( - \ TECNOLOGIA DEL CONCRETO

DISEODE

MEZCLAS

ENRIQUE RIVVA LOPEZ

V1992

J

PROLOGO

El Per es un pas de alta sisaicidad y geografa v a r i a da y difcil. Nuestra selva baja se caracteriza por lluvias copiosas, temperaturas altas, arenas de adulo de fineza auy bajo, ausencia de agregado grueso, y escasa agua potable. Nuestras serranas tienen alturas que pasan los 4500 metros sobre el nivel del aar, humedades relativas que pueden descender hasta 352, teaperaturas que pueden ser aenores de

20*C , escasa agua potable, y abundancia de agregado integral de granu loeetri a variada. Nuestra costa es escasa en agua potable, abundante en arenales de temperatura que puede alcanzar los 38*C, pocas canteras de agregado a d e cuadamente trabajadas, lluvias muy escasas.

Teniendo la alta sismicidad como una constante y en condiciones geogrficas tan diversas, nuestros ingenieros deben construir obras de concreto y disear las mezclas ms convenientes para cada caso. La necesidad de trabajar en nuestras condiciones ha obligado a nuestros profesionales a mantener permanente actualizados sus conocimientos sobre el concreto. Ello se ha logrado gracias a su constante deseo de superacin y a la valiosa contribucin de las Universidades; el Captulo de Ingenieros Civiles del Colegio de Ingenieros; las Asociaciones Profesiona1 esj el Capitulo Peruano del American Concrete Institute} y la Asociacin de Fabricantes de Cemento.

Los ingenieros hemos llegado a tomar plena conciencia del rol determinante que juega el concreto en el desarrollo nacional. La adecuada seleccin de los materiales integrantes de la mezcla} el conocimiento profundo de las propiedades del concreto} los criterios de diseo de las proporciones de la mezcla ms adecuada para cada caso} el proceso de puesta en obra) el control da la calidad del concreto} y los ms adecuados procediaientos de aanteniaiento y reparacin de la estructura, son aspectos a ser considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben cuaplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el tieapo que se espera de ellas.

Este libro slo pretende ser un aporte as al cono ci miento del concreto y, especficamente, est orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la eleccin de las proporciones de la unidad cbica de concreto, aquello que solemos denominar diserto de mezclas* Este libro ha tratado de conjugar experiencias de laboratorio y obra con conocimientos tericos y ejeaplos prcticos.

El libro est dedicado a mis aluanos de todas las pocas de las Facultades de Ingeniera Civil y de Arquitectura de

1* Universidad Nacional d* Ingeniera, quienes perianen te- mente ee incentivaron a estar actualizado en concreto; y es* pecialeente a aquellos jvenes que, al solicitar mi asesora para la ejecucin de sus Tesis Profe s i o n a l e s, obligaron a que la Facultad se mantuviera, en los ltimos treinta ano, en las fronteras del conocimiento en el campo del concreto.

Un agradecimiento muy especial a los ingenieros peruanos Juan Sarmiento y Federico Stein y a los ingenieros norteaaericanos Ed Sower y Richard Casern que me iniciaron en el conocimiento y despertaron en ai un inters permanente por el estudio del concreto. Hi reconocimiento permanente al ingeniero Hanuel Gonzlez de la Cotera quin me llev a ejercer la docencia a la Facultad de Ingeniera Civil y a trabajar al ]>epartamento de Concreto del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Nacional de Ingeniera, al cual he estado vinculado por ms de treinta aftos-

Creo que este libro responde a una necesidad de los profesionales y alumnos de nuestro medio y por eso lo he escrito. Ho es un documento perfecto sino un estudio perfectible con los consejos, aportes y experiencia de mis colegas. Es mi esperanza y mi ms ferviente deseo que otros autores produzcan obras ms completas y actualizadas sobre el concreto en general y especficamente sobre esta materia.

Enrique Rivva Lpez

Reg, CIP 362

Hiraflores Abril de 1992

INDICE

Captulo Pg.

I.- Historia................................................................................................................ 12- Criterios bsicos en el diseo............................................................................... 93.- Materiales ........................................................................................................... 154.- Propiedades del concreto....................................................................................... 315 Informacin necesaria.................................................................................................... 456.- Pasos en d diseo de la mezcla...................................................................................... 497.- Seleccin de la resistencia promedio..................................................................... 518.- Seleccin de tamao mximo nominal del agregado grueso................................. 699.- Seleccin de asentamiento................................................................................... 71

10.- Seleccin del volumen unitario de agua................................................................ 7511.- Seleccin del contenido de aire............................................................................. 8112.- Seleccin de la relacin agua-cemento por resistencia........................................... 8713.- Selec cin de la relacin agua-cemento por durabilidad:......................................... 9514.- Seleccin final y ajuste de la relacin agua-cemento............................................. 10515.- Clculo del contenido de cemento........................................................................ 10716.- Seleccin del agregado.......................................................................................... 10917.- Ajustes por humedad del agregado........................................................................ 12318.- Seleccin de las proporciones por e mtodo del comit 211 del ACI................... 12919.- Seleccin de las proporciones por el mtodo de Walker-...................................... 147*20.- Seleccin de las proporciones por el mtodo de mdulo de fineza de la

combinacin de agregados.................................................................................... 15921.- Seleccin de las proporciones por la relacin agua-cemento.................................. 18722.- Seleccin de las proporciones por mezclas de prueba...... ...................................... 19123.- Diseo del concreto para pisos.............................................................................. 19524.- Diseo de mezclas empleando hormign.............................................................. 19925.-Conversiones y rendimientos................................................................................. 20926.- Determinacin del contenido de aire...................... ......................... 22727.- Correccin de la mezcla para factor cemento y resistencia invariables................... 23128.- Ajuste de las proporciones.................................................................................... 23729.-Problemas especiales.............................................................................................. 24730.-Mezclas de prueba......................................... ..................................................... 27531.- Limitaciones en el empleo de las tablas.................................................... 285

CAPITULO X

HISTORIA

. X ALCANCE

El concreto de cemento portland es uno de los ais usados y 1 ms verstil de los materiales de construccin. Esta versatilidad permite su utilizacin en todo tipo de formas estructurales, as como en los climas ms variados. En la prctica, las principales limitaciones de 1 con ereto estn dadas no por el material sito por quin debe u t i lizarlo.

Ello constituye un permanente desafio para el ingeniero responsable de la seleccin de las proporciones do los materiales integrantes de la unidad cbica de concreto. En la medida que sus conocimientos sobre el concreto sean mayores, mejores sern sus posibilidades de lograr aquello que se propone. Slo la actualizacin permanente permite obtener el mximo provecho del material. Este es un reto que los ingenieros estamos obligados a aceptar y vencer.El propsito de este Capitulo es presentar algunos de los hitos ms importantes en la historia de la seleccin de las mezclas de concreto. No es completo. Slo intenta sealar fechas y hechos significativos sobre este aspecto.

-2 DE ROMA AL 1900

Las primeras referencias sobre un aglomerante con caractersticas similares al concreto estn dadas por Plinto, autor romano, quin se refiere a las proporciones de un aglomerante empleado en la construccin de las cisternas romanas, indicando que deben mezclarse "...cinco partes de arena de gravilla pura, dos de la cal calcinada ms fuerte, y fragmentos de slice*.En sus construcciones tanto los griegos como los romanos empleaban material puzolnico mezclado con cal para preparar sorteros hidrulicos o concretos. Vitruviu, el gran arquitecto romano, deca de una tufa volcnica llamada puzolanai "Hay una especie de arena la cual, por s isma, posee cualidad* extraordinarias ... 8 i ae zcUcon cal y piedra, ella endurece tan bien bajo agua como en edificios comunes*. Los mejores concretos empleados en las ms famosas construcciones romanas, fueron hechos de

2 DISEO Ot MEZCLASladrillo roto* cal y p u z o U n a . Prieeras dos if cacioni cuyos buenos resultados se evidencian hasta la fecha. El Panten de Adriano es un ejeaplo de ello.

n 1756, el ingls John Saeaton efecta una severa investigacin dt sorteros en relacin con la construccin del nuevo Faro del poblado de Eddystone, en Inglaterra. De acuerda a sus inforaes, el sortero para trabajar en agua de lar, bajo condiciones de extresa severidad, estuve coapuesto dei *Dos aedidas de cal cocida o apagada, en foraa de polvo seco, aezcladas con una cedida de una tufa volcnica (Dutch Tarras), y aabas bien batidas en foraa conjunta hasta lograr la consistencia de una pasta, usando tan poca agua coao sea posible*.

Joseph Asphin y I.C.Johnson, a aediados de 1324, patentan el denoainado ceaento portland estableciendo que este debe ser fabricado cosbinando aterales calizos y arcillosos en proporciones deterainadas, calentando el aate- rial en un horno, y pulverizando el producto hasta conseguir un polvo auy fino. Aunque existe una gran diferencia entre este saterial y los ceaentos eodernos, su descu- briaiento peraite el creciente desarrollo del concreto.

Alrededor de 1092, el francs Feret establece los priaeros principios aodernos para el proporcionaaiento de aezclas de aortero o concreto. Desarrolla interrelaciones entre las cantidades de ceaento, aire y agua, y define inicialaente el papel de los poros en la aezcla de concreto. Sin eabargo, no llega a establecer claramente las in terrelaciones en la aezcla de concreto coao un todo, tal coao ellas han sido aplicadas en aos posteriores.

1.3 DEL 1900 AL 1940

En 1907, los norteaaeri canos Fuller y Thospson publican* L a w s of Proportioning Concrete", basados en mus investigaciones en relacin con el concreto a ser eapleado por la Coaisin del Acueducto de la ciudad de Hueva York. En este trabajo el nfasis est en la densidad del concreto y en el coto lograrla aplicando la conocida "Curva de Fuller" para graduar el agregado a axiaa densidad. Aunque en la actualidad este concepto ha perdido significacin en el disefto de aezclas de concreto, algunos ingenieros siguen eaplendolo en aezclas en las que la friccin entre partculas puede ser de alguna iaportancia. Estos trabajos introducen un atodo de diseo que se baia en la granuloaetra del agregado, perai tiendo seleccionar las proporciones para obtener concretos de axiaa deni-

Historia 3dad. La experiencia demostr que las mezclas seleccionadas pisando esta todo tendan a ser speras y poco trabajables y requeran compactacin vigorosa.

