Capitulo Vii Concreto en Estado Fresco

Tecnologa del concreto Capitulo VII, Concreto en estado fresco

Lesly E. Mendoza M

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CONCRETO EN ESTADO FRESCO

LIMITES DEL ESTADO FRESCO DEL CONCRETO

El concreto convencional, recin elaborado, es un material que en pocas horas se transforma y cambia de estado, desde su

condicin inicial de masa blanda uniforme hasta la de cuerpo rgido que toma la forma del molde en que se coloca, y

despus contina evolucionando para adquirir con el tiempo sus propiedades definitivas.

En relacin con la delimitacin del estado fresco del concreto, es conveniente precisar la diferencia que existe entre los

lapsos que corresponden al concreto blando y al concreto moldeable, para aclarar sus respectivos significados y

consecuencias en el aspecto constructivo.

El concreto blando abarca desde la elaboracin de la mezcla de concreto, hasta que en sta se presentan los primeros

sntomas de rigidez, lo cual es una seal de que termina la fase "durmiente" (concreto blando) y principia la del fraguado. La

duracin de este lapso, en que el concreto se conserva blando, marca el tiempo ms adecuado para transportarlo, colocarlo

y compactarlo en su lugar definitivo dentro de la estructura en construccin. El lapso de concreto moldeable corresponde al

mismo lapso anterior, pero ampliado hasta la finalizacin del fraguado inicial (vase la Figura 1).

Puede decirse que para fines prcticos, el concreto se considera en estado fresco, mientras permanece moldeable, es decir,

mientras adquiera su fraguado inicial, aunque resulta ms fcilmente moldeable en su fase "durmiente", o blanda. Por tal

motivo, siempre se deben hacer los arreglos necesarios en obra para que el concreto se termine de colocar y compactar

antes que finalice la fase durmiente, o blanda, dejando el lapso adicional dado por la ampliacin hasta el fraguado inicial.

Conviene aclarar que la duracin del lapso en que el concreto permanece en estado fresco, o blando, es una caracterstica

muy variable que depende de factores intrnsecos relacionados con su composicin y factores extrnsecos representados

principalmente por la temperatura.

ATRIBUTOS DEL CONCRETO FRESCO

El principal atributo del concreto en estado fresco es el que se designa como "trabajabilidad" y es aquella propiedad del

mortero o del concreto recin mezclado que determina la facilidad y homogeneidad con que puede ser mezclado,

transportado, colocado, compactado y acabado. [4]

La trabajabilidad en el concreto fresco no es solamente una propiedad intrnseca del mismo, sino que tambin depende de

factores extrnsecos relacionados con el uso a que se destina y la forma como se utiliza. [5]


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Figura tomada de: Manual de Tecnologa del Concreto Tomo II. CFE (Comisin Federal de Electricidad)

FIGURA 1: Lapsos y actividades caractersticas en los diferentes estados de un concreto ordinario a temperatura normal.

Su evaluacin es un tanto subjetiva, es por ello que ha sido necesario acudir a otras caractersticas del concreto fresco que

s puedan ser evaluadas con relativa facilidad y exactitud, para que en conjunto se complementen y permitan configurar el

atributo de la trabajabilidad; como la prueba estndar de revenimiento (ASTM C 143), el cual es un ensayo prcticamente

esttico en el que la muestra de concreto se deforma exclusivamente por efecto de la reducida energa potencial de la

propia muestra.

REOLOGA DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

En el campo de la reologa se examina el comportamiento de los cuerpos slidos, lquidos e intermedios entre ambos

estados, que se deforman y fluyen por efecto de las fuerzas que actan en ellos, es decir, cuerpos que tienen cierta

plasticidad. Al referirse al comportamiento reolgico del concreto en estado fresco, es necesario considerar por separado el

caso de la pura pasta de cemento como fluido viscoso y despus verificar lo que ocurre cuando a sta se le incorporan los

agregados para constituir una mezcla de concreto de consistencia plstica.

Caractersticas reolgicas de la pasta de cemento

La combinacin del cemento con el agua produce una mezcla cuyas propiedades iniciales en estado fresco, y

posteriormente en estado endurecido, dependen bsicamente de la proporcin relativa en que ambos componentes se

mezclan.

De acuerdo con lo anterior, las mezclas que contienen demasiada agua carecen de plasticidad por ser excesivamente

fluidas, y las que poseen muy poca agua resultan duras y se comportan como cuerpos rgidos que no son fcilmente

deformables y aptos para fluir. Dentro de estas dos condiciones extremas se sitan las combinaciones de agua y de

cemento que constituyen las pastas de cemento de consistencia plstica convencional. Cuantitativamente las proporciones

de las pastas de cemento se definen por la relacin agua/cemento, en peso, y sus valores usuales en el concreto

convencional sin aditivos fluctan entre 0.4 y 0.8, aproximadamente.


