Nuevas Tendencias Del Concreto

7/25/2019 Nuevas Tendencias Del Concreto

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NUEVAS TENDENCIAS DEL CONCRETO

“Las nuevas tendencias del concreto -afirma la doctora Sierra- están enfocadas principalmente en la obtención de

materiales más sustentables, más durables y que cumplan con requisitos específicos; dentro de eso estamos buscando,

principalmente, materiales de alto desempeño no necesariamente alta resistencia. on estas ideas en mente estamos

interesados en los materiales en los que se puedan utili!ar desec"os tanto industriales como de la a#ricultura o desec"os

de a#uas "ervidas. $ambi%n estamos buscando autorreparación para reducir costos de mantenimiento&.

“'tili!ar desec"os industriales o a#rícolas, como la biomasa, nos da la oportunidad de tener un cemento con menor

impacto ambiental y un concreto con una mayor sustentabilidad. (n el caso de la biomasa incluso podemos #enerar

ener#ía, pero al "acerlo tambi%n se #eneran otros tipos de desec"o adicional, como la ceni!a, la cual se puede usar

como materia prima para producir cemento, o bien como material adicional al cemento con lo que se puede lo#rar al#)n

concreto más sustentable&.

La utili!ación de sistemas estructurales más novedosos "ace necesario revisar las normas actuales de los concretos.

ono!ca aquellas especificaciones que #eneran me*ores concretos y a la ve! velan por la se#uridad y estabilidad de las

estructuras.

+ebido a que la construcción y el comportamiento de las estructuras de concreto

simple o refor!ado están siendo cada día más ei#entes, se "ace indispensable

profundi!ar en el diseño y en las especificaciones de las me!clas de concreto. La

utili!ación de sistemas estructurales más novedosos y atrevidos, de elementos

cada ve! más esbeltos, los sistemas constructivos más estrictos con la calidad de

la me!cla, la tendencia a construir con menores tiempos de e*ecución, la rapide!

de poner en servicio las estructuras, la incorporación de nuevos in#redientes, y la

menor vulnerabilidad ante las solicitaciones del nuevo milenio, son al#unos

factores que refuer!an la necesidad de revisar las normas y especificaciones.

(ste artículo "ace especial %nfasis en la necesidad de promover el uso de

concretos que se especifiquen no solo por resistencia a los días de edad, sino tambi%n por otros importantes factores

como/ facilidad de colocación, mínima contracción, control de fra#uado, desarrollo y evolución de la resistencia a todas

las edades, alta compacidad, menor permeabilidad, mayor durabilidad y me*or apariencia, entre otros; sin incurrir en

costos ecesivos, pero velando por la se#uridad y estabilidad de las estructuras.

Tabla 1. Composición moderna del concreto convencional,según los ingredientes usados.

omposición moderna del concreto convencional

$radicionalmente se afirma que el concreto está compuesto principalmente de cemento, a#re#ados finos y #ruesos, a#ua,

aditivos y en al#unos casos adiciones. $ambi%n se indica que contiene al#una cantidad de aire atrapado y puede

contener aire incluido intencionalmente, mediante el uso de un aditivo o de un cemento con inclusor de aire. Sin embar#o,

durante las )ltimas d%cadas la composición del concreto "a variado si#nificativamente por cuanto la tendencia "a sido elañadir materiales diferentes de los mencionados. 0or lo anterior, una definición moderna del concreto puede ser la

si#uiente/ 1(l concreto u "ormi#ón convencional puede re-definirse como la me!cla de un material a#lutinante 2cemento



portland, cemento portland compuesto, o cemento portland más adiciones cementantes3, un material de relleno

2a#re#ados finos y #ruesos3, a#ua, aire, aditivos y adiciones suplementarias, que al fra#uar y endurecer forma un sólido

)nico desde el punto de vista mecánico 2piedra artificial3, y con el paso del tiempo adquiere ri#ide! y resistencia

2principalmente a la compresión3 con una durabilidad apropiada a las condiciones de servicio.4

(s decir, el concreto si#ue siendo un material compuesto, pero cada ve! más comple*o para que ten#a me*ores

prestaciones.

