P r i m e r aE d i c i n
EB201
Diseo y Control de
Mezclas de
Concreto
COPIA EN BORRADOR NO PARAREFERENCIA O DISTRIBUCION
BOLETN DE INGENIERA EB201
Diseo y Control de Mezclas de Concreto
Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, y Jussara Tanesi
5420 Old Orchard RoadSkokie, Illinois 60077-1083 EE.UU.847.966.6200 Fax 847.966.9781www.cement.org
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COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
2004 Portland Cement Association
Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este librose puede reproducir de cualquier forma sin permiso escritodel editor, la nica excepcin se dar cuando un crticodesee citar pasajes cortos en una resea escrita para unarevista o peridico.
ISBN 0-89312-233-5
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EB201.01
ADVERTENCIA: El contacto con el concreto, mortero,cemento o mezclas de cemento hmedos (frescos, noendurecidos) puede causar IRRITACIN DE LA PIEL,QUEMADURAS QUMICAS SEVERAS (TERCERGRADO) o DAOS SEVEROS DE LOS OJOS. Laexposicin frecuente se puede asociar con irritacin y/odermatitis alrgicas de contacto. Use guantes imperme-ables, camisa de manga larga, pantalones largos y pro-teccin adecuada para los ojos al trabajar con estosmateriales. Si usted va a permanecer sobre una superfi-cie de concreto hmedo, use botas impermeables sufi-cientemente largas para impedir que el concreto entre enellas. Lave inmediatamente la piel para limpiar cualquier residuo del concreto, mortero, cemento y mezcla decemento hmedos. Limpie inmediatamente los ojos conagua limpia despus del contacto con estos materiales.El contacto indirecto a travs de la ropa puede ser tanserio como el contacto directo, por lo tanto limpie inmedi-atamente el concreto, mortero, cemento o mezcla decemento hmedos de la ropa. Busque cuidados mdicos rpidamente si siente molestia severa o persistente.
Los autores de este boletn son:Steven H. Kosmatka, Director de Investigacin y Servicios Tcnicos de la PCABeatrix Kerkhoff, Ingeniera civil, Normas de Productos y tecnologa de la PCAWilliam C. Panarese, Ex gerente de los Servicios de Informacin de la Construccin de la PCAJussara Tanesi, Ingeniera civil, SaLUT, Inc. Gerente del laboratorio de concreto del TFHRC-FHWA
ii
Palabras-clave: acabado, aditivos, agregados, agua de mezcla, ridos, cambios de volumen. cemento, clima caluroso,clima fro, colado, concreto con aire incluido, concreto con aire incorporado, concreto de alto desempeo, concreto decemento portland, concreto especial, curado, dosificacin, durabilidad, ensayos, fibras, hormign, materiales cementantessuplementarios, mezclado, normas, proporcionamiento de la mezcla y pruebas.
RESUMEN: Este libro presenta las propiedades del concreto necesarias en la construccin, incluyndose resistencia y dura-bilidad. Todos los ingredientes del concreto ( materiales cementantes, agua, agregados, aditivos y fibras) se revisan para laoptimizacin de su uso en el diseo y en el proporcionamiento de las mezclas de concreto. Se hacen extensivas referenciasa las normas ASTM, AASHTO, ACI, COVENIN, IRAM, NCh, NMX, NTC, NTE, NTP, UNIT aplicables. Se aborda el usodel concreto desde el diseo, hasta el dosificacin, mezclado, transporte, colado, consolidacin, acabado y curado. Los con-cretos especiales, incluyndose los concretos de alto desempeo, tambin se revisan.
REFERENCIA: Kosmatka, Steven H.; Kerkhoff, Beatrix; Panarese, William C.; y Tanesi, Jussara: Diseo y Control de Mezclasde Concreto, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, EE.UU., 2004.
Las fotos de la portada ensean el concreto premezclado al elevarse por una gra yun cubo hacia el trigsimo noveno piso de un rascacielos en Chicago. (69991, 70015)
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Captulo 1Fundamentos del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Concreto Recin Mezclado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Sangrado y Asentamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Consolidacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Hidratacin, Tiempo de Fraguado, y Endurecimiento . . . 5
Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Velocidad de Secado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Peso Unitario (densidad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Permeabilidad y Estanquidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Resistencia a Abrasin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Estabilidad de Volumen y Control de Fisuracin
(agrietamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Resistancia al Congelamiento y Deshielo . . . . . . . . . . . . . 13Reactividad lcali-Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Carbonatacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Resistencia a los Cloruros y Corrosin de la Armadura . 16Resistencia Qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Sulfatos y Cristalizacin de Sales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Exposicin al Agua del Mar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Etringita y Expansin Retardadas por Calor
Inducido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Expansin Retardada por Calor Inducido . . . . . . . . . . 20
Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Captulo 2Cementos Portland, Cementos Adicionados y Otros Cementos Hidrulicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
El Inicio de una Industria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Produccin del Cemento Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Tipos de Cemento Portland en Los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . 30
Tipo I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Tipo II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Tipo III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Tipo IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Tipo V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Cementos con Aire Incluido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Cemento Portland Blanco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Cementos Hidrulicos Adicionados (mezclados o compuestos) en los EE.UU.. . . . . . . . . . . 31
Tipo IS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Tipo IP y Tipo P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Tipo I (PM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Tipo S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Tipo I (SM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Cementos Hidralicos en los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Tipo GU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Tipo HE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Tipo MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Tipo HS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Tipo MH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Tipo LH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Cemento Hidrulico de Escoria en los EE.UU. . . . . . . . . . . 38Cementos Portland Modificados Norteamericanos . . . . . . . 38Cementos Especiales en los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Cementos de Albailera (Masonera, Mampostera) y Cementos Mortero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Cementos Plsticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Cemento Finamente Molido (Cementos Ultra Finos) . . . 41Cementos Expansivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Cementos para Pozos Petroleros (Petrolferos) . . . . . . . . 42Cementos con Adiciones Funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos Repelantes al Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos de Fraguado Regulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos de Geopolmeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos de Etringita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos de Endurecimiento Rpido . . . . . . . . . . . . . . . 42Cementos de Aluminato de Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Cementos de Fosfato de Magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Cementos en Latinoamrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Cementos en Argentina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Cementos en Bolivia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Cementos en Chile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Cementos en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Cementos en Costa Rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Cementos en El Salvador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Cementos en Mxico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Cementos en Per . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Cementos en Uruguay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Cementos en Venezuela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Usos de los Principales Tipos de Cementos en
Latinoamrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Cemento Portland Normal u Ordinario . . . . . . . . . . . . 49Moderada Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . 49Alta Resistencia Inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Bajo Calor de Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Alta Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Blanco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Cementos Portland Modificados . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Cementos Portland Adicionados (Mezclados) . . . . . . . 49
Eleccin y Especificacin de Cementos. . . . . . . . . . . . . . . . . 50Disponibilidad de Cementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
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Contenido
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Aplicaciones Relacionadas con el Almacenamientode Agua Potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Especificaciones Canadienses y Europeas . . . . . . . . . . . . 52Compuestos Qumicos e Hidratacin del
Cemento Portland. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Silicato Triclcico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Silicato Diclcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Aluminato Triclcico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Ferroaluminato Tetraclcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Sulfato de Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Agua (Evaporable y No-evaporable) . . . . . . . . . . . . . . . . 56Propiedades Fsicas del Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Tamao de las Partculas y Finura . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Sanidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Consistencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Tiempo de Fraguado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Agarromiento Prematuro (Falso Fraguado y
Fraguado Rpido) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Resistencia a Compresin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Calor de Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Prdida por Calcinacin (Prdida por Ignicin,
Prdida al Fuego) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Peso Especfico (Densidad) y Densidad Relativa
(Densidad Absoluta, Gravedad Especfica) . . . . . . . 67Densidad Aparente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Anlisis Trmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Anlisis por Termogravimetra (TGA) . . . . . . . . . . . . . . . 68Anlisis Trmico Diferencial (DTA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Calorimetra Diferencial de Barrido (DSC). . . . . . . . . . . . 69
