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![CAPITULO 1:
Organizándose para lograr calidad
L
a American Society of Concrete Contractors
(ASCC) y el American Concrete Institute (ACI)
están dedicados permanentemente a mejorar la
calidad de la construcción en concreto por medio
de compartir experiencias y a través de la educación.
Una construcción de concreto de calidad se obtiene
cuando todos los estamentos administrativos insisten
en la calidad y todos los empleados saben qué es lo
que se espera de ellos. Hacer las cosas bien desde
el principio siempre conduce a un menor costo.
¿Cómo sabe el empleado que la calidad es un
requisito básico de la compañía? Lo aprende durante
el entrenamiento inicial en el cual se le informa
que se espera de él y cuando se da cuenta que los
elementos ejecutados con mano de obra deficiente o con
materiales no apropiados son removidos y remplazados
voluntariamente por la compañía sin importar el costo.
Una calidad consistente en la construcción se logra
solamente cuando cada persona sabe que la han entrenado
adecuadamente y que con su aporte el producto final
que se espera es una obra de calidad. La construcción
de calidad se vuelve la norma y no la excepción.
Control de calidad
Aunque todos y cada uno de los trabajadores conoce
sus responsabilidades con respecto a la calidad, de todas
maneras debe existir un sistema de control de calidad
que incluya inspecciones.
Las inspecciones no eximen ni disminuyen la respon
sabilidad del trabajador de la construcción. Proveen a
los administradores con datos para determinar el nivel
de calidad y mejorar el sistema.
Todo contratista, sin importar el tamaño de la com
pañía, debe sentirse personalmente responsable de la
calidad e inculcar en cada empleado el sentimiento de
“nosotros ejecutamos construcción de calidad y estamos
orgullosos de cada uno de nuestros proyectos.”
Un objetivo administrativo de primer orden en una
compañía de cualquier tamaño es desarrollar un plan
escrito de control de calidad, incluyendo las partes de
cada fase de un proyecto que son críticas para la calidad
del mismo y cuándo y por quiénes deben ser revisadas o
inspeccionadas. Consecuentemente, el personal de con
trol de calidad debe desarrollar un listado de verificación
para las inspecciones o si es una compañía pequeña debe
definir quién es la persona más conocedora que hará
la inspección.
El número de personas dedicada al control de calidad
dependerá del tamaño de la obra y de su complejidad.
Debe existir personal apto que revise si el material que
llega a la obra cumple los requisitos y especificaciones
del proyecto.
Se debe disp o n er de su ficien te personal
calificado para terminar las inspecciones requeridas
oportunamente y sin causar retraso de las cuadrillas
de trabajadores.
Idealmente, toda obra debe contar al menos con un
Técnico Grado I Certificado por el American Concrete
Institute (ACI)' [American Concrete Institute (ACI)
Grade I Certified Technician], Los programas de certifi
cación de ACI están diseñados para entrenar y certificar
personal con experiencia, disminuir los problemas re
lacionados con procedimientos de trabajo inadecuados,
mejorar la calidad de la construcción en concreto en
general y preparar a la industria para futuros requi
sitos de certificación que posiblemente serán obliga
torios. Existen diferentes programas disponibles para
técnicos, inspectores y trabajadores especializados que
son patrocinados por organizaciones locales, estatales
’Se puede pedir información al ACI al teléfono (248) 848-3700 o por
e-mail a BKStore@concrete.org sobre cursos de certificación en su área
geográfica.
10 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-10-320.jpg)
![Ensayos de resistencia a la compresión
(ASTM C 31 y C 39)
La resistencia a la compresión del concreto se mide
ensayando cilindros de concreto (usualmente 6 pulg.
[150 mm] de diámetro y 12 pulg. [300 mm] de altura) en
el laboratorio. Los cilindros se ensayan con dos propósi
tos: para aceptación del concreto (determinación de si
el concreto enviado a la obra cumple con la resistencia
especificada) y para estimar la resistencia del concreto
a una edad determinada.
La norma ASTM C 31 “Standard Practice for Making
and Curing Concrete Test Specimens in the Field” regula
la fabricación de los cilindros de concreto (Fig. 2.4 y Fig.
2.5). Para ensayos de aceptación se fabrican dos cilindros
de la misma muestra de concreto y se ensayan a los 28
días (a no ser que se especifique una edad diferente).
£1 promedio de la resistencia de los dos cilindros
constituye un ensayo, el cual es utilizado como parte
de la evaluación para aceptación del concreto.
Se fabrica un tercer cilindro al mismo tiempo y se
ensaya a los 7 días. El ensayo de los 7 días es para infor
mación solamente y no forma parte de la evaluación de
la resistencia del concreto. Se espera que la resistencia
a los 7 días sea del orden del 65 al 70% de la del ensayo
de los 28 días.
Los cilindros que se utilizan para aprobación del con
creto deben estar protegidos y mantenidos con humedad
y temperatura controladas mientras están almacenados
en la obra. Dentro de las primeras 48 horas el cilindro
debe ser transportado al laboratorio, bajo condiciones
controladas, y almacenado allí con temperatura y hu
medad controladas hasta la realización del ensayo.
Todo contratista debe tener en cuenta que la norma
ASTM C 31 se incumple con frecuencia, conduciendo a
resultados bajos e inválidos. Los resultados de ensayos
realizados sin cumplir la norma no deben ser utilizados
como base para la aceptación o rechazo del concreto. El
técnico que realiza el ensayo de resistencia debe estar
certificado por el ACI como Técnico Grado I o II para
ensayos de resistencia del concreto en el laboratorio
(ACI Concrete Laboratory Testing Technician, Grade
I or II) o por medio de un programa de certificación
equivalente que incluya exámenes escritos y demostra
ciones de destreza al realizar los ensayos.
En algunos casos se determina la resistencia del con
creto en el sitio a edades diferentes de los 7 y 28 días
antes de realizar operaciones de postensado, para abrir
al tráfico y poner en servicio la obra o para descimbrado.
En muchos casos el conocer la resistencia del concreto
en la obra puede ahorrar al contratista tiempo y dinero
en la realización de estas funciones.
En algunos casos se ensayan cilindros que han sido
almacenados en la obra en condiciones tan similares,
como sea posible, a las condiciones del concreto en su
sitio. Estos ensayos son para información solamente y
no para aceptación o rechazo el concreto.
Otra forma de estimar la resistencia en obra es el mé
todo de la madurez. Este método se hace más popular día
a día porque permite obtener resultados en tiempo real y
el procedimiento no es destructivo. No se necesita extraer
núcleos ni es necesario tapar los huecos de extracción. Se
utilizan pares termoeléctricos, los cuales esencialmente
son alambres que transmiten la temperatura a un sensor.
Inicialmente se establece en el laboratorio la relación
entre la resistencia y la madurez de la mezcla que va
a ser utilizada en la obra. La madurez del concreto es
esencialmente la temperatura del mismo multiplicada
por el tiempo durante el cual se mantiene el concreto a
esa temperatura. Cuando el concreto se coloca en la obra
se le instalan dentro de él pares termoeléctricos cuyos
alambres se llevan fuera del encofrado y se conectan a
un implemento de registro en el tiempo de la temperatura
(data logger). Con esta información es posible determinar
la madurez del concreto en cualquier instante a partir
de su colocación. La madurez medida de esta forma se
puede superponer gráficamente al aumento de resistencia
ya establecido, proporcionándole así al contratista datos
confiables de la resistencia del concreto en la obra.
Los ensayos de resistencia a la compresión se pueden
utilizar para estimar la resistencia a la flexión cuando se
ha establecido previamente la relación entre la resisten
cia a la compresión y la resistencia a la flexión. Véase la
sección titulada “Resistencia a la flexión” en el Capítulo
3 para una mejor descripción de este procedimiento.
Densidad (peso unitario) y rendimiento volumétrico
(ASTM C 138)
El rendimiento volumétrico es el volumen de una
mezcla de concreto fresco producida con cantidades
Fig. 2.6—Para determinar el peso unitario del concreto en
la obra debe pesarse un recipiente lleno de concreto, restar
el peso del recipiente vacío y dividirlo por el volumen del
recipiente.
CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 17](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-17-320.jpg)
![conocidas de ingredientes y se obtiene como el peso total
de los ingredientes dividido por el peso unitario, o den
sidad, de la mezcla de concreto fresco. El rendimiento
volumétrico de una tanda de concreto se calcula para
confirmar el volumen de la mezcla — indica si una yarda
cúbica (1 m3) de concreto elaborada de acuerdo con la
dosificación de la mezcla produce una yarda cúbica (1
m3) de concreto cuando se despacha a la obra. ASTM C
138 utiliza el método del peso unitario para establecer
el rendimiento volumétrico.
Una mezcla más liviana que lo que establece la dosi
ficación de la mezcla puede significar:
1. que los materiales hayan cambiado (gravedad
específica más baja),
2. mayor contenido de aire,
3. mayor contenido de agua,
4. variación en la dosificación de los ingredientes o
5. menor contenido de cemento.
Antes de cuestionar el rendimiento volumétrico,
el contratista y el productor de la mezcla de concreto
premezclado deben revisar la densidad en obra. Este
ensayo requiere pesar un volumen conocido de concreto
(1/4 a 1 pie3[7 a 28 litros]) proveniente de una tanda y
compararlo con el peso real de la tanda. (Fig. 2.6)
El laboratorio de ensayos debe pesar y guardar el
peso de cada cilindrojunto con los datos de cada ensayo
de resistencia. Esto es útil para revisar el rendimiento
volumétrico y su uniformidad.
Cemento
Especificaciones del proyecto para el cemento
Casi todas la especificaciones de proyecto incluyen
especificaciones para el cemento pórtland exigiendo
cumplimiento ya sea con la norma ASTM C 150 “Stan
dard Specification for Pórtland Cement” o con la norma
ASTM C 1157 “Standard Specification for Hydraulic
Cements.”
Algunas especificaciones incluyen también especifi
caciones para cementos adicionados los cuales requieren
cumplir la norma ASTM C 595 “Standard Specification
for Blended Hydraulic Cements.” Los cementos adicio
nados son usualmente una mezcla de cemento pórtland
con una puzolana (generalmente ceniza volante), desig
nado Tipo IP, o la combinación de cemento pórtland con
escoria de alto homo finamente molida, designado Tipo
IS. Para lograr una mezcla uniforme del concreto, la
ceniza volante o la escoria molida se muelen al tiempo
con el cemento pórtland.
Producción del cemento pórtland
Los ingredientes básicos del cemento pórtland son
piedra caliza y arcilla o pizarra. Estas materias primas
se contienen elementos como calcio, sílice, hierro y
alúmina, que constituyen los componentes químicos del
cemento.
Las materias primas se dosifican para controlar la
composición química y se hornean para formar el clin-
ker. Una vez se enfría el clinker es molido adicionando
un pequeño porcentaje de yeso. El producto final es el
cemento pórtland, el cual cuando se mezcla con agua
produce la reacción química de hidratación que forma
la pasta de cemento endurecida. El yeso actúa como
regulador del tiempo de fraguado.
Tipos básicos del cemento pórtland
Existen cinco tipos básicos de cemento pórtland,
denominados por su tipo:
Tipo I — Es el cemento de uso general que se utiliza
en la mayoría de los concretos.
Tipo II — Se usa generalmente cuando se necesita
reducir el calor de la hidratación (en cimentaciones
masivas, por ejemplo) o cuando se desea una moderada
resistencia a los sulfatos. El cemento Tipo II tiene usual
mente una menor resistencia inicial que el Tipo I. Los
cementos Tipo I/II llenan los requisitos de Tipo I y Tipo
II simultáneamente y pueden ser utilizados cuando se
especifica cualquiera de los dos.
Tipo III— Es un cemento de alta resistencia inicial.
En una comparación muy aproximada, el Tipo III al
canza en un día la resistencia que el Tipo I alcanza en
tres días e igualmente el Tipo III alcanza en 7 días la
resistencia que el Tipo I alcanza en 28 días. Después de
dos o tres meses, la diferencia en las resistencias a largo
plazo es mínima.
Tipo IV — Es un cemento de bajo calor de hi
dratación, limitando su uso a estructuras masivas como
las presas. En los Tipos I, II y III el aumento en el calor
de hidratación puede producir daño dentro del concreto.
El Tipo IV tiene una menor resistencia inicial que los
Tipos I, II, III o V.
Tipo V — Es un cemento resistente a sulfatos, limi
tando su uso a suelos altamente sulfatados o cuando hay
sulfatos presentes en forma de solución o en el agua
freática. El cemento Tipo V puede tener menor resis
tencia inicial que los Tipo I, II y III.
Los cementos Tipo IV y V pueden estar limitados por
su disponibilidad. Cuando se especifique uno de estos
cementos el contratista debe verificar su disponibilidad,
verificar costos adicionales y las alternativas posibles de
cementos adicionados que puedan ser aceptados, bien
sean, por su disponibilidad o por economía.
Cementos de aire incorporado — Contienen un
agente para incorporar aire y se denominan agregando
una A al Tipo. Algunos fabricantes producen cementos
Tipo IA, HA y IIIA. La necesidad de cementos de aire
incorporado ha sido ampliamente reemplazada por el
18 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-18-320.jpg)
![EL AGREGADO DEBE MANTENERSE LIMPIO
Aunque el agregado es un relleno inerte en la mezcla de concreto, debe ser apropiado para producir un concreto de
buena calidad. Algunos materiales que son perjudiciales o que están restringidos o prohibidos por las especificaciones
del agregado son:
• Terrones de arcilla y partículas que se desmoronan fácilmente
Las partículas no sólidas afectan el manejo y la durabilidad del concreto, producen defectos y aumentan la
demanda de agua de la mezcla.
• Carbón y lignito
Afectan la apariencia, producen defectos y causan dificultades con el aire incorporado.
• Materiales que pasan el tamiz 200
Afectan la adherencia de la pasta del concreto al agregado e incrementan la demanda de agua.
• Partículas blandas
Reducen la durabilidad y la dureza superficial
• Agata o calcedonia de peso ligero
Disminuyen la durabilidad y son la causa principal de vacíos en la superficie del concreto.
concreto es agua en exceso. La mejor calidadde concreto se
obtiene cuando el exceso de agua requerida para la lograr
la manejabilidad se mantiene dentro del mínimo posible.
Relación agua-material cementante’
El cemento y el agua producen una pasta que une los
agregados entre sí en el concreto endurecido. Mientras
más fuerte y menos porosa sea la pasta de cemento, más
fuerte y más durable será el concreto. Cualquier cantidad
de agua que no se requiera para lograr la manejabilidad
simplemente diluye la pasta de cemento debilitándola y
haciéndola más porosa. Con este principio en mente, la
relación agua-materiales cementantes se abrevia como
a!me y se usa como base para establecer la dosificación
adecuada de la mezcla de concreto.
Como el concreto es usualmente dosificado por peso,
la relación atme es usualmente calculada en libras de
agua por libra de material cementante (kg de agua por
kg de material cementante). Si la mezcla contiene 300
Ib. (134 kg) de agua, 464 Ib. (210 kg) de material ce
mentante y 100 Ib. (45 kg) de ceniza volante la relación
a!me será así:
300/(464 + 100) = 0.53 [134/(210 + 45) = 0.53]
Debe recordarse que a mayor relación atme más baja
es la resistencia y que esto afecta también otras propie
dades del concreto.
*La denominación relación agua-materiales cementantes es más correcta
que relación agua-cemento, que se llamaba así porque el cemento pórtland
era el único ingrediente en las mezclas de concreto donde el cemento reac
ciona químicamente con el agua para formar el agente cementante. Con el
advenimiento de las puzolanas, las cenizas volantes y el microsílice como
materiales cementantes, es más apropiado referirse entonces a la relación
agua-materiales cementantes. En la literatura de ACI la relación agua-ma
teriales cementantes es abreviada como almc cuando cualquier otro material
cementante se utiliza con el cemento pórtland. A no ser que se especifique
de otra manera en el texto, la Guía del Contratista usa la abreviatura almc
para referirse a la relación agua-materiales cementantes.
Fig. 2.7—Un corte pulido a través del concreto muestra el
agregado como relleno de la mezcla unido entre sí por la
pasta de de cemento.
Fig. 2.8—La gradación de ambos agregados (grueso y fino)
se mide utilizando una zaranda estándar. Para determinar
la gradación de una muestra de arena los tamices deben
ser apilados con el tamiz # 4 (4 aberturas por pulgada) en la
parte superior. Cuando la zaranda se agita las partículas de
arena se separan de acuerdo con su tamaño en cada uno de
los tamices.
Agregados
Los agregados tienen mucha importancia en la mezcla
como materiales inertes de relleno. No forman parte de
las reacciones químicas que hacen que la pasta de ce-
20 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-20-320.jpg)
![Las normas de AASHTO están referenciadas en
las especificaciones de los departamentos estatales de
transporte. La mayoría de normas de AASHTO son
similares a las correspondientes de ASTM pero pueden
encontrarse diferencias entre las dos. Muchos estados
modifican sus normas por razones específicas. Algunas
veces la diferencia tiene por objeto permitir el uso de
materiales locales que no reúnen los requisitos de las
normas nacionales pero que han tenido un comporta
miento satisfactorio en el pasado. Una norma de AAS
HTO o del departamento estatal de transporte puede
parecer semejante a la norma correspondiente de ASTM
o de ACI. No obstante, deben leerse cuidadosamente
para evitar sorpresas desagradables.
La Portland Cement Association (PCA) es muy
respetada por los redactores de especificaciones y
contribuye de forma importante en el desarrollo de las
normas para concreto. Las recomendaciones de la PCA
en las normas y recomendaciones de práctica estándar
de construcción, contenidas en muchas publicaciones
al respecto, se utilizan con frecuencia como base en la
redacción de las especificaciones. La American Society
of Concrete Contractors (ASCC) tiene entre sus miem
bros contratistas de concreto, arquitectos, ingenieros,
proveedores y otras personas que tienen interés en la
industria del concreto. El énfasis de este grupo está
asociado con “mejorar la capacidad de quienes cons
truyen con concreto.” La ASCC actúa como el vocero
de los contratistas de concreto dentro de la industria del
concreto en aspectos prácticos y técnicos.
La National Ready Mixed Concrete Association
(NRMCA) tiene un personal técnico muy respetado
que participa en las organizaciones nacionales que
desarrollan normas y que ha publicado numerosos
artículos que sirven de referencia. En algunas regiones
las asociaciones locales de concreto han desarrollado
recomendaciones para el concreto que pueden ser muy
útiles a los contratistas de concreto.
