PCA

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PCA

  1. 1. Dise–o y Control de Mezclas de Concreto Título, Copyright, y Prefacio y Agradecimientos 1 Fundamentos del Concreto 2 Cementos Portland, Cementos Adicionados y Otros Cementos Hidráulicos 3 Ceniza Volante, Escoria, Humo de Sílice y Puzolanas Naturales 4 Agua de Mezcla para el Concreto 5 Agregados para Concreto 6 Aditivos para Concreto 7 Fibras 8 Concreto con Aire Incluido 9 Diseño y Proporcionamiento de Mezclas de Concreto Normal Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Portland Cement Association Glosario Factores de Conversión para el Sistema Métrico Búsqueda del Libro Ayuda 11 Colocación y Acabado del Concreto 12 Curado del Concreto 13 Colado en Clima Caluroso Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Power PDF Point Publicaciones Adicionales Incluidas en este CD : • Concreto de Cemento Blanco, EB224 / Hormigón de Cemento Blanco, EB222 • Defectos Superficiales en Losas: Causas, Prevención, Reparación, IS542 • Guía del Albañil, PA399 Sobre PCA Asociaciones Sinónimos Normas 10 Dosificación, Mezclado, Transporte y Manejo del Concreto 14 Colado en Clima Frío 15 Cambios de Volumen del Concreto 16 Ensayos de Control del Concreto 17 Concreto de Alto Desempeño 18 Concretos Especiales CD201.01 © 2004 Portland Cement Association
  2. 2. BOLETÍN DE INGENIERÍA EB201 Diseño y Control de Mezclas de Concreto Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, y Jussara Tanesi 5420 Old Orchard Road Skokie, Illinois 60077-1083 EE.UU. 847.966.6200 Fax 847.966.9781 www.cement.org Somos una organización de compañías de cemento cuya misión es mejorar y extender el uso del cemento portland y del concreto, a través del desarrollo de mercado, la inge-niería, la investigación, la educación y el trabajo público.
  3. 3. PALABRAS-CLAVE: acabado, aditivos, agregados, agua de mezcla, áridos, cambios de volumen. cemento, clima caluroso, clima frío, colado, concreto con aire incluido, concreto con aire incorporado, concreto de alto desempeño, concreto de cemento portland, concreto especial, curado, dosificación, durabilidad, ensayos, fibras, hormigón, materiales cementantes suplementarios, mezclado, normas, proporcionamiento de la mezcla y pruebas. RESUMEN: Este libro presenta las propiedades del concreto necesarias en la construcción, incluyéndose resistencia y dura-bilidad. Todos los ingredientes del concreto ( materiales cementantes, agua, agregados, aditivos y fibras) se revisan para la optimización de su uso en el diseño y en el proporcionamiento de las mezclas de concreto. Se hacen extensivas referencias a las normas ASTM, AASHTO, ACI, COVENIN, IRAM, NCh, NMX, NTC, NTE, NTP, UNIT aplicables. Se aborda el uso del concreto desde el diseño, hasta el dosificación, mezclado, transporte, colado, consolidación, acabado y curado. Los con-cretos especiales, incluyéndose los concretos de alto desempeño, también se revisan. REFERENCIA: Kosmatka, Steven H.; Kerkhoff, Beatrix; Panarese, William C.; y Tanesi, Jussara: Diseño y Control de Mezclas de Concreto, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, EE.UU., 2004. Primera edición © 2004 Portland Cement Association Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro se puede reproducir de cualquier forma sin permiso escrito del editor, la única excepción se dará cuando un crítico desee citar pasajes cortos en una reseña escrita para una revista o periódico. ISBN 0-89312-233-5 PCA Serial No. 2797 Impreso en México La Asociación de Cemento Portland (PCA) es una entidad sin fines lucrativos y que orivee esta publicación sola-mente para la educación continuada de profesionales cualificados. ESTA PUBLICACIÓN SE DIRIGE ÚNICAMENTE AL USO DE PROFESIONALES CUALIFICADOS que posean todas las licencias necesarias, que sean competentes para evaluar la relevancia y las limitaciones de la información incluida aquí y que acepten total responsabilidad por la aplicación de esta información. Otros lectores deben obtener ayuda con un profesional cualificado antes de continuar. LA ASOCIACIÓN DE CEMENTO PORTLAND (PORT-LAND CEMENT ASSOCIATION – PCA) Y SUS MIEM-BROS NO ESTABLECEN GARANTÍAALGUNA, TANTO EXPRESA COMO IMPLÍCITA, CON RESPETO A ESTA PUBLICACIÓN O CUALQUIER INFORMACIÓN CON-TENIDA EN ELLA. EN PARTICULAR, NO SE EFECTÚA CUALQUIER GARANTÍA CON RESPETO A MERCADI-BILIDAD Y A ADECUACIÓN PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR. LA PCA Y SUS MIEMBROS NIEGAN CUALQUIER RESPONSABILIDAD SOBRE PRODUC-TOS (INCLUYENDO, SIN LIMITACIÓN, CUALQUIER RESPONSABILIDAD ESTRICTA POR AGRAVIO) EN CONEXIÓN CON ESTA PUBLICACIÓN O CUALQUIER INFORMACIÓN CONTENIDA EN ELLA. ADVERTENCIA: El contacto con el concreto, mortero, cemento o mezclas de cemento húmedos (frescos, no endurecidos) puede causar IRRITACIÓN DE LA PIEL, QUEMADURAS QUÍMICAS SEVERAS (TERCER GRADO) o DAÑOS SEVEROS DE LOS OJOS. La exposición frecuente se puede asociar con irritación y/o dermatitis alérgicas de contacto. Use guantes imperme-ables, camisa de manga larga, pantalones largos y pro-tección adecuada para los ojos al trabajar con estos materiales. Si usted va a permanecer sobre una superfi-cie de concreto húmedo, use botas impermeables sufi-cientemente largas para impedir que el concreto entre en ellas. Lave inmediatamente la piel para limpiar cualquier residuo del concreto, mortero, cemento y mezcla de cemento húmedos. Limpie inmediatamente los ojos con agua limpia después del contacto con estos materiales. El contacto indirecto a través de la ropa puede ser tan serio como el contacto directo, por lo tanto limpie inmedi-atamente el concreto, mortero, cemento o mezcla de cemento húmedos de la ropa. Busque cuidados médicos rápidamente si siente molestia severa o persistente. EB201.01 Los autores de este boletín son: Steven H. Kosmatka, Vice presidente, Investigación y Servicios Técnicos, PCA Beatrix Kerkhoff, Coordinadora del Programa de Tecnología del Cemento y del Concreto, PCA William C. Panarese, Ex gerente de los Servicios de Información de la Construcción de la PCA Jussara Tanesi, Ingeniera civil, SaLUT, Inc. Gerente del laboratorio de concreto del TFHRC-FHWA ii Fotos de la portada: De “En Concreto”, publicado por la Cámara Nacional del Cemento, 2001. Las fotos son cortesía de la Cámara Nacional del Cemento. 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Universidad de Bajío. Fotographias cortesia de Grupo Apasco. 2. Centrio de Segunidad Pública. 3. Palacio de Justicia. Fotographias cortesia de Grupo Apasco. 4. Centro Cultural el Olimpo. 5. Casa en el Aire. 6. Edificio Pemex. Fotographias cortesia de Grupo Apasco. 7. Edificio Andes. 8. Palacio de Justicia. Fotographias cortesia de Grupo Apasco.