Ensayos Virtuales de Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Transportacin y Envase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Almacenamiento del Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Cemento Caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Captulo 3Ceniza Volante, Escoria, Humo de Slice y PuzolanasNaturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Cenizas Volantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Escoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Humo de Slice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Puzolanas Naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Efectos en el Concreto Fresco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Agua de Demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Sangrado y Segregacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Calor de Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Tiempo de Fraguado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Acabado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Bombeabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Fisuracin por Contraccin Plstica . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Efectos Sobre el Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Resistencia al Impacto y a la Abrasin . . . . . . . . . . . . . . . 87Resistencia a Congelacin-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . . . 87Resistencia a Sales Descongelantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Contraccin por Secado y Fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Permeabilidad y Absorcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Reactividad lcali-Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Corrosin de la Armadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Carbonatacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Resistencia Qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Sanidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Color del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Proporcionamiento de las Mezclas de Concreto . . . . . . . . . 92Disponibilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Captulo 4Agua de Mezcla para el Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Carbonato Alcalino y Bicarbonato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Cloruro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Sulfato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Otras Sales Comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Sales de Hierro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Diversas Sales Inorgnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Agua del Mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Aguas cidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Aguas Alcalinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Aguas de Enjuague. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Aguas de Desechos Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Aguas Cargando Aguas Sanitarias Residuales (Aguas
Negras). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Impurezas Orgnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Azcar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Sedimentos o Partculas en Suspencin . . . . . . . . . . . . . . . . 99Aceites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Algas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Interaccin con los Aditivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Captulo 5Agregrados para Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Charactersticas de los Agregados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Granulometra (Gradacin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Granulometra del Agregado Fino . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Mdulo de Finura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109Granulometra del Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . 109Granulometra Combinada del Agregado. . . . . . . . . . . . 112Agregado con Granulometra Discontinua. . . . . . . . . . . 112Forma y Textura Superficial de las Partculas. . . . . . . . . 113Densidad Suelta (Peso Volumtrico, Peso Unitario,
Masa Unitaria, Peso Especfico) y Vacos . . . . . . . . 114Densidad Relativa (Densidad Absoluta, Gravedad
Especfica) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
iv
Contenido, continuacin
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Absorcin y Humedad Superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Hinchamiento (Abultamiento, Abundamiento) . . . . . 115
Resistancia a Congelacin y Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . 116Propiedades de Humedecimiento y Secado . . . . . . . . . . 117Abrasin y Resistencia al Derrapamiento . . . . . . . . . . . . 117Resistencia y Contraccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118Resistencia a cidos y Otras Sustancias Corrosivas . . . 118Resistencia al Fuego y Propiedades Trmicas . . . . . . . . 119
Materiales Potencialmente Perjudiciales . . . . . . . . . . . . . . . 119Reactividad lcali-Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Reaccin lcali-Silice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Sntomas Visuales de la Expansin por RAS . . . . . . . 121Mecanismo de la RAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Factores que Afectan la RAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Mtodos de Ensayo para Identificar el Dao
por RAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Control de la RAS en el Concreto Nuevo . . . . . . . . . . 122Identificacin de los Agregados Potencialmente
Reactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Materiales y Mtodos para Control de la RAS . . . . . . 126
Reaccin lcali-Carbonato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Mecanismo de la RAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Dedolomitizacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Mtodos de Ensayo para la Indentificacin
de los Daos por RAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Materiales y Mtodos de Control de RAC . . . . . . . . . 127
Beneficio de Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Manoseo y Almacenamiento de Agregados . . . . . . . . . . . . 127Agregado Dragado del Mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Agregados de Concreto Reciclado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Captulo 6Aditivos para Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Aditivos Reductores de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Aditivos Reductores de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Reductores de Agua de Medio Rango. . . . . . . . . . . . . . . . . 139Reductores de Agua de Alto Rango . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Superplastificantes para Concretos Fluidos . . . . . . . . . . . . 141Aditivos Retardadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Aditivos de Control de La Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . 144Aditivos Aceleradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Inhibidores de Corrosin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Aditivos Reductores de Retraccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146Aditivos Qumicos para la Reduccin de la Reactividad
lcali-Agregado (Inhibidores de RAS) . . . . . . . . . . . . 146Aditivos Colorantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146Aditivos a Prueba de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Aditivos Impermeabilizantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Auxiliar de Bombeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Aditivos de Adherencia y Agentes de Adherencia . . . . . . 147Aditivos para lechadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Aditivos Formadores de Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Purgador de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Aditivos Fungicida, Germicida e Insecticida . . . . . . . . . . . 148
Aditivos Anti-Deslave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Compatibilidad de los Aditivos y los Materiales
Cementantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Almacenamiento y Dosificacin de los Aditivos
Qumicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Captulo 7Fibras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Ventajas y Desventajas del Uso de Fibras . . . . . . . . . . . . . . 153Tipos y Propiedades de Fibras y su Efecto en el
Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Fibras de Acero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Fibras de Vidrio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Fibras Sintticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Fibras Naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Fibras Naturales No Procesadas . . . . . . . . . . . . . . . . . 159Fibras de Madera (Fibras Naturales Procesadas) . . . . 159
Sistemas Mltiplos de Fibras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Captulo 8Concreto con Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Propiedades del Concreto con Aire Incluido . . . . . . . . . . . 161Resistencia a la Congelacin-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . 162Resistencia al Descascaramiento por
Descongelante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164Secado al Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166Tratamiento de Superficies Descascaradas . . . . . . . . . 166
Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Resistencia a la Reactividad lcali-Silice . . . . . . . . . . . . 167Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Materiales Inclusores de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169Factores Que Afectan el Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . 170
Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171Agua de Mezcla y Revenimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171Revenimiento y Vibracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Temperatura del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176Materiales Cementantes Suplementarios . . . . . . . . . . . . 176Aditivos y Agentes Colorantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176Efecto del Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177Transporte y Manejo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Acabado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Pruebas para Determinar el Contenido de Aire . . . . . . . . . 178Anlisis del Sistema de Vacios de Aire del
Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Contenidos Recomendados de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Captulo 9Diseo y Proporcionamiento de Mezclas de Concreto Normal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Eleccin de las Caractersticas de la Mezcla . . . . . . . . . . . . 185
v
Contenido, continuacin
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Relacin entre Resistencia y Relacin Agua-Material Cementante . . . . . . . . . . . 185
Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186Relacin Agua-Material Cementante . . . . . . . . . . . . . . . 186Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Exposicin Blanda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189Exposicin Moderada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189Exposicin Severa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191Contenido de Agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191Contenido y Tipo de Materiales Cementantes . . . . . . . . 192Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Proporcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194Proporcionamiento a partir de Datos de Campo . . . . . . 194Proporcionamiento con Mezclas de Prueba . . . . . . . . . . 195Mediciones y Clculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Densidad (Masa Unitaria, Peso Volumtrico, PesoUnitario) y Rendimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Volumen Absoluto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Ejemplos de Proporcionamiento de Mezcla . . . . . . . . . . . . 197