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Una pasta de cemento de consistencia plstica, es una suspensin de granos de cemento en un medio acuoso. Es decir, en

una pasta as, la concentracin de cemento por unidad de volumen de pasta es tal, que no se establece contacto pleno

entre los granos, y las fuerzas de atraccin de estos permanecen suspendidos por el efecto de repulsin que actan en

ellos, y que mantienen un precario estado de equilibrio mientras la pasta permanece en reposo. En la Figura 2 se presenta

el esquema de tres pastas de cemento con diferente concentracin de granos de cemento por unidad de volumen de pasta,

y se indican las fuerzas que en cada caso prevalecen.

Cuando la concentracin de granos de cemento por unidad de volumen de pasta corresponde al esquema (a), se produce

un cierto equilibrio de todas estas fuerzas de tal modo que los granos se conservan agrupados pero no establecen

contacto permanente entre s, lo cual significa que pueden tener cierto grado de movilidad sin dispersarse. En esta condicin

se dice que la pasta de cemento tiene consistencia plstica.

Por otra parte, la inclusin de aditivos, cuyos efectos bsicos consiste en hacer ms fluidas las pastas de cemento y las

mezclas de concreto, produce diversas modificaciones a las fuerzas actuantes como: la reduccin de la tensin superficial

del agua, con lo cual disminuyen las fuerzas de atraccin capilar; la adsorcin de molculas de aditivo por los granos del

cemento, que incrementan las fuerzas de repulsin electrosttica con lo cual son dispersados, y la formacin de una pelcula

lubricante alrededor de los granos de cemento, que reduce la friccin entre stos. Todos estos efectos sumados hacen que

se reduzca la cohesin de la pasta y aumente la dispersin de los granos de cemento, es decir, disminuyen el esfuerzo de

cedencia y la viscosidad plstica de la pasta de cemento con lo cual sta adquiere mayor aptitud para deformarse y fluir.

Para representar el comportamiento reolgico de un materia que se deforma y fluye bajo la accin de una velocidad de flujo

con el nivel de fuerza externa, se acostumbra relacionar la velocidad de flujo con el esfuerzo cortante que se genera en el

seno del material al incrementarse la magnitud de la fuerza aplicada. De esta manera se dispone de dos variables, el

gradiente de velocidad de flujo (dv/dy) y el esfuerzo cortante (), que al ser representadas grficamente en un sistema de

coordenadas cartesianas, constituyen el diagrama reolgico que define el comportamiento del material en cuestin.

El diagrama reolgico representa dos tipos bsicos de fluidos: el diagrama (1) corresponde a los denominados fluidos de

Newton, o newtonianos, y el diagrama (2) representa los llamados fluidos de Bingham (vase la figura 3).

La ecuacin de la recta, para los fluidos newtonianos es: = i dv/dy , donde es el coeficiente de viscosidad. Y en el caso

de los fluidos de Bingham, se les considera representados por la recta indicada, cuya ecuacin es: - f = U dv/ dy en

donde f y U son los llamados coeficientes reolgicos.


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FIGURA 2: Representacin esquemtica de tres pastas con diferente concentracin de cemento por unidad de volumen de

pasta.

En el grfico se observa que para un cierto intervalo inicial del esfuerzo aplicado la grfica es curva, lo cual denota una

etapa de transicin de la pasta entre el estado plstico y el fluido. A partir de un determinado nivel de esfuerzo, llamado de

cedencia (f), la grfica se vuelve una lnea recta y la pasta se comporta como un fluido sin cohesin, tipo Newtoniano. Si el

esfuerzo se anula, la pasta recobra su estado inicial, como ocurre en el caso del fenmeno de tixotropa el cual es un

comportamiento caracterstico de los fluidos tipo Bingham, como la pasta de cemento.


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FIGURA 3: Diagramas reolgicos caractersticos de un fluido newtoniano y de un fluido de Bingham.

En la mayora de los trabajos de concreto que se realizan con mtodos y equipos convencionales, se requiere el empleo de

mezclas que posean suficiente cohesin para no segregar, pero que al mismo tiempo puedan ser moldeadas y compactadas

con la energa que normalmente son capaces de generar y transmitir dichos equipos. Esto significa que tales mezclas de

concreto deben contener pastas de cemento de consistencia plstica cuyos coeficientes reolgicos sean adecuados para el

caso.

Entre los factores de ndole intrnseca que influyen en la magnitud de los coeficientes reolgicos de la pasta de cemento, el

principal se refiere a la concentracin de slidos, definida por la relacin agua/cemento (A/C) de la pasta.

Caractersticas reolgicas de las mezclas de concreto

El comportamiento reolgico, de una mezcla de concreto, puede verse como el resultado de combinar una pasta de

cemento de consistencia plstica, con la mxima proporcin de agregados que permita tener una masa deformable pero

cohesiva, que pueda trabajarse bien, con equipos y procedimientos ordinarios.

Es posible hacer un smil, en el aspecto reolgico, entre el papel que desempea el agua en la pasta de cemento y la

funcin que cumple sta en el concreto recin mezclado. De esta manera, puede considerarse que si a una pasta de

cemento con determinada consistencia se le incrementa progresivamente el contenido de partculas de agregados, resultan

mezclas de concreto cuya aptitud para deformarse y fluir se reduce consecutivamente. En forma equivalente a la expuesta

en la Fig. 2 para la pasta de cemento. En la Figura 4, se hace la representacin esquemtica de tres mezclas de concreto

con diferente concentracin de partculas de agregados por unidad de volumen.


