas de concreto para ensayos de flexión (ASTM C192).

COVENIN 344:2002Concreto fresco. Toma de muestras (ASTM C172).

COVENIN 347:1979Método de ensayo para determinar el contenido de aire en el concreto frescopor el método volumétrico (ASTM C173).

COVENIN 348:1983Método de ensayo para determinar el contenido de aire en el concreto frescopor medio del método de presión (ASTM C231).

COVENIN 349:1979Método de ensayo gravimétrico para determinar el peso por metro cúbico, rendimiento y contenido de aire en el concreto (ASTM C138).

COVENIN 352:1979Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la penetración (ASTM C403).

COVENIN 353:1979Método de ensayo para determinar la exudación del concreto (ASTM C232).

COVENIN 354:2001Concreto. Método para mezclado en el laboratorio (ASTM C192).

COVENIN 633:2003Concreto premezclado. Requisitos (ASTM C94).

COVENIN 1610:1980Método de ensayo para determinar el flujo de concreto por medio de la mesade caídas (ASTM C124).

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COVENIN 1680:1980Mezcladoras de concreto permanente o temporalmente, estacionadas, con osin sistema de carga.

IV.1.2 CONCRETO ENDURECIDO (Propiedades físicas y mecánicas, evaluaciónestadística, ensayos no destructivos).COVENIN 338:2002

Concreto. Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto (ASTM C31, C39 y C192).

COVENIN 341:1979Método de ensayo para determinar la resistencia a la tracción indirecta del concreto usando probetas cilíndricas (ASTM C496).

COVENIN 342:1979Método de ensayo para determinar la resistencia a la tracción por flexión del concreto en vigas simplemente apoyadas, con cargas a los tercios del tramo (ASTM C78).

COVENIN 343:1979Método de ensayo para determinar la resistencia a la tracción por flexión del concreto en las vigas simplemente apoyadas, con carga en el centro deltramo (ASTM C293).

COVENIN 345:1980Método para la extracción de probetas cilíndricas y viguetas de concreto endurecido (ASTM C42).

COVENIN 350:1979Método de ensayo gravimétrico para determinar la resistencia a la compresión de concreto usando porciones de vigas rotas por flexión (ASTM C116).

COVENIN 1468:1979Método de ensayo para determinar el módulo de elasticidad (secante) en probetas cilíndricas de concreto (ASTM C469).

COVENIN 1601:1980Método de ensayo para determinar la resistencia de probetas de concreto a la acción de congelación y deshielo en agua (ASTM C666).

COVENIN 1609:1980Método de ensayo para la determinación de la dureza esclerométrica en superficies de concreto endurecido (ASTM C805).

COVENIN 1661:1980Método de ensayo para determinar la relación de Poisson en probetas prismáticas de concreto (ASTM C469).

COVENIN 1667:1980Método de ensayo para la determinación de valores comparativos de la

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adherencia desarrollada entre el concreto y el acero usado como refuerzo (método de extracción).

COVENIN 1681:1980Método de ensayo para determinar la velocidad de propagación de ondas en el concreto (ASTM C597).

COVENIN 1688:1980Método de ensayo para determinar las frecuencias fundamentales transversales, longitudinales y torsionales de probetas de concreto (ASTM C215).

COVENIN 1896:1982Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de concreto y mortero liviano aislante (ASTM C495).

COVENIN 1897:1982Método de ensayo para la obtención, preparación y ensayo de resistencia a la compresión de concreto y mortero endurecido liviano aislante (ASTM C513).

COVENIN 1975:1983Método de ensayo para determinar el peso unitario de concreto estructuralliviano (ASTM C567).

COVENIN 1976:2003Concreto. Evaluación y métodos de ensayo.

COVENIN 3549:1999Tecnología del concreto. Manual de elementos de estadística y diseño de experimentos.

IV.1.3 CEMENTOS Y MORTEROS (Ensayos, especificaciones, propiedades físicas ymecánicas).COVENIN 28:2002

Cemento Portland. Especificaciones (ASTM C150).COVENIN 109:1990

Cemento hidráulicos. Métodos de ensayo para análisis químicos (ASTM C114).

COVENIN 346:1979Método de ensayo para determinar el cambio de longitud en morteros de cemento y en concreto (ASTM C157).

COVENIN 365:1994Cemento Portland. Determinación del falso fraguado. Método de la pasta (ASTM C451).

COVENIN 484:1993Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros en probetas cúbicas de 50,8 mm de lado (ASTM C109).

470



COVENIN 485:1993Cemento Portland. Descripción de la mesa de caídas (ASTM C230).

COVENIN 486:1992Cemento Portland. Obtención de pasta y morteros de consistencia plástica por mezclado mecánico (ASTM C305).

COVENIN 487:1993Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del aparato Blainede permeabilidad (ASTM C204).

COVENIN 488:1987Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del turbidímetro(ASTM C115).

COVENIN 489:1993Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del cedazo COVENIN 325 (45 micras) (ASTM C430).

COVENIN 490:1994Cementos hidráulicos. Métodos para muestreos y cantidades de prueba (ASTM C183).

COVENIN 491:1994Cemento Portland. Determinación de la expansión en autoclave (ASTM C151).

COVENIN 492:1994Cemento Portland. Determinación de la densidad real.

COVENIN 493:1992Cemento Portland. Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat (ASTM C191).

COVENIN 494:1994Cemento Portland. Determinación de la consistencia normal (ASTM C187).

COVENIN 495:1992Cemento Portland. Determinación del calor de hidratación (ASTM C186).

COVENIN 496:1987Cemento Portland. Determinación del contenido de aire en morteros (ASTM C185).

COVENIN 497:1994Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la tracción por flexión de morteros (ASTM C348); ISO R 678.

COVENIN 498:1994Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros usando las porciones de prismas rotos por flexión (ASTM C349).

COVENIN 935:1976Cementos. Especificaciones para cemento Portland-escoria (ASTM C595).

COVENIN 2503:1990Arena normalizada para ensayos de cemento. Requisitos.

471



COVENIN 2824:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación del tiempo de fraguado por resistencia a la penetración.

COVENIN 2825:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación de la resistencia a la compresión.

COVENIN 2826:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación del cambio de altura en muestras cilíndricas.

COVENIN 2827:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación del cambio de altura a edad temprana (estado fresco).

COVENIN 2828:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación del tiempo de fraguado de mezclas por la aguja de Vicat.

COVENIN 2829:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Determinación del tiempo de flujo.

COVENIN 2830:1991Mortero de cemento hidráulico sin retracción (grout). Especificaciones.

COVENIN 3090:1994Cemento Portland. Determinación del tiempo de fraguado, mediante las agujas Gillmore (ASTM C266).

COVENIN 3134:1994Cemento Portland con adiciones. Especificaciones (ASTM C465).

COVENIN 3374:2000Cemento de albañilería (ASTM C91).

IV.1.4 AGREGADOS (Muestreo, ensayos, requisitos, impurezas, reactividad potencial).COVENIN 254:1998

Cedazos de ensayo (ASTM E11).COVENIN 255:1998

Agregados. Determinación de la composición granulométrica (ASTM C136).

COVENIN 256:1977Método de ensayo para la determinación cualitativa de impurezas orgánicas en arenas para concreto (ensayo colorimétrico) (ASTM C40).

COVENIN 257:1978Método de ensayo para determinar el contenido de terrones de arcilla y de partículas desmenuzables en agregados (ASTM C142).

472



COVENIN 258:1977Método de ensayo para la determinación por lavado del contenido de materiales más finos que el cedazo COVENIN 74 micras en agregados minerales (ASTM C117).

COVENIN 259:1977Método de ensayo para la determinación por suspensión de partículas de 20 micras en agregados finos.

COVENIN 260:1978Método de ensayo para determinar el contenido de partículas livianas en agregados (ASTM C123).

COVENIN 261:1977Método de ensayo para determinar cuantitativamente el contenido de cloruros y sulfatos solubles en las arenas (ASTM C1218).

COVENIN 262:1977Método de ensayo para determinar la reactividad potencial de agregados (método químico) (ASTM C289).

COVENIN 263:1978Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado (ASTM C29).

COVENIN 264:1977Método de ensayo para determinar el cociente entre la dimensión máxima yla dimensión mínima en agregados gruesos para concreto (ASTM D4791).

COVENIN 265:1998Agregado grueso. Determinación de la dureza al rayado (ASTM C235).

COVENIN 266:1977Método de ensayo para determinar la resistencia al desgaste de agregados gruesos menores de 38,1 mm (11/2 pulg.) por medio de la máquina de LosÁngeles (ASTM C131).

COVENIN 267:1978Método de ensayo para determinar la resistencia al desgaste en agregados gruesos mayores de 19,0 mm por medio de la máquina de Los Ángeles (ASTM C535).

COVENIN 268:1998Agregado fino. Determinación de la densidad y la absorción (ASTM C128).

COVENIN 269:1998Agregado grueso. Determinación de la densidad y la absorción (ASTM C127).

COVENIN 270:1998Agregados. Extracción de muestras para morteros y concretos COPANT 3: 2-005 (ASTM D75).

473



COVENIN 271:1978Método de ensayo para determinar la disgregabilidad de agregados por medio del sulfato de sodio o sulfato de magnesio (ASTM C88).

COVENIN 272:1978Método de ensayo para determinar la humedad superficial en el agregado fino (ASTM C70).

COVENIN 274:1978Método para determinar los vacíos en agregados para concretos (ASTM C30).

COVENIN 275:1978Método de ensayo para determinar el efecto de impurezas orgánicas de agregado fino en la resistencia de morteros (ASTM C87).

COVENIN 276:1994Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones cemento-agregados (método de la barra de mortero) (ASTMC227).

COVENIN 277:2000Concreto. Agregados. Requisitos (ASTM C33).

COVENIN 1124:1998Agregado grueso. Determinación del porcentaje de caras producidas por fractura.

COVENIN 1303:1981Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de rocascarbonatadas para ser usadas como agregados para concreto (Método del cilindro de la roca) (ASTM C586).

COVENIN 1375:1980Método de ensayo para determinar por secado el contenido de humedad total y superficial del agregado (ASTM C566).

COVENIN 1465:1979Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de la piedranatural para la construcción (ASTM C170).

COVENIN 1895:1982Método de ensayo para determinar la presencia de materiales que producenmanchas en agregados para concretos livianos (ASTM C641).

COVENIN 2232:1985Ensayo de tamizado.

COVENIN 2503:1988Arena normalizada para ensayos de cemento. Requisitos.

474



IV.1.5 AGUA PARA MEZCLADO Y ADITIVOS Métodos de ensayo, especificaciones,incorporadores de aire).COVENIN 351:1994

Aditivos químicos utilizados en el concreto. Métodos de ensayo. (ASTM C494 y C1017).

COVENIN 355:1994Aditivos incorporadores de aire para concreto. Métodos de ensayo (ASTM C233).

COVENIN 356:1994Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones (ASTM C494 y C1017).

COVENIN 357:1994Aditivos incorporadores de aire para concreto. Especificaciones (ASTM C260).

COVENIN 2385:2000Concreto y mortero. Agua de mezclado. Requisitos.

IV.2. ACERO(Definiciones, barras de refuerzo, alambres y mallas).COVENIN 299:1989

Materiales metálicos: ensayos de tracción.COVENIN 304:1990

Materiales metálicos: ensayos de doblado.COVENIN 316:2000

Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzo estructural.COVENIN 505:1996

Alambre de acero para refuerzo estructural.COVENIN 1022:1997

Malla de alambres de acero electrosoldados para refuerzo estructural.

IV.3. IMPERMEABILIZACIONES

COVENIN 3400:1998Impermeabilización de edificaciones.

IV.4. CARGAS Y SOBRECARGAS

COVENIN 1756-1:2001Edificaciones sismorresistentes. Requisitos.

COVENIN 1756-2:2001Edificaciones sismorresistentes. Comentarios.

COVENIN 2002:1988Criterios y acciones mínimas para el proyecto de edificaciones.

COVENIN 2003:1989Acciones del viento sobre las construcciones.

475



IV.5. DISEÑO Y EJECUCIÓN DE ESTRUCTURAS (Especificaciones, diseño y verificación dela seguridad).COVENIN 1618:1998

Estructuras de acero para edificaciones. Método de los estados límites.COVENIN 1750:1987

Especificaciones generales para edificios.COVENIN 1753:(2003)

Proyecto y construcción de obras en concreto estructural. /Documento propuesto para sustituir la versión de 1987 titulada: Estructuras de concreto armado para edificaciones. Análisis y diseño/.

COVENIN 1755:1987Código de prácticas normalizadas para la fabricación y construcción de estructuras de acero.

COVENIN 2244:1991Encofrados. Requisitos de seguridad.

COVENIN 2733:1990Proyecto, construcción y adaptación de edificaciones de uso público accesibles a personas con impedimentos físicos.

IV.6. TERMINOLOGÍA

COVENIN 221:2001Materiales de construcción. Terminología y definiciones.

COVENIN 273:1998Concreto, mortero y componentes. Terminología (C125).

COVENIN 298:1993Definiciones de términos relativos a ensayos, fabricación y control de barrasde acero.

COVENIN 337:1978Definiciones y terminología relativa al concreto.

COVENIN 483:1992Cemento y sus constituyentes. Definiciones.

COVENIN 799:1979Soldadura y corte. Definiciones.

COVENIN 803:1990Aceros. Definiciones y clasificación.

COVENIN 2004:1998Terminología de las Normas COVENIN-MINDUR de edificaciones.

COVENIN 2702:1990Métodos de ensayo mecánicos. Definiciones y clasificación.

COVENIN 3049:1993Mantenimiento. Definiciones.

476



V. NORMAS ASTM

ASTM A36-90 Standard Specification for Carbon Structural Steel.ASTM A82-97a Standard Specification for Steel Wire, Plain, for Concrete

Reinforcement.ASTM A185-97 Standard Specification for Steel Welded Wire Fabric, Plain, for

Concrete Reinforcement.ASTM A496-92 Standard Specification for Steel Wire, Deformed, for Concrete

Reinforcement.ASTM A497-92 Standard Specification for Steel Welded Wire Fabric, Deformed,

for Concrete Reinforcement.ASTM A615M-00 Standard Specification for Deformed and Plain Billet-

Steel Bars for Concrete Reinforcement.ASTM A706 Standard Specification for Low-Alloy Steel Deformed Bars for

Concrete Reinforcement.ASTM A775M-00Standard Specification for Epoxy-Coated Steel Reinforcing

Bars.ASTM A884M-99Standard Specification for Epoxy-Coated Steel Wire and

Welded Wire Fabric for Reinforcement.ASTM A934M-00Standard Specification for Epoxy-Coated Prefabricated Steel

Reinforcing Bars.ASTM C29-91 Unit Weight and Voids in Aggregate (COVENIN 263).ASTM C30-37 Voids in Aggregate for Concrete. Retirada en 1979 (COVENIN

274).ASTM C31-90 Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field

(COVENIN 338).ASTM C33-99a�1 Standard Specification for Concrete Aggregates (COVENIN 277).

ASTM C39-93 Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens (COVENIN 338).

ASTM C40-92 Organic Impurities in Fine Aggregates for Concrete (COVENIN 256).

ASTM C42-90 Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete(COVENIN 345).

