República Bolivariana de VenezuelaInstituto Universitario Politécnico“Santiago Mariño”Sede Barcelona-Puerto La CruzSección CD

Informe de Materiales de Construcción.Febrero 2013

BachillerBarroso Florangel

INTRODUCCIÓN

El presente informe se realizo con el fin de adquirir nuevos conocimientos

sobre el Concreto u Hormigón. El concreto es la mezcla del cemento, agregados

inertes (arena y grava) y agua, la cual se endurece después de cierto tiempo

formando una piedra artificial. Los elementos activos del concreto son el agua y el

cemento de los cuales ocurre una reacción química que después de fraguar

alcanza un estado de gran solidez, y los elementos inertes, que son la arena y la

grava cuya función es formar el esqueleto de la mezcla, ocupando un gran

porcentaje del volumen final del producto, abaratándolo y disminuyendo los

efectos de la reacción química de la “lechada”.

Este material de construcción es el más extensamente utilizado por varias

razones, primero, porque posee una gran resistencia a la acción del agua sin sufrir

un serio deterioro, además de que puede ser moldeado para dar una gran

variedad de formas y tamaños y gracias a la trabajabilidad de la mezcla, siendo

esta de gran popularidad entre los ingenieros civiles por su pronta dispobilidad en

las obras y su bajo costo.

Las posibilidades de empleo del concreto en la producción son cada día

mayores pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de

propósitos. La única limitación a sus múltiples aplicaciones puede ser el

desconocimiento por parte del ingeniero de todos los aspectos ya indicados; así

como de la importancia relativa de los mismos de acuerdo al uso que se pretenda

dar al material.

Concreto

Se llama Concreto u Hormigón, al material artificial utilizado en construcción

y que se obtiene de una mezcla de Cemento Portland, agua y materiales inertes,

unos refinados, como la arena, y otros basto como el piedrín y/o grava, así como

una pequeña cantidad de aire.

El concreto es casi el único material de construcción que llega en bruto a la

obra. Este presenta una extensa diversidad de textura y colores y se utiliza para

construir muchos tipos de edificaciones y estructuras, tales como: autopistas,

carreteras, calles, banquetes, parquees, puentes, túneles, presas, muros de

contención, pistas de aterrizaje, sistemas de riego, sistemas de canalización,

bodegas, factorías, grandes edificios, casas, rompeolas, embarcaderos, muelles e

incluso barcos y construcciones submarinas.

Otras características del concreto son su alta resistencia, su costo

relativamente bajo y su larga duración. Si se mezcla con los materiales correctos,

el concreto puede soportar grandes fuerzas de compresión. Su resistencia a la

tensión es baja, pero reforzándolo con acero y por medio de un diseño estructural

adecuado se puede hacer que la estructura sea tan resistente a la tensión como a

la compresión.

Cuando se ahoga en el concreto una estructura metálica, de tal modo que

ambos materiales, concreto-hierro, actúen juntos para resistir los esfuerzos, recibe

el nombre de Concreto Reforzado u Hormigón Armado, la función principal del

concreto es resistir los esfuerzos de compresión, y la función del hierro ó acero de

refuerzo es proporcionar la resistencia necesaria, cuando la estructura tiene que

soportar los esfuerzos de tensión, tracción o fuerzas longitudinales. En la mayoría

de los trabajos de construcción, el concreto se refuerza con armaduras metálicas,

sobre todo de varillas de hierro. El hierro que se introduce en el concreto suele

una malla de alambre o barras de hierro, las cuales pueden ser lisas o corrugadas.

El concreto y el hierro forman un conjunto que transfiere las tensiones entre los

dos elementos.

Su larga duración queda evidente en la conservación de construcciones

hechas por los egipcios y romanos hace más de tres mil años.

Historia del Concreto

Precedentes

La historia del concreto constituye un capítulo fundamental de la historia de la

construcción. Cuando el hombre optó por levantar edificaciones utilizando materiales

arcillosos o pétreos, surgió la necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran

unir dichos mampuestos para poder conformar estructuras estables. Inicialmente se

emplearon pastas elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban rápidamente

ante las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas soluciones, mezclando agua con

rocas y minerales triturados, para conseguir pastas que no se degradasen fácilmente. Así,

en el Antiguo Egipto se utilizaron diversas pastas obtenidas con mezclas de yesos y

calizas disueltas en agua, para poder unir sólidamente los sillares de piedra; como las que

aún perduran entre los bloques calizos del revestimiento de la Gran Pirámide de Guiza.

Concreto de cementos naturales

En la Antigua Grecia, hacia el 500 a. C., se mezclaban compuestos de

caliza calcinada con agua y arena, añadiendo piedras trituradas, tejas rotas o

ladrillos, dando origen al primer hormigón de la historia, usando tobas volcánicas

extraídas de la isla de Santorini. Los antiguos romanos emplearon tierras o

cenizas volcánicas, conocidas también como puzolana, que contienen sílice y

alúmina, que al combinarse químicamente con la cal daban como resultado el

denominado cemento puzolánico (obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio).

Añadiendo en su masa jarras cerámicas o materiales de baja densidad (piedra

pómez) obtuvieron el primer hormigón aligerado. Con este material se

construyeron desde tuberías a instalaciones portuarias, cuyos restos aún

perduran. Destacan construcciones como los diversos arcos del Coliseo romano,

los nervios de la bóveda de la Basílica de Majencia, con luces de más de 25

metros, las bóvedas de las Termas de Caracalla, y la cúpula del Panteón de

Agripa, de unos 43 metros de diámetro, la de mayor luz durante siglos.

Concreto medieval

Tras la caída del Imperio romano el concreto fue poco utilizado, posiblemente

debido a la falta de medios técnicos y humanos, la mala calidad de la cocción de

la cal, y la carencia o lejanía de tobas volcánicas; no se encuentran muestras de

su uso en grandes obras hasta el siglo XIII, en que se vuelve a utilizar en los

cimientos de la Catedral de Salisbury, o en la célebre Torre de Londres,

en Inglaterra. Durante el renacimiento su empleo fue escaso y muy poco

significativo.

Civilizaciones precolombinas

En algunas ciudades y grandes estructuras, construidas

por Mayas y Aztecas en México o las de Machu Picchu en el Perú, se utilizaron

materiales cementantes.

El siglo XVIII

En el siglo XVIII se reaviva el afán por la investigación. John Smeaton, un

ingeniero de Leeds fue comisionado para construir por tercera vez un faro en el

acantilado de Edystone, en la costa de Cornwall, empleando piedras unidas con

un mortero de cal calcinada para conformar una construcción monolítica que

soportara la constante acción de las olas y los húmedos vientos; fue concluido en

1759 y la cimentación aún perdura.

El siglo XIX: cemento Portland y Concreto armado

El cemento Portland

Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement,

obtenido de caliza arcillosa y carbón calcinados a alta temperatura –denominado

así por su color gris verdoso oscuro, muy similar a la piedra de la isla de Portland.

Isaac Johnson obtiene en 1845 el prototipo del cemento moderno elaborado de

una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura, hasta la formación

del clinker; el proceso de industrialización y la introducción de hornos rotatorios

propiciaron su uso para gran variedad de aplicaciones, hacia finales del siglo XIX.

El Concreto armado

El Concreto, por sus características pétreas, soporta bien esfuerzos de

compresión, pero se fisura con otros tipos de solicitaciones (flexión, tracción,

torsión, cortante); la inclusión de varillas metálicas que soportaran dichos

esfuerzos propició optimizar sus características y su empleo generalizado en

múltiples obras de ingeniería y arquitectura.

Puente de concreto sobre el río Ulla, en Vedra, Galicia, España.

La invención del Concreto armado se suele atribuir al constructor William

Wilkinson, quien solicitó en 1854 la patente de un sistema que incluía armaduras

de hierro para «la mejora de la construcción de viviendas, almacenes y otros

edificios resistentes al fuego». El francés Joseph Monier patentó varios métodos

en la década de 1860, pero fue François Hennebique quien ideó un sistema

convincente de hormigón armado, patentado en 1892, que utilizó en la

construcción de una fábrica de hilados en Tourcoing, Lille, en 1895.

Diseño de estructuras de hormigón armado

Hennebique y sus contemporáneos basaban el diseño de sus patentes en

resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes

teóricos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhelm

Ritter, quien desarrolla en 1899 la teoría del «Reticulado de Ritter-Mörsch». Los

estudios teóricos fundamentales se gestarán en el siglo XX.

El siglo XX: auge de la industria del Concreto

A principios del siglo XX surge el rápido

crecimiento de la industria del cemento, debido a

varios factores: los experimentos de los químicos

franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán

Michaélis, que logran producir cemento de calidad

homogénea; la invención del horno rotatorio para

calcinación y el molino tubular; y los métodos de

transportar hormigón fresco ideados por Juergen

Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907. Con estos adelantos pudo

elaborarse cemento Portland en grandes cantidades y utilizarse ventajosamente

en la industria de la construcción.

