Cartilla del concreto

Cartilla del concreto
Bryant Mather y Celik Ozyildirim
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.

Título original en inglés:
Concrete Primer
Autores
Bryant Mather and Celik Ozyildirim
© Copyright 2002, American Concrete Institute
Revisión Técnica
M.en l. Daniel Dámazo Júarez
Producción editorial:
lng. Raúl Huerta Martínez
Este libro fue publicado originalmente en inglés.Por lo tanto, cuando existan dudas respecto de algún significado preciso, deberá
tomarse en cuenta la versión en inicial. En esta publicación se respetan escrupulosamente las ideas, opiniones y especificaciones
originales. Por lo tanto, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. no asume responsabilidad alguna (incluyendo,
pero no limitando, la que se derive de riesgos, calidad de materiales, métodos constructivos, etc.) por la aplicación de los princi-
pios o procedimientos de este volumen.
Todos los derechos, reservados incluyendo la reproducción y uso de cualesquier forma o medio, incluso el fotocopiado por cual-
quier procesofotográfico, o por medio de dispositivo mecánico o electrónico,de impresión, escrito u oral, o grabación pararepro-
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Derechos reservados:
© 2004 Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.
Av. Insurgentes Sur 1846, Col. Florida, Méx. D.F. C.P. 01030
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. 1052
Impreso en México
ISBN 968-464-143-5

PREFACIO
El Instituto Americano del Concreto fue fundado en 1904 para registrar, analizar, e interpretar los resultados de la investigación y
experiencia que integran la tecnología del concreto hecho con cemento hidráulico. Para 1928, F. R. McMillan, de la Asociación
:ie Cemento Portland, quien erapresidente del ACI en 1936, reconoció y satisfizo la necesidad de una introducción y un resumen
deesta información, de una manera excepcional. El Sr. McMillan revisó su libro CONCRETE PRIMER (1928)(Cartilladel c0n-
creto), en 1958 para incluir referencias a los avances en la tecnología del concreto entre 1928 y 1958. Después, en 1973, lo revisó
Lewis H. Tuthill. El Sr. Tuthill, por mucho tiempo asociado del U.S. Bureau ofReclamation y del CaliforniaDepartmentofWa-
rer Resources, fue Presidente del ACI en 1961. El también llevó a cabo la siguiente revisión (la cuarta), en 1985. Un puntoque él
enfatizó en su prefacio·a esa edición fue que había incluido más referencias de los reportes de los comités técnicos del ACI, y de
las normas de la ASTM.
Enesta quinta edición, posotros hemos continuado con lo que creemos que habíasido la meta del Sr. McMillany del Sr. Tuthill, es
decir, proporcionar una introducción y un resumen de la tecnología delconcreto, de tan fácil lecturacomo fuera posible. Nosotros
consideramos esto como la introducción alACI Manual ofConcrete Practice, la compilación en varios volúmenes de los docu-
mentos de los comités técnicos actuales del ACI. Hemos incluido muchas referenciasa puntos específicos en el Manual, también
hemos citado muchas normas de la ASTM. Esperamos que sean de utilidad.
En esta edición, todas las cantidades se dan en unidades SI. También hemos tratado de usar la terminología precisa actual. Debi-
do a que el término "peso" se refiere a una fuerza, no lo usamos cuando queremos referimos a la masa. Por ejemplo, cuando quere-
mos decir masa por unidad de volumen, decimos "densidad", no "peso unitario o gravedad específica." Hemos tratado de
apegamos al estilo del Manual ofConcretePractice delACIyelACI Il6R. Damos la bienvenida a los comentarios ysugerencias
para adiciones y correcciones. Envíelos a las Oficinas Generales del ACI, a cargo de "Gerente de Documentos Técnicos".
BryantMather, Vicksburg, MS
Celik Ozyildririm, Charlotottesvillle, VA
Agosto de 2002
1·1
lt
•1·

CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN ................ . ... 1
CAPITUL02
PROPIEDADES .... .... .............. 3
2.1 Trabajabilidad ........................... 3
2.2 Tiempo de fraguado· .......... .. .......... 3
2.3 Calor de hidratación ............. . ..... ... 4
1
2.4 Resistencia.............................. 4
2.5 Resistencia al congelamiento y al deshielo ..... 5
2.6 Permeabilidad ........ . ....... ..... ...... 6
2.7 Otras propiedades ......... ........ . ...... 6
CAPITULO 3
ASPECTOS DEL DISEÑO
ESTRUCTURAL . ..... .......... . . 7
CAPITUL04
INGREDlENTES................. . 9
4.1 Materiales cementantes ........ .. . ... . . .... 9
4.2 Agua .. ... .......... . ..... . .......... . 14
4.3 Agregados .......................... .. . 14
4.4 Aditivos químicos . ..................... . 16
4.5 Fibras............................ . . .. . 18
Contenido
CAPITULOS
ANTES DE LA CONSTRUCCIÓN .. 19
5.1 Selección de las propiedades y de los materiales
..... ... ............................... 19
5.2 Selección del proporcionamiento ........... 21
CAPITUL06
DURANTE LA CONSTRUCCIÓN .. 25
6.1 Dosificación,mezclado,transportación
y colocación... . ....... .. ....... .. .... .. . 25
6.2 Compactación ...... . ....... ........... . 27
6.3 Terminado y texturizado .. .... .. . ........ . 26
6.4 Curado y protección ... . ............... .. 29
CAPITUL07
DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN,
EVALUACIÓN, MANTENIMIENTO Y
REPARACIÓN .... . ... . ...... . .. 33
CAPITULO 8
ENSAYES . . ... •.•.. . . . ..... . .... 35
8.1 Antes de la construcción: mezclas de prueba y
muestreo................................ 35
8.2 Durante la construcción................... 36
8.3 Después de la construcción ..... . .. . ....... 37
INDICE DE PREGUNTAS .......... 43

l. ¿Qué es el concreto, el cemento hidráulico, el mortero y
la lechada?
El concreto es un material estructural con agentes reforzado-
res constituidoporun medio aglutinante (Sección 4.1) inmer-
so en agregado fino (típicamente arena) y en agregado grueso
(típicamente grava) (Sección 4.3).Los agregados esenciales
del concreto se muestran en laFig. l. En el concreto fabricado
con cemento hidráulico, el aglutinante es lapasta de cemento,
es decir una mezcla de cemento hidráulico y agua (Sección
4.2), y posiblemente uno o más aditivos (Sección 4.4). El ce-
mento hidráulico es un cemento que fragua y endurece como
resultado de la reacción química con el agua (hidratación) y
es capaz de hacerlo incluso bajo agua (ACI 225R)•. Las reac-
ciones derivadas de la hidratación traen como resultado la
formación de una masa sólida dura. El cemento hidráulico
que más se usa es el cementoPórtland. Entreotros tipos dece-
mento hidráulico se pueden mencionar los cementos mezcla-
dos y la escoria de fundición granulada y molida (ACI 233R).
Las puzolanas, tanto naturales (ACI 232.1R) como artificia-
les (ceniza volante, ACI 232.2R), y humo de sílice, ACI
234R) se usan a menudo como ingredientes cementantes del
concreto. El mortero es una mezcla de pasta de cemento con
agregado fino. La lechada en una mezcla de material cemen-
tante y agua, con o sin agregado fino, y dosificado para produ-
cir una consistencia que se pueda vaciar sin que haya
segregación entre sus componentes.
2.¿Qué es lo que causa el endurecimiento del cemento hi-
dráulico (o del concreto)?
Cuando el cemento hidráulico se mezcla con el agua para for-
mar una pasta, las fases del cemento reaccionan con el agua
(hidratación) para formar una estructura cementante de desa-
• Las referencias ACI se refieren a lapublicaciónAC/ManualofConcret.
Practice.
-•mcyc
Capítulo 1
Introducción
Fig. 1 Ingredientes esenciales del concreto. (Fotografía cortesía
de la PCA.)
rrollo lento que se adhiere a las partículas finas y gruesas y las
aglutina entre sí para formar un concreto endurecido. El pro-
ducto de hidratación más importante es el hidrato de silicato
de calcio. Mientras esté presente la humedad y las partículas
decemento no hidratado, losproductos de la hidratación se si-
guen formando y conello aumenta laresistenciadel concreto.
3.¿Se conocen lo suficientemente bien las propiedades del
concreto como para permitir la construcción de estructu-
ras seguras y durables o hace falta mayor investigación?
La respuesta a ambas preguntas es afirmativa. Los principios
que rigen la producción del concreto y el entendimiento de las
leyes de comportamiento del concreto se han establecido so-
bre bases firmes resultado de una larga experiencia y de am-
plias investigaciones para poder lograr el diseño y el montaje
de estructuras que satisfagan los requisitos reconocidos de las
aplicaciones de ingeniería y de seguridad. Sin embargo, per-
1

otmcyc
siste la necesidad de all,lpliar las investigaciones. Constante-
mente surgen nuevos cuestionamientos y se desarrollan nue-
vos métodos y equipos para las operaciones de construcción.
Si el concreto debe satisfacer las crecientes expectativas en lo
que se refiere a durabilipad y a eficiencia estructural, y conti-
nuar a la vanguardia como material de construcción, se debe-
rán satisfacer los nuevos requerimientos aplicando los
conocimientos que aumentan día con día y que se obtienen a
partir de la investigación y la experiencia.
4.¿Cuáles son los requisitos que debe satisfacer una es-
tructura de concreto bien construida?
De acuerdo a lo establecido en la primera edición de la Car-
tilla del Concreto: "El concreto debe tener la suficiente resis-
tencia como para soportar las cargas aplicadas. El concreto
debe ser capaz de resistir las condiciones de exposición a las
cuales se verá sometido. El concreto se debe producir econó-
micamente en comparación con otros materiales igualmente
resistentes y durables, que podrían llegar a usarse. Por Jo tan-
to, los requisitos se pueden resumir en las propiedades de re-
sistencia mecánica, resistencia a la degradación y
economía". Estos términos se siguen aplicando de la misma
manera en nuestros días.
5.Si sesupone queel concreto está hecho con los ingredientes
correctos ycon laspropPrciones adecuadas,¿quéotros requi-
sitos deben cumplirse para garantizar una estructura dura-
dera, es decir, una estructura con una larga vida?
Los requisitos generales importantes se refieren a la dosifica-
ción, transporte, colocación, curado e inspección (ACI
304R):
2
(1) Todos los materiales deben cumplir con las especifica-
ciones.
(2) Los métodos para almacenamiento, manejo y medi-
ción de todos los ingredientes deben ser tales que la
mezcla seleccionada se pueda obtener con precisión
una y otra vez (ACI 213, 221).
(3) El concreto se deberá mezclar adecuadamente y se de-
berá transportar y colocarde acuerdo con métodos que
eviten la segregación y la pérdida de ingredientes. La
masa consolidada deberá ser uniforme sin que existan
bolsas de fragmentos rocosos ni zonas con apanala-
miento (ACI 309).
(4) La disposición de lasjuntas y los métodos para ligar las
coladas sucesivas deconcreto son detalles importantes
que pueden afectar seriamente el comportamiento de
la estructura a pesar de que el concreto por sí mismo
sea durable. Se deben tomar las medidas necesarias en
los planes estructurales para colocar un drenaje ade-
cuado y evitarzonas de saturación constante que resul-
ten más susceptibles a daños porcongelación que otras
partes de la estructura (ACI 210.2R, 325.9R).
(5) El curadodelconcreto no debe pasarse poralto. Enéste
se incluye protección contratemperaturas extremasasí
como medidas para garantizar la disponibilidad de hu-
medad durante el periodo crítico inicial. Ningún deta-
lle de la construcción del concreto ofrece tales
posibilidades de aumentar la resistencia y la durabili-
dad a un costo tan bajo como el que se obtiene de las
posibilidades de un mejor curado (ACI 308, 305,306).
(6) Se debe hacer obligatoria una cuidadosa inspección du-
rante todas las operaciones anteriores (Manual ACI
SP-2 de Supervisión del Concreto). Después de una di-
sertación acerca de las mejores prácticas para el mante-
nimiento del acueducto romano en el año 97 de nuestra
era, Julius Frontinius comentó que "son todas aquéllas
quelos trabajadoresconocenperoque pocoscumplen".
6. ¿Qué tipos de pruebas se realizan para evaluar las pro-
piedades del concreto endurecido en cuanto a su idonei-
dad para una finalidad en particular?
Los especimenes para pruebas de resistencia a la compresión
(o a la flexión, en caso necesario) se deberán recuperar de to-
das las mezclas de prueba y de varias mezclas adicionalesuna
vez que se haya establecido una mezcla satisfactoria para de-
terminar si las resistencias se encuentran dentro del intervalo
de variación esperado. Por otro lado, si el concreto está ex-
puesto al medio ambiente y la resistencia a la degradación es
un problema, se recomienda la ejecución de pruebas para de-
terminar la penetración de cloruros, la contracción y el siste-
ma de aire-vacíos o resistencia al congelamiento y al
descongelamiento.
Si se usan materiales prácticamente desconocidos, se tendrá
que ampliar considerablemente el programa de pruebas antes
de iniciar el trabajo, acorde con la magnitud de la obra. En
operaciones grandes, se pueden lograr ahorros importantes
mediante estudios amplios y pruebas de control adecuadas
(véase el capítulo 8).
7. ¿Cuál es el efecto del envejecimiento en el concreto?
El envejecimiento, si éste se refiere únicamente al efecto cau-
sado por el paso del tiempo, no tiene efecto alguno en el con-
creto. Es obvio que el concreto fragua, endurece, adquiere
resistencia y presenta una permeabilidad reducida a medida
que pasa el tiempo, pero no es únicamente el paso del tiempo
lo que causa que estas acciones tengan lugar. Si elconcreto se
mantiene muy frío, nada de esto ocurrirá. Si se elimina la hu-
medad, nada de esto tendrá lugar.
Muchos de los concretos o incluso la mayoría de ellos están
sujetos a condiciones de servicio potencialmente dañinas. Si
el concreto no cuenta con protección contra estos efectos, es
posible que se vaya deteriorando lentamente a medida que
transcurre el tiempo, pero no simplemente debido al paso del
tiempo. El concreto no es propenso al deterioro.