ASTM C70-92 Surface Moisture in Fine Aggregate (COVENIN 272).ASTM C78-94 Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-

Point Loading) (COVENIN 342).ASTM C85-91 Cement Content of Hardened Portland Cement Concrete.ASTM C87-90 Effect of Organic Impurities in Fine Aggregate on Strength of

Mortar (COVENIN 275).

477



ASTM C88-90 Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or MagnesiumSulfate (COVENIN 271).

ASTM C91 Standard Specification for Masonry Cement (COVENIN 3374).ASTM C94-94 Ready-Mixed Concrete (COVENIN 633).ASTM C109M-99Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in.

or 50-mm Cube Specimens) (COVENIN 484).ASTM C114-88 Chemical Analysis of Hydraulic Cement (COVENIN 109).ASTM C115-91 Fineness of Portland Cement by the Turbidimeter (COVENIN

488).ASTM C116-90 Compressive Strength of Concrete Using Portions of Beams Broken

in Flexure (COVENIN 350).ASTM C117-90 Materials Finer Than 75�m (N° 200) Sieve in Mineral Aggregates

by Washing (COVENIN 258).ASTM C123-92 Lightweight Pieces in Aggregate (COVENIN 260).ASTM C124-71 Flow of Portland-Cement Concrete by use of the Flow Table.

Retirada en 1973 (COVENIN 1610).ASTM C125 Definitions of Terms Relating to Concrete and Concrete Aggregates

(COVENIN 273).ASTM C127-93 Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate (COVENIN

269).ASTM C128-93 Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate (COVENIN

268).ASTM C131-89 Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by

Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine (COVENIN 266).

ASTM C136-93 Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates (COVENIN 255).ASTM C138-92 Unit Weight, Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete

(COVENIN 349).ASTM C142-90 Clay Lumps and Friable Particles in Aggregates (COVENIN 257).ASTM C143-90 Slump of Hydraulic Cement Concrete (COVENIN 339).ASTM C144 Standard Specification for Aggregate for Masonry Mortar.ASTM C150-99a Standard Specification for Portland Cement (COVENIN 28).ASTM C151 Autoclave Expansion of Portland Cement (COVENIN 491).ASTM C157M-99Length Change of Hardened Hydraulic-Cement, Mortar and

Concrete (COVENIN 346).ASTM C170-99 Compressive Strength of Dimension Stone (COVENIN 1465).ASTM C172-90 Sampling Freshly Mixed Concrete (COVENIN 344).ASTM C173-90 Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method

(COVENIN 347).ASTM C183 Standard Methods and Acceptance of Hydraulic Cements

(COVENIN 490).ASTM C185-02 Air Content of Hydraulic Cement Mortar (COVENIN 496).

478



ASTM C186-94 Heat of Hydration of Hydraulic Cement (COVENIN 495).ASTM C187-98 Normal Consistency of Hydraulic Cement (COVENIN 494).ASTM C191-92 Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle (COVENIN

493).ASTM C192-90 Making and Curing in the Laboratory Concrete Test Specimens

(COVENIN 338, 340 y 354).ASTM C204-94 Fineness of Hydraulic Cement by Air Permeability Apparatus

(COVENIN 487).ASTM C215-91 Fundamental Transverse, Longitudinal, and Torsional Frequencies

of Concrete Specimens (COVENIN 1688).ASTM C227-90 Alkali Reactivity, Potential, of Cement Aggregate Combinations

(Mortar-Bar Method) (COVENIN 276). ASTM C230-71 Standard Specification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic

Cement. Retirada en 1973 (COVENIN 485).ASTM C231-90 Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method

(COVENIN 348).ASTM C232-99 Bleeding of Concrete (COVENIN 353).ASTM C233 Air-Entraining Admixtures for Concrete (COVENIN 355).ASTM C 235-68 Scratch Hardness of Coarse Aggregate Particles. Retirada en 1976

(COVENIN 265).ASTM C260-94 Standard Specification for Air-Entraining Admixtures for Concrete

(COVENIN 357).ASTM C266 Time of Setting of Hydraulic Cement Paste by Gillmore Needles

(COVENIN 3090).ASTM C289-94 Potential Alkali-Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method)

(COVENIN 262).ASTM C293-94 Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Center-

Point Loading) (COVENIN 343).ASTM C295-90 Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete.

ASTM C305-99�1 Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of

Plastic Consistency (COVENIN 486).ASTM C309 Standard Specification for Liquid Membrane-forming Compounds

for Curing Concrete.ASTM C330-99 Standard Specification for Lightweight Aggregates for Structural

Concrete.ASTM C348-93 Flexural Strength of Hydraulic Cement Mortars (COVENIN 497).ASTM C349-87 Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars Using

Portions of Prisms Broken in Flexure (COVENIN 498).ASTM C403-92 Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance

(COVENIN 352).ASTM C430-03 Fineness of Hydraulic Cement by the 45 �m (Nº 325) Sieve

(COVENIN 489).

479



ASTM C451-99 Early Stiffening of Hydraulic Cement (Paste Method) (COVENIN365).

ASTM C452 Potential Expansion of Portland Cement Mortars Exposed to Sulfate.

ASTM C465 Standard Specification for Processing Additions for Use in Manufacturing of Hydraulic Cement (COVENIN 3134).

ASTM C469-94 Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio ofConcrete in Compression (COVENIN 1468 y 1661).

ASTM C494-92 Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete (COVENIN 351 y COVENIN 356).

ASTM C495-99a Compressive Strength of Ligtweight Insulating Concrete (COVENIN 1896).

ASTM C496-90 Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens (COVENIN 341).

ASTM C513-95 Obtaining and Testing Specimens of Hardened Lightweight Insulating Concrete for Compressive Strength (COVENIN 1897).

ASTM C535-91 Resistance to Degradation of Large-size Coarse-aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine (COVENIN 267).

ASTM C566 Total Moisture Content of Aggregates by Drying (COVENIN 1375).

ASTM C567 Unit Weight of Structural Lightweight Concrete (COVENIN 1975).

ASTM C586 Potential Alkali Reactivity of Carbonated Rocks for Concrete Aggregates (Rock Cylinder Method) (COVENIN 1303).

ASTM C595-00 Standard Specification for Blended Hydraulic Cements (COVENIN 935).

ASTM C597-91 Pulse Velocity Through Concrete (COVENIN 1681).

ASTM C641-98�1 Staining Materials in Lightweight Concrete Aggregates (COVENIN

1895).ASTM C666-93 Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing (COVENIN

1601).ASTM C684 Making Accelerated Curing and Testing of Concrete Compression

Test Specimens.ASTM C685 Standard Specification for Concrete Made by Volumetric Batching

and Continuous Mixing.

ASTM C803M-97�1Penetration Resistance of Hardened Concrete.

ASTM C805 Rebound Number in Concrete (COVENIN 1609).ASTM C823 Practice for Examination and Sampling of Hardened Concrete in

Construction.ASTM C845-95 Standard Specification for Expansive Hydraulic Cement.

480



ASTM C873-99 Compressive Strength of Concrete Cylinders Cast-in-place in Cylindrical Molds.

ASTM C900-94 Pullout Strength of Hardened Concrete.ASTM C1012-89 Length Change of Hydraulic Cement Mortars Exposed to a Sulfate

Solution.ASTM C1017 Chemical Admixtures for Use in Producing Flowing Concrete

(COVENIN 356).ASTM C1074-87 Estimating Concrete Strength by the Maturity Method.ASTM C1077-92 Standard Practice for Laboratories Testing Concrete and Concrete

Aggregates for Use In Construction and Criteria for Laboratory Evaluation.

ASTM C1138 Abrasion of Concrete (Underwater Method).ASTM C1140-03aPreparing and Testing Specimens from Shotcrete Test Panels.ASTM C1202-97 Electrical Indication of Concrete's Ability to resist Chloride Ion

Penetration.ASTM C1218M-99Water-Soluble Chloride in Mortar and Concrete. ASTM D75-90 Sampling Aggregates.ASTM D98 Calcium Chloride.ASTM D3665-99 Standard Practice for Random Sampling of Construction Materials.ASTM D4791 Flat and Elongated Pieces in Coarse Aggregate (COVENIN 264).

481



ÍNDICE ANALÍTICO

Abrams. Véase: Ley de Abrams; Cono de Abrams Abrams, aplicación de la ley, VI.5Abrams, ley, XI.1Abrasión, agregados, Tabla III.10Abrasión, índice, Tabla XIII.2Abrasión húmeda del concreto, XVI.4.2Absorción de los agregados, III.14Aceite mineral, agua de mezclado, Tabla V.2 Aceites, impurezas en el concreto, V.4.8Acero, barras, XVIII.4.2Acero, clasificación, XVIII.5.3Acero, corrosión, XVII.9.2Acero, efectos del fuego, XVI.5.3Acero, influencia de aleaciones, XVIII.3Acero, límite elástico convencional, XVIII.6.2Acero, composición química, XVIII.6.5;

XVIII.7.2; Tabla XVIII.5Acero, limpieza, XVIII.12.2Acero, módulo de elasticidad, XVIII.6.2Acero, proceso de laminación, XVIII.4.1Acero, producción, I.1.4; XVIII.2Acero, productos, XVIII.4.2Acero, propiedades normativas, XVIII.6Acero, recubrimiento, XVII.11.4Acero, resistencia a la tracción, XVIII.6.1Acero, símbolo del fabricante, XVIII.8.1Acero, transformación del hierro, XVIII.2.2Acero, verificación, IX.2Acero de refuerzo. Véase: Acero; Barras; Refuerzo Acero de refuerzo contra agrietamiento, XVI.2.8Acero microaleado, XVIII.5.7Aceros al carbono, XVIII.1.3; XVIII.1.4; XVIII.5.3Aceros al carbono, elementos admisibles, Tabla XVIII.1Aceros aleados, XVIII.1.4Aceros de pretensado, agua de mar, V.4.12Aceros tipo S y tipo W, XVIII.7.2; Tabla XVIII.6ACI Véase anexos I y IIIACI 209 R-92, XII.6.2; XII.6.3; XII.7.2ACI 228.1 R-95, XV.1; XV.5; XV.6ACI 228.2R, XV.1 ; XV.4.1ACI 304 R-00, VIII.3.1; IX.1.6; IX.1.7ACI 305 R, temperatura del concreto, IV.11ACI 309R, vibradores de inmersión, Tabla IX.3ACI 309R-96, aceleraciones de vibrado,

IX.3.2; IX.3.3ACI 309R-96, mesas vibradoras, IX.3.3

ACI 311-5R-97, VIII.4.1ACI 318, XI.6.1ACI 318-2002. Véase: Norma COVENIN 1753ACI 347, tiempo para el desencofrado, IX.5ACI 363, concreto alta resistencia, XIII.1; Tabla XIII.1ACI 437 R-91, XV.6.1ACI 504, sellado de juntas, X.2; X.6ACI-6R 97, VIII.5.1Ácido clorhídrico, concentraciones aceptables, V.4.4Ácido sulfúrico, concentraciones aceptables, V.4.4Ácido tánico, aguas de pantanos, V.4.13Ácidos inorgánicos, agua de mezclado, Tabla V.2 Ácidos lignosulfónicos, VII.3Adherencia acero-concreto, VII.5.1; XVIII.6.6Adherencia pasta-agregado, reducción, V.4.9Adhesivos epóxicos, XIII.12Adiciones, mejora del concreto, VII.1Adiciones activas del cemento, IV.4; Tabla IV.3Aditivos, VIIAditivos, acción fungicida, VII.2Aditivos, acción impermeabilizante, VII.2Aditivos, acción inhibidora de la corrosión, VII.2Aditivos, acción plastificante, VII.3.1Aditivos, cambios de apariencia, VII.8.2Aditivos, cambios en la densidad, VII.8.2Aditivos, combinación, VII.8.4Aditivos, concretos de alta resistencia,

XIII.1.1; Tabla XIII.1Aditivos, control de calidad, VII.8; VII.8.2Aditivos, definición, VII.1Aditivos, determinación de la viscosidad, VII.8.2Aditivos, dosis excesivas, efectos, VII.1Aditivos, efecto hidrófobo, VII.6Aditivos, efectos sobre el concreto, VII.2Aditivos, ensayos de control, VII.8.2Aditivos, generalidades, VII.1Aditivos, influencia en el asentamiento, Figura VII.1Aditivos, influencia en tiempos de fraguado, VII.1Aditivos, limitaciones en su uso, XVII.11.5Aditivos, precauciones, VII.8.3Aditivos, orden de adición a la mezcla, VII.8.3; VII.8.4Aditivos, tipos, Tabla VII.1Aditivos, uso, VII.1; VII.8.3Aditivos aceleradores, VII.5.1Aditivos incorporadores de aire, VII.7Aditivos mejoradores de resistencia, VII.3.3Aditivos plastificantes, VII.4Aditivos químicos, efectos, VII.2; Tabla VII.1; VII.8.4Aditivos retardadores, juntas de construcción, X.3.4Aditivos retardadores, efectos, VII.5.2; Figura VII.4Aditivos superplastificantes, VII.4Aglomerantes, I.1.2

483



Agregados, IIIAgregados, ataque del ión sulfato, V.4.11Agregados, combinación, VI.3.2 Agregados, concretos de alta resistencia, XIII.1.1Agregados, control de calidad, III.16Agregados, control de humedad, III.16.3Agregados, corrección por humedad, VI.12Agregados, criterios de aceptación, III.3, Tabla III.10Agregados, disgregabilidad potencial, III.10Agregados, ensayos, propiedades físicas, Tabla III.6Agregados, determinación de calidad, III.2.3Agregados, ensayos de control, III.16.2Agregados, forma, III.12.1Agregados, grado de control, III.16.1Agregados, granulometría, III.4 Agregados, humedad, III.14Agregados, impurezas, III.9Agregados, impurezas de materia orgánica, XVII.1.5Agregados, índices de control, III.16.1Agregados, manejo y almacenamiento, Figura VIII.1Agregados, materia orgánica, III.9.1Agregados, niveles de calidad, III.2Agregados, número de ensayos, III.16.1Agregados, orígenes, III.1Agregados, peso específico, III.13.3; Tabla III.7Agregados, peso unitario, III.13Agregados, peso unitario compacto, III.13.2; Tabla III.7Agregados, peso unitario suelto, III.13.1Agregados, porcentaje en composición del concreto, I.2Agregados, porosidad, XII.2.3Agregados, precauciones para su uso, VIII.3.1Agregados, presencia de sales naturales, III.9.2Agregados, reacción con los álcalis del cemento, III.10Agregados, reacción expansiva, XVII.1.1Agregados, reactividad potencial, XVII.1.1Agregados, resistencia, III.11Agregados, volumen absoluto, VI.7.4Agregados, volumen de vacíos, III.13.3Agregados calizos, sensibilidad a los ácidos, XVII.1.2Agregados con yeso, XVII.1.3Agregados contaminados con cloruros, XVII.1.4Agregados controlados, calidad garantizada, III.2.1Agregados finos, III.1Agregados finos, aporte al agua de mezclado, III.16.3Agregados finos, determinación humedad,