Maillart proyecta en 1901 un puente en arco de 38 metros de luz sobre el

río Inn, en Suiza, construido con vigas cajón de hormigón armado; entre 1904 y

1906 diseña el puente de Tavanasa, sobre el río Rin, con 51 metros de luz, el

mayor de Suiza. Claude A.P. Turner realiza en 1906 el

edificio Bovex de Minneapolis (EE.UU.), con los primeros pilares fungiformes (de

amplios capiteles).

Le Corbusier, en los años 1920, reclama en Vers une Architecture una

producción lógica, funcional y constructiva, despojada de retóricas del pasado; en

su diseño de Casa Domino, de 1914, la estructura está conformada con pilares

y forjados de hormigón armado, posibilitando fachadas totalmente diáfanas y la

libre distribución de los espacios interiores.

Los hangares de Orly (París), diseñados por Freyssinet entre 1921 y 1923, con 60

metros de luz, 9 de flecha y 300 de longitud, se construyen con

láminas parabólicas de hormigón armado, eliminando la división funcional entre

paredes y techo. En 1929 Frank Lloyd Wright construye el primer rascacielos en

hormigón.

Concreto de altas prestaciones

En la década de 1960 aparece el concreto reforzado con fibras, incorporadas en el

momento del amasado, dando al hormigón isotropía y aumentando sus cualidades

a flexión, tracción, impacto, fisuración, etc. En los años 1970, los aditivos permiten

obtener concreto de alta resistencia, de 120 a más de 200 MPa; la incorporación

de monómeros, genera concreto casi inatacables por los agentes químicos o

indestructibles por los ciclos hielo-deshielo, aportando múltiples mejoras en

diversas propiedades del concreto.

Más alto, más largo, más ancho y más bello.

Los grandes progresos en el estudio científico del comportamiento del

concreto armado y los avances tecnológicos, posibilitaron la construcción de

rascacielos más altos, puentes de mayor luz, amplias cubiertas e inmensas

presas. Su empleo será insustituible en edificios públicos que deban albergar

multitudes: estadios, teatros, cines, etc. Muchas naciones y ciudades competirán

por erigir la edificación de mayor dimensión, o más bella, como símbolo de su

progreso que, normalmente, estará construida en hormigón armado.

Los edificios más altos del mundo poseen estructuras de concreto y acero,

tales como las Torres Petronas, en Kuala Lumpur, Malasia (452 metros, 1998), el

edificio Taipéi 101 en Taiwán (509 metros, 2004), o el Burj Dubái de la ciudad

de Dubái (818 metros, 2009), en el siglo XXI.

El siglo XXI: la cultura medioambiental

El uso de materiales reciclados como ingredientes del hormigón está

ganando popularidad debido a la cada vez más severa legislación

medioambiental. Los más utilizados son las cenizas volantes, un subproducto de

las centrales termoeléctricas alimentadas por carbón. Su impacto es significativo

pues posibilitan la reducción de canteras y vertederos, ya que actúan como

sustitutos del cemento, y reducen la cantidad necesaria para obtener un buen

hormigón. Como la producción de cemento genera grandes volúmenes de dióxido

de carbono, la tecnología de sustitución del cemento desempeña un importante

papel en los esfuerzos por aminorar las emisiones de dióxido de carbono.

También se utiliza para confinar desechos radiactivos. Entre ellos, el más

importante es el del reactor que colapsó en la central nuclear de Chernóbil, el cual

fue cubierto de hormigón para evitar fugas radiactivas.

Tipos de Concreto

En la Instrucción española (EHE), publicada en 1998, los hormigones están

tipificados según el siguiente formato siendo obligatorio referirse de esta forma en los

planos y demás documentos de proyecto, así como en la fabricación y puesta en obra:

Hormigón T – R / C / TM / A

T: se denominará HM cuando sea hormigón en masa, HA cuando sea hormigón

armado y HP cuando sea hormigón pretensado.

R: resistencia característica del hormigón expresada en N/mm².

C: letra inicial del tipo de consistencia: S Seca, P plástica, B Blanda, F Fluida y L

Líquida.

TM: tamaño máximo del árido expresado en milímetros.

A: designación del ambiente a que estará expuesto el hormigón.

Tipos de Hormigón

Hormigón ordinario

También se suele referir a él denominándolo simplemente hormigón. Es el material obtenido al mezclar cemento portland, agua y áridos de varios tamaños, superiores e inferiores a 5 mm, es decir, con grava y arena.

Hormigón en masa

Es el hormigón que no contiene en su interior armaduras de acero. Este hormigón solo es apto para resistir esfuerzos de compresión.

Hormigón armado

Es el hormigón que en su interior tiene armaduras de acero, debidamente calculadas y situadas. Este hormigón es apto para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de tracción los resisten las armaduras de acero. Es el hormigón más habitual.

Hormigón pretensado

Es el hormigón que tiene en su interior una armadura de acero especial sometida a tracción. Puede ser pre-tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigón fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigón ha adquirido su resistencia.

MorteroEs una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), es decir, un hormigón normal sin árido grueso.

Hormigón ciclópeo

Es el hormigón que tiene embebidos en su interior grandes piedras de dimensión no inferior a 30 cm.

Hormigón sin finos

Es aquel que sólo tiene árido grueso, es decir, no tiene arena (árido menor de 5 mm).

Hormigón aireado o

celular

Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón baja densidad.

Hormigón de alta densidad

Fabricados con áridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita, hematita...) El hormigón pesado se utiliza para blindar estructuras y proteger frente a la radiación.

Tipos de concretos premezclado

Concreto Premezclado Estándar

El concreto premezclado estándar es la forma más común de concreto. Se

prepara para su entrega en una planta de concreto en lugar de mezclarse en el

sitio de la obra, lo que garantiza la calidad del concreto.

Concreto Arquitectónico y Decorativo

Este tipo de concreto puede desempeñar una función estructural además

de un acabado estético o decorativo. Puede ofrecer superficies o texturas lisas o

ásperas además de una diversidad de colores.

Concreto de Fraguado Rápido

Diseñado para elevar el desarrollo temprano de resistencia, este concreto

permite retirar las cimbras más rápido, secuenciar la construcción

aceleradamente, y una rápida reparación en proyectos como carreteras o pistas

de aterrizaje. Típicamente se usa en el invierno para construir a bajas

temperaturas (5-10°C). Este concreto también se puede utilizar en edificios, vías

de ferrocarril y aplicaciones preformadas. Además, para ahorrar tiempo, esta

tecnología de concreto ofrece una durabilidad mejorada y resistencia a los ácidos.

Concreto Reforzado con Fibras

El concreto diseñado con fibras micro o macro puede usarse ya sea para

aplicaciones estructurales, donde las fibras pueden potencialmente sustituir el

reforzamiento con varilla de acero, o para reducir el encogimiento – especialmente

el que sucede en etapa temprana. Las macro fibras pueden incrementar

significativamente la ductilidad del concreto, haciendo que sea altamente

resistente a la formación y propagación de grietas.

Relleno Fluido

El mortero o concreto líquido simplifica el proceso de colocación de tuberías

y cables al rodear al tubo o cable con una cubierta compacta que la protege,

previene el asentamiento y permite a las cuadrillas trabajar rápido.

Concreto Compactado con Rodillo

Compactado y curado en sitio, el concreto compactado con rodillo es un

concreto de cero revenimiento con resistencia a la abrasión para soportar agua a

alta velocidad, lo que lo hace el material de elección para sistemas de drenajes y

otras estructuras sujetas a condiciones de alto flujo. Representa una solución

competitiva en términos de costo y durabilidad al compararse con el asfalto.

Concreto Autocompactante

El concreto autocompactante tiene un flujo muy alto; por lo tanto, es

autonivelante, lo que elimina la necesidad de vibración. Debido a los plastificantes

utilizados –mezclas químicas que le imparten un alto flujo– el concreto

autocompactante exhibe muy alta compactación como resultado de su bajo

contenido de aire. En consecuencia, el concreto autocompactante puede tener

resistencias muy elevadas, llegando a rebasar 50 MPa.

Concreto Poroso

Por su especial diseño de mezcla, el concreto poroso es un material

sumamente permeable que permite que el agua, particularmente las aguas

pluviales, se filtren por él, lo que reduce las inundaciones y la concentración

calorífico por hasta 4° C, y ayuda a evitar los derrapes en los caminos mojados.

Este concreto idealmente se usa en estacionamientos, andadores y orillas de

alberca.

Concreto Antibacteriano

Este concreto controla el crecimiento de las bacterias, ayudando a

mantener ambientes limpios en estructuras tales como laboratorios, restaurantes y

hospitales.

Materiales utilizados en la fabricación de Concreto

Los materiales utilizados en la fabricación del Concreto son: pasta de

cemento Portland, agua, y aire, que puede entrar de forma natural y dejar unas

pequeñas cavidades o puede introducirse artificialmente en forma de burbujas, y

materiales áridos o inertes, los cuales pueden dividirse en dos grupos: materiales

finos, como puede ser la arena, y materiales gruesos o bastos, como grava

piedras o escoria.