Duff A b n i s , en 1?19, cono conclusin de un programa de investigaciones realizado en el Lewis Institute de la ciudad de Chicago, desarrolla la primera teora coherente sobre el proporcionamiento de t e i d a s de concreto al demostrar, para las resistencias en compresin de esa poca, la interdependencia entre la resistencia y el vo- luen de agua por unidad de voluaen de cemento en ol concreto. Abrams desarrolla un procedi i ento para el proporcion am i en to de mezclas de concreto, el cual es detallado en el Boletn 1 del Structural Materials Research Labora- tory del Lewis Institute. Este estudio da nacimiento a la conocida "Ley de la relacin agua-cemento" o Ley de Abrams,

En 1923, el or teaaericano Gilkey plantea las primeras observaciones a la ley de Abraas y sostiene que el agregado no es un material inerte de relleno, coao aducen algunos de los seguidores de Abraas, sino que desempea un papel importante en el comportaaiento del concreto. Ser necesario llegar a la dcada del 0 para aceptar oficialmente la validez de su teora.Por la misma poca de Abrams, lot norteamericanos Edwards y Young estudian la significacin del rea superficial del agreg.ado como medida de la granuloeetr a y de los requisitos de cemento y agua de un concreto.

En este campo Edwards desarrolla curvas que relacionan la resistencia con el volumen del cemento, expresado este ltimo en libras por pi cuadrado de rea superficial del agregado. Young, en relacin con la construccin de e s tructuras hidrulicas en Ontario, aplica la idea de la relacin agua-cemento de Abrams, pero determina el v o l u men del agregado sobre la base del rea superficial y no del mdulo de fineza.

Talbot en 1921, y l conjuntamente con Richart en 1923, introducen la teora de la relacin vacos-cemento, como una nueva aproximacin al enunciado de una teora comprensible de las mezclas de concreto.

En un trabajo conjunto publicado en 1923 en el Boletn 137 de la Universidad de Illinois, Talbot y Richart indican procedimientos "para disertar mezclas de concreto para diferentes densidades y resistencias cuando los vacos del mortero, preparado con cemento y agregado fino dado*,

4 DISEO DE MEZCLAShan sido dcttrulnidoi por m a y o s de 1 a bo r a t o r i o " . Ind i can que se ha m e o n trido conveniente pitar 1 voluain absoluto de lo ingredientes en trainos de un voluaen unitario dei concreto en obra, y para este propsito el peso especifico de los aterales debe ser conocido*. En el iso trabajo sealan que desde que el traino 'consistencia del concreto* puede ser considerado uy indefinido "la tabla de flujo y el ensayo de amentaaiento futron eapleados para dar alguna edida de la eobilidtd y trabajabi 1idad del concreto.

Sieapre en el iso trabajo, cuya iaportancia debe destacarse, Talbot y Richart introducen el concepto del coeficiente b/b par relacionar el voluaen de agregado grueso seco y coapactado al voluaen de concreto y deter- inar la cantidad de agregado grueso a ser empleada por unidad de voluaen d concreto, indicando que este proce- diaiento tiene la ventaja que el peso unitario seco y varillado del agregado grueso coapensa autoaticaaente a las diferencias en granu ornetri, densidad de las partculas y perfil de las aisaas.

En 1926, el orteaaeri cano Boloaey propone una curva terica edificada a ser utilizada en granuloaetras continuas. En 1 tercio inferior de dicha curva sta contiene un voluaen suficiente de partculas de taafto enor coao para asegurar una mezcla pl&stica o trabajable, la cual puede ser compactada fcilaente por procediaien tos anuales.

Durante la dcada de los aos 30, Weyaouth desarroll la teora de que "es necesario estudiar la estructura total y diferenciar entre los vacos debidos a la pasta, los efectos lmites en la superficie de las partculas de agregado, y la interferencia entre partculas, antes de tener un claro entendimiento sobre la influencia de la granulotria de los agregados en la pasta de ceento y en las diversas caractersticas de la pasta fresca*. A partir de sus conclusiones Weymouth present procedimientos para determinar buenas granuloaetras del agregado fino a partir de una grfica ortero-vaco*| e igualmente estableci criterios para deterainar la relacin agua-ce- ento para una consistencia deseada en aquellos casos en que la interferencia entre partculas debida al agregado grueso no es un factor.En 1738 estudios realizados por diversos laboratorios de los Estados Unidos llevaron a la conclusin de que la incorporacin voluntaria de aire a las mezclas, en fora de burbujas de uy pequeffo diiaetro, ejora significativa-

Historia 5mente la durabilidad del concreto frente a lo procesos de congelacin y deshielo. El descubrimiento parte de la aceptacin del hecho que el mejor c o a po r t a m i e n to , durabilidad y trabajabi1idad que presentan concretos con cementos de ciertas fbricas era debido a la adicin de pequemos porcentajes de sustancias ajenas al cemento, ventaja era debida a la incorporacin de millones de pequeras burbujas de aire en el concreto. El valor del aire incorporado sobre la durabilidad del concreto en clisas de baja temperatura fue confirmado por ensayos de exposicin del concreto a condiciones severas de baja temperatura y accin de ales descongelantes. El conocimiento de les propiedades del aire incorporado y de su efecto obre las del concreto introdujo cambios notables en los procedimientos de proporcionami ento de las mezclas.

X LOS ULTIMOS CINCUENTA AriOS

En 1942 el argentino Garca Balado propone un eto^o bastante prctico para el diseno de mezclas. El francs Vllete presenta interreaciones entre la pasta y la granu- lometra del agregado. El ruso Hironof trabaja en disertos c on g r i g a d o i n t e g r a l . Otros investigadores, en diversos pases, incorporan conceptos sobre el papel del agregado, el empleo de puzolanas, y la incorporacin de aditivos a las mezclas.

Henry Kennedy presenta un mtodo de proporcionami ento basado en la relacin agua-cemento y el mdulo de fineza de la combinacin de agregados para llegar a una adecuada proporcin de las partculas de agregados fino y grueso.Posteriormente, W .F .Kellerman, despus de cuidadosas investigaciones, encuentra que "para un contenido de cemento dado y una arena determinada, deber emplearse una relacin b/b con cambios en el contenido de cemento y la granulometra de la arena, revelando por estos ensayos, conjuntamente con los principios establecidos por Lyse en 1932, que para una combinacin- dada de materiales y una consistencia determinada, la cantidad total de agua por unidad de voluaen del concreto es constante, independientemente del contenido de cemento, lo que hace posible simplificar considerablemente el diseo de mezclas de contenido variable de cemento".

En 1944 el American Concrete Institute apruebe y publica "Recommended Practice for the desing of concrete mixed" (ACI 613-44). Esta recomendacin incluy# un conjunto de pasos para el diseo de mezclas de concreto por el mtodo

6 DISEO DE MEZCLASde lo volaenes Absolutos, basndose en la seleccin de la relacin agua-cesento, en la resistencia deseada, y en las condiciones de servicio. Una nota de pie de pgina en esta recoaendacin indicaba 'cuando el contenido de aire es apreciable, cono en los casos en que se eaplea agentes incorporadores de aire, debe efectuarse una adecuada coa- pensacin considerando al aire c o m o reemplazando a un voluaen siailar de arena*.

En 1952 se utiliza por priaera vez cenizas, provenientes de la coabustin del carbn, coao aaterial de reeaplazo de una parte del ceaento, con la finalidad de reducir la velocidad de generacin del calor en estructuras aasivas. Has tarde se descubrir su iaportancia coao agen tes f or- aadores de gel para reducir los poros capilares.

En 1954, el Aaerican Concrete Institute, a travs de su Coait 613, estudia y reeaplaza a la recoeendacin del ao 1944. La nueva incluye proced ai en tos para el diserto directo de concretos con y sin aire incorporado e igual- inte reeaplaza el procediaiento de seleccionar el porcentaje de agregado fino sobre la base de una variedad de factores por el de eaplear el coeficiente b / b e para de- terainar la cantidad de agregado grueso por unidad de voluaen del concreto. En este procediaien to se toaa en consideracin la angularidad y contenido de vacos del agregado grueso en el peso unitario seco varillado del voluaen de agregado, y el peso del agregado grueso en la unidad cbica del concreto es calculado a u 11ipli cando el factor b/bo por el peso unitario seco varillado. Sin ea- bargo es discutible la apreciacin de considerar constante la cantidad de agregado grueso para diferentes contenidos de ceaento, asentaaientos, y concretos con y sin aire incorporado.En la dcada de los 60, el grupo presidido por Stanton Ualker presenta una aproxiaacin poco coaplicada, basada fundaaentalaente en la experiencia, para llegar a las proporciones de la aezcla. El atodo propuesto iaplica la seleccin del porcentaje de agregado fino en el agregado total a partir de una Tabla eaprica basada en el contenido de ceaento y el taaao aAxiao del agregado.Por la aisaa poca los investigadores Goldbeak y Cray desarrollan detallados procediaientos de proporcionaaiento de aezclas basados en la relacin b/b0 para deterainar la cantidad de agregado grueso, eapleando tablas para calcular el contenido de agua por aetro cbico para una consistencia dada, el taaao del agregado y la angularidad del aisao, y el contenido de ceaento requerido basndose en la resistencia necesaria.

Historia 7En 1763, el investigador n o r t e n e r i c n o Gilkey, que ya en 1923 haba formulado serias observaciones a la denominada Ley de Abris, propone una versin ampliamente modificada de dicha Ley, propuesta que descansa en sus estudios de 1923 y en las investigaciones de Walker, Bloem y Gaynor en la Universidad de Maryland. Su teora sostiene que slo debe darse importancia a la relacin agua-cemento, sino tambin a factores tales c o m o la relacin cemento- agregado, y la granulmetra, dureza, resistencia, perfil, textura superficial y taaao mximo del agregado empleado .En los aos terminales de la dcada de los 0 los estudios son continuados por numerosos investigadores de diferentes pases, Merecindose Mencionar los trabajos realizados por Popovich con la teora de la influencia del tamao mximo del agregado y por Powers con sus estudios sobre la importancia de la relacin gel-espacio. Ho menos importan tes son los trabajos sobre la resistencia por adherencia pasta-agregado.

A partir de 1963 se desarrollan concretos en los cuales se adiciona fibra de acero relativamente fina y corta, o alternativamente fibra de vidrio. Su amplio desarrollo se basa en su incremento en la resistencia a la tensin, su control del agrietamiento, su incremento en la resistencia al impacto, asi como su aumento de las resistencias a la fatiga y abrasin. Este descubrimiento obliga a de s a rrollar nuevas tcnicas de diseo de las aezclas.