III.14.1; III.14.2Agregados finos, hinchamiento, III.14; Figura III.10 Agregados finos, humedad, conductividad, III.14.4Agregados finos, humedad, Speedy-Vac, III.14.3Agregados finos, livianos, XIII.4.5Agregados gruesos, III.1Agregados gruesos, dureza superficial, III.11

Agregados gruesos, ensayo de Los Ángeles, III.12.1Agregados gruesos, fracciones, III.4.1 Agregados gruesos, granulometría límite,

III.4.1; Figura III.2Agregados gruesos, medición de angulosidad, III.12.2Agregados gruesos, resistencia, III.11Agregados gruesos, textura superficial, III.12.2Agregados livianos, absorción, XIII.4.3Agregados livianos, características, XIII.4.3Agregados livianos, estructura, XIII.4.2Agregados livianos, fabricación, XIII.4.1Agregados livianos, usos, XIII.4.4Agregados livianos finos, XIII.4.5Agregados redondeados, ventajas y desventajas, III.15Agregados saturados superficie seca, III.14;

Figura III.9; VI.12Agregados selenitosos, XVII.1.3Agrietamiento, caracterización general, XI.7.1

Tabla XVI.1Agrietamiento, causas combinadas, XVI.2.7; XVI.2.9Agrietamiento, causas principales, XVI.2; Tabla XVI.2Agrietamiento, control de crecimiento, XVI.1.3Agrietamiento, efecto de temperatura, XVI.2.6Agrietamiento, efectos del refuerzo, XVI.2.4Agrietamiento, errores de armado, XVI.2.4Agrietamiento, mecanismo, XVI.1Agrietamiento, origen, XVI.1.2; XVI.2Agrietamiento, reparación, XVI.1.2; XVI.3Agrietamiento, tratamiento, XVI.1.2Agrietamiento del concreto, véase: AgrietamientoAgrietamiento por corrosión del acero, XVI.2.8Agrietamiento por retracción, XVI.2.5Agrietamiento por sobrecargas, XVI.2.2Agua, anhídrido carbónico disuelto, XVII.4.3Agua, calidad, VIII.3.3Agua, contenido en la mezcla, lubricación, II.4.3Agua, volumen absoluto, VI.7.3Agua/cemento, correcciones, VI.5.2Agua/cemento, relación con durabilidad, VI.5.3 Agua/cemento, valores máximos, VI.4.4; Tabla VI.9Agua de curado, V.3Agua de curado, efecto de impurezas, V.3Agua de exudación, pérdida, V.3Agua de mar, ataque al cemento, IV.14; XVII.4.4 Agua de mar, ataque al concreto, Tabla XVII.1Agua de mar, efecto de los sulfatos, V.4.11Agua de mar, protección, Tabla XII.1Agua de mar, riesgo de corrosión, V.4.12Agua de mar, agua de mezclado, V.4.12, Tabla V.2Agua de mar, zonas de salpique, XVII.11.2Agua de mezclado, V.2Agua de mezclado, agresión química, XVII.5

484



Agua de mezclado, algas, V.4.9; Tabla V.2Agua de mezclado, análisis químico, V.5.1Agua de mezclado, materia orgánica, V.5, Tabla V.1Agua de mezclado, sales minerales, V.1Agua de mezclado, control de calidad, V.1Agua de mezclado, efectividad, acción reductora, VII.3Agua de mezclado, efectos de impurezas, V.2Agua de mezclado, evaluación, V.5Agua de mezclado, control de calidad, V.1Agua de mezclado, impurezas, V.5.1, Tablas V.1 y V.2Agua de mezclado, Norma COVENIN 2385, V.5Agua de mezclado, partículas en suspensión, V.4.7Agua de mezclado, reducción por aditivos, VII.2; VII.3.3Agua de mezclado, volumen en la mezcla, V.1Agua interna, tasa de evaporación, V.3Aguas ácidas, impurezas en el concreto, efectos, V.4.4Aguas alcalinas, concentración hidróxido de sodio, V.4.5Aguas alcalinas, concentraciones aceptables, V.4.5Aguas alcalinas, impurezas en el concreto, V.4.5Aguas contaminadas por efluentes, V.4.10; V.4.13Aguas de lagunas de oxidación, V.4.13Aguas de montaña, ataque al cemento, XVII.4.3Aguas de montaña, destrucción del concreto, V.4.4Aguas de montaña, tratamiento, V.4.4Aguas de pantanos o charcas, V.4.13Aguas sanitarias, concentración permisible, Tabla V.2Aguja de Vicat, tiempo de fraguado, IV.6Ahorro de cemento con uso de aditivos, VII.3.2Aire atrapado, compactación, IX.3Aire atrapado en el concreto, VII.7Aire atrapado en la mezcla, VI.7.1Aire incorporado, constitución, VII.7Aire incorporado, relación con agua/cemento, VI.4.4Aire incorporado por algas, V.4.9Alambre trefilado, XVIII.11.1; XVIII.12.1; XVIII.13.2Alambres laminados, XVIII.11; XVIII.11.1Alambrón, XVIII.4.2Alargamiento en 20 cm, porcentaje, XVIII.6.3Álcalis, Tablas IV.1 y IV.2Álcalis del cemento, reacción con agregados, III.10Alcantarillados, aguas contaminadas, V.4.13Aleaciones de acero, Tabla XVIII.2Algas, agua de mezclado, V.4.9Aliviaderos, concretos con fibras, XIII.2.8Alivio de tensiones, aire incorporado, VII.7Almacenamiento de materiales, VIII.3Almacenamiento y envejecimiento del cemento, IV.15Alquitranes, X.6.5Alta resistencia del concreto, XIII.1Alta velocidad de reacción, aditivos, VII.5.1Alúmina, Tabla IV.2Aluminato tricálcico, IV.3; Tabla IV.1

Aluminato tricálcico, reacción con sulfatos, V.4.11 Aluminio, precauciones, XVII.10.8; XVII.11.5Ambientes agresivos, protección, Tabla XIII.7Ancho de grietas, XVI.1.3; XVI.2.4Ancho de grietas, autosellado, XVI.3.1; XVI.3.2Ancho de grietas, sellado con resinas, XVI.3.3Ancho del agrietamiento, control, XVI.2.4Ánodos de sacrificio, XVII.11.1; XVII.11.4Aplastamiento del concreto, resistencia, XI.8Archivo de la Nación, construcción, I.1.4Arcilla, efectos en agua de mezclado, V.4.7Arcillas expansivas, efectos, XVI.2.2Arena. Véase también: Agregados finosArena, límites granulométricos, III.4.1; Figura III.1Arena de Ottawa, ensayos de cemento, IV.7.1Arena de trituración, III.1Arena natural, III.1Arena normalizada, ensayos de cemento, IV.7.1Arenas de mina, III.1Áridos. Véase: AgregadosArmadura. Véase: Acero; Acero de refuerzoArnal, Henrique, XVIII.9Arrocillo, III.1Asentamiento, concreto en masa, II.2.2Asentamiento, concretos livianos, II.2.2 Asentamiento, efecto de la temperatura,

II.5.2, Figura II.4Asentamiento, tiempos de espera, II.5.1, Figura II.4Asentamiento, frecuencia de ensayos, XIV.10.2 Asentamiento, incremento por uso de aditivos, VII.3.1Asentamiento, índice del contenido de agua, II.2.3Asentamiento, influencia de aditivos, Figura VII.2Asentamiento, limitaciones en medición, II.2.1Asentamiento, medición de trabajabilidad, II.2.1Asentamiento, rango de medición, II.2.1Asentamiento, valores usuales, Tabla VI.10Asentamiento a usar en diseño de mezclas, VI.4.2Asentamiento en la boca de salida, IX.1.7Asentamiento nulo, IX.3; XIII.9Asentamientos diferenciales, agrietamiento, XVI.2.2Asentamientos máximos, concretos cohesivos, VII.4Asentamientos máximos sin segregación, VII.4Asfaltos blandos, sellado de juntas, X.6.4; X.6.5ASTM. Véase: Anexo VASTM C85, mezcladoras, VIII.5.1ASTM C294 y 295 ensayos petrográficos, III.10ASTM C330, agregados livianos, XIII.4ASTM C360, bola de Kelly, II.2.2ASTM C684, ensayos acelerados, XI.4ASTM C1074, madurez del concreto, ASTM C1012, resistencia a sulfatos, XVII.6.3ASTM C1157, desempeño del cemento, IV.5

485



ASTM C1202, penetración de cloruros, V.5.1ASTM D422, estudio de ultrafinos, III.8.1Ataque químico, agrietamiento, XVI.2.9Atiesamiento inicial, fraguado, IV.6Atiesamiento prematuro del concreto, IV.11Atiesamiento tixotrópico, IV.11Autosellado de grietas, XVI.3.1; XVI.3.2Azúcar, agua de mezclado, Tabla V.2Azúcares, aditivos retardadores, VII.5.2Azúcares, efectos en el concreto, V.4.6Azúcares, inhibición del fraguado, V.4.6Azufre, capping de ensayo, XI.2.1Bährner. Véase: Método VeBeBarras de acero, XVIII.5.4Barras de acero, clasificación, XVIII.7.2; Tabla XVIII.6Barras de acero, designación, Tablas XVIII.3 y XVIII.4Barras de acero, empleo como refuerzo, I.1.3Barras de acero, zonas sísmicas, XVIII.6.7Barras de refuerzo, XVIII; XVIII.5Barras termotratadas, XVIII.5.6Barras torsionadas en frío, XVIII.5.5Batería de vibradores, IX.3.1Bicarbonatos, influencia en el fraguado, V.4.1Bicarbonatos de sodio y potasio, Tabla V.2Big bag, bulto de cemento, IV.13Blaine, permeabilímetro, IV.8Bola de Kelly, medición de consistencia, II.2.2Bombeo a pistón, Figura IX.1Bombeo del cemento por tuberías, IV.13Bombeo del concreto, capacidad, IX.1.7Bombeo del concreto, módulo de finura, IX.1.7Bombeo del concreto, tuberías de goma, IX.1.7Bombeo del concreto, superplastificantes, VII.4Bombeo directo bajo agua, IX.2.4Boratos, VII.3Boro, fibras de vidrio, XIII.2.1Buggies, transporte del concreto, IX.1.1Burbujas en el concreto, XII.2.3Bureau of Reclamation, IX.4.2Butadieno, X.6.3Butilenos, X.6.4Cabillas. Véase: Barras de aceroCal, obtención, I.1.2Cal hidráulica, I.1.2; IV.1Cal libre, Tabla IV.1Cal libre, daños en el concreto, XVII.4.2Cálculo de juntas, X.2 Cálculo de probabilidades, información, XIV.3Calidad de los agregados, III.2Calidad del agua de mezclado, V.5Calidad del cemento, ensayos, IV.5Calidad del cemento, materias primas, IV.5

Calidad del concreto, agregados, III.15; Figura III.11Calidad del concreto, composición, I.7, Figura I.3Calidad del concreto según Normas, I.6Calidad potencial del concreto, XIV.1Calificación de empresas, XIV.9.3Calizas bien consolidadas, fuente de agregados, III.1Calizas molidas, adiciones del concreto, VII.1Calor de hidratación, XII.4Calor de hidratación, efecto térmico, IV.10Calor de hidratación, superplastificantes, VII.4Calor de hidratación, temperatura, Figura IV.6 Calor de hidratación, tipo de cemento, Figura IV.5Calor específico, XII.4Camellones, VIII.4.2Camión mezclador, VIII.7Camión transportador de concreto, IX.1.5Campana de Gauss, XVI.6Capping de azufre, XI.2.1Canaletas, transporte del concreto, IX.1.2Cangrejeras, IX.2Cantos rodados, textura superficial, III.12.2Capas de vaciado, fusión, IX.3.1Carbohidratos, VII.3Carbón, agragados, Tabla III.10Carbonatación del concreto, XVII.4.5; XVII.9.1Carbonatos, V.4.1; VII.5.1; Tabla V.2Carbono, efectos en el acero, XVIII.5.4Carretilla, VIII.4.2Carretillas, transporte del concreto, IX.1.1Cáscaras, recubrimientos, Tabla XVII.2Cáscaras de gran diámetro, XIII.2.8Catalizador acelerante, VII.5.1Caucho, sellado de juntas, X.6.1; X.6.2CCR, XIII.9Cedazos de ensayo, III.4.1Cedazos de ensayo, módulo de finura, Tabla III.2Cedazos desplegados, empleo en juntas, X.6.10Cemento, agua de combinación química, IX.3Cemento, ahorro con uso de aditivos, VII.3.2Cemento, ajuste según la resistencia, VI.11Cemento, almacenamiento, VIII.3.2Cemento, análisis químico, IV.1Cemento, ataque por agua de mar, IV.14Cemento, ataque por sulfatos en el terreno, IV.14Cemento, ataques químicos, IV.14Cemento, calor de hidratación, IV.10Cemento, categorías por resistencia, Tabla IV.5Cemento, clasificación, IV.3Cemento, componentes, IV.1; Tablas IV.1 y IV.3Cemento, concretos de alta resistencia, XIII.1.1Cemento, constitución, IV.1Cemento, influencia de la composición, XVII.4.1

486



Cemento, inhibidor de la oxidación, V.4Cemento, efectos del ahorro, VIII.1Cemento, elaboración, IV.1; Figura IV.1Cemento, envejecimiento, IV.15Cemento, fraguado instantáneo, IV.1Cemento, hidratación, IV.2Cemento, hidratación temprana, IV.1Cemento, inicios en Venezuela, I.1.4Cemento, manejo, IV.13Cemento, matriz de la pasta, IV.2Cemento, óxidos químicos, IV.1; Tabla IV.2Cemento, porcentaje en peso del concreto, IVCemento, reacción con contaminantes, V.4Cemento, residuo insoluble, Tabla IV.1Cemento, resistencia a los sulfatos, V.4.11 Cemento, resistencia mecánica, IV.7Cemento, tiempo de fraguado, IV.6Cemento, transporte a granel, IV.13Cemento, volumen absoluto, VI.7.2Cemento aluminoso, IV.12; XVII.6.2Cemento blanco, XIII.14.1Cemento caliente, falso fraguado, IV.11Cemento de alta resistencia, Tabla IV.5Cemento de baja resistencia, Tabla IV.5Cemento de resistencia media, Tabla IV.5Cemento de resistencia muy alta, Tabla IV.5Cemento en sacos, IV.13Cemento Tipo I, IV.3; Tabla IV.4Cemento Tipo II, IV.3; IV.14; Tabla IV.4Cemento Tipo II, de clinker Tipo I, IV.8Cemento Tipo III, IV.3; Tabla IV.4; IV.9Cemento Tipo IV, IV.9; Tabla IV.4Cemento Tipo V, IV.9; IV.14 ; Tabla IV.4Cementos, mezcla, IV.16 Cementos, otros, IV.12Cementos, protección al refuerzo, IV.3Cementos con adiciones, IV.4Cementos con cenizas volantes, IV.1Cementos de albañilería, IV.12Cementos de escoria, IV.1Cementos de retracción controlada, IV.12Cementos puzolánicos, I.1.2; IV.1 Cementos resistentes a químicos, XVII.6.2Cementos resistentes a sulfatos, IV.3Cementos supersulfatados, IV.12; XVII.6.2Cenizas volantes, adiciones del cemento, IV.4Cenizas volantes, alta resistencia, Tabla XIII.1Cerchas electrosoldadas, XVIII.13Cerchas electrosoldadas, propiedades, XVIII.13.2 Chancada, III.1Cilindros, ensayo, falla típica, XI.7.2Cintas transportadoras, ventajas, IX.1.6