Se llama materiales finos si sus partículas son iguales o más pequeñas a

6,4 mm y bastos si son de un tamaño mayor. Según las dimensiones de la

estructura que se va a construir, así varia el tamaño de los materiales bastos. En

la construcción de estructuras y componentes de pequeño grosor se utilizan

materiales con partículas pequeñas de 6,4 mm. En construcciones de

envergadura, como puentes o presas, así como muros de contención, se utilizan

piedras de 1,5 cm de diámetro o más. El tamaño de los materiales gruesos no

debe exceder la quinta parte de la dimensión más pequeña de la pieza de

concreto que se vaya a construir.

Al mezclar el cemento Portland con agua, los compuestos del cemento

reaccionan y forman una pasta aglutinadora. Si la mezcla está bien hecha, cada

punto de arena y cada fragmento de piedrín o grava quedan envueltos por la pasta

y todos los vacios que existan entre ellos quedaran llenos. Cuando la pasta se

seca y se endurece, todos estos materiales quedan ligados formando una masa

compacta.

En condiciones normales el concreto se fortalece con el paso del tiempo. La

reacción química entre el cemento y el agua, que produce el endurecimiento de la

pasta y la compactación de los materiales que se Introducen en ella, requiere

tiempo. Esta reacción es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Si

hay humedad, el concreto sigue endureciéndose durante años. Por ejemplo, en

condiciones Ideales, la resistencia del concreto puede alcanzar 70 kgs/cm²

(995lbs/plg²) al día siguiente de su fundición; 316 kgs/cm² (4,495 lbs/plg²), una

semana después; 420 kgs/cm² (5,973 lbs/plg²), a los 28 días y hasta 590 kgs/cm²

(8,391 lbs/plg²), pasados cinco años.

Las mezclas de concreto se describen como una relación entre los

volúmenes de cemento, arena y piedrín que se utilizan. Por ejemplo, una mezcla

1;2;3 consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres

partes de piedrín u otros agregados sólidos. Según su aplicación, estas

proporciones se varían para conseguir cambios determinados en sus propiedades,

específicamente cuando se quiere variar la resistencia y duración. Estas

relaciones cambian de 1;2;3 a 1;2;4 y a 1;3;5. La cantidad de agua que se añade a

estas mezclas varía de 1 a 1,5 veces el volumen de cemento. Para lograr un

concreto de alta resistencia la cantidad de agua utilizada debe ser baja, sólo la

necesaria para humedecer la mezcla. Por consiguiente, cuanta más agua se

cargue a la mezcla, será más fácil trabajarla, pero menos resistente será el

concreto cuando alcance el fraguado total.

El concreto se puede hacer totalmente hermético y utilizarse para contener

agua o resistir la filtración hacia fuera o hacia adentro de la estructura hecha de

concreto. De igual forma, se puede utilizar para construir bases filtrantes, ya que

se puede hacer poroso y muy permeable. Del mismo modo puede presentar una

superficie lisa y pulida tan suave como el cristal. Si se utilizan agregados pesados,

como trozos de acero, se obtienen mezclas densas. También se puede hacer

concretos ligeros empleando agregados ligeros especiales y espumas. Estos

concretos ligeros inclusive pueden flotan en el agua.

Para pequeños trabajos o reparaciones, la mezcla del concreto se puede

hacer a mano, pero solo las mezcladoras mecánicas garantizan una composición

uniforme del concreto. La proporción recomendada para la mayoría de usos a

pequeña escala como pisos, aceras, calles, calzadas, patios y piscinas, es la

mezcla 1:2:3, o sea una parte de cemento, dos partes de arena y tres partes de

piedrín.

Cuando la superficie del concreto se ha endurecido necesita un tratamiento

especial, ya sea humedeciéndola o cubriéndola con agua o con materiales que

retengan la humedad, como: capas impermeables, capas plásticas, sacos

húmedos o arena. También hay pulverizadores especiales. Cuanto más tiempo se

mantenga húmedo el concreto, será más resistente y durará más.

Cuando hace calor, el concreto ya fundido, debe mantenerse húmedo por lo

menos tres días, y en lugares muy fríos no se debe congelar por lo menos,

durante la fase inicial de endurecimiento. Para ello se cubre con una lona

alquitranada o con otros productos que ayudan a mantener el calor.

Clasificación

En general, se llaman conglomerantes hidráulicos aquellos que, amasados

con el agua fraguan, endurecen y son prácticamente estables en contacto con él.

Los conglomerados hidráulicos más importantes son los “Cementos”.

- Cemento

Los cementos son productos que amasados con agua fraguan y endurecen

formándose nuevos compuestos resultantes de reacciones de hidratación que son

estables tanto al aire como sumergidos en agua.

Hay varios tipos de cementos. Las propiedades de cada uno de ellos están

íntimamente asociadas a la composición química de sus componentes

iniciales, que se expresa en forma de sus óxidos, y que según cuales sean

formaran compuestos resultantes distintos en las reacciones de hidratación.

Cada tipo de cemento está indicado para unos usos determinados; también

las condiciones ambientales determinan el tipo y clase del cemento afectando a la

durabilidad de los hormigones. Los tipos y denominaciones de los cementos y sus

componentes están normalizados y sujetos a estrictas condiciones. La norma

española establece los siguientes tipos: cementos comunes, los resistentes a los

sulfatos, los resistentes al agua de mar, los de bajo calor de hidratación, los

cementos blancos, los de usos especiales y los de aluminato de calcio. Los

cementos comunes son el grupo más importante y dentro de ellos el portland es el

habitual.

Además del tipo de cemento, el segundo factor que determina la calidad del

cemento, es su clase o resistencia a compresión a 28 días. Esta se determina en

un mortero normalizado y expreso la resistencia mínima, la cual debe ser siempre

superada en la fabricación del cemento. No es lo mismo, ni debe confundirse la

resistencia del cemento con la del hormigón, pues la del cemento corresponde a

componentes normalizados y la del hormigón dependerá de todos y cada uno de

sus componentes. Pero si el hormigón está bien dosificado a mayor resistencia del

cemento corresponde mayor resistencia del hormigón. La norma española

establece las siguientes clases de resistencias:

Especificaciones de las diversas clases de cementos

Clase de Resistencia (N/mm²) Fraguado Expansión

resistencia (mm)

a 2

días

a 7

díasa 28 días

Inicio

(minutos)

Final

(horas)

32,5N >16,032,5—

52,5>75,0 <12,0 <10,0

32,5R >10,032,5—

52,5>75,0 <12,0 <10,0

42,5N >10,042,5—

62,5>60,0 <12,0 <10,0

42,5R >20,042,5—

62,5>60,0 <12,0 <10,0

52,5N >20,0 >52,5 >45,0 <12,0 <10,0

52,5R >30,0 >52,5 >45,0 <12,0 <10,0

N = Resistencia inicial normal. R = Alta resistencia inicial.

Este cuadro es aplicable a los cementos comunes, es decir, al portland,

a los portland con adiciones, a los siderúrgicos, a los puzolánicos y a los compuestos.

El cemento se encuentra en polvo y la finura de su molido es determinante

en sus propiedades conglomerantes, influyendo decisivamente en la velocidad de

las reacciones químicas de su fraguado y primer endurecimiento. Al mezclarse con

el agua los granos de cemento se hidratan sólo en una profundidad de 0,01 mm,

por lo que si los granos fuesen muy gruesos el rendimiento de la hidratación sería

pequeño al quedar en el interior un núcleo inerte. Sin embargo una finura excesiva

provoca una retracción y calor de hidratación elevados. Además dado que las

resistencias aumentan con la finura hay que llegar a una solución de compromiso,

el cemento debe estar finamente molido pero no en exceso.

El almacenamiento de los cementos a granel se realiza en silos estancos

que no permitan la contaminación del cemento y deben estar protegidos de la

humedad. En los cementos suministrados en sacos, el almacenamiento debe

Esquema de un horno rotativo donde se mezcla y calcina la caliza y la arcilla para formar el clinker de cemento.

Clinker de cemento antes de su molienda.

realizarse en locales cubiertos, ventilados, protegidos de la lluvia y del sol.19Un

almacenamiento prolongado puede provocar la hidratación de las partículas más

finas por meteorización perdiendo su valor hidráulico y que supone un retraso del

fraguado y disminución de resistencias.

Cemento portland

El cemento portland se obtiene al calcinar

a unos 1.500 °C mezclas preparadas

artificialmente de calizas y arcillas. El

producto resultante, llamado clinker, se

muele añadiendo una cantidad adecuada

de regulador de fraguado, que suele ser piedra de yeso natural.

62,5% de CaO (cal combinada), un 21% de

SiO2 (sílice), un 6,5% de Al2O3 (alúmina), un

2,5% de Fe2O3 (hierro) y otros minoritarios.