Los proveedores de concreto premezclado y sus
vendedores son un recurso muy valioso para localizar
y entender documentos a los cuales se hace referencia
en las especificaciones.
Tipos de especificaciones
Prescriptivas, por desempeño e híbridas
Las especificaciones prescriptivas contienen requisitos
específicos que deben cumplir las mezclas de concreto
suministradas por los productores de concretopremezclado
tales como el contenido de cemento, la resistencia
mínima a la comprensión, la relación agua-materiales
cementantes, el asentamiento y otras variables.
Las especificaciones por desempeño requieren que
los productores de concreto premezclado obtengan
una resistencia a la compresión o un contenido de aire
incorporado preestablecidos. Este método permite al
productor de concreto premezclado una amplia gama
de posibilidades al dosificar la mezcla del concreto.
Las especificaciones híbridas son una combinación
de los requisitos de las dos anteriores. Algunas veces
hay confusión si varios aspectos de las especificaciones
parecen no concordar.
Los productores de concreto rutinariamente identifican
los requisitos más estrictos de las especificaciones del
concreto y licitan o presentan su propuesta de acuerdo
con estos requisitos. Generalmente, el requisito más
estricto será el más costoso para producir una mezcla
de concreto.
La mayoría de los reglamentos de construcción
estipulan que se debe utilizar el requisito más estricto,
incluyendo el BOCA National Building Code (BOCA)
el cual en su edición de 1987, Sección 101.5 “Other
Regulations” indica: “Cuando las disposiciones aquí
requeridas para salud, seguridad y bienestar, son más
restrictivas que otras regulaciones las contenidas en
este Reglamento controlan. No obstante, en cualquier
caso los requisitos más estrictos del Reglamento de
construcción u otras regulaciones aplicaran cuando
estén en conflicto.”
Los contratistas deben asegurarse que el productor
tiene la información necesaria sobre el uso de las
mezclas de tal manera que pueda producirse el mejor
concreto para cada situación.
Puntos para confirmaren las especificaciones
Resistencia
La mayoría de las especificaciones incluyen una
resistencia especificada para el concreto representada
por el símbolo / ' el cual se mide en libras por pulgada
cuadrada (lb./pulg.2) o en megapascales (MPa). Amenos
que se especifique de otra m anera,/' es la resistencia a
los 28 días de cilindros fabricados, curados, manejados
y ensayados de acuerdo con las normas ASTM C 31 y
ASTM C 39 [Véase la sección “Ensayos de resistencia a
la compresión (ASTM C 31 yASTM C 39) en el Capítulo
2], Se utilizan ensayos de compresión a los 7 días para
determinar la ganancia de resistencia con el tiempo. Los
ensayos de resistencia a los 56 días se utilizan para medir
la contribución a la resistencia aportada por materiales
cementantes que ganan resistencia más lentamente que
el cemento.
Los métodos para evaluar los ensayos de resistencia
de cilindros están descritos en ACI 301 y ACI 318. Los
dos requisitos fundamentales son:
• El promedio de tres ensayos consecutivos debe
igualar o exceder la resistencia especificada.
• Ningún ensayo puede tener una resistencia inferior en
CAPÍTULO 3: Especificaciones del concreto 29](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-29-320.jpg)
![and Mass Concrete” permiten que se adicione ceniza
volante, escoria y puzolanas como parte del contenido
total de materiales cementantes. (Consulte la sección
titulada, “Otros materiales cementantes” en el Capitulo 2).
Cuando se utilizan puzolanas la relación ale se calcula
como a¡mc. Las puzolanas son parte del total de los ma
teriales cementantes y la relación atme es equivalente
a la relación ale de una mezcla de concreto que utiliza
solo cemento pórtland. Por ejemplo:
Mezcla 1: 550 libras (249 kg) de cemento y 270 libras
(122 kg) de agua
a/c = 270/550 = 0.49
Mezcla 2: 425 libras (193 kg) de cemento, 125 libras
(57 kg) de ceniza volante y 270 libras
(122 kg) de agua
alme = 270/(425 + 125) = 0.49
La relación a/mc de ambos es igual porque el con
tenido de materiales cementantes y de agua es el mismo.
Cuando la especificación incluye un mínimo con
tenido de cemento debe asegurarse que esté claro si se
incluyen materiales cementantes diferentes de cemento
pórtland (como ceniza volante), o no, dentro del mínimo.
Aunque muchas especificaciones aceptan la ceniza
volante de esta manera, no todos los especialistas que
redactan especificaciones lo hacen de la misma forma.
La adición, o no, de cenizas volantes afecta la economía
de la mezcla. Es importante confirmar la aceptación de
la ceniza volante con el redactor de las especificaciones
antes de cotizar un trabajo. Si las cenizas volantes son
aceptadas, la especificación debe hacer referencia a la
norma ASTM C 618 “Standard Specification for Coal
Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for
Use as a Mineral Admixture in Concrete.” (Consulte el
Capítulo 2 para información sobre cenizas volantes en
la mezcla).
El humo de sílice y la escoria de alto homo pueden
también formar parte del contenido de los materiales
cementantes. Se usan primordialmente para producir
concretos de alta resistencia y mejorar la resistencia a la
corrosión, reduciendo la permeabilidad del concreto. Si
se usa humo de sílice la especificación debe referenciar
la norma ASTM C 1240 “Standard Specification for Use
of Silica Fume as a Mineral Admixture in Hydraulic Ce-
ment Concrete, Mortar and Grouf’(Consulte el Capítulo
2 para información sobre los efectos del humo de Sílice
[algunas veces denominado microsílica] en la mezcla).
Asentamiento
El asentamiento especificado tiende a ser alto para
una colocación adecuada y bajo para evitar segregación,
excesiva exudación o el acabado prematuro del concreto.
Valores moderados del asentamiento para la mayoría
de los trabajos pueden ser del orden de 3 a 4 pulg. (75
a 100 mm). En mezclas con asentamientos menores
(2 a 4 pulg. [50 a 100 mm]) la tolerancia es ±1 pulg.
(+25 mm). En mezclas con asentamientos de más de 4
pulg. (100 mm) la tolerancia es ±1-1/2 pulg. (±38 mm).
Algunas veces la especificación del asentamiento está
indicada como “máximo” o “sin exceder” significando
que no hay tolerancia hacia arriba. El valor del ensayo
de asentamiento es primordialmente para determinar la
uniformidad del concreto de una tanda a otra.
El contratista debe asegurarse que el asentamiento
máximo es el adecuado para su método de colocación. Si
no lo es, debe hacer ajustes en la mezcla con la aprobación
previa del redactor de las especificaciones. Entre los po
sibles cambios a hacer se incluyen aumentar el contenido
de agua con el correspondiente aumento proporcional de
cemento o la adición de un superplastificante.
Si el concreto va a ser bombeado debe aclararse
donde se va a hacer el ensayo de asentamiento — antes
o después de que el concreto haya sido bombeado. La
norma ASTM C 94 “Standard Specification for Ready-
Mixed Concrete” establece que el ensayo debe hacerse
antes que el concreto haya sido bombeado, a no ser que
se especifique de otra forma.
Remítase al Capítulo 2 en la sección titulada “Adición
de agua en la obra” para recomendaciones relacionadas
con el ajuste del asentamiento en la obra.
Aire incorporado
Siempre debe especificarse aire incorporado para
concretos expuestos a congelación y deshielo. Si
está expuesto a congelación y deshielo en presen
cia de químicos anticongelantes el concreto se va
a descascarar — y no es que quizás o probable
mente, es que se va a descascarar — a no ser que
al concreto se la haya adicionado aire incorporado.
Si la especificación omitió incluir el uso de aire
incorporado donde debería usarse, debe llamarse la a
tención al redactor de las especificaciones sobre el tema.
Para concretos expuestos a condiciones climáticas
severas el contenido de aire incorporado debe ser de
5 a 8% para mezclas con agregados cuyo tamaño
máximo sea de 3/4 a 1pulg. (19 a 25 mm). El contenido
de aire incorporado se aumenta en mezclas con agrega
dos de menor tamaño y puede reducirse ligeramente
cuando el agregado es de mayor tamaño sin ser nunca
inferior al 4% en el concreto que va a estar expuesto
a congelamiento, deshielo y químicos anticongelantes.
Se puede utilizar también el aire incorporado para otros
propósitos, pero generalmente en proporciones menores.
Si una losa de concreto de peso normal se va a termi
nar con una superficie densa y pulida utilizando llana,
32 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-32-320.jpg)
![muro
Límite de lapropiedad
(c) Zapata o dadopara
pilotes
(d) zapata combinada
Fig. 4.3—Tipos de cimentaciones básicas.
(e) Zapatas combinadas con viga de amarre
a roca. En tal caso la carga es resistida por fricción del
suelo sobre la superficie lateral del pilote.
La determinación de la profundidad y el tamaño de las
zapatas es siempre responsabilidad del profesional facul
tado para diseñar y el contratita no debe hacer cambios sin
su aprobación. Sin embargo, es aceptable que el contratista
haga preguntas e intercambie opiniones con el profesional
facultado para diseñar con el fin de revisar la factibilidad
constructiva de la cimentación tal como se diseñó. Estas
discusiones puedenbeneficiar al contratistay alpropietario
porque hace la construcciónmás expeditay menos costosa.
Zapatas para muros
Una zapata para muro consiste de una franja de losa
continua en la base del muro con un ancho mayor que
el espesor del muro [Fig. 4.3(a)]. Las zapatas para mu
ros están reforzadas con barras de acero. El refuerzo
principal (refuerzo estructural) es perpendicular a la
longitud del muro y resiste tracción mientras que las
barras paralelas al muro previenen la fisuración por re
tracción de fraguado del concreto. Este último refuerzo
es conocido como refuerzo de temperatura.
Zapatas aisladas para columnas
Es el tipo más común de zapatas aisladas [Fig. 4.3(b)]
y consisten de una losa rectangular o cuadrada de espesor
uniforme. Se colocan barras de refuerzo cerca del fondo
de la zapata en ambas direcciones.
Zapatas combinadas
Las zapatas combinadas reciben dos o más columnas
[Fig. 4.3(c)]. Algunas veces es necesario disponer una
columna cerca del borde o límite de la propiedad. Ge
neralmente, utilizando la columna interior más cercana se
construye una zapata combinada bajo ambas columnas.
Las zapatas combinadas se usan también cuando la
distancia entre columnas contiguas es relativamente
pequeña y resulta mucho más económico construir una
sola zapata combinada.
Zapatas en voladizo
Son similares a la zapatas combinadas excepto que
las zapatas para las columnas interiores y exteriores, son
construidas independientemente y unidas por una viga
de amarre [Fig. 4.3(d)].
CAPÍTULO 4: Cimentaciones 39](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-39-320.jpg)
![Cimentaciones de pilotes y pilas
Este tipo de cimentación [Fig. 4.3(c)] se utiliza cuan
do el suelo bajo la cimentación no tiene en su perfil
sino hasta una profundidad considerable estratos sufi
cientemente resistentes. Los pilotes deben ser hincados
hasta encontrar soporte en un estrato rocoso o de suelo
suficientemente resistente o hasta una profundidad tal
que le permita desarrollar por fricción la capacidad
requerida (la fricción se desarrolla entre la superficie
lateral del pilote y el suelo que lo rodea). El tipo de pilote
depende de las características del suelo determinadas en
las perforaciones realizadas en el estudio geotécnico.
Los pilotes pueden ser prefabricados en concreto re
forzado o preesforzado y se hincan en el suelo. También
pueden ser de acero o de maderas tratadas. Existen desde
los pilotes denominados “alfiler” de 3 pulg., (75 mm)
de diámetro hasta pilotes mucho más grandes de varios
pies (m) de diámetro.
Las alternativas diferentes a pilotes hincados incluyen
los cajones de cimentación (caissons) de diámetro relati
vamente pequeño consistentes en un tubo que es forzado
dentro del suelo en la medida que se va retirando el
suelo dentro del tubo. Otra alternativa son los pilotes
preexcavados construidos excavando mecánicamente
un hueco en el suelo hasta encontrar el estrato portante
y luego se rellenando el hueco con concreto.
Losas de cimentación y cimentación flotantes
Este tipo de cimentaciones es utilizado cuando la
capacidad portante del suelo es muy baja, inclusive hasta
una profundidad apreciable, haciendo que la cimentación
con pilotes resulte antieconómica. La subestructura de
Fig. 4.4—Sección de un pozo típico (Cortesía de MBK
Dewatering Services, Inc).
la cimentación cubre toda el área del edificio de tal forma
que la superestructura, teóricamente, flota sobre el terreno.
Las cimentaciones flotantes pueden consistir en losas
de concreto reforzado, o no reforzado, vigas con una
losa debajo o vigas con una losa encima.
Control del agua freática
La influencia del agua freática se debe tener en cuenta
para construir la cimentación y especialmente cuando
la excavación sea profunda.
El agua retenida en el suelo es denominada agua
subterránea o agua freática. El nivel al cual está pre
sente es conocido como nivel freático. El nivel freático
puede determinarse fácilmente observando los niveles
de agua en las perforaciones de los sondeos del estudio
geotécnico. Estos niveles varían estacionalmente.
Tanto el agua de la superficie como la subterránea que
pueden interferir con la construcción deben ser retiradas
del sitio. El agua superficial puede ser drenada. El agua
subterránea algunas veces también puede ser drenada,
excepto que ello requiere una mayor planeación. En
algunas ocasiones se recurre a técnicas de bombeo y
desagüe. Debe compararse el nivel máximo de agua
subterránea (el nivel freático más alto) con el nivel del
fondo de la excavación para encontrar el nivel por debajo
del cual el agua subterránea debe ser drenada (que tanto
se debe deprimir el nivel freático). Se pueden instalar
canales y tuberías de desagüe para llevarla a un punto
de desagüe por debajo del fondo de la excavación o a un
sumidero donde se pueda bombear el agua hacia afuera.
Este mismo principio puede ser utilizado colocando
tuberías de desagüe alrededor de la cimentación de un
edificio para mantener libres de humedad los muros del
edificio en operación.
Geotextil
Fig. 4.5—El filtro debe colocarse de tal manera
que quede por debajo del nivel del piso.
40 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-40-320.jpg)
![apoyarse en una sola zapata. Este tipo de zapata es
denominada zapata combinada (Fig. 4.3). Cuando
dos columnas están apoyadas sobre una sola zapata
el encofrado se construye de la misma forma que
en zapatas a nivel o escalonadas para muros. Si la
carga de una zapata debe ser transferida parcialmente
a la otra se construye una viga entre las dos zapatas.
Control de la humedad
Muchos muros de contención tienen el doble
propósito de soportar una estructura y de encerrar un
espacio utilizable. En estos casos los muros deben ser
tan impermeables como sea posible.
Los muros de concreto pueden hacerse relativamente
impermeables si se diseñan y se construyen adecuada
mente. El concreto debe ser denso y esto significa que
debe ser colocado con el mínimo contenido de agua y
con una resistencia a la compresión en el rango de 3000 a
3500 lb./pulg.2(21 a 25 MPa). Debe considerarse utilizar
aire incorporado o aditivos para producir baja permeabi
lidad. El concreto se debe vibrar apropiadamente. Debe
adicionarse una membrana impermeable para tener un
control adicional de la humedad.
Las causas principales de la percolación del agua
a través de las juntas entre zapata y muro son la se
gregación de los agregados, hormigueros y juntas frías
donde las colocaciones sucesivas de concreto no se han
adherido adecuadamente entre ellas. La falta de cuidado
en el manejo del concreto o el diseño inadecuado de las
juntas de construcción conducen siempre a un muro que
no es impermeable.
La filtración de agua a través de las juntas se puede
detener colocando sellos impermeables en las juntas.
Los sellos son tiras de metal, caucho o plástico (refiérase
al Capítulo 7 para información sobre la instalación de
sellos).
Un drenaje inadecuado es una de las causas princi
pales de filtración de agua en los sótanos. El terreno
alrededor de la construcción debe tener una pendiente
adecuada para que el agua corra fuera de la edificación.
Un sistema de drenaje normalmente utilizado es el de
filtros compuestos por tubos perforados colocados alre
dedor de los muros al lado de la zapata los cuales drenan
a una salida adecuada o a un pozo que saca el agua fuera
de la edificación. Para el efecto se utiliza tubería plástica
perforada. La tubería deber ser colocada al lado de la
zapata con los agujeros hacia abajo de manera que las
bocas de entrada estén debajo del fondo del piso (Fig.
4.5). La tubería deber tener una pendiente apropiada (1/8
pulg./pie [1% = 10 mm/m]) para llevar el agua desde el
fondo de la estructura hasta una salida o pozo eyector.
También pueden utilizarse sumideros y bombas para
mantener secos los sótanos. Otro sistema de drenaje
a considerar es el construido dentro de los encofrados
permanentes de la zapata.
El concreto es un material poroso y las previsiones de
drenaje por sí solas no resuelven todos los problemas.
Los sellantes y los compuestos impermeabilizantes se
aplican a menudo en la parte extema del muro para
producirle impermeabilidad. Las barreras de imperme-
abilización incluyen capas simples de revestimiento
bituminoso, sistemas de aplicación en frío que utili
zan múltiples aplicaciones de soluciones asfálticas,
elastómeros aplicados en capas, hojas preformadas
vulcanizadas de productos bituminosos, materiales
con base en bentonita y un gran número de materiales
patentados. La buena adherencia entre la superficie de
concreto limpio y la barrera es esencial para prevenir
el paso de agua. Algunas veces se utilizan métodos de
cristalización como impermeabilizante por el interior
de los muros de concreto. También cuando se adhieren
al exterior de las cimentaciones de concreto paneles de
drenaje patentados los cuales son muy efectivos. Algu
nas de estas membranas plásticas tienen agujeros que
permiten drenar el agua al fondo del muro y conducirla
a las tuberías de drenaje.
Rellenos de respaldo
Los rellenos deben ser ejecutados cuidadosamente
para prevenir daños en los sistemas de aislamiento
térmico, la impermeabilización y los sistemas de drenaje.