Tambin comienza en esta dcada un desarrollo de los aditivos como modificadores de la propiedades del concreto. Acelerantes y p 1 astifi c a n t e s , incor poradores de aire, re- tardadores y acelerantes de fragua, impermeabilizantes, inhibidores de lt corrosin, fungicidas, etc., crean nuevos desafios a los ingenieros y los diseos de mezcla entran a una etapa experimental a nivel de trabajos de laboratorio. Ya en esta poca no se acepta un diseo que previamente no haya sido analizado y experimentado a nivel de laboratorio y/u obra.A partir de 1965 se desarrollan los cementos combinados} los concretos livianos y pesados? los concretos para centrales nucleares; los denominados concretos polmeros) los concretos con resistencia por encima de los 700 kg/cm2 ) los con ere tos arquitectnicos y coloreados, etc. Todos estos tipos de concretos obligan a modificaciones en los criterios que regan los diseos de mezclas, orientndose preferentemente a la experimentacin en lab- ora tor i o .

a DISEO DE MEZCLASEn 1a dcada de los 70, los investigador* Walker, Bloes y Gaynor en Haryland y Cordon y Gillespie en otros laboratorio, al investigar los factores que afectan la resistencia del concreto confiraan que en las Mezclas Medias y rictt, la resistencia es *As alta para los seores tasaos sAxisos del agregado grueso sieepre que se san- tenga constante la relacin agua-cesento. Estos trabajos eliainan defini tivasente el error de quienes sostenan que los concretos sAs fuertes deberan obtenerse con el espleo del agregado grueso es grande posible desde que los concretos con agregado grande requeran senos agua y por lo tanto tendran una seor relacin sgua-cesento par un contenido de cesento dado. Las investigaciones de Walker han llevado a la conclusin de que en los diseos de sezcla debe considerarse que para propsitos de resistencia el tasao sxiso ptiso del agregado grueso dissinuye conforse el contenido de cesento, y por tanto el de pasta, se incresenta. Hoy en los diseos de ezcla se considera que para mezclas ricas de alta resistencia, agregado de 1/2* A 3/8" puede ser 1 As conveniente, en tanto que en M ezclas de resistencia sedia es ss conveniente eaplear agregado grueso de 3/4* A 1 1/2", y parasezclas pobres los sejores resultados se obtendran con tasaos sAxisos sayores.En la dcada de los 70, el Aserican Concrete Institute revisa la recosbndacin ACI 13-54 y la reesplaza por la ACI 211-71 "Recossended Practico for selecting propor- tions for norsal weight concrete", la cual ha experimentado diversas Modificaciones hasta el ao 1985. Esta noraa tosa en consideracin suchos de los conceptos expuestos. En la actualidad el Cosite 211 ha preparado recomendaciones para concretos norsales, sin asentamiento, livianos, pesados, y ciclopeos. Revisiones continuas de estas recosendaciones se realizan para proporcionar estndar que respondan a las diversas y crecientes necesidades de la industria de la construccin.Entre 1965 y 1991 ya se hace difcil seguir la historia de la evolucin del proceso de diseo de Mezclas. Muchos son los protagonistas y pases ieplicados. Algo hay en coani obtener un concreto que cuMpla con todos los requisitos establecidos por el ingeniero proyectista, que ofrezca al usuario el sAxiso de seguridad, y que tenga el seor costo cospatible con las exigencias anteriores.

CAPITULO 2

CRITERIOS BASICOS EN El- DISEO

X NOTACION

'o ... Resistencia en coapresin especificada del concreto, utilizada por el ingeniero calculista e indicada en los planos y ' especificaciones de obra. Se expresa en k g / c a *.

.. Resistencia en coapresin proaedio requerida, u- tilizada para la mele^cin de laa proporciones de los aterales que intervienen en la unidad cbica de concreto.

2 INTRODUCCION

El concreto es un aaterial heterogneo el cual est coapuesto principalaente de la coabinacin de ceaento, agua, y agregados fino y grueso. El concreto contiene un pequefto voluaen de aire atrapado, y puede contener taabin aire intenciona1aente incorporado aediante el eapleo de un aditivo.Igualaente, en la aez&la de concreto taabin se u t i lizan con frecuencia otros a*ditivos para propsitos tales coao acelerar o retardar el fraguado y el en - dureciaiento inicial) aejorar la trabajabi1 i d a d ; r e ducir los requisitos de agua de la aezcla; increaen- tar la resistencia; o aodificar otras propiedades del c o n c r e t o

Adicin alaen te, a la aezcla de concreto se le puede incorporar deterainados aditivos Minerales, tales coao las puzolanas, las cenizas y las escorias de alto horno finaaente aolidas. Esta incorporacin puede r e s ponder a consideraciones de econoaa o se puede e f e c tuar para aejorar determinadas propiedades del concreto; reducir el calor de hidratacin; auaentar la resistencia final; o aejorar el coa portaaiento del concreto frente al ataque por sulfatos o a la reaccin lcal i-agregados.La seleccin de los diferentes Materiales que coaponen la aezcla de concreto y de la proporcin de cada uno de ellos debe ser sieapre el resultado de un acuerdo razonable entre la econoaa y el cuapliaiento de los requisitos que debe satisfacer el concreto al estado fresco y el endurecido.

\0 DISEO DE MEZCLASEsto* requisitos, o caractersticas fundamentales del concreto estn regulados por el empleo que me Ha dm dar * ste, as c o m o por las condiciones que se esperA han de encontrarse en obra a 1 momento de la colocacin} condiciones que a menudo, pero no siempre, estn indicadas en los planos o en las especificaciones de obra*

2-3 DEFINICION

1 La seleccin de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cbica de concreto, conocida usualeente coeo diserto de la mezcla, puede ser definida c o m o el proceso de seleccin de los ingredientes As adecuados y de la coebinacin es conveniente y econmica de los m s m o s , con la finalidad de obtener un producto que en el estado no endurecido tenga la trabajabilidad y consistencia adecuadas) y que endurecido cuepla con los requisitos establecidos por el disecador o indicados en los planos y/o las especificaciones de obra.

2 En la seleccin de las proporciones de la Mezcla de concreto, el disecador debe recordar que la coaposicin de la sisma est determinada por*

a) Las propiedades que debe tener el concreto endurecido, 1 as cuales son determinadas por el ingeniero estructural y se encuentran indicadas en ios planos y/o especificAciones de o b r A .

b) L a s propiedAdes del concreto al estado no endurecido, las cuales generaleente son establecidas por el ingeniero constructor en funcin del tipo y caractersticas de 1a obrA y de Ia s tcnicas a ser empleadas en la colocacin del concreto.

c) El costo d* 1a unidad cbica de concreto.

3 Los criterios presentAdos permiten obtener una primera aproximacin de las proporciones de los Materiales integrantes de la unidad cbica de concreto. Estas proporciones, sea cual fuere el Mtodo eepleado para det e reinar1as , debern ser consideradas c o m o valores de prue b A sujetos a revisin y ajustes s o b r e la base de los resultados obtnidos on mezclas preparades bajo condiciones de laboratorio y obra.

Dependiendo de las condiciones de cada caso particular, las mezclas de prueba debern ser preparadAs en

Criterios bsicos en ef diseo Uti laboratorio y, de preferencia, coao tandas de obra picando 1 personal, materiales y equipo a ser u t i lizados en la construccin. Este procedimiento pvr- mite ajustar las proporciones seleccionadas in la me- dida que ello sea necesario hasta obtener un concreta que, tanto en estado fresco coao endurecido, rena las caractersticas y propiedades necesarias; evitando los errores derivados de asueir que los valores obtenidos en el gabinete son enteramente representativos del comportamien to del concreto bajo condiciones de obra.

2 . 4 A L C A N C E

1 Estas recomendaciones presentan diversos procadimien- tos a ssr empleados en la seleccin de las proporciones de mezclas de concreto de peso normal y resistencia a la compresin especificada a los 28 dias no mayor de 350 K g /cms .

2 Las mezclas de concreto cuya resistencia a la compresin especificad* a los 26 da* es mayor que la indicada) aquellas que corresponden a concretos pesados o livianos) o concretos ciclpeos, requieren para la seleccin de sus proporciones de consideracionas especiales y no han sido consideradas en es t a s ' recomendaciones.

3 Igualmente no me incluyen re comandacionei para condiciones de exposicin especialmente severas, tales como la accin de cidos o de muy altas temperaturas) e igualmente no se incluyen aquellos criterios que se refieren a condiciones estticas tales como acabados superficiales especiales) aspectos todos estos que deben estar referidos en las especificaciones del proyecto.

4 En estas recomendaciones los requisitos y procedimientos para la seleccin de las proporciones de la unidad cbica de concreto se basan en dos principisea) Estas recomendaciones tienen como primera prioridad

la proteccin de los intereses de los usuarios y del propietario de la obra.

b) El concreto debe alcanzar, tanto al estado fresco como al endurecido, las propiedades seleccionadas por el ingeniero estructural y los requisitos mnimos indicados en los planos y/o las especificaciones de obra.

12 DISEO DE MEZCLAS2 .5 RECOMENDACIONES FUNDAMENTALES

1 El concrito debe cumplir con 1 calidad pacificada y con todas la caracterstica* y propiedades indicadas en los planos y especificaciones de obra.

2 El proyectista debe considerar que el proceso de seleccin de las proporciones de la mezcla no es un pro- cedimiento emprico, sino que responde a reglas, procedimientos matemticos, empleo de tablas y grficos, y a la experiencia del diseador.

En todo momento deb* recordarse que el proceso de diseo de una mezcla de concreto comienza con la lectura y el anlisis de los planos y especificacin# d obra y no termina hasta que se produce en la misma el con- creto de la calidad requerida.

3 El proyectista debr considerar que en la seleccin de las proporciones de una mezcla de concreto estn involucradas dos etapassa) Estimacin preliminar de las proporciones de la u-

nidad cbica de concreto ms convenientes. Para ello se podr emplear informacin previa proveniente de obras anteriores; tablas y grficos; requisitos de las especificaciones de obra; Hormas y Reglamentos; resultados d laboratorio de los ensayos realizados en los materiales a ser utilizados; y condiciones de utilizacin del concreto.

b) Comprobacin, por medio de ensayo de muestras elaboradas en el laboratorio y en obra, de las propiedades del concreto que se ha preparado con los materiales a ser utilizados en obra y las proporciones seleccionadas en el gabinete.

4 La resistencia en compresin especificada para cada u- no de los elementos de la estructura deb star indicada en los planos. Los requisitos de resistencia en compresin se basan en el valor de los resultados de ensayos realizados a los 20 das de moldeadas las probetas; exceptundose el caso en que el ingeniero proyectista o la inspeccin solicitan edades diferentes para los ensayos.