Estos cuatro componentes son los

principales del cemento, de carácter básico

la cal y de carácter ácido los otros tres. Estos

componentes no se encuentran libres en el

cemento, sino combinados formando

silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que

son los componentes hidráulicos del mismo o

componentes potenciales. Un clinker de cemento portland de tipo medio contiene:

Silicato tricálcico (3CaO·SiO2).................................. 40% a 50%

Silicato bicálcico (2CaO·SiO2).................................. 20% a 30%

Aluminato tricálcico (3CaO·Al2O3)............................ 10% a 15%

Aluminatoferrito tetracálcico (4CaO·Al2O3·Fe2O3)....... 5% a 10%

Las dos principales reacciones de hidratación, que originan el proceso de

fraguado y endurecimiento son:

2(3CaO·SiO2) + (x+3)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + 3Ca(OH)2 

2(2CaO·SiO2) + (x+1)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + Ca(OH)2

El silicato tricálcico es el compuesto activo por excelencia del

cemento pues desarrolla una resistencia inicial elevada y un calor de

hidratación también elevado. Fragua lentamente y tiene un

endurecimiento bastante rápido. En los cemento de endurecimiento

rápido y en los de alta resistencia aparece en una proporción

superior a la habitual.

El silicato bicálcico es el que desarrolla en el cemento la resistencia

a largo plazo, es lento en su fraguado y en su endurecimiento. Su

estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico, por ello los

cementos resistentes a los sulfatos llevan un alto contenido de

silicato bicálcico.

El aluminato tricálcico es el compuesto que gobierna el fraguado y

las resistencias a corto. Su estabilidad química es buena frente al

agua de mar pero muy débil a los sulfatos. Al objeto de frenar la

rápida reacción del aluminato tricálcico con el agua y regular el

tiempo de fraguado del cemento se añade al clinker piedra de yeso.

El aluminatoferrito tetracálcico no participa en la resistencia

mecánica, su presencia es necesaria por el aporte de fundentes de

hierro en la fabricación del clinker.

Áridos

Acopio de áridos de tamaño6-10 mm para la fabricación de hormigón.

Los áridos deben poseer por lo

menos la misma resistencia y

durabilidad que se exija al hormigón.

No se deben emplear calizas blandas,

feldespatos, yesos, piritas o rocas

friables o porosas. Para la durabilidad

en medios agresivos serán mejores los

áridos silíceos, los procedentes de la

trituración de rocas volcánicas o los de

calizas sanas y densas.

El árido que tiene mayor responsabilidad en el conjunto es la arena.

Según Jiménez Montoya no es posible hacer un buen hormigón sin una

buena arena. Las mejores arenas son las de río, que normalmente son

cuarzo puro, por lo que aseguran su resistencia y durabilidad.

Con áridos naturales rodados, los hormigones son más trabajables y

requieren menos agua de amasado que los áridos de machaqueo,

teniéndose además la garantía de que son piedras duras y limpias. Los

áridos machacados procedentes de trituración, al tener más caras de

fractura cuesta más ponerlos en obra, pero se traban mejor y se refleja en

una mayor resistencia.

Si los áridos rodados están contaminados o mezclados con arcilla, es

imprescindible lavarlos para eliminar la camisa que envuelve los granos y

que disminuiría su adherencia a la pasta de hormigón. De igual manera los

áridos de machaqueo suelen estar rodeados de polvo de machaqueo que

supone un incremento de finos al hormigón, precisa más agua de amasado

y darán menores resistencias por lo que suelen lavarse.

Los áridos que se emplean en hormigones se obtienen mezclando

tres o cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una granulometría

óptima. Tres factores intervienen en una granulometría adecuada: el

tamaño máximo del árido, la compacidad y el contenido de granos finos.

Cuando mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las

necesidades de cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene limitado

por las dimensiones mínimas del elemento a construir o por la separación

entre armaduras, ya que esos huecos deben quedar rellenos por el

hormigón y, por tanto, por los áridos de mayor tamaño. En una mezcla de

áridos una compacidad elevada es aquella que deja pocos huecos; se

consigue con mezclas pobres en arenas y gran proporción de áridos

gruesos, precisando poca agua de amasado; su gran dificultad es

conseguir compactar el hormigón, pero si se dispone de medios suficientes

para ello el resultado son hormigones muy resistentes. En cuanto al

contenido de granos finos, estos hacen la mezcla más trabajable pero

precisan más agua de amasado y de cemento. En cada caso hay que

encontrar una fórmula de compromiso teniendo en cuenta los distintos

factores. Las parábolas de Fuller y de Bolomey dan dos familias de curvas

granulométricas muy utilizadas para obtener adecuadas dosificaciones de

áridos.

Agua

El agua empleada en el mezclado del concreto debe ser limpia y no

debe contener cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales,

materia orgánica u otras sustancias nocivas al concreto o al acero de

refuerzo.

Para el caso de concretos que contengan elementos embutidos de

aluminio, el agua de mezclado, incluyendo la porción aportada como

humedad libre en los agregados, no debe contener cantidades perjudiciales

del ión cloruro según se establece en el Artículo 4.4.

En las mezclas de concreto se debe usar agua que satisfaga la Norma

Venezolana 2385, preferiblemente potable, a menos que se satisfagan las

siguientes condiciones:

a. La dosificación se ha obtenido con base en mezclas de concreto de

resultados conocidos, hechas con agua del mismo origen;

b. Los cubos de ensayo de mortero alcancen resistencias a los 7 y 28

días, por lo menos iguales al 90 por ciento de las resistencias de cubos

similares hechos con agua potable. La comparación de los ensayos de

resistencia se efectuará sobre morteros idénticos en todos sus

componentes, con excepción del agua de mezclado, preparados y ensayos

de acuerdo con la Norma Venezolana 484

El agua de amasado interviene en las reacciones de hidratación del

cemento. La cantidad de la misma debe ser la estricta necesaria, pues la

sobrante que no interviene en la hidratación del cemento se evaporará y

creará huecos en el hormigón disminuyendo la resistencia del mismo.

Puede estimarse que cada litro de agua de amasado de exceso supone

anular dos kilos de cemento en la mezcla. Sin embargo una reducción

excesiva de agua originaría una mezcla seca, poco manejable y muy difícil

de colocar en obra. Por ello es un dato muy importante fijar

adecuadamente la cantidad de agua.

Durante el fraguado y primer endurecimiento del hormigón se añade

el agua de curado para evitar la desecación y mejorar la hidratación del

cemento.

Ambas, el agua destinada al amasado, como la destinada al curado

deben ser aptas para cumplir su función. El agua de curado es muy

importante que sea apta pues puede afectar más negativamente a las

reacciones químicas cuando se está endureciendo el hormigón.

Normalmente el agua apta suele coincidir con la potable y están

normalizados una serie de parámetros que debe cumplir. Así en la

normativa está limitado el pH, el contenido en sulfatos, en ion cloro y los

hidratos de carbono.

Cuando una masa es excesivamente fluida o muy seca hay peligro

de que se produzca el fenómeno de la segregación (separación del

hormigón en sus componentes: áridos, cemento y agua). Suele

presentarse cuando se hormigona con caídas de material superiores a los

2 metros.

Principales fuentes de variación de la resistencia del concreto

a) Causas de las alteraciones de la relación agua / cemento

- Control deficiente de las proporciones de dosificación de cualquiera

de los materiales componentes de la mezcla Incluidos los aditivos,

especialmente falta de exactitud en la medida del agua.

- Cambios no controlados en la humedad de los agregados,

especialmente si estos cambios son de magnitud importante y/o brusca.

- Alteraciones de la granulometría de los agregados, especialmente en

el contenido de ultrafinos (polvo, arcilla y otros).

- Variaciones en la calidad intrínseca de los agregados, como forma de

la partícula, capacidad de absorción de agua y otros.

- Variaciones en la calidad del cemento ya se está usando,

principalmente si hay cambios de marca de este producto.

- Variaciones en la eficiencia de los aditivos, si es que se usan.

- Cambios no controlados de las condiciones ambientales en que se

hace la mezcla, principalmente de la temperatura ya que la trabajabilidad

de la mezcla cambia con ella. Para que no se altere la resistencia, se

deben compensar estos cambios modificando el diseño (dósis de cemento)

y no en base a alterar la proporción de agua.

- Adición de agua no prevista, la cual se hace necesaria para poder

colocar concreto que perdió trabajabilidad debido a tiempos de transporte y

espera prolongados más de lo previsto.

b) Alteraciones por segregación

- Deficiencias en el mezclado debidas a mal funcionamiento o mal

manejo de la mezcladora.

- Transporte inapropiado que produzca segregaciones en la mezcla,

principalmente separaciones entre los granos gruesos de los agregados y

la parte final del concreto, debidos a sedimentación diferencial, o al

trasvase no adecuado de un recipiente a otro, o a la circulación por

canaletas, correas transportadoras y otro.

c) Alteraciones no detectadas por los ensayos

- Mala práctica de colocación del material que produzca segregación,

especialmente por dejarlo caer a los encofrados desde alturas excesivas, o

por tener que circular el concreto dentro del encofrado a distancias largas y

por caminos difíciles (pequeñas secciones, exceso de armaduras u otros

obstáculos).

- Vibración inadecuada que deja partes del material sin compactarse

adecuadamente o bien con segregación debida a exceso de vibración.