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a) Mezcla de concreto de consistencia plstica, con el contenido ptimo de

pasta de cemento.

Las partculas de los agregados no hacen contactos permanentes, tienen una

movilidad limitada y se mantienen uniformemente dispersas en la pasta de

cemento. La mezcla de concreto se muestra cohesiva, pero se deforma y fluye

con relativa facilidad, sin segregarse.

b) Mezcla de concreto de consistencia blanda, por exceso de pasta de

cemento.

Las partculas de los agregados no llegan a establecer contacto permanente,

disponen de una gran movilidad, y las de mayor tamao propenden a

sedimentarse. La mezcla de concreto muestra poca cohesividad, por lo que se

deforma y fluye con facilidad, pero con tendencia a segregar.

c) Mezcla de concreto de consistencia dura, por defecto de pasta de

cemento.

Las partculas de los agregados hacen contactos transitorios y permanentes

entre s, y prcticamente no disponen de movilidad, por lo que la mezcla de

concreto resulta dura y requiere la aplicacin de un alto esfuerzo para lograr

su deformacin y compactacin, pero sin llegar a fluir propiamente.


FIGURA 4: Representacin esquemtica de tres mezclas de concreto con diferente

concentracin de agregados.

Para juzgar comparativamente el comportamiento reolgico que puede esperarse de las tres mezclas de concreto

representadas, es conveniente insistir en el concepto de trabajabilidad, en trminos de facilidad de colocacin, mezclado y

transporte para que su consistencia sea acorde con los medios de trabajo, y en lo relativo a la homogeneidad el concepto es

ms claro, pues evidentemente se refiere al hecho de conservar la distribucin relativa de los componentes del concreto,

durante y despus de la realizacin de todas las operaciones indicadas, es decir, que no se produzca segregacin ni

sangrado, en magnitud objetable.


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El solo hecho de que una mezcla de concreto contenga una concentracin de agregados dentro de la zona plstica, no es

suficiente para que posea las condiciones reolgicas que le permitan deformarse y fluir sin segregar, cuya caracterstica es

inherente a las mezclas que son trabajables, sino que tambin es necesario que dicha mezcla de concreto contenga una

pasta de cemento con la cohesin y la viscosidad que caracteriza a los fluidos de Bingham. Si esto se cumple, puede

suponerse entonces que la mezcla de concreto tambin manifieste el comportamiento reolgico que identifica a dichos

fluidos, lo cual significa que:

1) La mezcla de concreto en estado de reposo posee una cierta cohesin que le impide deformarse y fluir, a menos que

se le apliquen fuerzas capaces de producir esfuerzos internos mayores que el valor de la cohesin.

2) Una vez vencida la cohesin e iniciado el estado de movimiento, la mezcla de concreto exhibe una determinada

viscosidad que le permite desplazarse como un fluido continuo y homogneo, es decir sin segregar, mientras

permanecen actuando las fuerzas que generan los esfuerzos de deformacin y flujo.

3) Al suspenderse la accin de las fuerzas motrices, la mezcla de concreto recupera el estado de reposo y su condicin

de cuerpo cohesivo, aunque con un cierto grado de compacidad que se refleja en un ligero incremento de su cohesin.

Es decir, si se requiere volver a deformar y fluidizar la mezcla de concreto por segunda ocasin, es necesario

comunicarle mayor cantidad de energa, mediante fuerzas capaces de vencer la cohesin incrementada.

ASPECTOS QUE DEFINEN LA TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO FRESCO

De acuerdo con el Comit ACI 309 , hay tres principales caractersticas funcionales del concreto en estado fresco, los cuales

son ver figura No 5.

a) Estabilidad

Esta caracterstica se refiere a la resistencia que las mezclas oponen para segregarse, es decir la separacin de las

partculas gruesas con la masa de concreto, y exudar agua (sangrado); en otras palabras, representa su

disposicin para conservarse homogneas.

b) Compactabilidad

Corresponde a la facilidad con que las mezclas de concreto permiten la remocin del aire atrapado durante el

moldeo, a fin de lograr un alto grado de compacidad en el concreto endurecido.

c) Movilidad

Representa la aptitud de las mezclas de concreto para deformarse y fluir; cuya caracterstica depende de la

cohesin, viscosidad y ngulo de friccin interna del concreto fresco.

MEDIOS PARA EVALUAR LA TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO FRESCO

Para evaluar mezclas satisfactorias de concreto deben tomarse en cuenta las caractersticas del concreto en estado fresco,

las cuales son verificables por medios accesibles y en conjunto se complementan para ofrecer una perspectiva global de su

trabajabilidad.


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Figura No 5 Parmetros de la reologa del concreto fresco

REOLOGIA DEL CONCRETO

COMPACTABILIDADESTABILIDAD MOVILIDAD

SEGREGACIONSANGRADO

DENSIDAD RELATIVA

COHESIONVISCOSIDADANGULO DE

FRICCION INTERNA Figura tomada de:

Comit ACI 309R, Capitulo 2.