(specificaciones para el si#lo 556

7a se "an mencionado los principales componentes del concreto, y entre ellos, es cada ve! más frecuente el empleo de

adiciones 2cono!ca más del tema en 8oticreto 9:3. omo me!cla compuesta por in#redientes que eperimentan

reacciones químicas, con cambios físicos y desarrollo de características mecánicas, el concreto es un material que se

transforma en el tiempo; y por ello, sus propiedades son estudiadas tanto en el estado plástico 2fresco3, como durante el

proceso de fra#uado 2cambio del estado plástico al estado sólido3, y tambi%n en el estado endurecido.

0or ello, las especificaciones de los concretos del nuevo milenio están contemplando los si#uientes factores, que tienen

relación directa con el uso al que estará destinado el concreto y con las condiciones esperadas en el momento de su

colocación.

(conomía

La primera consideración que debe ser estudiada despu%s de los aspectos t%cnicos y de se#uridad en un diseño de

me!cla es la factibilidad económica de su producción, sin duda uno de los requisitos más comunes de la in#eniería. (lcosto de producción del concreto está constituido por el costo de los materiales, la mano de obra, los equipos utili!ados

2planta y otros3 y el #rado de control de calidad que se realice en el sitio de traba*o.

(l arte de diseñar una me!cla de concreto de manera económicamente eficiente y productiva, está en lo#rar optimi!ar las

proporciones de los materiales empleados, aprovec"ando sus propiedades y características para alcan!ar los requisitos

t%cnicos especificados, de modo que el orden de incidencia en costos de cada material, en lo posible, sea inversamente

proporcional a su participación como componente de la me!cla. (n lo que concierne a la mano de obra, %sta depende de

la or#ani!ación del sitio de traba*o y del tipo de equipo disponible. Sin embar#o, estos costos están estrec"amente

relacionados con la mane*abilidad de la me!cla debido a que las me!clas de consistencia seca requieren mayor ener#ía

de compactación que las de consistencia ")meda.

0or )ltimo, la economía de un diseño de me!cla particular tambi%n está relacionada con el equipo disponible y con las

prácticas de producción y colocación. (stos factores son medidos por el #rado de control e*ercido en los sitios de traba*o.

+e a"í la importancia económica de "acer control de calidad, para reproducir lo más fielmente posible los diseños de

me!cla a nivel industrial o de obra.

<acilidad de colocación y de consolidación

+entro de las propiedades del concreto en estado fresco, que tienen relación con la facilidad de colocación y de

compactación, están la consistencia 2medida de la fluide!3, la mane*abilidad 2capacidad de ser colocado y compactado

sin se#re#ación3 y la co"esión 2#rado de estabilidad3.

0ara especificar una consistencia determinada en el concreto fresco deben tenerse en cuenta/ el tamaño de la sección

que se va a construir y la cantidad y espaciamiento del acero de refuer!o. (s claro que cuando la sección es estrec"a y

complicada, o cuando "ay numerosas esquinas o partes inaccesibles, el concreto debe tener la me*or compactación

posible con una cantidad ra!onable de esfuer!o.

$ambi%n se deben considerar las condiciones de colocación, ya que "oy en día eisten m)ltiples sistemas de vaciado y

colocación como el concreto compactado con rodillo, el concreto lan!ado, las cimbras desli!antes, las re#las vibratorias,las bandas transportadoras, los rodillos vibratorios, el bombeo, el sistema de tubo-embudo tremie, los m%todos de

inyección y la tecnolo#ía del autocompactado, entre otros, que requieren de mayor o menor plasticidad 2co"esión3 de la

me!cla; como es sabido, esta condición depende en #ran parte del contenido de finos. (l sistema de compactación

tambi%n es importante debido a que la máima resistencia se lo#ra cuando tambi%n es máima la masa unitaria del

concreto 2con a#re#ados p%treos de peso normal3.



Tabla 2. Asentamientos recomendados para diversos tipos deconstrucción y sistemas de colocación y compactación.

=idratación, temperatura y velocidad de fra#uado

+entro de los factores que cada día cobran mayor vi#encia en la especificación de los concretos modernos se encuentran

el #rado de "idratación del cemento, la temperatura de la me!cla y la velocidad a la cual se reali!a el fra#uado;

propiedades que tienen muc"a relación con el medio ambiente reinante en la obra, en el momento de la colocación y las

primeras "oras de edad.