- Desencofrado prematuro que permita la deformación y agrietamiento

del elemento estructural.

- Mala práctica de curado que permite que el concreto se deseque a

una edad en que todavía necesita agua para desarrollar sus resistencias.

Notas:

T1. Las muestras pueden ser tomadas a la salida de la mezcladora, a la

llegada a la obra o en el momento en que el concreto va a ser colocado;

por lo tanto las alteraciones debidas al transporte y a la espera podrán o no

influir en los ensayos, según el lugar o momento de la toma de la muestra.

T2. En realidad las deficiencias del mezclado pueden quedar solo

parcialmente detectadas por los ensayos, debido a que el premezclado de

la muestra que se hace posteriormente a su toma, puede suavizar en parte

la heterogeneidad, especialmente si el volumen de muestra es

considerable. Cuando hay problemas de este tipo, se recomienda las

pruebas específicas de eficiencia del mezclado (véase Norma COVENIN

633).

Principales fuentes de variación de los ensayos

- Toma inadecuada de la muestra que haga que se obtenga como tal una

parte segregada de la mezcla que no corresponda a la calidad real del

producto.

- Remezclado inadecuado de la muestra y toma para la confección de

las probetas de ensayo por parte no homogéneas de esa muestra

segregada por la propia operación de muestreo.

- Moldes de calidad deficiente; desgastados, deformados o hechos de

materiales no apropiados o que pierdan por las juntas agua o pasta.

- Técnicas inadecuadas de llenado y compactación de los moldes en

las que no se cumplen estrictamente los requisitos normativos, incluidas las

características de la barra compactadora.

- Alteración del material de las probetas por inadecuado traslado

prematuro de las mismas que pueden sufrir golpeteo o vibración por el

transporte.

- Conservación de las probetas antes de ser desmoldadas, en

ambientes de temperaturas extremas, alejadas de las exigidas por las

normas. Si los moldes están tapados las temperaturas altas producen un

aceleramiento del desarrollo de resistencias y si por el contrario están

destapados se produce una desecación que da resistencias iniciales altas

(24 horas) pero que disminuye la calidad del concreto a la edad normativa

de 28 días.

- Conservación de las probetas en algunos lapsos de tiempo entre el

desmoldado y el ensayo en ambientes apropiados, principalmente en

cuanto a temperatura; como sucede cuando hay retardos en el transporte

de las probetas al laboratorio o cuando el ambiente de curado en este lugar

no es apropiado.

- Desecación excesiva de las probetas por escalas del ambiente

húmedo de conservación mucho tiempo antes del ensayo, o por

mantenerlas durante este lapso en un ambiente desecante.

- Capas de refrentado excesivamente gruesas y/o mal colocadas.

- Mala ejecución del ensayo en sí mismo por mal centrado de la

probeta en la prensa de ensayo, aplicación de la carga a velocidad

inconveniente, a golpes de carga por mal manejo de las prensas manuales

o deficiencia de las mismas.

- Prensas mal calibradas que pueden marcar cargas diferentes de las

que están aplicando en realidad.

LA ARENA

La arena debe ser limpia porque cualquier material extraño afecta la

resistencia del concreto. La arena sucia se conoce al frotarla entre las manos, ya

que deja residuos de barro o tierra. En estos casos se debe lavar hasta que el

agua salga clara. COMISIÓN NACIONAL DE EMERGENCIA: No deben usarse

arenas de un solo grano, sino de granos gruesos, medianos y finos. No deben

emplearse arenas muy finas, Preferiblemente se debe emplear la arena de río

para hacer el concreto.

LA PIEDRA

Quebrada de un solo tamaño y el diámetro nunca debe ser mayor que la

distancia libre entre el acero de refuerzo y la pared de la formaleta o del bloque.

En el concreto corriente se emplea la mezcla de piedras tercera y cuarta. En las

vigas corona y de fundación de la casa de un piso debe considerarse

especialmente el grueso de la piedra porque se trabaja con paredes

delgadas que hacen difícil el paso de la piedra grande entre la armadura.

 Tamaños de piedra quebrada:

Piedra quinta: 1 cm (3/8″)

Piedra cuartilla: 1.9 cm (3/4″)

Piedra cuarta: 2.5 cm (1″)

Piedra tercera: 3.7 cm (1 1/27

Para la mezcla de concreto de vigas y columnas (concreto estructural), se

recomienda utilizar piedra cuartilla o un agregado con tamaño máximo de 3/4″. La

piedra tercera puede emplearse en el concreto ciclópeo mezclándola con piedra

cuarta. El concreto usado para rellenar los huecos de los bloques necesita piedra

quinta como máximo.

Otros componentes minoritarios

Los componentes básicos del hormigón son cemento, agua y áridos;

otros componentes minoritarios que se pueden incorporar son: adiciones,

aditivos, fibras, cargas y pigmentos.

Pueden utilizarse como componentes del hormigón los aditivos y

adiciones, siempre que mediante los oportunos ensayos, se justifique que

la sustancia agregada en las proporciones y condiciones previstas produce

el efecto deseado sin perturbar excesivamente las restantes características

del hormigón ni representar peligro para la durabilidad del hormigón ni para

la corrosión de las armaduras.

Las adiciones son materiales inorgánicos, puzolánicos o con

hidraulicidad latente que, finamente molidos, pueden ser añadidos al

hormigón en el momento de su fabricación, con el fin de mejorar

alguna de sus propiedades o conferirle propiedades especiales. La

EHE recoge únicamente la utilización de las cenizas volantes y

el humo de sílice, determinando sus limitaciones.

Los aditivos son sustancias o productos que se incorporan al

hormigón, antes o durante el amasado, produciendo la modificación de

alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su

comportamiento.

Los aditivos para ser usados en concreto estarán sometidos a la

aprobación previa por escrito del Ingeniero Inspector. Deben tener

probada su capacidad de mantener esencialmente la misma

composición y tener el mismo comportamiento durante la ejecución de

los trabajos, demostrado al establecer las proporciones del concreto,

de acuerdo con el Artículo 5.3 de esta Norma. (Norma Covenin)

Limitaciones

En concreto reforzado o en los concretos que contengan elementos

de aluminio embutidos, así como en concretos vaciados contra

moldes de metal galvanizado que no deban ser retirados, no se

deben emplear aditivos que contengan cloruro de calcio u otros

cloruros. En estos casos, solo se admite en el concreto la presencia

de iones cloruro que eventualmente sean aportados por las

impurezas de los ingredientes del aditivo.

Especificaciones

Los aditivos incorporadores de aire deben cumplir con la Norma

Venezolana 357

Los aditivos reductores de agua, retardadores, aceleradores de

fraguado o de acciones combinadas, deben cumplir con la Norma

Venezolana 356.

ACERO DE REFUERZO

Resistencia

De conformidad con lo establecido en el Artículo 1.5, en los

planos debe indicarse claramente la clasificación del acero conforme

con la Norma Venezolana 316, y la resistencia cedente especificada

y del acero de refuerzo con la cual se ha diseñado cada parte de la

estructura.

Las barras utilizadas como acero de refuerzo que deban

resistir las solicitaciones debidas a la acción sísmica, en miembros

de sistemas aporticados, miembros de borde de muros y dinteles,

deben ser del tipo W. También se podrán utilizar los otros tipos de

aceros establecidos en la Norma Venezolana 316 siempre que

cumplan con los siguientes requisitos:

a. La resistencia cedente real (fy*) determinada mediante

ensayos regulados, no debe exceder a la resistencia cedente

especificada (fy) en más de un 25%;

b. La resistencia de agotamiento real en tracción (fsu*)

determinada mediante ensayos regulados, debe exceder la

resistencia cedente real (fy*), por lo menos en un 25%;

c. En ningún caso, el alargamiento a la rotura determinado

mediante ensayos regulados, será menor que el 12%.

Barras

El refuerzo debe estar constituido por barras con resaltes, con

las características indicadas en la Tabla 3.6.2, con la salvedad

anotada en la Subsección 3.6.2.1 para el uso de barras lisas. Las

barras con resaltes y las barras lisas, deben cumplir con la Norma

Venezolana 316.

Tabla 3.6.2 Características de las barras de refuerzo

DESIGNACIÓN DIÁMETRO(1)

mm

ÁREA (1)

cm2

PESO (1)

kgf/mNº (2) Milímetros (3)

-- 6M 6,00 0,28 0,222

-- 8M 8,00 0,50 0,394

3 -- 9,53 0,71 0,559

-- 10M 10,00 0,78 0,617

-- 12M 12,00 1,13 0,888

4 -- 12,70 1,27 0,994

-- 14M 14,00 1,54 1,208

5 -- 15,88 1,98 1,554

-- 16M 16,00 2,01 1,577

6 -- 19,05 2,85 2,237

-- 20M 20,00 3,14 2,465

7 -- 22,22 3,88 3,044

-- 25M 25,00 4,91 3,854

8 -- 25,40 5,07 3,977

9 -- 28,65 6,45 5,059

-- 32M 32,00 8,04 6,309

10 32,26 8,17 6,403

11 -- 35,81 10,07 7,906

-- 36M 36,00 10,18 7,981

-- 40M 40,00 12,57 9,850

14 -- 43,00 14,52 11,383

-- 45M 45,00 15,90 12,482

-- 56M 56,00 24,63 19,334

18 -- 57,33 25,81 20,237

(1) Las dimensiones de una barra con resaltes son equivalentes a las de una barra lisa que tenga el mismo peso pormetro.