2.1 Trabajabilidad
8. ¿Qué significan los términos "consistencia", "consis-
tencia plástica" y "trabajabilidad" en cuanto a su aplica-
ción a las mezclas de concreto?
La consistencia es la movijidad relativa o la capacidad del
concreto recién mezclado para fluir. Incluye todo el intervalo
de variación de la fluidez desde la más seca hasta las mezclas
lo más húmedas posible.
La consistenciaplástica indica una condición donde el esfuer-
zo aplicado traerá como resultado una deformación continua
sin llegar a laruptura. Una mezclaplásticaposee cohesión y no
se desmorona. Fluye lentamente y sin segregación.
La trabajabilidades la propiedad del concreto recién mezcla-
do que determina la facilidad con la cual se le puede mezclar,
colocar, compactar y terminar hasta alcanzar una condición
homogénea. Es sinónimo de facilidad de colocación. Combi-
na no sólo el concepto de una cierta consistencia del concreto,
sino también la condición bajo la cual se vaa colocar- tamaño
y geometría del elemento, separación del acero de refuerzo, u
otros detalles que interfieren con el llenado rápido de las cim-
bras. Por ejemplo, una mezcla rígida con agregado grande
que es trabajable en una cimbra abierta grande no sería fácil
colocarla en un muro delgado con detalles complicados del
acero de refuerzo. Por otro lado, una mezcla que aparenta es-
:ar muy rígida puede fluir fácilmente cuando se vibra con el
equipo adecuado que tenga la frecuencia y la amplitud nece-
sarias (ACI 309R).
9. ¿De qué manera el aire incluido mejora la trabajabili-
dad del concreto?
A pesar de que la función principal del aire incluido es la de
proporcionar resistencia ante ciclos de congelamiento y des-
b.ielo (véase la pregunta 21), también puede mejorar la traba-
~abilidad del concreto. Dentro del intervalo de tamaños más
o1mcyc
Capítulo 2
Propiedades
pequeños, las burbujas de aire pueden considerarse razona-
blemente que forman parte de la pasta a tal grado que afectan
su plasticidad y aumentan su volumen. Dentro de la gama de
tamaños mayores, las burbujas de aire se pueden comportar
más como partículas de agregado fino deformables. Cual-
quiera que sea el caso, el efecto estaría orientado al mejora-
miento de la trabajabilidad. Independientemente de esta
explicación, la mejoría en la trabajabilidad mediante aire in-
cluido es un hecho evidente.
La variación considerable en el contenido de aire es una causa
problemática de variación en revenimiento y en resistencia.
Por lo tanto, no se recomienda el aire incluido cuando su única
ventaja es lade mejorar latrabajabilidad. Esta últimase obtiene
de manera más uniforme mediante el uso de un aditivo reduc-
tor de agua (ACI 212.3R, ACI 212.4R)y de una puzolana (ACI
232.2R, ACI 233R) o de escoria (ACI 233R). Estos ingredien-
tes también proporcionan otros beneficios importantes.
2.2 Tiempo de fraguado
10. ¿Qué se entiende por fraguado de la pasta de cemento
o del concreto?
La pasta que se forma al mezclar el cemento con el agua per-
manece en estado plástico durante un tiempo relativamente
corto. Se vuelve rígido y fragua. El proceso de fraguado se di-
vide arbitrariamenteen dos etapas: tiempo de fraguado inicial
y tiempo de fraguado final, dependiendo de la resistencia a la
penetración de unavarilla. Antes dealcanzar el tiempo de fra-
guado inicial resulta todavía posible alterar el concreto y vol-
verlo a mezclar sin llegar a perjudicarlo. La aplicación
posterior de nueva vibración puede resultar benéfica pero, a
medida que continúa la reacción entre el cemento y el agua, la
masa pierde plasticidad. En el momento del fraguado final, el
concreto se ha vuelto rígido y se fractura en vez de fluir a me-
dida que aumenta el esfuerzo transmitido.
3

o•mcyc
11. ¿Cuálesladiferencia entrefraguado yendurecimiento'!
'
El fraguado representa la rigidización de la pasta fresca de ce-
mento. Empieza el procesode rigidización. Luego sepresenta
el endurecimiento el cual es indicativo de que se está desarro-
llando una resistencia b<rnéfica y cuantificable. El fraguado y
el endurecimiento son el resultado de la reacción progresiva
entre el material cementante y el agua.
12. ¿Cómo se mide el tiempo de fraguado del concreto?
Existe un método estándar de prueba para medir el tiempo de
fraguado del concreto (ASTM C 403). Informa acerca de la
determinación del tiempo de fraguado del concreto con un re-
venimiento arriba de ceromediante mediciones de resistencia
a la penetración en el mortero obtenido al tamizar la mezcla
de concreto. Losvalores arbitrarios de la resistenciaa la pene-
tración obtenidos con este procedimiento indican el tiempo
del fraguado inicial o final.
13.¿Cuáles son los factores principales que afectan el
tiempo de fraguado?
Los factores principales que intervienen en el tiempo de fra-
guado son la composición del cemento, la relación entre el
agua y el material cementante (a/mc), la temperatura y los
aditivos. Cuando el cemento se hidrata más rápidamente, el
tiempo de fraguado se reduce. A mayor relación ale, mayor
tiempode fraguado. El ti
1
empode fraguado disminuye a medi-
da que la temperaturaaumenta. Los aditivos pueden aumentar
o disminuir el tiempo de fraguado dependiendo de cuál sea el
tipo de aditivo (ASTM C 494).
14.¿Qué significa fraguado falso y fraguado rápido?
Fraguado falso es el desarrollo rápido de rigidez en la pasta,
mortero o concretorecién mezclados sin la generación de mu-
cho calor. La plasticidad se puede recuperar con un nuevo
mezclado. El fraguado rápido es también el desarrollo rápido
de rigidez, pero con generación de un calor considerable. La
plasticidad no se puede recuperar. El desarrollo rápido de ri-
gidez podría interferir con las operaciones de entrega y de co-
locación. El fraguado rápido podría inutilizar al concreto y el
concreto endurecido dentro de la mezcladora tal vez no se
pueda extraer fácilmente (véase también en la pregunta 39 el
fraguado rápido y en la 44, el control del fraguado falso).
2.3 Calor de hidratación
15. ¿Quése entiende por calor de hidratación y por qué es
a veces importante controlar el calor generado en el con-
creto?
Las reacciones que dan como resultado el endurecimiento del
las pastas de cemento hidráulico son exotérmicas, es decir,
vienen acompañadas por la liberación de calor. Este calor de
hidratación es un factor importante en el concreto masivo
(ACI 207.1R). El concreto masivo se define en la especifica-
ción ACI 116R como cualquier volumen de concreto con di-
4
mensiones lo suficientemente grandes como para requerir
que se tomen medidas para hacer frente a la generación de ca-
lor producido por la hidratación del cemento y al cambio vo-
lumétrico a fin de minimizar el agrietamiento. En el concreto
masivo la temperatura del concreto interior puede ser mucho
más elevada que la del exterior, sobre todo cuando se tiene un
enfriamiento posterior. Las grietas con frecuencia se forman
cuando el gradiente térmico es demasiado elevado. Algunos
elementos de concreto no necesitan ser masivos como para
tomar medidas para hacer frente al calor generado por las
reacciones químicas del material cementante. Entre ese tipo
de elementos están los muros de contención restringidos en la
base, los pavimentos y otro tipo de losas a nivel. Las altas
temperaturas se pueden controlarcolocando concreto conuna
temperatura inicial baja y sustituyendo una parte de cemento
portland por materiales cementantes de reacción más lenta o
reduciendo el contenido de cemento mediante el empleo de
aditivos químicos, o recurriendo a ambas soluciones.
2.4 Resistencia
16. ¿Cuál es la medida más común para juzgar la idonei-
dad del concreto?
La resistencia a la compresión (véase la pregunta 104, y la pre-
gunta 191 para la mediciónde laresistencia a lacompresión).
17. ¿Cuálesson las resistencias a la compresión típicas del
concreto que se usan en estructuras?
La resistencia a la compresión del concreto que se usa en es-
tructuras generalmente varía entre 20 y 50 MPa. Se han em-
pleado resistencias másaltas, de más de 130 MPa (ACI 363R).
18. ¿Es la resistencia a la compresión el único factor de re-
sistencia que interesa?
No; en las primeras aplicaciones del concreto la resistencia a
la compresión era el interés principal y se convirtió en la base
natural para registrar los resultados de la experiencia y de la
investigación. Sin embargo, a medida que aumentó el uso del
concreto para pavimentos, la resistencia a la flexión se volvió
un aspecto de considerable interés. La resistencia a la flexión
es más susceptible a la condición de humedad del espécimen
durante los ensayes a diferencia de la resistencia a la compre-
sión (véanse las preguntas 104 y 129). Para una serie dada de
materiales, se puede establecer una relación entre la resisten-
cia a la compresión y la resistencia a la flexión.
19. ¿Cuáles son los factores que gobiernan la resistencia
del concreto?
Los principales factores que gobiernan la resistencia del con-
creto son los siguientes:
• Relación agua-material cementante (a/mc)-
• Condiciones de curado (humedad y temperatura)