  4. 4. Prefacio y Agradecimientos El concreto es el material de construcción más utilizado, debido a su versatilidad, durabilidad y economía. El concreto se usa en carreteras, calles, estacionamientos, puentes, edificios altos, presas, casas, pisos, paseos, veredas y muchas otras aplicaciones. Diseño y Control de Mezclas de Concreto es la principal referencia de la tecnología de concreto de la industria de cemento y concreto desde su primera edición en los años 20. En 2002, se ha publicado la decimocuarta edi-ción, totalmente revisada, para reflejar las informa-ciones más actualizadas sobre normas, especificaciones y métodos de ensayo de la Sociedad Americana de Ensayos y Materiales (ASTM), la Asociación Americana de los Funcionarios de las Autopistas Estatales y del Transporte (AASHTO) y el Instituto Americano del Concreto (ACI). Esta es la segunda traducción para el español de Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Además de presen-tar un aumento del 50% de nuevas informaciones en comparación con la traducción anterior publicada por IMCYC en 1992, se adicionaron a la decimocuarta edi-ción informaciones extensivas sobre las prácticas de construcción y las normas usadas en Latino América usadas en Latino América. Este libro enfoca la termi-nología de construcción usada en México, pero se adi-cionaron algunos términos sinónimos en los paréntesis por todo el libro para mejor acomodar los lectores por toda Latinoamérica. El apéndice contiene una lista con-cisa de los sinónimos usados en esta edición. Esta versión fue desarrollada para proveer una referen-cia concisa y actualizada sobre concreto, incluyendo muchos avances que ocurrieron durante los últimos años. Este texto se respalda en 88 años de investigación de la Asociación de Cemento Portland (Portland Cement Association). Agradecimientos. Los autores desean agradecer las contribuciones de muchas personas y organizaciones quienes prestaron una asistencia valiosa para la redac-ción y publicación de esta edición. Se agradece espe-cialmente a Cheryl Taylor, consultora para servicios edi-toriales. Los autores también desean agradecer la asis-tencia, las referencias, las fotografías y la revisión edito-rial de: Alejandro Graf, CEMEX; Arlene Zapata, PCA (diseño de la portada); Arturo Guzmán Romano, consultor; Dale McFarlane, PCA; Diana Landucci (Brasil); Franci Raul Martinez Moreira, CEMEX; Guillermo Loayza, ACI (Ecuador); Hernán Zabaleta, Federación Interamericana del Cemento; Jorge Baptiste, Holcim (Colombia) S.A.; José Lozano Ruy Sánchez, IMCYC; Juan Manuel Ramos, Holcim (Colombia) S.A.; Juan Pablo Covarrubias, Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile; Julie Clausen, PCA; Leonardo Zitzer, Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón; Luis Graf, CTL; Luis Mesenger, Holcim (Costa Rica) S.A.; Michelle Wilson, PCA; Miguel Angel Sanjuán Barbudo, Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones; Raúl Huerta Martínez, IMCYC; Sandra Reinaguerra, Holcim (Colombia) S.A.; Wael Ramadan (EE.UU.) y muchos otros que proveyeron comentarios y sugestiones sobre el EB201. Los autores han intentado producir una edición de Diseño y Control de Mezclas de Concreto concisa y actualizada sobre la tecnología del concreto. Se invita a los lectores a presentar comentarios para mejorar las impresiones y ediciones futuras de este libro. xi
  5. 5. Capítulo 1 Fundamentos del Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Concreto Recién Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Sangrado y Asentamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Consolidación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Hidratación, Tiempo de Fraguado, y Endurecimiento . . . 5 Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Velocidad de Secado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Masa Volumétrica (Masa Unitaria, Densidad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Permeabilidad y Estanquidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Resistencia a Abrasión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Estabilidad de Volumen y Control de Fisuración (agrietamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Resistancia al Congelamiento y Deshielo. . . . . . . . . . . . . . 14 Reactividad Álcali-Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Carbonatación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Resistencia a los Cloruros y Corrosión de la Armadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Resistencia Química. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Sulfatos y Cristalización de Sales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Exposición al Agua del Mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Etringita y Expansión Retardadas por Calor Inducido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Expansión Retardada por Calor Inducido . . . . . . . . . . . 20 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Capítulo 2 Cementos Portland, Cementos Adicionados y Otros Cementos Hidráulicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 El Inicio de una Industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Producción del Cemento Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Tipos de Cemento Portland en los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . . 30 Tipo I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Tipo II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Tipo III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Tipo IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Tipo V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Cementos con Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Cemento Portland Blanco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Cementos Hidráulicos Adicionados (Mezclados o Compuestos) en los EE.UU.. . . . . . . . . . . 35 Tipo IS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Tipo IP y Tipo P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Tipo I (PM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Tipo S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Tipo I (SM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Cementos Hidraúlicos en los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tipo GU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tipo HE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tipo MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tipo HS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tipo MH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tipo LH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Cemento Hidráulico de Escoria en los EE.UU. . . . . . . . . . . . 38 Cementos Portland Modificados Norteamericanos . . . . . . . 38 Cementos Especiales en los EE.UU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Cementos de Albañilería (Mampostería) y Cementos Mortero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Cementos Plásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Cemento Finamente Molido (Cementos Ultra Finos) . . . 41 Cementos Expansivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Cementos para Pozos Petroleros (Petrolíferos) . . . . . . . . . 42 Cementos con Adiciones Funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos Repelentes al Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos de Fraguado Regulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos de Geopolímeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos de Etringita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos de Endurecimiento Rápido . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Cementos de Aluminato de Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Cementos de Fosfato de Magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Cementos en Latinoamérica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Cementos en Argentina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Cementos en Bolivia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Cementos en Chile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Cementos en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Cementos en Costa Rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Cementos en El Salvador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Cementos en México . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Cementos en Perú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Cementos en Uruguay. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Cementos en Venezuela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Usos de los Principales Tipos de Cementos en Latinoamérica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Cemento Portland Normal, Común u Ordinario . . . . . 49 Moderada Resistencia a los Sulfatos. . . . . . . . . . . . . . . . 49 Alta Resistencia Inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Bajo Calor de Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Alta Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Blanco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Cementos Portland Modificados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Cementos Portland Adicionados (Mezclados) . . . . . . . 49 Elección y Especificación de Cementos . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 iii Contenido
  6. 6. Disponibilidad de Cementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Aplicaciones Relacionadas con el Almacenamiento de Agua Potable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Especificaciones Canadienses y Europeas . . . . . . . . . . . . . 52 Compuestos Químicos e Hidratación del Cemento Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Silicato Tricálcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Silicato Dicálcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Aluminato Tricálcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Ferroaluminato Tetracálcico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Sulfato de Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Agua (Evaporable y No-evaporable) . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Propiedades Físicas del Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Tamaño de las Partículas y Finura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Sanidad (Constancia de Volumen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Consistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Tiempo de Fraguado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Endurecimento Prematuro (Falso Fraguado y Fraguado Rápido) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Resistencia a Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Calor de Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Pérdida por Ignición (Pérdida por Calcinación, Pérdida al Fuego). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Masa Específica y Masa Específica Relativa . . . . . . . . . . . 67 Masa Unitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Análisis Térmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Análisis por Termogravimetría (TGA) . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Análisis Térmico Diferencial (DTA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) . . . . . . . . . . . . 69 Ensayos Virtuales de Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Transporte y Envase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Almacenamiento del Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Cemento Caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Capítulo 3 Ceniza Volante, Escoria, Humo de Sílice y Puzolanas Naturales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Cenizas Volantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Escoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Humo de Sílice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Puzolanas Naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Efectos en el Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Demanda de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Sangrado y Segregación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Calor de Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Tiempo de Fraguado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Acabado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Bombeabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Fisuración por Contracción Plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Efectos Sobre el Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Resistencia al Impacto y a la Abrasión . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Resistencia a Congelación-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Resistencia a Sales Descongelantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Contracción por Secado y Fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Permeabilidad y Absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Reactividad Álcali-Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Resistencia a los Sulfatos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Corrosión de la Armadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Carbonatación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Resistencia Química. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Sanidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Color del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Proporcionamiento de las Mezclas de Concreto . . . . . . . . . . 92 Disponibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Almacenamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Capítulo 4 Agua de Mezcla para el Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Carbonato Alcalino y Bicarbonato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Cloruro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Sulfato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Otras Sales Comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Sales de Hierro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Diversas Sales Inorgánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Agua del Mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Aguas Ácidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Aguas Alcalinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Aguas de Enjuague . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Aguas de Desechos Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Aguas Sanitarias Residuales (Aguas Negras) . . . . . . . . . . . . 99 Impurezas Orgánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Azúcar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Sedimentos o Partículas en Suspensión . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Aceites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Algas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Interacción con los Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Capítulo 5 Agregrados para Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Características de los Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Granulometría (Gradación) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Granulometría del Agregado Fino . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Módulo de Finura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Granulometría del Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Granulometría Combinada del Agregado . . . . . . . . . . . . 112 Agregado con Granulometría Discontinua . . . . . . . . . . . 112 Forma y Textura Superficial de las Partículas . . . . . . . . . 113 Masa Volumétrica (Masa Unitaria) y Vacíos . . . . . . . . . . 114 Densidad Relativa (Densidad Absoluta, Gravedad Específica) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Masa Específica (Densidad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Absorción y Humedad Superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Abundamiento (Hinchamiento, Abultamiento) . . . . . 115 iv Contenido, continuación
  7. 7. Resistancia a Congelación y Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Propiedades de Humedecimiento y Secado . . . . . . . . . . 117 Abrasión y Resistencia al Derrapamiento . . . . . . . . . . . . 117 Resistencia y Contracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Resistencia a Ácidos y Otras Sustancias Corrosivas. . . . 118 Resistencia al Fuego y Propiedades Térmicas . . . . . . . . . 119 Materiales Potencialmente Perjudiciales. . . . . . . . . . . . . . . . 119 Reactividad Álcali-Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Reacción Álcali-Silice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Síntomas Visuales de la Expansión por RAS. . . . . . . . 121 Mecanismo de la RAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Factores que Afectan la RAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Métodos de Ensayo para Identificar el Daño por RAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Control de la RAS en el Concreto Nuevo . . . . . . . . . . 122 Identificación de los Agregados Potencialmente Reactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Materiales y Métodos para Control de la RAS . . . . . . 126 Reacción Álcali-Carbonato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Mecanismo de la RAC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Dedolomitización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Métodos de Ensayo para la Indentificación de los Daños por RAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Materiales y Métodos de Control de RAC. . . . . . . . . . 127 Beneficio de Agregados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Manejo y Almacenamiento de Agregados . . . . . . . . . . . . . . 127 Agregado Dragado del Mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Agregados de Concreto Reciclado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Capítulo 6 Aditivos para Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Aditivos Inclusores de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Aditivos Reductores de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Reductores de Agua de Medio Rango . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Reductores de Agua de Alto Rango . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Superplastificantes para Concretos Fluidos. . . . . . . . . . . . . 141 Aditivos Retardadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Aditivos de Control de La Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Aditivos Aceleradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Inhibidores de Corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Aditivos Reductores de Contracción (Retracción) . . . . . . . 146 Aditivos Químicos para la Reducción de la Reactividad Álcali-Agregado (Inhibidores de RAS) . . . . . . . . . . 146 Aditivos Colorantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Aditivos a Prueba de Agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Aditivos Impermeabilizantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Auxiliar de Bombeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Aditivos de Adherencia y Agentes de Adherencia. . . . . . . 147 Aditivos para Lechadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Aditivos Formadores de Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Purgador de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Aditivos Fungicida, Germicida e Insecticida . . . . . . . . . . . . 148 Aditivos Anti-Deslave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Compatibilidad de los Aditivos y los Materiales Cementantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Almacenamiento y Dosificación de los Aditivos Químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Capítulo 7 Fibras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Ventajas y Desventajas del Uso de Fibras. . . . . . . . . . . . . . . 153 Tipos y Propiedades de Fibras y su Efecto en el Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Fibras de Acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Fibras de Vidrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Fibras Sintéticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Fibras Naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Fibras Naturales No Procesadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Fibras de Madera (Fibras Naturales Procesadas) . . . . . . 159 Sistemas Múltiples de Fibras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Capítulo 8 Concreto con Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Propiedades del Concreto con Aire Incluido . . . . . . . . . . . . 161 Resistencia a la Congelación-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . 162 Resistencia al Descascaramiento por Descongelante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Secado al Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Tratamiento de Superficies Descascaradas . . . . . . . . . 166 Resistencia a los Sulfatos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Resistencia a la Reactividad Álcali-Silice . . . . . . . . . . . . . 167 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Materiales Inclusores de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Factores Que Afectan el Contenido de Aire. . . . . . . . . . . . . 170 Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Agregado Fino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Agua de Mezcla y Revenimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Revenimiento y Vibración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Temperatura del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Materiales Cementantes Suplementarios . . . . . . . . . . . . . 176 Aditivos y Agentes Colorantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Efecto del Mezclado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Transporte y Manejo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Acabado (Terminación Superficial) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Pruebas para Determinar el Contenido de Aire . . . . . . . . . 178 Análisis del Sistema de Vacios de Aire del Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Contenidos Recomendados de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Capítulo 9 Diseño y Proporcionamiento de Mezclas de Concreto Normal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Selección de las Características de la Mezcla. . . . . . . . . . . . 185 Relación entre Resistencia y Relación Agua-Material Cementante . . . . . . . . . . . . 185 v Contenido, continuación
  8. 8. Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Relación Agua-Material Cementante . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Exposición Leve o Suave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Exposición Moderada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Exposición Severa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Contenido de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Contenido y Tipo de Materiales Cementantes . . . . . . . . 192 Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Proporcionamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Proporcionamiento a partir de Datos de Campo . . . . . . 194 Proporcionamiento con Mezclas de Prueba. . . . . . . . . . . 195 Mediciones y Cálculos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Masa Unitaria (Masa Volumétrica) y Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Volumen Absoluto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Ejemplos de Proporcionamiento de Mezcla. . . . . . . . . . . . . 197 Ejemplo 1. Método del Volumen Absoluto (Métrico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Resistencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Relación Agua-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Contenido de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Contenido de Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Contenido de Aditivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Mezcla de Prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Ejemplo 2. Método de Volumen Absoluto (Unidades Pulgada y Libras) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Resistencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Relación Agua-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Agregado Grueso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Aditivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Mezcla de Prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Reductores de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Puzolanas y Escorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Ejemplo 3. Mezclas de Prueba en Laboratorio Usando el Método PCA de la Relación Agua-Cemento (Métrico) . . . . . . . . . . . . . . 204 Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Requisitos de Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Requisitos de Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Tamaño del Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Cantidades de Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Ejemplo 4. Mezclas de Prueba en Laboratorio Usando el Método PCA de la Relación Agua-Cemento (Unidades Pulgada-Libra) . . . . . . . 206 Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Relación Agua-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Tamaño del Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Cantidades de la Mezcla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Ajustes de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Ejemplo 5. Método del Volumen Absoluto Usando Varios Materiales Cementantes y Aditivos (Métrico) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Condiciones y Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Relación Agua-Material Cementante . . . . . . . . . . . . . . 211 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Revenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Contenido de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Contenido de Material Cementante . . . . . . . . . . . . . . . 211 Contenido de Agregado Grueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Contenido de Aditivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Contenido de Agregado Fino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Mezcla de Prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Concreto para Pequeñas Obras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Revisión del Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Capítulo 10 Dosificación, Mezclado, Transporte y Manejo del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Dosificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Mezclado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Mezclado Estacionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Concreto Premezclado (Elaborado). . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Concreto Mezclado en Dosificadora Móvil (Mezcladora Continua) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Remezclado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Transporte y Manejo del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Retrasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Endurecimiento Prematuro y Secado . . . . . . . . . . . . . . 222 vi Contenido, continuación