5 Las proporciones seleccionadas debern permitir que ia) La mezcla sma fcilmente trabajable n los encofra

dos y especialmente en sus esquinas y ngulos, as como alrededor dl acero de refuerzo y elementos

Ctenos bsicos en el diseo 13embebidos, utilizando los p r o c v d i n e n t o s de colocacin y consolidacin disponibles en obraj sin que se presente segregacin del agregado grueso, o exudacin excesiva en l* superficie del concreto, y sin prdida de uniformidad de la tzcla.

b) Se logre un concreto que, al estado endurecido, tenga las propiedades requeridas por los planos y/o las especificaciones d* obra

c) La mezcla sea econmica.6 La seleccin de las proporciones de la unidad cbica

de concreto deber permitir que ste alcance a los 28 dias, o a la edad seleccionada, la rtsistencia en coi- presin promedio elegida. El concreto deber ser dosificado de manera tal de minimizar la frecuencia de resultados de resistencia inferiores a la resistencia de diseo especificada.

Se considera recomendablt que no ms de un resultado de ensayo de cada diez est por debajo del valor de la resistencia especificada. Ello a fin de garantizar que se desarrollar en la estructura una resistencia del concreto adecuada.

7 La certificacin del cumplimiento de los requisitospara la resistencia de diseo especificada de basarjt en los resultados de ensayo de probetas cilindricas estndar de 15 x 30 cms, preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas de acuerdo a las Hormas ASTM C 31 y C 39* o ITINTEC 339.036; 339.033} 339.034.

8 Se considera como una muestra de ensayo al promedio de los resultados de por lo senos dos probetas cilindricas estndar, preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a la edad elegida para la d eterminacin de la resistencia a la compresin del concreto.

9 Los resultados de los ensayo de resistencia a la flexin, o d resistencia a la traccin por compresin diametral, no debern str utilizados como criterio para la aceptacin del concreto.

10 Las columnas, vigas, losas, muros de corte, cscaras, lminas, y, en general, todos los elementos estructurales que deban comportarse como eleatntos sismo-resistentes, dtbern tener una resistencia de diseo es pecificada dtl concreto no menor de 210 k g / c m a a los 28 dias. La calidad del acero no exceder de lo e s

14 DISEO DE MEZCLASpecificado para 1 acero Orado ANR 4 20, a fin de que en aabos cato te cuaplan la condiciones dt ductilidad.

11 En estructuras de albailera, tales como viviendas, edificios m u I tifasi 1 i ares de pocos pisos, o edificaciones estructuradas con uros de albailera resistentes a cargas de gravedad y de sisno, se podr eeplear concretos cuya resistencia de diseo especificada no sea Menor de 175 kg/ca2 a los 28 das sieapre que t considere que los eleeentos siseo resistentes van a ser los Muros de albailera.

12 Cuando se eeplee M a t e r i a l e s dife r e n t e s para secciones distintas de una obra, cada coabinacin de ellos deber ser evaluada.

13 La seleccin de las proporciones de la aezcla deber ser para valores en peso.

14 Las proporciones de los Materiales de la aezcla seleccionadas por el contratista debern ser aprobadas por la Inspeccin, la cual deber verificar y certificar que con ellas se puede lograr un concreto de las caractersticas indicadas en los planos y/o especificaciones de obra.

CAPITULO 3

MATERIALES

3.1 CEMENTO

1 El ctatnto picado en la preparacin del concreto da- bar* cuaplir con los requisitos de las siguientes Noraisi

a) Los ceaentos portland noroal Tipo 1, 11, V respectivamente con las Noriaas ITINTEC 334.009; 334.038i 334.040; o con la Noraa ASTH C ISO.

b) Los ceaentos portland puzolnicos Tipo 1P y 1PM d e bern cuaplir con los requisito de la Noraa ITINTEC 334.044; o con la Noraa ASTH C 3*5.

2 8e requerir en obra csenlo del aisao tipo y aarca que aquel utilizado para la seleccin de las proporcione de la aezcla de concreto en aquellos casos en que en la determinacin de la resistencia proaedio se ha empleado resultado de concreto preparado con ceaentos de la sisea arca.8i la desviacin estndar e ha calculado basndose en los resultados de ensayos de concretos preparados con ceaento del aisao tipo pero de diferente aarca, el criterio a ser aplicado puede no er tan exigente.

3 No se aceptar en obra bolsa de ceaento que se e n c u entran averiadas, o cuyo contenida hubiera sido evidenteaente alterado por la huaedad.

4 8 b considerar que la bolsa de ceaento tiene un pi cbico de capacidad y un peso de 42.5 k g . En aquellos casos en que no se conozca el valor real se considerar para el ceaento un peso especfico de 3.15.

3.2 CANTERAS

1 En aquello casos en que fuere necesario, corresponde al Contratista la ubicacin, exploracin, auestreo y certificacin de la calidad de las canteras de agregado disponibles.

2 La seleccin de las cantera deber incluir estudio del origen geolgico; clasificacin petrogrfica y

16 DISEO DE MEZCLAScomposicin mineral del material) propiedades y c o - portaiionto del material coso agregado^ coato de operacin| rend imiento en relacin a la magni tud del proyecto y posibilidades de abastecimiento del volmen necesario) y facilidad de acceso a la c a n t e n .

3 La canteras seleccionadas debern ser aprobadas por la Inspeccin, previa presentacin por el contratista de los certificados de calidad expedidos por un laboratorio autorizado por ella.

4 La presentacin y aprobacin de los certificados de calidad del agregado no exime al Contratista de Xa responsabilidad de emplear, durante todo el proceso de colocacin del concretof aterales de calidad por lo enos igual a la aprobada.

3-3 ADRE0AD08 GENERALIDADES

1 Los agregados empleados en la preparacin de los concretos de peso normal (2200 2900 k g /m 3 ) debern cumplir con los requisitos de la Horma ITINTEC 400.037o de la Horaa ASTH C 33, asi coao los de las especificaciones del proyecto.

2 Los agregados que no cumplan con alguno de los requisitos indicados podrn ser utiliiados nicamente si el Contratista demuestra a satisfaccin de la Inspeccin, mediante resultados de ensayos de laboratorio o certificaciones de experiencia en obra que, bajo condiciones similares a las que se espera, pueden producir concreto de las propiedades requeridas.

la Inspeccin.

3 Los agregados que no cuenten con un registro de servicios demostrable, o aquellos provenientes de canteras explotadas directamente por el contratista, podrn ser aprobados por la Inspeccin siempre qua cumplan con aquellos ensayos que sta considere necesarios. Este procedimiento no invalida los ensayos de control de lotes en obra.

Tanto el Contratista como la Inspeccin deben recordar que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiia que el agregado actuar en forma similar bajo otras condiciones de obra. Por ello et siempre recomendable emplear agregados que cumplan con los

Materiales 17requisitos dt la Hora o de 1* viptcificaclon* del proyecto.

4 Lo* agregados fino y gruso debern **r anejado coso aterales independientes. Si se emplea, con autorizacin del Proyectista, el agregado integral denominado hormign deber cumplirse con lo indicado en el acpite 3.2.12 de la Norma Tcnica E.060.

5 Los agregados seleccionados debern ser procesados, transportados, manipulado, almacenados y dosificados de manera tal de garantizar quei

a) La prdida de finos ser minima)b) Se san tendr la uniformidad del agregado;c) No se producir contaminacin con sustancia ex

traas)

d) No se producir rotura o segregacin importante en ellos.

6 El agregado empleado en concretos que han de estar sometidos a huivdtcinisnto) exposicin prolongad a atmsferas hmedas) o en contacto con suelos hmedos) no debern tener en su composicin mineralgica elementos que sean potencialmente reactivos con los lcalis del cemento.Se excepta el caso en que el cemento contiene menos del 0.6% de lcalis, calculado como el equivalente de xido de sodio (Na*0 + 0.630 K20),o cuando se adiciona a la mezcla materiales que han demostrado ser capaces de controlar las expansiones inconvenientes debidas a la reaccin lcali-agregado.

7 El ensayo de estabilidad de volmen, realizado de a - cuerdo a la Norma IT1NTEC 400.037 o ASTl C 88, slo se efectuar en agregados que van ha ser empleados en concretos sometidos a procesos de congelacin y d e s hielo bajo condiciones de exposicin moderada o s e v e ra, tal como ellas son definidas en el acpite 11.3.2

El agregado sometido a cinco ciclos del ensayo de estabilidad de volmen deber ta) En el caso del agregado fino, presentar una prdida

no mtyor del 13% si se emplea como reactivo sulfato de magnesio, ni mayor del 10% si se emplea como reactivo sulfato de sodio.

DISEO DE MEZCLASb) En I c>o dpi agregado grueso, presentar una pr

dida no mayor del 18* si se emplea como reactivo sulfato de magnesio, ni mayor del 152 si se emplea como reactivo sulfato de sodio.

Los agregados que no cumplan con lo indicado podran ser utilizados si un concreto de propiedades comprobables, preparado con agregado del mismo origen, ha demostrado un comportamiento satisfactorio cuando estuvo sometido a condiciones de inteaperismo similares a las que se espera; o cuando se obtuvo resultados satisfactorios en concretos sometidos a ensayos decongelacin y deshielo realizados de acuerdo a las recomendaciones de la Norma ASTU C 666.

8 Los agregados fino y grueso no debern contener sales solubles totales en porcentaje mayor del 0.04% si se trata de concreto armado; ni del 0.015% si se trata de concreto presforzado.

El contenido de cloruro de calcio presente en el agregado como cloruro soluble en agua se determinar de acuerdo a lo especificado en la Norma ASTH D 1411.

9 De preferencia no ser empleado el agregado de procedencia marina; pero si ello fuera inevitable deber contarse con autorizacin de la Inspeccin y el agregado deber ser tratado por lavado con agua potable antes de utilizarlo en la preparacin delconcreto.

10 Los agregados expuestos a la accin de los rayos solares debern, si ello es necesario, enfriarse antes de su utilizacin en la mezcladora.Si el enfriamiento se efecta por aspersin de agua o riego, se deber considerar la cantidad de humedadaadida al agregado a fin de corregir el contenido de agua de la mezcla y mantener la relacin agua-cemento de diseo seleccionada.

. AGREGADO FINO1 Se define como agregado fino a aquel, proveniente de

la desintegracin natural o artificial de las rocas,que pasa al Tamiz ITINTEC 9.5 ma (3/8") y que cumplecon los limites establecidos en la Norma ITINTEC 400.037.

2 El agregado fino puede consistir de arena natural o

Materiales 19eanufacturada, o una coebinacin de abas. Sus partculas sern limpias, de perfil preferenteeente angular, duras, compactas y resistentes.El agregado fino deber! estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partculas escaiosiso blandas, esquistos, pizarras, lcalis, atera orgnica, sales, u otras sustancias dainas.