• Edad
• Características y cantidad del material cementante
• Características y cantidad de los agregados
• Tiempo de mezclado
• Grado de compactación
• Contenido de aire
20. ¿De qué manera afecta el contenido de aire a la resis-
tencia?
Los vacíos que se llenan intencionalmente con aire incluido
mejoran la resistencia del concreto contra daños producidos
por ciclos de congelamiento y deshielo. Cualquier tipos de
vacíos llenos de aire reduce la resistencia del concreto en una
proporción de 5% de reducciónen resistencia por cada l% de
aumento en el volumen de los vacíos llenos de aire. Sin em-
bargo, Jos vacíos llenos de aire también mejoran la trabajabi-
lidad del concreto. Por lo tanto, el concreto con aire incluido
con una relación a/mc más baja se puede preparar para pro-
porcionar una trabajabilidad semejante a la del concreto sin
inclusión de aire, con lo cual se compensa hasta cierto grado
la reducción en la resistencia. En la Figura 2 se muestra la re-
lación aproximada entre la resistencia y la relación a/me para
el caso de concretos con y sin aire incluido.
2.5 Resistencia al congelamiento y al deshielo
21. ¿Cómo se puede lograr que el concreto sea resistente a
ciclos de congelamiento y deshielo?
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Relación entre el agua y los materiales en cementantes
Fig. 2Resistencia contra relación a!mc paraconcreto con airein-
cluido y sin aire incluido. (Figura cortesía de la PCA.)
A
B
o1mcyc
Se incorpora aireal concreto paraaumentarsu resistencia a la
desintegración cuando está expuesto a ciclos de congela-
miento y deshielo en una condición saturada crítica, así como
para minimizar la formación de escamas que resulta de la
aplicación de productos químicos para derretir el hielo (ACI
212.3R). Las burbujas del aire incluido con diámetros mayo-
res de 3 mm proporcionan resistencia contra daños causados
porcongelación y deshielo. En la Figura 3 se muestran micro-
fotografias de concretos con y sin inclusión de aire. Las bur-
bujas deberían estar distribuidas dentro de la pasta de
cemento con una separación no mayor de 0.2 mm, que se lo-
gra mediante~ uso de aditivos inclusores de aire o de cemen-
to hidrául~co con inclusión de aire (ACI 201.2R). Estas
burbujas de aí~imuy cercanas entre sí proporcionan alivio a
lapresión generadaporel congelamiento del agua en las cavi-
dades capilares de la pasta de cemento y de esa manera se mi-
nimizan los daños a la pasta endurecida. El número de ciclos
de congelamiento y deshielo que puede ser resistido por el
concreto con aire incluido se mejora varios cientos de veces
en porcentaje en comparación con el concreto que no tiene
aire incluido. Al congelarse, el agua aumenta de volumen del
orden del 9%. El concreto rara vez contiene más de 10% de
agua potencialmente congelable en volumen, lo cual trae
como resultado una expansión aproximada dell%. Un conte-
Fig. 3 Secciones transversales de: (a) concreto sin aire incluido; y
(b) concreto con aire incluido. (Fotografias cortesía de la PCA.)
5

o•mcyc
nido de aire de 9% en volumen de la fracción de mortero es
generalmente suficiente para proteger al concreto.
22. ¿Se consideran saJisfactorios los límites de aire inclui-
do que se usan con más frecuencia (de 3 a 7% en volumen
del concreto) en casi 'todas las aplicaciones?
En la mayoría de los concretos con aire incluido los valores
comprendidos entre estos límites (basados en el volumen to-
tal del concreto) se han puesto como meta. (La norma (ACI
211.1 toma en cuenta diferentes condiciones de exposición y
permite cierta toleranciapara diferentes tamaños de agregado
grueso, requiriéndose porcentajes más altos de aire cuando la
porción de mortero de la mezcla es mayor.) Para mantenerse
dentro del intervalo deseado, se ha puesto particular atención
al ajuste de la cantidad de aditivo inclusor de aire. Para lograr
la separación de burbujas que generalmente se recomienda
sea de 0.2 mm usando un aditivo inclusor de aire que cumpla
con los requisitos de la norma ASTM C 260, la dosificación
debería ser suficiente para producir 9% de aire en la fracción
de mortero del concreto, es decir, en la parte que pasa la malla
de 4.75 mm (No. 4).
2.6 Permeabilidad
23. ¿Cuáles son los factores importantes que afectan a la
permeabilidad? ·
La penneabilidad es indicativa de la capacidad de los líquidos
o gases para fluir bajo presión a través del concreto. Una baja
permeabilidad es un requisito fundamental parael concreto ex-
puesto a la intemperie. Para lograr una baja permeabilidad, la
relación a/mc debe limitarse. Resulta también benéfico susti-
6
tuir una parte del cemento portland por puzolana o escoria de
fundición. La compactación y el curado también son impor-
tantes.
24. ¿Qué es la porosidad y si está relacionada con la per-
meabilidad del concreto?
La porosidad es una medición del volumen de vacíos en el
concreto. Lapermeabilidad es larapidez de flujo de humedad
a través del concreto bajo un gradiente de presión.Los vacíos
a través de los cuales la humedad se puede desplazar deben
estar interconectados y tener un cierto tamaño.Los poros dis-
continuos y los poros con entradas angostas retrasan el flujo
de la humedad. En una pasta madura, bien curada y bien pro-
porcionada (baja relación almc), lapermeabilidad debería ser
baja, aun cuando se tuviera una porosidad alta. El concreto
que es más poroso tiende a ser más permeable.
2.7 Otras propiedades
25. ¿Quéotraspropiedades delconcretoson importantes?
Las propiedades requeridas dependen de los criterios de com-
portamiento y de las condiciones de servicio para cada obra en
particular. Los factores que afectan a la resistencia también in-
fluyen en las siguientes propiedades intrínsecas: módulo de
elasticidad, contracciónal secado y expansión al humedecerse,
resistencia a lacavitación, impactoy fluencia (ACI 209R). Las
siguientes propiedades son a menudo importantes para fines
especiales: densidad, resistencia al fuego, protección contrara-
diación, resistencia a la abrasión, y conductividad térmica, las
cuales pueden o no resultar afectadas directamente por los fac-
tores que influyen en la resistencia a la compresión.

o•mcyc
Capítulo 3
Aspectos del diseño estructural
26. ¿De qué manera afectan las juntas a la durabilidad de
las estructuras de concreto?
Cualquier interrupción en la continuidad de una estructura
proporciona una puerta de entrada para los líquidos y con ello
un punto de inicio para el deterioro como resultado de ciclos
;epetitivos de congelamiento y deshielo y para la infiltración
de polvo, suciedad y soluciones perjudiciales (Fig. 4). La se-
paración entre juntas y los métodos empleados para su cons-
trucción son aspectos de igual importancia, semejantes a las
estipulaciones para otras características del diseño. De mane-
m semejante, lapreparación de superficies pararecibir lasco-
ladas subsecuentes de concreto son aspectos que deberían
abarcarse en las especificaciones detalladas para la estructu-
ra. Lasjuntas en elementos planos se comentan en las normas
ACI 224.3R, ACI 302.1R y ACI 360R. Se ha dicho, con cierto
grado de seriedad, que si se tuviera una junta en todos los lu-
gares posibles de aparición de una grieta indeseable, no exis-
tirían grietas indeseables.
27. ¿Cuál es la importancia de contar con un drenaje ade-
cuado en las estructuras de concreto?
Fig. 4 Juntas con filtraciones.
Un drenaje inadecuado permite la formación de charcos y so-
luciones perjudiciales, tales como la aplicación de sales para
derretir el hielo, que se acumulan en el concreto, podrían pe-
netrar en el concreto y causardeterioros. Con un drenaje ade-
cuado, se impide que estas soluciones dañinas penetren
fácilmente en el concreto.
28. ¿Qué es el concreto reforzado?
Es un concreto estructural reforzado con no menos de la míni-
ma cantidad de tendones de presfuerzo o de acero de refuerzo
no sujeto a pretensado de acuerdo a lo especificado en regla-
mentos tales como el ACI 318. El refuerzo está formado por
varillas, alambres, torones u otros miembros esbeltos que se
embeben en el concreto de tal manera que ellos y el concreto
actúan conjuntamente para resistir las fuerzas aplicadas. El to-
rón es un tendón pretensado constituido por vafos alambres
enrollados alrededor de un alambre central o núcleo.
29. ¿Por qué se usa el concreto reforzado?
El concreto sin refuerzo es débil a la tensión. La resistencia a
la tensión del concreto es del orden dell0%de s1 resistencia a
la compresión. Por lo tanto, seusa el concreto reforzadocuan-
do se espera que los esfuerzos de tensión sean mayores que la
resistencia a la tensión del concreto.
30. ¿Cuál es la diferencia entre el concreto reforzado con-
vencional y el concreto presforzado?
En el concreto presforzado se aplican esfuerzos internos al
comprimir al concreto de tal forma que los esfuerzos de ten-
sión producidos por las cargas de servicio se pueden contra-
rrestar hasta el grado deseado. El presfuerzo se aplica al
tensar los tendones. La presencia del presfuerzo le permite al
concreto soportar cargas mayores sin agrietarse. Con el con-
creto presforzado el ingeniero también puede diseñar claros
más largos usando el mismo peralte de la viga.
7

~
1mcyc
31. ¿Cuáles la impor,tancia del recubrimiento de concreto
sobre el acero de refuerzo?
El recubrimiento de C<:>ncreto protege al acero contra influen-
cias nocivas tales como soluciones agresivas y fuego. Por
ejemplo, los clorurosrque penetran en el concreto inician o
aceleran la corrosión del acero (ACI 201.2R, ACI 222R). El
recubrimiento también proporciona protección contra el des-
gaste causado por el tránsito de vehículos sobre caminos o
puentes, así como protección para el acero contra daños por
fuego (ACI 216R). Durante un incendio, el recubrimiento de
concreto protege al acero de refuerzo para que no desarrolle
altas temperaturas demasiado rápido.
32. ¿Por qué se usa en el concreto el acero de refuerzo re-
cubierto con resina epóxica?
El acero en el concreto generalmente se protege contra la co-
rrosión inducida por el alto pH de la pasta de cemento
portland que lo rodea. La pasta de cemento tiene un pH míni-
mo de 12.5 y el acero no se corroerá bajo ese pH. Si baja el va-
lor del pH (por ejemplo a 10 o menos), se presentará la
corrosión si existe humedad, oxígeno e iones de cloruros
(ACI 201.2R, ACI 22~R). Los iones de cloruros destruyen la
capa protectora del acero de refuerzo haciéndolo susceptible
8
a la corrosión. El producto de la corrosión (óxido) ocupa un
volumen mayor que el del acero y ejerce esfuerzos destructi-
vos sobre elconcreto circundante. Los recubrimientos epóxi-
cos se usan para aislar al acero del contacto con oxígeno,
humedad y cloruros, lo cual evita la corrosión. Sin embargo,
existe cierta preocupación en lo que se refiere a la eficiencia
en cuanto a costo del acero de refuerzo recubierto con resinas
epóxicas para evitar la corrosión. Para resistir la corrosión se
cuenta también con varillas de acero inoxidable, varillas ~n
chapadas con acero inoxidable o varillas especiales derefuer-
zo que son menos propensas a lacorrosión. Además, se puede
disponerdeaditivos o inhibidores de la corrosión porcloruros
para aumentar el techo del umbral de los iones de cloruro ne-
cesarios para iniciar la corrosión o para proporcionaruna ba-
rrera para el refuerzo al aislarlo de los efectos del medio
ambiente.
33.¿Cuál es el concreto estructural de baja densidad?
El concreto estructural de baja densidad (depeso ligero) es un
concreto estructural fabricado con agregados de baja densi-
dad (véase la pregunta 73) que tiene un peso volumétrico se-
cado al aire de no más de 1850 kg/m3
y una resistencia a la
compresión a los 28 días de más de 17.2 MPa (ACI 213R).

