PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO NORMAL

El objetivo al diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar la combinación mas practica y económica de los materiales con los que se dispone, para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de su uso. Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto Ben proporcionada deberá poseer las propiedades siguientes:

1): En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.

2): En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y presentación uniforme.

3): Economía.

ELECCION DE LAS CARACTERISTICAS DE LA MEZCLA

En base al uso que se propone dar al concreto, a las condiciones de exposición, al tamaño y forma de lo miembros, y a las propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieren para la estructura.

RELACIÓN ENTRE LA RELACIÓN AGUA – CEMENTO Y LA RESISTENCIA

A pesar de ser una caracteristica importante, otras propiedades tales como la durabilidad, la permeabilidad, y la resistencia al desgaste pueden tener igual o mayor importancia.

El concreto se vuelve mas resistente con el tiempo, siempre y cuando exista humedad disponible y se tenga una temperatura favorable. Por tanto, la resistencia a cualquier edad particular no s tanto función de la relación agua – cemento como lo es del grado de hidratación que alcance el cemento.

RESISTENCIA DEL CONCRETO

Cuando se habla de la resistencia del concreto, generalmente se hace referencia a la resistencia  a  compresión  del  concreto  endurecido,  la  etapa  de  endurecimiento  inicia  con  el fraguado final del concreto y prosigue en el tiempo dependiendo totalmente de las condiciones de curado del material.

Normalmente la resistencia del concreto se evalúa a los 28 días, sin embargo esta 

evaluación  se  puede  hacer  a  diferentes  edades  según  la  conveniencia  de  monitorear  la ganancia en resistencia. Para evaluar la resistencia del concreto se emplean cilindros de concreto de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura, en la fabricación de los cilindros se sigue la norma NMX-C-160 y en el ensaye de los cilindros se sigue la norma NMX-C-083. Antes de someterse los cilindros al ensaye de compresión se deben cabecear de acuerdo a la norma NMX-C-109, el cabeceo consiste en moldear regularmente con un compuesto de azufre fundido los extremos del cilindro, dejando en cada extremo una capa lo suficientemente delgada y resistente que garantice que  los  planos  de  apoyo  del  cilindro  sean  perfectamente  paralelos  entre  ellos  y  a  la  vez perpendiculares al eje del cilindro (se acepta una desviación no mayor de 0.5°). El compuesto de azufre debe aplicarse al menos 2 horas antes del ensaye.

La Figura 9.4 muestra un cilindro y las partes que hacen contacto con él en una máquina de ensayes, a un lado del conjunto se muestran algunos croquis de las diversas formas de falla que se pueden observar en un cilindro ensayado, a un lado de los resultados del ensaye se acostumbra dibujar la forma de falla del espécimen probado. El significado de las formas de falla de acuerdo a la numeración mostrada en la Figura 9.4 se describe a continuación:

1.  Este patrón se observa cuando se logra una carga de compresión correcta sobre un espécimen bien preparado.2.  Este patrón se observa comúnmente cuando las caras de aplicación de la carga se encuentran en el límite de tolerancia especificada o excediendo a ésta.3.  Este patrón se observa en especímenes que presentan una superficie de carga convexa y/o por deficiencia  del  material  de  cabeceo  o  también  por  concavidad  del  material  de  cabeceo; también por concavidad del plato de cabeceo o por convexidad en una de las placas de carga.4.  Este patrón se presenta en especímenes que tienen una de las caras de aplicación de carga en forma cóncava y/o por deficiencias del material de cabeceo o también por concavidad de una de las placas de carga.5.  Este  patrón  se  observa  cuando  se  producen  concentraciones  de  esfuerzo  en  puntos sobresalientes de las caras de aplicación de carga por deficiencia del material de cabeceo o rugosidades en el plato de cabeceo o en las placas de carga.6.  Este patrón se observa en especímenes que presentan una cara de aplicación de carga convexa y/o por deficiencias del material de cabeceo o del plato del cabeceador.7.  Este patrón se observa cuando las caras de aplicación de carga del espécimen se desvían ligeramente de las tolerancias de paralelismo establecido o por ligeras desviaciones al centrar el espécimen en la placa inferior de la máquina de ensayes.

 Figura 9.4. Elementos de Carga en una Prueba de Compresión.

La  resistencia  obtenida  del  ensaye  de  cilindros  permiten  estimar  la  resistencia  del concreto depositado en las cimbras, sin embargo de ninguna manera se debe considerar como idéntica a la resistencia que tiene el elemento estructural, el cual de entrada tiene una forma geométrica  y  un  confinamiento  diferentes. Los  ensayes  de compresión  son  muy  útiles  para evaluar la calidad de un concreto, permiten investigar también la influencia de un gran número de factores  en  esta  propiedad.  La  resistencia  a  compresión  del  concreto  es  quizás  una  de  las propiedades más estudiadas, a tal grado que se ha determinado que esta variable presenta una distribución de tipo normal.

PROPIEDADES DEL CONCRETO Y SUS COMPONENTES.

 

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y DURABILIDAD.  (IMCYC, 2004).

 

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias, aunque esté débil en otras.

 

Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad.

 

Durabilidad.  El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.

 

Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

 

Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. (Frederick, 1992)

 

Estados del concreto

 

Estado fresco. Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la trabajabilidad y la cohesividad.

Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no esta blando, se conoce como FRAGUADO del concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y durante el acabado.

Estado endurecido. Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar  resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.

Trabajabilidad. Significa qué tan fácil es: COLOCAR, COMPACTAR y dar un ACABADO a una mezcla de concreto. (IMCYC, 2004)

 

Componentes

 

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. (Steven, 1992)

 

Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

 

Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.

 

Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.

 

Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción. (Jaime, 1997)

 

   

Literatura citada:

 

Frederick S. Merrit, Manual del ingeniero civil, McGraw- Hill, Tercera edición 1992, p.  8-2, 8-3.

 

Ing. Jaime Gómezlurado Sarria, Tecnología y Propiedades, Instituto del Concreto ASOCRETO, 1ra. edición 1997. p 13-14.

 

Steven H. Kosmatka y William C. Panarese, Diseño y control de mezclas de concreto, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. primera edición 1992, p. 1.