3 El agregado fino deber estar graduado dentro de los laites indicados en la Norea ITINTEC 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo siguientesa) La graruloaetra seleccionada deber ser preferen

temente continua, con valores retenidos en las Hallas H # 4, N* 8, H* 16, H* 30, H * 50, y H* 100 de la serie Tyler.

b) El agregado no deber retener s del 43% en dos taaices consecutivos cualesquiera.

c) En general, es recomendable que la granuloeetra se encuentre dentro de los siguientes lieltesi

HALLA % QUE PASA3/8" .... 100H* 4 - 100H* 8 .... - 100H* 1& .... - 85H # 30 ---- - 60H * 50 .... - 30H* 1 0 0 ---- - 10

El porcentaje indicado para las alias H* 50 y H* 100 podr ser reducido a 5% y 0% r e s p e c t i v a e n t e , si el agregado es eapleado en concretos con aire incorporado cuyo contenido de cemento es mayor de 225 k g / 3 , o en concretos sin aire incorporado cuyo contenido de cemento es ayor de 300 kg/3 t o si se emplea un aditivo ineral para suplir la deficiencia en el porcentaje que pasa estas mallas.

4 El Adulo de fineza del agregado fino se mantendr den tro del lmite de s o enos 0.2 del valor asumido para la seleccin de las proporciones del concreto! siendo recomendable que el valor asumido est entre 2.35 y 3.15.Si se excede el lite indicado de s o menos 0.2, el agregado podr ser rechazado por la I m p a c c i n o,

20 DISEO DE MEZCLAS* 1 ternativaeente sta podr autorizar ajustes en las proporciones de la eezcla par compensar la variaciones tn la granuloeetra. Estos ajutes no debern significar reducciones en l contenido de ccaento.

5 Si el agregado fino no cupie con lo requisito de los acpite 3.4.3 6 3.4.4 podr ser picado, previa autori z acin de la Inspeccin, sieepre que el Constructor deimestre que los concretos preparados con dicho agregado tienen propiedades por lo senos iguales a las de concreto de caractersticas stallare preparados con un agregado fino que cuaple con los requisitos de lo acpites indicados.

El agregado fino no deber indicar presencia de atera orgnica cuando lla es deterainada de acuerdo a los requis tos de la H o rea ITIHTEC 400.013.Podr ceplearse agregado fino que no cuaple con los requisitos indicados sieapre que:a) La coloracin en el ensayo e deba a la presencia

de pequeas partculas de carbn o partcula* siailarea; o

b) Realizado el ensayo, la resistencia a los siete dias de sorteros preparados con dicho agregado no sea et or del 9 3% de la resistencia de sorteros tallare preparado con otra porcin de la ai aa auatra de agregdo fino previamente lavada con una solucin al 3% de hidrxido de sodio.

7 El porcentaje de partculas inconveniente en el agregado fino no deber exceder de lo siguientes lieitesi

Lente de arcilla y partcula desaenuzable* 3%Hatarial atm fino que la Hall N* 200i

a) Concreto sujetos a abrasin ................. 3%b) Otros concretos ................................ 3%

.- Carbnia) Cuando la apariencia superficial del

concreto es iaportante .................. . 0.3%

b) Otros concretos

Materiales 213.3 AGREGADO GRUESO

1 8 define c o b o agregado grueso al Material retenido en el Tamiz ITIHTEC 4.75 i (N* 4) y cumple los limites establecidos tn la Hortt ITIHTEC 400.037.

El agregado grueso podr consistir de grava natural o triturada, piedra partida, o agregados Metlicos natural* o artificiales. El agregado grueso empleado en la preparacin de concreto livianos podr er natural o artificial.

2 El agregado grueso deber estar confortado por partculas limpias, de perfil preferentemente angular o semiangular, duras, compactas, resistentes, y de textura preferenteeente rugosa.Las partcula debern er qumicamente estable y debern estar libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus, incrustaciones superficiales, materia orgnica, sales ti otras sustancias daina.

3 El agregado grueso deber estar graduado dentro de los limites especificados en la Norma ITIHTEC 400.037 en la Norma ASTA C 33, los cuales estn indicados en la Tabla 3.5.3. Es recomendable tener en consideracin lo siguientes

a ) La g ranulometra seleccionada deber ser de preferencia continua.

b) La granulometra seleccionada deber permitir o b t e ner la mxima densidad del concreto, con una adecuada trabajabi 1 i dad y consistencia en funcin de las condiciones de colocacin de la mezcla.

c) La granulometra seleccionada no deber tener ms del 5% del agregado retenido en la malla de 1 1/2" y no ms del 6% del agregado que pasa la malla de 1/4* .

4 El tamao mximo nominal del agregado grueso no deber ser mayor des

a) Un quinto de la menor dimensin entre caras de e n cofrados) o

b) Un tercio del peralte de las losas) oc) Tres cuartos del espacio libre mnimo entre barras

22 DISEO DE MEZCLASo alambres individuales de refuerzo; paquetes de barras; toronesi o ductos de presfuerzo.

En elementos de espesor reducido, o ante la presencia de gran cantidad de armadura, se podr, con autorizacin de la Inspeccin, reducir el tamao mximo nominal del agregado grueso, siempre que se mantenga una adecuad* trabajabi1id a d , se cumpla con el asentamiento requerido, y se obtenga las propiedades especificadas para el concreto.

Las limitaciones anteriores podrn ser igualmente obviadas si, a criterio de la Inspeccin, la trabajabi- lidad y los procedimientos de compactacin utilizados en el concreto, permiten colocarlo sin formacin de vacos o cangrejeras.

5 El porcentaje de partculas inconvenientes en el agregado grueso no deber exceder de los siguientes valoress

Arcilla .......................................... 0.25%Partculas deleznables ....................... 5.00%

.- Material ms fino que la malla H* 200 .... 1.00%Carbn y lignitosa) Cuando el acabado superficial del

concreto es de importancia .............. 0.50%b) Otros concretos ................... ........ 1.00%

El agregado grueso cuyos limites de partculas perjudiciales excedan a los indicados, podr ser aceptado siempre que un concreto, preparado con agregado de la misma procedencia, haya dado un servicio satisfactorio cuando ha estado expuesto de manera similar al estudiado o, en ausencia de un registro de servicios, siempre que el concreto preparado con el agregado tenga caractersticas satisfactorias cuando es ensayado en el Laboratorio.

6 El agregado grueso empleado en concreto para pavimentos, o en estructuras sometidas a procesos de erosin, abrasin o cavitacin, no deber tener una prdida mayor del 50% en mi ensayo de abrasin rmaliiado de acuerdo a las Normas 1TINTEC 400.019 400.020, o a la Norma ASTH C 131.

Materiales 237 El lavado de la partcula de agregado grueso d e

ber hacer con agua preferen temen te potable. De no ser asi el agua empleada deber estar libre de sales, materia orgnica o slidos en suspensin.

3 . HORMIGON

1 El mgregado denominado comnmente hormign es una mezcla natural en proporciones arbitrarias de a g r e gados fino y grueso procedente de ro o cantera.

2 En lo que sea aplicable e seguirn para el hormign las recomendaciones correspondientes a los agregados fino y grueso.

3 El hormign deber etar libre de cantidades perjudiciales de polvo terrones partcula blanda o e s c a mota, sales lcalis, materia orgnica u tras sustancias davinas para el concreto. Su granulmetria deber estar comprendida entre la malla de 2 como mximo y la malla N*100 como mnimo.

4 El hormign deber ser manejado, transportado y al m a cenado de manera tal de garantizar la ausencia de contaminacin con materiales que podran reaccionar con el concreto.

5 El hormign deber emplearse nicamente en la elab or a cin de concretos con resistencias en compresin hastade 100 kg/cm* a los 28 das. El contenido mnimo de cemento ser 255 k g/ m s .

3 .7 AGUA1 El agua empleada en la preparacin y curado del con

creto deber cumplir con los requisitos de la Horma ITIHTEC 334.088 y ser, de preferencia, potable.

2 Est prohibido el empleo de aguas cidasi calcreas; mineralesj carbonatadas; aguas provenientes de minas o relaves; aguas que contengan residuos minerales o industriales; aguas con un contenido de sulfato mayor del 1%; aguas que contengan algas, materia orgnica, humus, o descargas de desages; aguas que contengan azucares o sus derivados.

Igualmente est prohibido el empleo de aquellas aguas que contengan porcentajes significativo de al de

24 DISEO DE MEZCLASodio o de potasio disueltas, en todos aquellos casos en que la reaccin lcali-agregado es posible.

3 Podr utilizarse aguas naturales no potables, previa autorizacin de la Inspeccin, nicamente sis

a) Estn limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, cidos, lcalis, tales, materia orgnica, u otras sustancias que puedan ser dainas al concreto, acero de refuerzo, o elementos embebidos.

Al seleccionar el agua deber recordarse queaquellas con alta concentracin de sales debern ser evitadas. Ello debido a que no slo puedenafectar el tiempo de fraguado, la resistencia delcontrito y su estabilidad de volmen, sino que, adicionalmente, pueden originar eflorescencias o corrosin del acero de refuerzo.

b) La calidad del agua, determinada mediante anlisisde laboratorio, cumple con los valores que acontinuacin se indican; debiendo ser aprobadas por la Inspeccin las excepciones a los mismot.

MximoCloruros ...... ................. 300 ppm

- Sulf a tos ................. 300 ppmSales de magnesio ............. 150 ppmSales solubles totales ...... 1500 ppmP H ......... *..................... mayor de 7

.- Slidos en suspensin ........ 1500 ppmMateria orgnica .............. 10 ppm

c) La seleccin de las proporciones finales del concreto se basa en resultados de ensayos de resistencia en compresin el los que se ha utilizado en la preparacin del concreto agua de la fuente elegida.

d) Los cubos de mortero preparados con el agua seleccionad y ensayados siguiendo las recomendaciones de la Horma ASTM C 109 tienen, a los 7 y 28 dias, resistencias en compresin no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua potable.

4 Las sales u otras materias dainas que pudieran estar presentes en los agregados y/o aditivos, debern sumarse a aquellas que aporta el agua de mezclado, a fin de evaluar el contenido total de sustancias

Materiales 25i n c o n v t n i v n t n que puedan daar 1 concreto, el acero de refuerzo, o los elementos bebido.

5 81 en el concreto han de ettar embebido tlviento de Aluminio y/o fierro galvanizAdo, el contenido fe cloruros indicado en el Acpite 3.7.3(b) deber disminuir a 50 p p m .