Dichas caractersticas son:

Homogeneidad y uniformidad

La homogeneidad es condicin necesaria en el curso de todas las operaciones a que se someta la mezcla para que esta

sea trabajable. Es posible considerar la homogeneidad original del concreto fresco desde dos puntos de vista: por un lado la

del mezclado, que corresponde a la homogeneidad "en el seno de la revoltura", esta depende esencialmente del acto de

mezclado, que involucra la forma y la secuencia como se administran los ingredientes, y las caractersticas y condiciones

de funcionamiento del equipo mezclador y el tiempo de revoltura, principalmente. Y por otro lado y la de la produccin, que

se refiere a la uniformidad del concreto de revoltura a revoltura, la cual es ms bien un reflejo de la eficacia del proceso de

produccin, incluyendo su calibracin rutinaria, y el control de calidad.

Es importante que el concreto recin mezclado sea homogneo, es decir que las revolturas de concreto posean una

distribucin uniforme de todos sus componentes al salir de la mezcladora, de manera que las operaciones subsecuentes se

realicen en forma tal que cada revoltura conserve la homogeneidad original. Para evaluar la homogeneidad al trmino del

mezclado se toman dos muestras en diferentes porciones al principio y final de la descarga, mediante el mtodo de

muestreo ASTM C 172.

La falta de homogeneidad en el seno de una mezcla puede ser por algunos factores que la afectan adversamente, como el

sistema de carga y el orden de rapidez con que se introducen los ingredientes a la mezcladora; el tipo, la capacidad,

condiciones mecnicas, el sistema de descarga de la mezcladora; el tiempo de revoltura; la consistencia del concreto y el

tamao mximo del agregado y /o el procedimiento de muestreo y prueba del concreto.

Consistencia (cohesin y viscosidad)

La consistencia de las mezclas de concreto, es una caracterstica que se relaciona principalmente con la movilidad, pero

tambin considera que determina la facilidad con que una mezcla puede ser compactada [6]. La manera ms usual para

evaluarla es por medio de la prueba de revenimiento (ASTM C 143). Tambin se considera que esta caracterstica


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determina la facilidad con que una mezcla puede ser compactada; conviene observar, entonces, que en ningn caso se

asocia la consistencia de las mezclas de concreto con el aspecto de su estabilidad, o aptitud para conservarse homogneas.

Al descargar de la mezcladora una revoltura de concreto que cumple requisitos de homogeneidad, se plantea el compromiso

de transportarla, colocarla y dejarla compactada en la estructura, sin que sufra alteraciones sustanciales en su

homogeneidad original. Cuando los equipos, el personal y los procedimientos que se utilizan en estas operaciones son los

adecuados, el logro de ese objetivo pasa a depender primordialmente de la disposicin que la mezcla de concreto

manifieste para deformarse y fluir sin perder homogeneidad, en el curso y al trmino de dichas operaciones.

La disposicin que una mezcla de concreto ofrece para deformarse y fluir, corresponde al aspecto de movilidad, el cual

depende significativamente de la cohesin y la viscosidad plstica de la mezcla como fluido de Bingham. La cohesin, que

se identifica con el esfuerzo de cedencia, representa en cierto modo la resistencia que la mezcla opone para deformarse e

iniciar el flujo, en tanto que la viscosidad plstica da nocin de la facilidad y rapidez con que la mezcla puede fluir, una vez

rebasada la cohesin e iniciado el movimiento. Entonces, desde un punto de vista prctico, lo deseable es que las mezclas

de concreto fluyan con facilidad, pero permaneciendo homogneas. Sin embargo, los requerimientos para que se cumplan

estas dos condiciones siguen tendencias contrarias, pues al aumentar la movilidad de mezclas de concreto disminuye su

posibilidad de permanecer homogneas.

La consistencia, es representativa de la resistencia que el concreto opone para deformarse y fluir, entonces puede hablarse

de grados de consistencia valorables en funcin de dicha resistencia a la deformacin y flujo. Sin embargo, debido a que

no hay un procedimiento de aceptacin general para medir cuantitativamente esta resistencia, en la prctica se recurre

normalmente a dos modelos para expresar los grados de consistencia de las mezclas de concreto, por una parte en

trminos descriptivos, basados en la apariencia del concreto y el comportamiento que exhibe al ser manipulada, y por otra

parte en trminos cuantitativos, con base en los resultados de alguna prueba especfica.

En referencia a trminos descriptivos podemos mencionar en orden ascendente que una mezcla puede ser de consistencia

fluida, plstica o dura, con sus respectivos calificativos intermedios o superlativos. Ver tabla No 1

.

Tabla 1: Grados de consistencia de la mezcla de concreto


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En trminos cuantitativos existen numerosos mtodos cuya aptitud depende del nivel o grado de la consistencia que quiere

medirse. (vase la figura 6).