Temperatura de la mezcla/ +ebido a que el proceso de "idratación del cemento es un proceso eot%rmico, es decir que

libera calor, las condiciones ambientales de una obra pueden crear ciertas circunstancias que afectan la calidad del

concreto.omo la temperatura afecta a la velocidad con que se "idrata el cemento, en climas fríos, las temperaturas ba*as retardan

la "idratación retrasando los tiempos de fra#uado y el posterior endurecimiento y desarrollo de resistencia del concreto.

(n #eneral, se "a determinado que por deba*o de ->?@ todo proceso se detiene; entre ->?@ y >?@ los procesos se

activan pero muy lentamente; y, por encima de >?@ y "asta A@, los procesos act)an sin inconvenientes.

Fraguado del concreto/ (l proceso de fra#uado comien!a en el momento en que el cemento y el a#ua de una me!cla de

concreto entran en contacto. (n condiciones normales, el concreto que se "aya mantenido en a#itación se puede colocar

y compactar dentro de la primera "ora y media posterior al me!clado 2a veces "asta dos "oras3. Sin embar#o se debe

propender por eliminar o minimi!ar cualquier variable que indu!ca al concreto a fra#uar anticipadamente, como suele

suceder en climas cálidos y secos o cuando se usan aditivos acelerantes. (sta consideración tiene especial importancia

en la prevención del fenómeno de retemplado.

ondiciones de curado y de secado del concreto

Las labores de protección y curado tienen una #ran influencia sobre las propiedades del concreto, tanto en estadoplástico como en estado endurecido, particularmente en lo que se refiere a su fra#uado, estabilidad volum%trica,

permeabilidad, densidad, resistencia mecánica, durabilidad y resistencia a la abrasión.



+urante el estado plástico, la contracción o epansión que eperimenta el material están asociadas con cambios de

"umedad y temperatura y se caracteri!an por fenómenos como el asentamiento plástico, la contracción plástica y las

#rietas capilares o cuarteaduras.

La mayoría de los concretos en este estado contienen una cantidad de a#ua considerablemente mayor que la requerida

para que ten#a lu#ar su combinación química y la "idratación completa del cemento. Sin embar#o, durante el fra#uado se

pierde a#ua por eudación y posterior evaporación o por absorción de los a#re#ados, las formaletas o el suelo, que

evitará la completa "idratación. Bdicionalmente, la p%rdida de a#ua tambi%n "ace que el concreto se contrai#a, creando

así esfuer!os de tensión interna que pueden conducir a fisuramiento superficial. 0or ello, todas las superficies epuestasdeben prote#erse de la evaporación de la "umedad.

(n t%rminos #enerales, eisten tres #randes #rupos de m%todos de curado para mantener la presencia del a#ua y en

al#unos casos la temperatura favorable en el concreto/

1. C%todos que mantienen un ambiente ")medo mediante la aplicación continua o frecuente de a#ua por medio de

inmersión, inundación, rociado, nebuli!ación de a#ua o cubiertas ")medas saturadas. (stos m%todos proporcionan cierto

#rado de refri#eración a trav%s de la evaporación, lo cual es ben%fico en climas cálidos.

. C%todos que mantienen la presencia de parte del a#ua de me!clado en el concreto durante el período inicial de

endurecimiento, mediante materiales que sellan la superficie epuesta, como

láminas impermeables de papel o plástico, o mediante aplicación de compuestos

químicos para formar 1membranas impermeables de curado4.

!. C%todos que aceleran la #anancia de resistencia suministrando calor y

"umedad adicional al concreto. (sto se lo#ra normalmente con la aplicacióndirecta de vapor de a#ua, serpentines de calentamiento embebidos en el

concreto o formaletas calentadas el%ctricamente.

+esde lue#o, el m%todo esco#ido o la combinación de ellos dependerá de

factores como el tipo de me!cla y sus in#redientes, el volumen y la forma del

elemento, las instalaciones de producción 2en obra o en planta3, la disponibilidad

de elementos y materiales para la protección y el curado, la apariencia est%tica, y

los costos del procedimiento. 7 cuando se emplea a#ua como elemento de

curado, %sta debe cumplir con los mismos requisitos del a#ua de me!clado 2libre

de sustancias per*udiciales3.

Bdemás, cuando la apariencia del concreto es importante, el a#ua debe estar libre de sustancias que lo manc"en o

decoloren.