6 El contenido de in cloruro presente en el agua y dems ingredientes del concreto no deber exceder, expresado como porcentaje en peso del cemento, de los siguientes valores*

Concreto presforzado ............... . 0.06*

.- Concreto armado, con elementos de aluminio o de fierro g al v a nizado embebidos ...................... . 0.06*Concreto armado expuesto a laaccin de cloruros ................... . 0.10*

.- Concreto armado no protegido, el cual puede estar sometido a un Ambiente hmedo pero no expuesto a cloruros ............................... 0.15*

.- Concreto Armado que deber estsr seco o protegido de 1a humedAd durante su vida por medio de recubrimiento impermeable ........................ 0.80*

7 El agua de mar slo podr utilizArse en 1 a p r e p A r A c i n del concreto si se cuenta con la autorizacin escrita del Ingeniero Proyectista y 1 a Inspeccin.Es recomendeble que 1a mezclA tenga un contenido de cemento mnimo de 350 kg/m3 ; una relacin agua-cemento mxima de 0.5; consistencia plstica; y un recubrimiento al acero de refuerzo no menor de 70 am.Est prohibido el empleo de agua de mar como agua de mezclado en los siguientes casosia) Concreto presforzado.b) Concretos cuya resistencia a la compresin a los 28

das sea mayor de 175 kg/cma .c) Concretos en los que estn embebidos elementos de

aluminio o de fierro galvanizAdo.

26 DISEO DE MEZCLASd) Concretos vaciados en el i a as clidos.e) Concretos con acabado superficial de iaportancia;

concretos expuestos; concretos cara vista.

3-8 ADITIVOS

1 Se difine a un aditivo c o m o un Material distinto del agua, del agregado, o del cteento, el cual es utilizado como un coaponente del concreto y que se aade a ste antes o durante el Mezclado a fin de Modificar una o algunas de sus propiedades.

2 Los aditivos a ser empleados en las Mezclas de concreto debern cuMplir con los requisitos de la Noraa JTIHTEC 337.086. Su uso est M i t a d o por lo indicado en las especificaciones tcnicas del proyecto y por la autorizacin de la Inspeccin.

3 El Mpleo de aditivos no autoriza a Modificar el contenido dt cemento de la Mezcla.

4 Los aditivos empleados en obra debern ser de la msma composicin, tipo y Marca que los utilizados para la seleccin de las proporciones de la Mezcla de concreto.

5 El Contratista deber deeostrar a la Inspeccin quecon los aditivos seleccionados se podr obtener en el concreto las propiedades requeridas; as c o m o queellos son capaces de Mantener la msma calidad, composicin y coaporttMiento del concreto en todA la obr a .

6 En la seleccin de 1a cAntidAd de A dit i v o por unidadcbiCA de concreto se tendrn en cons iderAcin Ias recomendaciones del fabricante! las propiedades que se desea obtener en el concreto; Ias caractsrsti cas de los AgregAdos; 1a resisten ca a la coMpresin de diseRo especifi c A da | las condiciones AmbientAles y de trabajo en obrA! el procedieiento de colocacin del concreto; y los resultados de los ensayos delaboratorio y obra.

7 El Contratista proporcionar a la Inspeccin la dosificacin recomendada del Aditivo a ser empleAdo, a s coao una indicacin de los efectos perjudici Ales al concreto que p u d i e r A n esperarse de posibles v ariaciones en 1 a m s m a ; en la coeposicin qumica del

Materiales 27aditivo} en 1 contenido de cloruros tprtiido como porctntjt en peso de in cloruro; y en el contenido de ir incorporado de 1* mezcla.

8 Los aditivos incorporadores de aire debern cuaplir con los requisitos de la Noria ITIHTEC 337.086 o da 1' Hora* ASTH C 260.

7 Los aditivos reductores de agua; retardadores; ac elerantes; reductores de agua y r e t a r d ad o r e s ; y r e ductores de agua y aceleran tes| debern cuaplir con los raqui si tos de las Noraas ITINTEC 337.066 337.087; o los de las Noraas ASTN C 474 o ASTH C 1017.

10 Las puzolanas y cenizas que se pitan coto aditivos debern cuaplir con los requisito de la Nora ASTH C 618.

11 Las escorias da alto horno finaaante dolidas, cuando se eapltan coao aditivo, debern cumplir con los requisitos de la Horaa ASTH C 787.

Las escorias de alto horno finamente solidas son pitada en la mima forma que las cenizas y, en Q t n e r a l , on empleadas con cemento portland. Es infrecuente eaplearlat con ceaentos combinados dado que estos ya tienen puzolana o ceniza. La combinacin con ceaentos que cumplen la Horaa ASTH C 595 puede ser. considerada en la colocacin de concretos en grandes aasas en los que se puede aceptar una lenta ganancia de resistencia y en los que el desarrollo de un bajo calor de hidratacin es de especial importancia.

12 El cloruro de calcio, o los aditivos que contengan cloruros que no sean impurezas de los componentes del aditivo, no deber emplearse t ma) Concreto presforzado.b) Concreto que tenga eabebidos elementos de aluminio

o fierro galvanizado.

c) Concreto colocado en encofrados de metal g a l va n i zado.

d) Concretos aasivos.e} Concretos colocados en zonas de climas clidos.

13 En aquellos casos en los que el Ingeniero E s t r u c t u r a l autorice el eapleo de cloruro de calcio, o de aditivos

28 DISEO DE MEZCLAScon cloruro de calcio, deber certificarse que elcontenido total de in cloruro en la unidad cbica de concreto, expresado c o r o porcentaje en peso del ceaento, no excede de los valores indicados en elacpite 3.7.6.

14 Los aditivos cuya fecha de venciaiento se ha cumplido no sern utilizados.

3-9 ALNACENAMIENTO DE LOS MATERIALES EN OBRA

1 El material que durante su alaacenaaiento en obra sedeteriora o contaaina no deber eaplearse en lapreparacin del concreto.

2 En el almacenamiento d* 1 cemento me deber toair las siguientes precauciones i

a) El alaacenaaiento y eanipulacin del ceaento debern efectuarse de ataera que sieapre sea posible su utilizacin de acuerdo a su orden de llegada a la o b r a .

b) El concreto en bolsas se a U a c e n a r i en un lugar techado, adecuadamente ventilado, fresco, libre de humedad y protegido de la externa, sin contacto con la huaedad del suelo o el agua que pudiera correr por el e i s a o .Las bolsas se alaacenarn en pilas hasta de diez, a fin de facilitar su control y aanejo. Se cubrirn con aaterial plstico u otro aedio de proteccin.

Ko se aceptar bolsas de ceaento cuya envoltura est deteriorada o perforada; o aquellas cuyo peso no corresponde al noraalizado.

c) A fin de garantizar sus propiedades e impedir caa~ bios en tu coaposicin y caracteristicas fsicas y quaicat, el ceaento a granel se alaacenari en silos aetlicos cerrados, aprobados por la Inspeccin, cuya foraa y dimensiones iapidan el ingreso de huaedad o eleaentos contaai n a n te s , y faciliten la salida del ceaento por la boca de descarga. Habr un silo para cada aarca y tipo de ceaento eapleado.

Cada lote deher tener su fecha de elaboracin y certificado de calidad, ambos propor d o n a d o por el fabricante.

Materiales 293 Lo agregados *e almacenarn o apilarla de lanvra de

impedir 1 segregacin de lo mismos, su con taminacin con otros materiales, o su mezclado con agregados de diferente granulometria o caracte r i s t i c a s. Para garantizar que esta condicin se cumpla deber realizarse ensayos, en el punto de dos ific a ci n , a fin de certificar la conformidad con los requisitos de limpieza y g r a n u l o m e t ri a .

La zona de almacenamiento deber ser lo suficiente- mente extensa y accesible para facilitar a el acotodo y traslado del agregado al sitio de Mezclado.Las pilas de agregado se forrn por capas horizontales de no ms de un metro de espesor. Estas capas debern tener facilidad para drenar o fin de obtener un contenido de humedad relativamente uniforme.

4 Los aditivos sern almacenados siguiendo las recomendaciones del fabricante! debiendo evitarse la contaminacin, evaporacin o deterioro de los mismos.

Los aditivos lquidos sern protegidos de las temperaturas de congelacin, o de cualquier cambio sign i f i c a tivo de temperatura que pudiera afectar sus caractersticas.Los aditivos no sern almacenados en obra por ms de seis meses desde la fecha del ltimo ensayo, debiendo reensayarse en caso contrario a fin de evaluar su calidad antes de su empleo. Los aditivos cuya fecha de vencimiento se ha cumplido no sern utilizados.

5 El agua a emplearse en la preparacin del concreto se almacenar, de preferencia, en silos o tanques m e t licos.

3. X O MUESTREO DE LOS MATERIALES

1 Se tomarn muestras peridicas del cemento para controlar su uniformidad y calidad. En las e s p e c i f i c a ciones de obra se indicar la frecuencia de la toma de muestras, la cual se realizar d* cuerdo * lo indicado en la Norma iriKEC 334.007 ASTK C 183.

2 Los agregados fino y grueso debern ser muestreados deacuerdo a lo indicado en la Norma ITINTEC 400.010 ASTK 0 75. En las especificaciones de obra se indicar la frecuencia de la toma de muestras.

30 DISEO DE MEZCLAS3 La obtencin de la* nuestra* de agua se efectuar de

cuerdo a lo indicado en la HorA ITIHTEC 337.070. En I a s especificaciones de obra se indicar la frecuencia de toa a de utslras.

3-11 ENSAYO DE LOS MATERIALES

1 L a Inspeccin podr ordenar, en cualquier etapa de la ejecucin del proyecto, ensayos de certificacin de la calidad de cualquiera de los aterales empleados

2 El ensayo del ctaento y los A g r e g a d o * se realizar de Acue r d o a Ias Noraas ITIHTEC ASTH c o r r e sp o n d i en tes. El ensayo del agua se efectuAr de Acuerdo a 1a Noraa ITINTEC 337.088.

3 Los ensayos se efectuarn en un Laboratorio seleccionado o autorizado por la Inspeccin.

4 Lo* resu l t a d o * de lo* ensayo* se anotarn en el Registro Anexo al Cuaderno de Obras; debiendo estar una copia a disposicin de la Inspeccin hasta la finalizacin de la obra. Los resultados de los ensayos foraan parte de los documentos entregados al propietario con el Acta de Recepcin de Obra.

H?UI 3.5,5

TamaoMximoNominal

Porcentajes que pasan por las siguientes aallas

2" 1 1/2" 1* 3/4" 1/2" 3/3" No. 4 No, 8

2"

1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

95-100

100 75-100

100

35-70

95-100

100

35-70

90-100

100

10-30

29-60

90-100

100

10-30

20-55

40-70

85-100

0.5

0.5

0.1

0.1

0.15

10-30

0.5

0.5

0.5

0.1

PROPIEDADES DEL CONCRETO

1 CONCEPTO GENERAL

Las caracterti cas del concreto han de *er funcin del fin para 1 cual est destinado. Por ello la seleccin de las proporciones de 1* unidad cbica de concreto debe permitir obtener un concreto con la facilidad de colocacin, densidad, resistencia, durabilidad u otras propiedades que se consideran necesarias para 1 caso particular para el cual la t c z d a est siendo d iseftadaAl seleccionar las proporciones de la mexcl.a debe tenerse en consideracin las condiciones de colocacin, la calidad y experiencia del personal profesional y tcnico, la interrelacin entre las diversas propiedades del concreto) asi coto la consideracin de que el concreto debe ser econmico no slo en su primer costo sino tambin en sus futuros servicios.En las secciones y acpites siguientes se analizan algunos de los principales aspectos que tienen influencia sobre las principales propiedades del concreto.