  9. 9. Segregación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Métodos y Equipos de Transporte y Manejo del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Elección del Mejor Método. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Trabajo al Nivel del Terreno y Abajo del Nivel del Terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Trabajo Superiores al Nivel del Terreno . . . . . . . . . . . . . . 227 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Capítulo 11 Colocación y Acabado del Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . 229 Preparación Antes de la Colocación (Colado) . . . . . . . . . . . 229 Depósito del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Colocación de Concreto Bajo el Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Técnicas Especiales de Colocación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Consolidación del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Vibración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Vibración Interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Vibración Externa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Consecuencias de la Vibración Inadecuada. . . . . . . . . 236 Losas de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Preparación de la Subrasante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Subbase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Retardadores de Vapor y Prevención de Problemas de Humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Cimbras (Encofrados, Formaletas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Protección Contra la Lluvia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Colado y Esparcido (Colocación y Extendido) . . . . . . . . 239 Nivelación (Enrasado). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Aplanado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Bordeado y Junteado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Emparejado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Alisado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Cepillado (Escobillado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Curado y Protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Colocación Sobre el Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . 243 Juntas de Construcción Adherentes al Concreto Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Preparación del Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . 244 Adherencia del Concreto Nuevo con el Concreto Previamente Endurecido . . . . . . . . . . . . . . 245 Ejecución de Juntas en Pisos y Muros. . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Juntas de Aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Juntas de Contracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Juntas de Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Disposición de las Juntas para Pisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Relleno de Juntas de Pisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Pisos sin Juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Descimbrado o Desencofrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Parchado, Limpieza y Acabado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Agujeros, Defectos y Capas Superpuestas . . . . . . . . . . . . 251 Curado de Parches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Limpieza de las Superficies de Concreto . . . . . . . . . . . . . 252 Acabado de las Superficies Descimbradas. . . . . . . . . . . . 253 Acabados Especiales de la Superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Patrones y Texturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Concreto con Agregado Expuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Acabados Coloreados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Pinturas y Recubrimientos Transparentes . . . . . . . . . . . . 256 Precauciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Proteja su Cabeza y Ojos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Protección para la Espalda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Proteja su Piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Capítulo 12 Curado del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Métodos y Materiales de Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Encharcamiento e Inmersión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Rociado o Aspersión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Coberturas Húmedas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Papel Impermeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Hojas de Plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Compuestos de Curado Formadores de Película . . . . . . 265 Curado por Humedad Interna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Cimbras Dejadas en su Lugar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Curado a Vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Mantas o Cubiertas Aislantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Curado Eléctrico, con Aceite, Microondas y Rayos Infrarrojos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Tiempo y Temperatura de Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Compuestos Selladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Capítulo 13 Colado en Clima Caluroso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Cuando Tomar Precauciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Efecto de las Altas Temperaturas en el Concreto . . . . . . . . 274 Enfriamiento de los Materiales del Concreto. . . . . . . . . . . . 275 Materiales Cementantes Suplementarios . . . . . . . . . . . . . . . 278 Preparación Antes del Colado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Transporte, Colado y Acabado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Fisuración por Contracción Plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Curado y Protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Calor de Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Capítulo 14 Colado en Clima Frío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Efecto de la Congelación del Concreto Fresco. . . . . . . . . . . 285 Desarrollo de Resistencia a Bajas Temperaturas . . . . . . . . . 286 Calor de Hidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Mezclas Especiales de Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Concreto con Aire Incluido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 Temperatura del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 Temperatura del Concreto al Mezclarse. . . . . . . . . . . . . . 289 Temperatura del Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Temperatura del Agua de Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Temperatura del Concreto al Colarse y Mantenerse . . . 291 Enfriamiento Después del Periodo de Protección . . . . . 291 vii Contenido, continuación
  10. 10. Ensayos de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Colocación al Nivel del Terreno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Colocación Arriba del Nivel del Terreno . . . . . . . . . . . . . . . 294 Recintos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Materiales Aislantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Calentadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Duración de la Calefacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Curado Húmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Término del Periodo de Calefacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Remoción de las Cimbras y Reapuntalamiento. . . . . . . . . . 301 Concepto de Madurez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Capítulo 15 Cambios de Volumen del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Cambios de Volumen en Edad Temprana . . . . . . . . . . . . . . 305 Contracción Química. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Contracción Autógena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Hundimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Contracción Plástica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Expansión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Expansión Térmica Temprana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Cambios de Humedad (Contracción por Secado) del Concreto Endurecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Efecto de los Ingredientes Sobre la Contracción por Secado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Efecto del Curado Sobre la Contracción por Secado . . . 312 Cambios de Temperatura en el Concreto Endurecido . . . . 313 Temperaturas Bajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Temperaturas Elevadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Alabeo (Combadura) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Deformaciones Elásticas e Inelásticas . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Deformación Unitaria por Compresión . . . . . . . . . . . . . . 316 Módulo de Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Deflexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Coeficiente de Poisson. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Deformación Unitaria por Cortante . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Deformación Unitaria por Torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Cambios Químicos y Sus Efectos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Carbonatación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Ataque de Sulfatos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Reacciones Álcali-Agregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Capítulo 16 Ensayos de Control del Concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Clases de Ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Programa para Computadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Frecuencia de los Ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Ensayos de Agregados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Muestreo de Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Impurezas Orgánicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Material Fino Objetable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Granulometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Contenido de Humedad en los Agregados . . . . . . . . . . . 328 Ensayos del Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 Muestreo del Concreto Fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 Consistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Medición de la Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Masa Volumétrica y Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Especimenes para Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Tiempo de Fraguado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Ensayos de Compresión Acelerados para la Proyección de la Resistencia a Edades más Avanzadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Contenido de Cloruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Contenido de Cemento Portland, Contenido de Agua, Relación Agua-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Contenido de Material Cementante Suplementario. . . . 336 Sangrado (Exudación) del Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Ensayos del Concreto Endurecido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 Ensayos de Resistencia en el Concreto Endurecido . . . . 337 Evaluación de los Resultados de las Pruebas de Compresión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Contenido de Aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Masa Volumétrica, Masa Especifica Relativa, Absorción y Vacíos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Contenido de Cemento Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Contenido de Material Cementante Suplementario y de Aditivo Orgánico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Contenido de Cloruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Análisis Petrográfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Cambios de Volumen y de Longitud . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Durabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Resistencia a Congelación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Resistencia a los Sulfatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Reactividad Álcali-Silice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Reactividad Álcali-Carbonato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Resistencia a la Corrosión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Resistencia a la Abrasión (al Desgaste) . . . . . . . . . . . . 344 Ensayo de Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Carbonatación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Métodos de Ensayo de pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Permeabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Métodos de Ensayos No Destructivos . . . . . . . . . . . . . . . 345 Ensayos con Esclerómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Ensayos de Penetración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Ensayos de Madurez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Ensayos de Arranque (Pullout) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Ensayos de Rotura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Ensayos Dinámicos o de Vibración. . . . . . . . . . . . . . . . 347 Otros Ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Capítulo 17 Concreto de Alto Desempeño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Concreto de Alta Resistencia Inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Concreto de Alta Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 viii Contenido, continuación