-tl Materiales cementantes
4..1..1 Cemento portland
34.. ¿Qué es el cemento portland?
El cemento Portland es el producto obtenido mediante la pul-
'verización del clínker (véase la pregunta 38) y está formado
por silicatos de calcio hidráulicos a los cuales se ha general-
mente agregado una cierta parte desulfato de calcio adiciona-
Jo internamente. Cuando se fabricó y se usó por primera veza
principios del siglo XIX en Inglaterra, se le denominó cemen-
~o portland porque su producto de hidratación se parecía a la
cantera de construcción proveniente de la isla de Portland si-
mada a cierta distancia de la costa británica. La primera pa-
:ente para el cemento portland la obtuvo en 1824 Joseph
Aspdin, albañil inglés. La densidad de las partículas de ce-
mento portland es del orden de 3.15.
El cemento portland consta de cuatro fases primarias: silicato
:ricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S), aluminato tricálcico
C3A), y ferroaluminato tetracálcica (C4AF). La resistencia y
.:>tras propiedades del concreto se derivan fundamentalmente
je la hidratación de los silicatos tricálcico y dicálcico. La com-
?OSición de cualquiera de estas fases en un clínkerenparticular
no será muy precisa con respecto a la composición indicada.
35. ¿Existen especificaciones estándar para el cemento?
Sí. La Especificación Estándar ASTM para Cemento
Portland (ASTM C 150)establece los cinco tipos siguientes:
-:lpo 1 - Producto estándar que se ha usado durante largo
~empo sin ninguna limitación en cuanto a las proporciones de
.{)S óxidos principales (CaO, Si02, AI20J, Fe203), y que es
:ambién conocido como "cemento portland ordinario".
Iipo JI- Este cemento posee resistencia moderada al ataque
de sulfatos debido a ciertas limitaciones en su composición.
?
1mcyc
Capítulo 4
Ingredientes
En ocasiones llamado cemento de calor moderado, está en
una categoría intermedia entre el cemento Tipo 1y el Tipo IV
de bajo calor. Sin embargo, si se desea un calor moderado de
hidratación, el límite opcional en el calor de hidratación debe-
ría mencionarse cuando se especifique o se compre.
Tipo 111- El cemento portland de alta resistencia temprana a
menudo seproducemoliendo más fino el clínkerTipo lo alte-
rando la composición química del cemento.
Tipo IV- Cemento portland de bajo calor. No se fabrica ac-
tualmente en los Estados Unidos y su producción es limitada
en otras partes.
Tipo V- Cemento portland resistente a los sulfatos con lími-
tes apropiados en su composición.
Por otro lado, el cemento portland también se puede especifi-
car de acuerdo con la norma ASTM C 1157 (Especificaciones
Estándar de Desempeño para el Cemento Hidráulico) en los
siguientes grupos: Tipo GU- uso general; Tipo HE- alta re-
sistencia temprana; Tipo MS- resistencia moderada a los sul-
fatos; Tipo HS- alta resistencia a los sulfatos; Tipo MH-
calor moderado de hidratación; y Tipo LH- bajo calor de hi-
dratación. El cemento portland también se emplea para fabri-
car cementos mezclados de acuerdo con las normas ASTM C
595 o ASTM C 1157.
36.. ¿Cuál fue el primer uso del cemento portland?
El cemento portland se usó por primera vez en la preparación
de morteros. A medida que iba creciendo la confianza en el
cemento portland, sólo se tuvo que ;;¡vanzar un pequeño tre-
cho para pasar de su uso exclusivo para mortero de mampos-
tería de piedra a su empleo con rocas quebradas en pequeños
fragmentos mezclados con mortero para formar un concreto.
Empezando con la aceptación general del concreto reforzado
en el siglo XIX, el cemento portland se convirtió rápidamente
en uno de los principales productos manufacturados del co-
9

()
1mcyc
mercio. En la segunda mitad del siglo XX, el uso del cemento
portland siguió ampliándose hasta nuestros días en que casi
no hay alguna construcción grande o pequeña que se realice
sin la ayuda.delconcretohecho con cemento portland enalgu-
naparte de la obra. En 1999, el consumo de cemento portland
en los Estados Unidos alcanzó los 105 millones de toneladas
métricas.
37. ¿Cuál es la materia prima que se usa en la fabricación
del cemento portland?
Los dos materiales principales a partir de los cuales se fabrica
el cemento portland son: un material con alto contenido decar-
bonato de calcio, como puede ser piedra caliza, greda, conchas
omarga, yun material con alto contenido de síliceyalúminatal
como arcilla, pizarra o escoria de fundición de alto horno.
También se necesita una pequeña cantidad de hierro. En algu-
nas ocasiones los materiales principales se combinan en depó-
sitos que se presentan en la naturaleza. Se necesitan controlar
las proporciones de materia prima para garantizarun producto
uniforme.
38.¿Cómo se fabrica el cemento portland?
Los materiales básicos se muelen finamente, se mezclan per-
fectamente y se calientan hasta que empieza la fusión (a una
temperatura cercanaa lo~ 1480°C),generalmenteen hornos ro-
tatorios, quepueden llegaraalcanzarmás de 21Om de longitud
y 5 mde diámetro. El material parcialmentefundido (sinteriza-
ºo) que se extrae del horno constituye el clínker de cemento
portland constituido por partículas bastante redondeadas con
tamaños hasta el correspondiente a una pelota de golf. El clín-
kerse enfría y se muele hasta formar un polvo muy fino, que es
el cemento portland. Durante la molienda se agrega unapeque-
ña cantidad (del orden de 2 a 5% en peso) de sulfato de calcio
(yeso)para controlarlas propiedades defraguado (véase lapre-
gunta 10). Para el caso de cementos con aire incluido, la adi-
cióndel inclusorde airese hace en el momento de la molienda.
39. ¿Cuál es la finalidad del sulfato de calcio (yeso)?
Para cementos modernos, la rapidezde rigidizaciónde lapas-
ta de cemento se debería controlar dentro de ciertos límites
para lograr que el cemento sea un producto útil. Si las reaccio-
nes fueran demasiado rápidas, dando lugar a un fraguado rá-
pido, el concreto se endurecería demasiado pronto (véase la
pregunta 14). Si es demasiado lento, el retraso para desarro-
llarresistencia resultaría objetable. La rapidez inicial de reac-
ción deberá por lo tanto controlarse. Esto se logra controlando
la cantidad de sulfato de calcio (yeso (eaS04 2H20] ode yeso
con anhidrita (eaS04]) que se le agrega al cemento durante la
molienda.
Los químicos especializados en cemento consideran que para
cada combinación de materiales básicos y de finura hasta la
cual se muele el cemento, existeuna cierta cantidad óptima de
sulfato de calcio que proporciona los mejores resultados para
el producto cuando se usa a una temperatura dada, es decir, la
resistencia más alta, la contracción más baja al secado, y la
10
menor expansión al humedecerse. Este valor óptimo varía
con el uso de aditivos químicos. Los fabricantes deberían co-
nocer los requisitos de su propio material. Se aplica un límite
máximo en el sulfato de calcio (en función del S03) en las es-
pecificacionesque seprescriben actualmente para el cemento
poFtland (ASTM C 150) y para cementos hidráulicos mezcla-
dos (ASTM e 595). La norma ASTM e 1157 es una especifi-
cación no obligatoria basada enteramente en el desempeño y
aplicable al cemento portland y a cementos mezclados sin
ningún límite en su composición.
40. ¿Se ven afectadas las reacciones de hidratación y las
propiedades resultantes del cemento por las diferencias
en las materias primas o en las proporciones de las fases
del clínker?
Sí. Al aumentar por ejemplo la proporción de caliza a sílice,
se incrementa la rapidez de generación de resistencia así
como la rapidez de liberación del calor. Porotro lado, la resis-
tencia del concreto al ataque de sulfatos es generalmente in-
versamente proporcional al contenido dealuminato tricálcico
(e3A) en el cemento (Aei 225R).
41. ¿En que forma afecta la finura a la cual se muele el
clínker a las propiedades del cemento?
Al aumentar la finura se incrementa la rapidez de hidratación
del cemento, lo cual a su vez aumenta la rapidezde desarrollo
deresistencia así como la rapidez de liberación de calorcomo
en el caso del cemento Tipo III en comparación con el de Tipo
I (ASTM e 150). El aumento de la finura de un cemento tam-
bién incrementa la cantidad de agua de mezclado necesaria
para alcanzar una cierta consistencia y reduce la cantidad de
sangrado del concreto.
42.¿Qué aspectos del proceso de fabricación afectan las
propiedades del cemento?
Las fases iniciales en el clínker se generan en parte a tempera-
turas inmediatamente por debajo de la correspondiente a la fu-
sión incipiente amedida que el clínkerempieza a enfriarse. Por
lo tanto, la rapidez de enfriamiento es importante. Las propor-
ciones de estas fases se controlan a través de la composición
química de las materias primas que se alimentan al horno. Las
proporciones de las fases y la finura que se alcanza al moler el
clínker controlan muchas de las proporciones del cemento.
43. ¿A qué se le llama falta de sanidad en el cemento
portland, y cómo se detecta y se previene?
El concreto que evidencia una expansión excesiva después
del fraguado se dice que contiene cemento defectuoso. En
épocas anteriores, esto constituía un serio problema para el
concreto. En años más recientes, con una mejor fabricación,
ensaye y controles prácticamente se ha eliminado el cemento
defectuoso. La falta de sanidad es causada por la cal yel mag-
nesio libres en el clínker en cantidad suficiente como para
que, al hidratarse, puede llegar a presentarse expansión y da-
ños excesivos en el concreto. La presencia de estos efectos se

,...
l
detecta en laprueba A:STM C 151 de expansión en autoclave.
La falta de sanidad se.puede evitar al minimizar estos consti-
tuyentes expansivos.
44. ¿Cuál es la caus~ del fraguado falso?
El fraguado falso es una forma de endurecimiento prematuro
de la pasta de concreto (véase la pregunta 14) que tiene lugar
entre uno y cinco minutos después del mezclado. El fraguado
falso sepuede eliminar mediante un mezclado continuo o vol-
viendo a mezclar y es posible que no se note en las obras don-
de se emplea concreto entregado en revolvedoras de camión o
producido en plantas centrales mezcladoras y que es agitado
durante el transporte al sitio. La causa más común es la pre-
sencia de yeso que se ha deshidratado parcialmente para for-
mar yeso mate o de Paris (CaS04-~H20), el cual se produce
cuando la temperatura de molienda es demasiado alta. Poste-
riormente, cuando se agrega agua al cemento, el yeso de París
inmediatamente empieza a hidratarse para formar yeso y se
endurece. Con el remoldeado se rompe esta rigidez y se per-
mite la hidratación normal. Para mantener la temperatura por
debajo del punto de deshidratación del yeso, el clínker deberá
enfriarse antes de la molienda.
45. ¿Qué significa "cemento caliente"?
Entre el momento de l¡t molienda del cemento y su entrega en
donde vaa ser usado paraprepararconcreto, casi no hay opor-
tunidad de que pierda calor, sobre todo cuando las actividades
de construcción están en su nivel máximo y las instalaciones
están muy comprometidas como para poder cumplir con las
entregas. El concreto caliente en climas cálidos está sujeto a
una gran pérdida de humedad por evaporación y por endure-
cimiento rápido, lo cual afecta las operaciones de colocación
y el potencial de agrietamiento. Debido a que el cemento re-
cién salido de los molinos está más caliente que los demás
materiales, se le considera frecuentemente como laúnica cau-
sa del problema. Esto dio lugar al término "cemento calien-
te". Resulta prudente fijar un límite máximo del orden de
77°C en la temperatura del cemento en el momento de inte-
grarse al concreto (ACI 305R).
46. ¿Qué cambios notables han tenido lugar en las propie-
dades del cemento portland que se fabrica en los Estados
Unidos en los últimos 20 años?
Los cambios más notables en la fabricación del cemento
portland fueron el resultado de la necesidad de obtener mayo-
res resistencias tempranas en el concreto. La industria del ce-
mento pudo lograr esto aumentando el calcio y, por ende, el
contenido de C3S y la finura, cuyo efecto fue el aumento casi
equivalente de la resistencia a los siete y a los 28 días.
En general, estos cambios han producido un cemento Tipo I
con características muy semejantes a las correspondientes al
tradicional Tipo III de alta resistencia temprana. En algunas
partes de los Estados Unidos se han obtenido resistencias
tempranas más altas en el concreto usando cementos Tipo 11 y
Tipo V de mayor finura. Un cambio importante también se ha
osmcyc
tenido con el uso de microscopía para controlar la composi-
ción y la microestructura del clínker (ACI 225R).
47. ¿Qué cambios en la práctica estadounidense se han te-
nido para explicar por qué el cemento Tipo IV rara vez se
producey por quéseusantan poco los cementos Tipo V?
El cemento Tipo IV ya no se fabrica, y el cemento Tipo V no
tiene una granproducción en los Estados Unidos porque exis-
ten formas más efectivas de controlar la temperatura y el ata-
que de sulfatos mediante el empleo de puzolanas y de escoria
que se pueden conseguir con gran facilidad (ACI 201.2R).
48. ¿Cómo afectan las características del cemento a la re-
sistencia a la compresión?
La resistencia a la compresión del cemento se ve afectada
principalmente por el contenido relativo de cal (CaO) y por la
finura. Mayor cantidad de cal en la composición del cemento
portland significa una mayor fase C3S, lo cual proporciona
una resistencia temprana más alta para una finura dada en
comparación con la fase C2S. Además, una mayor finura para
un mismo contenido de cal representa una resistencia tempra-
na más alta. Todos los cementos portland se comportan más o
menos de manera semejante, aunque la ganancia en resisten-
cia con la edadno siempre es la misma. Algunos cementos ad-
quieren resistencia más rápidamente al principio, mientras
que otros muestran un aumento mayor en etapas posteriores.
Esto es válido no solamente para los tipos de cemento
portland incluidos en la norma ASTM C 150 sino también,
dentro de ciertos límites, para cementos del mismo tipo pro-
ducidos en plantas diferentes.
4.1.2 Escoria molida
49. ¿Qué es la escoria de fundición de alto horno molida y
granulada (GGBFS por sus siglas en inglés)?
La escoria de fundición de alto horno es el producto no metá-
lico constituido esencialmentepor silicatos y por aluminosili-
catos de calcio y por otras bases que se forman en una
condición derretida simultáneamente con hierro en un alto
horno. La escoria granulada es el material granular vidrioso
formado al enfriarse rápidamente la escoria derretida. La
GGBFS es de hecho un cemento hidráulico. Sin embargo,
cuando la GGBFS se mezcla con agua, la hidratación inicial
es mucho más lenta que la del cemento portland al mezclarse
con agua; por lo tanto, el cemento portland o las sales de los
metales alcalinos, principalmente sodio y potasio o cal, se
usan para aumentar la rapidez de reacción de la GGBFS (ACI
233R). El índice de actividad de la norma ASTM C 989 con
frecuencia se usa como criterio básico para evaluar el poten-
cial relativo como cementante de una GGBFS. Las escorias
se clasifican en tres grados (80, 100 y 120) con base en sus
respectivas resistencias del mortero al mezclarse con una
masa igual de cemento portland (ASTM C 989).
11
1