Cintas transportadoras de concreto, IX.1.6Clasificación de barras, XVIII.7.2; Tabla

XVIII.6; XVIII.3Clasificación de juntas, X.3 Clinker, IV.1Cloruro, concentración en el concreto, Tabla V.3 Cloruro de calcio, aditivo acelerador, VII.5.1Cloruro de sodio, impureza, III.9.2Cloruros en agua de mezclado, Tabla V.2Coeficiente de dilatación, incompatibilidad, I.1.3Coeficiente de dilatación térmica, X.3.2; XII.4Coeficiente de forma, agregados gruesos, III.12.1Coeficiente de fricción, Tabla XI.4Coeficiente de variación, XIV.5; XIV.7.3Coeficientes de variación, ensayos, Tabla XV.2Cohesión del concreto, asentamientos máximos, VII.4Colocación del concreto bajo agua, XIII.6.1Colocación del concreto en climas fríos, VII.5.1Colocación del concreto en pendientes, Figura IX.3Coloide, cemento, IV.2Columnas, juntas de construcción, X.3.4Columnas, recubrimientos mínimos, Tabla XVII.2Combinación de aditivos, precauciones, VII.8.4Combinación de agregados, III.4.2; Tabla III.1Combinación de agregados, ejemplo, Tabla

VI.2, Figura VI.1Combinación de agregados, selección, VI.3.3 Compactación, eficiencia, Figura IX.2Compactación manual, IX.3Compactibilidad, II.1.2; II.2.1Compatibilidad entre aditivos químicos, VII.8.4Componentes del concreto, calidad, VIII.3Componentes mineralógicos del cemento, Tabla IV.3Composición litológica de ultrafinos, Tabla III.4Composición y calidad, relación triangular, I.7.1, I.9Concreto, abrasión, Tabla II.10Concreto, abrasión por tránsito, XVI.4.1 Concreto, absorción de agua, VII.6Concreto, acción del fuego, XVI.5Concreto, agregados livianos, XII.5.3.4Concreto, agresividad del medio ambiente, XVII.2Concreto, agrietamiento, XI.7.1Concreto, agrietamiento, mecanismo básico, XVI.1.1Concreto, agua de curado, V.3Concreto, agua de mar, impurezas V.4.12Concreto, agua de mar, precauciones, V.4.12Concreto, agua de mezclado, V.2Concreto, antecedentes, I.1.2Concreto, aplastamiento, XI.8Concreto, bombeo por tuberías, IX.1.7Concreto, calentamiento por resistividad, VII.5.1Concreto, calidad potencial, XIV.1

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Concreto, características para el bombeo, IX.1.7Concreto, características generales, I.4Concreto, carbonatación, XV.4.2; XII.4.2; XVII.4.5Concreto, cintas transportadoras, IX.1.6 Concreto, colocación, IX.2Concreto, compactado con rodillo, XII.9Concreto, componentes, I.2Concreto, constitución, I.1.1Concreto, contenido de cemento, Figuras III.5 a III.7Concreto, contenido de cloruros, XVII.10.6Concreto, control en paredes delgadas, XIII.5.2Concreto, criterios de aceptación y rechazo,

XV2.2; XIV.11Concreto, curado, IX.4Concreto, daños por expansión de cal libre, XVII.4.2Concreto, defensa contra la agresión química, XVII.6.1Concreto, definición, I.1.1Concreto, deformabilidad, XII.5Concreto, desarrollo de calor, IV.10Concreto, desgaste, XVI.4Concreto, desviación estándar entre mezclas, XIV.9.2Concreto, deterioro físico, XVIConcreto, deterioro por abrasión, XVI.4.2Concreto, deterioro por causas químicas, XVI.4.3Concreto, diseño de mezclas, VIConcreto, diseños inversos, VI.10Concreto, dosificación por peso, VIII.4.1Concreto, dosificación por volumen, VIII.4.2Concreto, dosificación, VIII.4Concreto, edades de ensayo, XI.3Concreto, efectos de las impurezas, V.4Concreto, efectos del petróleo como impureza, V.4.8Concreto, ensayo de penetración, XV.4.3;

Tablas XV.1 y XV.2Concreto, ensayo esclerométrico, XV.4.2Concreto, ensayos a edades tempranas, XI.3Concreto, ensayos acelerados, XI.4Concreto, ensayos cualitativos, XV.4Concreto, ensayos de núcleos, XV.3.1Concreto, ensayos eco-sónicos, Tabla XV.3Concreto, ensayos en sitio, XV.2Concreto, estabilidad a la segregación, II.1.3Concreto, estabilidad química, XVIIConcreto, exposición a los sulfatos, XVII.6.3Concreto, factores que condicionan la

corrosión,XVII.10.2Concreto, fluencia, XII.7Concreto, fluidez, II.1.1Concreto, fuentes de variación de resistencia,

XIV.2; Tabla XIV.1Concreto, grado de control, XIV.11.2Concreto, impenetrabilidad, XVII.6.1

Concreto, impermeabilización con películas protectoras, VII.6

Concreto, impermeabilización, XVII.11.3Concreto, impurezas, aguas ácidas, V.4.4Concreto, impurezas, azúcares, V.4.6Concreto, impurezas, carbonatos, V.4.1Concreto, impurezas, sales de hierro, V.4.2Concreto, incorporadotes de aire, VII.7Concreto, inspección visual, Tabla XV.3Concreto, ley fundamental, XI.1Concreto, madurez, XV.4.4Concreto, manchas por eflorescencias, XVII.13.1Concreto, manejo, IXConcreto, mayoración de la resistencia

empleada en el cálculo, XIV.7.3Concreto, mecanismo de fractura, XI.7Concreto, mezclado, VIII; VIII.5Concreto, muestras moldeadas en sitio, XV.4.5Concreto, naturaleza heterogénea, XIVConcreto, orden de llenado de mezcladoras, VIII.5.3Concreto, paredes delgadas, XIII.5Concreto, paredes delgadas, características, XIII.5.1Concreto, paredes delgadas, límites de finos,

Tabla XIII.6Concreto, paredes delgadas, resistencia, XIII.5Concreto, pequeños volúmenes, VIII.2.1Concreto, plantas de mezclado, VIII.2.2Concreto, porcentaje en peso de los agregados, IIIConcreto, posible percolación, VII.6Concreto, premezclado comercial, VIII.2.3Concreto, preparación, VIIIConcreto, preparación y control, general I.3Concreto, preparación, procedimientos, VIII.2Concreto, producción mundial, I.1.2Concreto, propiedades térmicas, XII.4Concreto, protección contra la desagregación, XVII.2Concreto, radiografía, Tabla XV.3Concreto, rangos de resistencia, Figura I.2Concreto, recubrimientos mínimos, Tabla XVII.2Concreto, reparación, XVII.12Concreto, reparación por de daños por

ataque químico, XVII.7Concreto, requisitos resistentes del material

vaciado, XIV.7.4Concreto, resistencia a la tracción, XI.5Concreto, resistencia empleada en el cálculo, XIV.7.3Concreto, resistencia media con pocos

ensayos, XIV.11.1Concreto, resistencia potencial, XV.2.1Concreto, resistencias mecánicas, XIConcreto, resistencias, dispersión de resultados, XIV.9Concreto, retracción, XII.6

488



Concreto, riesgo de oquedades por terrones de arcilla, III.8.3

Concreto, sistema de transporte, IX.1.3Concreto, tamaño máximo, III.5; Figuras III.5 a III.7Concreto, tiempo de mezclado, VIII.5.4;

Figuras VIII.3 y VIII.4Concreto, tipos y usos, I.5Concreto, transporte, IX.1Concreto, vaciado vertical, IX.1.2Concreto, variabilidad de propiedades, XIVConcreto, variabilidad de propiedades, XIV.1Concreto, variación de los ensayos, XIV.2; Tabla XIV.2Concreto, variación de temperatura por

hidratación, IV.10, Figura IV.6Concreto, variaciones de calidad, XIV.2;

Tabla XIV.1; Tabla XIV.2Concreto, variaciones entre mezclas de igual

diseño, XIV.9.2Concreto, zonas dañadas, Figura XV.3Concreto arquitectónico, XIII.14Concreto celular, XIII.8Concreto colocado, evaluación, XVConcreto compactado con rodillos, XIII.9Concreto con agregados livianos, precauciones

en el bombeo, IX.1.7Concreto con fibras, proyectado, XIII.2.7; XIII.3.7Concreto con fibras, reparaciones, XIII.2.8 Concreto con fibras, sistema ‘prepack’, XIII.2.7Concreto confinado, XII.5.2Concreto de alta resistencia, componentes, XIII.1.1Concreto disparado, fraguado rápido, VII.5.1Concreto en masa, XIV.10.3Concreto en masa, colocación en Guri, XIII.10.6Concreto en masa, dosificación, Guri, XIII.10.4Concreto en masa, fresco, Guri, XIII.10.5Concreto en masa, juntas de construcción, XIII.10.7Concreto en masa, límites granulométricos,

Guri, Tabla XIII.8Concreto en masa, materiales empleados, Guri, XIII.10.2Concreto en masa, plantas de mezclado, Guri, XIII.10.3Concreto en masa, resistencia, XIII.10.1Concreto en masa, tamaño máximo, XIII.10.1Concreto en masa, transporte, Guri, XIII.10.6Concreto en masa, vibradores de inmersión, Tabla IX.3Concreto en obra limpia, IX.2.2Concreto endurecido, características, XIIConcreto endurecido, retracción hidráulica, II.3Concreto estampado, XIII.14.3Concreto fresco, alteraciones de la reología, II.5Concreto fresco, cambios en la fluidez, II.5.2;

Figura II.4Concreto fresco, características, II,

Concreto fresco, compactación, IX.3Concreto fresco, daños irreparables, IX.3.5Concreto fresco, efecto de los aditivos

químicos, VII.2; Tabla VII.1Concreto fresco, exudación, II.1.3Concreto fresco, índice de plasticidad, II.2.2Concreto fresco, mezclas ásperas, partículas

planas, III.12.1Concreto fresco, pérdida de fluidez, II.5.1; Figura II.4Concreto fresco, retracción de fraguado, II.3Concreto fresco, volumen de componentes, VI.7.5Concreto impreso, XIII.14.3Concreto índices de calidad, XIV.11.2Concreto liviano estructural, XIII.4Concreto premezclado, VIII.7Concreto premezclado, dosificación, VIII.7.2Concreto premezclado, resistencia, VIII.7.2Concreto premezclado, transporte, VIII.7.1Concreto proyectado, XIII.3Concreto proyectado, características, XIII.3.3Concreto proyectado, colocación, XIII.3.5Concreto proyectado, componentes, XIII.3.2Concreto proyectado, control de calidad, XIII.3.6Concreto proyectado, diseño de mezclas, XIII.3.4Concreto proyectado, métodos, XIII.3.1Concreto proyectado, procesos XIII.3.1Concreto proyectado, usos, XIII.3.7Concreto proyectado prehumedecido, XIII.3.1Concreto reforzado, I.1.3Concreto reforzado, ventajas, I.1.3Concreto simple, XIII.13Concreto simple, deformabilidad, XII.5.2Concreto texturizado, XIII.14.2Concreto vaciado bajo agua, XIII.6Concretos ásperos, II.2.1Concretos autonivelantes, VII.4Concretos coloreados, XIII.14.1Concretos con agregados livianos,

XIII.4.6; XIII.4.7; Tabla XIII.5 Concretos con fibras, XIII.2; XIII.2.2Concretos con fibras, causa de fallas, XIII.2.6Concretos con fibras, propiedades, Tabla XIII.2Concretos con fibras, tipos, XIII.2.3Concretos con fibras, usos, XIII.2.8Concretos convencionales, III.5Concretos de alta resistencia, XIII.1Concretos de alta resistencia, aplicaciones, XIII.1.5Concretos de alta resistencia, colocación y

curado, XIII.1.3Concretos de alta resistencia, dosificación,

XIII.1.2; Tabla XIII.1

489



Concretos de alta resistencia, influencia del tamaño máximo, III.5

Concretos de alta resistencia, limitaciones en el uso de ultrafinos, III.8.3

Concretos de asentamiento nulo, XIII.9Concretos de prueba, influencia del agua de

mezclado, V.5.2Concretos dudosos, XIV.11.3Concretos en masa, XIII.10Concretos en masa, incorporadores de aire, VII.7Concretos en masa, asentamiento, II.2.2Concretos epóxicos, XIII.12 Concretos especiales, XIIIConcretos expuestos a sulfatos, XVII.6.3: Tabla XVII.1Concretos impermeables, precauciones, VII.6Concretos ligeros, XIII.4Concretos livianos, asentamiento, II.2.2Concretos livianos, diseño, XIII.4.6Concretos livianos, durabilidad, XIII.4.11Concretos livianos, módulo de elasticidad, XIII.4.9Concretos livianos, resistencia a tracción, XI.5.4Concretos livianos, tipo de rotura, XIII.4.10Concretos para albañilería, III.8.2Concretos pobres, ultrafinos, III.8.2Concretos simples, juntas, XIII.13.2Concretos simples, limitaciones, XIII.13.2Concretos sin finos, XIII.7Concretos sin finos, agregados, XIII.7.1Concretos sin finos, dosificación, XIII.7.2Concretos sin finos, elaboración, XIII.7.3Condensados sulfonados de naftalina, VII.4 Condiciones anormales, muestras de control, XIV.10.1Conductividad del concreto, XII.4Conductividad eléctrica, humedad en

agregados finos, III.14.4Conductos de aluminio, áreas embutidas, XVII.10.8Conductos embutidos en el concreto, IX.2.3Congelación y deshielo, III.10; XVII.4.6Cono de Abrams, equipo de medición, Figura II.1Cono de Abrams, limitaciones, II.2.1 Cono de Abrams, medición, II.2.1; II.2.3Cono de Abrams, validez de resultados, II.2Consistencia, medición, II.2.2Consolidación del concreto,

procedimientos, Figura IX.3Constitución del cemento, IV.1Contenido de agua, reducción por aditivos, VII.3.3Contenido de agua, relación con el asentamiento, II.2.3Contenido de cemento, correcciones, VI.6.2Contenido de cemento, diseño de mezclas, Figura VI.3Contenido de cemento, dosis mínima, VI.6.3;