  11. 11. Cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Material Cementante Suplementario . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Proporcionamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Colado, Consolidación y Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Control de Calidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Concreto de Alta Durabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Resistencia a Abrasión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Resistencia a la Explosión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Permeabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Difusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Carbonatación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Control de Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Resistencia a Congelación-Deshielo . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Ataque Químico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Reactividad Álcali-Silice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Resistividad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Concreto Autocompactante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Concreto de Polvo Reactivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Capítulo 18 Concretos Especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Concreto Ligero Estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Agregados Ligeros Estructurales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 Resistencia a Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 Aire Incluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Trabajabilidad y Facilidad de Acabado . . . . . . . . . . . . . . 377 Revenimiento (Asentamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Vibración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Colocación, Acabado y Curado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Concretos Ligeros Aislantes y de Resistencia Moderada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Grupo I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Grupo II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Grupo III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 Proporciones de la Mezcla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 Trabajabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Mezclado y Colocación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Resistividad Térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Resistencia a Congelación y Deshielo. . . . . . . . . . . . . . . . 381 Contracción por Secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 Juntas de Expansión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 Concreto Celular de Autoclave (Autoclavado). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Concreto de Densidad Elevada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Agregados de Densidad Elevada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Adiciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 Propiedades del Concreto de Densidad Elevada . . . . . . 383 Proporcionamiento, Mezclado y Colocación . . . . . . . . . . 383 Concreto Masivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 Concreto con Agregado Precolocado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Concreto de Sin Revenimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Concreto Compactado con Rodillos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Estructuras de Control de Agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Pavimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Suelo-Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Concreto Lanzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Concreto de Contracción Compensada . . . . . . . . . . . . . . . . 390 Concreto Poroso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 Concreto Blanco y Concreto Coloreado . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Concreto Blanco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Concreto Coloreado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Método de Agitado en Seco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Concreto de Cemento Portland Polimerizado. . . . . . . . . . . 392 Ferrocemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Apéndice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Normas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 Sinónimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 Factores de Conversión para el Sistema Métrico . . . . . . . . 443 Asociaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 ix Contenido, continuación
  12. 12. Capítulo 1 Fundamentos del Concreto El concreto (hormigón) es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava (piedra triturada piedra machacada, pedrejón), creando una masa similar a una roca. Esto ocurre por el endurecimiento de la pasta en consecuencia de la reacción química del cemento con el agua (Fig. 1-1). Otros materiales cementantes (cementícios, cementosos) y adiciones minerales se pueden incluir en la pasta*. Generalmente los agregados (áridos) se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos pueden ser arena natural o artificial (manufacturadas) con partículas de hasta 9.5 mm (3⁄8 pulg.); agregados gruesos son las partículas retenidas en la malla 1.18 mm (tamiz no.16) y pueden llegar hasta 150 mm (6 pulg.). El tamaño máximo del agregado grueso comúnmente empleado es 19 mm o 25 mm (3⁄4 pulg. o 1 pulg.). Un agregado de tamaño interme- dio, cerca de 9.5 mm (3⁄8 pulg.) es, algunas veces, adicionado para mejorar la granulometría general del agre-gado. La pasta se compone de materiales cementantes, agua y aire atrapado o aire incluido (intencionalmente incorpo-rado). La pasta constituye aproximadamente del 25% hasta 40% del volumen total del concreto. La Figura 1-2 muestra que el volumen absoluto del cemento está normalmente entre 7% y 15% y el volumen del agua está entre 14% y 21%. El contenido de aire atrapado varía del 4% hasta 8% del volumen. Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto, su selección es muy importante. Los agregados deben componerse de partículas con resistencia mecánica adecuada y con resistencia a las condiciones de exposición y no deben contener materiales que puedan causar deterioro del concreto. La granulometría continua de tamaños de partículas es deseable para el uso eficiente de la pasta. Alo largo de este texto, se asumirá que se usan agregados apropiados, a menos que se señale de otra manera. Fig. 1-1. Componentes del concreto: cemento, agua, agre-gado fino, agregado grueso, son combinados para formar el concreto. (IMG12501) * El texto está dirigido para la utilización del cemento portland en la producción del concreto. El término “cemento portland” se refiere al cemento hidráulico de silicato de calcio, producido por el calen-tamiento de los materiales que contienen calcio, silicio, aluminio y hierro. El término “cemento” usado a lo largo del texto se refiere al cemento portland o al cemento adicionado (mezclado o compuesto), a menos que se señale de otra manera. El término materiales cemen-tantes significa cemento portland o cemento adicionado, usados con o sin materiales cementantes suplementarios. Fig. 1-2. Variación de las proporciones usadas en concreto, en volumen absoluto. Las barras 1 y 3 representan mezclas ricas con agregados de pequeño tamaño. Las barras 2 y 4 representan mezclas pobres con agregados gruesos grandes. 1 Concreto con aire incluido Concreto sin aire incluido Cemento 15% Agua 18% Agreg. Fino 28% Agreg. Grueso 31% Aire 8% 7% 14% 4% 24% 51% 15% 21% 3% 30% 31% 7% 16% 1% 25% 51% Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 Mezcla 4
  13. 13. • Aumento de la resistencia a la intemperie • Mejor unión entre concreto y armadura • Reducción de la contracción (retracción, encogimiento) y de la fisuración (agrietamiento, fisuramiento) • Menores cambios de volumen causado por el humedecimiento y el secado Cuanto menos agua se usa, mejor es la calidad del concreto, si es que la mezcla se puede consolidar adecuada-mente. Menores cantidades de agua de mezcla (mezclado) resultan en mezclas más rígidas (secas); pero, con vibración, aún las mezclas más rígidas pueden ser fácil-mente colocadas. Por lo tanto, la consolidación por vibración permite una mejoría de la calidad del concreto. Tanto las propiedades del concreto fresco (plástico) como del concreto endurecido se pueden cambiar con la adición al concreto de aditivos químicos, normalmente en la forma líquida, durante la dosificación. Los aditivos químicos comúnmente se emplean para (1) el ajuste del tiempo de fraguado o de endurecimiento, (2) la reducción de la demanda de agua, (3) el aumento de la trabajabilidad (manejabilidad, docilidad), (4) la inclusión intencional de aire y (5) el ajuste de otras propiedades del concreto fresco o endurecido. Después de terminar el proporcionamiento, dosifi-cación, colocación (hormigonado, puesta, colado), consoli-dación, acabamiento (terminación, acabado) y curado adecuados, el concreto se endurece, se transforma en un material no-combustible, durable, resistente a la abrasión e impermeable lo cual requiere poca o ninguna conservación (mantenimiento). Además, el concreto es un excelente material de construcción porque se lo puede moldear en una gran variedad de formas, colores y texturas para ser utilizado en un número ilimitado de aplicaciones. CONCRETO RECIÉN MEZCLADO El concreto recién mezclado (amasado) debe ser plástico o semifluido y generalmente capaz de ser moldeado a mano. Una mezcla de concreto muy húmeda se puede moldear en La calidad del concreto depende de la calidad de la pasta y del agregado y de la unión entre los dos. En un concreto adecuadamente confeccionado, cada y toda partícula de agregado es completamente cubierta por la pasta y todos los espacios entre las partículas de agregados se llenan totalmente con pasta, como se enseña en la Figura 1-3. Para cualquier grupo de materiales y condiciones de curado, la calidad del concreto endurecido es fuertemente influenciada por la cantidad de agua usada con relación a la cantidad de cemento (Fig. 1-4). Cuando grandes canti-dades de agua son innecesariamente empleadas, ellas diluyen la pasta de cemento (la cola o pegamento del concreto). Las ventajas de la disminución de la cantidad de agua son: • Aumento de la resistencia a la compresión (resistencia en compresión) y de la resistencia a flexión • Disminución de la permeabilidad, entonces disminu-ción de la absorción y aumento de la estanquidad (hermeticidad) 2 Diseño y Control de Mezclas de Concreto ◆ EB201 Fig. 1-3. Sección transversal del concreto endurecido, confeccionado con grava redondeada de silicio (izquierda) y calcáreo triturado (derecha). La pasta de cemento y agua cubre completamente cada partícula de agregado y llena todos los espacios entre las partículas. (IMG12297, IMG12298) Fig. 1-4. Diez cilindros de pasta de cemento con relaciones agua-cemento de 0.25 a 0.70. La faja indica que cada cilindro contiene la misma cantidad de cemento. El aumento del agua, diluye el efecto de la pasta de cemento, aumentando el volumen, reduciendo la masa volumétrica y disminuyendo la resistencia.