Como al concreto le toma varias semanas para llegar a
la resistencia de diseño (si es especificada resistencia a
los 28 días) los muros de concreto no están usualmente
listos para resistir el empuje del material de relleno de
respaldo por una semana o dos en clima cálido o más
en clima frío. Los muros del sótano dependen de la
existencia de la estructura del primer piso para ayudar
a arriostrar el borde superior. Los rellenos no deben
hacerse antes de que esta estructura esté construida, a
no ser que se instale otro tipo de arriostramiento. Los
muros interiores del sótano ayudan también a arriostrar
los muros exteriores contra el empuje del relleno.
Si hay que hacer el relleno más temprano, el muro
debe arriostrarse desde adentro. No se debe permitir
agua en la excavación antes del relleno.
Para rellenos adyacentes a los muros de contención
deben usarse materiales seleccionados como tierra o un
relleno granular libre de piedra y escombros. El relleno
es colocado en capas de 8 a 15 pulg. (200 a 350 mm),
dependiendo del material utilizado, y cada capa debe
compactarse antes de colocar la siguiente. En ocasiones
se usan rellenos fluidos, eliminando la necesidad de
compactación en espacios reducidos.
Los equipos pesados para movimiento de tierra
no deben operar cerca del muro. Los compactadores
CAPÍTULO 4: Cimentaciones 43](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-43-320.jpg)
![creto, dimensiones de los elementos de concreto, recu
brimiento para el refuerzo (la distancia entre el acero de
refuerzo y el encofrado), juntas requeridas y cualquier
otra información del diseño.
La Fig. 6.6 muestra el plano estructural de una losa
armada en una sola dirección. El diseño de vigas y vi
gas maestras contiene información tal como el tamaño
del elemento, el número y diámetro de las barras rectas
y dobladas, notas sobre el doblado de las barras; la
cantidad, forma y espaciamiento de los estribos y la
localización de las barras superiores. El diseño de las
columnas muestra el tamaño de las secciones, la canti
dad, localización, resistencia y diámetro de las barras de
refuerzo y los detalles donde la sección de las columnas
cambia. Los empalmes del refuerzo siempre deben estar
claramente definidos.
Planos de colocación (Placing drawings). Muestran
detalles para el corte, doblado y colocación del acero
de refuerzo. El detallador (usualmente un empleado de
la fábrica de barras de refuerzo) prepara los planos de
colocación y la lista de barras con base en la información
de los planos estructurales y las especificaciones del
proyecto. La Fig. 6.7 contiene el plano de la losa que se
muestra en la Fig. 6.6. Estos planos contienen la lista de
barras, programación, detalles de los dobleces, detalles
de la colocación, plantas y cortes.
Algunas veces el acero de refuerzo de las losas del
piso, zapatas, columnas y vigas se muestra mejor en el
plano en una tabla denominada lista de refuerzo. Este
es un resumen compacto de todas las barras mostrando
la cantidad, formas y diámetros, longitudes, marcas y
resistencia y los detalles de doblado.
Los planos de colocación no pueden ser utilizados
para la construcción de encofrados. Las únicas dimen
siones que se muestran son las que se requieren para la
localización apropiada del refuerzo. Los planos arqui
tectónicos y estructurales deben siempre ser consultados
para otras dimensiones e información ya que los planos
de colocación solo sirven para suplementar los planos
del contrato.
Tipos de refuerzo
Aunque la mayoría de los refuerzos para concreto se
hacen de acero, actualmente el refuerzo para concreto
puede ser fabricado de plástico y de otros materiales
sintéticos. El acero de refuerzo para concreto existe
en forma de barras lisas, barras corrugadas, refuerzo
electrosoldado de alambre liso y corrugado, fibras de
acero y tendones para preesforzado. Los tipos más
utilizados para refuerzo son las barras corrugadas y el
refuerzo electrosoldado de alambre liso.
Otro tipo de refuerzo cuyo uso se ha incrementado es
el acero para postensado. El postensado es un tema por sí
Tabla 6.1— Barras de Refuerzo*. Medidas
estándar en sistema métrico de ASTM
Denominación de la
barra
Dimensiones Nominales
Diámetro,
mm [pulg.]
Área, mm2
[pulg.2]
Peso, kg/m [lb./pie]
#10 [#3] 9.5 [0.375] 71 [0.11] 0.560 [0.376]
#13 [#4] 12.7 [0.500] 129 [0.20] 0.944 [0.668]
#16 [#5] 15.9 [0.625] 199 [0.31] 1.552 [1.043]
#19 [#6] 19.1 [0.750] 284 [0.44] 2.235 [1.502]
#22 [#7] 22.2 [0.875] 387 [0.60] 3.042 [2.044]
#25 [#8] 25.4 [1.000] 510 [0.79] 3.973 [2.670]
#29 [#9] 28.7 [1.128] 645 [1.00] 5.060 [3.400]
#32 [#10] 32.3 [1.270] 819 [1.27] 6.404 [4.303]
#36 [#11] 35.8 [1.410] 1006(1.56] 7.907 [5.313]
#43 [#14] 43.0 (1.693] 1452 [2.25] 11.385 [7.65]
#57 [#18] 57.3 [2.257] 2581 [4.00] 20.24 [13.60]
*Las unidades métricas son ahora las denominaciones estándar. Puesto que muchos
lectores están familiarizados con tas denominaciones de las barras en octavos de
pulgada, los diámetros equivalentes y sus dimensiones nominales se muestran
entre corchetes.
mismo y no está incluido en detalle en este manual. Para
mayor información sobre postensado recomendamos
dirigirse al Post Tensioning Institute a la dirección
electrónica (www.post-tensioning.org)
Bajo condiciones normales el concreto reforzado tiene
muy buena durabilidad. Algunas estructuras, tales como:
puentes y garajes de estacionamiento localizados en el
norte de los Estados Unidos y Canadá están expuestos
a sales descongelantes. Las estructuras cerca del mar,
expuestas al aire salino y plantas de tratamiento de
aguas residuales están expuestas a un medio ambiente
corrosivo. Una exposición tan severa al medio ambiente
puede conducir a la corrosión del acero de refuerzo
y al deterioro del concreto. El método preferido para
minimizar la corrosión del acero de refuerzo es usar
concreto denso, impermeable y un recubrimiento de
concreto adecuado.
Otra forma de prevenir la corrosión del acero es
recubrirlo con un revestimiento de un material no
metalizado como son las resinas epóxicas o también
con una capa metálica de zinc (galvanizado). Se debe
tener en cuenta que las barras recubiertas con resinas
epóxicas no se adhieren tan bien al concreto.
’En 1996 se adoptaron por parte de ASTM cambios importantes en las es
pecificaciones de las barras. La designación métrica del diámetro de los 11
tamaños estándar es ahora la norma. Existe una correspondencia uno a uno
entre los diferentes diámetros mostrados en la Tabla 6.1. Cada barra expre
sada en diámetro métrico tiene exactamente las mismas características de su
correspondiente diámetro expresado en octavos de pulgada.
Todo proyecto de construcción financiado con fondos Federales debe di
señarse y construirse utilizando unidades métricas. Mientras que losproyectos
de construcción privados no están obligados a usar unidades métricas, hoy
en día solamente se fabrican en los Estados Unidos barras designadas con
unidades métricas.
CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 73](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-73-320.jpg)
![Si se requieren tolerancias más estrictas, éstas
deben estar indicadas en los planos estructurales
Fig. 6.12—Tolerancias de colocación. (Figura cortesía del
Concrete Reinforcing Steel Institute).
Fig. 6.13—Usualmente el refuerzo es amarrado y asegurado
en posición cuando un lado del encofrado del muro ya está
colocado.
Las barras superiores deben ser colocadas dentro de 1/4
de pulg. (6 mm) de la altura especificada.
Algunas veces las barras superiores interfieren con
otras barras o con los conductos debajo del piso o las
cajas o tubos de conducción eléctrica. Esto generalmente
es previsto por el diseñador y se toman las medidas
necesarias en los planos estructurales. Si se presenta
una situación donde las barras superiores no pueden
colocarse dentro de la tolerancia permitida de 1/4 de
pulg. (6 mm), el contratista debe dar aviso al inspector
y al ingeniero. El ingeniero es responsable de hacer los
ajustes que sean necesarios para que no disminuya la
resistencia de la viga o de la losa. En estos casos el in
geniero debe suministrar instrucciones escritas a través
de un memorando o de un esquema. Una variación de
±1 pulg. (±25 mm) es permisible en la colocación de
estribos. Esta tolerancia no es acumulable y cada estribo
de un grupo debe estar dentro de 1 pulg. (25 mm) en
cualquier dirección de la localización señalada en los
planos.
Colocación del refuerzo
El acero de refuerzo debe ser colocado, amarrado e
inspeccionado antes de iniciar la colocación del concreto.
Frecuentemente en las obras ocurre maltrato de las
barras y del refuerzo electrosoldado y por esta razón
debe ser inspeccionado y revisado para verificar que si
está en la posición adecuada. El refuerzo movido fuera
de posición debe ser reubicado apropiadamente antes
de colocar el concreto.
Las barras individuales de refuerzo pueden ser in
staladas directamente en la posición especificada en
las losas, muros, vigas y columnas. El refuerzo puede
también ensamblarse previamente en parrillas y cajas e
izado como una sola unidad a su posición.
El refuerzo horizontal de las zapatas se debe colocar
manteniendo el espacio libre con el suelo y los lados. Las
barras de refuerzo se deben apoyar en pequeños bloques
de concreto (de aproximadamente 3 pulg.2[2000 mm2].)
o sobre sillas de plástico.
Los espigos verticales (dowels) que se extienden de
la parte superior de la zapata a muros y columnas que
se construirán posteriormente se deben colocar y asegu
rar en la parte superior de la zapata antes de colocar el
concreto. Esto puede lograrse amarrándolos a las barras
horizontales con alambre y sosteniéndolos en posición
asegurándolos al encofrado lateral de la zapata. Una
plantilla asegurada a la parte superior del encofrado pu
ede servir también para sostener los espigos en posición.
El clavar los espigos dentro del concreto fresco no
asegura un anclaje apropiado ni la consolidación del
concreto alrededor de ellos. En muros donde el único
propósito de los espigos es sostener en posición el re
fuerzo vertical pero sin ningún fin estructural, se pueden
utilizar espigos clavados pero hay que vibrar el concreto
después de colocarlos para asegurar la consolidación
alrededor de la barra.
Cuando se está colocando el acero de refuerzo en
construcción de muros el encofrado externo usual
mente está ya colocado en posición cuando se coloca
el refuerzo (Fig. 6.13) y luego se instala y asegura en
posición el encofrado interior del muro. En muchas
ocasiones el contratista puede sugerirle al ingeniero y a
quien produce los planos de taller una disposición más
simple del refuerzo horizontal de los muros para facilitar
su colocación y la del concreto (tales como barras de
82 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-82-320.jpg)
![ranura en cada lado de profundidad //8
Este detalle para superficies interiores
| que luego quedarán ocultas.
] 3/4 pulg.
( 19 m m ) Listón de madera que se deja en sitio
3/4 pulg. I
(19m m )|t j
3/4 pulg.
(19 mm)
• 1/8 pulg.-
(3 mnú
- z r -
Lámina metálica con
relleno de madera que
después se retira y la
junta se llena con masilla
i r 1
'54
3 - 1 ( 3 2 m
■ÍmnI
(6 mm)
1-1/4 puig.
m
m
)
1
1/2 pulg.
(12 mm) Canal
Clavo con P----- 1 ^ rigidizadora
estuche 6d'
T~1-1/4 pulg.
-M3
Listón de madera que
después se retira y la
junta se llena con masilla
<32 mm)
Clavo*
1-1/4 pulg.
(32 mm)
forzada en su sitio
Listón de caucho
de color similar al
concreto
Fig. 7.5— Detalles típicos para la formación de juntas de contracción en muros
columnas y muros para prevenir agrietamientos en la
interface de la losa y el elemento de soporte causado por
la exudación y el asentamiento del concreto en estado
plástico del muro o de la columna.
Juntas de contracción en muros
Las juntas de contracción (juntas de control)
se usan para reducir el agrietamiento aleatorio de
los muros manteniendo su estabilidad estructural e
impermeabilidad. El ingeniero debe estudiar cada caso
en particular para determinar dónde pueden colocarse
estasjuntas. En general estasjuntas deben colocarse con
una separación de 20 pies (6 m) en muros exteriores con
numerosas aberturas. En muros sin aberturas las juntas
nunca deben separarse más de 24 pies (7.30 m).
La Fig. 7.4 muestra las separaciones recomendadas
y la localización de las juntas de control verticales
para muros de diferentes alturas. También muestra la
localización del refuerzo para impedir que las juntas de
los muros se abran demasiado.
Debe seleccionarse el marco lateral de una puerta
o ventana para colocar la junta porque esta abertura
constituye un plano de debilidad del muro. Por encima
del primer piso una junta vertical sencilla en el centro
de cada abertura será suficiente. Fig. 7.1
Las juntas de contracción en muros deben iniciarse
en la parte superior de la zapata del muro y extenderse
en el exterior del muro hasta la parte superior del para
peto en la cubierta y hacia abajo en la parte posterior del
parapeto hasta la altura de enrase de la cubierta. En la
cara interna del muro la junta se extiende desde el piso
hasta el cielo raso. No es costumbre colocar la junta de
contracción en la junta de las losas de entrepiso o de
cubierta con el muro.
Para ayudar a inducir un agrietamiento en lajunta de
contracción en un muro reforzado, la mitad del refuerzo
horizontal se debe suspender en lajunta de contracción.
No debe haber empalmes por traslapo en la junta de
contracción.
La junta recta de contracción vertical se construye
en el muro colocando un listón que sobresale de la su
perficie del encofrado y que forma una hendidura en el
concreto. La Fig. 7.5 muestra varios métodos para hacer
juntas de contracción. El listón puede ser de madera,
CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 89](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-89-320.jpg)
![Fig. 8.9—Cortando una junta a la profundidad requerida con
la punta de un palustre antes de la acanaladora. La persona
que realiza el trabajo debe usar guantes.
Fig. 8.10—Terminando la junta después de cortarla con el
palustre. El trabajador debe usar guantes.
pulg. (6 mm) para proporcionar un depósito adecuado
para el sellante pero no debe ser de más 3/8 de pulg.
(9 mm) de ancho de modo que los bordes no se quiebren
bajo tráfico pesado.
Para adelantar el corte temprano y aún proveer una
junta lo suficientemente ancha para el sello, puede
utilizarse un método de doble corte. Se usa un disco
de 1/8 de pulgada (3 mm) para cortar una junta de un
cuarto del espesor de la losa. Un segundo corte se hace
con una cuchilla de 1/4 a 3/8 de pulg. (6 a 9 mm) a una
profundidad de 1 pulg. (25 mm) para proporcionar un
depósito adecuado para el sello de lajunta. El segundo
corte también remueve los residuos del primer corte.
Cuando se insertan listones preformados dentro de
la losa para formar la junta la parte superior del listón
debe estar a nivel con la superficie. Si se empuja por
debajo de la superficie y se cubre con mezcla durante
el acabado, se pueden descascarar sin que se vean los
bordes de la junta. Si se usa un acanalador, debe utili
zarse con especial cuidado para garantizar que se llega
al cuarto del espesor de la losa recomendado. Fig. 8.8.
Muy a menudo la profundidad necesaria no se logra
con el acanalador y las fisuras que ocurren no quedan
dentro de lajunta. Una manera de asegurarse de la pro
fundidad de la junta es la correcta consiste en cortar la
losa con la punta de una llana o palustre antes de utilizar
el acanalador (Fig. 8.9). Después se utiliza el acanalador
para terminar la junta. Fig. 8.10.
Separación de las juntas de contracción
Una guía común para separar las juntas de contrac
ción es utilizar una distancia en pies aproximadamente
igual a dos veces y media veces el espesor de la losa
en pulgadas (equivalente a 30 veces el espesor en cual
quier unidad de medida). Por ejemplo, para una losa de
5 pulg. (125 mm) la separación de las juntas debe ser
de 12-1/2 pies (3.80 m = 125 mm x 30/[1000 mm/m])
y para una losa de 8 pulg. (200 mm), sería de 20 pies
(6 m = 200 mm x 30 /[ 1000 mm/m]). Bajo las condicio
nes más favorables la separación en pies podría ser hasta
de tres veces el espesor de la losa en pulg. (equivalente
a 36 veces el espesor en cualquier unidad de medida) y
bajo condiciones más desfavorables que el promedio la
separación en píes igual a dos veces el espesor de la losa
en pulg. (equivalente a 24 veces el espesor en cualquier
unidad de medida).
Para losas sobre el terreno las juntas deben estar
dispuestas de modo que los paneles que se formen
sean aproximadamente cuadrados. La proporción
entre la longitud y el ancho del panel no debe ser
más de 1-1/2 a L En otras palabras, para una sección
rectangular delimitada por juntas de contracción el
lado largo no debe ser mayor de una y media veces
el lado corto.
Las condiciones óptimas incluyen una subbase bien
compactada con una superficie firme y lisa y una mezcla
de concreto con un tamaño máximo de agregado de por
lo menos 3/4 de pulg. (19 mm) y de 3 a 4 pulg. (75 a
100 mm) de asentamiento máximo. El tipo de agregado
puede afectar los cambios volumétricos del concreto y a
no ser que exista experiencia con materiales específicos
en ciertas áreas que haya demostrado lo contrario, debe
utilizarse una separación entrejuntas máxima en pies
igual a 2-1/2 veces el espesor en pulg. (equivalente a 30
veces el espesor en cualquier unidad de medida).
Lugares especiales donde deben colocarse juntas
de contracción
Donde haya un cambio en la sección transversal de
la losa debe haber unajunta de contracción. Eso incluye
en: los ejes de columna, cambios importantes en las
dimensiones (alto, ancho o dirección), cualquier per
foración en la losa para servicios, bases para equipos o
cualquier otro accesorio. (Fig. 8.11) Se debe recordar
que en una sección rectangular delimitada por juntas
de contracción el lado largo no debe exceder una
y media veces el lado corto. La distribución de las
juntas debe planearse con anticipación para poder
cumplir con estas condiciones especiales.
CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 99](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-99-320.jpg)
![r
Fig. 8.11—Una perforación para servicios crea un plano
de debilidad en la losa causando una fisura predecible. Se
necesita una junta de contracción para evitar la fisura.
Fig. 8.12— Un método para transferir fuerzas cortantes a
través de una junta de construcción es una platina cuadrada
en forma de diamante.