Tabla VI.13

Contenido de cemento, influencia en resistencia, III.5Control, grados, Tabla XIV.5Control adecuado, Tabla XIV.5Control de aditivos, mezclas de prueba, VII.8.1Control de calidad, criterios específicos, XIV.11.2Control de calidad, general, I.6Control de calidad, paredes delgadas, XIII.5.2Control de calidad de agregados, III.2; III.16Control de calidad de agregados, grado de

control, III.16.1Control de calidad de agregados, granulometría, III.16.2Control de calidad del concreto, XIV.10Control de calidad del concreto proyectado, XIII.3.6Control de calidad en obra, Figura XIV.4Control de la seguridad, XIV.7.2 Control de los aditivos, VII.8Cordón de soldadura, cálculo, XVIII.10.3Core drill. Véase: NúcleosCorriente impresa, protección catódica, XVII.11.1Corrosión, demora en aparición de efectos, XVII.8Corrosión, prevención, XVII.11Corrosión, protección, Tabla XII.1Corrosión, protección catódica, XVII.11.1Corrosión, resinas epóxicas, XVII.11.2Corrosión de elementos metálicos, curado, V.3Corrosión del acero, causas prácticas, XVII.10Corrosión del acero, defectos del concreto, XVII.10.4Corrosión del acero, grietas del concreto, XVII.9Corrosión del acero, humedad, XVII.10.1Corrosión del acero, mecanismo, XVII.9Corrosión del acero, mecanismo de

protección, XVII.9.1Corrosión del acero, porosidad, XVII.10.3Corrosión del acero, recubrimiento, XVII.10.5Corrosión del acero, reparación de daños, XVII.8Corrosión del acero, temperatura, XVII.10.1Corrosión del acero, tipo de metal, XVII.10.7Corrosión del concreto, XVII.2Corrosión electroquímica, VII.5.1Costos de ahorrar cemento, VII.3.2Couleau J., I.1.4COVENIN: Véase Norma COVENINCristalización, autosellado de grietas, XVI.3.2Cristalización de la pasta de cemento, XVII.3.3Criterios de aceptación, ensayos cualitativos, XV.4.6Criterios de aceptación del concreto, XIV.11.2; XV.2.2Criterios de aceptación y rechazo, XIV.11Criterios para rechazar concreto, XIV.11.3Cuantil, XVI.7.1; Figura XIV.3Cuantil, resistencia de diseño, VI.4.4Cuantil, responsabilidad de cambios, VIII.7.2Cuello de estricción, XVIII.6.3

490



Cuñetes, VIII.4.2Curado, cubiertas protectoras, IX.4.1Curado, duración y tipo de cemento, IX.4.1Curado, evaporación del agua, IX.4.1Curado, procedimientos, IX.4.1; IX.4.2 Curado acelerado, IX.4.2Curado acumulado, IX.4.2Curado al vapor bajo presión, IX.4.2Curado con agua de mar, corrosión, V.3Curado con vapor, IX.4.2; Figura IX.5Curado del concreto, IX.4Curado del concreto, fundamentos, IX.4.1Curado húmedo, resistencia, Figura IX.4Curado por rociado, IX.4.1Curva normal. Véase: Distribución normalCurva tensión-deformación, XVIII.5.4; XVIII.5.5Daños por reactividad de los agregados, III.10Daños por sismos, XV.8.4Defectos, detección, Figuras XV.2 y XV.3Deficiencia resistente, XV.8.1; XV.8.2Deniau, IX.3Densidad, XII.1Densificación del concreto fresco, métodos, IX.3Densificación deseada, identificación, IX.3.1 Densificación, mecanismos, IX.3.1Densímetros, VII.8.2Desagües industriales, aguas contaminadas, V.4.13Desarrollo de resistencia, concreto, XI.3; Figura XI.2Desarrollo de resistencias, aditivos, Figura VII.2Desechos orgánicos, XVII.1.5Desencofrado, IX.4.2; IX.5Desencofrado, edades recomendadas, Tabla IX.4Desencofrado, edades tempranas, IX.5Desencofrado, placas y losas, Tabla IX.4Desencofrado, resistencia mínima, IX.5Desencofrado, vigas, Tabla IX.4Desgaste del agregado liviano, XIII.4.3Desgaste del concreto, XVI.4Designación de barras de acero, XVIII.7.1;

Tabla XVIII.3; Tabla XVIII.4Deslavado de pasta de cemento, XVII.3.1Desviación estándar, cálculo, XIV.5; XIV.7.6Desviación estándar, cálculo con dos registros, XIV.5Desviación estándar, ensayos, XIV.9.1;

XIV.10.2; XIV.11.1; Tabla XIV.6Desviación estándar, factores de modificación, VI.4.4Desviación estándar, mezclas de concreto,

XIV.9.2; XIV.11.1Desviación estándar, número de ensayos, XIV.7.5Desviación estándar, resistencia de diseño, VI.4.4Desviación estándar, suma cuadrática, XVI.6Desviación estándar, valores esperados, Tabla XIV.5

Deterioro de las estructuras, XV.8.3Diámetros de núcleos, XV.3.1Difusividad, XII.4Dilatación térmica, XII.4Disco abrasivo, elaboración de juntas, X.3.1Diseño de mezclas, ajustes, VI.13Diseño de mezclas, ámbito de aplicación, VI.2Diseño de mezclas, cemento, VI.6.1 a VI.6.3Diseño de mezclas, concreto proyectado, XIII.3.4Diseño de mezclas, condiciones ambientales, VI.4.1Diseño de mezclas, datos de entrada, VI.4Diseño de mezclas, definición, VI.1Diseño de mezclas, ecuación de volumen, VI.7.5Diseños de mezcla, ejemplos, VI.16Diseño de mezclas, esquema, Figura VI.4Diseño de mezclas, fundamento, VI.2Diseño de mezclas, proporción entre agregados, VI.3.1Diseño de mezclas, receta ampliada, Tabla VI.15Diseño de mezclas, resistencia requerida, VI.4.4Diseño de mezclas, tipo de obra, VI.4.2Diseño de mezclas, variables influyentes, VI.2Diseño de mezclas de concreto, VIDiseño único, pequeños volúmenes, VI.14.1;

Tabla VI.14Diseños inversos, dosificación del concreto, VI.10Disgregabilidad, III.10Disgregabilidad de agregados, XVII.1.3Disgregabilidad de agregados, sulfatos, V.4.11Disgregabilidad por reacción con sulfatos, III.10Dispersión de la resistencia del concreto, XIV.9Distribución normal, XVI.6; Figuras XIV.1 y XIV.2Doblado en frío, ensayo, XVIII.6.4Docilímetro de Iribarren, equipo para medir

la consistencia, II.2.2Dosificación. Véase también: Diseño de mezclas Dosificación, ajustes, VI.13.1Dosificación, ejemplo, VI.1Dosificación, cantos rodados, ejemplo, VI.16Dosificación, corrección por humedad, VI.12Dosificación continua, equipos, VIII.5.1Dosificación en ambiente agresivo, ejemplos

3 y 4, VI.16Dosificación por peso, VIII.4.1Dosificación por peso, ejemplos, VI.16Dosificación por volumen, VIII.4.2Dosificación por volumen, ejemplo, VI.15; VI.16Dosificación por volumen, recetas, VI.14.1; VI.14.2Dudas sobre la calidad del concreto, XIV.11.3Durabilidad, agregados, II.4.8; Figura III.11Durabilidad, concretos livianos, XIII.4.11 Durabilidad, índice, Tabla XIII.2Durabilidad, porosidad, II.4.8

491



Durabilidad, valores de agua/cemento, VI.5.3 Eco-impacto, XV.7.2; Tabla XV.3 Eco-sónico, XV.7.2; Tabla XV.3Edad de ensayo, XIV.10.3Efectividad de la acción plastificante, VII.3.1Efecto de lubricación, aire incorporado, VII.7Efecto plastificante de un aditivo, VII.3.1Eficiencia de vibradores, Tabla IX.3Eflorescencias, causas, XVII.13.2Eflorescencias, prevención, XVII.13.3Eflorescencias, reparación, XVII.13.4Eflorescencias debidas al agua de mar, V.4.12Eflorescencias en el concreto, XVII.13.1Efluentes, ataque sobre el cemento, IV.14Efluentes industriales, agua de mezclado, V.4.10Efluentes industriales, aguas contaminadas, V.4.13Efluentes industriales, impurezas en los

agregados, III.9.2Elastómeros, sellado de juntas, X.6.2; X.6.3Electrodos, requisitos, XVIII.10; Tabla XVIII.8Elementos pretensados, vibrado, Tabla IX.3Elevadores, transporte del concreto, IX.1.3Eliminación de resultados, criterios, XIV.10.4; XIV.11.1Empalmes de barras de refuerzo, Tabla XVIII.7Empresas, calificación, XIV.9.3Encofrados deslizantes, IX.5Encofrados deslizantes, superplastificantes, VII.4Encofrados vibrantes, IX.3.2Endurecimiento del acero, XVIII.6.7Endurecimiento del concreto, general, I.10Ensayo a compresión, XI.2Ensayo a compresión, excentricidad, XI.2.2Ensayo a compresión, mecanismo de rotura, XI.2.4Ensayo a compresión, tasa de carga, XI.2.3Ensayo a la tracción pura, XI.5.3, XI.5.4Ensayo Brasileño, XI.5.2; XI.5.4 Ensayo colorimétrico, III.9.1; XVII.1.5 Ensayo de cilindros, desempeño, Tabla XV.1Ensayo de doblado en frío, XVIII.6.4Ensayo de flotabilidad, agregados, III.9.1Ensayo de medición de pulso ultrasónico, XV.4.1Ensayo de penetración, concreto, XV.4.3;

Figura XV.5; XV.6.3Ensayo de tracción indirecta, XI.5.2Ensayo de tracción por flexión, XI.5.1Ensayo esclerométrico, XV.4.2; Tabla XV.1; XV.6.2 Ensayo esclerométrico, confiabilidad, XV.4.2;

Tabla XV.2Ensayos, calidad de los agregados, III.3; III.16.4Ensayos, concretos de alta resistencia, XIII.1.4Ensayos, estructuras existentes, XV.3Ensayos, fase de construcción, XV.2.1

Ensayos, planificación, XIV.1Ensayos a 28 días, XIV.10.3Ensayos a edad temprana, XIV.10.3Ensayos a edades tardías, XIV.10.3Ensayos acelerados, IX.4.2; Figura IX.5; XI.4; XIV.11.1Ensayos acelerados, vapor a presión, XI.4Ensayos cualitativos, criterios de aceptación, XV.4.6Ensayos cualitativos del concreto, XV.4 Ensayos de control, número de probetas, XIV.10.2Ensayos de control de agregados, Tabla III.7Ensayos de madurez, XV.4.4; Figura XV.6; Tabla XV.1Ensayos del concreto, coeficiente de variación,

Tabla XV.2Ensayos del concreto, variaciones, XIV.9.1;

Tabla XIV.6Ensayos esclerométricos, IX.5Ensayos mal hechos, influencia, XIV.9.1Ensayos no destructivos, correlaciones con

resistencia, XV.6Ensayos no destructivos, métodos, XV.7Ensayos sin caping, influencia, XI.2.1Ensayos ultrasónicos, IX.5Envejecimiento del cemento, IV.15Epelboin Salomón, XVIII.9Equipos a usar, métodos de ensayo

COVENIN, Tabla III.7Erosión del concreto, XVI.4.3Esbeltez de la distribución normal, XVI.6Esbeltez de las probetas de ensayo,

corrección, XI.2.4Esclerómetro, XV.4.2Escoria siderúrgica, cementos supersulfatados, IV.12Escorias básicas, adiciones del cemento, IV.4Estabilidad química del concreto, XVIIEstadísticos, parámetros muestrales, XVI.5.1Estado Monagas, arena, ensayos de cemento, IV.7.1Estanqueidad, XII.3; Tabla XII.1Estricción, medida de la ductilidad, XVIII.6.3Estructuras, deficiencia resistente, XV.8.1; XV.8.2Estructuras existentes, ensayos, XV.3Estructuras existentes, evaluación, XV.8Evaluación de ensayos de resistencia, XIVEvaluación de estructuras existentes, XV.8 Evaluación de la calidad del concreto, XIV.11.1Evaluación de recubrimiento, XV.7.2Evaluación estadística, símbolos, XIV.4Evaporación del agua interna, factores, V.3Expansión controlada, morteros, XVII.12.6Exposición del concreto a sulfatos, XVII.6.3;

Tabla XVII.1Exudación en el concreto, II.1.3Fábrica Nacional de Cabillas, Venezuela, I.1.4

492



Factor de compactación, grado de plasticidad, II.2.2Factor de corrección, probeta de ensayo, XI.2.4Factor de minoración al corte, XI.6Factor de rango ponderado, XIV.5; Tabla XIV.3Falla del concreto, mecanismos, XI.7.3Falso fraguado del concreto, IV.11Falso fraguado severo, IV.11Ferroaluminato tetracálcico, Tabla IV.1Fibras, adherencia, XIII.2.4Fibras, concretos epóxicos, XIII.12Fibras, deformación, XIII.2.5Fibras, empleo como refuerzo, XIII.2.1 Fibras de refuerzo, concreto proyectado, XIII.3.7Fibras de vidrio, XIII.2.1; Tablas XIII.2 y

XIII.3; XIII.3.7Fibras en el concreto, propiedades, Tabla XIII.4 Fibras en el concreto, tensiones, XIII.2.2Fibras metálicas, XIII.2.1; XIII.3.7; Tablas XIII.2 y XIII.3Fibras para el concreto, tipos, XIII.2.3; Tabla XIII.3Fibras plásticas, XIII.2.1, Tabla XIII.3Fibras sintéticas, XIII.3.7Fibras vegetales, Tabla XIII.3Fibrocemento, XIII.2 Fibrocemento, fabricación, XIII.2.7Fillers, X.6.4Fillers, adiciones neutras del cemento, IV.4Finura Blaine, IV.8Finura del cemento, IV.8Finura del cemento, condicionante de la exudación, IV.8Finura del cemento, resistencias, IV.8, Figura IV.4Finura del cemento, influencia en la resistencia, IV.1Finura del cemento, superficie de contacto, IV.8Finura del cemento, velocidad de hidratación, IV.8FIOR, XVIII.2.1Flechas diferidas, retracción y fluencia, XII.7.3Fluencia, cálculo de deformaciones,

XII.7.2; Tabla XII.6Fluencia, definición y variables, XII.7.1 Fluencia, evolución, XII.7.2Fluencia, variación con el tiempo, Tabla XII.7;

Figura XII.3Fluencia del concreto, XII.7Fluidez del concreto fresco, temperatura,

II.5.2, Figura II.4Fluidez del concreto fresco, tiempo, II.5.1;

Figura II.4Fluidez del concreto, II.1.1Flujograma del diseño de mezclas, Figura VI.4Fosfatos, VII.3Fracción de agregado grueso, III.4.1Fracción defectuosa, XIV.7.7Fracción defectuosa, XVI.7.1; Figura XIV.3; XIV.7.2