La prueba estndar de revenimiento (ASTM C 143) es un ensayo prcticamente esttico en el que la muestra de concreto

se deforma exclusivamente por efecto de la reducida energa potencial de la propia muestra; tambin puede ser til para dar

informacin acerca de su cohesividad y posible comportamiento durante su manipulacin del concreto en obra

Figura 6: Intervalos de consistencia del concreto fresco en que son aplicables los procedimientos de medicin de uso comn

en mezclas con que se elaboran diversos tipos de concreto

Aun cuando el ensayo de revenimiento solo ofrece una visin parcial de la consistencia de las mezclas de concreto, ya que

esencialmente da idea de su esfuerzo de cadencia o aptitud para deformarse e iniciar el flujo, tambin pede ser til para dar

informacin a grosso modo de su cohesividad y posible comportamiento durante su manipulacin en obra. Tal informacin

puede deducirse de la forma como se asienta la muestra de concreto revenida, de la cual se presentan tres principales

casos que se esquematizan en la figura no 7 en esta, el esquema a) representa el asentamiento uniforme de una mezcla de

concreto de consistencia semi fluida ( 15 cm de revenimiento) pero cohesiva. En una mezcla as puede considerarse que el

dato de revenimiento es confiablemente representativo de su consistencia, la cual en este caso seria indicativa de una fcil

inclinacin a fluir sin segregar en condiciones de manipulacin normal; es decir, se tratara de una mezcla que requiere poco

esfuerzo para su acomodo y compactacin en los moldes, sin perder homogeneidad, o en otras palabras seria una mezcla

con buena trabajabilidad.


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El esquema b) corresponde a la forma de asentamiento de una mezcla que, aun cuando exhibe el mismo revenimiento

medio (15 cm) manifiesta deficiencia de cohesividad, pues la masa de concreto presenta una porcin desprendida. En tal

caso debe repetirse el ensayo para descartar su posible mala ejecucin, y si el resultado se confirma es seal de que la

prueba de revenimiento no es aplicable para juzgar la consistencia de la mezcla, tal como lo previene el mtodo de prueba

correspondiente ASTM C 143. Una mezcla de concreto con estas caractersticas es de trabajabilidad dudosa, pues aunque

debe mostrar buena disposicin para iniciar el flujo, tambin puede manifestar tendencia a segregar. Por tal motivo, su

empleo no resulta aconsejable para condiciones de trabajo en que haya riesgo de segregacin, si bien puede ser utilizada

en situaciones que no requieren excesiva manipulacin del concreto, y en donde su acomodo en los moldes no ofrezca

dificultades.


FIGURA 7: Representacin esquemtica de tres mezclas de concreto normal con el mismo revenimiento,

pero con diferente cohesividad.

El esquema c) se refiere al comportamiento de una mezcla de concreto sin cohesividad en el ensayo de revenimiento, que

se manifiesta por el desplome y dispersin de la muestra en el momento de levantar el cono. Es evidente que una mezcla de

concreto con este comportamiento no es apta para ser juzgada confiablemente mediante la prueba de revenimiento, y sus

deficientes caractersticas de cohesin propician su segregacin al ser trabajadas con equipo y procedimientos ordinarios.

Tipos de Concreto:

Concreto fluido: Ahora bien, un concreto fluido (ASTM C 1017) se debe elaborar mediante la incorporacin de aditivos

plastificantes da un revenimiento mayor de 19 cm. Sin perder su naturaleza cohesiva. Es decir, este tipo de concreto queda

ubicado en la zona de consistencia fluida (ver figura 8).

Concreto masivo Se define como cualquier volumen de concreto con dimensiones suficientemente grandes para requerir

que se tomen medidas para hacer frente a la generacin de calor por hidratacin del cemento y al consecuente cambio de

volumen, a fin de minimizar el agrietamiento. No existe un limite establecido para definir a partir de cuanto el espesor de una

estructura requiere el uso de concreto masivo, pues depende de diversas condiciones particulares, Sin embargo, como

criterio de carcter general, se considera que este requerimiento debe tomarse en cuenta cuando el espesor exceda a 1.0,

aproximadamente.

Este concreto posee revenimientos entre 2.5 y 5 cm, por consiguiente le corresponde ubicarse en las zonas de consistencias

sum plsticas, principalmente.


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FIGURA 8: Representacin esquemtica de la prueba de revenimiento en mezclas de concreto fluido.

.El concreto normal o convencional proporciona revenimientos entre 2.5 y 17.5 cm aproximadamente, en consecuencia,

abarca las zonas de consistencia semifluida, plstica y semiplstica. (vase la figura 8)

Concreto sin revenimiento es un concreto muy duro y es el que proporciona un revenimiento mximo de 2.5 cm. Ver figura

No 9.

METODOS PARA MEDIR LA CONSISTENCIA.

Prueba estndar de Revenimiento:

El revenimiento es, hasta ahora, la propiedad del concreto con que se busca correlacionar la facilidad de colocacin del

material y la correcta consolidacin en la estructura. Sin embargo, esta caracterstica no ha garantizado la homogeneidad y

consolidacin del concreto en la estructura debido a que en el proceso de colocacin interviene la mano de obra.