2 TRABAJABILIDAD

Se entiende por trabajabi1idad a aquella propiedad del concreto al estado no endurecido la cual deteraini su capacidad para ser manipulado, t r a n s p o r t a d o , colocado y consolidado adecuadamente, con un mnimo de trabajo y un mximo de homogeneidad} as c o r o para ser acabado sin que se presente segregacin.Esta definicin involucra conceptos tales como capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad de c o m p a c t a c i n . Igualmente, la trabajabi 1 idad involucra el concepto de fluidez, con nfasis en la plasticidad y uniformidad dado que aabas tienen marcada influencia en el comportamiento y apariencia final de la estructura.

La trabajabilidad es una propiedad que no es m e n s u r a ble dado que esta referida a las caractersticas y perfil del encofrado| a la cantidad y distribucin del ^cmro de refuerzo y elementos embebidos; y al procedimiento empleado para compactar el concreto.

32 DISEO DE MEZCLAS3 Sin embarqo, para facilidad de Ir abijo y de seleccin

de las proporciones de la mezcla, se reconoce que latrabajabi1idad tiene relacin con el contenido de ceaento en la mezcla; con las caractersti c a s ,granulometra, relacin de los agregados fino-grueso, y proporcin del agregado en la mezclai con la cantidad de agua y aire en la mezcla; con la presencia de aditivos; y con las condiciones ambientales.

4 Algunas de las consideraciones sobre la trabajabi 1 idad que deben ser tenidas en consideracin al disear la mezcla de concreto incluyen las siguientes*

a) La fineza del ceaento, determinada por su superficie especifica, tiene influencia sobre la trabaja-bilidad. Los ceientos de alta fineza la mejorannotablemente pero pueden causar agrietamiento superficial en el secado. Se considera que las finezas del orden de 3300 caa/ g r . son las ms recomendables.

b) Tanto el contenido de ceaento cuanto el volumen y granulometria de los agregados, asi como las caractersticas fsicas de estos, son factores que regulan 1* cantidad de agua requerida para producir un concreto trabajable. Es siempre recomendable trabajar con el mnimo contenido de agua, a fin de conseguir la trabajabi1idad y resistencia adecuadas sin desmedro de la durabilidad.

c) La presencia, en porcentajes adecuados, de las partculas ms finas del agregado tiende a mejorar la trabajabi1 idad del concreto. Se recomienda para el porcentaje acumulado que pasa la malla N a 50 del 10% al 30%} y para el porcentaje acumulado que pasala malla N" 100 del 2* al 10%.

d) La ausencia de las partculas finas en el agregado puede ser compensada por el empleo de cementos Tipo1 IP, o por la adicin de arenas muy finas, cenizas volcnicas, puzolana, o escoria de altos hornos finamente molida, siempre que se tenga en consideracin la posible influencia de estas adiciones sobre la demanda de agua y las propiedades del concreto.

e) La piedra partida, cuando se la compara con el a-gregado redondeado, requiere ms agregado fino paracompensar por el perfil angular de las partculas en orden a obtener una mezcla coaparabie en

Propiedades del concreto 33t r aba j a b i 1 id ad a aquellas en la qut no se eaplea agregado angular.

f) Las partculas da agregado alargadas y chatas tie- nan efecto nagatvo sobra la trabajabilidad y obligan a disear aczclas ais ricas en agregado fino ypor consiguianta a aapltar aajrorti cantidades da caaanto y agua.

g) La presencia da altos porcentajes de agregado de 3 / 1 6 A 3/8 en el agregado grueso, trae coao consecuencia un increaento en los vacos entre las partculas de agregado. Si ello no as corregido por M odificaciones en la dosificacin de la aazcla puede dar coao resultado una ieportante disainucin de la trabajabilidad dado que el aortero presente resultara insuficiente para llenar el exceso de espacios vacos.

h) La incorporacin de aire a la Mezcla aejora la trabajabilidad an en aquellos casos en que el agregado fino no posea adecuado porcentaje en las alias N* 50 y N" 100. Igualmente el aire, al actuar coao un agregado flexible que aejora la trabajabilidad, posibilita el eapleo de agregado angular asi coao da agregado da granuloaetra irregular o discontinua. La reduccin del contenido de agregado fino, que es necesario efectuar al incorporar aire, reduce la segregacin y exudacin y facilita las operaciones de colocacin.

i) La tendencia a la segregacin y al afloraaiento de la lechada disainuye la trabajabilidad. Dicha tendencia puede ser controlada incorporando a la eezcla ligantes hidrulicos, tales coeo la puzola- na. Esta adicin, especialaente cuando hay poco agregado fino, hace la aazcla as trabajable, uniforaiza la estructura interna y auaenta la i a p e r a e a b i1 idad del concreto) sin eabarqo, debe coabinarse en proporcione controladas dado que tiende a auaentar el periodo de e n d u r e c i a i e n t o .

5 Los procediaientos de eleccin de las proporciones de la unidad cbica de concreto eapleados, deben toaar en consideracin, en la seleccin de la trabajabilidad, los factores enunciados a fin de lograr una facilidad de colocacin adecuada y econaica.

6 Debido a la gran cantidad de factores que deterainan la trabajabi1 idad del concreto, algunos de ellos

DISEO DE MEZCLASpropio de cada i trutturtp no se ha desarrollado un mtodo dvcuido para dira y la de tarainacin dt la lisit en cada caso depende princ p a l a m ta de los conocimiento y experiencia dal ingeniero encargado del di# Po de la mezcla.

3 CONSISTENCIA

La consistencia dal concrato as una propiedad que defina la huaedad da la aaicla por al grado da fluidaz da la misaaj an tendindose con alio que cuanto m s hmeda as la aazcla aayor sari la facilidad con la que al concrato fluir duranta su colocacin.

La consistencia ast relacionada paro no as sinniao da trabajabilidad. Asi por ejemplo, una aazcla auy trabaiabla para paviaantos puada sar auy consistenta, an tanto que una aazcla poco trabajable an astructuras con alta concantracin da acaro puada ser daconsistancia plstica.

Las Horaas Alaaanas clasifican al concrato, de acuerdo a su consistencia, an tras gruposi. - Concreto* consistantas o sacos..- Concreto* plsticos.

Concretos fluidos.Los concretos consistantas son dafinidos coao aquellos los cuales tianan al grado da huaadad nscciario coao para qua al apretarlo* con la mano quade adherida aasta la lachada da cemento Esta tipo d concretos slo con tienen al agua nacesaria para que susuperficie, despus da vibrados, quade blanda y unida.

Los concretos plsticos son dafinidos coao aquellosqua contienen el agua necesaria para dar a la asa una consistencia pastosa.Lo* concreto* fluidos son aquello* que han idoaaasados con tanta agua qua la aazcla fluya coao unapasta blanda. Esta tipo da concreto slo daba sarempleado en aquellas estructuras en las que la disai- nucin de la calidad originada por el excesivo contenido de agua carece de importancia.Los orteaaeri canos clasifican al concrato por al a- sentamiento de la mezcla frasca. El mtodo de

Propiedades dei concreto 35determinacin empleado es conocido coao mtodo del cono de sentamiento, mtodo del cono de Abrams, omtodo de slump, y define la consistencia de la mezcla por el asentamiento, medido en pulgadas o milmetros, de una masa de concreto que previamente ha sido colocada y coapactada en un molde metlico dimensiones definidas y seccin tronco cnica.

Por consiguiente, se puede definir al asentamiento como la medida de la diferencia de altura entre elmolde metlico estndar y la aasa de concreto despus que ha sido retirado el aolde que la recubra.

5 En la actualidad se acepta una correlacin entre laNoraa Alemana y los criterios orteameri canos,considerndote ques

.- A las consistencias secas corresponden a s e n t a m i en tos de 0* 2* (0 mm A 50 aa).A las consistencias plsticas corresponden asen t a mientos de 3" 4* (75 mm 100 mm).A las consistencias fluidas corresponden a s e n t amientos de ms de 5" (125 aa).

6 Al controlar el asentamiento en obra se controla directamente la uniformidad en la consistencia y tra- bajabilidad necesarias para una adecuada colocacin) e indirectamente el voluaen unitario de agua, larelacin agua-cemento y las modificaciones en la humedad del agregado.

Por otra parte, si el contenido de los agregados es uniforme y se adicionan voluaenes constantes de agua a la mezcla, las variaciones en el asentamiento son un ndice de modificaciones en la dosificacin de la r c z c a .

7 En mezclas de concreto adecuadamente pr o p o r c i o n a d a s , el contenido unitario de agua necesario para obtener un asentamiento determinado depende de diversos factores. Asi, para mencionar algunos de ellos, se tieneia) En los cementos combinados, que se caracterizan por

superficies especificas auy altas, puede presentarse un incrsaento excesivo en 1 contenido d* agua para obtener un asentamiento determinado, con el con siguiente incremento en la relacin agua- cemento y disminucin en la resistencia.

36 DISEO DE MEZCLASb) Los requisitos de agua en el concreto se incremen

tan conforme el perfil del agregado se hace ms angular y la textura ais rugosa. Esta desventaja puede ser parcialmente compensada por el incremento en la capacidad de adherencia que se produce entre el agregado y la matriz cementante.

c) Los requisitos de agua de la mezcla tienden a d i s minuir conforme se incrementa el tamao mximo nominal de un agregado grueso cuya granulometra est dentro de las indicadas en la Horma C 33 del ABTM.

d) Los requisitos de agua de la mezcla pueden ser significativamente reducidos por el empleo de determi~ nados aditivos, tales como los incorporadores de aire, los reductores de agua, y los superplastifi- can t e s .

1 La resistencia del concreto es definida como el mximo esfuerzo que puede ser soportado por dicho material sin romperse. Dado que el concreto est destinado principalmente a tomar esfuerzos de compresin, es la medida de su resistencia a dichos esfuerzos la que se utiliza como ndice de su calidad.

2 La resistencia es considerada como una de las ms importantes propiedades del concreto endurecido, siendo la que generalmente se emplea para 1* aceptacin o rechazo del mismo. Pero el ingeniero diseador de la mezcla debe recordar que otras propiedades, tales como la durabilidad, permeabilidad, o resistencia al desgaste, pueden ser tanto o ms laportantes que la resistencia, dependiendo de las caracteristi cas y ubicacin de la obra.