  14. 14. el sentido de que puede colarse (colocarse) en el molde o cimbras (encofrado), pero no está dentro de la definición de “plástico” – aquél que es flexible y capaz de ser moldeado de la misma manera que un terrón de arcilla para moldear. En una mezcla plástica de concreto todos los granos de arena y las partículas de grava o piedra son envueltos y sostenidos en suspensión. Los ingredientes no son propen-sos a la segregación durante el transporte; y cuando el concreto se endurece, se transforma en una mezcla homogénea de todos los componentes. Durante la colo-cación, el concreto de consistencia plástica no se desmorona, mas fluye lentamente sin segregarse. En la práctica de la construcción, las piezas o elementos muy delgados de concreto y fuertemente armados (reforza-dos) requieren mezclas trabajables para facilitar su colo-cación, pero no con consistencia muy fluida. Es necesaria una mezcla plástica para la resistencia y el mantenimiento de la homogeneidad durante el manejo y la colocación. Como una mezcla plástica es apropiada para la mayoría de las obras en concreto, se pueden usar los aditivos plastifi-cantes (fluidificantes) para que el concreto fluya más fácil-mente en elementos delgados y fuertemente reforzados. Mezclado La Figura 1-1 muestra separadamente los componentes básicos del concreto. Son necesarios esfuerzo y cuidado para que se asegure que la combinación de estos elementos sea homogénea. La secuencia de carga de los ingredientes en la mezcladora (hormigonera) puede desempeñar un papel importante en la uniformidad del producto acabado. La secuencia, sin embargo, puede variar y aún producir un concreto de buena calidad. Las diferentes secuencias requieren ajustes en el momento de la adición del agua, el número total de revoluciones del tambor de la mezcladora y la velocidad de la revolución (rotación). El volumen del concreto mezclado en relación con el tamaño del tambor de la mezcladora, el tiempo transcurrido entre el propor-cionamiento y el mezclado, y el diseño, configuración y condiciones del tambor y de las paletas de la mezcladora son otros factores importantes en el mezclado. Las mezcladoras aprobadas, correctamente operadas y conser-vadas garantizan un intercambio de materiales de extremo a extremo a través de la acción del rolado, plegado y mezclado (amasado) del volumen del concreto sobre si mismo mientras que el concreto se mezcla. Trabajabilidad La facilidad de colocación, consolidación y acabado del concreto fresco y el grado que resiste a la segregación se llama trabajabilidad. El concreto debe ser trabajable pero los ingredientes no deben separarse durante el transporte y el manejo (Fig. 1-5). El grado de la trabajabilidad que se requiere para una buena colocación del concreto se controla por los métodos de colocación, tipo de consolidación y tipo de concreto. Los diferentes tipos de coloca-ción requieren diferentes niveles de trabajabilidad. Los factores que influyen en la trabajabili-dad del concreto son: (1) el método y la duración del transporte; (2) cantidad y características de los mate-riales cementantes; (3) consistencia del concreto (asentamiento en cono de Abrams o revenimiento); (4) tamaño, forma y tex-tura superficial de los agregados finos y gruesos; Fig. 1-5. El concreto de buena (5) aire incluido (aire trabajabilidad debería fluir incorporado); (6) cantidad lentamente hacia el lugar, sin de agua; (7) temperatura segregación. (IMG12299) del concreto y del aire y (8) aditivos. La distribución uniforme de las partículas de agregado y la presencia de aire incorporado ayudan considerablemente en el control de la segregación y en la mejoría de la trabajabilidad. La Figura 1-6 enseña el efecto de la temperatura de colocación sobre la consistencia o revenimiento (asentamiento en cono de abrams) y sobre la trabajabilidad potencial de las mezclas. Las propiedades relacionadas con la trabajabilidad incluyen consistencia, segregación, movilidad, bombeabili-dad, sangrado (exudación) y facilidad de acabado. La consistencia es considerada una buena indicación de traba-jabilidad. El revenimiento (asentamiento en cono de abrams) se usa como medida de la consistencia y de la humedad del concreto. Un concreto de bajo revenimiento Temperatura de colocación, OF 32 52 72 92 Temperatura de colocación, OC 200 150 100 50 0 0 Revenimiento, mm Revenimiento, pulg. 8 6 4 2 Cemento A Cemento B 0 10 20 30 40 Fig. 1-6. Efecto de la temperatura de colocación (hormigonado o puesta en obra) en el revenimiento (asentamiento en cono de abrams) (y la trabajabilidad relativa) de dos concretos con-feccionados con diferentes cementos. (Burg 1996) 3 Capítulo 1 ◆ Fundamentos del concreto
  15. 15. concreto usado para rellenar vacíos, proporcionar soporte o proporcionar impermeabilidad con una buena adhesión debe presentar bajo sangrado para evitar formación de bolsas de agua. Consulte Powers (1939), Steinour (1945) y Kosmatka (1994). Consolidación La vibración mueve las partículas del concreto recién mezclado, reduce el rozamiento (fricción) entre ellas y les da la movilidad de un fluido denso. La acción vibratoria permite el uso de mezclas más rígidas con mayores propor-ciones de agregado grueso y menores proporciones de agregados finos. Si el agregado es bien graduado, cuanto mayor es su tamaño máximo, menor es el volumen para llenarse por la pasta y menor es el área superficial para ser cubierta por la pasta, así menos agua y cemento son nece-sarios. El concreto con la granulometría óptima del agre-gado es más fácil de consolidarse y colocarse (Fig. 1-8, izquierda). La consolidación del agregado grueso, bien como de mezclas más rígidas mejoran la calidad y la economía. Por otro lado, la mala consolidación puede resultar en un concreto poroso y débil (Fig. 1-9) con poca durabilidad (Fig. 1-8, derecha). tiene una consistencia rígida o seca. Si la consistencia es muy seca y rígida, la colocación y compactación del concreto serán difíciles y las partículas más grandes de agregados pueden separarse de la mezcla. Sin embargo, no debe suponerse que una mezcla más húmeda y fluida es más trabajable. Si la mezcla es muy húmeda, pueden ocu-rrir segregación y formación de huecos. La consistencia debe ser lo más seca posible para que aún se permita la colocación empleándose los equipos de consolidación disponibles. Véase Powers (1932) y Scanlon (1994). Sangrado y Asentamiento Sangrado (exudación) es el desarrollo de una lámina de agua en el tope o en la superficie del concreto recién colo-cado. Es causada por la sedimentación (asentamiento) de las partículas sólidas (cemento y agregados) y simultánea-mente la subida del agua hacia la superficie (Fig. 1-7). El sangrado es normal y no debería disminuir la calidad del concreto adecuadamente colocado, acabado y curado. Un poco de sangrado es útil en el control de la fisuración por contracción (retracción) plástica. Por otro lado, si es excesiva aumenta la relación agua-cemento cerca de la superficie; puede ocurrir una capa superficial débil y con poca durabilidad, particularmente si se hace el acabado cuando el agua de sangrado aún está presente. Los vacíos y bolsas de agua pueden ocurrir, resultantes del acabado prematuro de la superficie. Después que toda el agua de sangrado (exudación) se evapore, la superficie endurecida va a quedar un poco más baja que la superficie recién colocada. Esta disminución de la altura desde el momento de la colocación (puesta, colado) hasta el inicio del fraguado se llama contracción (retracción) por sedimentación. La tasa de sangrado (exudación) y la capacidad de sangrado (sedimentación total por unidad de peso del concreto original) aumentan con la cantidad inicial de agua, altura del elemento de concreto y presión. El uso de agregados de granulometría adecuada, ciertos aditivos químicos, aire incluido, materiales cementantes suplemen-tarios y cementos más finos reducen el sangrado. El 4 Diseño y Control de Mezclas de Concreto ◆ EB201 Fig. 1-8. Una buena consolidación (superior) es necesaria para lograrse un concreto denso y durable. Una consolidación pobre (inferior) puede resultar en corrosión temprana de la armadura (refuerzo) y baja resistencia a compresión. (IMG12491, IMG12490) Fig. 1-7. Agua de sangrado (exudación) en la superficie del concreto recién colado en la losa. (IMG12300)