Ejemplo 1. Mtodo del Volumen (Mtrico). . . . . . . . . . . 197Condiciones and Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . 197Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197Relacin Agua-Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Contenido de Agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Contenido de Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Contenido de Adetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Mezcla de Prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Ejemplo 2. Mtodo de Volumen Absoluto(Unidades Pulgada y Libras) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Relacin Agua-Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Aditivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202Mezcla de Prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202Reductores de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Puzolanas y Escorias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Ejemplo 3. Mezclas de Prueba en Laboratorio Usando el Mtodo PCA de la Relacin Agua-Cemento (Mtrico) . . . . . . . . . . . . . 204
Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Requisitos de Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Requisitos de Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Tamao del Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Cantidades de Mezcla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Ejemplo 4. Mezclas de Prueba en Laboratorio Usando el Mtodo PCA de la RelacinAgua-Cemento (Unidades Pulgada-Libra . . . . . . . 206
Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Relacin Agua-Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Tamao del Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Cantidades de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Ejemplo 5. Mtodo del Volumen Absoluto Usando Varios Materiales Cementantes yAditivos (Mtrico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Relacin Agua-Material Cementante. . . . . . . . . . . . . . 211Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Revenimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Contenido de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Contenido de Material Cementante. . . . . . . . . . . . . . . 211Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Contenido de Adetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Mezcla de Prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Concreto para Pequeas Obras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213Revisin del Diseo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Captulo 10Dosificacin, Mezclado, Transporte y Manejo del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Dosificacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217Mezclado del Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Mezclado Estacionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218Concreto Premezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219Concreto Mezclado en Dosificadora Mvil
(Mezcladora Continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221Remezclado del Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Transporte y Manejo del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Retrasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Endurecimiento Prematuro y Secado . . . . . . . . . . . . . 222
vi
Contenido, continuacin
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Segregacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Mtodos y Equipos de Transporte y Manejo
del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Eleccin del Mejor Mtodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225Trabajo en el Nivel del Terreno y Abajo Nivel
del Terreno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226Trabajo Superior al Nivel del Terreno . . . . . . . . . . . . . . . 227
Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Captulo 11Colado y Acabado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Preparacin Antes de la Colocacin (Colado) . . . . . . . . . . 229Depsito del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230Colocacin de Concreto Bajo el Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . 232Tcnicas Especiales de Colocacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232Consolidacin del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Vibracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233Vibracin Interna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233Vibracin Externa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Consecuencias de la Vibracin Inadecuada . . . . . . . . 236
Losas de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237Preparacin de la Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237Subbase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238Retardadores de Vapor y Prevencin de
Problemas de Humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238Cimbras (Encofrados) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Proteccin Contra la Lluvia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Colocacin y Esparcido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Nivelacin (Enrasado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Aplanado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240Bordeado y Junteado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Emparejado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Alisado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Cepillado (Escobillado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242Curado y Proteccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Colado sobre el Concreto Endurecido. . . . . . . . . . . . . . . . . 243Juntas de Construccin Adherentes al Concreto
Estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243Preparacin del Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . 244Adherencia del Concreto Nuevo con el
Concreto Previamente Endurecido . . . . . . . . . . . . . 245Ejecucin de Juntas en Pisos y Muros . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Juntas de Aislamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246Juntas de Contraccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246Juntas de Construccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Disposicin de las Juntas para Pisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249Relleno de Juntas de Pisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249Pisos sin Juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250Descimbrado o Desencofrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250Parcheado, Limpieza y Acabado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Agujeros, Defectos y Capas Superpuestas . . . . . . . . . . . 251Curado de Parches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252Limpieza de las Superficies de Concreto . . . . . . . . . . . . 252Acabado de las Superficies Descimbradas . . . . . . . . . . . 253
Acabados Especiales de la Superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Patrones y Texturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Concreto con Agregado Expuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Acabados Coloridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255Pinturas y Recubrimientos Transparentes . . . . . . . . . . . 256
Precauciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256Proteja su Cabeza y Ojos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256Proteccin para la Espalda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256Proteja su Piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Captulo 12Curado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Mtodos y Materiales de Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262Encharcamiento e Inmersin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263Rociado o Aspersin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263Coberturas Hmedas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263Papel Impermeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264Hojas de Plstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265Compuestos de Curado Formadores de Pelcula . . . . . . 265Curado por Humedad Interna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266Cimbras Dejadas en su Lugar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266Curado a Vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267Mantas o Cubiertas Aislantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Curado Elctrico, con Aceite, Microondas
y Rayos Infrarrojos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Tiempo y Temperatura de Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Compuestos Selladores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Captulo 13Colado en Clima Caluroso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Cuando Tomar Precauciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273Efecto de las Altas Temperaturas en el Concreto . . . . . . . . 274Enfriamiento de las Materiales del Concreto . . . . . . . . . . . 275Materiales Cementantes Suplementarios . . . . . . . . . . . . . . 278Preparacin Antes del Colado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278Transporte, Colado y Acabado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279Fisuracin por Retraccin Plstica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279Curado y Proteccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282Calor de Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Captulo 14Colado en Clima Fro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Efecto de la Congelacin del Concreto Fresco . . . . . . . . . . 285Desarrollo de Resistencia a Bajas Temperaturas . . . . . . . . 286Calor de Hidratacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287Mezclas Especiales de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288Concreto con Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289Temperatura del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Temperatura del Concreto al Mezclarse . . . . . . . . . . . . . 289Temperatura del Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290Temperatura del Agua de Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Temperatura del Concreto al Colarse y Mantenerse . . . 291Enfriamiento Despus del Periodo de Proteccin . . . . . 291
vii
Contenido, continuacin
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Ensayos de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291Colado al Nivel del Terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292Colado Arriba del Nivel del Terreno. . . . . . . . . . . . . . . . . . 294Recintos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Materiales Aislantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297Calentadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298Duracin de la Calefaccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Curado Hmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300Trmino del Periodo de Calefaccin . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Remocin de las Cimbras y Reapuntalamiento . . . . . . . . . 301Concepto de Madurez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Captulo 15Cambios de Volumen del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . 305
Cambios de Volumen en Edad Temprana. . . . . . . . . . . . . . 305Contraccin Qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305Contraccin Autgena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306Hundimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Contraccin Plstica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Hinchazn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308Expansin Trmica Temprana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Cambios de Humedad (Contraccin por Secado) del Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Efecto de los Ingredientes sobre la Contraccin por Secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Efecto del Curado sobre la Contraccin por Secado . . . 312Cambios de Temperatura en el Concreto Endurecido . . . . 313
