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Diseño de mezclas y ensayos en concreto fresco.
GENERALIDADES. El concreto u hormigón es una mezcla dosificada de
agregados inertes, cemento y agua. El concreto de cemento portland, esta formado
por una parte activa (pegamento) pasta agua- cemento y una parte inerte
(agregados). En las mezclas, las proporciones de estos componentes están
controlados por varios requisitos:
-
La masa de concreto fresco debe de ser trabajable.
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El concreto endurecido debe poseer la resistencia y durabilidad deseada; y
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El costo del producto resultante debe ser el mínimo compatible con calidad
deseada.
El agregado ocupa el ¾ partes del espacio ocupado por el concreto. El resto es
ocupado con agua, cemento y vacíos. Después de colocado el concreto, siempre hay
pequeños poros de aire en la masa. La porción sólida queda compuesta por
agregados, algo de cemento original y nuevo producto formado por la combinación
de cemento y agua. Después de un tiempo determinado, la cantidad de agua libre
depende del grado de combinación entre cemento y agua y de la perdida de agua
por evaporación de la masa.
El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: Agregado 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. Variación de
las proporciones en volumen absoluto de los materiales usados en el concreto.
Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la
cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua
utilizada en la relación con la cantidad de Cemento. A continuación se presenta
algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:
. Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.
. Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción
. Se incrementa la resistencia al interperismo.
. Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el
esfuerzo.
. Se reducen las tendencias de agregamientos por contracción.
Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto - a
condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de
mezclado resultan en mezclas mas rígidas; pero con vibración, a un las mezclas
mas rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas
más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto
por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía.
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se puede
modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma liquida, durante
su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para:
(1) ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento,
(2) reducir la demanda de agua,
(3) aumentar la trabajabilidad,
(4) incluir intencionalmente aire, y
(5) ajustar otras propiedades del concreto.
Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación, mezclado,
colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido se
transforma en un material de construcción resistente, no combustible, durable,
resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo
mantenimiento. El concreto también es un excelente material de construcción
porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados
para ser usado en un numero ilimitado de aplicaciones. El concreto recién
mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. Una
mezcla muy húmeda de concreto se puede moldear en el sentido de que puede
colocarse en una cimbra, pero esto no entra en la definición de " plástico "
aquel material que es plegable y capaz de ser moldeado o formado como un terrón
de arcilla para moldar.
En una mezcla de concreto plástico todos los granos de arena y las piezas de
grava o de piedra que eran encajonados y sostenidos en suspensión. Los
ingredientes no están predispuestos a segregarse durante el transporte; y cuando
el concreto endurece, se transforma en una mezcla homogénea de todos los
componentes. El concreto de consistencia plástica no se desmorona si no que
fluye como liquido viscoso sin segregarse. El revenimiento se utiliza como una
medida de la consistencia del concreto. Un concreto de bajo revenimiento tiene
una consistencia dura. En la practica de la construcción, los elementos delgados
de concreto y los elementos del concreto fuertemente reforzados requieren de
mezclas trabajables, pero jamás de mezclas similares a una sopa, para tener
facilidad en su colocación. Se necesita una mezcla plástica para tener
resistencia y para mantener su homogeneidad durante el manejo y la colocación.
Mientras que una mezcla plástica es adecuada para la mayoría con trabajos con
concreto, se puede utilizar aditivos superfluidificantes para adicionar fluidez
al concreto en miembros de concretos delgados o fuertemente reforzados.
TRABAJABILIDAD DEL HORMIGON FRESCO: Trabajabilidad es la facilidad que
presenta el hormigón fresco para ser colocado y vibrado en cualquier molde. Los
hormigones con baja trabajabilidad presentan problemas de mezclado y problemas
de compactación dentro de los moldes, lo que puede redundar en una disminución
de la resistencia. La trabajabilidad del hormigón se suele categorizar en
función del asentamiento del cono de Abrams o de la medición de la dispersión
diametral en la mesa de flujo. Para mejorar la trabajabilidad de un hormigón, se
puede añadir agua con la consiguiente disminución de resistencia, o se pueden
incluir aditivos plastificantes que no disminuirán su resistencia final.