El propsito del ensayo de revenimiento (asentamiento) del concreto es determinar la consistencia del concreto fresco o de

morteros cementicios y verificar la uniformidad de la mezcla de mezcla a mezcla. Este ensayo est basado en el mtodo

ASTM C-143 Mtodo de ensayo estndar para el Concreto de cemento Portland. Tambin refirase a la norma ASTM C-

172 Mtodo de ensayo estndar para el muestreo de Concreto Recin Mezclado.

El ensayo consiste en llenar un molde tronco cnico en tres capas apisonando cada capa 25 veces; luego se

remueve el molde levantando el molde con cuidado verticalmente en 5 2 s. Luego se mide el revenimiento como la

diferencia de altura del molde y lo que baja la muestra de concreto. Ver figura No 10

Cuando se realiza la prueba de revenimiento se pueden presentar las siguientes consistencias:

Normal: Si el cono se reviene uniformemente y en forma redonda.

Cortante : Si la mitad del cono se desliza en un plano inclinado, se dice que el revenimiento es de cortante y se debe

repetir la prueba, que es lo que suele suceder con las mezclas speras y es un indicio de falta de cohesin .Colapso : Si

el cono se reviene del todo. Ver figura 11.


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Figura No 9 Intervalos de consistencia de las mezclas con que se elaboran diversos tipos de concreto

Fig. N10. Procedimiento para realizar la prueba de revenimiento.

CONSISTENCIA TIPOS DE CONCRETO

TIE

MPO

VEBE, s

(FU

ERA D

E E

SCALA)

REVEN

IMIE

NTO

, cm

Extremadamente dura

Muy dura

Dura

Semi-plstica

Plstica

Semi-fluida

Fluida

Concreto sin revenimiento ACI 211.3

Concreto masivo ACI 211.1

Concreto normal ACI 211.1

Concreto fluido ASTM C 1017

No a

plic

able

No a

plic

able

32

18

10

5

0

0

2.5

12.5

20

25

Dudosa aplicabilidad


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Fig.11 Revenimiento: normal de corte y de colapso.

Ensayo de extensibilidad:

Esta es una prueba normalizada en Alemania, con este ensayo se le comunica mayor energa a la muestra de concreto, y

por ello ha sido propuesta para suplir al ensayo de revenimiento como forma para medir la consistencia del concreto fluido,

en esta prueba se utiliza un equipo que tiene las siguientes caractersticas:

Un cono truncado de material no absorbente, sin deformaciones, de 20 cm de dimetro inferior y 13 cm de dimetro

superior, con 20 cm de altura.

La mesa armada con dos placas del mismo material del cono de 70 x 70 cm de lado, stas se encuentran unidas por

uno de los lados con un dispositivo (bisagra) que permite modificar el ngulo de unin entre ellas.

Un pisn de madera.

Desarrollo de la prueba: El cono se llena en dos capas de igual volumen, consolidando cada capa con el pisn, levantando

el cono al terminar el enrasado de la segunda capa. Posteriormente se miden dos dimetros perpendiculares en tre s, y se

procede a levantar la placa superior sobre la que descansa el concreto, dejndola caer desde una altura de 4 cm en 15

ocasiones durante 15 segundos sobre la placa inferior. La mesa de extensibilidad sirve para evaluar la capacidad del

concreto para extenderse bajo su propio peso y es un indicativo de si el concreto puede colocarse sin necesidad de vibrado,

es decir, si tiene la suficiente fluidez para garantizar el paso del concreto por las barras de acero de refuerzo sin dejar

oquedades. Se encontr que valores de extensibilidad entre 60 y 70 cm cumplen con el comportamiento deseado.

Ensayo de Vebe

Este ensayo consiste en medir el tiempo necesario para remoldear mediante vibracin una masa de hormign en forma

troncocnica y transformarla en una forma cilndrica, empleando para este objeto un aparato normalizado en Suecia, segn

se indica en la figura 12.

Su uso resulta mas adecuado para concretos de muy baja fluidez y constituye en dicho rango un buen complemento de la

medicin del asentamiento del cono.

Sin embargo, por la relativa complejidad del equipo necesario para aplicarlo, su uso se ha limitado bsicamente en

laboratorio.


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Figura No 12 Equipo para medir la consistencia del concreto por medio del aparato Vebe

Ensayo de la bola de Kelly, es el nico procedimiento alternativo del revenimiento reglamentado por la ASTM para evaluar la

consistencia del concreto fresco

Consiste en medir la penetracin en el concreto fresco de una semiesfera, por su propio peso. El aparato tiene la forma de

la figura No13 .

El ensayo respectivo esta normalizado en ASTM 360 y presenta la ventaja de poder realizar la medicin del hormign

puesto en obra.

Su rango es similar al asentamiento de cono, teniendo con este una buena correlacin.

Figura No 13. Bola de Kelly

Ensayo del factor de compactacin:

Sirve para comprobar el peso del concreto al dejarse caer desde una altura fija dentro de un contenedor cilndrico de

capacidad estndar. Este peso se conoce como peso del concreto parcialmente compactado ver figura No 14

Figura No 14 Equipo para medir el factor de compactacin


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Medidor de Flujo Digital

Proporciona un mtodo rpido de establecer el flujo, la consistencia y la capacidad de moldeado del concreto fresco con o

sin superplastificantes. La parte de tubo perforada de la unidad se hace descender hasta que se introduzca ene. Concreto

fresco hasta el flotador de disco. Se pulsa un botn de inicio en el mbolo (varilla interna) para iniciar un temporizador.