Temperaturas Bajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314Temperaturas Elevadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Alabeo (Combadura) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315Deformaciones Elsticas e Inelsticas . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Deformacin Unitaria por Compresin . . . . . . . . . . . . . 316Mdulo de Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Deflexin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Coeficiente de Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Deformacin Unitaria por Cortante . . . . . . . . . . . . . . . . 317Deformacin Unitaria por Torsin . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318Cambios Qumicos y Sus Efectos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Carbonatacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Ataque de Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320Reacciones lcali-Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Captulo 16Ensayos de Control del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Clases de Ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325Frecuencia de los Ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326Ensayos de Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Muestreo de Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327Impurezas Orgnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327Material Fino Objetable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327Granulometra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328Contenido de Humedad en los Agregados. . . . . . . . . . . 328
Ensayos del Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Muestreo del Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Consistencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330Medicin de la Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331Densidad y Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331Especimenes para Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333Tiempo de Fraguado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335Ensayos de Compresin Acelerados para la
Proyeccin de la Resistencia a Edades ms Avanzadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Contenido de Cloruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336Contenido de Cemento Portland, Contenido de
Agua, Relacin Agua-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . 336Contenido de Material Cementante Suplementario. . . . 336Sangrado (Exudacin) del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . 336
Ensayos del Concreto Endurecido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337Ensayos de Resistencia en el Concreto Endurecido . . . . 337
Evaluacin de los Resultados de las Pruebas deCompresin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340Densidad, Densidad Relativa (Gravedad
Especfica), Absorcin y Vacos . . . . . . . . . . . . . . . . 340Contenido de Cemento Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341Contenido de Material Cementante Suplementario
y de Aditivo Orgnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341Contenido de Cloruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341Anlisis Petrogrfico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342Cambios de Volumen y de Longitud. . . . . . . . . . . . . . . . 342Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Resistencia a Congelacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343Reactividad de lcali-Silice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343Reactividad de lcali-Carbonato. . . . . . . . . . . . . . . . . 343Resistencia a la Corrosin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343Resistencia a la Abrasin (al desgaste) . . . . . . . . . . . . 344
Ensayo de Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344Carbonatacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344Mtodos de Ensayo de pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Permeabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Mtodos de Ensayos No Destructivos . . . . . . . . . . . . . . 345
Ensayos con Esclermetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346Ensayos de Penetracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346Ensayos de Madurez. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347Ensayos de Arranque (Pullout) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347Ensayos de Rotura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347Ensayos Dinmicos o de Vibracin . . . . . . . . . . . . . . . 347Otros Ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Captulo 17Concreto de Alto Desempeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Concreto de Alta Resistencia Inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357Concreto de Alta Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
viii
Contenido, continuacin
COPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
Material Cementante Suplementario. . . . . . . . . . . . . . . . 361Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362Proporcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Colado, Consolidacin y Curado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Control de Calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Concreto de Alta Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Resistencia a Abrasin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Resistencia a la Explosin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Permeabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Difusin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366Carbonatacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366Control de Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366Resistencia a Congelacin-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . . 367Ataque Qumico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367Reactividad lcali-Silice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367Resistividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Concreto Autocompactante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368ConcretConcreto de Polvo Reactivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
Captulo 18Concretos Especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Concreto Ligero Estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375Agregados Ligeros Estructurales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376Resistencia a Compresin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Especificaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Trabajabilidad y Facilidad de Acabado. . . . . . . . . . . . . . 377Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Vibracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Colocacin, Acabado y Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
Concretos Ligeros Aislantes y de Resistencia Moderada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
Grupo I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Grupo II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Grupo III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Mezclado y Colocacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Resistividad Trmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Resistencia a Congelacin y Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . 381Contraccin por Secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381Juntas de Expansin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Concreto Celular Autoclavado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382Concreto de Densidad Elevada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
Agregados de Densidad Elevada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382Adiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383Propiedades del Concreto de Densidad Elevada . . . . . . 383Proporcionamiento, Mezclado y Colocacin . . . . . . . . . 383
Concreto Masivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384Concreto con Agregado Precolocado . . . . . . . . . . . . . . . . . 386Concreto Sin Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386Concreto Compactado con Rodillos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
Estructuras de Control de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387Pavimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
Suelo-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388Concreto Lanzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389Concreto de Contraccin Compensada. . . . . . . . . . . . . . . . 390Concreto Poroso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390Concreto Blanco y Concreto Colorido. . . . . . . . . . . . . . . . . 390
Concreto Blanco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390Concreto Colorido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
Mtodo de Agitado en Seco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391Concreto de Cemento Portland Polimerizado . . . . . . . . . . 392Ferrocemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392Apndice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Normas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404Sinnimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440Factores de Conversin para el Sistema Mtrico . . . . . . . . 443Asociaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
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Contenido, continuacin
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xCOPIA EN BORRADOR NO PARA REFERENCIA O DISTRIBUCION
El concreto (hormign) es bsicamente una mezcla de doscomponentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta decemento portland y agua, une los agregados, normalmentearena y grava (piedra triturada piedra machacada,pedrejn), creando una masa similar a una roca. Estoocurre por el endurecimiento de la pasta en consecuenciade la reaccin qumica del cemento con el agua (Fig. 1-1).Otros materiales cementosos (cementantes) y adicionesminerales se pueden incluir en la pasta*.
Generalmente los agregados se dividen en dos grupos:finos y gruesos (ridos). Los agregados finos pueden serarena natural o artificial (manufacturadas) con partculasde hasta 9.5 mm (38 pulg.); agregados gruesos son laspartculas retenidas en la malla 1.18 mm (tamiz no.16) ypueden llegar hasta 150 mm (6 pulg.). El tamao mximodel agregado grueso comnmente empleado es 19 mm o 25mm (34 pulg. o 1 pulg.). Un agregado de tamao interme-
Captulo 1Fundamentos del Concreto
dio, cerca de 9.5 mm (38 pulg.) es, algunas veces,adicionado para mejorar la granulometra general del agre-gado.
La pasta se compone de materiales cementantes, aguay aire atrapado o aire incluido (intencionalmente incorpo-rado). La pasta constituye aproximadamente del 25% hasta40% del volumen total del concreto. La Figura 1-2 enseaque el volumen absoluto del cemento est normalmenteentre 7% y 15% y el volumen del agua est entre 14% y21%. El contenido de aire atrapado vara del 4% hasta 8%del volumen.
Como los agregados constituyen aproximadamentedel 60% al 75% del volumen total del concreto, su seleccines muy importante. Los agregados deben componerse departculas con resistencia mecnica adecuada y conresistencia a las condiciones de exposicin y no debencontener materiales que puedan causar deterioracin delconcreto. La granulometra continua de tamaos departculas es deseable para el uso eficiente de la pasta. A lolargo de este texto, se asumir que se usan agregadosapropiados, a menos que se seale de otra manera.