VELOCIDAD DE FRAGUADO: Las características propias de la estructura que se
desea fundir pueden dar lugar a la necesidad de acelerar o retardar el fraguado
del hormigón, para lo cual pueden utilizarse cementos especiales (muy poco
utilizados en nuestro país) o aditivos acelerantes y retardantes. PESO
ESPECÍFICO: La necesidad de disponer de un hormigón ligero o pesado
requerirá la utilización de agregados ligeros o pesados respectivamente. Los
hormigones ligeros podrían ser utilizados en losas de edificios altos, mientras
que los hormigones pesados podrían emplearse en anclajes de puentes colgantes,
como bunkers de cobertura de materiales radioactivos, o para almacenar
materiales explosivos.
Funciones de la pasta y del agregado: El pegamento, o sea, la pasta agua-
cemento es el componente activo y llena 2 funciones principales:
1. Llenar los vacíos entre las partículas del agregado dando lubricación a la
masa fresca e impermeabilidad en el concreto endurecido;
2. Dar resistencia al concreto endurecido.
Las propiedades de la pasta dependen de:
1. Clase y propiedades del cemento
2. Calidad del agua
3. Proporción relativa de agua y cemento a menor relación agua cemento mayor
resistencia y mejor calidad de concreto.
4. Grado de combinación química alcanzado entre agua y cemento (proceso llamado
de "hidratación" del cemento) y que depende del tiempo, temperatura y humedad.
El periodo en el que el cemento esta sujeto a condiciones favorables de humedad
y temperatura para su hidratación se llama "CURADO". Usualmente en construcción
este periodo es de 3 a 14 días. En el laboratorio de 28 días. El curado es
esencial, para obtener un buen concreto.
El agregado tiene 3 funciones principales:
2. Proveer un llenador relativamente barato para el material cementante.
3. Proveer una masa de partículas de calidad adecuada para resistir la acción de
cargas, desgaste, precolación de humedad y acción climatérica
4. Reducir los cambios volumétricos que resultan del proceso, de endurecimiento
y cambios de humedad de la pasta agua - cemento.
Requisitos para obtener un buen concreto:
1. Usar materiales de calidad y bajo costo
2. Proporcionar y dosificar adecuadamente dichos materiales.
3. Mezclar, transportar y colocar adecuadamente el concreto (para evitar
segregación y lograr una buena compactación)
4. Mantener las condiciones de curado adecuadas (para que la hidratación del
cemento sea lo mas completa posible).
PRUEBAS EMPIRICAS PARA MEDIR LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO. Las mezclas deben
tener la consistencia que se requiere según los medios que se tengan para
transportar y colocar el concreto en la obra. Para concretos que se transportan
en cubetas y carretillas que se apisonaran con varillas, se requiere de una
consistencia relativamente suave y plástica, La fluidez se consigue con el agua,
pero la pastosidad la da la cantidad de finos (cemento y arena en la mezcla).
Pueden lograrse mezclas relativamente secas (con poco agua) que sean plásticas y
manejables; también pueden obtenerse mezclas muy fluidas (liquidas) que sean
como un caldo de piedra, muy difícil de trabajar y compactar y de baja
resistencia. Por lo tanto debe observarse si la producción de arena sobre
agregado total es adecuada para dar una mezcla balanceada. Para determinar si la
mezcla es adecuada y la calidad de agua suficiente, puede hacerse las siguientes
pruebas: Alisar con el revés de una pala, una parte de la mezcla recién
descargada de la mezcladora, o recién mezclada a mano y observar: . Si queda
expuesta mucha grava o piedrin, faltan finos y posiblemente agua. Habrá que
subir la proporción de arena y repetir la prueba. . Si queda un amasa pastosa y
muy pegajosa donde no se dibuja ni distingue la grava o piedrin, la mezcla es
muy arenosa. Valdrá la pena bajarle un poco de la arena a la mezcla. Si resulta
una superficie lisa y poco pegajosa en la que se delinee la grava o el piedrin
(pero sin quedar suelto) significa que la cantidad de finos y la de agua es la
adecuada. Otro método es hacer una bola con un poco de mezcla. Si no se puede
hacer es porque le falta arena o agua. Si al hacer la bola se escurre entre los
dedos es que le sobra agua. . Al dejarla caer desde una altura de un metro, esta
se debe de deformar pero no se debe desbaratar. Si esto ocurre la mezcla no es
adecuada, le falta agua. Colaborado por: Deborah Bran
Email de contacto: desherba@yahoo.com
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