Fracciones de agregados, combinación, III.6; Tabla III.1

Fraguado, alteración por materia orgánica, III.9.1Fraguado, efectos de los azúcares, V.4.6Fraguado, influencia de los bicarbonatos, V.4.1Fraguado del cemento, proceso, IV.2Fraguado del concreto, I.10Fraguado inicial, IX.2Fraguado inicial, retardo, VII.5.2Fraguado instantáneo, IV.1; IV.11Fraguado rápido, carbonato de sodio, V.4.1Frecuencia de mediciones del asentamiento, XIV.10.2 Frecuencia de muestreo, ensayos de agregados, III.16.2Fricción, resistencia al corte, XI.6.3Fuego, acción sobre el concreto, XVI.5; XVI.5.2Fuego, estimación de daños, XVI.5.5Fuego, reparaciones, XVI.5.6FRP, XIII.12Fundición, XVIII.2.2Galvanizado del acero, XVII.11.4Gauss, distribución o campana, XVI.6Gavera, VIII.4.2Gel, ultramicroporos, XII.2.1Gomas naturales, X.6.7Gradientes térmicos, concretos en masa, XIII.10Grado de alcalinidad del agua, resistencia, V.4.4Grado de control, Tabla XIV.5Grado de dispersión. Véase: Desviación estándarGrado de plasticidad, II.2.2Gráficos de control de calidad, XIV.12 Granito, fuente de agregado grueso, III.1Granulometría, alta resistencia, Figura XIII.1Granulometría, cambios, III.16.2Granulometría, control de calidad, III.16.2Granulometría, definición, III.4Granulometría, determinación, III.4.1Granulometría, influencia en la calidad, I.8, Figura I.4Granulometría adecuada, III.4.2Granulometría continua, VI.14.2Granulometría continua y trabajabilidad, III.4.2Granulometría de los agregados, lubricación, II.4.4Granulometrías discontinuas, segregación, III.4.2Grava, III.1Gravilla, III.1Grietas, sellado con resinas, XVI.3.3Grietas, sellos elasto-plásticos, XVI.3.6Grietas activas, XVI.1.2Grietas de secado, ancho, V.3Grietas debidas a retracción plástica, V.3Grietas estabilizadas, XVI.1.2Grietas muertas, XVI.1.2Grietas por retracción plástica, IX.4.1

493



Grietas por sobrecargas, XVI.2.2Grietas vivas, XVI.1.2Griffith, principio, XI.7.1Grout, XIII.11Grout, morteros sin retracción, IV.12Grouting. Véase: GroutGrúas, IX.1.4Grumos en el cemento, envejecimiento, IV.15Grupos de barras, recubrimiento, XVII.10.5Güinches, IX.1.3Gunite. Véase: Concreto proyectadoGuri. Véase: Concreto en masaHA-50, XVIII.11.1; XVIII.12.1; XVIII.13.2Hidratación del cemento, IV.2; Figura IV.2Hidratación del cemento, agua requerida, V.2Hidratación del cemento, inicio y duración, V.3Hidratación incompleta, falta de curado, V.3Hidratación temprana del cemento, IV.1Hidráulico, cemento, I.10Hidrocarboxilos, VII.5.2Hidróxido de potasio, agua de mezclado,

V.4.5, Tabla V.2Hidróxido de sodio, agua de mezclado, Tabla V.2Hidróxido de sodio, impureza en el concreto, V.4.5Hidróxidos carboxílicos, VII.3Hinchamiento de los agregados finos,

humedad, III.14Historia térmica, madurez, XV.4.4Horno de cemento, IV.1Humedad en los agregados, III.14; Figura III.10Humedad en los agregados, control, III.14; III.16.3Humedad en los agregados, lluvias, III.16.3Humedad en los agregados, modificación del

agua, III.14Humedad en los agregados, tipos, III.14;

Figura III.9Humus, impurezas en aguas de pantanos, V.4.13HYL, XVIII.2.1IMME, Universidad Central, IV.15 ; XII.2.4;

XIV.1; XV.1Impenetrabilidad del concreto, XVII.6.1Impermeabilización, VII.6 Impermeabilización, protección del concreto, XVII.11.3Impurezas, agua de curado, efectos, V.3Impurezas, agua de mezcla, V.2; V.5.1, Tablas V.1 y V.2Impurezas, efectos sobre el concreto, V.4Impurezas en el concreto, aceites, V.4.8Impurezas en el concreto, aguas ácidas, V.4.4Impurezas en el concreto, azúcares, V.4.6Impurezas en el concreto, carbonatos, V.4.1Impurezas en el concreto, concentraciones, V.4, V.5Impurezas en el concreto, sales de hierro, V.4.2

Impurezas en los agregados, III.9Impurezas en los agregados, sales naturales, III.9.2Incendio, degradación de resinas, XVII.11.2Incendio, elementos estructurales, XVI.5.4Incendio, estimación de daños, XVI.5.5Incendio, inspección del concreto, XVI.5.5Incendio, sustitución de elementos, XVI.5.6Incendios, características, XVI.5.1Incorporadores de aire, VII.7Incorporadores de aire, resistencia, VII.7 Índice de impacto, Tabla XIII.2Índice de plasticidad, concreto fresco, II.2.2Índices de calidad, concreto, XIV.9.1Índices de control de agregados, III.16.1Inertes. Véase: AgregadosInhibición del fraguado, azúcares, V.4.6Inhibidor de la oxidación, cemento, V.4Inhibidores, XVII.11.6Inicio del endurecimiento, IV.1 Inspección del agrietamiento, XVI.1.3Inspección visual, limitaciones, XV.7.2Ión cloruro, concreto, Tabla V.3Iones sulfato, ataque a agregados, V.4.11ISO, morteros normalizados, VI.11ISO, recomendaciones y guías, VII.8.2ISO-9000, guías, XIV.9.3ISO-RILEM, ensayo a compresión, XI.2; XI.2.4Inyección de resinas, grietas, XVI.3.3Juntas, clasificación, X.3Juntas, concretos simples, XIII.13.2Juntas, elementos de cálculo, X.2Juntas, generalidades, X.1Juntas, longitud máxima, X.2 Juntas, medio ambiente, X.5.1Juntas, reducción agrietamiento, X.1Juntas, rellenos rígidos, X.6.1Juntas, sellado, X.5Juntas, sellos contra presión de agua, X.6.9Juntas, ubicación, X.2Juntas a tope, X.4.1Juntas clave, X.4.2Juntas de acción combinada, X.3.3Juntas de construcción, X.3.4Juntas de contracción, X.3.1Juntas de dilatación, X.3.2Juntas de expansión, X.3.2; X.4Juntas de impermeabilización, X.5.2Juntas de protección mecánica, X.5.3Juntas de retracción, ancho, X.3.1Juntas de sellado. Véase: Sellos y SelladoJuntas de vaciado, cedazos desplegados, X.6.10Juntas en pavimentos o pisos, X.2; X.3.1

494



Juntas estructurales, resistencia al corte, XI.6.2Juntas frías, IX.1; IX.2Juntas llave, X.4.2Juntas sobrepuestas, X.4Juntas solapadas, X.4.3Kelly, penetrómetro, II.2.2Klinker. Véase: ClinkerLa Vega, industria del cemento, I.1.4Laboratorios. Véase: ASTM C1077Ladrillos, eflorescencias, XVII.13.2Laitance, IX.2.4Laminación del acero, XVIII.4Látex, XVI.3.4Látex acrílico, XIII.12 Látex no emulsionable, XVII.12.5Ley de Abrams, I.7; VI.5; XI.1; Figura XI.1Ley de Abrams, ajustes, VI.13.2Ley de Abrams, correcciones, VI.11Ley de Abrams, diferentes edades, VI.5.1Ley de Hooke, XII.5.3.1Ley de Saúl, madurez, IX.4.2Ley de Stokes, IV.8Lignitos, agregados, Tabla III.10Limitaciones en el uso de aditivos, VII.1Límite elástico convencional, XVIII.6.7Límites de porcentajes de ultrafinos, III.8.3;

Tabla III.5Límites granulométricos, Figura III.3Límites granulométricos, arena, III.4.1; Figura III.1Límites granulométricos, concreto en masa,

Tabla XIII.8Límites granulométricos, curvas promedio,

Figuras III.3 y III.4Límites granulométricos, diseño de mezclas,

Tabla VI.1Limo en agua de mezclado, efectos, V.4.7Lingotes, XVIII.2.2Longitud máxima de junta, X.2 Losas, juntas de construcción, X.3.4Losas, recubrimientos, Tabla XVII.2Losas, vaciado, IX.2Lubricación, características del mecanismo, II.4.1Lubricación, contenido de agua, II.4.3Lubricación, granulometría, II.4.4Lubricación, influencia de la pasta, II.4.2Lubricación, mecanismos, II.4Lubricación, rugosidad del agregado, II.4.6;

II.4.7; II.4.8Lubricación, tamaño máximo, II.4.5; II.4.7; II.4.8Madurez, IX.4.2Madurez, medición, XV.4.4; XV.6.4Magnesia, Tabla IV.1; Tabla IV.2

Mallas electrosoldadas, propiedades, XVIII.12.2Mallas electrosoldadas, uso, XVIII.12Manchas superficiales, agua de curado, V.3Manejo del concreto, guantes, VII.5.1Máquina de Los Ángeles, III.11Marcación del acero, XVIII.8Martillo de péndulo, XV.4.2Martillo de resorte, XV.4.2; Figura XV.4Masa específica, XII.1; XII.5.3.2Materia orgánica, agua de curado, V.3Materia orgánica, agua de mezcla, V.5, Tabla V.1Materia orgánica, determinación, III.9.1Materia orgánica, ensayos, III.9.1Materia orgánica, fraguado, III.9.1Material imprimante, X.6.2Materiales de sellado, X.6Materiales metálicos, juntas, X.6.1Matriz de la pasta de cemento, IV.2Mayoración, resistencia de cálculo, XIV.7.3Mecanismos de corrosión, refuerzos, XVII.9Mecanismos de densificación, IX.3.1Media móvil, XIV.11.2Medidor K., consistencia, II.2.2Mejoradores de resistencia, aditivos, VII.3.3Melamina, VII.4Mesa de caídas, consistencia, II.2.2Mesa de caídas, superplastificantes, VII.4Mesa vibrante, IX.3.3Método de la barra, reactividad potencial, III.10Método de Powers. Véase: Remoldeo de PowersMétodo VeBe, plasticidad, II.2.2Métodos de ensayo, concreto, Tabla XV.1Métodos de ensayo no destructivos, XV.7.1Mezcla de cementos, fraguado, IV.16Mezclado, cualidades, VIII.5Mezclado cruzado, VIII.5.1Mezclado del concreto, VIII.5Mezclado del concreto, orden de llenado, VIII.5.3Mezclado separado de la pasta, VIII.5.1Mezcladoras, VIII.5Mezcladoras, capacidad, VIII.5.2Mezcladoras, eje de inclinación variable, VIII.5.1Mezcladoras, eje horizontal, VIII.5.1Mezcladoras, eje vertical, VIII.5.1Mezcladoras, tipos, VIII.5.1; Figura VIII.2Mezcladoras a contracorriente, VIII.5.1Mezcladoras estacionarias, VIII.5.1Mezcladoras móviles, VIII.5.1Mezcladoras por gravedad, VIII.5.1Mezclas de cementos, precauciones, IV.16Mezclas de laboratorio, VIII.6Mezclas de prueba, VI.1

495



Mezclas de prueba, control de aditivos, VII.8.1 Mezclas de prueba, control de calidad, XIV.7.8Mezclas de prueba, laboratorio, XIV.7.8.2Mezclas de prueba, obra, XIV.7.8.1Microaleaciones, efectos en el acero, XVIII.5.7Microaleantes, XVIII.5.7Microporos del concreto, sellado, XVII.11.3Microsílice, adiciones del concreto, VII.1Microsílice, concretos alta resistencia, Tabla XIII.1MIDREX, XVIII.2.1Miembros estructurales, resistencia al corte, XI.6.2Ministerio de Obras Públicas, obras, I.1.4Modelo de lubricación, II.4; Figura II.3Modificadores, tiempos de fraguado, VII.5Módulo de elasticidad, XII.5.3; Tabla XIII.5; XVIII.6.2Módulo de elasticidad, cálculo, XII.5.3.4Módulo de elasticidad, variables, XII.5.3.3Módulo de elasticidad dinámico, XII.5.3.2Módulo de elasticidad normativo, XII.5.3.2Módulo de finura, cedazos, Tabla III.2Módulo de finura, definición, III.7; Tabla III.3 Módulo de finura, ventajas, III.7; Figura III.8Módulo de rigidez, XII.5.4Módulo de rotura, XI.5.1Módulo secante, XII.5.3.2Módulo tangente, XII.5.3.2Molienda del clinker, IV.1Morterosde cemento, expansión controlada, XVII.12.6Morteros de cemento, reparación, XVII.12.4Morteros de prueba, agua de mezclado, V.5.2Morteros expansivos, XIII.11Muelle de SIDOR, XIII.6.2Muestras, ensayos de resistencia, XIV.10.1Muestras moldeadas en sitio, resistencia, XV.6.5Muestras moldeadas en sitio, XV.4.5; Figura

XV.7; Tablas XV.1 y XV.2Muros, recubrimientos mínimos, Tabla XVII.2Nasser K.: Véase Medidor K. Neopreno, sellado de juntas, X.6.1; X.6.3; X.6.7Nitratos, VII.5.1Nitritos, VII.5.1Nivel de confianza, resistencia media, XIV.11.1NormaAWS D1.4, XVIII.10; Tabla XVIII.8; XVIII.10.2Norma COVENIN. Véase Anexo IVNorma COVENIN 28, cementos, IV.3; IV.5; IV.7; XVII.6.2 Norma COVENIN 109, cal libre, XVII.4.2Norma COVENIN 254, cedazos de ensayos, III.4.1Norma COVENIN 255, granulometría, III.4.1Norma COVENIN 256,

ensayo colorimétrico, III.9.1; XVII.1.5 Norma COVENIN 257,

contenido de terrones, III.8.3; XVII.1.5

Norma COVENIN 258, ultrafinos por tamizado, III.8.1Norma COVENIN 259,

ultrafinos por sedimentación, III.8.1Norma COVENIN 260, partículas livianas, III.9.1Norma COVENIN 262,

reactividad potencial, III.10; XVII.1.1Norma COVENIN 263,

peso unitario de agregados, III.13.1Norma COVENIN 264,

agregados gruesos, dimensiones, III.12.1Norma COVENIN 265, dureza, agregados gruesos, III.11Norma COVENIN 266,

desgaste, agregados gruesos, III.11Norma COVENIN 267,

desgaste, agregados gruesos (> 19 mm), III.11Norma COVENIN 268,

absorción, agregado fino, III.14; XII.2.4 Norma COVENIN 269,

absorción, agregado grueso, III.14; XII.2.4 Norma COVENIN 271,

disgregabilidad, agregados, III.10; XVII.1.3Norma COVENIN 272,

humedad superficial, agregado fino, III.14Norma COVENIN 274, agregados, vacíos, III.13.3Norma COVENIN 275,

impurezas, resistencia de morteros, III.9.1Norma COVENIN 276,

reactividad potencial, III.10; XVII.1.1 Norma COVENIN 277, agregados, impurezas, III.9Norma COVENIN 277, requisitos, agregados, III.4.1Norma COVENIN 304,

ensayo de doblado en frío, XVIII.6.4Norma COVENIN 316, barras con resaltes, XVIII.6Norma COVENIN 316,

designación, Tablas XVIII.3 y XVIII.4Norma COVENIN 338,

ensayo a la compresión, I.7.2; XI.2Norma COVENIN 339,

asentamiento, Cono de Abrams, II.2.1Norma COVENIN 341,

ensayo a tracción indirecta, XI.5.2Norma COVENIN 342,

ensayo de tracción, XI.5.1; XI.2.4Norma COVENIN 343, ensayo de tracción, XI.5.1Norma COVENIN 344, concreto fresco, XIV.10.1Norma COVENIN 345,

corrección por esbeltez, XI.2.4; XV.3.1Norma COVENIN 349, peso unitario, XII.1Norma COVENIN 350, resistencia a compresión, XI.2.4Norma COVENIN 351, aditivos químicos, VII.1Norma COVENIN 352, tiempo de fraguado, IV.6Norma COVENIN 354, mezclas de laboratorio, VIII.6