Desistencia mecánica y módulo de elasticidad

=oy en día se consideran concretos de resistencia normal, aquellos que tienen valores de resistencia a la compresión

entre > y E Cpa 2>? a E? F#Gcm, A.??? a 9.??? psi, a los días de edad3; los que tienen valores de resistencia

entre E y H? Cpa 2E? a H?? F#Gcm, 9.??? a >?.??? psi, a -I9 días de edad3; se empie!an a clasificar como de alta

resistencia; pero se están considerando como verdaderos concretos de alta resistencia aquellos que están comprendidos

entre H? y >E? Cpa 2H?? a >E?? F#Gcm, >?.??? a ?.??? psi; a -:? días de edad3; y se denomina de 1ultra-alta

resistencia4 a los que tienen resistencias a la compresión por encima de los >E? Cpa 2más de >E?? F#Gcm, más de

???? psi; a los I9-:? días de edad3.

La resistencia del concreto no es el )nico criterio a tener en cuenta para el diseño y cálculo de una estructura, pues la

ri#ide! del mismo suele tener la misma o mayor importancia. (l dia#rama de esfuer!o-deformación en la compresión de

un concreto 2BS$C E9:3 suministra el factor más importante a partir del cual se deducen las ecuaciones para el cálculo

de elementos de concreto refor!ado/ el módulo de elasticidad del concreto, que da una medida de la ri#ide! del material.+esde "ace muc"os años se "a establecido una relación directa entre el módulo de elasticidad del concreto y su

resistencia a la compresión 2a mayor resistencia, mayor módulo de elasticidad3; sin embar#o, el módulo de elasticidad

depende en una #ran medida de la calidad de los a#re#ados y su proporción dentro de una me!cla 2"ay que recordar que

aproimadamente el H?J de la masa son a#re#ados3. (n #eneral, se "an propuesto numerosas ecuaciones, todas ellas

eperimentales, para obtener el valor del módulo de elasticidad, que se pueden encontrar en la 8SD - :.

ompacidad y peso unitario

+ada la naturale!a "etero#%nea del concreto, la compacidad puede resultar afectada por el fenómeno de se#re#ación,

cuando la me!cla se encuentra en estado plástico. 0or ello, la correcta distribución de todos y cada uno de los

componentes a trav%s de su masa es importante para mantenerlo tan "omo#%neo como sea posible. 0ara que un

concreto sea compacto, denso, sólido, "omo#%neo -y por lo tanto resistente y durable se requiere /

• (l uso de un cementante 2cemento 0ortland y adiciones cementantes3 de buena calidad y la aplicación de ba*as

relaciones a#ua cemento.• (l uso de a#re#ados densos, poco porosos y bien #radados 2compensados en su relación arenaGa#re#ado total3.



• (l más ba*o contenido posible de a#ua de me!clado, que se lo#ra con el uso de aditivos reductores de a#ua.

• 'n adecuado mane*o y una correcta colocación y compactación 2sin se#re#ación3 del concreto dentro de la

formaleta.

• 'n cuidadoso procedimiento de retiro de las formaletas.

• 'na protección y un curado apropiados, despu%s del fra#uado final de la me!cla, acompañado de buenas

prácticas de protección y puesta en servicio.

+urabilidad e impermeabilidad

+ebido a que las estructuras de concreto simple o refor!ado están epuestas, no solamente a la acción mecánica de lascar#as de servicio sino tambi%n a otros factores que tienden a deteriorarlas y destruirlas -entre ellos las acciones físicas

como los cambios bruscos de temperatura y "umedad, eventuales a#resiones de carácter químico o bioló#ico, o posibles

acciones mecánicas- se "ace indispensable profundi!ar no solo en el diseño y especificaciones de las me!clas de

concreto, sino tambi%n en la concepción y diseño de los elementos estructurales y arquitectónicos; en los procesos y

t%cnicas de construcción; en la metodolo#ía de protección, curado y puesta en servicio, y en los procedimientos de

inspección y mantenimiento de las estructuras.

'na de las propiedades más relevantes para la durabilidad es la permeabilidad a los fluidos 2líquidos, #ases o iones3. La

permeabilidad del concreto consiste en que %ste pueda ser atravesado por un fluido 2líquidos, #ases, iones3 a causa de

una diferencia de presión entre las dos superficies opuestas del material.