  16. 16. Resistencia a flexión Módulo de elasticidad La vibración me-cánica tiene muchas ventajas. Los vibradores permiten una colo-cación económicamente viable de mezclas que no se pueden consoli-dar manualmente bajo muchas condiciones. Por ejemplo, la Figura 1-10 presenta un con-creto con consistencia rígida (bajo reveni-miento). Este concreto se vibró mecánica-mente en las cimbras, contiendo armadura (refuerzo) poco espa-ciada. Para una consoli-dación con varilla (vara) manual, sería necesaria una consistencia bas-tante más húmeda. 0 20 40 60 80 Resistencia a compresión Hidratación, Tiempo de Fraguado y Endurecimiento La calidad de unión (adhesión, adherencia) de la pasta de cemento portland se debe a las reacciones químicas entre el cemento y el agua, conocidas como hidratación. El cemento portland no es un compuesto químico sencillo, es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos totalizan 90% o más del peso del cemento portland: silicato tricálcico, silicato dicálcico, aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico (alumino ferrito tetracálcico). Además de estos compuestos principales, muchos otros desempeñan un papel importante en el proceso de hidra-tación. Cada tipo de cemento portland contiene los mismos cuatro compuestos principales, pero en proporciones dife-rentes. Cuando se examina el clínker (clinquer) (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento portland) al microscopio, la mayoría de sus compuestos individuales se puede identificar y sus cantidades se pueden determi-nar. Sin embargo, los granos más pequeños no se pueden detectar visualmente. El promedio del diámetro de las partículas de un cemento típico es aproximadamente 15 micrómetros. Si todas las partículas tuviesen este diámetro promedio, el cemento portland contendría aproximada-mente 300 billones de partículas por kilogramo, pero en realidad, existen unos 16,000 billones de partículas por kilogramo, debido a la amplia variación del tamaño de las partículas. Las partículas en un kilogramo de cemento portland tienen un área superficial de aproximadamente 400 metros cuadrados. Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen 75% del peso del cemento portland, reaccionan con el agua para formar dos compuestos: hidróxido de calcio y silicato de calcio hidrato (hidrato de silicato de calcio). Este último es, sin duda, el más importante compuesto del concreto. Las propiedades de ingeniería del concreto – fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional – dependen principalmente del silicato de calcio hidratado. Éste es el corazón del concreto. La composición química del silicato de calcio hidratado es un tanto variable, pero contiene cal (CaO) y dióxido de silicio (SiO2) en una proporción de 3 a 2. El área superficial del silicato de calcio hidratado es unos 300 metros cuadrados por gramo. En pastas endurecidas de cemento, el silicato de calcio hidratado forma un vínculo denso entre las otras fases cristalinas y los granos de cemento aún no hidratados; también se adhiere a los granos de arena y a los agregados gruesos, cementándolo todo junto (Copeland y Schulz, 1962). Mientras el concreto se endurece, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, los cuales no tienen resistencia. La resistencia está en las partes sólidas de la pasta, sobre todo en el silicato de calcio hidratado y en los compuestos cristalinos. Cuanto menos porosa es la pasta de cemento, más resistente es el concreto. Por lo tanto, al mezclarse el concreto, no se debe usar más agua que aquélla estricta-mente necesaria para obtenerse un concreto plástico y trabajable. Incluso, la cantidad de agua usada es normal-mente mayor que la necesaria para la hidratación completa del cemento. Aproximadamente se necesitan 0.4 gramos de agua por gramo de cemento para la hidratación completa del cemento (Powers 1948 y 1949). Sin embargo, la hidra-tación completa es rara en los concretos de las obras, debido a una falta de humedad y al largo periodo de tiempo (décadas) que se requiere para obtener la hidra-tación total. 5 Capítulo 1 ◆ Fundamentos del concreto 100 0 5 10 15 20 25 30 Vacios, % Reducción en las propiedades del concreto, % Fig. 1-9. Efecto de los vacíos, resultantes de la carencia de consolidación, sobre el módulo de elasticidad, resistencia a compresión y resistencia a flexión del concreto. Fig. 1-10. Concreto con con-sistencia rígida (bajo asenta-miento o bajo revenimiento) en cono de Abrams o cono de revenimiento). (IMG12291)
  17. 17. 8 6 4 2 Curado húmedo todo el tiempo Al aire después de 28 días de curado húmedo Al aire después de 7 días de curado húmedo En ambiente de laboratorio todo el tiempo de hidratación. Cuando la humedad relativa dentro del concreto baja hasta cerca de 80% o la temperatura del concreto baja para menos del cero, la hidratación y la ganancia de resistencia se interrumpen. La Figura 1-12 enseña la relación entre incremento de resistencia y curado húmedo, mientras que la Figura 1-13 muestra la relación entre el aumento de resistencia y la temperatura del curado. Si se vuelve a saturar el concreto después del periodo de secado (desecación), la hidratación empieza nueva- El conocimiento de la cantidad de calor liberado por la hidratación del cemento puede ser útil para el planeamiento de la construcción. En invierno, el calor de hidratación va a ayudar a proteger el concreto contra los daños causados por las temperaturas muy bajas. Sin embargo, el calor puede ser perjudicial, como por ejemplo en estructuras masivas, tales como las presas, pues puede producir temperaturas diferenciales indeseables. El conocimiento de la velocidad de reacción entre el cemento y el agua es importante porque determina el tiempo de fraguado y endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que haya tiempo para transportar y colocar el concreto. Una vez que el concreto ha sido colocado y acabado, es deseable un endurecimiento rápido. El yeso, que se añade en el molino de cemento cuando al molerse el clínker, actúa como un regulador del fraguado inicial del cemento portland. La finura del cemento, aditivos, cantidad de agua adicionada y tempe-ratura de los materiales en el momento de la mezcla son otros factores que influyen la tasa (velocidad) de hidra-tación. La Figura 1-11 muestra las propiedades de fraguado de mezclas de concreto en diferentes temperaturas. 6 Diseño y Control de Mezclas de Concreto ◆ EB201 600 500 400 300 200 100 0 0 7 28 91 365 0 Edad del ensayo, días Resistencia a compresión, kg/cm2 Resistencia a compresión, 1000 lb/pulg2 MPa = 10.2 kg/cm2 Fig. 1-12. La resistencia del concreto aumenta con la edad, desde que haya adecuada humedad y temperatura favorable para la hidratación del cemento (Gonnerman y Shuman 1928). 500 400 300 200 100 0 Temperatura de colocación/curado, °C (°F) 0 10 20 30 Resistencia a compresión, kg/cm2 Edad, días 10/10 (50/50) 23/10 (73/50) 23/23 (73/73) 32/32 (90/90) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Resistencia a compresión, lb/pulg2 MPa = 10.2 kg/cm2 Fig. 1-13. Efecto de la temperatura de colocación y de curado sobre el desarrollo de la resistencia. Observe que las temperaturas más frías resultan en resistencias tempranas menores y resistencias mayores a altas edades. 7 6 5 4 3 2 1 0 400 300 200 100 0 Curado a 32OC (90OF) 23OC (73OF) ASTM C 403 (AASHTO T 22) MPa = 10.2 kg/cm2 Fraguado final 10OC (50OF) 0 2 4 6 8 10 12 14 Resistencia a penetración, kg/cm2 Tiempo, hr Fraguado Inicial Resistencia a penetración, 1000 lb/pulg2 Fig. 1-11. Tiempo de inicio y fin de fraguado para una mezcla de concreto en diferentes temperaturas (Burg 1996). CONCRETO ENDURECIDO Curado El aumento de la resistencia con la edad continúa desde que (1) el cemento no hidratado aún esté presente, (2) el concreto permanezca húmedo o la humedad relativa del aire esté arriba de aproximadamente 80% (Powers 1948), (3) la temperatura del concreto permanezca favorable y (4) haya suficiente espacio para la formación de los productos