Juntas de construcción
Cuando se interrumpe la colocación del concreto se
debe utilizar una junta de construcción. En lo posible
debe tratarse de colocar la junta de construcción en el
mismo lugar donde ya estaba decidido colocar unajunta
de contracción si se hubiera continuado con la colocación
del concreto. Si se usa una junta de construcción como
junta de contracción se debe aplicar un inhibidor de
adherencia a la cara vertical de la losa antes de continuar
con la colocación.
La fisura irregular que ocurre debajo de la junta
aserrada proporciona la transferencia de carga de un
lado a otro de la junta por medio de la trabazón entre
agregados. La trabazón del concreto en la fisura irregular
dentro del espesor de la losa previene que la losa de
un lado de la junta se deflecte bajo la carga causada
por las ruedas de equipos en movimiento. En la junta
de construcción no hay trabazón del agregado. Una
junta lisa no ofrece ningún tipo de apoyo. Es necesario
un dispositivo de transferencia de cargas para poder
Fig. 8.13—El material de junta de dilatación se coloca a lo
largo del muro para aislarlo de la losa y permitir movimientos
independientes (foto cortesía del Wire Reinforcement
Institute).
Fig. 8.14—La columna y la base de la misma están aisladas
de la losa y entre si con material de junta de dilatación. Las
juntas de dilatación de la losa llegan a la base de la columna
en las puntas del diamante.
transferir. Fig. 8.12.
Las juntas con llave fueron utilizadas hace algún
tiempo para transferir cargas, pero en la actualidad este
tipo de juntas no se recomienda (AGI 302.1R-04).
Juntas de dilatación (juntas de expansión)
Las juntas de dilatación se usan para separar la losa
de cualquier estructura adyacente tal como losas, muros,
columnas, edificaciones adyacentes o cualquier acceso
rio de la losa.
El material de junta de dilatación evita la adherencia
y permite movimientos independientes entre los dos
elementos adyacentes. También alivia los esfuerzos que
puedan dañar la losa o la estructura adyacente.
Junta entre losay muro. Debe colocarse material de
junta de dilatación (1/4 a 1/2 pulg. de espesor [6 a 12
mm]) alrededor del perímetro de la losa sobre el terreno
o en el punto donde la losa está en contacto con el muro
(Fig. 8.13). Esto evita la unión del muro con la losa per-
100 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-100-320.jpg)
![electrosoldado que se curva en una configuración
sinusoidal y que sirve de apoyo para la malla sencilla).
También pueden usarse sillas altas con platina de base.
Lo más importante es mantener la altura especificada del
refuerzo electrosoldado que ya se encuentra colocado y que
elrecubrimientorequeridomedido desde laparte superiordel
concreto con un mínimo de 2 pulg. (50 mm) se mantenga.
Un buena práctica es utilizar mallas con separaciones entre
alambres mayores (12 pulg. [300 mm] o más) y diámetros
de alambre mayores de modo que aunque se camine
sobre o dentro de las separaciones el refuerzo de alambre
electrosoldado, éste se mantenga en su posición. En caso
que seusentipos derefuerzo electrosoldado con alambres de
menordiámetrosy conseparaciones entrealambresmenores,
las mallas pueden transportarse debajo de los vertederos de
los camiones del concreto premezclado para ser colocadas
un poco antes de comenzar el emparejado y nivelación del
concreto recién descargado del camión.
La malla con alambres delgados que viene en rollos
es difícil de controlar. Es especialmente problemática
porque usualmente se usa en losas delgadas y donde el
margen de error es muy pequeño al tratar de colocarlas
en la posición adecuada. Las mallas que no vienen
en rollos son más fáciles de controlar y colocar en la
posición requerida durante la construcción.
Generalmente en los pavimentos de concreto
solamente los alambres longitudinales son importantes
estructuralmente. Los alambres transversales sirven
solamente como separadores. En losas aéreas de
entrepiso los alambres de refuerzo tienen la misma
importancia en ambas direcciones.
Las longitudes de desarrollo y la economía en
las longitudes de empalme por traslapo son asuntos
importantes. Lecciones aprendidas hace tiempo y
conocidas por poca gente pueden ahorrar materiales
y economizar dinero. Un método desarrollado por un
profesor muy conocido de la Universidad de Cincinnati,
el señor Boyd Ringo, consiste en traslapar las mallas
un mínimo de 2 pulg. (50 mm) más la longitud de los
alambres de las extensiones en los extremos. Debe
tenerse en cuenta que este pequeño empalme puede ser
utilizado solamente en aplicaciones no estructurales,
primordialmente en losas sobre el terreno.
Debe asegurarse que la malla se coloque para reforzar
el concreto localizado entre las juntas y no para reforzar la
junta. Si el refuerzo se coloca a través de lajunta se deben
cortar los alambres uno sí y otro no en lajunta para que ésta
aúnpueda abrirse. Es mucho mejor cortarlasmallasunpoco
más cortas de tal modo que no alcance a llegar a lajunta.
Espigos
El mayor esfuerzo de flexión al cual puede estar
sometida una losa es causado por cargas aplicadas en
un borde no apoyado de la losa. Las cargas grandes re
quieren dispositivos que puedan transferir estas cargas
para evitar daño. Los dispositivos de transferencia de
cargas incluyen espigos de barra lisa, espigos cuadrados
y espigos de platina cuadrados. Los tres tipos de espigos
impiden los movimientos verticales diferenciales de
losas adyacentes. Los espigos cuadrados y los espigos de
platina cuadrados permiten movimientos longitudinales
y laterales. Hay espigos redondos que solo permiten
movimientos laterales.
Los espigos se usan frecuentemente en conjunto con
las mallas electrosoldadas. Como las juntas de contrac
ción se separan una mayor distancia cuando se usa
malla electrosoldada las juntas abrirán más. Eso hace
que la trabazón entre agregados sea menos efectiva,
aumentando la necesidad de utilizar métodos de trans
ferencia adicional para las cargas (Fig. 8.20 y 8.21).
Un extremo del espigo puede adherirse al concreto
en un lado de la junta y engrasado o colocado dentro de
una camisa de tal manera que esté libre para moverse
cuando la junta abre o cierra en el otro exremo. El uso
de espigos recubiertos para impedir su adherencia al
concreto es muy frecuente.
Los espigos deben ser cuidadosamente alineados
horizontal y verticalmente para proveer la libertad de
movimiento. Si no se colocan adecuadamente la junta
no abrirá libremente y se presentarán fisuras al final del
espigo que no está alineado. Los espigos se colocan
sobre sillas de apoyo colocadas en la superficie del ter
reno para que no sean movidas durante la colocación
del concreto. El diámetro, longitud y separación de los
espigos varía con el espesor de pavimento requerido
para las cargas de diseño.
Amarres
Los amarres son barras corrugadas con el fin de dar
una mejor adherencia con el concreto y evitar que la
junta se abra. Esto es lo opuesto de lasjuntas con espigo,
donde la intención, es permitir que la junta se abra.
Los amarres no se utilizan en juntas de contracción
ni en juntas de dilatación. Se usan con frecuencia
en las juntas contra alabeo en pavimentos y en vías
de acceso a garajes para impedir que los paneles del
pavimento se vayan separando gradualmente (Fig. 8.22).
También son utilizadas para amarrar el carril exterior
de tráfico en grandes áreas pavimentadas como lotes
de estacionamiento. Típicamente son barras # 4 ó # 5
(#13 ó #16 métricas) de 30 pulg. (750 mm) de largo y
espaciadas aproximadamente 30 pulg. (750 mm) centro
a centro.
Refuerzo con fibras
Existen hoy en día numerosas fibras disponibles
para reforzar concreto con diferentes propósitos. Los
CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 103](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-103-320.jpg)
![C. Materiales del concreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación)
□ Sellantes ____________________________________ ____________________
□ D e sm o ld a n te s________________________________________________________
c. Muestras y modelos arquitectónicos
□ Localización ___________________________________ __________
□ P r e s e r v a c i ó n _____________________________________________
□ Responsabilidad de aceptación_____________________________________________
d. Métodos de reparación ____________________________________ __________________
D. D. Pedido y programación del concreto
1. Persona(s) responsable(s) para pedir el concreto (el concreto debe ser pedido
por código de mezcla [dosificación de la mezcla])
2. Tiempo mínimo de notificación requerido para la mayoría de las colocaciones
3. Definición de pedidos especiales y grandes
4. Tiempo mínimo de notificación requerido para suministros especiales y grandes
5. Procedimiento para manejo de pedidos de llamado posterior
6. Procedimiento para manejo de pedidos con cambios
7. Nombres de contacto y número de teléfono para cancelaciones de último momento
• Productor _____________________________________
• Contratista de concreto _____________________________________
• Director del proyecto o Contratista General _____________________________________
8. Persona responsable en obra para revisar los recibos de despacho antes de colo
car el concreto
9. Los horarios normales de trabajo son entre _________ A.M .ylas P.M.
La jornada laboral es d e ___________ a ____________ sin incluir días festivos
CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 125](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-125-320.jpg)
![CAPITULO 10:
Colocación del concreto y
su acabado
U
na gran parte del tiempo que se invierte en la
planeación de un proyecto se dedica a la selec
ción del método más eficiente de colocación
del concreto dentro de todos los métodos
disponibles. Cuando la facilidad de acceso al
punto donde se va a colocar el concreto no es un problema,
el método más conveniente y económico es depositar
el concreto directamente del camión de premezclado.
Cuando el punto donde se va a depositar el concreto está
fuera del alcance de la tolva del camión de premezclado
deben usarse otros métodos. Los más comunes de éstos
son: extensión de la tolva del camión, carretillas, bandas
transportadores, baldes o bombas para concreto.
Las especificaciones de la mezcla de concreto pueden
incidir en la escogencia del método de colocación. El
asentamiento, tipo o tamaño de los agregados y el uso
de concreto liviano o de peso normal puede inclinar la
selección a favor de un método de colocación de concreto
con respecto a otros. Dado que puede haber necesidad de
modificar la mezcla para que se ajuste apropiadamente al
método de colocación del concreto, la aceptación de ciertos
aditivos, como los súperplastificantes, puede serimportante
para determinar el método de colocación del concreto.
A no ser que se trate de la colocación inicial, es mejor
colocar el concreto iniciando por el final de la colocación
anterior. Nunca se debe iniciar en un área nueva para luego
unir dos colocaciones. Si se hace esto, especialmente en
construcción de muros, es muy posible que se presenten
hormigueros en el punto de unión de las dos colocaciones.
Colocación del concreto desde el camión
de premezclado
Debe recordarse que la mayoría de las especifi
caciones permiten añadir agua solo una sola vez. La
cantidad de agua está restringida a una cantidad tal que
el incremento del asentamiento esté dentro del límite
especificado pero sin exceder la relación a/mc. Cualquier
Fig. 10.1—Trabajadores esparciendo el concreto sobre la
superficie del terreno directamente de la canal del camión
mezclador.
adición de agua implica tener que rotar el tambor de la
mezcladora 30 revoluciones adicionales a la velocidad
de mezclado. El vertedero del camión se debe humedecer
para facilitar el flujo del concreto.
Cuando se está planeando el trabajo debe tenerse en
cuenta el ángulo al cual va a estar la canal vertedero du
rante la colocación del concreto (Fig. 10.1). Por ejemplo;
si se quiere sacar ventaja de las extensiones del vertedero
las cuales pueden añadir hasta 15 pies (4.50 m) debe
tenerse en cuenta que el concreto de bajo asentamiento
(menos de 4 pulg. [100 mm] aproximadamente) no pu
ede fluir esa distancia con el ángulo al cual un vertedero
tiene que ser sostenido para facilitar la descarga. Si un
concreto de bajo asentamiento está siendo depositado en
encofrados que están por encima del terreno puede haber
algunos problemas aún sin las extensiones del vertedero.
Para construcción de losas sobre el terreno debe
asegurarse que los camiones mezcladores pueden mo
verse dentro de los encofrados sin dañar la subbase. Si
es evidente que hay surcos o levantamientos durante
la preparación de la subrasante o subbase se deben
tomar medidas correctivas de inmediato. La prueba de
rodamiento es una de las formas más efectivas para de-
CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 133](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-133-320.jpg)
![Fig. 10.2—Uso de la extensión del vertedero para depositar el
concreto de una losa sobre el terreno con el camión mezclador
localizadofueradel encofrado. (FotocortesíadeT. L. Smitti Machine)
Fig. 10.3—Uso de un camión mezclador de descarga frontal
cuando el acceso y los virajes dentro del área están limitados.
(Foto cortesía de la Portland Cement Association)
terminar si el sistema de soporte del suelo es adecuado
para proveer una capacidad de apoyo estable y uniforme
durante y después de la construcción. Si la subbase no
soporta los camiones sin dejar surcos entonces con
extensiones del vertedero es posible depositar el con
creto sin tener que recurrir a otros métodos (Fig. 10.2).
Cuando las condiciones de colocación del concreto no
permiten que el concreto fluya por el vertedero con el
asentamiento especificado usar un aditivo puede ser la
solución, si el uso es permitido por las especificaciones.
Para trabajos en los cuales el acceso o los virajes en el
área están restringidos, el uso de camiones mezcladores
de descarga frontal puede ser la solución (Fig. 10.3).
Carretillas para concreto
Descargar el concreto primero en carretillas para
luego depositarlo desde la carretilla requiere más mano
de obra que otros métodos y puede ser una desventaja
Fig. 10.4—En distancias cortas el concreto puede ser
transportado y colocado con carretillas. (Foto cortesía de
Albanelli Cement Contractors).
Fig. 10.5—Cuando el lugar de colocación está por encima del
nivel del terreno o tiene su acceso limitado puede utilizarse
una banda transportadora.
cuando se requiere manejar un volumen grande de
concreto. Las carretillas (Fig. 10.4) son más apropiadas
en trabajos donde la distancia desde el punto de descarga
hasta el lugar de colocación es corta. Las carretillas se
usan con frecuencia en un sistema donde el concreto es
descargado y transportado por otros medios hasta una
tolva y entonces es llevado en carretillas una distancia
corta para ser colocado en su sitio.
Las plataformas y caminos para las carretillas deben
tener una superficie suave para evitar sacudir el concreto.
Las mezclas de asentamiento alto (4 pulg. [100 mm] o
más) se segregan si se someten a sacudidas excesivas. Dos
ventajas de las carretillas son: las mezclas de concreto no
necesitan ajustes especiales y hay pocas posibilidades
de demoras debidas a los equipos o problemas de colo
cación. Las plataformas y caminos deben tener apoyos
independientes del refuerzo de acero para evitar desplazar
el refuerzo que ya está correctamente colocado.
134 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-134-320.jpg)
![Fig. 10.6—En los proyectos de gran altura se utiliza una gran
variedad de equipos para colocar el concreto, incluyendo
torre grúas y concreto bombeado. (Foto cortesía de Schwing
America Inc.)
Bandas transportadoras
Al utilizar bandas transportadoras hay una limitación
obvia para el asentamiento máximo del concreto (2 a
4 pulg. [50 a 100 mm] es lo recomendable). La pasta
de cemento se separará del agregado si la mezcla está
muy húmeda. Para cualquier mezcla en la cual la
segregación pueda ser un problema la solución es utilizar
aire incorporado. Una mezcla con aire incorporado
retiene su homogeneidad manteniéndose unida mucho
mejor y es mucho más uniforme que las mezclas sin
aire incorporado con el mismo asentamiento. Esto es
especialmente cierto para mezclas con asentamiento
alto.
Las bandas transportadoras son sistemas flexibles.
Existen unidades que se pueden ajustar a diferentes
alturas y alcanzar y girar inclusive 360 grados mientras
depositan el concreto. Existen también unidades de
diferentes longitudes para ser usadas en trabajos con
condiciones especiales (Fig. 10.5). La capacidad de
colocación de una banda transportadora es usualmente
del orden de 150 a 300 yardas cúbicas (115 a 230 m3)
por hora.
Las bandas transportadoras requieren mantenimiento
diario durante su uso. Las tolvas, bandas y las aspas
tienen que limpiarse y además antes de su uso al día
siguiente se debe probar por corto tiempo para verificar
su correcto funcionamiento antes de la llegada del
concreto.
Colocación del concreto con baldes
La colocación de concreto con balde y grúa se utili
za en muchos proyectos. Es un método extremadamente
flexible por las distancias que puede alcanzarse en sen
tido vertical y horizontal desde una sola posición de la
Fig. 10.7—El concreto siendo distribuido desde un balde.
Fig. 10.8—Brazos de grúas y equipos especiales mejoran la
eficiencia de la colocación del concreto, moviendo fácilmente
horizontal o verticalmente el concreto bombeado. (Foto
cortesía de la Portland Cement Association).
grúa. Las grúas convencionales se ubican aparte de la
construcción a la distancia necesaria para que la pluma
pueda moverse con libertad. Las grúas de torre se ubican
adyacentes a la estructura o dentro de la misma (Fig.
10.6). Las grúas trepadoras se levantan a si mismas al
tiempo con la estructura. La capacidad de una grúa la
determina su brazo en posición vertical. La capacidad se
reduce notoriamente cuando el brazo de la grúa cambia
su posición acercándose a la posición horizontal.
Se debe controlar cuidadosamente la descarga del
concreto para evitar su segregación. Durante la colo
cación en el encofrado el concreto debe extenderse a
medida que se va depositando (Fig. 10.7). Nunca se debe
depositar el concreto en una pila para después extenderlo
con el vibrador. Esta maniobra puede dar como resultado
segregación, un concreto sin uniformidad y el peligro
de sobrecargar el encofrado con esta carga concentrada.
Por seguridad la estabilidad de las grúas convenciona
les montadas sobre orugas debe ser vigilada cuidadosa
mente. Cuando la grúa gira con su brazo extendido su
estabilidad se pone peligrosamente a prueba. La base
sobre la cual está montada la grúa debe ser firme y debe
vigilarse el efecto de los cambios al mover el brazo. El
CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 135](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-135-320.jpg)
![Fig. 10.9—Una mezcla de buena trabajabilidad para una losa
estructural siendo bombeada y esparcida en un flujo continuo.
Fig. 10.10—Introducir el vibradora intervalos de 15 pulg. (380
mm) aproximadamente por 10 a 15 segundos, (removerlo
cuando el concreto esté fluido).
tamaño y peso del balde lleno debe ser igual o menor
que la capacidad de la grúa en su alcance máximo para
evitar sobrecargarla.
Concreto bombeado
El concreto bombeado gana cada día más popularidad.