(n #eneral, la permeabilidad de la pasta depende de la relación a#uaGmaterial cementante, del #rado de "idratación del

cemento y de la edad, como se puede apreciar en la $abla A.

Tabla 3. Efecto de la edad de una pasta de cemento sobre elcoeciente de permeabilidad para una relación agua!cementode ",#1.

'n concreto de ba*a permeabilidad requiere tanto de una ba*a relación a#uaGmaterial cementante como de un adecuado

período de curado ")medo. Lo anterior se fundamenta en que, a medida que avan!a la "idratación del cemento, la red de

poros se va cerrando como consecuencia del bloqueo de los mismos por la formación de -S-=. (s decir que, con el

curado ")medo continuo se va disminuyendo el valor de Kp "asta lle#ar a una completa discontinuidad de los poros

capilares, pero en función de la relación a#uaGmaterial cementante 2er tabla E3.

La tabla muestra además que en concretos cuya relación a#uaGmaterial cementante sea mayor de ?,H?, es imposible

alcan!ar la completa discontinuidad de los poros capilares, aun con un curado ")medo continuo. 0or lo tanto, estos

concretos tendrán permeabilidad relativamente más alta. 0ara tener un orden de ma#nitud, el coeficiente de

permeabilidad Kp de un concreto maduro de buena calidad es de aproimadamente > >? ->A mGs. (n casos etremos,

cuando la porosidad capilar "a sido eliminada, el Kp puede lle#ar "asta valores de > >? -

mGs

0or %sta ra!ón, la normativa mundial recomienda que para reducir la permeabilidad del concreto, se deben utili!ar ba*as

relaciones a#uaGmaterial cementante 2inferiores a ?,I en peso3 y un período de curado ")medo adecuado. (sto

disminuye la permeabilidad de la pasta y obtura la porosidad de los a#re#ados al envolverlos. Los requerimientos de

durabilidad pueden variar si#nificativamente, pero los que con más frecuencia se especifican tienen relación con los ciclos

de "umedecimiento y secado; con los ciclos de con#elamiento y des"ielo; y con el ataque de sulfatos.



(stabilidad de volumen

$anto en estado plástico como en estado endurecido, los cambios volum%tricos del concreto #eneralmente están

asociados a la contracción o dilatación que eperimenta el material por cambios de "umedad yGo por variaciones de

temperatura.

(l valor de la contracción final para concretos normales suele ser del orden de ?, a ?,H Cm. por metro lineal, se#)n el

contenido inicial de a#ua, la temperatura ambiente, las condiciones de "umedad y la naturale!a de los a#re#ados. La

contracción por secado puede permanecer durante muc"os meses, aunque a ritmo decreciente, dependiendo de la formadel elemento y es una propiedad per*udicial del concreto si no se controla adecuadamente.

on una contracción del ?,?I J el concreto se acorta aproimadamente >,I Cm. en A,? m lineales y, si se restrin#e este

fenómeno, invariablemente se a#rietará.

0or lo anterior, el a#rietamiento debido a contracciones por secado puede y debe controlarse en #ran medida con la

ayuda del acero de refuer!o. omo es ló#ico, las varillas de diámetro pequeño con espaciamiento cerrado 2parrillas y

mallas electrosoldadas3 son más efectivas para controlar el a#rietamiento que las varillas de diámetro #rande con

espaciamiento mayor, aunque se utilicen los mismos porcenta*es de acero. Sin embar#o, otros m%todos para disminuir o

atenuar los efectos de la contracción por secado son/ el preesfuer!o 2pretensado o postensado3, el micro-refuer!o con

fibras, el uso de aditivos compensadores de contracción, el uso de cementos de ba*a contracción 2menor de ?,E Cm.Gm3 y

el empleo de cementos sin contracción 2tipo F3.

Bpariencia adecuada

'n aspecto del concreto que "a cobrado vi#encia en los )ltimos años es su apariencia, dadas las ilimitadas venta*ast%cnicas, funcionales, constructivas y económicas que se "an encontrado.

0or lo anterior, el concreto a la vista o arquitectónico, se#)n la terminolo#ía del B6, requiere de un cuidado especial en la

selección de los materiales, formaletas y sistemas de colocación a fin de obtener la apariencia, color y tetura deseados.

Butor/ in#., Cic, Cscis. +ie#o Sánc"e! de Mu!mán, onsultor en 6n#eniería y0atolo#ía del oncreto

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