  18. 18. 1000 800 600 400 200 mente y la resistencia vuelve a aumentar. Sin embargo, es mucho mejor que el curado húmedo sea aplicado continu-amente desde el momento de la colocación hasta que el concreto haya alcanzado la calidad deseada; una vez que el concreto se haya secado completamente, es muy difícil volver a saturarlo. La Figura 1-14 ilustra el aumento de resistencia de un concreto expuesto al aire libre por un pe-riodo largo de tiempo. La exposición al aire libre normal-mente proporciona humedad a través del contacto con el suelo y la lluvia. Los concretos en ambientes internos normalmente secan completamente después del curado y no continúan desarrollando resistencia (Fig. 1-12). Velocidad de Secado del Concreto El concreto no se endurece o se cura con el secado. El concreto (o más precisamente el cemento en él) necesita de humedad para hidratarse y endurecerse. Cuando el concreto se seca, la resistencia para de crecer; el hecho es que el secado no indica que haya ocurrido suficiente hidratación para que se obtengan las propiedades físicas deseables. El conocimiento de la velocidad de desecación (tasa de secado) es útil para el entendimiento de las propiedades o condiciones físicas del concreto. Por ejemplo, como se mencionó, el concreto necesita tener suficiente humedad durante el periodo de curado para que el concreto se hidrate hasta que se puedan lograr las propiedades deseables. Los concretos recién colocados normalmente tienen abundancia de agua, pero a medida que el secado progresa de la superficie hacia el interior del concreto, el aumento de resistencia continúa solo hasta cada profundi-dad, desde que la humedad relativa en aquella profundi-dad permanezca arriba de los 80%. Un buen ejemplo de esto es la superficie de los pisos en concreto que no tuvo suficiente curado húmedo. Como se ha secado rápidamente, el concreto en la superficie es débil y el tráfico sobre él crea polvo. Así también, al secarse, el concreto se retrae por la pérdida de agua (Fig. 1-15), de la misma manera que ocurre con la madera y la arcilla (pero no tanto). La contracción (retracción) por secado es la prin-cipal causa de fisuración y el ancho de las fisuras (grietas, rajaduras) es función del grado de desecación, espaci-amiento y frecuencia de las fisuras y edad de la aparición de las fisuras. 7 Capítulo 1 ◆ Fundamentos del concreto 100 90 80 70 60 50 Humedad relativa, porcentaje 800 600 400 200 0 Contracción, millonésimos 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Contenido de cemento: 270 kg/m3 (454 lb/yd3) Concreto de densidad normal Relación a/c: 0.66 profundidad 75 mm (3 pulg.) 45 (13/4) Concreto de densidad normal 0 75 150 225 300 375 Pérdida de masa, kg Tiempo de secado, días 6 (1/4) 20 (3/4) Concreto de densidad normal Fig. 1-15. Distribución de la humedad relativa, retracción (contracción, encogimiento) por secado (desecación) y pérdida de masa de cilindros de 150 x 300-mm (6 x 12-pulg.) sometidos a curado húmedo por 7 días y posteriormente al secado al aire del laboratorio a 23°C (73°F) (Hanson 1968). Exposición externa - Skokie, Illinois Cubos modificados de 150-mm (6 pulg) Cemento tipo I ASTM 0 Resistencia a compresión, kg/cm2 a/c = 0.40 a/c = 0.53 a/c = 0.71 3d 7d 28d 3m 1 y 3y 5y 10y 20y Edad del ensayo 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Resistencia a compresión, lb/pulg2 MPa = 10.2 kg/cm2 Fig. 1-14. Desarrollo de la resistencia del concreto a lo largo del tiempo de exposición al aire libre. El concreto continúa a desarrollar resistencia por muchos años siempre que la humedad sea aportada por la lluvia u otras fuentes medioambientales (Wood 1992).
  19. 19. 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 28 días Cilindros de concreto 1 10 100 1000 10000 Porcentaje de la resistencia a los 28 días Edad, días Fig. 1-16. Desarrollo de la resistencia a compresión de varios concretos, expresado como porcentaje de la resistencia a los 28 días (Lange 1994). edad del concreto. La correspondencia entre resistencia y la relación agua-cemento ha sido estudiada desde el final del siglo XIX y principio del siglo XX (Feret 1897 y Abrams 1918). La Figura 1-17 presenta las resistencias a compresión para una gran variedad de mezclas de concreto y relaciones agua-cemento a los 28 días de edad. Observe que las resistencias aumentan con la disminución de la relación agua-cemento. Estos factores también afectan la resistencia a flexión y la tracción y la adherencia entre concreto y acero. La correspondencia entre relación agua-cemento y resistencia a compresión en la Figura 1-17 son valores típi-cos para concretos sin aire incluido. Cuando valores más precisos son necesarios, se deben desarrollar gráficos para Mientras que la superficie del elemento de concreto se seca rápidamente, mucho más tiempo es necesario para el secado de su interior. La Figura 1-15 (superior) muestra la tasa de secado en varias profundidades en cilindros de concreto expuestos al ambiente de laboratorio. Los miem-bros de concreto en el campo tendrían perfiles de secado distintos debido a las condiciones ambientales, los efectos del tamaño y las propiedades del concreto. La cantidad de humedad en el concreto depende de sus componentes, cantidad original de agua, condiciones de secado y el tamaño del miembro de concreto (Hedenblad 1997 y 1998). Después de varios meses de secado al aire con humedad relativa del 50% al 90%, la cantidad de humedad es cerca del 1% al 2% del peso del concreto. La Figura 1-15 enseña la pérdida de humedad y la contracción resultante. El tamaño y la forma de los miembros de concreto desempeñan un papel importante en la velocidad de secado. Los elementos con área superficial grande con relación a su volumen (como en los pisos) se secan mucho más rápidamente que los miembros con gran volumen de concreto y relativamente pequeñas áreas superficiales (como en los estribos de los puentes). Muchas otras propiedades del concreto endurecido también son afectadas por la cantidad de humedad, tales como elasticidad, fluencia (flujo plástico, deformación deferida), valor de aislamiento, resistencia al fuego, resistencia a abrasión, conductividad eléctrica, resistencia al congelamiento (congelación), resistencia al descas-caramiento (descascarillado, astilladura, desonchadura, despostilladura, engalletamiento y desmoronamiento) y resistencia a reactividad álcali-agregado. Resistencia La resistencia a compresión se puede definir como la medida máxima de la resistencia a carga axial de espe-cimenes de concreto. Normalmente, se expresa en kilo-gramos por centímetros cuadrados (kg/cm2), mega-pascales (MPa) o en libras por pulgadas cuadradas (lb/pulg2 o psi) a una edad de 28 días. Un megapascal equivale a la fuerza de un newton por milímetro cuadrado (N/mm2) o 10.2 kilogramos-fuerza por centímetro cuadrado. Se pueden usar otras edades para las pruebas, pero es importante saber la relación entre la resistencia a los 28 días y la resistencia en otras edades. La resistencia a los 7 días normalmente se estima como 75% de la resistencia a los 28 días y las resistencias a los 56 y 90 días son aproxi-madamente 10% y 15% mayores que la resistencia a los 28 días, como se puede observar en la Figura 1-16. La resisten-cia a compresión especificada se designa con el símbolo ˘ y la resistencia a compresión real del concreto ¯ debe excederla. La resistencia a compresión que el concreto logra, ¯, es función de la relación agua-cemento (o relación agua-mate-riales cementantes), de cuanto la hidratación ha progre-sado, del curado, de las condiciones ambientales y de la 8 Diseño y Control de Mezclas de Concreto ◆ EB201 Resistencia a los 28 días Cilindros curados húmedos 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 Resistencia a compresión, kg/cm2 Resistencia a compresión, lb/pulg2 Relación agua-cemento 10000 8000 6000 4000 2000 0 MPa = 10.2 kg/cm2 Fig. 1-17. Variación de resistencias típicas para relaciones agua-cemento de concreto de cemento portland basadas en más de 100 diferentes mezclas de concreto moldeadas entre 1985 y 1999.

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