(2) Los números (Nº) utilizados para designar las barras, están basados en el número de octavos de pulgadasComprendidos en el diámetro nominal. El área nóminal de la barra N° 9 es la de un cuadrado de lado 1 pulgada; para labarra N° 10 es la de un cuadrado de lado 1 1/8 de pulgada; para la barra N° 11 es la de un cuadrado de lado 1 1/4 depulgada; para la barra Nº 14 es la de un cuadrado de lado 1 ½ pulgada y para la barra Nº 18 es la de un cuadrado delado 2 pulgadas.

(3) Se han intercalados los números de designación de las barras basados en el diámetro nominal en milímetrosSeguido de la letra M como indicación de unidades correspondiente al Sistema Internacional, SI.

Barras lisas

El empleo de las barras lisas debe limitarse a: refuerzo helicoidal o transversal

en columnas o pilotes, refuerzos de retracción y temperatura y barras pasa

juntas en pavimentos de concreto. Únicamente podrán usarse como refuerzo

longitudinal a flexión, cuando conformen una malla de alambres electro soldado.

Alambres

Los alambres tendrán las características indicadas en la Tabla 3.6.3.

Tabla 3.6.3 Características de los alambres

Diámetro Área cm2 Peso kgf/m5,0 0,196 0,1545,5 0,238 0,1876,0 0,283 0,2226,5 0,332 0,2607,0 0,385 0,3028,0 0,503 0,3959,0 0,636 0,50010,0 0,785 0,61711,0 0,950 0,74612,0 1,131 0,888

Los alambres lisos o con resaltes para refuerzo del concreto deben cumplir con

la Norma Venezolana 505. El diámetro del alambre con resaltes no debe ser

menor que 5,0 mm.

Agregados

Estos constituyen del 60 al 80 por ciento del volumen del concreto. Como

áridos o materiales inertes, ya sea finos o gruesos, pueden emplearse arenas y

gravas naturales o procedentes de la trituración de piedra que reúnan en igual o

superior grado, las características que se le exijan al concreto diseñado o

proyectado. No conviene emplear áridos que procedan de rocas calizas blandas,

ya que son solubles y expuestas a fisuras por acciones del agua; feldespato

porque son rocas cristalizadas de color blanco o rosa, que expuestas al agua se

descomponen lentamente, quedando convertidas en base arcillosa; yesos, por ser

solubles al agua: piritas, por ser rocas escamosas que tienden a resquebrarse;

rocas friales, por ser rocas con muchas fisuras que tienden a desmoronarse; y ni

rocas porosas, por tener poca resistencia.

El tamaño nominal máximo del agregado, como se dijo anteriormente, no

será de más de un quinto de la separación menor entre los lados de la cimbra, de

un tercio del peralte de la losa, o de tres cuartos del espaciamiento mínimo libre

entre varillas individuales de refuerzo.

En cuanto a las arenas a utilizar, son mejores las provenientes de rios, a las

extractadas de minas y pueden emplearse en concreto armado, previo lavado con

agua dulce.

Con aridos triturados pueden obtenerse concretos mas resistentes debido a

que la pasta de cemento se adhiere mejor a la piedra por tener la superficie mas

rugosa. Los aridos deben estar exentos de sustancias perjudiciales tales como,

arcillas, limos y materiales organicas. La forma del grano tiene influencia en la

calidad del concreto. Las piedras partidas se acuñan y pueden dejar huecos de no

hacerse un asentado energico, se necesitara mas cantidad de agua para su

amasado y colocacion, que con pierdas de cantos rodados.

La humedad de los aridos tiene mucha importancia en la dosificacion de

concretos. Al dosificar el agua de amasado de un concreto es necesario tener en

cuenta la humedad de los aridos. La densidad de un arido es una buena medidad

de su calidad; una baja densidad suele corresponder a aridos poco resistentes y

porosos.

En el estudio de los concretos se emplea el peso especifico realm el

elemental y el aparente. Peso especifico real es la relacion entre el peso de una

muestra de arido seco y el volumen elemental o tal de la misma. Peso especifico

aparente o peso libre es la relacion entre el peso de una muestra de arido seco y

su volumen aparente(varia con la forma del recipiente).

Un concreto sera tanto mas resistente cuanto mayor sea la compacidad o

densidad del arido empleado. Compacidad es la relacion entre volumen real y

volumen de aparente de una muestra de arido.

Cálculo y proyecto

Antes de construir cualquier elemento de hormigón deben calcularse las

cargas a que estará sometido y, en función de las mismas, se determinarán las

dimensiones de los elementos y calidad de hormigón, la disposición y cantidad

de las armaduras en los mismos.

El cálculo de una estructura de hormigón consta de varias etapas. Primero

se realizan una serie de simplificaciones en la estructura real transformándola en

una estructura ideal de cálculo. Después se determinan las cargas que va a

soportar la estructura, considerando en cada punto la combinación de cargas que

produzca el efecto más desfavorable. Por último se dimensiona cada una de las

secciones para que pueda soportar las solicitaciones más desfavorables.

Una vez calculada la estructura se redacta el proyecto, que es el conjunto

de documentos que sirve para la realización de la obra y que detalla los

elementos a construir. En el proyecto están incluidos los cálculos realizados.

También incluye los planos donde figuran las dimensiones de los elementos a

ejecutar, la tipificación de los hormigones previstos y las características

resistentes de los aceros a emplear.

Fabricación

Es muy importante conseguir la mezcla óptima en las proporciones precisas

de áridos de distintos tamaños, cemento y agua. No hay una mezcla óptima que

sirva para todos los casos. Para establecer la dosificación adecuada en cada

caso se debe tener en cuenta la resistencia mecánica, factores asociados a la

fabricación y puesta en obra, así como el tipo de ambiente a que estará

sometido.

Hay muchos métodos para dosificar previamente el hormigón, pero son solo

orientativos. Las proporciones definitivas de cada uno de los componentes se

suelen establecer mediante ensayos de laboratorio, realizando correcciones a lo

obtenido en los métodos teóricos.

Se señalan brevemente los aspectos básicos que hay que determinar:

La Resistencia característica (fck) se fija en el proyecto.

La selección del tipo de cemento se establece en función de las aplicaciones del

hormigonado (en masa, armado, pretensado, prefabricado, de alta resistencia,

desencofrado rápido, hormigonados en tiempo frío o caluroso, etc.) y del tipo de

ambiente a que estará expuesto.

El tamaño máximo del árido interesa que sea el mayor posible, pues a mayor

tamaño menos agua necesitará ya que la superficie total de los granos de áridos

a rodear será más pequeña. Pero el tamaño máximo estará limitado por los

espacios que tiene que ocupar el hormigón fresco entre dos armaduras cercanas

o entre una armadura y el encofrado.

La consistencia del hormigón se establece en función del tamaño de los huecos

que hay que rellenar en el encofrado y de los medios de compactación previstos.

La cantidad de agua por metro cúbico de hormigón. Conocida la consistencia, el

tamaño máximo del árido y si la piedra es canto rodado o de machaqueo es

inmediato establecer la cantidad de agua que se necesita.

La relación agua/cemento depende fundamentalmente de la resistencia del

hormigón, influyendo también el tipo de cemento y los áridos empleados.

Conocida la cantidad de agua y la relación agua /cemento, determinamos la

cantidad de cemento. Conocida la cantidad de agua y de cemento, el resto serán

áridos.

Determinar la composición granulométrica del árido, que consiste en determinar

los porcentajes óptimos de los diferentes tamaños de áridos disponibles. Hay

varios métodos, unos son de granulometría continua, lo que significa que

interviene todos los tamaños de áridos, otros son de granulometría discontinua

donde falta algún tamaño intermedio de árido.

Determinada la dosificación más adecuada, en la planta de hormigón hay que

medir los componentes, el agua en volumen, mientras que el cemento y áridos

se miden en peso.

Los materiales se amasan en hormigonera o amasadora para conseguir

una mezcla homogénea de todos los componentes. El árido debe quedar bien

envuelto por la pasta de cemento. Para conseguir esta homogeneidad, primero

se vierte la mitad de agua, después el cemento y la arena simultáneamente,

luego el árido grueso y por último el resto de agua.

Para el transporte al lugar de empleo se deben emplear procedimientos que

no varíen la calidad del material, normalmente camiones hormigonera. El tiempo

transcurrido no debe ser superior a hora y media desde su amasado. Si al llegar

donde se debe colocar el hormigón, este ha empezado a fraguar debe

desecharse.

Puesta en obra

Colocación de armaduras

Las armaduras deben estar limpias y sujetarse al encofrado y entre sí de forma que mantengan la posición prevista sin moverse en el vertido y compactación del hormigón. Para ello se colocan calzos o distanciadores en número suficiente que permitan mantener la rigidez del conjunto.