o
•mcyc
50. ¿Cuáles son las ven~ajas de usar la GGBFS?
Los productos de hidrat~ción de la GGBFS se encuentra ge-
neralmente que tiene unaconsistencia más gelatinosa (menos
cristalina) que la de los productos de hidratación del cemento
portland; por lo tanto, los primeros reducen la permeabilidad
de la pasta de cemento (ACI 233R). Las escorias se usan en
Jugar del cemento portland en cantidades que varían típica-
mente entre 25 y 70% de la masa total del material cementan-
te. Los concretos a base de escoria presentan mayores
resistencias a largo plazo a pesar de que la generación de su
resistencia temprana es menor que la de Jos concretos de ce-
mento portland. También tienen menor permeabilidad y una
mayor durabilidad. Las GGBFS generalmente cuestan menos
que el cemento portland.
4.1.3 Puzolanas
51. ¿Qué es una puzolana?
Unapuzolana es un material silícico o silícico-alumínoso que
en sí mismo posee poco o nulo valor cementante pero que, en
forma finamente dividida y en presencia de humedad, reac-
ciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperatu-
ras ordinarias para constituir compuestos que tienen
propiedades cementantes. Es por ello que se clasifica como
material cementante. Existen puzolanas tanto naturales (ACI
232.1 R) como artificiales (ceniza volante, ACI 232.2R y hu
mo de sílice,ACI 234R). La descripción de los distintos tipos
de puzolanas y las especificaciones para las mismas se pre-
sentan en las nonnas ASTM C 618 y ASTM C 1240.
52. ¿Qué función desempeña una puzolana en el concreto?
Como Jo indica la definición, una puzolana se combina con
hidróxido de calcio en el concreto para formar silicato de cal-
cio hidratado, similar al que se produce en la hidratación del
cementoportland. Con esto se mejora la resistencia, la imper-
meabilidad y la resistencia a los sulfatos y se reduce la expan-
sión inducida por la reacción álcali-sílice que de otra manera
podría tener lugar(véase la pregunta 109). El uso de las puzo-
lanas puede aumentar o disminuir la demanda de agua depen-
diendo de la forma de las partículas, de la textura superficial y
de la finura.La ceniza volante generalmente disminuye la de-
manda de agua. La mayoría de las otras puzolanas aumentan
la demanda de agua. Las puzolanas disminuyen el sangrado
debido a su finura y reducen el aumento máximo de tempera-
tura cuando se emplean en grandes cantidades (más de 15%
en peso de material cementante) debido a la menor rapidez de
las reacciones químicas lo cual disminuye el aumento de tem-
peratura.
53. ¿Cómo se usa una puzolana en el concreto?
Se usa como parte del material cementante ya sea como parte
del cemento hidráulico mezclado (ASTM C595, ASTM C
1157) o como un ingrediente separado que se le agrega en la
revolvedora de concreto.
12
54. ¿Cuáles son los beneficios de una puzolana en el con-
creto masivo o en el concreto estructural masivo?
Si se usa como una porción del material cementante en gran-
des cantidades (generalmente más del 15% en peso del mate-
rial cementante, dependiendo de la magnitud y del tiempo del
requisito de resistencia), una puzolana reduce el aumento de
temperatura hasta en la mitad de la que pudiera haberse gene-
rado en el cemento portland, lo cual contribuye a controlar el
diferencial de temperaturaque produce el agrietamiento debi-
do al enfriamiento (ACI 207.1R). La reacción química conti-
nua de la puzolana con la cal mantiene y acelera el desarrollo
de resistencia a edades posteriores de mucho más de 28 días,
sobre todo cuando la puzolana se emplea en grandes cantida-
des en un concreto con baja cantidad de material cementante
(concreto pobre).
55. ¿Por qué es particularmentedeseable el uso de una pu-
zolana efectiva en estructuras hidráulicas, de tratamiento
de agua y de protección ambiental, así como para revesti-
mientos de túneles y canales?
La presencia continua de humedad en el servicio garantiza la
combinación máxima última de cal y puzolana y con esto se
mejoran las propiedades y los beneficios mencionados ante-
riormente, sobre todo al reducir la penneabilidad.
56. ¿Son todas las puzolanas iguales?
No. Es por tanto importante asegurarse de que una puzolana
propuesta satisface los requisitos especificados y es particu-
larmente adecuada en cualquier aspecto específico deseado,
como puede ser la reducción de la expansión derivada de la
reacción álcali-sílice o la disminución de la tasa de incremen-
to de la temperatura.
57. ¿Aumenta la demanda de agua de mezclado con el uso
de una puzolana?
En general, la ceniza volante reduce la demanda de agua unos
cuantos puntos porcentuales, mientras que la mayoría de las
demás puzolanas aumenta la demanda también algunos pun-
tos porcentuales (ACI 232R). El humo de sílice en dosis altas
tendrá un gran efecto en el aumento de la cantidad de agua ne-
cesaria para alcanzar la trabajabilidad deseada debido a su
gran área superficial, aunque esto casi siempre se compensa
usando un aditivo reductor de agua de alto rango (ACI 234R).
El humo de sílice en pequeñas cantidad(% en peso del mate-
rial cementante) reduce la demanda de agua porque llena Jos
huecos entre los granos de cemento ocupados por agua que
desplaza al agua atrapada. En cantidades altas, el empacado
de las partículas está completo en su mayor parte y el exceso
de humo de sílice agrega más área superficial y por lo tanto
aumenta la demanda de agua.
58. Cuando se usa una puzolana, ¿trae como resultado
mayor agrietamiento por contracción en las estructuras
de concreto en servicio?

1
[1
No, siempre y cuando ,se sigan los procedimientos de curado
adecuados. Estructura~ semejantes en condiciones similares
climáticas y de servicio no evidencian una diferencia percep-
tible en el número o el ancho de las grietas, independiente-
mente de si se usa o no puzolana en el concreto.
r
59. ¿En qué forma afecta el uso de la puzolana a la resis-
tencia del concreto al congelamiento y deshielo?
Si el concreto contiene agregados sanos así como la cantidad
especificada de aire incluido, y se le cura hasta desarrollar una
resistencia a la compresión del orden de 24 MPa antes de que
tengan lugar varios ciclos de congelamiento y deshielo, su
comportamiento al congelarse y descongelarse debería ser
muy satisfactorio independientemente de si contiene o no una
puzolana.
60. ¿Cómo se manejan las puzolanas en la obra?
Esencialmente del mismo modo que el cemento portland, a
granel o en sacos y se dosifica por peso en la revolvedora, a
excepción del humo de sílice que en ocasiones se dosifica
como un lodo (véase la pregunta 65).
61. ¿Es la puzolana un aditivo?
Sí, las puzolanas son aditivos (véase la pregunta 85). Posible-
mente la ceniza volante Clase C (véase ASTM C 618) se de-
'hería clasificar como un cemento hidráulico, al igual que la
escoria de fundición de alto horno (véase la pregunta 64).
4.1.3.1 Puzolanas naturales
62. ¿Qué es una puzolana natural?
Una puzolana natural es una puzolana cruda o calcinada que
se encuentra en depósitos naturales. Se dice que un material
está "calcinado" cuando se ha calentado por debajo de la tem-
peratura de fusión para alterar su composición o su estado fí-
sico. Una puzolana cruda es un material natural que tiene las
propiedades de una puzolana, como es el caso de tobas volcá-
nicas o piedra pómez, pedernal opalino y pizarras, arcillas y
tierras de diatomeas.
4.1.3.2 Ceniza volante
63. ¿Qué es la ceniza volante?
La ceniza volante es un residuo finamente dividido derivado
de la combustión de carbón molido o pulverizado y que es
transportado por los gases de combustión (ACJ 116R). En la
norma ASTM C 618 se proporciona la clasificación para la
Clase F y la Clase C.
64. ¿Todas las cenizas volantes se comportan de manera
semejante?
No. La ceniza volante de Clase F contiene poco óxido de
calcio y es puramente puzolánica; la ceniza volante Clase C
tiene típicamente un alto contenido de óxido de calcio y ce-
~
1mcyc
menta por sí sola. Las cenizas volantes también pueden tener
otros constituyentes químicamente reactivos. Todas las ceni-
zas volantes poseenpropiedades puzolánicas. Ellas tienen di-
ferentes características en cuanto a desarrollo de resistencia y
de resistencia al ataque químico.
4.1.3.3 Humo de si/ice
65. ¿Qué es el humo de sílice?
El humo de sílice es un subproducto resultante de la reduc-
ción de cuarzo de alta pureza con carbón o coque y virutas de
madera en un horno de arco eléctrico durante la producción
de silicio puro o de aleaciones de ferrosilicio (AC1234R). Es
un material muy fino. El tamañopromedio de una partícula de
vapor de silicio es del orden de 100 veces menor que el de una
partícula promedio de cemento portland. Actúa como rellena-
dar ("filler") mineral y también como una puzolana, para
producir concreto de alta resistencia y de baja permeabilidad.
El humo de sílice se comercializa en diferentes formas: como
sale del horno, densificado o compactado, y como lodo.
4.1.4 Cementos mezclados
66. ¿Quéson los cementos mezclados?¿Tienenespecifica-
ciones estándar?
La norma ASTM C 595 contiene especificaciones basadas en
prescripciones para cementos mezclados específicos consti-
tuidos por clínker de cemento portland molido o mezclado
con proporciones adecuadas de escoria granulada de fundi-
ción de alto horno o de puzolanas naturales o artificiales. En-
tre éstos se incluye el cemento portland de escoria de alto
horno, el cemento portland puzolánico, y el cemento de esco-
ria de fundición. La ASTM también proporciona una especi-
ficación basada en desempeño que no tiene requisitos de
prescripción (ASTM C 1157).
4.1.5 Cementos expansivos
67. ¿Qué es el cemento y el concreto expansivo de contrac-
ción compensada?
El cemento expansivode contracción compensada (ASTM C
845) se usa para preparar concreto de contracción compensa-
da que minimiza las tendencias al agrietamiento causadas por
el secado por contracción en losas, pavimentos y estructuras
de concreto (ACI 223R). Cuando la fricción de la subrasante,
el acero de refuerzo u otras partes de la estructura restringen
un pavimento, una losa de piso o un miembro estructural du-
rante la contracción por secado, se generan esfuerzos de ten-
sión. El concreto de contracción compensada se dosifica de
tal manera que el concreto aumentará de volumen después de
fraguado y durante el endurecimiento a edades tempranas.
Cuando está debidamente contenido porel acero de refuerzo,
la expansión provocará tensión en el refuerzo y compresión
en el concreto. Con el secado subsiguiente, en vez de inducir
un esfuerzo de tensión que podría conducir a agrietamiento,
la contracción simplemente reduce o alivia la deformación
13
1
!