* El texto est dirigido para la utilizacin del cemento portland en laproduccin del concreto. El trmino cemento portland se refiere alcemento hidrulico de silicato de calcio, producido por el calen-tamiento de los materiales que contienen calcio, silicio, aluminio yhierro. El trmino cemento usado a lo largo del texto se refiere alcemento portland o al cemento adicionado (mezclado o compuesto),a menos que se seale de otra manera. El trmino materiales cemen-tantes (cementosos) significa cemento portland o cemento adicio-nado, usados con o sin materiales cementantes suplementarios.
Fig. 1-1. Componentes del concreto: cemento, agua, agre-gado fino, agregado grueso, son combinados para formar elconcreto. (55361)
Concreto con aire incluido
Concreto sin aire incluido
Cemento15%
Agua18%
Agreg. Fino28%
Agreg. Grueso31%
Aire8%
7% 14% 4% 24% 51%
15% 21% 3% 30% 31%
7% 16% 1% 25% 51%
Mezcla 1
Mezcla 2
Mezcla 3
Mezcla 4
Fig. 1-2. Variacin de las proporciones usadas en concreto,en volumen absoluto. Las barras 1 y 3 representan mezclasricas con agregados de pequeo tamao. Las barras 2 y 4representan mezclas pobres con agregados gruesosgrandes.
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Aumento de la resistencia a las intemperies Mejor unin entre concreto y armadura Reduccin de la retraccin (contraccin, encogimiento)
y de la fisuracin (agrietamiento, fisuramiento) Menores cambios de volumen causado por la
mojadura y el secamientoCuanto menos agua se usa, mejor es la calidad del
concreto, si es que la mezcla se puede consolidar adecuada-mente. Menores cantidades de agua de mezcla (mezclado)resultan en mezclas ms rgidas (secas); pero, convibracin, an las mezclas ms rgidas pueden ser fcil-mente colocadas. Por lo tanto, la consolidacin porvibracin permite una mejora de la calidad del concreto.
Tanto las propiedades del concreto fresco (plstico)como del concreto endurecido se pueden cambiar con laadicin al concreto de aditivos qumicos, normalmente enla forma lquida, durante la dosificacin. Los aditivosqumicos comnmente se emplean para (1) el ajuste deltiempo de fraguado o de endurecimiento, (2) la reduccinde la demanda de agua, (3) el aumento de la trabajabilidad(manejabilidad, docilidad), (4) la inclusin intencional deaire y (5) el ajuste de otras propiedades del concreto frescoo endurecido.
Despus del trmino del proporcionamiento, dosifi-cacin, colocacin (hormigonado, puesta, colado), consoli-dacin, acabamiento y curado adecuados, el concreto seendurece, se transforma en un material no-combustible,durable, resistente a la abrasin y impermeable lo cualrequiere poca o ninguna conservacin (mantenimiento).Adems, el concreto es un excelente material de construc-cin porque se lo puede moldear en una gran variedad deformas, colores y texturas para ser utilizado en un nmeroilimitado de aplicaciones.
CONCRETO RECIN MEZCLADOEl concreto recin mezclado (amasado) debe ser plstico osemifluido y generalmente capaz de ser moldeado a mano.Una mezcla de concreto muy hmeda se puede moldear en
La calidad del concreto depende de la calidad de lapasta y del agregado y de la unin entre los dos. En unconcreto adecuadamente confeccionado, cada y todapartcula de agregado es completamente cubierta por lapasta y todos los espacios entre las partculas de agregadosse llenan totalmente con pasta, como se ensea en la Figura1-3.
Para cualquier grupo de materiales y condiciones decurado, la calidad del concreto endurecido es fuertementeinfluenciada por la cantidad de agua usada con relacin ala cantidad de cemento (Fig. 1-4). Cuando grandes canti-dades de agua son innecesariamente empleadas, ellasdiluyen la pasta de cemento (la cola o pegamento delconcreto). Las ventajas de la disminucin de la cantidad deagua son:
Aumento de la resistencia a la compresin (resistenciaen compresin) y de la resistencia a flexin
Disminucin de la permeabilidad, entonces disminu-cin de la absorcin y aumento de la estanquidad(hermeticidad)
2
Diseo y Control de Mezclas de Concreto EB201
Fig. 1-3. Seccin transversal del concreto endurecido, confeccionado con grava arredondeada de silicio (izquierda) ycalcreo triturado (derecha). La pasta de cemento y agua cubre completamente cada partcula de agregado y llena todos losespacios entre las partculas. (1051, 1052)
Fig. 1-4. Diez cilindros de pasta de cemento con relacionesagua-cemento de 0.25 a 0.70. La faja indica que cadacilindro contiene la misma cantidad de cemento. El aumentodel agua, diluye el efecto de la pasta de cemento,aumentando el volumen, reduciendo el peso especfico ydisminuyendo la resistencia.
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el sentido de que puede colarse en el molde o cimbras(encofrado), pero no est dentro de la definicin de pls-tico aqul que es flexible y capaz de ser moldeado de lamisma manera que un terrn de arcilla para moldear.
En una mezcla plstica de concreto todos los granos dearena y los pedazos de grava o piedra son envueltos ysostenidos en suspensin. Los ingredientes no son propen-sos a la segregacin durante el transporte; y cuando elconcreto se endurece, se transforma en una mezclahomognea de todos los componentes. Durante la colo-cacin, el concreto de consistencia plstica no sedesmorona, mas fluye lentamente sin segregarse.
En la prctica de la construccin, las piezas o elementosmuy delgados de concreto y fuertemente armados (reforza-dos) requieren mezclas trabajables para facilitar su colo-cacin, pero no con consistencia muy fluida. Es necesariauna mezcla plstica para la resistencia y el mantenimientode la homogeneidad durante el manejo y la colocacin.Como una mezcla plstica es apropiada para la mayora delas obras en concreto, se pueden usar los aditivos plastifi-cantes (fluidificantes) para que el concreto fluya ms fcil-mente en elementos delgados y fuertemente reforzados.
MezcladoLa Figura 1-1 muestra separadamente los componentesbsicos del concreto. Son necesarios esfuerzo y cuidadopara que se asegure que la combinacin de estos elementossea homognea. La secuencia de carga de los ingredientesen la mezcladora (hormigonera) puede desempear unpapel importante en la uniformidad del producto acabado.La secuencia, sin embargo, puede variar y an producir unconcreto de buena calidad. Las diferentes secuenciasrequieren ajustes en el momento de la adicin del agua, elnmero total de revoluciones del tambor de la mezcladoray la velocidad de la revolucin. El volumen del concretomezclado en relacin con el tamao del tambor de lamezcladora, el tiempo transcurrido entre el propor-cionamiento y el mezclado, y el diseo, configuracin ycondiciones del tambor y de las paletas de la mezcladorason otros factores importantes en el mezclado. Lasmezcladoras aprobadas, correctamente operadas y conser-vadas garantizan un intercambio de materiales de extremoa extremo a travs de la accin del rolado, plegado yamasado del volumen del concreto sobre si mismo mien-tras que el concreto se mezcla.