Las distancias entre las diversas barras de armaduras deben mantener una separación mínima que está normalizada para permitir una correcta colocación del hormigón entre las barras de forma que no queden huecos o coqueras durante la compactación del hormigón.

De igual manera el espacio libre entre las barras de acero y el encofrado, llamado recubrimiento, debe mantener una separación mínima, también normalizada, que permita el relleno de este espacio por el hormigón. Este espacio se controla por medio de separadores que se colocan entre la armadura y el encofrado.

Encofrado

El encofrado debe contener y soportar el hormigón fresco durante su endurecimiento manteniendo la forma deseada sin que se deforme. Suelen ser de madera o metálicos y se exige que sean rígidos, resistentes, estancos y limpios. En su montaje deben quedar bien sujetos de forma que durante la consolidación posterior del hormigón no se produzcan movimientos.

Antes de reutilizar un encofrado debe limpiarse bien con cepillos de alambre eliminando los restos de mortero que se hayan podido adherir a la superficie. Para facilitar el desencofrado se suelen aplicar al encofrado productos desencofrantes; estos deben estar exentos de sustancias perjudiciales para el hormigón.

Colocación y compactación

El vertido del hormigón fresco en el interior del encofrado debe efectuarse evitando que se produzca la segregación de la mezcla. Para ello se debe evitar verterlo desde gran altura, hasta un máximo de dos metros de caída libre y no se debe desplazar horizontalmente la masa.

Se coloca por capas o tongadas horizontales de espesor reducido para permitir una buena compactación (hasta 40 cm en hormigón en masa y 60 cm en hormigón armado). Las distintas capas o tongadas se consolidan sucesivamente, trabando cada capa con la anterior con el medio de compactación que se emplee y sin que haya comenzado a fraguar la capa anterior.

Para conseguir un hormigón compacto, eliminando sus huecos y para que se obtenga un completo cerrado de la masa, hay varios sistemas de consolidación. El picado con barra, que se realiza introduciéndola sucesivamente, precisa hormigones de consistencias blandas y fluidas y se realiza en obras de poca importancia resistente. La compactación por golpeo repetido de un pisón se emplea en capas de 15 o 20 cm de espesor y mucha

superficie horizontal. La compactación por vibrado es la habitual en hormigones resistentes y es apropiada en consistencias secas.

El vibrador más utilizado es el de aguja, un cilindro metálico de 35 a 125 mm de diámetro cuya frecuencia varía entre 3.000 y 12.000 ciclos por minuto. La aguja se dispone verticalmente en la masa de hormigón fresco, introduciéndose en cada tongada hasta que la punta penetre en la capa anterior y cuidando de no tocar las armaduras pues la vibración podría separar la masa de hormigón de la armadura. Mediante el vibrado se reduce el aire contenido en el hormigón sin compactar que se estima del orden del 15 al 20% hasta un 2-3% después del vibrado.

Curado

El curado es una de las operaciones más importantes en el proceso de puesta en obra por la influencia decisiva que tiene en la resistencia del elemento final. Durante el fraguado y primer endurecimiento se producen pérdidas de agua por evaporación, formándose huecos capilares en el hormigón que disminuyen su resistencia. En particular el calor, la sequedad y el viento provocan una evaporación rápida del agua incluso una vez compactado. Es preciso compensar estas pérdidas curando el hormigón añadiendo abundante agua que permita que se desarrollen nuevos procesos de hidratación con aumento de la resistencia.

Hay varios procedimientos habituales para curar el hormigón. Desde los que protegen del sol y del viento mediante tejadillos móviles, plásticos; mediante riegos de agua en la superficie; la inmersión en agua empleada en prefabricación; los productos de curado aplicados por pulverización; los pulverizados a base de resinas forman una película que impide la evaporación del agua, se trata de uno de los sistemas más eficaces y más costosos.

FRAGUADO DEL CONCRETO

El proceso de endurecimiento (fraguado) del concreto se debe a la

combinación del agua con las partículas de cemento (hidratación). El control de

estas condiciones es vital en el primer proceso de endurecimiento. Por esta

razón un concreto bien proporcionado, si no tiene la humedad necesaria,

será de baja calidad, porque secará rápidamente. Para que el

endurecimiento o fraguado se complete adecuadamente es indispensable

durante los primeros 7 días mantenerlo húmedo. Este proceso dura por lo

menos 28 días, tiempo necesario para obtener un endurecimiento natural y lograr

la calidad requerida. Cabe mencionar que un buen fraguado no corregirá los

problemas que resultarían de usar elementos (arena, piedra, cemento)

inadecuados o mal proporcionados.

Desencofrado y acabados

La retirada de los encofrados se realiza cuando el hormigón ha alcanzado el suficiente endurecimiento. En los portland normales suele ser un periodo que oscila entre 3 y 7 días.

Una vez desencofrado hay que reparar los pequeños defectos superficiales normalmente huecos o coqueras superficiales. Si estos defectos son de grandes dimensiones o están en zonas críticas resistentes puede resultar necesario la demolición parcial o total del elemento construido.

Es muy difícil que queden bien ejecutadas las aristas vivas de hormigón, por ello es habitual biselarlas antes de su ejecución. Esto se hace incorporando en las esquinas de los encofrados unos biseles de madera llamados berenjenos.

MANEJO Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

Los métodos de vaciados y vibración del concreto deben ser realizados de

manera que lo mantengan uniforme y libre de imperfecciones. Esta etapa del

trabajo es la más crítica de toda la operación de vaciado de concreto. Los métodos

adecuados de vaciado no sólo evitarán las segregaciones y porosidades o

cangrejeras, sino que evitarán la adhesión entre las capas; disminuirán las grietas

de contracción y producirán estructuras de buena apariencia.

 

El vaciado del concreto sobre un talud, debe comenzar por abajo y las

operaciones de acabado deben demorarse un tanto para evitar desprendimientos.

Deben usarse reglas pesadas y polvo adherido para asegurar el correcto

acabado. 

 

La colocación debe efectuarse en forma continua mientras el concreto se

encuentra en estado plástico, evitando la formación de juntas frías. Los elementos

monolíticos se colocarán en capas horizontales que no excedan los 50 cm. de

espesor y que sean capaces de ser unidas por vibración. El objetivo principal de

este proceso es evitar la segregación para lo que se hace uso de mangueras,

chutes, etc. El llenado sólo debe detenerse al llegar a una junta la cual se ubica de

modo que el concreto vaciado en dos etapas no reduzca la resistencia del

elemento. Estas juntas deben ser indicadas por el proyectista y no improvisadas

en obra. El código del ACI (ACI-6.4) indica que para reiniciar el vaciado, debe

limpiarse la superficie del concreto endurecido, humedecerla y retirar el agua en

exceso. No se debe hacer uso de lechada de cemento. Para garantizar la

transmisión de fuerzas cortantes se suele dejar rugosa la superficie de contacto.

En losas y vigas, las juntas se suelen ubicar en el tercio central de la luz donde el

momento de flexión es máximo y la fuerza cortante, mínima. Vigas, losas, paneles

y capiteles deben ser vaciados simultáneamente, a menos que se especifique lo

contrario y se tomen las previsiones del caso. Estos elementos horizontales no

deben colarse hasta que el concreto de las columnas y muros que los soportan

haya fraguado.

 

La compactación o vibrado del concreto consiste en eliminar el exceso de

aire atrapado en la mezcla, logrando una masa uniforme que se distribuya

adecuadamente en el encofrado y alrededor del refuerzo. Este proceso también es

de suma importancia para conseguir un buen concreto. La compactación puede

efectuarse manualmente mediante el chuceo o haciendo uso de vibradores. Los

vibradores son de varios tipos: interno o de inmersión, externos y de superficie.

Los primeros actúan sumergidos en el concreto y son los más efectivos por estar

en contacto directo con el concreto fresco, transmitiéndole toda su energía. Los

vibradores externos se fijan a la parte exterior del encofrado que está en contacto

con el concreto. No son tan efectivos como los primeros pues parte de su energía

es absorbida por el encofrado. Los vibradores de superficie se usan para

compactar losas, pisos y pavimentos pues dejan de ser efectivos para

profundidades mayores a 30 cm. Pueden ser planchas o reglas vibradoras. Las

últimas se apoyan en los encofrados laterales y cuentan con vibradores,

generalmente cada 60 ó 90 cm. 

 

El vertido y colocación del hormigón deben efectuarse de manera que no

se produzca la disgregación de la mezcla. El peligro de disgregación es mayor, en

general, cuando más grueso es el árido y más discontinua su granulometría,

siendo sus consecuencias tanto peores cuando menos es la sección del elemento

que se recomienda.

 

a)                  El vertido no debe efectuarse desde gran altura (uno a dos metros

como máximo en caída libre), procurando que su dirección sea vertical y evitando

desplazamiento horizontales de la masa. El hormigón debe ir dirigido durante el

vertido, mediante canaletas u otros dispositivos que impidan su choque libre

contra el encofrado o las armaduras.