3 En general, prcticamente todas las propiedades del concreto endurecido estn asociadas a la resistencia y, en muchos casos, ms en funcin del valor de ella que se las cuantifica o cualifica. Sin embargo, debe siempre recordarse al disear una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades.

4 De acuerdo a la teora de Abrams, para un conjunto dado de materiales y condiciones, la resistencia del concreto est principalmente determinada por la

Propiedades dei concreto 37cantidad neta de agua espitada por unidad de cemento. Esta agua neta excluye aquella absorvirta por los agregados. As, de acuerdo a la escuela de Abrams, el factor que influye en forma determinante sobre la resistencia del concreto es la relacin agua-cemento de la mezcla, siendo mayores las resistencias conforae dicha relacin se hace a m o r .

5 Pos teriormente 2 orteamericano Dilkey, apoyndose en sus propias observaciones y en los trabajos de Walker, Bloen y G a y o r , ha demostrado que la resistencia del concreto es funcin de cuatro factores:

Relacin agua-cemento*.- R e l a c i n 'cemento-agregado)

.- Granuloitria, perfil, textura superficial, resistencia y dureza del agregadoTamaKo mximo del agregado.

Esta teoria, que a la fecha tiene vigencia y que antiene el concepto de la relacin agua-ceaento enunciado por Abrams en 1918, ha sido complementada por Powers al enunciar su teoria de la relacin gel- espacio y su influencia en la resistencia) asi coao las teoras posteriores sobre la resistencia por adherencia pasta-agregado y su importancia en la resistencia final del concreto.

4 Adicionalmente a los factores indicados, pueden influir sobre la resistencia final del concreto y por lo tanto deben ser tomades en consideracin en el diseffo de la mezcla los eiguientesia) Cambio en el tipo, marca, y tiempo de almacenamien

to del cemento y materiales cementantes empleados.b) C a r a ctm r isti cas del agua en aquellos casos en que

no se emplea agua potable.*c) Presencia de limo, arcilla. mica, carbn, humus,

materia orgnica, sales qumicas, en el agregado. Todos los compuestos enunciados disminuyen la resistencia del concreto principalaente debido a que se incrementan los requisitos de agua se facilita la accin del intemperismo, se inhibe el desarrollo de una mxima adherencia entre el cemento hidratado y los agregados, se dificulta la hidra- tacin normal del cemento, y se facilita la

DISEO DE MEZCLASreaccin qumica de los agregados con los elementos que componen el cemento.

d) Modificaciones en la granulmetri a del agregado con el consiguiente incremento en la superficie especifica y en la demanda de agua para una consistencia determinada.

e) Presencia de aire en la mezcla, la cual modifica la relacin poros-cemento, siendo mayor la resistencia del concreto cuanto menor es esta relacin.La incorporacin de aire a las mezclas, en porcentajes adecuados , mejora la durabilidad y trabaja- bilidad del concreto, pero tiende a disiinuir la resistencia en un porcentaje del 3% por cada uno por ciento de aire incorporado. La excepcin se produce en las mezclas pobres en las que la incorporacin de aire al mejorar la trabajabilidad disminuye la demanda de agua, reduce la relacin agua-cemento y por ende incrementa la resistencia.

f) Empleo de aditivos que pudieran modificar el proceso de hidratacin del cemento y por tanto la resistencia del concreto.

g) Empleo de materiales puzolnicos, cenizas o escorias de alto horno finamente divididas, los cuales por si mismos pueden desarrollar propiedades cemen tan t e s .

En la medida que los factores indicados y sus efectos sobre las propiedades del concreto, especficamente la resistencia, pueden ser predecibles, ellos deben ser tomados en consideracin en la seleccin inicial de las proporciones de los materiales que intervienen en la mezcla.Sin embargo, teniendo en consideracin tanto su nmero como su complejidad, es evidente que una determinacin segura de la resistencia del concreto nicamente puede basarse en mtzclas de prueba, ya sea en ellaboratorio o en obra, as como en los resultados de experiencias previas con los materiales a ser empleados bajo condiciones similares a aquellas que se espera tener en obra.

DURABILIDAD

El concreto debe ser capaz de endurecer y mantener sus

Propiedades del concreto 39propiedades en el tiempo an en aquellas condiciones de exposicin que normalmente podran disminuir o hacerle perder su capacidad estructural. Por tanto, se define como concreto durable a iqutl que puede resistir, en grado satisfactorio, los efectos de las condiciones de servicio a las cuales l est sometido.

2 Entre los aqentes externos o internos capaces de atentar contra la durabilidad del concreto se encuentran los procesos de congelacin y deshielo; los de humedecimiento y secado} ios de calentamiento y enfriamiento! la accin de aqentes qumicos,especialmente cloruros y sulfato) y la de aditivos descongelantes.

3 La resistencia del concreto a algunos de los factores mencionados, con el consiguiente incremento en la durabilidad, puede ser mejorada por el empleo de cemento de bajo contenido aluminato triclcico) cementos de bajo contenido de lcalis) cementos puiolni- cos) cementos de escorias) puzolanas, cenizas o escorias de alto horno finamente mol idas) agregados seleccionados para prevenir posibles expansiones debidas a la reaccin i 1ca1 i-agregado) o empleo de agregados de dureza adecuada y libres de cantidades excesivas de partculas blandas, en todos aquellos casos en que se requiera resistencia al desgaste por abrasin superficial.

4 El empleo de relaciones agua-cemento bajas deber prolongar la vida del concreto al reducir el volumen de poros capilares, incrementar la relacin qel-espacio y reducir la permeabilidad y absorcin; disminuyendo por todas las razones expuestas la posibilidad de penetracin de agua o lquidos agresivos.

5 La resistencia a los procesos de inteaperismo severo, especialmente acciones de congelacin y deshielo, mejora significativamente por la incorporacin, en todos los concretos expuestos a ambientes menores de 4*C, de una cantidad adecuada de aire, el cual debe obligatoriamente ser empleado siempre que exista la posibilidad de que se presenten procesos de congelacin durante la vida del concreto.La resistencia del concreto a la accin de las heladas depende de la naturaleza de los agregados y de su granulometra) del volumen de agua de la mezclas de la estructura capilar del concreto, y de su resistencia a la compresin. Igualmente cuanto ms impermeable es un concreto mayor es su resistencia a la penetracin

DISEO DE MEZCLASde las aguas y por consiguiente n y o r su rlitvnci a las heladas, lio debido a quei

a) Sobre su istructura acta 1 agua libre que se e n cuentra en el interior de los poros, la cual puede haberse introducido por accin capilar o por presin y est sujeta a procesos de congelacin y deshielo.

b) El grado de presin de esta agua congelada depende del volumen de la misma que hayan contenido los poros en el momento de ocurrir la helada.

La incorporacin de aire a la mezcla incrementa 1 resistencia del concreto a la accin desintegrante de heladas y deshielo. El aire incorporado, al ser dispersado a travs de la masa de concreto en forma de minsculas burbujas, proporciona espacios en los cuales las fuerzas mecnicas que causan la desintegracin son disipadas.La incorporacin de aire igualmente incrementa la durabilidad por reduccin de la capilaridad y disminucin del volumen y seccin de los canales de agua, o poros capilares, del concreto endurecido por disminucin de la exudacin y segregacin del concreto fresco.El concreto puede deteriorarse por contacto con dife~ rentes agentes quimicos activos o por sustancias que en si mismas no son nocivas, pero que pueden reaccionar con alguno de los elementos integrantes del concreto. Entre las sustancias consideradas como peligrosas se encuentran:

.- Los cidos inorgnicos.

.- Las sales inorgnicas.

.* Los cloruros.

.- Los sulfatos de sodio, magnesio o calcio.Las aguas que contienen muy poca o ninguna sal en disolucin, es decir que estn casi qumicamente p u r a s .

- El nitrato de amonio.

Propiedades del concreto 417 El cvivnto puede c o i b i m r t con d t t r i m d o s e l e m e n

tos para formar compuestos los cualvs h n n baja solubilidad ptro pueden destruir vi concrito dmbido a que su volumen es mayor que el de la pasta de cemento en la cual se estn formando. Las sustancias ms conocidas y agresivas son los lcalis blancas o sea los sulfatos de sodio, magnesio y calcio.Los sulfatos reaccionan con la cal hidratada y el hidrxido de calcio presentes en la pasta de cemento, formando sulfato de calcio y sulfo-aluminato de calcio, reacciones que son acompaadas de fuerte expansin y rotura de la pasta.Cuanto menor es el contenido de aluminato triclcico en el cemento, ms denso el concreto, y menor la relacin agua-ce m e n t o , mayor es la resistencia del concreto a este tipo de ataques. La Tabla 13.3.2 da los valores ms recomendables de acuerdo al grado de severidad del ataque.

4 - A DEN8IDAD

1 En determinados tipos de obras, la seleccin de las proporciones de la mezcla de concreto es efectuada fundamentalmente para obtener alta densidad. En estos casos, empleando agregados especiales, se pueden obte- ner concretos trabajables con pesos unitarios del orden de 3600 kg/e3 .

Ejemplos de Aplicacin de tales concretos son los recubrimientos pesados empleados para mantener las tuberas de los oleoductos debajo del agua; las pantallas de proteccin contra las radiaciones en las centrales nucleares! y determinados elementos empleados para aislamiento del sonido.

4-7 GENERACION DE CALOR

1 Un aspecto importante de la seleccin de las proporciones de los concretos masivos es el tamao y perfilde la estructura en la cual ellos van a ser empleados. Ello es debido a que la colocacin de grandes v o l m e nes de concreto puede obligar a tomar medidas para controlar 1* generacin de calor debida al proceso de hidratacin del cemento* con los resultantes cambios de volumen en el interior de la masa de concreto y el incremento en el peligro de fisuracin del mismo.

42 DISEO DE MEZCIAS2 Como regla g m i r a l , pira los cientot nornalti Tipo 1,

1* hidratacin deber gintrar una elevacin- de temperatura del concreto del .orden de 6*C il*C por saco de ctaento por Metro cbico de concreto. Si la elevacin d la temperatura de la asa de concreto no es antenida en un aniao, o si no se permite que el calor te disipe a una velocidad razonable, o si se peralte que el concreto se enfrie rpidamente, pued* presentarse agrietamiento.

3 Las medidas para controlar la temperatura del concreto pueden incluir una temperatura de colocacin del concreto relativamente bajas empleo de cementos de bajo contenido de aluminato triclcico y silicato triclcicoy empleo de cantidades reducidas de materiales cementantes) la circulacin de agua de enfriamiento a travs de tuberas} y, en al