TrabajabilidadLa facilidad de colocacin, consolidacin y acabado delconcreto fresco y el grado que resiste a la segregacin sellama trabajabilidad. El concreto debe ser trabajable perolos ingredientes no deben separarse durante el transporte yel manoseo (Fig. 1-5).
El grado de la trabajabilidad que se requiere para unabuena colocacin del concreto se controla por los mtodosde colocacin, tipo de consolidacin y tipo de concreto. Los
diferentes tipos de coloca-cin requieren diferentesniveles de trabajabilidad.
Los factores queinfluyen en la trabajabili-dad del concreto son: (1) elmtodo y la duracin deltransporte; (2) cantidad ycaractersticas de los mate-riales cementantes; (3)consistencia del concreto(asentamiento en cono deAbrams o revenimiento);(4) tamao, forma y tex-tura superficial de losagregados finos y gruesos;(5) aire incluido (aireincorporado); (6) cantidadde agua; (7) temperaturadel concreto y del aire y (8)aditivos. La distribucinuniforme de las partculas de agregado y la presencia deaire incorporado ayudan considerablemente en el controlde la segregacin y en la mejora de la trabajabilidad. LaFigura 1-6 ensea el efecto de la temperatura de colocacinsobre la consistencia o asentamiento en cono de Abrams ysobre la trabajabilidad potencial de las mezclas.
Las propiedades relacionadas con la trabajabilidadincluyen consistencia, segregacin, movilidad, bombeabili-dad, sangrado (exudacin) y facilidad de acabado. Laconsistencia es considerada una buena indicacin de traba-jabilidad. El asentamiento en cono de Abrams se usa comomedida de la consistencia y de la humedad del concreto.Un concreto de bajo revenimiento tiene una consistencia
Temperatura de colocacin, OF
Temperatura de colocacin, OC
32 52 72 92200
150
100
50
0 0
Reve
nim
ient
o, m
m
Reve
nim
ient
o, p
ulg.
8
6
4
2
Cemento ACemento B
0 10 20 30 40
Fig. 1-5. El concreto de buenatrabajabilidad debera fluirlentamente hacia el lugar, sinsegregacin. (59292)
Fig. 1-6. Efecto de la temperatura de colocacin (hormi-gonado o puesta en obra) en el asentamiento en cono deAbrams (y la trabajabilidad relativa) de dos concretos con-feccionados con diferentes cementos. (Burg 1996)
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Captulo 1 Fundamentos del concreto
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usado para rellenar vacos, proporcionar soporte o propor-cionar impermeabilidad con una buena adhesin debepresentar bajo sangrado para evitar formacin de bolsas deagua. Consulte Powers (1939), Steinour (1945) y Kosmatka(1994).
Consolidacin La vibracin mueve las partculas del concreto recinmezclado, reduce el rozamiento (friccin) entre ellas y lesda la movilidad de un fluido denso. La accin vibratoriapermite el uso de mezclas ms rgidas con mayores propor-ciones de agregado grueso y menores proporciones deagregados finos. Si el agregado es bien graduado, cuantomayor es su tamao mximo, menor es el volumen parallenarse por la pasta y menor es el rea superficial para sercubierta por la pasta, as menos agua y cemento son nece-sarios. El concreto con la granulometra ptima del agre-gado es ms fcil de consolidarse y colocarse (Fig. 1-8,izquierda). La consolidacin del agregado grueso, biencomo de mezclas ms rgidas mejoran la calidad y laeconoma. Por otro lado, la mala consolidacin puederesultar en un concreto poroso y dbil (Fig. 1-9) con pocadurabilidad (Fig. 1-8, derecha).
rgida o seca. Si la consistencia es muy seca y rgida, la colo-cacin y compactacin del concreto sern difciles y laspartculas ms grandes de agregados pueden separarse dela mezcla. Sin embargo, no debe suponerse que una mezclams hmeda y fluida es ms trabajable. Si la mezcla es muyhmeda, pueden ocurrir segregacin y formacin dehuecos. La consistencia debe ser lo ms seca posible paraque an se permita la colocacin emplendose los equiposde consolidacin disponibles. Vase Powers (1932) yScanlon (1994).
Sangrado y Asentamiento Sangrado (exudacin) es el desarrollo de una camada deagua en el tope o en la superficie del concreto recin colo-cado. Es causada por la sedimentacin (asentamiento) delas partculas slidas (cemento y agregados) y simultnea-mente la subida del agua hacia la superficie (Fig. 1-7). Elsangrado es normal y no debera disminuir la calidad delconcreto adecuadamente colocado, acabado y curado. Unpoco de sangrado es til en el control de la fisuracin porretraccin plstica. Por otro lado, la excesiva aumenta larelacin agua-cemento cerca de la superficie; puede ocurriruna camada superficial dbil y con poca durabilidad,particularmente si se hace el acabado cuando el agua desangrado an est presente. Los vacos y bolsas de aguapueden ocurrir, resultantes del acabado prematuro de lasuperficie.
Despus que toda el agua de sangrado (exudacin) seevapore, la superficie endurecida va a ser un poco ms bajaque la superficie recin colocada. Esta disminucin de laaltura desde el momento de la colocacin (puesta, colado)hasta el inicio del fraguado se llama retraccin por sedi-mentacin.
La tasa de sangrado (exudacin) y la capacidad desangrado (sedimentacin total por unidad de peso delconcreto original) aumentan con la cantidad inicial deagua, altura del elemento de concreto y presin. El uso deagregados de granulometra adecuada, ciertos aditivosqumicos, aire incluido, materiales cementantes suplemen-tarios y cementos ms finos reduce el sangrado. El concreto
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Diseo y Control de Mezclas de Concreto EB201
Fig. 1-8. Una buena consolidacin (izquierda) es necesariapara lograrse un concreto denso y durable. Unaconsolidacin pobre (derecha) puede resultar en corrosintemprana de la armadura (refuerzo) y baja resistencia acompresin. (70016, 68806)
Fig. 1-7. Agua de exudacin en la superficie del concretorecin colado en la losa. (P29992)
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La vibracin me-cnica tiene muchasventajas. Los vibradorespermiten una colo-cacin econmicamenteviable de mezclas queno se pueden consoli-dar manualmente bajomuchas condiciones.Por ejemplo, la Figura1-10 presenta un con-creto con consistenciargida (bajo reveni-miento). Este concretose vibr mecnicamenteen las cimbras, con-tiendo armadura pocoespaciada. Para unaconsolidacin con varamanual, sera necesariauna consistencia bienms hmeda.
Hidratacin, Tiempo de Fraguado yEndurecimientoLa calidad de unin (adhesin) de la pasta de cementoportland se debe a las reacciones qumicas entre el cementoy el agua, conocidas como hidratacin.
El cemento portland no es un compuesto qumicosencillo, es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro deellos totalizan 90% o ms del peso del cemento portland:silicato triclcico, silicato diclcico, aluminato triclcico yferroaluminato tetraclcico (alumino ferrito tetraclcico).Adems de estos compuestos principales, muchos otrosdesempean un papel importante en el proceso de hidra-
tacin. Cada tipo de cemento portland contiene los mismoscuatro compuestos principales, pero en proporciones dife-rentes.