 

b)                 La colocación se efectuará por capas o tongadas horizontales de

espesor inferior al que permite una buena compactación de la masa (en general,

de 20 a 30 cm, sin superar los 40 cm cuando se trate de hormigón en masa, ni los

60 cm en hormigón armado). Las distintas capas se consolidarán sucesivamente,

“cosiendo” cada una a la anterior con el medio de compactación que se emplee y

sin que transcurra mucho tiempo entre capas para evitar que la masa se seque o

comience a fraguar.

 

c)                  No se arrojará el hormigón con pala a gran distancia, ni se distribuirá

con rastrillos para no disgregarlo, ni se le hará avanzar más de un metro dentro

de los encofrados.

 

d)                 En las piezas muy armadas y, en general, cuando las condiciones de

colocación son difíciles, puede ser conveniente, para evitar coqueras y falta de

adherencia con las armaduras, colocar primero una capa de dos o tres

centímetros del mismo hormigón pero exento del árido grueso, vertiendo

inmediatamente después el hormigón ordinario.

 

e)                 En el hormigonado de superficies inclinadas, el hormigón fresco tiene

tendencia a correr o deslizar hacia abajo, especialmente bajo el efecto de la

vibración. Si el espesor de la capa y la pendiente son grandes, es necesario

utilizar un encofrado superior. Caso contrario, puede hormigonarse sin este contra

encofrado colocando el hormigón de abajo a arriba, por roscar, cuyo volumen y

distancia a la parte ya compactada deben calcularse de forma que el hormigón

ocupe su lugar definitivo después de una corta acción del vibrador.

 

PUESTA EN OBRA CON BOMBA

 

 

El bombeo del hormigón para su puesta en obra es un método cómodo, que

está alcanzando gran desarrollo.

 

El hormigón bombeado requiere un contenido en cemento no menor de 300

kg/m3 y utilizar arena y árido grueso que no sean de machaqueo. La dosificación

del hormigón debe hacerse en peso. Conviene utilizar un plastificante o

fluidificante y emplear consistencias plástico-blandas.

 

Resulta adecuado el empleo de cemento puzolánico, por la plasticidad que

confiere al hormigón.

 

El tamaño máximo del árido no debe exceder de ¼ de diámetro de la

tubería si es metálica, o de 1/3 si es de plástico. No deben emplearse tuberías de

aluminio, material que reacciona con los álcalis del cemento.

 

En la colocación debe evitarse la proyección directa del chorro de hormigón

sobre las armaduras; hay que vigilar que el hormigón no aparezca segregado a

causa del aire comprimido; y deben adoptase precauciones en materia de

seguridad de los operarios. 

 

 

 

Colocación en condiciones normales:

 

El hormigonado de toda obra de ingeniería y de cada uno de los elementos que lo

constituyen necesita de un cierto grado de planificación previa a su ejecución,

tanto más compleja cuanto más irregular sea su forma geométrica.

 

Esta planificación debe considerar, con mayor o menor detalle, como mínimo los

siguientes puntos:

 

a)  etapas de hormigonado

 

b) acceso a cada elemento

 

c) distribución del hormigón

 

 

En la forma que se señala a continuación:

 

 

a)         Etapas de hormigonado. De preferencia antes de iniciar el hormigonado de

la obra, debe efectuarse un estudio de las etapas en que se subdividirá para su

construcción. Estas etapas quedarán definidas por algunas de las superficies que

limitan la obra por condiciones de su diseño, terreno natural o superficies

terminales de la obra, y por juntas de construcción elegidas voluntariamente.

 

Para la ubicación de las juntas de construcción deben considerarse principalmente

dos aspectos:

 

Que el volumen que definan para cada etapa sea adecuado a la capacidad de

hormigonado disponible en la obra, de manera que alcance a ser colocado en un

turno de trabajo como máximo

 

Que se dispongan de acurdo a las especificaciones del proyecto o a buenas

prácticas estructurales. Para este último objeto, es conveniente tener en

consideración que las juntas de construcción, por muy buen tratamiento que

reciban, constituyen puntos débiles para la transmisión de esfuerzos,

principalmente de corte y de tracción, motivo por el cual su ubicación debe ser de

preferencia donde dichos esfuerzos sean mínimos para las obras de hormigón

armado y simple, respectivamente.

 

 

b) Acceso a cada elemento. Los equipos previstos para el transporte del hormigón

deben tener acceso a todas las tapas consideradas para la construcción de la

obra. Estos accesos deben planearse de acuerdo al alcance de dichos equipos y a

la forma en que se ha revisto distribuir el hormigón n el interior de la etapa.

 

 

C) Distribución del hormigón. El hormigón debe ser distribuido en todo el volumen

de la etapa, d manera que se cumplan las siguientes condiciones:

 

Que en ningún punto se produzca el endurecimiento del hormigón ya colocado

antes de quedar cubierto por hormigón fresco. Es decir, deben evitarse las así

denominadas “pegas frías”, pues éstas atentan contra el monolitismo y, por ende,

la seguridad estructural del elemento.

 

Que la distribución se efectúe en forma ordenada y avanzando en capas de un

espesor compatible con el equipo de compactación utilizado, de manera que no

haya puntos en que el hormigón no haya recibido una adecuada compactación.

 

El cumplimiento de estas condiciones puede hacer necesario disponer en el

interior de la etapa de elementos adicionales para la distribución del hormigón,

tales como canoas cortas, tubos o mangas o, en su efecto, efectuarla mediante

paleo.

 

Adicionalmente, debe planificarse la forma de efectuar el avance de cada capa de

hormigonado, que se ejecuta principalmente de dos maneras:

 

Mediante capas que abarquen toda la superficie de la etapa

 

Mediante capas colocadas en forma escalonada

 

La elección de la modalidad condicionada por la forma del elemento y la

capacidad de hormigonado disponible, puesto que la primera, si bien requiere de

mayor capacidad, conduce normalmente a una mayor simplicidad en la colocación

del hormigón. 

Producción Mundial del Concreto

La producción mundial del cemento fue de más de 2.500 millones de toneladas en 2007. Estimando una dosificación de cemento entre 250 y 300 kg de cemento por metro cúbico de hormigón, significa que se podrían producir de 8.000 a 10.000 millones de metros cúbicos, que equivalen a 1,5 metros cúbicos de hormigón por persona. Ningún material de construcción ha sido usado en tales cantidades y en un futuro no parece existir otro material de construcción que pueda competir con el hormigón en magnitud de volumen.

Producción mundial de cemento (miles de toneladas)

País 2005 2006 2007 2008

China 1.040.000 1.200.000 1.300.000 1.388.400

India 145.000 155.000 160.000 177.000

EEUU 101.000 99.700 96.400 87.600

Japón 69.600 69.900 70.000 62.800

Rusia 48.700 54.700 59.000 53.600

Rep. Corea 51.400 55.000 55.000 53.900

España 50.300 54.000 50.000 80.100

Italia 46.400 43.200 44.000 43.000

México 36.000 40.600 41.000 47.600

Brasil 36.700 39.500 40.000 51.900

TOTAL MUNDIAL 2.310.000 2.550.000 2.600.000 2.840.000

Los datos de 2007 son estimados.37

CONCLUSIÓN

Es necesario que el ingeniero y el estudiante comprendan los conceptos

básicos del concreto para que tenga un buen criterio en el diseño de este

material. El concreto es un material heterogéneo que depende de unas

numerosas variables, como lo es la calidad de cada uno de los materiales

componentes de que está formado, de las proporciones en que estos son

mezclados entre sí y de las operaciones de mezclado, transporte, colocación y

curado. Esto da lugar a que aun para una misma clase y tipo de concreto, este

presente una cierta variabilidad en sus propiedades, la forma más eficiente para

considerar y manejar la variabilidad del concreto, es mediante procedimientos

estadísticos.

Aunque desde los primeros casos del concreto siempre hubo interés por su

durabilidad fue en las últimas décadas cuando adquirió mayor relevancia por las

erogaciones requeridas para dar mantenimiento a las numerosas estructuras que

se deterioraron prematuramente. Durante algún tiempo, este problema se asocio

principalmente con los efectos dañinos al resultar de los ciclo de congelación y

deshielo del concreto, por lo cual no se le considero la debida importancia en las

regiones que por su situación geográficos no experimenta clima invernal severo.

La moderna tecnología del concreto exige que la estructura del concreto

resulte tan resistente como se desee y que a la vez soporte las condiciones de

exposición y servicios a la que severa sometido durante su vida útil.

Para lograr lo anterior se requiere de los conocimientos del comportamiento

de todos los ingredientes que interviene en el concreto y su correcta dosificación.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/1976-

03.pdf

http://www.arquitectosrp.com/archivo/download/Covenin

%200277-2000%20Concreto,%20Agregados,

%20Requisitos.pdf

http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/

ConcretoPremezclado.aspx

http://es.scribd.com/doc/36266049/Mas-Sobre-Concreto

http://eccs.mex.tl/897971_1-01---Propiedades-del-

Concreto-y-sus-Componentes.html