Su adaptabilidad permite superar problemas de acceso
al punto deseado de colocación. Tiene grandes ventajas
sobre otros métodos de colocación de concreto, tanto en
recorridos verticales como horizontales, pues el concreto
puede ser movido desde un solo punto de descarga de
los camiones mezcladores (Fig. 10.8).
La gradación del agregadojuega un papel importante
en una mezcla de concreto dosificada para ser bombeada.
La mezcla, usualmente tendrá un contenido de arena
ligeramente más alto que las mezclas que no son para
bombeo. Algo de aire incorporado y cenizas volantes
ayudan en el proceso de bombeo y reducen el riesgo
de separación de la pasta de cemento de los agregados
bajo la presión del bombeo. Los agregados redondeados,
como la grava de río, se bombean más fácilmente que
los agregados angulares provenientes de roca triturada.
Los aditivos pueden facilitar el bombeo sin incrementar
el riesgo de segregación o extender el tiempo de
fraguado — problemas que ocurren con las mezclas de
asentamiento alto.
El método más común de iniciar un proceso de
bombeo de concreto a través de la tubería de conducción
es comenzar con una lechada de cemento y arena de
aproximadamente una yarda cúbica [0.77 m3
] (dependiendo
de la longitud de la tubería). Si el concreto que sigue tiene
aire incorporado debe agregarse aire incorporado a la
lechada. El contratista debe tenerprevisto dónde desechar el
material de la lechada. Como el bombeo del concreto debe
ser continuo la programación de llegada de los camiones
es extremadamente importante. Una demora larga puede
significar tener que detener el bombeo, limpiar la tubería
y volver a comenzar. Las curvas y acoples en la tubería
restringen el flujo y hay que minimizar su uso. Una mezcla
bien gradada con un asentamiento de 4 pulg. (100 mm),
con aire incorporado y conteniendo algo de ceniza volante
se puede bombear rápidamente en una tubería de 5 pulg.
(125 mm) de diámetro (Fig. 10.9).
Tuberías de 4 a 6 pulg. (100 a 150 mm) de diámetro
también son comunes aunque el bombeo con una tubería
de 4 pulg. (100 mm) puede ser difícil. El tamaño máximo
del agregado no debe ser más de un tercio del diámetro
de la tubería. Puede considerarse la posibilidad de re
ducir a 3/4 de pulg. (19 mm) el tamaño del agregado si
hay dificultad en el bombeo.
Las bombas se consiguen de tres maneras: el
contratista es el propietario de la bomba, puede alquilarla
con operador para el proyecto o puede utilizar un sub
contratista de bombeo.
Bombeo de concreto liviano
La solución sencilla para eliminar cualquier problema
de bombeo de concreto liviano consiste en saturar el
agregado antes del mezclado. Un agregado liviano típico
cuando está saturado contiene en general un peso de agua
igual al 30 o 35% de su peso seco. Esto se compara con
el 1o 2% de su peso en agregados de peso normal satura
dos. Si el agregado de peso liviano no se ha humedecido
previamente de modo que tenga consistentemente entre
70 a 80% de su capacidad de absorción total, el agregado
va a absorber agua de la mezcla bajo la presión en la
tubería lo cual hace que el concreto sea más difícil de
bombear. Si el concreto liviano es recibido en la obra
con el agregado previamente humedecido (como se des
cribió anteriormente) el concreto puede bombearse de
igual forma que un concreto de peso normal. Cuando la
saturación del agregado no es consistente ni adecuada,
los problemas en el bombeo de concretos livianos son
graves (el peor de los casos es que se obstruye la tubería).
Hay varios métodos para humedecer previamente
el agregado liviano. Un requisito mínimo debe ser de
136 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-136-320.jpg)
![cerca de 72 horas de rociando continuado de las pilas
de agregado.
El productor de concreto premezclado debe contar con
suficiente espacio para empapar el agregado y mantener
la rutina del que primero llega primero sale de tal manera
que siempre haya disponibilidad de agregado que ha
sido empapado por 72 horas. El contenido de humedad
del agregado debe ser confirmado diariamente antes de
comenzar y en cada colocación de concreto subsiguiente.
La pérdida excesiva del asentamiento durante el bombeo
(más de 2 pulg. [50 mm]) es un indicador que el agregado
no se empapó adecuadamente.
Consolidación durante la colocación
La consolidación se logra sacando el aire contenido
en el concreto fresco ya colocado. Mezclas con mucha
manejabilidad pueden ser colocadas y consolidadas
manualmente. No obstante, la calidad de muchos proyec
tos se incrementa con la consolidación mecánica.
Vibrado
Con la vibración una mezcla rígida se vuelve fluida
presentando una superficie brillante. El aire contenido
saldrá a la superficie del concreto y se escapa. Cuando
el concreto esta aún fluido y no hay más burbujas de
aire saliendo a la superficie se puede retirar el vibrador.
El continuar vibrando el concreto a partir de este punto
no tiene ningún propósito y puede causar segregación.
Es importante distanciar las introducciones del vi
brador en el concreto adecuadamente. Muy separadas
pueden quedar bolsas u hormigueros y muy cercanas
puede resultar en vibración excesiva. Un promedio para
las separaciones en muros es alrededor de 15 pulg. (380
mm) pero podría ser 5 o 6 pulg. (125 o 150 mm) más o
menos de 15pulg. (380 mm) dependiendo de la rigidez de
la mezcla, la altura de la colocación y el tipo de vibrador.
La técnica adecuada de vibrado es introducirlo rápi
damente y retirarlo lentamente. Deben observarse las
burbujas de aire para determinar la velocidad del retiro.
El vibrador no debe arrastrarse dentro del concreto, aun
en secciones delgadas como losas, pues esto conduce a
segregación. La mejor guía es el tiempo dentro del cual el
concreto se vuelve fluido dentro de los primeros 10 o 15
segundos de vibración para determinar las separaciones
y para definir el tiempo de vibrado (Fig. 10.10).
En concretos estructurales (muros y columnas) el
vibrador se inserta verticalmente. Un error común es
insertar el vibrador solamente en el centro de la sección de
la columna. Se debe tener cuidado de insertar el vibrador
también cerca de la superficie del encofrado produciendo
así superficies más lisas y con pocas burbujas. Para el
concreto de muros se debe vibrar de nuevo el último pie
(300 mm) de la colocación previa de concreto. (Véase el
Fig. 10.11—Uso de una regla vibratoria (regla con vibradores
montado sobre ella) para la nivelación inicial y la consolidación.
Un emparejador empuja hacia abajo la regla una profundidad
aproximada de una pulg. (25 mm), lo suficiente para prevenir
puntos bajos debajo de la regla pero no lo suficiente para
causar una ola (superficie ondulada) detrás de la regla. (Foto
cortesía de Alien Engineering Corp.)
Fig. 10.12—Una regla vibratoria manual es conveniente para
consolidación y la nivelación inicial
Fig. 10.13—Una regla maestra controlada por láser
Capítulo 11 “Problemas comunes del concreto en la obra”).
Reglas vibratorias
Adicionalmente a los vibradores internos las reglas
vibratorias (Fig. 10.11 y 10.12) y niveladoras de rodi
llos son efectivas en la construcción de losas sobre el
CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 137](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-137-320.jpg)
![r
Fig. 10.14—Rellenando en áreas bajas y eliminando los
puntos altos.
Fig. 10.15—La regla para construcción vial utilizada en
construcción de losas sobre el terreno.
Fig. 10.16—Terminado oportuno con llana mecánica. El
concreto es apenas lo suficientemente rígido para soportar
el peso.
terreno. Mezclas rígidas (1 a 3 pulg. [25 a 75 mm] de
asentamiento) pueden ser colocadas y consolidadas
dejando superficies de la mejor calidad posible.
El vibrado en los concretos de asentamiento más alto
tendrá el efecto contrario debido a la cantidad excesiva
de agua y mortero que aflora a la superficie. La combi-
Fig. 10.17— Llana mecánica de montar para losas grandes.
nación de concretos de bajo asentamiento, esparcidores
mecánicos y reglas vibratorias hacen posible la pavi
mentación de autopistas con encofrados deslizantes.
Las reglas vibratorias deben tener el equilibrio de
frecuencia y amplitud apropiadas para consolidar el
concreto sin sacar a la superficie una excesiva cantidad
de agregados finos.
La opción de estos equipos controlada por láser pue
de usarse para mejorar la nivelación de las losas sobre
el terreno, lo cual no se podría lograr de otra manera.
Las reglas operan desde un vehículo usando un brazo
telescópico u operan montadas sobre patines sostenidos
por una regla maestra (Fig. 10.13).
Acabado de las losas sobre el terreno
El funcionamiento de una superficie del concreto se
afecta con frecuencia por los procedimientos utilizados
antes y después de la colocación del concreto tales
como instalación de los encofrados, preparación de
la subbase y control de la colocación del concreto. La
colocación del concreto debe comenzar en un punto
distante y moverse hacia el punto de entrega. Sigue la
misma lógica utilizada para no quedar encerrado en un
rincón cuando se está aplicando laca a un piso. Se debe
comenzar en el punto más distante y terminar en la salida.
No se debe permitir que el concreto se apile en un punto
moviendo el final del vertedero, el balde o la manguera de
extensión flexible de la línea de bombeo, esparciendo el
concreto en la medida que es depositado. Haciendo esto se
reducirá la cantidad de aire contenido y evitará latentación
de esparcir el concreto usando el vibrador.Además, la ope
ración de las reglas será más eficiente. El vibrador nunca
se debe usar como herramienta para esparcir el concreto.
Las reglas vibratorias que consolidan y nivelan el
concreto simultáneamente se usan con mucha frecuen
138 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-138-320.jpg)
![superficie del concreto, la técnica monolítica donde un
agregado seleccionado - usualmente de gradación ce
rrada - se mezcla en la tanda de concreto y por último
exponiendo un agregado de gradación cerrada colocado
en una capa superior especial.
Cuando los agregados van a quedar expuestos en la
técnica monolítica se rocía la superficie del concreto con
un retardante de superficie. En latécnica del esparcido unos
agregados gruesos seleccionados se esparcen y se embeben
en la superficie presionándolos dentro del concreto con
una herramienta que puede ser una llana manual. Luego
la superficie se nivela con llana de modo que el agregado
empotrado es recubierto con una película fina de mortero.
Cuando el concreto ha endurecido lo suficiente para
retener el agregado en su lugar, la superficie se limpia
con un chorro de agua cepillándola para remover el
mortero superficial y dejar expuesto el agregado (Fig.
10.20). Antes de comenzar un proyecto es aconsejable
hacer paneles de ensayo con los materiales que se van
a utilizar de tal manera que se pueda determinar el
tiempo adecuado para exponer los agregados. Se puede
esparcir un aditivo retardante de superficie después de
la nivelación para darle más tiempo a la operación. Se
debe tener mucho cuidado de no remover demasiado
mortero pues puede dar como resultado un agregado
que no queda bien adherido.
Control de la colocación
En la colocación de concreto en muros y columnas
puede ser necesario controlar la altura de la caída libre
del concreto. En caídas de 5 o 6 pies (1.50 a 1.80 m)
de altura los concretos de asentamiento alto (5 pulg.
[125 mm] o más) sin aire incorporado son las que
más tienden a segregarse. En cambio los concretos de
bajo asentamiento con aire incorporado y las mezclas
que contienen súperplastificantes no se segregan tan
fácilmente. Dejar caer el concreto desde gran altura
puede salpicar los encofrados y las barras de refuerzo.
Si el concreto seca antes que el concreto fresco recién
colocado alcance la altura de las salpicaduras la
apariencia de la superficie del concreto se verá afectada.
Antiguamente se creía que las salpicaduras de concreto
en las barras de refuerzo podían debilitar la adherencia
entre el concreto y el acero. Investigaciones recientes
han demostrado que esto no es cierto (Consultar elASCC
Position Statement # 3). Cuando la segregación puede
ser un problema se pueden usar vertederos de trompa
de elefante (Fig. 10.21). Con este tipo de vertederos
también se eliminan las salpicaduras.
El concreto debe colocarse en capas uniformes
limitadas al espesor que puede ser compactado
adecuadamente. Cada capa de concreto debe ser
colocada antes que la anterior haya empezado a
Fig. 10.21—Un vertedero de trompa de elefante al final de una banda transportadora montada en su propio camión. Dado su
largo alcance ajustable permite colocar el concreto salvando las obstrucciones del sitio evitando la segregación. (Foto cortesía
de Putzmeister)
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![CAPITULO 11:
Problemas comunes en la obra —
Causas y prevención
L
as características de resistencia, durabilidad,
larga vida, bajos costos de mantenimiento y
el buen funcionamiento en general son las
razones por las cuales el propietario de un
proyecto escoge concreto en vez de otro ma
terial de construcción. Infortunadamente hay ciertos
problemas que son comunes, que ocurren continuamente
y que dan al propietario una impresión diferente de lo
que puede esperarse de un concreto. La mayoría de estos
problemas no son altamente técnicos en su naturaleza,
siendo problemas comunes relacionados con la dosifi
cación de la mezcla, los procedimientos constructivos,
los ensayos y las especificaciones.
Las causas y medios para prevenir esos problemas no
son misterios sin resolver sino que son parte de lo que
se conoce. Algunas veces es posible corregir problemas
después de que el trabajo está terminado. Prevenirlos es
mucho más fácil y más económico.
La clave para la prevención es conocer qué causa
el problema. Más que una sola causa, en general es la
combinación de experiencias ocasionales y condiciones
particulares del trabajo sin que ninguna individualmente
parezca ser lo suficientemente importante para afectar
seriamente la calidad del concreto. Esta es la razón por la
cual una experiencia circunstancial que se utiliza como
base para un procedimiento debe ser lo suficientemente
buena para hacer la diferencia entre un proyecto libre
de problemas y uno con demoras costosas, pobre des
empeño y necesidad de hacer reparaciones.
Concreto fresco
Exudación excesiva
La principal causa para que durante la colocación del
concreto aflore una cantidad excesiva de agua a la super
ficie tiene su origen en la mezcla de concreto. Primero
se debe verificar el contenido de aire. Un contenido de
aire bajo puede causar una exudación excesiva. Si el aire
incorporado está dentro del rango designado entonces se
debe investigar si hay pérdida de finos como resultado
de un bajo contenido de cemento. Hay varias maneras
para lograr aliviar las causas de una exudación excesiva:
• Aumentar la proporción de arena en la mezcla y
disminuir la proporción del agregado grueso.
• Agregar solo arena fina.
• Introducir un incorporador de aire. El aire incorpo
rado retarda el paso del agua a través de la mezcla
y ayuda a prevenir la segregación (asentamiento del
agregado grueso) en la mezcla. También aumenta la
trabajabilidad disminuyendo la demanda de agua.
• Aumentar el contenido de cemento (25 a 50 lb./yd.3
[15 a 30 kg/m3]).
• Añadir ceniza volante.
Si la resistencia es adecuada el ajuste más económico
se logra añadiendo finos (ajustando la gradación o la
proporción de arena) y añadiendo un incorporador
de aire.
El exceso de agua en la superficie demora los trabajos
de acabado en trabajos sobre el terreno y puede llevar a
tener que realizar los trabajos de acabado con palustre
prematuramente. El resultado puede ser que la superficie
del concreto se tome polvorosa, muchas fisuras finas
o una superficie débil que no resiste la abrasión. La
exudación en concretos colocados en encofrados
verticales puede dejar marcas en la superficie del
concreto endurecido causadas por el paso del agua a lo
largo de la superficie del encofrado contra el concreto.