~
amcyc
por compresión causaqa por la expansión inicial del concreto
de contracción compensada.
4.2 Agua
r
68. ¿Se puede usar cualquier fuente de abastecimiento de
agua como agua de mezclado?
Cualquier agua que sea potable (bebible) es aceptable como
agua de mezclado. Cierta agua que no sea potable también
puede ser adecuada para el concreto. Sin embargo, se deben
realizar pruebas para determinar si las propiedades deseadas
se pueden alcanzar. Los criterios de aceptación para el agua
de mezclado se presentan en lanormaASTM C 94. Las impu-
rezas que hacen que el agua no sea adecuada para beber pue-
den afectar el tiempo de fraguado, la resistencia, el acabado y
la resistencia a la degradación. Las pruebas pertinentes po-
drían indicar si hay posibilidad de que ocurra un comporta-
miento inaceptable. El agua salada no deberá usarse como
agua de mezclado para concreto con acero de refuerzo.
4.3 Agregados
4.3.1 Agregadosfinos .Y gruesos
69. ¿Qué son los agre.gados?
Los agregados son materiales granulares, tales como arena,
grava, piedra triturada, fragmentos de concreto de cemento
hidráulico, o escoria de hierro de fundición de alto horno en-
friada al aire, que seusanjuntocon el cemento hidráulico para
producir ya sea concreto o mortero. Se dividen en dos grupos
de acuerdo asu tamaño, como agregado grueso (material rete-
nido en la malla de 4.75 mm (No. 4)), y agregado fino (mate-
rial que pasa la malla de 4.75 mm (No. 4)) (ACI 221R).
70. ¿Cuáles son los requisitos importantes para almace-
nar y manejar el agregado y obtener uniformidad en el
concreto entre una mezcla y otra?
El manejo erróneo o excesivo y el almacenamiento inadecua-
do del agregado procesado puede dar lugar a uno o a los tres
problemas principales que pueden afectar las propiedades de
las mezclas de concreto. El primero es la segregación, la cual
destruye la uniformidad de la granulometría. El segundo es la
contaminación, o la inclusión accidental de material perjudi-
cial. Un tercer problema es el mantenimiento de un contenido
unifonne yestable de humedad en los agregados al ser dosifi-
cados (ACI 304R, ACI 221R). Un método práctico de dismi-
nuir la segregación a un mínimo en el agregado grueso
consisteen separarel materialen varios tamaños departículas
y dosificar estas fracciones por separado. A medida que de-
crece el intervalo de tamaños de cada fracción y el número de
separaciones por tamaños aumenta, la segregación se reduce
todavía más.
El agregado grueso se produce en varios tamaños nominales
máximos de acuerdo con la norma ASTM C 33. El agregado
14
fino también está incluido en la norma ASTM C 33. El agre-
gado fino está generalmente húmedo y por lo tanto raramente
se segrega durante el manejo y la dosificación.
71. ¿Por qué se usa una granulometría combinada de
agregados?
La granulometría combinada de agregados finos y gruesos se
especifica para garantizar que se obtiene una cantidad satis-
factoria de agregado con una mínima cantidad de huecos.
Esto permitirá el uso de una mínima cantidad de pasta (aguay
material cementante) en el concreto, mejorando con ello laes-
tabilidad dimensional y la durabilidad.
4.3.2 Agregados depeso volumétrico normal, bajo y alto
72. ¿Se clasifican los agregados de acuerdo con su peso vo-
lumétrico?
Sí. A los que se usan para hacer concreto de densidad normal
se les llama agregados de peso volumétrico normal. A aqué-
llos para concreto de baja densidad (históricamente conocido
como concreto "ligero") que tienen un peso volumétrico se-
cado al aire a 28 días generalmente dentro del intervalo de
1440 a 1850 kg/m3
, se les denomina agregados de bajo peso
volumétrico. Porúltimo, a los que se empleanen concretos de
alta densidad, con peso volumétrico variando entre cerca de
2880 y 5600 kg/m3
, se les conoce como agregados de alto
peso volumétrico (ACI 221R, ACI 213R).
73. ¿Cuáles son las ventajas de los agregados de bajo peso
volumétrico?
Los agregados de bajo peso volumétrico se usan para producir
concreto debajadensidad.Tienen muchas ymuyvariadas apli-
caciones: marcos y pisos de edificios de varios pisos, paneles
para revestimiento exterior de estructuras, techos de cascarón,
placas en V (plegadas), puentes, elementos pretensados o pre-
colados de todos tipos incluyendo estructuras marinas, y otras
aplicaciones en las que se deseen grandes reducciones en la
cargamuerta(ACI 213R). Además, los agregados de bajopeso
volumétrico proporcionan aislamiento tém1ico, curado interno
(el agua absorbida puede liberarse para hidratación durante el
curado), y mejor compatibilidad entre la pasta y el agregado
(menor módulo de elasticidad del agregado). También existen
concretos no estructurales de baja densidad que tienen un peso
volumétrico secado al horno de 800 kg/m3
o menores. Estos
concretos adquieren su baja densidad mediante la incorpora-
ción de agregados de bajo peso volumétrico, inclusión de aire,
o espuma preformada. Dichos concretos se usan comúnmente
en sistemas de techo plano para los cuales se tienen como ven-
tajas el valorde aislamientoy mejorresistencia contra incendio
(ACI 523.1R, ACI 523.2R).
74. ¿Qué son los agregados de alto peso volumétrico?
Los agregados de alto peso volumétrico generalmente están
formados por minerales o rocas de alta densidad, o por mate-
riales artificiales, tales como acero o hierro. Los agregados de

alto peso volumétrico se usan para producir concreto que tie-
ne una densidad mayor que la normal, generalmente como
barrera contra la radiación 9para aplicaciones en las que se
necesita concreto de alta densidad como contrapeso, como
lastre, o para estabilización. El concreto de alta densidad se
puede usar para atenuar el sdnido o las vibraciones y para me-
jorar la resistencia a la abrasión en instalaciones industriales
(Aei 22JR).
4.3.3 Características y efectos de los agregados en las pro-
piedades del concreto
75. ¿Cuál es el requisito más importante de un agregado
de concreto?
Los agregados deben ser resistentes a la degradación y no pre-
sentar reacciones perjudiciales bajo las condiciones a las que
estará expuesto. Los constituyentes que reaccionan negativa-
mente en un agregado que de otra manera sería satisfactorio se
volverán inocuos si se usa con un cemento portland que tenga
un contenido suficientemente bajo de álcalis o cuando se usa
una cantidad suficiente de puzolana o de escoria. Se recomien-
da probar el agregadojunto con los materiales propuestos para
la obra y tomando en cuenta la disponibilidad de álcalis en
fuentes externas, tales como" sales para derretir el hielo.
76. ¿Afecta la selección de los agregados a la durabilidad
del concreto? ·
Sí. La selección de Jos agregados que son estables y durables
en sí mismos siempre ha sido un requisito primario para lo-
grar un concreto durable. Sin embargo, Jos últimos avances
han demostrado que en ocasiones los agregados que son dura-
bles por sí mismos pueden presentar reacciones perjudiciales
con Jos álcalis del cemento o en algún otro lado. (véase la pre-
gunta 109),
77. ¿Cómosepuedegarantizarqueun agregadoseadurable?
Los agregados durables se pueden garantizar mediante el co-
nocimiento de su comportamiento anterior bajo condiciones
semejantes a las que se esperan para la estructura en cuestión.
Donde sólo se disponga de materiales nuevos o no probados,
se justifican los exámenes hechos por un petrógrafo en Jos
bancos y en el laboratorio, así como las pruebas de laborato-
rio, en el caso de estructuras importantes. La especificación
ASTM e 33 para agregados de concreto debería servir como
guía de las características que se van a investigar. Donde se
vaya a necesitar que el concreto searesistente a ciclos severos
de congelamiento y deshielo mientras está saturado, se debe-
rá usar la norma ASTM e 666 Procedimiento A. En este pro-
cedimiento de prueba, los especimenes de concreto se
someten a ciclos rápidos de congelamientoy deshielo en agua
(Aei 20 l.R).
Las pruebas de sanidad delineadas en la norma ASTM e 88
pueden a veces resultar útiles aunque existe una incertidum-
bre considerable en cuanto a Jos límites adecuados de la espe-
cificación (Aei 221.R).
o1mcyc
Laprueba de barra de mortero establecida en lanorma ASTM
e 1260 debería usarse cuando se sospeche que los agregados
son susceptibles a la reacción álcali-sílice (ASR, por sus si-
glas en inglés). Las barras semantienen en una solución de hi-
dróxido de sodio a 80°C. Se considera que el agregado no es
reactivo si laexpansión de la barra es menorde un cierto valor
(Aer 221.R). La norma ASTM e 441 es el método de prueba
con el que se evalúa la efectividad de una puzolana o de una
escoria para prevenir expansiones excesivas debidas a la
reacción ASR. En estaprueba, se usa vidrio Pyrex como agre-
gado reactivo estándar. La puzolana o la escoria ensayada ca-
lifican como efectiva cuando la expansión de la barra de
mortero satisface ciertos criterios. Aunque con este método
se califica el tipo de puzolana o de escoria, no se establecen
las cantidades mínimas efectivas a menos que se ejecuten
pruebas con varios niveles de puzolana o de escoria (Aei
22l.R). En laprueba ASTM e 1293 intervienen especimenes
de concreto que se pueden usar para confirmar las indicacio-
nes de la norma ASTM e 1260.
La susceptibilidad del agregado a la reacción álcali-carbona-
to resulta mucho menos comúnque para la reacción ASR. Las
rocas con reacción álcali-carbonato tienenuna composición y
textura característica. Dichas rocas deberían ensayarse para
determinar la tendencia a expandirse en presencia de álcalis
(ASTM e 586).
78. ¿Cuáles son las características del agregado que pue-
den afectar en mayor grado la resistencia del concreto?
La geometría de la partícula, la textura superficial, el interva-
lo de variación del tamaño de las partículas, la combinación
de tamaños (granulometría), y la resistencia y módulo de
elasticidad del agregado son importantes. Un agregado con
un módulo muy alto contribuirá a la estabilidad volumétrica
peroaumentará la fragilidad. Un agregado compresible incre-
mentará el cambio volumétrico debido a contracción, pero
también aumentará la capacidad de deformación antes de
fracturarse, con lo cual se reducirá el agrietamiento.
79. ¿De qué manera afecta la textura superficial y la lim-
pieza del agregado a la resistencia del concreto?
Se afecta la adherencia de la pasta de cemento a las partículas
de agregado. La presencia o ausencia del suelo o arcilla como
material adherente, la rugosidad y la textura del agregado
afectan a la adhesión. Estas características tienen un mayor
efecto en la resistencia a la flexión que en la resistencia a la
compresión. El suelo afecta a la adherencia y el exceso de fi-
nos aumenta la demanda de agua, Jo puede a su vez reducir la
resistencia del concreto.
80. ¿De qué manera afecta la forma de las partículas a la
resistencia en los concretos con el mismo contenido de ma-
terial cementante?
La forma de las partículas afecta principalmente a la relación
a/mc por su efecto de la demanda de agua y en la cantidad de
pasta necesaria para la trabajabilidad de una mezcla dada. Por
15