Despus de 40 segundos, en la pantalla de LCD aparece 00 y el mbolo desciende hasta que entra en contacto con el

mortero de concreto que ha fluido en el tubo. La lectura posterior que aparece en la pantalla LCD es el valor de flujo. El

volumen de cmara del tubo es tal que un nmero de flujo del 75% indica aproximadamente un asentamiento de 225 mm. y

un nmero de flujo del 50% supone aproximadamente un asentamiento de 150 mm. El instrumento tambin dispone de un

sensor de temperatura, incorporado en la cabeza sensora, que permite al usuario medir la temperatura del concreto, ver

figura No 16

Figura No 16. Medidor de Flujo Digital Dispositivo de Ensayos K-Slump (Importado)

Ha sido desarrollado para determinar rpidamente el asentamiento y la consistencia del concreto recin mezclado. El

dispositivo se puede utilizar ya sea para medir el concreto ya vaciado o para mediciones en moldes y encofrados de ensayo,

la forma de proceder es la siguiente se moja el dispositivo y se inserta en el concreto durante 60 segundos, la lectura dada

por el K-Slump se registra el la escala a la altura en la que el concreto ha penetrado el dispositivo. Ver figura No 17.

Por otra parte existen factores que en trminos generales tienen alguna injerencia en la variacin de la consistencia del

concreto fresco tanto en la elaboracin como en el lapso inmediato son los presentados en la tabla 2.

Figura No 17. Dispositivo de Ensayos K-Slump (Importado)

Figura No 14 Equipo para medir el factor de compactacin


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Caractersticas de los componentes

Hay caractersticas del cemento y los agregados cuyas variaciones modifican el requerimiento de agua del concreto, y por

tanto influyen en los cambios de consistencia de las mezclas, de revoltura a revoltura. Asimismo, ciertas caractersticas de

estos componentes del concreto pueden tener influencia en el cambio acelerado de consistencia que manifiestan algunas

mezclas a raz de su elaboracin, fenmeno indeseable que en trminos prcticos se designa como "prdida prematura de

revenimiento". La caracterstica del cemento Prtland que normalmente influye en el requerimiento de agua del concreto es

la finura; sin embargo, esta es una caracterstica que suele variar poco durante el suministro del cemento, si se mantiene

constante el tipo y la procedencia de fabricacin. De no ser as, es necesario determinar el requerimiento de agua del

concreto con cada diferente cemento de uso previsto, a fin de hacer los ajustes que procedan durante la produccin del

concreto, cuando se cambie de cemento.

TABLA No 2 : Factores que tienen injerencia en la consistencia del concreto fresco.

Durante el proceso de

elaboracin

Factores intrnsecos - Caracterstica de los componentes

- Proporcin de los componentes

- Temperatura de la mezcla

Factores Extrnsecos - Temperatura y humedad

- Tiempo de mezclado

- Procedimiento para medir consistencia

Durante el lapso inmediato

posterior a la elaboracin

Factores intrnsecos - Caracterstica de los componentes

- Grado de consistencia inicial

- Incompatibilidad de componentes (cemento y aditivos)

Factores Extrnsecos - Temperatura y humedad ambiental

- Condiciones y exposicin y manejo del concreto

- Procedimiento para medir consistencia.

FUENTE: Manual de Tecnologa del concreto Tomo II. CFE (Comisin Federal de Electricidad)

- Proporcin de los componentes

Despus de verificar y tomar en cuenta las caractersticas que exhiben los componentes en el momento de elaborar el

concreto, y de realizar los ajustes pertinentes, se obtiene como resultado la cantidad de cada componente que debe

dosificarse para dar una mezcla de consistencia requerida. La uniformidad con que se puede producir esta consistencia en

la elaboracin del concreto, de revoltura a revoltura, dependen significativamente en esta etapa del grado de precisin con

que se dosifican los componentes. Normalmente es ms notoria la influencia que ejercen las variaciones del agua y los

aditivos que las del cemento y los agregados. En la figura 18 se observa la forma de comportamiento del concreto cuando

se relaciona el contenido de agua del concreto y su correspondiente medida por el revenimiento.


Lesly E. Mendoza M

18


FIGURA 18: Variacin del revenimiento al aumentar el contenido de agua del concreto

- Temperatura de la mezcla

La variacin de la temperatura del concreto al ser mezclado, puede ser una causa importante de cambios en la

consistencia de las mezclas y un obstculo para lograr una adecuada uniformidad en la calidad del concreto. La temperatura

de una mezcla de concreto recin elaborada depende bsicamente de la temperatura de cada uno de sus componentes y

de las respectivas cantidades en que se emplean, de manera que puede ser calculada con razonable aproximacin

conociendo dichas temperaturas y cantidades.