Segregación y mala consolidación
La segregación (el agregado grueso separándose de
la mezcla) es un problema causado por la mezcla del
concreto en combinación con el procedimiento con
structivo. Las mezclas con mucha agua se segregan más
fácilmente que las mezclas secas. Con asentamientos
del orden de 6 pulg. (150 mm) o más el concreto es
146 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD](https://image.slidesharecdn.com/libro-aci-completo-220706062550-e4480bc3/85/Libro-ACI-completo-pdf-146-320.jpg)
Subido porKathia Espinoza Rojas
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Este documento presenta la tercera edición de la Guía del Contratista para la Construcción en Concreto de Calidad publicada conjuntamente por la American Society of Concrete Contractors (ASCC) y el American Concrete Institute (ACI). El documento enfatiza la importancia de la seguridad en la construcción en concreto y destaca que la mayoría de los accidentes pueden prevenirse a través de un buen programa de seguridad y el uso adecuado de equipos de protección personal. Asimismo, señala que cada compañía constructora debe desarrollar una política
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- 1. AMERICAN SOCIETY OF CONCRETECONTRACTORS (SOCIEDAD AMERICANA DE CONTRATISTAS DEL CONCRETO - ASCC) TERCERA EDICION u j H h (/) American Concrete Institute® Advanang concrete knowledge (INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO — ACI)
- 2. Publicada en conjuntopor la American Society of Concrete Contractors — ASCC y el American Concrete Institute - ACI. La Guía del contratista para la construcción en concreto de calidad ha sido revisada de acuerdo con las políticas de revisión de documentos de Comité de Actividades Educacionales del ACI y por la Junta Directiva de ASCC. La American Society of Concrete Contractors (ASCC) y el American Concrete Institute (ACI) no son responsables por los conceptos u opiniones expresadas en sus publicaciones. Las publicaciones de ASCC y ACI no están en capacidad, ni tienen como objetivo, sustituir ni el entrenamiento individual ni el criterio del usuario o del suministrador de la información presentada. Spanish Edition Es Propiedad © 2011, American Concrete Institute Todos los derechos reservados incluyendo los derechos de reproducción y uso en cualquier forma y medio, incluyendo copias por cual quier método de proceso fotográfico o por medio de cualquier procedimiento electrónico o mecánico, impreso, escrito u oral o grabación de sonido o reproducción visual o para el uso en cualquier sistema de adquisición y archivo de información, a menos que se obtenga un permiso por escrito de los propietarios de la propiedad intelectual. English Edition Copyright © 2005, American Concrete Institute. All rights reserved including rights of reproduction and use in any form or by any means, including the making of copies by any photo process, or by any electronic or mechanical device, printed, written or oral, or recording for sound or visual reproduction or for use in any knowledge or retrieval system or device, unless permission in writing is obtained from the copyright proprietors. Impreso en los Estados Unidos de America NÚMERO DE CONTROL DE LA BIBLIOTECA DEL CONGRESO: 2011936186 Historia de impresión de la 3* English EDICIÓN: Primera impresión, Mayo 2005 Segunda impresión, Junio 2006 Tercera impresión, Febrero 2008 Cuarta impresión, Abril 2009 American Concrete Institute P.O. Box 9094 Farmington Hills, MI 48333-9094 Phone: 248-848-3700 FAX: 248-848-3701 www.concrete.org E-mail: bkstore@concrete.org American Society of Concrete Contractors 2025 S. Brentwood Blvd., Suite 105 St. Louis, MO 63144 Phone: 314-962-0210 FAX: 314-968-4367 www.ascconline.org E-mail: ascc@ascconline.org ISBN 0-87031-408-4 ISBN-13: 978-0-87031-408-7 RECONOCIMIENTOS Muchos han contribuido a las dos ediciones anteriores de la Guía del Contratista y no deben ser olvidados, incluyendo: los editores pertenecientes al cuerpo de empleados del ACI, Bob Pearson para la primera edición y Franklin Kurtz y Robert E. Wilde para la segunda edición. Para la tercera edición se contó con la colaboración de las siguientes personas del personal del ACI: destacadamente Ward Malisch y también Lindsay Kennedy, Rich Heitzmann y Becky Hartford. Los siguientes individuos contribuyeron significativamente al desarrollo de esta tercera edición: Dan Dorfmueller quien muy competentemente dirigió el Comité ACI E703 durante las etapas finales de la revisión, Bill Palmer quien fue Director de E703 durante la fase final. Las siguientes personas contribuyeron como miembros del Comité ACI E703: William R. Phillips, Bill Nash, Scott Anderson, Kathy Martin, Francés Me Neal-Page, James Emzen, John Hukey y Brad Inman. Por parte de ASCC, se contó con la colaboración de: Al Engelman, Tommy Ruttura, Mike Schneider, Michael Waming, Paul Albanelli, Keith Ahal y Gary Burleson. Igualmente queremos dejar testimonio de nuestro agradecimiento por las contribuciones excepcionales de Ross Martin. Adicionalmente, Bev Gamant, directora ejecutiva de ASCC, reescribió el prefacio sobre seguridad; Ted NefT, del Post-Tensioning Institute, aportó la información sobre postensado; Roy Reiterman, del Wire Reinforcement Institute, contribuyó con información acerca de refuerzo electrosoldado de alambre; Pete Tatnall, de Synthetic Industries, adicionó importante información acerca de concreto reforzado con fibras; y Dave Gustafson, del Concrete Reinforcing Steel Institute, revisó el Capítulo 6. Rolf Spahr, de MEVA Formwork, Jorge Calvo, de Ulma Forms y Dan Winters de Conesco Doka Formwork contribuyeron en el Capítulo 5. Se agradece especialmente al sub-comité 318-S del ACI, en particular Luis E. García, por su asistencia valiosa de la revisión y la traducción al español de la tercera edición. Crédito de la fotografía: La fotografía en la parte inferior de la portada mostrando un sistema de encofrado es cortesía de Ceco Construction LLC. La fotografía en la parte superior de la portada mostrando una regla de láser es cortesía de Noel Company, Inc. Editor: Lindsay K. Kennedy • Diseño de la cubierta: Gail L. Tatum 2 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 3. PREFACIO Seguridad A pesar quehay muchas cosas importantes en construcciones de concreto tales como la calidad del trabajo y obtener una utilidad, la seguridad debe ser siempre laprioridad número uno. Por esa razón, la seguridad está al inicio de éste libro para enfatizar su importancia como elementofundamentalpara lograr unproyecto exitoso. L a construcción es una actividad que tiene ries gos. Sin embargo, con procedimientos y entre namiento adecuados, inspección de los riesgos y cumplimiento de las normas de seguridad, los riesgos puedenreducirse o eliminarse. Es obliga torio implementarunprograma de seguridadbien concebido paramanteneren alerta atodos lostrabajadores de losriesgos posibles en laobra. Laspersonas involucradas entrabajos de construcción tienden a creer“que ellos se pueden cuidara sí mismos.”Aunque en líneas generales esto puede ser cierto, la construcción en concreto es un trabajo en equipo. Todo trabajador de construcción debe considerar la seguridad de los demás mientras trabaja. Sin una disciplina de seguridad la confianzadeun trabajadorde laconstrucción en sí mismo puede crear una actitud que lo lleve a pensar, erradamente, que las regulaciones y los equipos de protección son una molestia más que una necesidad. El “novato” es la persona más temida en la construcción. Los “novatos” están más expuestos a situaciones desconocidas que los trabajadores que están familiarizados con el proyecto. Un programa detallado y completo de entrenamiento de “novatos” sobre prevención y seguridad en la construcción conlleva a cua drillas de trabajadores más eficientes y seguras. El incumplimiento de las medidas de seguridad y la no utilización de los equipos adecuados de protección personal pueden llevar a lesiones personales. La pérdida de tiempo por lesiones personales tiende a ser grave y costosa tanto para la compañía como para el trabajador lesionado y pueden traer como consecuencia una inca pacidad de largo plazo o permanente de la capacidad física del trabajador. Adicionalmente a la preocupación por el trabajador lesionado, la compañía constructora pierde la dis ponibilidad de los conocimientos y habilidades de esta persona con un potencial descenso o disminución en la calidad del trabajo durante el tiempo que el trabajador permanece incapacitado. Los accidentes interrumpen el ritmo del trabajo afectando adversamente la program ación del proyecto. La m ayoría de los accidentes, NO SON accidentales La mayoría de los accidentes se pueden prevenir. Los accidentes usualmente ocurren debido al descuido de no pensar cuidadosamente acerca de lo que se está haciendo. Se TIENE que planificar con la seguridad en mente. ¿Cuántas veces se utiliza una carretilla con sobrepeso o dañada, o cualquier otro equipo defectuoso, simplemente por el deseo de terminar rápidamente el trabajo? ¿Cuántas veces se transita sobre superficies resbalosas sin parar a colocar un poco de arena, o el trabajador levanta algo sin flexionar las rodillas aun estando muy cansado? El tiempo invertido en entrenamiento de seguridad es un costo básico en el negocio de la construcción y se paga con creces con un incremento en la producción, tarifas de seguros menos costosas y menos pérdida de tiempo de los trabajadores experimentados. El costo total de los accidentes supera con holgura el costo de un buen programa de seguridad. La seguridad puede ser un centro de utilidad tanto en la parte humana como en la parte económica. La necesidad de un programa de seguridad de la compañía Este capítulo no es un manual de seguridad para la construcción. La American Society of Concrete Contractors publica el ASCC Safety Manual que toda persona que trabaje en construcción en concreto debe leer y releer periódicamente. El trabajador debe estar familiarizado con las regulaciones de las agencias guber namentales pertinentes, especialmente aquellas de la Oc- cupational Safety and Health Administration (OSHA). PREFACIO 3
- 4. Todo proyecto deconcreto es único. Colocar el con creto de una losa sobre el terreno es totalmente diferente a colocarlo en el piso 40 de un edificio de oficinas. Cada uno tiene peligros que pueden ser evitados si los traba jadores son conscientes de los mismos. Por esta razón, además del ASCC Safety Manual toda firma contratista debe desarrollar o tener por escrita una política de se guridad que establezca líneas claras de autoridad para el entrenamiento del nuevo personal y el re-entrenamiento del personal antiguo en procedimientos y regulacio nes de seguridad relacionadas con su especialidad en construcción y sobre la mitigación de estos riesgos. Toda compañía es responsable de disponer condicio nes de trabajo seguras y toda persona es responsable de cumplir con las normas y regulaciones de seguridad de la compañía con el fin de incorporar la seguridad como una parte de su trabajo. Ayudar a que los nuevos trabajadores se informen y adapten a los peligros específicos del sitio de trabajo a través de entrenamiento y consejos son com ponentes esenciales de un programa de seguridad exitoso. Construcción en concreto La siguiente es una lista de ítems para tener en cuenta en una obra o sitio de trabajo de construcción en concreto la cual no pretende ser una lista completa. Sin embargo, sirve para alertar o advertir acerca de algunas de las medidas de seguridad más comunes e importantes en la construcción en concreto: El concreto fresco puede causar lesiones en los ojos y quemaduras en la piel. Cuando se trabaje con concreto fresco debe usarse vestimenta de protección adecuada (camisa de mangas largas, botas de caucho y guantes de caucho) y también protección para los ojos para evitar que el concreto fresco tenga contacto con la piel o con los ojos. Si el concreto fresco entra en contacto con en la piel, la zona afectada debe lavarse con agua limpia. Debe tenerse colirio disponible en la obra. Si cae concreto fresco en los ojos, deben lavarse inmediatamente con agua limpia y obtener pronta atención médica. El trabajador debe anticiparse al problema y tener siempre agua limpia y colirio en la obra cuando se programe colocación de concreto. Debe recordarse, además, que el agua del balde para limpieza de las herramientas no es agua limpia. Los problemas de piel más frecuentes y comunes entre los trabajadores de la construcción en concreto son: piel reseca, dermatitis irritante de contacto, dermatitis alérgica de contacto y quemaduras con cemento. La mejor manera de mantener la piel saludable es utilizando guantes y tener buenas prácticas de higiene. Las manos deben lavarse 2 a 4 veces por día y cuando se quite los guantes. El lavado debe hacerse con un jabón de Ph neutro o ligeramente ácido. Los miembros de la cuadrilla de colocación de concreto deben utilizar camisas de mangas largas, pantalones largos, anteojos o caretas de seguridad, cascos de seguridad, guantes de caucho resistentes a los químicos y botas protectoras. Los trabajadores que dan acabado deben usar pantalones largos, botas de trabajo, almohadillas para las rodillas (y utilizar tableros para las rodillas) y guantes. Si la ropa se satura con concreto húmedo debe cambiarse de inmediato. Los dedos deben mantenerse alejados de las articulaciones o uniones metálicas de la canal del vertedero del camión mezclador de concreto. Son realmente pesadas. Si un dedo queda atrapado en la abertura de la unión del canal del vertedero del camión al caer de la posición plegada ésta lo puede cortar como una tijera corta una tela. El simple uso del Equipo de Protección Personal (EPP) puede salvar trabajadores de los efectos a corto o largo plazo de las condiciones de en la obra (cascos de seguridad, guantes, botas, protección para los ojos, protección de caídas, respiradores etc.). Siempre debe tenerse el EPP a mano y usarlo. • Deben utilizarse anteojos de seguridad siempre que exista laposibilidad de que algo pueda caer en los ojos. • Cuando el nivel de ruido es tal que el trabajador tenga que levantar la voz para hablar con la persona que está al lado suyo deben utilizarse tapones o protectores de oídos contra el ruido. Una exposición corta al ruido puede ser suficiente para causar daño auditivo permanente. • Cuando exista la posibilidad de inhalar suciedad, polvo, astillas o aserrín, cuando se está cortando, desbastando o demoliendo concreto endurecido, o cuando se mezcla mortero epóxico o mortero de inyección deben utilizarse tapabocas o respiradores. Se debe solicitar entrenamiento en la escogencia y uso del respirador adecuado. Otra solución para ésta situación es utilizar métodos húmedos o herramientas “sin polvo” con aspirador de vacío incorporado. • Las escaleras y las escalerillas exteriores son una de las mayores fuentes de lesiones y fatalidades dentro de los trabajadores de la construcción. Los empleadores deben asegurarse de que sus empleados sean entrenados por una persona competente en la naturaleza y riesgos de caídas; en el procedimiento correcto de armar, mantener y desarmar los sistemas de protección contra caídas; su adecuada construcción, uso, colocación, cuidado en el manejo de escaleras y escalerillas exteriores y la capacidad máxima de carga de las mismas. • ¿El trabajador sabe como instalar adecuadamente una escalera de extensión? La distancia horizontal desde donde se apoya la parte inferior de la escalera hasta el punto por debajo de su porción más alta debe ser del orden de un cuarto de la longitud de la 4 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 5. AGUILÓN ARRIBA AGUILÓN ABAJO AGUILÓN A LA IZQUIERDA AGUILÓNA LA DERECHA ABRAO EXTIENDA EL AGUILÓN CIERRE O RETRAIGA EL AGUILÓN UN POCO AGREGUE 4 TERMINE — GALONES LIMPIAR escalera. Si la inclinación es menor la escalera puede ser fácilmente sobrecargada. Si es mayor la escalera puede caerse. La escalera debe asegurarse tanto en la parte superiorcomo en lainferior contradeslizamiento. • Los andamios deben construirse sólidamente aún si se van a usar por corto tiempo. Los verticales o montantes deben estar separados uniformemente, plomados y asegurados a una base sólida. Se deben utilizar arriostramientos horizontales o diagonales para mayor estabilidad. El tablado debe sobresalir del soporte por lomenos 12pulg. (300 mm). Los andamios deben estar amarrados a muros, al edificio u otros elementos estructurales. Unapersona competente debe inspeccionar los andamios diariamente. • El instante más peligroso cuando se trabaja en altura es cuando la persona se traslada de un sitio a otro. Por esta razón el trabajador debe amarrarse o asegurase con un arnés a algo sólido, algo que pueda soportar un peso de 5000 Ib. (2300 kg). En cualquier momento que el trabajador tenga que estar por fuera de una baranda de protección para realizar un trabajo debe estar amarrado con un arnés. Se debe utilizar protección contra caída cuando se esté trabajando a nivel del terreno alrededor de excavaciones de 6 pies (1.8 m) o más de profundidad. Deben colocarse barandas de protección alrededor de las aberturas o vacíos de las losas. • Cuando se estén soldando o cortando elementos metálicos embebidos en el concreto debe utilizarse protección para la cara y ojos para prevenir ser golpeado por pedazos de concreto que puedan saltar. El concreto se puede descascarar, de forma explosiva, cuando se calienta con soplete. • Los cilindros de gas deben manejarse con respeto y precaución. Se deben asegurar en posición vertical, amarrándolos entre si, para impedir que se muevan o utilizando cualquier otro procedimiento para evitar que se puedan desplazar libremente. • Cuando se utilicen vibradores o cualquier otra herramienta eléctrica éstas deben estar conectadas a interruptores de detección de polo a tierra. El concreto fresco y el agua son excelentes conductores. Estos interruptores evitan que una persona pueda electrocutarse. • Las herramientas eléctricas y los cables de las mismas deben ser inspeccionados diariamente y reparados o reemplazados si tienen daños. Los cables eléctricos se deben proteger colocándolos en áreas donde no puedan ser dañados o estar cubierto con material de protección. • El sitio de trabajo debe mantenerse limpio, aun si no es responsabilidad directa de un trabajador en particular. Es mejor recoger que tropezar y caer. Un sitio de trabajo limpio marca la pauta de la eficiencia y calidad del equipo de trabajo. • De acuerdo con la revista Constmction Equipment de junio de 1985: “De todos los equipos pesados, las grúas son las que menos toleran el mal uso, el abuso y las negligencias”, Ningún trabajador puede estar debajo de los ganchos de izaje ni de cargas suspendidas. Debe pensarse que al área localizada debajo de donde gira la grúa es tierra de nadie y toda persona debe alejase de allí. • Debe tenerse certeza que las eslingas, cables de amarre, grilletes y cualquier otro dispositivo para izaje tenga el tamaño correcto y que sea inspeccionado cuidadosamente antes de usarlo. Si algo se rompe debajo de una carga suspendida se liberará una gran cantidad de energía. Un cable volando puede cortar un brazo o una pierna en un instante. • Nunca se debe caminar debajo una carga cuando se está izando. PREFACIO 5
- 6. • Para evitarelectrocutarse nunca se debe tocar un equipo que está trabajando cerca de las líneas eléctricas aéreas. • No debe permitirse que bombas, montacargas, grúas o cualquier otro equipo alto trabaje a menos de 15 pies (5 m) de distancia de líneas eléctricas de 50,000 kv o aún menos voltaje. Las líneas de mayor voltaje requieren distancias mayores. • Debe estar seguro de que la persona que de instrucciones al operador de una bomba, conozca y sepa utilizar las señales de mano desarrolladas por la American Concrete Pumping Association. • El trabajador debe siempre mirar por donde camina para prevenir caídas. Todo trabajador, cuando vea una tabla con los clavos hacia arriba debe quitar los clavos o doblarlos para impedir que alguien los pise. • Si el trabajador tiene que agacharse, debe hacerlo con sus rodillas y si tiene que levantar algo debe hacerlo doblando sus piernas y no con su espalda. • El trabajador debe cargar solamente lo que puede cargar sin mucho esfuerzo. Debe pedir ayuda para las cosas más pesadas o voluminosas. • Deben revisarse los equipos y herramientas antes de cada tumo de trabajo y verificar que se encuentran en condiciones adecuadas para el trabajo. • Las hojas de instrucciones de seguridad para productos químicos usados en el proyecto deben mantenerse al día y de fácil acceso. Los trabajadores deben revisar esta información antes de utilizar nuevos productos en la obra. Debe recordarse que los accidentes no ocurren porque si, siempre tienen una causa. Ocurren con más frecuencia cuando hay una planificación deficiente, falta de un entre namiento adecuado o cuando no seestudianadecuadamente cada una de las actividades del trabajo. Por ejemplo, si un trabajador arroja una cadena sobre una viga que está sus pendida en el aire, debe pensar hacia dónde se va a devolver el gancho del extremo libre y quitarse del camino. Clasificación de modificación de experiencia y tasa de incidentes El costo de los seguros de indemnización para tra bajadores es directamente proporcional al historial de accidentalidad de la compañía constructora. Cuando un empleado se lesiona, los costos derivados de la lesión se agregan a la clasificación de modificación de experiencia de la compañía (EMR, por sus siglas en inglés). Los ac cidentes pueden incrementar el EMR de una compañía y por consiguiente se incrementan significativamente las primas de los seguros de indemnización de los trabajadores de esa compañía. El valor de las primas de seguros de una compañía se incrementará de manera significativa debido al costo de siniestros anteriores. Este costo puede ser con trolado si se establece e implementa un buen programa de seguridad. Este programa ayuda a reducir los costos de las primas de seguros y hace que la compañía sea más competitiva y tenga mayores utilidades. Otra forma de medir la seguridad es la tasa de inci dentes. Este es un número reconocido nacionalmente que describe la cantidad de accidentes de empresas de todos los tamaños. La tasa de incidentes representa el número de días de trabajo perdidos por cada 100 empleados trabajando 40 horas semanales durante 50 semanas del año. La tasa de incidentes es calculada como el número de días de trabajo perdidos por cada compañía, tal como la debe reportar en el formulario OSHA 300 - Log of Work-Related Injuries and Illnesses, multiplicada por 200,000 y dividida por el número total de horas de tra bajo en un año calendario y se expresa por medio de la siguiente ecuación IR = (N x 200000) - WH Donde: IR = tasa de incidentes N = número de casos de días de trabajo perdidos tanto por lesiones como por enfermedad. Cor responde al número total de cruces marcadas en 6 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 7. la columna Hdel formulario 300 de OSHA. WH = El número total de horas de trabajo para la compañía en un año calendario incluyendo a todos los que están en la nómina ya sea por horas o no, e incluyendo las horas extras. Por ejemplo, la tasa de incidentes de una compañía que tuvo 10 días de trabajo perdidos y 40,000 horas de trabajo es: IR = (10 x 200000) - 40000 = 50 LECTURAS RECOMENDADAS ACI Committee E703, “Formwork Safety,” Topic 24, Toolbox Meeting Flyers 2, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1998. ASCC Safety Bulletins, The American Society of Concrete Contractors, St. Louis, Mo. ASCC Safety Committee,ASCCSafetyManual, Third Edition, American Society of Concrete Contractors, St. Louis, Mo, 1999. Occupational Health and Safety Administration, www.osha.gov. PCI Erectors Committee, Erection SafetyforPrecast andPrestressed Concrete, Precast/Prestressed Concrete Institute, Chicago, 111., 1998. Pump Safety, A m erican Concrete Pum ping Association. “Safety Basics Posters,” 18 x 24 in. posters on safe construction practices, Hanley Wood, Addison, 111. “Skin Safety with Cement and Concrete,” Training Videos, Portland Cement Association, Skokie, 111., 1998. PREFACIO 7