1
1mcyc
otro laso, la adherencia con la pasta de cemento se puede de-
bilitar debido a la acumulación de agua de sangrado bajo las
áreas superficiales relativamente grandes de las partículas
planas del agregado. Pará una misma relación a/mc, el con-
creto con agregado de piedra triturada generalmente tiene una
mayor resistencia a la flexión que el concreto mezclado con
agregado de grava redondeada.
81. ¿De qué manera afecta la granulometría a la resisten-
cia del concreto?
Cuando la relación a/mc es la misma y las mezclas son plásti-
casy trabajables, cambios importantes en la granulometría no
tendrán un efecto importante en la resistencia del concreto. El
efecto principal inducido por el cambio en la granulometría
del agregado es el de variar la cantidad de material cementan-
te y el agua necesaria para que la mezcla sea trabajable con la
relación a/mc deseada.
82. ¿Afecta el tamaño nominal máximo del agregado a la
resistencia para un cierto contenido de material cemen-
tante?
A medida que aumenta el tamaño nominal máximo del agre-
gado, la cantidad de agua necesaria para alcanzar la misma
trabajabilidad se reduce. Para el mismo contenido de material
cementante, la resistenc·ia será por lo tanto mayor debido a
que la relación a/mc es menor. Sin embargo, dentro del inter-
valo de alta resistencia, de más de 40 MPa, generalmente se
obtienen resistencias a la compresión más altas para un cierto
valor de almc con agregado de menor tamaño máximo nomi-
nal. Los datos de pruebas decompresión de concreto que con-
tienen agregados muy grandes, de 100 mm o mayores, son
contradictorios debido a limitaciones en el tamaño de los es-
pecimenes de prueba y de los equipos de ensaye.
83. ¿De que manera la resistencia de las partículas del
agregado afectan a la resistencia del concreto?
La resistencia del concreto se ve muy poco afectada por la re-
sistencia de las partículas del agregado, salvo cuando los
agregados tienen una resistencia menor que la resistencia de
la matriz. El hecho de que un agregado sea de bajo peso volu-
métrico no significa que tenga una baja resistencia. Algunos
agregados de bajo peso volumétrico como los de arcilla ex-
pandida son muy resistentes y se han usado paraproducir con-
creto con una resistencia por arriba de 70 MPa.
84. ¿De qué manera las características del agregado afec-
tan la permeabilidad y la contracción del concreto?
Las características del agregado son importantes para fines de
permeabilidad en cuanto a la reducción en la relación almc y
en el contenido de pasta, lo cual conduce a una menor per-
meabilidad. Si disminuye el contenido deagua o el módulode
elasticidad debido a las características del agregado, esto de-
beríadar lugara una reducciónen la contracción por secado.
16
4.4 Aditivos químicos
4.4.1 Inc/usores de aire, reductores de agua, controladores
delfraguado y otros
85. ¿Qué es un aditivo?
Un aditivo es un material diferente al agua, a los agregados, al
cemento hidráulico y a otras fibras de refuerzo usadas como
ingredientes de una mezcla recién preparada de concreto para
modificar sus propiedades de fraguado o de endurecimientoy
que se agrega al colado antes o durante el mezclado (ACJ
116R). Los aditivos modifican las propiedades del concreto o
del mortero para hacerlos más adecuados para el trabajo en
ciernes, o para fines de economía, o para cualquierotra finali-
dad como el ahorro de energía (ACI 212.3R). Las especifica-
ciones estándar relacionadas con los aditivos químicos
corresponden a las normas ASTM C 260, ASTM C 494 y
ASTM C 1017.
86. ¿Qué es un aditivo inclusor de aire?
Es un aditivo que induce el desarrollo de un sistema de burbu-
jas de aire microscópicas en la pasta de cemento durante el
mezclado, generalmente para aumentar su resistencia al con-
gelamiento y deshielo así como para mejorar la trabajabilid:1d
(ACI 212.3R).
87. ¿Qué son los aditivos reductores de agua?
Los aditivos reductores de agua se usan para aumentar la re-
sistencia y trabajabilidad del concreto y para disminuir cos-
tos. Están fonnados por ciertos compuestos orgánicos o por
mezclas de compuestos orgánicos e inorgánicos para reducir
los requerimientos de agua de la mezcla para un cierto reveni-
miento. La reducción en la demanda deagua puede dar lugara
una disminución de la relación a/mc para un revenimiento
dado y para un cierto contenido de cemento, a un aumento en
el revenimiento para una misma relación a/mc e igual conte-
nido de cemento, o a una disminución del contenido de ce-
mento (ahorro en costo) para un valor constante de a/me y de
revenimiento (ACI 212.3R).
88. ¿Cuáles son los aditivos para controlar el fraguado?
Los aditivos controladores del fraguado se usan para modifi-
car el tiempo de fraguado (ACI 212.3R).
Los aditivos retardantes extienden el tiempo de fraguado. Se
emplean en climas cálidos para compensar por los efectos de
las altas temperaturas. Los aditivos acelerantes reducen el
tiempo de fraguado y aceleran el desarrollo de resistencia
temprana. Se usan en climas fríos para compensar los efectos
de las bajas temperaturas.
89. ¿Cuáles son los otros aditivos?
Existen otros aditivos para mejorar las propiedades del con-
creto y para mejorar el comportamiento de las estructuras
(ACI 212.3R). Por ejemplo, se pueden conseguir aditivos

para reducir la corrosión usados en la protecc1vn del acero de
refuerzo contra la corrosióN (ACI 212.3R, 222R, 224.1R).
Los aditivos reductores de la contracción reducen la contrac-
ción por secado y minimiz~n el agrietamiento. Entre otros
aditivos especializados están los siguientes: aditivos para ge-
nerar gas, aditivos para inyeéciones de mortero, aditivos para
producir expansión, aditivos para adherencia, ayudas de
bombeo, aditivos colorantes, aditivos floculantes, aditivos
fungicidas, gennicidas e insecticidas, aditivos a prueba de hu-
medad, aditivos reductores de permeabilidad, aditivos para
evitar el arrastre de partículas, y aditivos químicos para redu-
cir la expansión debida a la reacción álcali-sílice.
4.4.2 Efectos en las propiedades del concreto
90. ¿Es siempre igual el comportamiento de diferentes
aditivos de un cierto tipo?
Jo siempre. Generalmente se comportan de manera semejan-
h.: pero dentro de diferentes intervalos de variación y en oca-
siones con resultados insuficientes o inesperados. La razón
para esto está en la gran variedad en la composición de todos
los ingredienh:s del concreto, sobre todo del material cemen-
tante. Entre esta variedad están los aditivos, aunque se ha
puesto un gran empeño por parte de los productores para pro-
porcionar un producto con poca variación. Los cambios en la
temperatura y la posible incompatibilidad entre los ingre-
dientes pued~?n afectar d co111portamiento de los aditivos.
91. ¿Cómo se puede determinar que un aditivo cumplirá
con la finalidad esperada?
La mejor manera es probarlo con los materiales del concreto
que se van a usar en la obra y medir cuidadosamente las pro-
piedades de interés en mezclas semejantes con y sin las dosi-
ficaciones recomendadas del aditivo propuesto, pero con un
revenimiento y un contenido de aire similares. El concn.:to y
las temperaturas ambiente también deberán ser representati-
vas de las condiciones existentes en la obra. En las nonnas
ASTM C 233 y C 260 se describen esas pruebas y se propor-
cionan especificaciones para los aditivos inclusores de aire.
En las normas ASTM C 494 y C 1O17 se hace lo mismo para
los aditivos químicos relacionados con reducción de agua, re-
tardantes del fraguado y acelerantes del fraguado.
Cuando el tiempo u otras condiciones no permiten los ensayes
adecuados, se deberá investigar con detenimiento el récord de
servicio del aditivo con materiales semejantes, sobre todo con
los materiales cementantes. Si el trabajo ya se ha iniciado, las
pruebas en el sitio tendrán cierta utilidad, pero rara vez tienen
el control y la precisión del trabajo de laboratorio. Además, las
pruebas de laboratorio hechas con mucha anticipación a la
constmcción dan oportunidad de ejecutar pmebas de resisten-
cia a edades posteriores así como pruebas de otras propiedades
del concreto endurecido, tales como resistencia al congela-
miento y deshielo y penetración de clomros.
'1mcyc
92. ¿Cómo se pueden medir confiablemente dosis relati-
vamente pequeñas de un aditivo y vaciarlas en la revolve-
dora?
Los aditivos generalmente se dosifican como líquidos en fun-
ción del volumen, lo cual permite agregarlo en cantidades pe-
queñas. La mayoría de los fabricantes de aditivos
proporcionan el equipo para dosificar sus productos con pre-
cisión. Entre esos equipos se incluye un método visual para
verificar que el aditivo se ha proporcionado correctamente y
se ha vaciado en la mezcla de concreto. Cuando se usan dos o
más aditivos para un mismo concreto, se debe tener cuidado
de evitar que se mezclen entre sí los aditivos antes de integrar-
los al concreto. Debido a que el tiempo de adición de aditivos
químicos puede influenciar sus efectos sobre el fraguado del
concreto, resulta importante agregarlos en el mismo punto
dentro del ciclo de mezclado de cada una de las coladas. Se re-
comienda en general vaciar el aditivo junto con el agua de
mezclado conforme ésta se introduce en la revolvedora. Los
dosificadores y los medidores visuales se deben limpiar fre-
cuentemente.
93. ¿La adición de más cemento hace las veces de los aditi-
'Os?
En general, no. La adición de más cemento resulta efectiva
únicamente en casos en los cuales más cemento puede mejo-
rar la trabajabilidad y reducir la relación a/mc, siempre y
cuando estas mejoras se puedan obtener hasta el grado desea-
do por el mismo costo. Además, más cemento puede resultar
efectivo en climas fríos para aumentar el calor de hidratación.
La adición de cemento no retardará el tiempo de fraguado en
climas templados, ni tampoco introducirá aire. Tampoco re-
ducirá el calor de hidratación ni el aumento de temperatura
dentro de la masa de concreto, a diferencia de otros aditivos
que lo harán cuando hacen posible reducir el contenido de ce-
mento. Por otro lado, la adición de cemento con más agua
daría como resultado mayor contracción por secado.
94. ¿Algunos de los aditivos reductores de agua inducen
sangrado?
Sí, algunos lo hacen, y esto puederesultar benéfico en concre-
tos para superficies planas en climas cálidos y áridos al mini-
mizar la contracción plástica. El sangrado es la elevación del
agua de mezclado en concretos recién colados. Se presenta
contracción plástica cuando la tasa de evaporación excede la
rapidez de sangrado. El sangrado puede reducir la resistencia
y aumentar la permeabilidad si el agua de sangrado se trabaja
sobre la superficie. El agua de sangradoque se pierde poreva-
poración reduce la relación a/mc y aumenta la resistencia del
concreto.
95. ¿Son los aditivos retardantes confiables en cuanto al
tiempo de fraguado?
Sí, a menos que se dosifiquen en demasía. En adición a la va-
riación en la dosificación del aditivo retardante y en las pro-
piedades del cemento, los tiempos inicial y final de fraguado
17