A igualdad de cantidades, la temperatura del agua es la que ms influye en la temperatura del concreto recin mezclado,

debido a que su calor especfico (1 cal/g C) es cerca de cinco veces mayor que el del cemento y los agregados (de 0.20 a

0.24 cal/g C). Sin embargo, debido a que el agua se utiliza en menor proporcin y porque en condiciones ordinarias su

temperatura se mantiene razonablemente estable durante el suministro, son ms bien el cemento y los agregados los

componentes cuyas variaciones de temperatura suelen reflejarse en las temperaturas resultantes en las mezclas de

concreto. La temperatura con que el concreto se elabora tiene consecuencias inmediatas en el requerimiento de agua y en

la consistencia de la mezcla, y su variacin produce efectos con tendencias (vase la figura 19)]; esto es, al variar la

temperatura de elaboracin del concreto se modifica sensiblemente el revenimiento y por consiguiente, para mantenerlo

constante, se hace necesario ajustar convenientemente el contenido de agua de mezcla.


Lesly E. Mendoza M

19


FIGURA 19: Influencia de la temperatura del concreto en el revenimiento y en el ajuste del requerimiento de agua de

mezcla.

Estabilidad (segregacin y sangrado)

Se considera que una mezcla de concreto se comporta como una suspensin estable, en la medida que se opone a perder

su homogeneidad original en el lapso comprendido desde que abandona la revolvedora hasta que adquiere el fraguado en

su posicin final, ya colocada dentro de la estructura. Al referirse al comportamiento de una mezcla de concreto como

suspensin estable, es posible considerar que puede perder homogeneidad por dos diferentes conceptos: la prdida que

obedece a factores de ndole interna y la que se produce como consecuencia de acciones externas. En el primer caso el

demrito de la homogeneidad se manifiesta por los fenmenos simultneos identificados como asentamiento y sangrado; en

tanto que la manifestacin ms evidente del segundo es la separacin parcial del agregado grueso del resto de la masa, lo

cual se conoce como segregacin de la grava. Ver figura No 20

Figura 20: Segregacin y sangrado del concreto.


Lesly E. Mendoza M

20

Tabla No 3 Medios de compactacin aplicables a las mezclas de concreto de acuerdo con su grado de consistencia

Los principales factores que influyen en el asentamiento y el sangrado del concreto son de orden intrnseco, y se

relacionan con exceso de fluidez en las mezclas, caractersticas deficientes de forma, textura superficial y granulometra en

los agregados (particularmente falta de finos en la arena) y reducido consumo unitario y/o baja finura en el cementante.

Consecuentemente, las medidas aplicables para moderar el asentamiento y el sangrado consisten en inhibir la presencia de

dichos factores.

Compacidad (densidad relativa)

La maniobra de colocar el concreto consiste esencialmente en hacerlo llegar al lugar que le corresponde en la

estructura, para lo cual, cada mezcla debe ser depositada en el punto ms cercano posible al de su disposicin definitiva.

Adems, se pretende la densificacin relativa de la masa por medio de fuerzas externas al ser vibrado, ya que si el concreto

solamente se deposita, se deja fraguar y endurecer al ser depositado, puede convertirse en una masa rgida de estructura

muy porosa, e incluso cavernosa, poco adaptable a la forma del espacio cimbrado, sin adherencia con el acero de refuerzo y

sin la capacidad de adquirir sus propiedades potenciales como concreto endurecido. Al hecho de aplicar estas fuerzas se le

denomina compactar el concreto, porque una de sus finalidades bsicas, consiste en lograr que el concreto alcance la

mxima compacidad, que sea prcticamente posible en condiciones de obra y de acuerdo con las caractersticas de las

mezclas que se utilicen.

GRADOS DE

CONSISTENCIA DE LAS

MEZCLAS DE CONCRETO

SISTEMAS DE COMPACTACION APLICABLES EN FUNCION DES ESFUERZO

REQUERIDO

Muy Fluida

Fluida

Esfuerzo mnimo: Acomodo del concreto por efecto de la gravedad (mezcla autonivelante),

complementada con una ligera aplicacin de varillado, percusin o aplaneamiento

superficial. Uso de energa vibratoria de baja intensidad, aplicada internamente (vibradores

de inmersin)

Semi fluida

Plstica

Esfuerzo moderado. Intensa aplicacin del varillado, la percusin y el aplanamiento

superficial. Uso de energa vibratoria de moderada intensidad, aplicada interna o

externamente mediante vibradores de inmersin, de forma, y reglas vibratorias de accin

superficial

Semi plstica

Dura

Esfuerzo importante. Muy enrgica aplicacin del varillado, la percusin, el aplanamiento y el

apisonamiento superficial. Uso de energa vibratoria de considerable intensidad, aplicada

interna o externamente mediante vibradores de inmersin, de forma, reglas y mesas

vibratorias. Empleo de procedimientos por centrifugacin y vibro compresin.

Muy dura

Extremadamente dura

Esfuerzo mximo. Uso de energa vibratoria de mxima intensidad, aplicada externamente

mediante vibradores de forma y de mesas vibratorias, preferiblemente con el procedimiento

de vibro compresin. Empleo de equipo de compactacin para terraceras (apisonadores

mecnicos, rodillos compactadores estticos y vibratorios, etc.)

Capitulo Vii Concreto en Estado Fresco

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