- 8. Contents Prefacio .................................................................................. 3 CAPITULO1: Organizándose para lograr calidad ...10 Control de calidad.........................................................10 Manejo de archivos.......................................................11 Documentos contractuales.......................................... 12 Calidad y utilidad..........................................................12 El equipo humano.........................................................12 Lecturas recomendadas................................................13 CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto...........................14 Ensayos de control........................................................14 Muestreo (ASTM C 172)....................................14 Asentamiento (ASTM C 143)............................ 14 Contenido de Aire (ASTM C 231 y C 173).....15 Ensayos de resistencia a la compresión (ASTM C 31 y C 3 9).......................................... 17 Densidad (peso unitario) y rendimiento volumétrico (ASTM C 138)..................................................... 17 Cemento.........................................................................18 Especificaciones del proyecto para el cement.,18 Producción del cemento portland.......................18 Tipos básicos del cemento portland.................. 18 Otros materiales cementantes.....................................19 Ceniza volante...................................................... 19 Microsílice (humo de sílice).............................. 19 Escoria granulada.................................................19 Agua para la mezcla..................................................... 19 Relación agua-material cementante...........................20 Agregados..................................................................... 20 Aditivos..........................................................................22 Reductores de agua............................................. 22 Reductores de Agua de alto rango....................22 Aditivos retardantes............................................ 22 Aditivos acelerantes............................................ 22 Reductores de agua retardantes..........................23 Reductores de agua acelerantes.........................23 Agentes incorporadores de aire..........................23 Otros aditivos.......................................................23 Dosificación de la mezcla de concreto...................... 23 La mezcla correcta para la obra.........................24 Humedad libre en los agregados (Tabla 2.5)....25 Reductor de agua (Tabla 2.4, Mezcla #2)........25 Ceniza volante (Tabla 2.4, Mezcla # 3 ).............25 Ajustes al aire incorporado................................ 26 Adición de agua en la obra..........................................26 Fraguado inicial............................................................27 CAPÍTULO 3: Especificaciones del concreto...............28 Fuentes de las especificaciones del concreto........... 28 Tipos de especificaciones............................................ 29 Prescriptivas, por desempeño e híbridas.......... 29 Puntos para confirmar en las especificaciones......... 29 Resistencia............................................................29 Requisitos para resistencia a edad temprana....31 Resistencia a la flexión........................................31 Relación agua-material cementante (a/mc)......31 Contenido mínimo de cement............................31 Asentamiento....................................................... 32 Aire incorporado..................................................32 Aditivos químicos................................................33 Tiempo de despacho para concreto premezclado......................................................... 33 Temperatura del concreto— concreto para clima frío o cálido.......................................................... 33 Determinación del criterio más estricto en la especificación del concreto........................34 Capítulo 4: Cimentaciones...............................................35 El subsuelo.................................................................... 35 Capacidad portante....................................................... 35 Exploración geotécnica................................................36 Compactación...............................................................36 Tipos de cimentación...................................................37 Zapatas para muros............................................. 39 Zapatas aisladas para columnas.........................39 Zapatas combinadas............................................ 39 Zapatas en voladizo............................................. 39 Cimentaciones de pilotes y pilas....................... 40 Losas de cimentación y cimentación flotantes.................................................................40 Control del agua freática............................................. 40 Encofrados para zapatas.............................................. 41 Control de la humedad.................................................43 Rellenos de respaldo....................................................43 CAPÍTULO 5: Encofrado y cim bra.............................. 45 Precauciones de seguridad..........................................45 Las cimbras y encofrados afectan la calidad del concreto...................................................................46 Tipos de cimbra y encofrado.......................................47 Cimbras y encofrados construidos en obra..... 47 Cimbras y encofrados prefabricados.................47 Cimbras y encofrados industrializados............ 48 Sistemas especiales de cimbra y encofrado.... 51 Materiales y herrajes para cimbras y encofrados.... 52 Revestimientos del encofrado............................56 Diseño de cimbras y encofrados................................ 57 Colocación del concreto en el encofrado..................59 Mantenimiento de las cimbras y encofrados....62 Agentes desmoldante..........................................62 Tolerancias............................................................62 Costo de la cimbra y encofrado................................. 64 Desencofrado y descimbrado......................................64 Medición de la resistencia del concreto para desencofrar y descimbrar....................................64 El tiempo como medida de la resistencia para desencofrar y descimbrar....................................65 Apuntalamiento y reapuntalamiento..........................65 Encofrados para losas sobre el terreno...................... 68 Más información.......................................................... 69 CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto............................................................................70 ¿Porqué usar acero de refuerzo?................................ 70 Planos estructurales y de colocación..........................71 Tipos de refuerzo......................................................... 73 Identificación de las barras................................. 75 Refuerzo electrosoldado de alambre.................75 Otros tipos de concreto reforzado..................... 76 Corte y doblado de las barras de refuerzo (Fabrication)..................................................................77 Tolerancias de corte y doblado...........................79 8 THE CONTRACTOR’S GUIDE TO QUALITY CONCRETE CONSTRUCTION
- 9. Despacho y rotulado....................................................79 Almacenamientoy manejo de las barras de refuerzo en la obra....................................................... 79 Recubrimiento de concreto.........................................80 Tolerancias en la colocación del acero de Refuerzo.........................................................................81 Colocación del refuerzo...............................................82 Soportes de barras y distanciadores...........................83 Empalme del acero de refuerzo...................................84 Coordinación................................................................. 85 ¿Quiere saber m ás?...................................................... 85 CAPITULO 7: Juntas y embebidos en estructuras ....86 Tipos de junta................................................................87 Juntas de construcción para vigas y losas aéreas.............................................................................. 88 Juntas de contracción en m uros................................. 89 Juntas de dilatación en muros.....................................90 Juntas de construcción en muros................................ 90 Juntas de construcción horizontals....................90 Juntas de construcción verticals........................ 91 Sellos impermeables....................................................92 Elementos embebidos— ductos eléctricos, tuberías y camisas........................................................ 92 Elementos embebidos—pernos de anclaje, camisas, platinas metálicas y canals..........................93 Anclajes..........................................................................94 Puntos para recorder....................................................95 CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno............................................................................... 96 Cambios de volume......................................................96 Juntas de contracción (juntas de control)..................97 Separación de las juntas de contracción........... 99 Lugares especiales donde deben colocarse juntas de contracción......................................................99 Juntas de construcción...............................................100 Juntas de dilatación (juntas de expansión)..............100 Juntas contra alabeo...................................................101 Refuerzo en una losa de concreto............................ 101 Refuerzo de alambre electrosoldado...............102 Espigos................................................................ 103 Amarres............................................................... 103 Refuerzo con fibras............................................103 CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto.........................................................................105 Cooperación entre el contratista y el productor de concreto premezclado............................................105 La mezcla de concreto......................................105 Jerarquía de las responsabilidades.................. 106 Programa de ensayos......................................... 107 Adición de agua en la obra............................... 107 Reunión previa al inicio de la construcción............107 Algunos ítems del orden del día para la reunión previa al inicio de la construcción.................. 107 Preparación en la obra................................................109 Listado de verificación para proyectos Grandes.... 110 Colocación del concreto con baldes........................135 Concreto bombeado..................................................136 Bombeo de concreto liviano....................................136 Consolidación durante la colocación..................... 137 Vibrado...............................................................137 Reglas vibratorias............................................. 137 Acabado de las losas sobre el terreno....................138 Acabados de superficie....................................139 Control de la colocación.......................................... 140 Colocación en clima cálido......................................141 Colocación del concreto en clima frío...................141 Tolerancias para los acabados de la superficie del piso........................................................................ 142 Curando para mantener un contenido de humedad apropiado...................................................144 Lecturas recomendadas............................................ 145 CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención........................................................ 146 Concreto fresco......................................................... 146 Exudación excesiva..........................................146 Segregación y mala consolidación.................146 Mezclas difíciles de terminar..........................147 Tiempo de fraguado inicial y ganancia de resistencia inicial.................................................................. 147 Fisuras por retracción plástica de fraguado ... 148 Concreto endurecido................................................ 149 Fisuras por retracción de fraguado.................149 Juntas de dilatación..........................................150 Cuarteamiento (fisuración fina, revisión de la superficie)................................................ 150 Superficies polvorosas.................................... 151 Burbujas.............................................................152 Losas rizadas.....................................................153 Escamado de la superficie...............................153 Hormigueros.....................................................153 Vetas de arena...................................................153 Vacíos en la superficie......................................153 Resistencias bajas de los cilindros.................154 Evaluación de los resultados de los ensayos de cilindros..............................................................155 References.................................................................. 156 Listado de verificación de problemas comunes en la obra: sus causas y su prevención.......................................157 CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado...........................................................................133 Colocación del concreto desde el camión de premezclado...........................................................133 Carretillas para concreto............................................134 Bandas transportadoras..............................................135 PREFACIO 9
- 10. CAPITULO 1: Organizándose paralograr calidad L a American Society of Concrete Contractors (ASCC) y el American Concrete Institute (ACI) están dedicados permanentemente a mejorar la calidad de la construcción en concreto por medio de compartir experiencias y a través de la educación. Una construcción de concreto de calidad se obtiene cuando todos los estamentos administrativos insisten en la calidad y todos los empleados saben qué es lo que se espera de ellos. Hacer las cosas bien desde el principio siempre conduce a un menor costo. ¿Cómo sabe el empleado que la calidad es un requisito básico de la compañía? Lo aprende durante el entrenamiento inicial en el cual se le informa que se espera de él y cuando se da cuenta que los elementos ejecutados con mano de obra deficiente o con materiales no apropiados son removidos y remplazados voluntariamente por la compañía sin importar el costo. Una calidad consistente en la construcción se logra solamente cuando cada persona sabe que la han entrenado adecuadamente y que con su aporte el producto final que se espera es una obra de calidad. La construcción de calidad se vuelve la norma y no la excepción. Control de calidad Aunque todos y cada uno de los trabajadores conoce sus responsabilidades con respecto a la calidad, de todas maneras debe existir un sistema de control de calidad que incluya inspecciones. Las inspecciones no eximen ni disminuyen la respon sabilidad del trabajador de la construcción. Proveen a los administradores con datos para determinar el nivel de calidad y mejorar el sistema. Todo contratista, sin importar el tamaño de la com pañía, debe sentirse personalmente responsable de la calidad e inculcar en cada empleado el sentimiento de “nosotros ejecutamos construcción de calidad y estamos orgullosos de cada uno de nuestros proyectos.” Un objetivo administrativo de primer orden en una compañía de cualquier tamaño es desarrollar un plan escrito de control de calidad, incluyendo las partes de cada fase de un proyecto que son críticas para la calidad del mismo y cuándo y por quiénes deben ser revisadas o inspeccionadas. Consecuentemente, el personal de con trol de calidad debe desarrollar un listado de verificación para las inspecciones o si es una compañía pequeña debe definir quién es la persona más conocedora que hará la inspección. El número de personas dedicada al control de calidad dependerá del tamaño de la obra y de su complejidad. Debe existir personal apto que revise si el material que llega a la obra cumple los requisitos y especificaciones del proyecto. Se debe disp o n er de su ficien te personal calificado para terminar las inspecciones requeridas oportunamente y sin causar retraso de las cuadrillas de trabajadores. Idealmente, toda obra debe contar al menos con un Técnico Grado I Certificado por el American Concrete Institute (ACI)' [American Concrete Institute (ACI) Grade I Certified Technician], Los programas de certifi cación de ACI están diseñados para entrenar y certificar personal con experiencia, disminuir los problemas re lacionados con procedimientos de trabajo inadecuados, mejorar la calidad de la construcción en concreto en general y preparar a la industria para futuros requi sitos de certificación que posiblemente serán obliga torios. Existen diferentes programas disponibles para técnicos, inspectores y trabajadores especializados que son patrocinados por organizaciones locales, estatales ’Se puede pedir información al ACI al teléfono (248) 848-3700 o por e-mail a BKStore@concrete.org sobre cursos de certificación en su área geográfica. 10 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 11. y nacionales. El contratistade concreto con una organización pequeña necesita solamente una o dos personas cali ficadas para manejar el control de calidad. A medida que la compañía crece, o cuando hay varios trabajos en ejecución, se pueden ir adicionando personas hasta el punto en que se requiere establecer formalmente un departamento de control de calidad. Aun cuándo una sola persona está a cargo del control de calidad debe existir un claro sentido de organización. El personal de control de calidad debe informar a la administración general de la compañía y no al director de la obra. ¿La razón? La persona responsable por la programación del trabajo en la obra enfrenta con frecuencia un conflicto de intereses entre las metas de calidad de la construcción y el plazo que dispone para terminarla. El control de calidad no debe depender de la pro gramación y la programación no puede retrasarse por falta de personal de control de calidad. Sin embargo, el control de calidad opera mejor cuando se coordina con las exigencias de la programación de la construcción. Para obtener esta coordinación, la administración debe participar en las reuniones del personal de control de calidad incluyendo los capataces y sus cuadrillas para revisar las omisiones o los descuidos. El objetivo de estas reuniones de control de calidad es determinar que equipos y que procedimientos fueron inadecuados y consecuentemente mejorar los conocimientos y la destreza del personal que hace ese trabajo. La administración debe utilizar estas reuniones para reforzar el programa de control de calidad, lo cual se refleja en una mejoría de la calidad y no con el objeto de establecer culpabilidades de las omisiones o errores de una persona o de un departamento. Una mejoría en la calidad implica más y mejores negocios para la compañía, menores costos (siempre es menos costoso construirlo bien la primera vez) y con tinuidad de empleo para los trabajadores de construcción y el personal de control de calidad. Manejo de archivos Un buen programa de control de calidad incluirá un archivo completo y confiable de las operaciones de construcción. Disponer de un registro diario de la cons trucción del proyecto es extremadamente valioso, espe cialmente cuando surgen problemas. Fotografías diarias adecuadamente fechadas pueden ser convenientes. En general, las siguientes operaciones de la construc ción deben ser incluidas en un sistema de control de calidad: • Identificación, examen, aprobación y ensayo de los materiales y de los ensamblajes. • Inspección antes de la colocación del concreto incluyendo una revisión de las dimensiones de los encofrados, tamaño y posición del acero de refuerzo y de preesfuerzo, de los materiales de las juntas, de los elementos embebidos, de la condición de las cimbras, limpieza del refuerzo, apuntalamientos y soporte de las cimbras y de la condición del suelo en las excavaciones. • Preparación de muestras de concreto y su adecuado almacenamiento mientras se efectúan los ensayos. Realización de ensayos de asentamiento, resistencia a la compresión y a la flexión, contenido de aire y densidad (peso unitario). • Un proyecto de buena calidad requiere de la coor dinación y el cuidado de los materiales embebidos (platinas soldadas, tubería, tubos o camisas para ductos de instalaciones interiores, drenajes, camisas o sumideros de drenaje y aberturas), tanto para el concreto de elementos verticales como horizontales. • La calidad de un proyecto de concreto se puede mejorar enormemente a través del uso de planos de coordinación de concreto (planos de montaje y planos de taller) para ayudar en la localización, rutas, soporte temporal, sellamientos, juntas de construcción, tomillos o pernos de anclaje, acero de refuerzo, platinas soldadas, tuberías, tubería para circuitos eléctricos, líneas a tierra, drenajes del piso, plomería, camisas o sumideros de drenaje, aberturas y tapas. Es de enorme importancia asegurarse que las tolerancias de las superficies de concreto arqui tectónico y los pisos estén incluidas o representadas en los planos (Números F). • Inspección del descimbrado de los encofrados y del acabado de las superficies construidas con encofrado o sin él. (El personal de control de calidad debe saber que es mejor descimbrar primero las partes interiores de los encofrados. Esto alivia la presión en las esquinas exteriores, reduciendo la posibilidad de agrietamientos o descascaramientos en las esquinas durante el retiro de las cimbras y encofrados). • Inspección general de los equipos, condiciones de trabajo, el clima y otros detalles que puedan afectar la durabilidad del concreto a largo plazo. El curado y protección de los elementos debe tenerse en cuenta. Los registros de las temperaturas son también muy importantes. • Deben conservarse los registros de ensayos de ma teriales; dosificación de las mezclas de concreto; colocación, acabado y curado del concreto; diámetro y recubrimiento del acero de refuerzo, detalles de la soldadura que puedan afectar la calidad; además de los detalles de preparación de la subbase de losas sobre el terreno y de la cimentación. El listado CAPÍTULO 1: Organizándose para lograr calidad 11