Cuando se examina el clnker (clinquer) (el productodel horno que se muele para fabricar el cemento portland)al microscopio, la mayora de sus compuestos individualesse puede identificar y sus cantidades se pueden determi-nar. Sin embargo, los granos ms pequeos no se puedendetectar visualmente. El promedio del dimetro de laspartculas de un cemento tpico es aproximadamente 15micrmetros. Si todas las partculas tuviesen este dimetropromedio, el cemento portland contendra aproximada-mente 300 billones de partculas por kilogramo, pero enrealidad, existen unos 16,000 billones de partculas porkilogramo, debido a la amplia variacin del tamao de laspartculas. Las partculas en un kilogramo de cementoportland tienen un rea superficial de aproximadamente400 metros cuadrados.
Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen 75%del peso del cemento portland, reaccionan con el agua paraformar dos compuestos: hidrxido de calcio y silicato decalcio hidrato (hidrato de silicato de calcio). Este ltimo es,sin duda, el ms importante compuesto del concreto. Laspropiedades de ingeniera del concreto fraguado yendurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional dependen principalmente del silicato de calcio hidratado.ste es el corazn del concreto.
La composicin qumica del silicato de calciohidratado es un tanto variable, pero contiene cal (CaO) ydixido de silicio (SiO2) en una proporcin de 3 para 2. Elrea superficial del silicato de calcio hidratado es unos 300metros cuadrados por gramo. En pastas endurecidas decemento, el silicato de calcio hidratado forma un vnculodenso entre las otras fases cristalinas y los granos decemento an no hidratados; tambin se adhiere a losgranos de arena y a los agregados gruesos, cementndolotodo junto (Copeland y Schulz, 1962).
Mientras el concreto se endurece, su volumen brutopermanece casi inalterado, pero el concreto endurecidocontiene poros llenos de agua y aire, los cuales no tienenresistencia. La resistencia est en las partes slidas de lapasta, sobre todo en el silicato de calcio hidratado y en loscompuestos cristalinos.
Cuanto menos porosa es la pasta de cemento, msresistente es el concreto. Por lo tanto, al mezclarse elconcreto, no se debe usar ms agua que aqulla estricta-mente necesaria para obtenerse un concreto plstico ytrabajable. Incluso, la cantidad de agua usada es normal-mente mayor que la necesaria para la hidratacin completadel cemento. Aproximadamente se necesitan 0.4 gramos deagua por gramo de cemento para la hidratacin completadel cemento (Powers 1948 y 1949). Sin embargo, la hidra-tacin completa es rara en los concretos de las obras,debido a una falta de humedad y al largo periodo detiempo (dcadas) que se requiere para obtener la hidrat-acin total.
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Captulo 1 Fundamentos del concreto
100
80
60
40
20
0
0 5 10 15 20 25 30Vacios, %
Resistencia a compresin
Resistencia a flexin
Mdulo de elasticidad
Redu
cci
n e
n la
s pr
opie
dade
s de
l con
cret
o, %
Fig. 1-9. Efecto de los vacos, resultantes de la carencia deconsolidacin, sobre el mdulo de elasticidad, resistencia acompresin y resistencia a flexin del concreto.
Fig. 1-10. Concreto con con-sistencia rgida (bajo asenta-miento o bajo revenimiento) encono de Abrams o cono derevenimiento). (44485)
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de hidratacin. Cuando la humedad relativa dentro delconcreto baja para cerca de 80% o la temperatura delconcreto baja para menos del cero, la hidratacin y el ganode resistencia se interrumpen. La Figura 1-12 ensea larelacin entre incremento de resistencia y curado hmedo,mientras que la Figura 1-13 muestra la relacin entre elaumento de resistencia y la temperatura del curado.
Si se vuelve a saturar el concreto despus del periodode secado (desecacin), la hidratacin empieza nueva-
El conocimiento de la cantidad de calor liberado por lahidratacin del cemento puede ser til para elplaneamiento de la construccin. En invierno, el calor dehidratacin va a ayudar a proteger el concreto contra losdaos causados por las temperaturas muy bajas. Sinembargo, el calor puede ser perjudicial, como por ejemploen estructuras masivas, tales como las presas, pues puedeproducir temperaturas diferenciales indeseables.
El conocimiento de la velocidad de reaccin entre elcemento y el agua es importante porque determina eltiempo de fraguado y endurecimiento. La reaccin inicialdebe ser suficientemente lenta para que haya tiempo paratransportar y colocar el concreto. Una vez que el concretoha sido colocado y acabado, es deseable un endurecimientorpido. El yeso, que se aade en el molino de cementocuando al molerse el clnker, acta como un regulador delfraguado inicial del cemento portland. La finura delcemento, aditivos, cantidad de agua adicionada y tempe-ratura de los materiales en el momento de la mezcla sonotros factores que influyen la tasa de hidratacin. La Figura1-11 muestra las propiedades de fraguado de mezclas deconcreto en diferentes temperaturas.
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Diseo y Control de Mezclas de Concreto EB201
600
500
400
300
200
100
00 7 28 91 365
8
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4
2
0
Edad del ensayo, das
Curado hmedo todo el tiempo
Al aire despus de 28 dasde curado hmedoAl aire despus de 7 dasde curado hmedoEn ambiente de laboratoriotodo el tiempo
Res
iste
ncia
a c
ompr
esi
n, kg
/cm
2
Res
iste
ncia
a c
ompr
esi
n, 10
00 lb
/pul
g2
MPa = 10.2 kg/cm2
Fig. 1-12. La resistencia del concreto aumenta con la edad,desde que haya adecuada humedad y temperaturafavorable para la hidratacin del cemento (Gonnerman yShuman 1928).
0
100
200
500
400
300
0 10 20 30
Res
iste
ncia
a c
ompr
esi
n,
kg/c
m2
Edad, das
10/10 (50/50)23/10 (73/50)23/23 (73/73)32/32 (90/90)
Temperatura de colocacin/curado, C (F)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Res
iste
ncia
a c
ompr
esi
n, lb
/pul
g2
MPa = 10.2 kg/cm2
Fig. 1-13. Efecto de la temperatura de colocacin y decurado sobre el desarrollo de la resistencia. Observe quelas temperaturas ms fras resultan en resistenciastempranas menores y resistencias mayores a altas edades.
0
1
2
3
4
5
6
7
100
0
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12 14
Res
iste
ncia
a p
enet
raci
n, kg
/cm
2
Tiempo, hr
Curado a 32OC (90OF)
23OC (73OF)
10OC (50OF)
Fraguado Inicial
Fraguado final
MPa = 10.2 kg/cm2
ASTM C 403(AASHTO T 22)
Res
iste
ncia
a p
enet
raci
n, 10
00 lb
/pul
g2
Fig. 1-11. Tiempo de inicio y fin de fraguado para una mezclade concreto en diferentes temperaturas (Burg 1996).