496



Norma COVENIN 355, aditivos incorporadores de aire, VII.1

Norma COVENIN 356, aditivos químicos, VII.1; VII.4; VII.8.2; VII.8.4; Tabla VII.1

Norma COVENIN 357, aditivos, VII.8.2Norma COVENIN 361,

barras y rollos de acero, XVIII.5.2Norma COVENIN 484, morteros, cubos de 2”, V.5.2Norma COVENIN 487, finura, permeabilímetro, IV.8Norma COVENIN 488, finura, turbidímetro, IV.8 Norma COVENIN 493, aguja de Vicat, IV.6Norma COVENIN 495,

cemento, calor de hidratación, IV.10Norma COVENIN 497,

morteros, resistencia a tracción, IV.7Norma COVENIN 498,

morteros, resistencia a compresión, IV.7Norma COVENIN 505, acero, alambres, XVIII.11Norma COVENIN 633, concreto premezclado,

VI.4.4; VIII.5.4; VIII.7; VIII.7.2; Tabla XIV.1 Norma COVENIN 803,

aceros, definiciones y clasificación, XVIII.1Norma COVENIN 935, cemento Portland-escoria, IV.5Norma COVENIN 1609, XV.4.2Norma COVENIN 1661, Poisson, coeficiente XII.5.3.2Norma COVENIN 1681,

propagación de ondas, XII.5.3.2; XV.4.1Norma COVENIN 1688,

frecuencias fundamentales, XII.5.3.2Norma COVENIN 1753, acciones sísmicas, XVIII.6.7Norma COVENIN 1753,

aditivos, limitaciones, XVII.11.5Norma COVENIN 1753, agrietamiento, control, XVI.2.4Norma COVENIN 1753,

agua de mezclado, ión cloruro, Tabla V.3Norma COVENIN 1753, agua de mezclado, XVII.5Norma COVENIN 1753,

agua/cemento, máximos, VI.5.3Norma COVENIN 1753, barras de refuerzo, XVIII.5.2Norma COVENIN 1753,

cálculo del módulo Ec, XII.5.3.4Norma COVENIN 1753, calidad de agregados, III.3Norma COVENIN 1753, calidad del agua, VIII.3.3Norma COVENIN 1753, calidad del concreto, I.6Norma COVENIN 1753, cemento de albañilería, IV.12Norma COVENIN 1753, concreto, compactación, IX.3Norma COVENIN 1753, concreto, estanqueidad, XII.3Norma COVENIN 1753, concreto, vaciado, IX.2.2Norma COVENIN 1753, concreto confinado, XVI.2.3Norma COVENIN 1753, concreto simple, XIII.13Norma COVENIN 1753,

conductos de aluminio, XVII.10.8

Norma COVENIN 1753,confiabilidad del diseño, VIII.7.2

Norma COVENIN 1753,contenido de sales, XVII.10.5; XVII.10.6

Norma COVENIN 1753, corte por fricción, XI.6.3Norma COVENIN 1753, criterios de aceptación, XIV.10Norma COVENIN 1753, cuantil, diseño, XIV.7.3Norma COVENIN 1753,

curado, requerimientos, IX.4.1; IX.4.2Norma COVENIN 1753, curado acumulado, IX.4.2Norma COVENIN 1753, estructuras, evaluación, XV.8Norma COVENIN 1753, flechas diferidas, XII.7.3Norma COVENIN 1753, juntas, disposición, X.1Norma COVENIN 1753, juntas de construcción, X.3.4Norma COVENIN 1753, juntas de expansión, X.3.2Norma COVENIN 1753,

juntas de impermeabilización, X.5.2Norma COVENIN 1753, juntas de retracción, X.3.1Norma COVENIN 1753,

materiales para el concreto, VIII.3Norma COVENIN 1753, mezclado, duración, VIII.5.4Norma COVENIN 1753, número de muestras, XIV.10.1Norma COVENIN 1753, Poisson, coeficiente XII.5.1Norma COVENIN 1753,

recubrimientos mínimos, XVII.10.5Norma COVENIN 1753, requisitos resistentes, XIV.7.5Norma COVENIN 1753, resistencia a la tracción, XI.5.4Norma COVENIN 1753,

resistencia a los sulfatos, XVII.6.3Norma COVENIN 1753,

resistencia al aplastamiento, XI.8Norma COVENIN 1753, resistencia al corte, XI.6.2Norma COVENIN 1753,

resistencia requerida del concreto, VI.4.4Norma COVENIN 1753,

retracción, refuerzo, XII.4; XII.6.4Norma COVENIN 1753, solape, longitudes, XVIII.9Norma COVENIN 1753, tamaño máximo, VI.4.2Norma COVENIN 1753, tubos embutidos, IX.2.3Norma COVENIN 1753, uso de aditivos, VII.1Norma COVENIN 1753, uso de laminados, XVIII.11.2Norma COVENIN 1756, estructuras dañadas, XV.8.4Norma COVENIN 1976, ensayos del concreto, XIV.1Norma COVENIN 2385,

agua de mezclado, V.5.1; V.5.2; XVII.5Norma COVENIN 2503, arena,

ensayos de cemento, IV.7.12Norma COVENIN 2830, morteros sin retracción, IV.12Norma COVENIN 3134, cemento con adiciones, IV.5Norma COVENIN 3400, impermeabilización, X.1Norma española UNE, IV.7Normas COVENIN, control de agregados, Tabla III.7

497



Normas de desempeño, IV.5Normas ISO, incendio, XVI.5.1; Figura XVI.2Núcleos, aceptación, XV.3.2Núcleos, concreto, XV.3.1; Tabla XV.1 Núcleos, número de ensayos, XV.3.1; XV.3.2Número de ensayos, VI.4.4; XIV.11.1 Número de muestras, agregados, III.16.2Número de muestras, concreto, XI.2Número de rebote. Véase: Ensayo esclerométricoNúmero mínimo de muestras, XIV.10.1Número mínimo de probetas por ensayo, XIV.10.2 Ondas ultrasónicas, humedad, III.14.5Ottawa, arena, IV.7.1Óxido de hierro, Tabla IV.2Palanquillas, XVIII.2.2Parámetros del universo, XIV.5.1Parámetros estadísticos, XIV.5; XIV.10.2 Parchesde reparación de concreto, XVII.12.4; XVII.12.7Paredes delgadas, ambientes agresivos, Tabla XIII.7Paredes delgadas, concretos, XIII.5Paredes delgadas, recubrimientos, Tabla XIII.7Paredes delgadas, retracción, XIII.5.1Partículas en suspensión, efectos, V.4.7Pasta de cemento, agentes agresivos, XVII.6Pasta de cemento, ataque, XVII.2; XVII.4 Pasta de cemento, cristalización, XVII.3.3Pasta de cemento, deslavado, XVII.3.1Pasta de cemento, deterioro, XVII.3; XVII.4Pasta de cemento, deterioro, ácidos, XVII.4.3Pasta de cemento, disolución, XVII.3.2Pasta de cemento, influencia en lubricación, II.4.2Pasta de cemento, matriz, IV.2Pavimentos, agrietamiento, XVI.2.2Pavimentos, compactación, IX.3.4Pavimentos, deterioro, XVI.4.1Pavimentos, juntas, X.2Peletización, XVIII.2.1Películas protectoras, concreto, VII.6 Penetrómetros, II.2.2Penetrómetros, tiempo de fraguado, IV.6Pequeños volúmenes de concreto, VIII.2.1Percolación, presiones, VII.6Percolación, autosellado de grietas, XVI.3.1Permeabilímetro Blaine, cemento, IV.8Pervibradores, IX.3Peso específico, XII.1Peso específico, agregados, III.13.3Peso unitario, agregado liviano, XIII.4.3 Peso unitario, agregados, III.13Peso unitario, valores típicos, XII.1Peso unitario compacto, III.13.2Peso unitario suelto, III.13.1; Tabla III.6

Petróleo, efectos en el concreto, V.4.8PH, aguas de mezclado, V.5, Tabla V.1PH, efectos en el concreto, V.4.4Picnómetros, VII.8.2Pilas de aireación, XVII.9.1Pilas de puentes, daños, XVI.4.2Pilas electroquímicas, XVII.9.1Pilotes prefabricados, Tabla IX.3Pintado del refuerzo, corrosión, XVII.11.4Piroplástica, condición, XIII.4.1Pistola de Windsor, XV.4.3Placas, recubrimientos, Tabla XVII.2Plasticidad, índice, II.2.2Plastificantes, aditivos, VII.4Poisson, coeficiente, XII.5.1Polietileno, X.6.3Polimerización, resinas, XVII.12.5Polímeros de polisulfuro, X.6.2Polímeros sintéticos, XIII.12Polimetilmetacrilato, XIII.12Polipropileno, XIII.2.1Poros, cemento hidratado, XII.2.2Poros, red interna, VII.6Poros del concreto, sellado, VII.6 Porosidad, XII.2Porosidad, agregado, XII.2.3Porosidad, concreto, corrosión, XVII.10.3Porrero, J. Véase: Anexo IIPortland. Véase: CementoPotencial de corrosión, protección, XVII.11.1 Potencial de media celda, XV.7.2; Tabla XV.3Prefabricación, encofrado, IX.3.2Premezclado, ajustes, VII.4Premezclado, empresas, II.5Premezclado, mezclado, VII.4Premezclado, transporte, VIII.7.1Prepack, concreto con fibras, XIII.2.7Principios de estadística, XIV.1; XIV.3Probabilidad de excedencia, XIV.11.1; Figura XIV.2Probabilidad de no excedencia, XIV.7.1Probabilidad de ocurrencia, XVI.6Probetas, corrección, XI.2.4; Tablas XI.1 y XI.2Probetas, rotura, XI.7.2Procedimiento Tremie, vaciado bajo agua, IX.2.4Proceso de fraguado, cemento, IV.2Procesos bajo control, XI.2Profundidad de grietas, XVI.1.3Promedio, XIV.5Promedio del universo, XVI.6Propiedades de los agregados, relación con la

calidad del concreto, III.15; Figura III.11Propiedades del concreto, principales relaciones, I.9

498



Propiedades normativas del acero, XVIII.6Propiedades térmicas del concreto, XII.4Protección catódica, pinturas, XVII.11.1Puente General Rafael Urdaneta, XIII.6.2 Puerto Cabello, pilotes de concreto, I.1.4Puzolanas, adiciones del cemento, IV.4Puzolanas, adiciones del concreto, VII.1Radio de acción del vibrador, Tabla IX.3Radiografía, limitaciones, XV.7.2Rango, XIV.5Rango, capacidad de acción de un aditivo, VII.4Rango muy alto, superplastificante, Figura VII.2Rango ponderado, XIV.5Rango ponderado, estimación de la

desviación estándar, XIV.10.2 Rango ponderado, factor, XIV.5; Tabla XIV.3Reactividad, III.10Reactividad, cementos con bajo contenido de

álcalis, control, III.10Reactividad, ensayos petrográficos, III.10Reactividad, ensayos químicos, III.10Recetas, mezclas de concreto, VI.1Rechazo del concreto, criterios, XIV.11.3Recubrimiento, Tabla XII.1Recubrimiento para el sellado de grietas, XVI.3.5Recubrimientos, evaluadores, Tabla XV.3Recubrimientos mínimos del concreto, Tabla XVII.2Red de microgrietas, XVII.4.5Reducción de segregación por aditivos, VII.4Reducción del hierro, XVIII.2.1Refuerzo metálico, reparación de daños por

corrosión, XVII.8Refuerzo contra la retracción, XII.6.4; Tabla XII.5Reglas vibratorias, IX.3Reglas vibratorias, IX.3.4Relación agua/cemento, alteraciones, Tabla XIV.1Relación triangular, aditivos modificadores, VII.3Relación triangular, ajustes en diseño de

mezclas, VI.13.1Relación triangular, aplicación en diseño de

mezclas, VI.6.1Relación triangular, Figura VII.1Relación triangular, influencia del tamaño

máximo, III.5Relación triangular, parámetros influyentes, I.7.1Relación triangular, VI.2Relación triangular, VI.6Remates de azufre, XI.2.1Remezclado del concreto, limitaciones, IX.2.2Remoldeo de Powers, método, II.2.2Reología, alcance, II.1Reología, alteraciones, II.5

Reparación de eflorescencias, XVII.13.4Reparación de estructuras submarinas, XIII.3.7Reparación de vías de agua, VII.5.1Reparación de concreto, incendios, XVI.5.6Reparación de grietas, XVI.3Reparación del concreto dañado por agentes

químicos, XVII.7Reparación del concreto, características del

parche, XVII.12.4Reparación del concreto, látex, XVII.12.5Reparación del concreto, limpieza de

superficies, XVII.12.2Reparación del concreto, materiales de

relleno, XVII.12.3Reparación del concreto, remoción de

material dañado, XVII.12.1Reparaciones con concretos epóxicos, XIII.12Representación gráfica del control de calidad

en obra, XIV.12; Figura XIV.4Requemado, retocado de grietas, XVI.2.5Resaltes, geometría, XVIII.6.6Resinas acrílicas, XVII.11.3; XVII.12.5 Resinas acrílicas, sellado de grietas, XVI.3.4Resinas epóxicas, XVI.4.1Resinas epóxicas, juntas de construcción, X.3.4Resinas epóxicas, limitaciones, X.3.4; XVI.3.3Resinas epóxicas, sellado de grietas, XVI.3.3Resinas epóxicas, uso como material de

reparación, XVII.12.7Resinas epóxicas adherentes, XVII.12.1Resinas vinílicas, XVII.12.5Resistencia, curado al vapor, Figura IX.5Resistencia, curado húmedo, IX.1.4Resistencia, evaluación de ensayos, XIVResistencia, pérdida por vacíos, IX.3.1Resistencia, relación con a/C, XI.1Resistencia, valores anormalmente bajos, XIV.7.2Resistencia a compresión, influencia de la

probeta, XI.2.4Resistencia a compresión, relación con a, Fórmula (1.2)Resistencia a compresión, variaciones en

morteros de prueba, V.5.2Resistencia a la abrasión, uso de

superplastificantes, VII.4Resistencia a la compresión, tamaño máximo

óptimo, III.5; Figura III.7Resistencia a la tracción del acero, XVIII.6.1Resistencia a la tracción del concreto, XI.5Resistencia a la tracción indirecta del concreto,

Tabla XIII.5Resistencia a la tracción, requerimientos, XVIII.6.7Resistencia a tracción vs compresión, XI.5.4