'1mcyc
del concreto depender~n de la relación a!mc, de la temperatu-
ra del concreto, y de las condiciones ambientales. Los cam-
bios en estas condiciones alterarán el tiempo de fraguado con
o sin la presencia de un aditivo retardante. Cuando se usan
otros aditivos en combinación con el aditivo retardante, se¡
debe tener cuidado de evitar una ampliación inesperada del
tiempo de fraguado. Mayores dosis de aditivos reductores de
agua también pueden alargar los tiempos de fraguado. El aba-
timiento de la temperatura del concreto y el uso de algunas
puzolanas también alargan el tiempo de fraguado (ACl
207.1R).
96. ¿Cuál es el efecto que tienen los aditivos reductores de
agua en la contracción por secado?
Muy poco. Aunque el uso de aditivos reductores de agua per-
mitirá una disminución en el contenido de agua de la mezcla
de concreto, en general no traerá como resultado una dismi-
nución en la contracción porsecado. De hecho, algunos de los
aditivos pueden incluso aumentar la contracción temprana
aunque la contracción posterior será aproximadamente la
misma que la correspondiente a mezclas comparables que no
tienen el aditivo (ACI 224R).
97. ¿Cuál es el aditivo acelerador de uso más frecuente y
qué precauciones son necesarias para su empleo?
El cloruro de calcio. No deberá usarse en cantidades arriba del
2%, de preferencia dell%, del volumen de material cementan-
te, y si es así, sólo en forma de solución (ACI 306R). Para mini-
mizar la corrosión, el cloruro de calcio no debería usarse en
ningún concreto reforzadoconvarillas de acero o donde se ten-
ga un conducto de aluminio dentro del concreto. Los torones
sin protección para concreto pretensado sometidos a tensión
son muy susceptibles a la corrosión con consecuencias serias.
18
El cloruro de calcio disminuye la resistencia a los sulfatos ex-
cepto cuando se usa el cemento Tipo V (resistente a los sulfa-
tos) y también aumenta la expansión debida a la reacción
álcali-sílice (ACI 212.3R). Los aditivos acelcrantes que no
son hechos a base de cloruros ya están disponibles y debería
usarse en el concreto reforzado con varillas de acero.
4.5 Fibras
98. ¿Qué tipo de fibras se usan en el concreto?
Se usan fibras cortas hechas de acero, vidrio y polímeros
orgánicos (fibras "sintéticas") para mejorar las propiedades
relacionadas con el agrietamiento del concreto reforzado con
fibras (FRC, por sus siglas en inglés). Las fibras vegetales de
origen natural, tales como el henequén y el yute, también se
usan. Entre las propiedades que se mejoran están el menor
ancho de las grietas, una mayor resistencia residual (ASTM C
1399), resistencia a la fatiga, resistencia al impacto y
resistencia al fuego (ACI 544.1R). Las fibras sintéticas se
emplean en pequeñas cantidades (aproximadamente 0.1% en
volumen de concreto) para reducir el agrietamiento por
contracción plástica. Las fibras sintéticas y metálicas se usan
en mayores cantidades (0.3% o más en volumen) para
mejorar la resistencia a la flexión y la tenacidad, así como
para controlar el ancho de las grietas en el concreto
endurecido (ACI 544.1 R). La cantidad de fibras empleada
dependerá del tipo y de la geometría de las fibras y del uso
final especificado. Las fibras reducen la trabajabilidad del
concreto por lo cual se necesitan aditivos reductores de agua y
reductores de agua de alto rango. El empleo de las fibras
puede requerir tiempos más largos de mezclado y se deben
agregar durante un segmento particular del proceso de
mezclado.

.,
•mcyc
Capítulo 5
Antes de la construcción
99. ¿Cuál es la intención del Reglamento de Construcción
ACI 318?
El reglamento ACI 318R es un documento donde se presen-
tan Jos requisitos para el diseño y construcción de concreto
estructural que son necesariosparagarantizarla seguridad del
público. Está dirigido al ingeniero o al funcionario de obras
que sea responsable de los documentos contractuales.
100. ¿En qué forma se entera el contratista de los requisi-
tos del reglamento?
El contratista recibe los documentos contractuales basados en
especificaciones, tales como la norma ACI 301 u otras usadas
por el ingeniero o el arquitecto del propietario y en los cuales
se incluyen los aspectos pertinentes tomados del reglamento.
El ingeniero o el arquitecto pueden pertenecer a una empresa
consultora o a un organismo estatal o federal.
5.1 Selección de las propiedades y de los
materiales
101. ¿Quién selecciona los requisitos para el concreto
aplicables a un proyecto?
Para cualquier proyecto de construcción con concreto, el in-
geniero estructurista debería indicarel nivel de resistencia del
concreto que se va a usar, el tamaño nominal máximo de los
agregados así como otraspropiedades importantes y sus nive-
les dependiendo de la vida útil y de las condiciones de exposi-
ción. A continuación se hace referencia a las propiedades
importantes.
102. ¿Porquées importante la trabajabilidaddelconcreto?
Cualquier mezcla de concreto necesita tener la trabajabilidad
suficiente para colocarse debidamente y para compactarse
con los procedimientos disponibles de tal manera que llene
completamente la cimbra y que rodee al acero de refuerzo y a
otros objetos embebidos.
103. ¿Cómo se mide y se especifica la trabajabilidad?
La medición rutinaria de la trabajabilidad es el revenimiento.
En la norma ASTM C 143 se describe la determinación del re-
venimiento. El revenimiento mínimo aceptable se selecciona
normalmente de preferencia en lugardel revenimiento alto de-
bido a una bajarelación a/mcy a cantidadespequeñas de mate-
rial cementante, lo cual es recomendable; también significa
menos probabilidades de segregación.Sin embargo, el empleo
de aditivos reductores de agua permite la preparación de con-
cretos con una baja relación almc y valores altos del reveni-
miento sin necesidad de agregar más material cementante y
agua y sin que se presente segregación. En ciertas aplicaciones
es necesario un revenimiento bajo, tales como en pavimentos
de cimbra deslizante donde el concreto retiene una cierta geo-
metría sin necesidad de cimbra. Por otro lado, un concreto de
alto revenimiento puede ser necesario donde se usen cimbras
complejas o varillas de refuerzo muy juntas entre sí. Bajo di-
chas condiciones, puede resultar importante recomendar un
concreto autocompactable (véase la pregunta 147).
104. ¿Cómo se selecciona, mide y obtiene la resistencia re-
querida?
El ingeniero estructurista selecciona la resistencia de diseño
especificada,)"' del concreto. El reglamento de construcción
(ACI 318) establece que la resistencia promedio sea mayor
que el valorf'c en proporción tal que varíe con la variabilidad
(desviación estándar) de la resistencia del concreto producida
en la planta donde el concreto se obtendrá para el proyecto
(ACI 214R). La resistencia a la compresión se determina al
someter a especimenes cilíndricos curados con el procedi-
miento estándar a compresión de conformidad con la norma
ASTM C 39. En caso de que los cilindros de prueba muestren
una baja resistencia inaceptable, en el reglamento de cons-
19

'1mcyc
trucción (ACI 318R) se describe la acción que debe tomarse.
En el caso de pavimentos, la resistencia requerida se expresa
frecuentemente como resistencia a la flexión, la cual se deter-
mina usando vigas curadas con el procedimiento estándar es-
tablecido en la norma ASTM C 78. Debido a la dificultad de
fabricar, transportar y probár las vigas y a la alta variabilidad
enel ensaye de vigas, son preferibles las resistencias a lacom-
presión para fines de aceptación una vez establecida una rela-
ción entre las resistencias a la flexión y a la compresión para
lamezclaque se vaa usar o que se estáusando (ACI330R).
105. ¿Cómo se protege el concreto contra la exposición a
ciclos de congelamiento y deshielo?
La selección agregados que sean resistentes a ciclos de con-
gelamiento y deshielo, la inclusión de aire de tal manera que
se obtenga un sistema adecuado de aire y vacíos, y la obten-
ción de una cierta madurez (del orden de 24 MPa de resisten-
cia a la compresión) le permiten al concreto resistir daños
originados por ciclos de congelación y deshielo, aun cuando
esté saturado críticamente.
106. ¿Cuáles son las precauciones contra el ataque de sul-
fatos y cuándo se necesi12:n?
El ataque de sulfatos es una reacciónya sea química o fisica, o
ambas, entre sulfatos -generalmente en el suelo o en el agua
subterránea y en el concretó o en el mortero. La reacción quí-
mica es presentemente con hidratos de aluminato de calcio en
la matriz de pasta de cemento que con frecuencia da lugar a
deterioros. En la norma ACI 20l.2R se recomiendan y en el
reglamento de construcción ACI 318 se establecen precau-
ciones para evitar daños inducidos por el ataque de sulfatos
cuando el aguaque contiene más de 150 ppm de sulfatos pue-
de entrar en contacto con el concreto. Si el contenido de sulfa-
tos está entre 150 y 1500 ppm, se deberá usar el cemento Tipo
II o equivalente; si está entre 1500 y l0,000 ppm, se deberá
usar el Tipo V o equivalente; y si es de más de 10,000 ppm, se
deberá usar el Tipo V junto con una puzolana o escoria que
tenga una resistencia conocida al ataque de sulfatos. En las
normas ACI 201.2R y ACI 318 se proporcionan mayores de-
talles, entre ellos el sulfato en el suelo y los valores máximos
de la relación a/mc. La mención de "o equivalente" se refiere
a la inclusión de puzolanas o de escoria de fundición de reco-
nocida efectividad.
107. ¿Qué precauciones se deberán tomar para resistir el
ataque de ácidos?
Las estructuras de concreto no se usan con frecuencia cuando
existe la posibilidad de que estén expuestas a ácidos fuertes.
Cuando el concreto se emplea bajo condicionesde exposición
a ácidos fuertes, generalmente se protege con una capa resis-
tente a los ácidos (ACI 515.1R). Ante el ataque de ácidos sua-
ves se deberá usar un concreto denso con una baja relación
a/mc (ACI 201.2R), y quizá agregar un cierto espesor protec-
tor. En casos donde la exposición es poco frecuente,tal vez no
haga falta un tratamiento especial.
20
108. ¿Qué acciones son necesarias para mejorar la resis-
tencia a la abrasión del concreto?
Las acciones necesarias para resistir la abrasión dependen del
tipo de estructura y de acción abrasiva que vaya a resistirse.
Para pisos de concreto, la fracción de mortero necesita ser re-
sistente a la abrasión (ACI 302.1R). La resistencia a la abra-
sión delconcreto se mide mediante diferentes procedimientos
estándar de prueba: ASTM C 4 18, ASTM C 779, ASTM C
944 y ASTM C 1138. Para pavimentos, la textura de la super-
ficie debería conservarsepara dar resistencia antiderrapantey
para el drenaje adecuado del agua superficial. Será necesaria
una baja relación a/mc y una granulometría y textura adecua-
dadel agregado. Para estructuras hidráulicas bajo el agua, con
condiciones de flujo y de transporte deacarreos, todos los ma-
teriales de construcción que se estén usando en ese momento
son dentro de un cierto grado susceptibles a la abrasión. Aun-
que el mejoramiento en los materiales debería reducir el po-
tencial de daños, éste por sí mismo no podrá resolver el
problema. Mientras no se minimicen o eliminen las condicio-
nes hidráulicas adversas que inducen los daños por abrasión y
erosión,resulta extremadamente dificil paracualquiera de los
materiales de construcción que se usan en la actualidad que se
comporten de la manera deseada (ACI 21OR). Sin embargo,
para reducir los daños potenciales se recomienda el uso de
una baja relación a/me y de agregados duros y resistentes con
el máximo tamaño práctico de partículas. El humo de sílice de
alta resistencia ha demostrado una excelente resistencia a la
abrasión bajo condiciones adversas de exposición (ACI
210.1R).
109. ¿Qué precauciones son necesarias para protección
contra expansión excesiva debida a reacciones álcali-a-
gregado?
Las reacciones álcali-agregado pueden ser ya sea del tipo ál-
cali-carbonato (ACR, por sus siglas en inglés) o álcali-sílice
(ASR, por sus siglas en inglés). En ACR la reacción ocurre
entre los álcalis (de sodio o de potasio) y ciertas rocas carbo-
natadas, sobre todo dolomita cálcica y calizas dolomíticas,
presentes en algunos agregados. En ASR, lareacción es entre
los álcalis y ciertas rocas o minerales silícicos, tales como pe-
dernal opalino, cuarzoplásticamente deformado y vidrio vol-
cánico ácido, presentes en algunos agregados. Estas
reacciones pueden dar lugar a expansiones anormales y a
agrietamiento del concreto en servicio. Si se puede evitar el
uso de agregado reactivo, no hay necesidad de tomar precau-
ciones. Para ACR, mezcle los agregados reactivos con otros
no reactivos debido a que el uso de cemento bajo en álcalis no
es una solución. Para ASR, puede ser suficiente el simple uso
de la cantidad de puzolana o de escoria que resulte apropiada
por razones económicas. En otros casos puede ser suficiente
la utilización de cemento bajo en álcalis; sin embargo, si se
dispone de una puzolana o escoria efectiva, se debería consi-
derar su uso (ACI 221 , 201.2R). Se recomienda ensayar los
materiales de laobrapara garantizar que lareactividad sepue-
de controlar adecuadamente.

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