CONCRETO ENDURECIDO
CuradoEl aumento de la resistencia con la edad contina desdeque (1) el cemento no hidratado an est presente, (2) elconcreto permanezca hmedo o la humedad relativa delaire est arriba de aproximadamente 80% (Powers 1948),(3) la temperatura del concreto permanezca favorable y (4)haya suficiente espacio para la formacin de los productos
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mente y la resistencia vuelve a aumentar. Sin embargo, esmucho mejor que el curado hmedo sea aplicado continu-amente desde el momento de la colocacin hasta que elconcreto haya alcanzado la calidad deseada; una vez que elconcreto se haya secado completamente, es muy difcilvolver a saturarlo. La Figura 1-14 ilustra el aumento deresistencia de un concreto expuesto al aire libre por un pe-riodo largo de tiempo. La exposicin al aire libre normal-mente proporciona humedad a travs del contacto con elsuelo y la lluvia. Los concretos en ambientes internosnormalmente secan completamente despus del curado yno continan a desarrollar resistencia (Fig. 1-12).
Velocidad de Secado del ConcretoEl concreto no se endurece o se cura con el secado. Elconcreto (o ms precisamente el cemento en l) necesita dehumedad para hidratarse y endurecerse. Cuando elconcreto se seca, la resistencia para de crecer; el hecho esque el secado no indica que haya ocurrido suficientehidratacin para que se obtengan las propiedades fsicasdeseables.
El conocimiento de la velocidad de desecacin (tasa desecado) es til para el entendimiento de las propiedades ocondiciones fsicas del concreto. Por ejemplo, comomencionado, el concreto necesita tener suficiente humedaddurante el periodo de curado para que el concreto sehidrate hasta que se puedan lograr las propiedadesdeseables. Los concretos recin colocados normalmentetienen abundancia de agua, pero a medida que el secadoprogresa de la superficie para el interior del concreto, elaumento de resistencia contina solo hasta cada profundi-dad, desde que la humedad relativa en aquella profundi-dad permanezca arriba de los 80%.
Un buen ejemplo de esto es la superficie de los pisos enconcreto que no tuvo suficiente curado hmedo. Como seha secado rpidamente, el concreto en la superficie es flacoy el trfico en l crea polvo. As tambin, al secarse, elconcreto se retrae por la prdida de agua (Fig. 1-15), de lamisma manera que ocurre con la madera y la arcilla (perono tanto). La retraccin por secado es la principal causa defisuracin y el ancho de las fisuras (grietas, rajaduras) esfuncin del grado de desecacin, espaciamiento y frecuen-cia de las fisuras y edad del aparecimiento de las fisuras.
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Captulo 1 Fundamentos del concreto
50
60
70
80
90
100
Hum
edad
rela
tiva,
por
cent
aje
0
200
400
600
800
Cont
racc
in
, m
illon
sim
os
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 75 150 225 300 375
Prd
ida
de m
asa,
kg
Tiempo de secado, das
Concreto de densidad normal
Contenido de cemento: 270 kg/m3 (454 lb/yd3)Concreto de densidad normalRelacin a/c: 0.66
profundidad 75 mm (3 pulg.)45 (13/4)
6 (1/4)20 (3/4)
Concreto de densidad normal
Fig. 1-15. Distribucin de la humedad relativa, retraccin(contraccin, encogimiento) por secado (desecacin) yprdida de masa de cilindros de 150 x 300-mm (6 x 12-pulg.)sometidos a curado hmedo por 7 das y posteriormente adesecacin al aire del laboratorio a 23C (73F) (Hanson 1968).
Exposicin externa - Skokie, IllinoisCubos modificados de 150-mm (6 pulg)Cemento tipo I ASTM
0
200
400
600
800
1000R
esis
tenc
ia a
com
pres
in, kg
/cm
2
a/c = 0.40a/c = 0.53a/c = 0.71
3d 7d 28d 3m 1y 3y 5y 10y 20yEdad del ensayo
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Res
iste
ncia
a c
ompr
esi
n, lb
/pul
g2
MPa = 10.2 kg/cm2
Fig. 1-14. Desarrollo de la resistencia del concreto a lo largodel tiempo de exposicin al aire libre. El concreto continaa desarrollar resistencia por muchos aos siempre que lahumedad sea fornecida por la lluvia u otras fuentesmedioambientales (Wood 1992).
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La correspondencia entre resistencia y la relacin agua-cemento ha sido estudiada desde el final del siglo XIX yprincipio del siglo XX (Feret 1897 y Abrams 1918). LaFigura 1-17 presenta las resistencias a compresin para unagran variedad de mezclas de concreto y relaciones agua-cemento a los 28 das de edad. Observe que las resistenciasaumentan con la disminucin de la relacin agua-cemento.Estos factores tambin afectan la resistencia a flexin y latraccin y la adherencia entre concreto y acero.
La correspondencia entre relacin agua-cemento yresistencia a compresin en la Figura 1-17 son valores tpi-cos para concretos sin aire incluido. Cuando valores msprecisos son necesarios, se deben desarrollar grficos paramateriales y proporciones de mezcla especficos para quesean usados en la obra.
Mientras que la superficie del elemento de concreto seseca rpidamente, mucho ms tiempo es necesario para elsecado de su interior. La Figura 1-15 (superior) muestra latasa de secado en varias profundidades en cilindros deconcreto expuestos al ambiente de laboratorio. Los miem-bros de concreto en el campo tendran perfiles de dese-cacin distintos debido a las condiciones ambientales, losefectos del tamao y las propiedades del concreto.
La cantidad de humedad en el concreto depende desus componentes, cantidad original de agua, condicionesde secado y el tamao del miembro de concreto(Hedenblad 1997 y 1998). Despus de varios meses desecado al aire con humedad relativa del 50% al 90%, lacantidad de humedad es cerca del 1% al 2% del peso delconcreto. La Figura 1-15 ensea la prdida de humedad yla contraccin resultante.
El tamao y la forma de los miembros de concretodesempean un papel importante en la velocidad desecado. Los elementos con rea superficial grande conrelacin a su volumen (como en los pisos) se secan muchoms rpidamente que los miembros con gran volumen deconcreto y relativamente pequeas reas superficiales(como en los estribos de los puentes).
Muchas otras propiedades del concreto endurecidotambin son afectadas por la cantidad de humedad, talescomo elasticidad, fluencia (flujo plstico, deformacindeferida), valor de aislamiento, resistencia al fuego,resistencia a abrasin, conductividad elctrica, resistenciaal congelamiento (congelacin), resistencia al descas-caramiento (descascarillado, astilladura, desonchadura,despostilladura, engalletamiento y desmoronamiento) yresistencia a reactividad lcali-agregado.
ResistenciaLa resistencia a compresin se puede definir como lamedida mxima de la resistencia a carga axial de espe-cimenes de concreto. Normalmente, se expresa en kilo-gramos por centmetros cuadrados (kg/cm2), mega-pascales (MPa) o en libras por pulgadas cuadradas(lb/pulg2 o psi) a una edad de 28 das. Un megapascalequivale a la fuerza de un newton por milmetro cuadrado(N/mm2) o 10.2 kilogramos-fuerza por centmetrocuadrado. Se pueden usar otras edades para las pruebas,pero es importante saber la relacin entre la resistencia a
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