499



Resistencia a tracción, variables influyentes, XI.5.4Resistencia al aplastamiento, XI.8Resistencia al corte Vs. compresión, XI.6.1Resistencia al corte, XI.6 Resistencia al desgaste, máquina de Los Ángeles, III.11Resistencia cedente, XVIII.6.2Resistencia de los agregados, influencia de los

gruesos, III.11Resistencia de los agregados, limitaciones, III.11Resistencia de morteros Vs. resistencia de

concretos, Figura IV.3Resistencia del agregado liviano, XIII.4.3Resistencia del concreto, crecimiento, XI.3; Tabla XI.3Resistencia del concreto, efecto de la

temperatura, XVI.5.2Resistencia del concreto, influencia de carbonatos

y bicarbonatos, V.4.1Resistencia del concreto, influencia de las aguas

ácidas, V.4.4Resistencia del concreto, influencia de las

aguas alcalinas, V.4.5Resistencia del concreto, influencia de

las impurezas inorgánicas, V.4.3Resistencia del concreto, influencia del agua de

mar, V.4.12Resistencia del concreto, probabilidad de

ocurrencia, XIV.11.2Resistencia del concreto, rangos, Figura I.2Resistencia del concreto, reducción por

presencia de petróleo, V.4.8Resistencia del concreto, reducción por uso

de aguas contaminadas, V.4.13Resistencia del concreto, reducción, aguas

contaminadas por efluentes, V.4.10Resistencia del concreto, relación con

resistencia de los agregados, III.11Resistencia del concreto Vs. resistencia de

morteros, Figura IV.3Resistencia en obra Vs. cilindros de ensayo, XI.2Resistencia especificada en el proyecto

estructural, XIV.7.1Resistencia mecánica, variables influyentes, XI.3Resistencia mecánica de los cementos,

determinación, IV.7Resistencia media a usar en el diseño de la

mezcla de concreto, XIV.7.4 Resistencia media con pocos ensayos, nivel

de confianza, XIV.11.1Resistencia media del concreto, incertidumbre, XIV.11.1Resistencia media del concreto, medida de la

calidad, XIV.11.1Resistencia potencial del concreto, XV.2.1

Resistencia requerida, diseño de mezclas, VI.4.4Resistencias, mayoración del valor empleado

en el cálculo, XIV.7.3Responsabilidades por daños en el

concreto, XVI.2.7Resultados de resistencia anómalos, XIV.10.4Retardadores, aditivos, VII.5.2Retracción, cálculo, XII.6.3; Tabla XII.4Retracción, definición y variables, XII.6.1; XII.6.3Retracción, factores influyentes, II.3Retracción, incremento con la edad, Tabla XII.2Retracción, juntas, X.3.1Retracción, origen, II.3Retracción, refuerzo, XII.6.4Retracción, variación con el tiempo, XII.6.2Retracción compensada, XIII.11Retracción de fraguado, grietas, XVI.2.5Retracción de fraguado, mitigación de efectos, II.3Retracción de fraguado, pérdida del agua de la

mezcla, II.3Retracción del concreto, XII.6Retracción en estado endurecido, grietas, XVI.2.5Retracción evolución, XII.6.2Retracción hidráulica, concreto endurecido, II.3Retracción impedida, XII.6.5Retracción plástica, ambiente de curado, V.3Retracción plástica, grietas, V.3; XVI.2.5 Retracción plástica: Véase Retracción de fraguadoRevibrado del concreto, XI.2Revibrado, IX.3.5RILEM-ISO, resistencia mecánica del cemento, IV.7Río Claro, arena usada en Guri, XIII.10.2Rugosidad del agregado, influencia en mecanismo

de lubricación, II.4.6Sacarosa, VII.5.2Saco de cemento, unidad de medida, IV.13Sacos de cemento, almacenamiento, IV.15Sacos de cemento, almacenamiento, VIII.3.2Sacos de cemento, IV.13Sal de Candlot, V.4.11, XVII.4.4Sal de Epson, XVII.13.2Sal de Glauber, XVII.13.2Sales, tolerancias en aguas de mezclado, Tabla V.2Sales de Zinc, VII.3Sales de hierro, concentraciones en agua

de mezclado, Tabla V.2Sales en el concreto, contenidos tolerables, XVII.10.6Sales inorgánicas, tolerancias en el concreto, V.4.3Sales minerales, contenido total tolerable en

agua de mezclado, V.5Sales naturales, impurezas en los agregados, III.9.2Salud, riesgo en el uso de aditivos, VII.5.1

500



Sandblast, XVII.12.2Sangrado: Véase: ExudaciónSaque de agregados, III.16.1Saque, mina de agregados, III.2.2Saques de agregados, I.2Schmidt, martillo, XV.4.2Segregación del concreto, Tabla XIV.1Segregación, definición, III.6Segregación, estabilidad, II.1.3Segregación, formas de evitarla, III.6Segregación, propensión según medición con

el Cono de Abrams, II.2.1Segregación, reducción por aditivos, VII.4Segregación, relación con los agregados, II.1.3Segregación, riesgo, IX.3.1Seguridad de la obra, amenaza sobre, XIV.11.3Seguridad estructural, relación con el

promedio de la resistencia, XVI.7.1; XIV.7.2Selección de muestras de ensayo, XIV.1Selección de terceos para la toma de muestras, XIV.10.1Selenitosos. Véase: Agregados selenitososSellado, materiales de aplicación en caliente, X.6.5Sellado de grietas, Tabla XVI.3Sellado de grietas con resinas, XVI.3.3; XVI.3.4Sellado de juntas, X.5Sellado de juntas, desempeño, X.7 Sellado de juntas, materiales, X.6; X.6.1 a X.6.8Sellado de juntas, materiales con propiedades

plásticas, X.6.4Sellos de juntas, elementos preformados, X.6.7Sellos de juntas, impermeabilizantes, X.6.8Separación de juntas de retracción, X.3.1Shotcrete. Véase: Concreto proyectadoSIDOR, primera colada, I.1.4Silicato dicálcico, Tabla IV.1Silicato tricálcico, alta proporción, IV.3Silicato tricálcico, Tabla IV.1Sílice, Tabla IV.2Siliconas, XVII.11.3Silicones, X.6.2Sinterización, XVIII.2.1Sismos, agrietamiento en estructuras, XVI.2.3; XVI.2.4Sismos, concreto confinado, XII.5.2Sismos, estructuras dañadas, XV.8.4Sismos, riesgo de inestabilidad, XVI.2.3Sistema tipo túnel. Véase: Paredes delgadasSistema tipo túnel, uso de superplastificantes, VII.4Sistema túnel, IX.5SIVENSA, I.1.4; XVIII.5.1Smeaton J, I.1.2Sol, coloide del cemento, IV.2Solapes de barras de acero, XVIII.9

Soldadura a tope, XVIII.10.1Soldadura con solape, XVIII.10.2Soldadura de barras de refuerzo, XVIII.10Soldadura, configuración del biselado, Tabla XVIII.9Soldadura, control de calidad, XVIII.10.4Speedy-Vac, humedad en agregados finos, III.14.3Sulfato de calcio, impurezas en los agregados, III.9.2Sulfato de magnesio, concentraciones

permisibles en agua de mezclado, Tabla V.2Sulfato de sodio, agua de mezclado, valores

máximos tolerables, Tabla V.2Sulfatos, cementos resistentes, XVII.4.4Sulfatos, concentración, XVII.6.3; Tabla XVII.1Sulfatos, impurezas en el concreto, V.4.11Sulfito de sodio, concentraciones tolerables

en agua de mezclado, Tabla V.2Sulfoaluminatos de calcio, XVII.4.4Supercemento, Tabla IV.5Superficie de falla del concreto, XI.7.3Superplastificantes, aditivos, VII.4Superplastificantes, efectos en la resistencia a

la compresión, Figura VII.2Tamaño máximo, definición, III.5Tamaño máximo, influencia en lubricación, II.4.5Tamaño máximo, limitaciones, VI.5.2 y XV.2Tamaño máximo, resistencia, III.5; Figura III.5Tamaño máximo permitido, VI.4.2Tamizado con agua, ultrafinos, III.8.1Tamizado del cemento, determinación de grumos, IV.15Taponamiento de vías de agua, VII.5.1Tapping, XVII.13.3Tasa de evaporación del agua interna, factores, V.3Temperatura, efecto en el agrietamiento, XVI.2.6Temperatura, efectos sobre la resistencia del

acero, XVI.5.3Temperatura, pérdida de resistencia del

concreto, XVI.5.2Temperatura ambiental, cambios en la

fluidez, II.5.2, Figura II.4Temperatura del cemento, efectos esperados, IV.11Temperatura del concreto, estimación según

ACI 305 R, IV.11Temperatura máxima del cemento suministrado, IV.11Tenor, mineral de hierro, XVIII.2Terceo, IX.1.1Textura superficial, agregados gruesos, III.12.2Textura superficial, cantos rodados, III.12.2Textura superficial, materiales de trituración, III.12.2Tiempo de espera, pérdida de fluidez del

concreto fresco, II.5.1; Figura II.4Tiempo de fraguado del cemento, definición, IV.6

501



Tiempo de fraguado, influencia de las impurezas inorgánicas, V.4.3

Tiempo de fraguado, influencia de los aditivos, VII.1Tiempo de mezclado del concreto, VIII.5.4;

Figuras VIII.3 y VIII.4Tiempo de vibrado, IX.3.1Tiemposde fraguado, afectación por carbonatos, V.4.1Tiempos de fraguado, modificadores, VII.5Tiempos de fraguado, retardos por aditivos, VII.3Tiempos de fraguado, variaciones en morteros de prueba, V.5.2Tipo de cemento y duración del curado, IX.4.1Tipo de cemento, calor de hidratación, Figura IV.5Tiposde cemento, composición usual, IV.3; Tabla IV.4Tipos de cemento, IV.3; Tabla IV.4Tipos de dispersiones de la resistencia del concreto,XIV.9Tipos de mezcladoras, VIII.5.1Tixotropía del concreto, II.1Tixotropía, aditivos mejoradores, VII.4 Tixotropía, IX.3; IX.3.1Tixotropía, propiedad del concreto, II.1.2Toma de muestras, ensayos de resistencia, XIV.10.1Toma de muestras, frecuencia, XIV.10.1Torres grúas, IX.1.4Torres trepadoras, IX.1.4Torsionado en frío del acero, XVIII.5.5Trabajabilidad percibida, VIII.4.2Trabajabilidad, condiciones para el bombeo, IX.1.7Trabajabilidad, medición con el Cono de

Abrams, II.2.1Trabajabilidad, propiedad del concreto fresco, II.2Trabajabilidad, relación con la fluidez, II.1.1Tracción pura, ensayo, XI.5.3Transporte del concreto, IX.1Transporte por tuberías, longitud equivalente,

Tabla IX.1Tremie, sistema, XIII.6.1Tremie, vaciado bajo agua, IX.2.4Trompa de elefante, XIII.10.6Trompos, VIII.5.1Tuberías de concreto, ataque químico, XVII.4.3Tuberías de concreto, destrucción por aguas

de montaña,. V.4.4Tuberías, bombeo del concreto, IX.1.7Tubos embutidos, paso de gases o vapor, IX.2.3Tubos para el vaciado del concreto, IX.1.2Turbas, impurezas de aguas provenientes

de pantanos, V.4.13Turbidímetro de Wagner, determinación de

la finura del cemento, IV.8Two Union Square, Seattle, XIII.1

Ultrafinos, acción puzolánica, III.8.2Ultrafinos, acumulaciones, III.8.3Ultrafinos, caracterización, III.8; III.8.1Ultrafinos, composición litológica, Tabla III.4Ultrafinos, efectos de la arcilla, III.8.2Ultrafinos, efectos de materiales calizos, III.8.2Ultrafinos, efectos en el concreto fresco, III.8.2Ultrafinos, componentes silíceos, III.8.2Ultrafinos, influencia en la lubricación, II.4Ultrafinos, limites en su uso, III.8.3Ultrafinos, porcentajes permisibles, III.8.3; Tabla III.5Ultrafinos, precauciones, III.8.3Ultrafinos, subproducto de la trituración, III.8.3Ultrafinos, terrones, III.8.3Ultrafinos, uso en concretos pobres, III.8.2Ultramicroporos, XVII.10.3Ultramicroporos del gel, XII.2.1Ultrasónico-eco, limitaciones, XV.7.2Ultrasonido, aplicaciones, XVI.5.5Ultrasonido-eco, Tabla XV.3UNE, norma española, IV.7Unidad de mezcla = TerceoVaciado bajo agua, dosificación, IX.2.4Vaciado bajo agua, IX.2.4Vaciado de columnas, IX.2.2Vaciado de losas y vigas, IX.2.1Vaciado del concreto, espesor de capas, IX.2.1; IX.3.1Vaciado del concreto, IX.2Vaciado por capas, IX.3.1Vaciados continuos, cambios de asentamiento, II.5.2Vaciados de segunda etapa, XIII.11Vaciados verticales, IX.2.2Valor ficticio de la relación agua/cemento, VII.3.1Variabilidad debido a ensayos mal hechos, XIV.11.1Variable tipificada de la distribución

normal, XVI.6; Tabla XIV.4Variación de los ensayos del concreto, XIV.2;

Tabla XIV.2Variaciones de la resistencia debidas al

ensayo, XIV.9.1Variaciones en la calidad del concreto,

orígenes, XIV.2; Tabla XIV.1VeBe, consistómetro, XIII.9Velocidad de hidratación, finura del cemento, IV.8Velocidad de pulso ultrasónico, XV.4.1;

Figura XV.1; XV.6.1Velocidad de pulso ultrasónico, aplicaciones,

Tabla XV.3Velocidad de pulso ultrasónico, correlación

con resistencia, XV.6.1Velocidad de pulso ultrasónico, limitaciones, XV.7.2

502



Velocidad de pulso ultrasónico, varianza, XV.4.6;Tablas XV.1 y XV.2 Venezuela, industria siderúrgica, XVIII.5.1Ventanas, vaciado de columnas, IX.2.2Vibración del concreto, otros métodos, IX.3.6Vibración del concreto, tiempo de vibrado, IX.3.1Vibración externa, IX.3.2 Vibrado, compactación, IX.3Vibrador de cuña, IX.3.1Vibrador neumático, IX.3.1Vibradores, contacto con las barras de

refuerzo, IX.3.1Vibradores, rendimiento de compactación,

Tabla IX.3Vibradores de inmersión, IX.3.1Vibradores de inmersión, características, Tabla IX.3Vibradores de inmersión, frecuencias

recomendadas, IX.3.1; Tabla IX.3Vibradores en batería, IX.3.1Vibradores internos, zona de influencia,

IX.3.1; Tabla IX.3Vicat J., I.1.2; I.1.4Vicat, aguja para medición de tiempo de fraguado, IV.6Vigas, recubrimientos mínimos, Tabla XVII.2Vigas, vaciado, IX.2Viscosidad del concreto, II.1Volteo, camión transportador, IX.1.5Volumen de vacíos, agregados, III.13.3Wagner, turbidímetro, IV.8Water Tower Place, Chicago, XIII.1Waterstops, X.6.8Windsor, pistola, XV.4.3Yeso, Tabla IV.1; Tabla IV.2Yeso, impurezas en los agregados, III.9.2Zirconio, fibras de vidrio, XIII.2.1Zona anódica artificial, XVII.11.1Zonas anódicas, XVII.9.2Zonas catódicas, XVII.921Zonas granulométricas, diseño de mezclas, VI.3.1Zonas sísmicas, uso de barras de acero, XVIII.5.5

503



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