- 12. de verificación debecontener un registro de esas inspecciones. • El representante del propietario después de estar presente o de hacer personalmente una inspección que es requerida por las especificaciones debe firmar el informe incluyendo el alcance de la inspección, cuando se realizó y que medidas deben adoptarse. Esto debe formar parte del archivo de documentos de la obra. • Preparar y actualizar periódicamente el listado de verificación de actividades preliminares al inicio de la construcción. (Véase el Capítulo 9 donde se incluye un ejemplo de listado de verificación). Documentos contractuales El fin de un programa de control de calidad en una organización es asegurar que la obra está siendo ejecutada de acuerdo con los planos y especificaciones (documentos contractuales). Los documentos contractuales son muy importantes pues hacen parte de una obligación jurídica entre las partes. El objetivo de los documentos contractuales es garantizar que la calidad de la mano de obra empleada, el control de las tolerancias y los materiales utilizados en la construcción de la obra son los especificados y que ésta tendrá el desempeño que espera el diseñador. Algunas veces los documentos contractuales contienen requisitos que pueden entrar en conflicto con las prácticas locales o con la experiencia del contratista. Si el contratista encuentra que el proyecto no puede desarrollarse como está especificado debe solicitar una reunión con el diseñador para discutir a cabalidad el tema. Estas reuniones y las decisiones allí tomadas deben quedar documentadas y harán parte de los documentos contractuales que se mantienen en el archivo de los mismos. Calidad y utilidad Todo contratista de concreto debe escoger entre dos op ciones con relación a la calidad. Puede incurrir en un costo, conocido, de un sistema de control de calidad para lograr una calidad adecuada o asumir los costos, desconocidos, derivados de un trabajo de mala calidad. Los costos, directos e indirectos de un trabajo de mala calidad pueden ser muy altos al tener que reparar trabajos inaceptables, remover y reemplazar partes de la obra, in cumplir la programación y tener que pagar los altos costos de un litigio. Una mala calidad significa un cliente insatisfecho. Al cliente le preocupan mucho los problemas detectados y no detectados. Un cliente descontento probablemente nunca tendrá en cuenta al contratista en otra obra, lo cual se con vierte en un costo oculto de la mala calidad. Los contratistas deben procurar un nivel de calidad adecuado que cumpla, totalmente, los requisitos del cliente para su proyecto. Niveles de calidad extremada e irrealmente altos y que van más allá de lo que requiere el proyecto pueden ser muy costosos sin mejorar realmente la satisfacción del cliente. El contratista que inspecciona cuidadosamente los materiales que ingresan a la obra, verifica la colocación adecuada del acero de refuerzo, las tolerancias de las cim bras y encofrados, la resistencia del concreto y otras partes regidas por las especificaciones, mantendrá la calidad y los costos bajo control. La firma tendrá muy pocas, o ninguna, sorpresa en lo que se refiere a costos. Un proyecto de calidad requerirá del cuidado y coordi nación de los materiales embebidos (tales como platinas soldadas, tuberías, conductos eléctricos, drenajes de piso, camisas o sumideros de drenaje y aberturas) tanto para el concreto de elementos verticales como horizontales. Un trabajo con buen control de calidad representa un menor costo para el contratista y una mayor satisfacción del redactor de las especificaciones y del propietario. La satisfacción del cliente implica nuevos trabajos o recomen daciones para otros trabajos. La manera más confiable de lograr utilidades es ha ciendo las cosas bien desde un comienzo. El contratista ahorra tiempo y dinero y el cliente no incurre en los sobre costos de un proyecto que no entra en servicio en la fecha prevista. Idealmente, todo contratista debe tener programas tanto de control de calidad como de control de costos. Una revisión cuidadosa de ambos programas suministra la información necesaria para optimizarlos. El equipo humano La construcción en concreto reforzado involucra diferentes profesionales, técnicos y contratistas, dentro de los cuales se cuentan: el representante del propietario, el arquitecto, el ingeniero estructural, el contratista general o director de proyecto, el contratista de concreto, el contratista de colocación del acero de refuerzo, el proveedor del concreto premezclado, el proveedor del acero de refuerzo, los técnicos de producción de detalles, el personal y trabajadores de obra y los inspectores, entre otros. Arquitecto (Architect) - Produce los planos, determina el diseño general de las edificaciones y define las especificaciones generales. Para construcción de puentes y proyectos diferentes de edificaciones estas funciones son realizadas por un ingeniero. Ingeniero estructural (Structural engineer) - Realiza el diseño estructural de edificaciones y estructuras 12 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 13. complejas, incluyendo ladeterminación el tipo de estructuración de la edificación, el diseño de los elementos estructurales determinando su localización, dimensiones y refuerzo. Además define las especificaciones y planos estructurales y revisa los planos de taller. Contratista general o director de proyecto (General contractor/construction manager) - Es el responsable de la construcción del proyecto y supervisa el trabajo de los contratistas especializados, dentro de los cuales se incluyen la colocación del concreto y del acero de refuerzo por parte de contratistas especializados. La planeación previa es esencial para el éxito del proyecto. El listado de verificación producido por NRMCA/ASCC para la reunión de coordinación previa a la iniciación de la construcción se encuentra en el Capítulo 10. Contratista de concreto (Concrete speciality contractor) - Es responsable por la obra de concreto descrita en los documentos contractuales Contratista de colocación del acero de refuerzo (Reinforcing Steel placing specialty contractor) - Coloca las barras de refuerzo antes de la colocación del concreto. Proveedor de concreto premezclado (Ready-mixed concrete supplier) - Produce y despacha el concreto a la obra. Proveedor del acero de refuerzo (Reinforcing Steel fabricator) - Es quien dobla y corta el acero de refuerzo y lo despacha a la obra. Este servicio generalmente incluye la preparación de los planos de colocación del acero de refuerzo. Algunas veces el mismo proveedor es el subcontratista de colocación del acero de refuerzo. El contratista (no el proveedor del acero de refuerzo) debe controlar cómo y cuándo el acero de refuerzo debe ser enviado al sitio de la obra. Técnico deproducción de detalles (Detailer) - Prepara los planos de localización y el listado del acero del acero de refuerzo con base en los planos producidos por el ingeniero estructural. Personal y trabajadores de obra (On-site workers) - Incluye carpinteros de encofrados, personal de elementos metálicos, albañiles y los demás trabajadores. Inspector (Inspector) - Puede estar dentro de tres clasificaciones: la de representante del propietario, como empleado del contratista o como representante de la autoridad competente para vigilar el cumplimiento del reglamento de construcción. El inspector observa el progreso de la obra para determinar si se siguen los planos y se cumple con las especificaciones del proyecto. Las inspecciones por parte del propietario, o su representante, en general enfatizan la vigilancia del cumplimiento de los requisitos con respeto a los materiales del concreto, los ensayos del concreto en estado plástico y endurecido, la verificación de la calidad, la compactación de los materiales de la subbase y la estructura terminada. La inspección de control de calidad del contratista, en general, enfatiza la disposición de las cimbras y encofrados, la colocación del concreto, la capacidad de soporte de la subbase y la colocación del refuerzo. Una buena construcción en concreto reforzado depende del desempeño de todo el equipo. El éxito del proyecto depende de la precisión y exactitud con las cuales el contratista y su personal, cumplen las instrucciones, algunas veces complejas, del diseñador y del técnico que produce los detalles. Contar con cuadrillas de trabajadores experimentados es la clave de la productividad que necesita el contratista para terminar la obra oportunamente. Se puede ahorrar tiempo adicional cuando el trabajo se programa con anterioridad y por parte de un técnico de producción de detalles con experiencia que entienda los problemas en obra y consulte a los responsables de la colocación del concreto y del acero. Lecturas recomendadas ACI Committee 121, “Quality Assurance Systems for Concrete Construction (ACI 121R-85),” American Con crete Institute, Farmington Hills, Mich., 1985, 7 pp. Bimel, Cari, “Organizing for Quality in Construc tion,” Concrete International, V. 17, No. ll,N ov. 1995, pp. 54-55. Crosby, Phillip B., Quality is Free, Mentor Books, Modem Executive Library, New York, 1980. Hays, C. Raymond, “Achieving Quality in Concrete Construction,” Concrete International, V. 17, No. 11, Nov. 1995, pp. 52-53. Quality in Concrete Construction, C-38, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1997,60 pp. CAPÍTULO 1: Organizándose para lograr calidad 13
- 14. CAPITULO 2: La mezclade concreto U na mezcla de concreto que cumple con las especificaciones es solo el comienzo. Debe ser la mezcla más económica que cumpla los requisitos de resistencia y durabilidad del proyecto. Al mismo tiempo debe cumplir con los requisitos de los contratistas de colocación y de acabados del concreto. El productor de concreto premezclado o el laboratorio de ensayos usualmente son los responsables de la dosificación de la mezcla. Los conocimientos del contratista acerca de los materiales de concreto y la dosificación de la mezcla, combinados con un trabajo en conjunto con el productor de la mezcla, mejorarán la calidad del trabajo, disminuirán los costos de construcción y aumentarán la utilidad de los dos. La dosificación de la mezcla generalmente se ajusta según el concreto sea colocado directamente en la subbase o en el encofrado; dependiendo de si es vertido por canal a distancia, transportado en carretilla, bombeado, transportado o colocado con baldes; y también si el clima es cálido o frío. Estos cambios pueden afectar los costos, la velocidad de la construcción, la facilidad de colocación, el acabado y la calidad. Además, pueden necesitarse requisitos especiales tales como resistencia alta inicial para el postensado o el descimbrado anticipado. Ensayos de control Las características de la mezcla de concreto más im portantes desde el punto de vista del contratista y que le permiten cumplir con los requisitos y especificaciones de la obra se definen por medio de cuatro ensayos de campo muy comunes. Los ensayos de control de asentamiento, contenido de aire, resistencia a la compresión y rendimiento volumétrico deben hacerse de acuerdo con las normas correspondientes de ASTM. El muestreo de concreto fresco está regido por la norma ASTM C 172. Todos los ensayos de control en obra y el muestreo de campo deben ser realizados por un Técnico de Ensayos en Obra Grado I, o mayor, certificado por el ACI (ACI Concrete Field Testing Technician Grade I) o equiva lente. Si el contratista de concreto emplea dentro de su personal un Técnico de Ensayos en Obra Grado I cer tificado por el ACI, es prudente fabricar y ensayar, por su cuenta, testigos (cilindros compañeros) de la misma tanda de concreto escogida por el laboratorio de ensayo de materiales o el contratista general. Esto puede ser necesario para verificar los procedimientos de ensayo. La inspección y el cumplimiento de las especificaciones no son solamente en una dirección — la vigilancia de los procedimientos de inspección mejora la calidad de los ensayos. Muestreo (ASTM C 172) Antes de comenzar la obra, el contratista debe definir donde se van a fabricar y almacenar los cilindros de ensayo y en qué punto de la ruta de transporte del concreto se van a tomar las muestras. El contratista debe asegurarse que el concreto tenga el asentamiento y manejabilidad requeridos en el punto de colocación. Por ejemplo, cuando se usa un aditivo reductor de agua el concreto tendrá un asentamiento de 2 a 4 pulg. (50 a 100 mm) antes de agregar el aditivo y de 8 pulg. (200 mm) en el sitio de entrega después de agregar el aditivo. Asentamiento (ASTM C 143) El ensayo del asentamiento se utiliza para medir la consistencia del concreto. El asentamiento da una 14 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 15. indicación de lamanejabilidad, plasticidad y capa cidad de flujo del concreto. Se utiliza especialmente como indicador de la uniformidad del concreto fresco entre tandas, tal como se reciben en la obra. Las variaciones del asentamiento se ocasionan por cambios en el contenido de agua, contenido de aire, aditivos, proporciones y gradación de los agregados, tiempo de despacho y temperatura. El en sayo del asentamiento debe ser realizado de acuerdo con la norma ASTM C 143 (Standard Test Method for Slump of Hydraulic Cement Concrete). La Fig. 2.1 muestra los elementos necesarios y la Fig. 2.2 los pasos para realizar el ensayo de asentamiento. Fig. 2.1—El técnico debe tener el equipo en orden antes de comenzar el ensayo. Note que el equipo tiene una balanza para determinar la densidad y el rendimiento volumétrico. Contenido de Aire (ASTM C 231 y C 173) El concreto con aire incorporado contiene numerosas burbujas microscópicas de aire distribuidas uniformemente y producidas por un aditivo incorporador de aire. La consecuencia más importante del aire incorporado es aumentar la resistencia del concreto a los ciclos de congelación y deshielo y a la presencia de químicos descongelantes. Los vacíos creados por las burbujas microscópicas de aire incorporado disminuyen la presión interna en el concreto causada por la formación de cristales de hielo en los poros y celdas capilares del concreto. Sin un contenido de aire adecuado el concreto normal al ser expuesto a ciclos de congelación y deshielo se descascara, reduciendo la durabilidad del concreto. Por esta razón, aún siguiendo los mejores procedimientos de construcción es imposible producir un concreto durable sin la presencia de aire incorporado. Las variaciones en el contenido de aire afectan la durabilidad, la facilidad de colocación, la calidad del acabado y el rendimiento volumétrico. Muchas condiciones afectan la cantidad de aire que efectivamente queda incorporado en el concreto. Dentro de éstas se cuentan: las características de los agregados, la naturaleza de los componentes y la dosificación de los aditivos utilizados en el concreto, el tipo y duración del mezclado, la consistencia, temperatura, modulo de Fig. 2.2—Medición del asentamiento del concreto fresco. El cono se llena con concreto en tres capas de igual volumen (pasos 1,2 y 3). Cada capa se apisona con una barra de acero 25 veces. Una vez la superficie superior es alisada (paso 4) el cono de asentamiento se retira verticalmente de forma lenta (paso 5) y se coloca boca abajo al lado. El asentamiento se mide (paso 6) como la altura que el centro de la superficie superior de la muestra haya descendido. (Figura cortesía de Master Builders, Inc.). CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 15
- 16. finura y composiciónquímica del cemento y el uso de otros materiales cementantes y aditivos químicos (ACI 211.1-91, Sección 4.2). Para mantener el contenido de aire en sus niveles adecuados deben hacerse ensayos frecuentes. Los dos métodos principales para determinar el contenido de aire en el concreto fresco (Fig. 2.3) son la normaASTM C 231 “Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concreteby the Pressure Method” y lanormaASTM C 173 "Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method". El indicador de aire mostrado a la derecha en la Fig. 2.3 no corresponde a un método tan preciso como los otros dos métodos y no debe utilizarse para la aceptación o rechazo del concreto. Fig. 2.3 — (Izquierda) El medidor de presión de aire se utiliza para concreto de peso normal y concreto pesado. El contenido de aire se determina sometiendo a la muestra a una presión controlada de aire y leyendo el contenido de aire en el indicador. (Centro) El medidor volumétrico de aire se utiliza para concreto liviano, pero también para concreto de peso normal y concreto pesado. El aparato, con la muestra adentro, se llena con agua y se rueda sobre su lado para sacar el aire. El contenido de aire se lee en el manómetro localizado en la parte superior del tallo. (Derecha) Un indicador de aire. El contenido de aire se estima de una pequeña muestra colocada en la base. El aire se remueve de la muestra llenando la ampolleta con alcohol isopropílico. El indicador de aire no se considera tan exacto como los medidores de presión o volumétrico y no debe utilizarse como base para aceptar o rechazar el concreto (Este no es un método de ensayo reconocido por la ASTM). Fig. 2.4—Las camisas para cilindros de ensayo de concreto se llenan con concreto fresco en tres capas iguales, cada una de ellas siendo compactadas 25 veces con una barra metálica. Cada cilindro debe ser marcado, tapado y protegido de alguna manera para evitar la pérdida de humedad. Fig. 2.5—Los cilindros deben ser mantenidos a temperatura controlada mientras están almacenados en la obra Los cilindros almacenados en la caja de curado mostrada están protegidos contra el frío o el calor. Un controlador mantiene la temperatura constante, la cual se muestra en la pantalla (LED). La falta de protección, o un manejo inapropiado, puede reducir sustanclalmente la resistencia del cilindro. 16 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 17. Ensayos de resistenciaa la compresión (ASTM C 31 y C 39) La resistencia a la compresión del concreto se mide ensayando cilindros de concreto (usualmente 6 pulg. [150 mm] de diámetro y 12 pulg. [300 mm] de altura) en el laboratorio. Los cilindros se ensayan con dos propósi tos: para aceptación del concreto (determinación de si el concreto enviado a la obra cumple con la resistencia especificada) y para estimar la resistencia del concreto a una edad determinada. La norma ASTM C 31 “Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field” regula la fabricación de los cilindros de concreto (Fig. 2.4 y Fig. 2.5). Para ensayos de aceptación se fabrican dos cilindros de la misma muestra de concreto y se ensayan a los 28 días (a no ser que se especifique una edad diferente). £1 promedio de la resistencia de los dos cilindros constituye un ensayo, el cual es utilizado como parte de la evaluación para aceptación del concreto. Se fabrica un tercer cilindro al mismo tiempo y se ensaya a los 7 días. El ensayo de los 7 días es para infor mación solamente y no forma parte de la evaluación de la resistencia del concreto. Se espera que la resistencia a los 7 días sea del orden del 65 al 70% de la del ensayo de los 28 días. Los cilindros que se utilizan para aprobación del con creto deben estar protegidos y mantenidos con humedad y temperatura controladas mientras están almacenados en la obra. Dentro de las primeras 48 horas el cilindro debe ser transportado al laboratorio, bajo condiciones controladas, y almacenado allí con temperatura y hu medad controladas hasta la realización del ensayo. Todo contratista debe tener en cuenta que la norma ASTM C 31 se incumple con frecuencia, conduciendo a resultados bajos e inválidos. Los resultados de ensayos realizados sin cumplir la norma no deben ser utilizados como base para la aceptación o rechazo del concreto. El técnico que realiza el ensayo de resistencia debe estar certificado por el ACI como Técnico Grado I o II para ensayos de resistencia del concreto en el laboratorio (ACI Concrete Laboratory Testing Technician, Grade I or II) o por medio de un programa de certificación equivalente que incluya exámenes escritos y demostra ciones de destreza al realizar los ensayos. En algunos casos se determina la resistencia del con creto en el sitio a edades diferentes de los 7 y 28 días antes de realizar operaciones de postensado, para abrir al tráfico y poner en servicio la obra o para descimbrado. En muchos casos el conocer la resistencia del concreto en la obra puede ahorrar al contratista tiempo y dinero en la realización de estas funciones. En algunos casos se ensayan cilindros que han sido almacenados en la obra en condiciones tan similares, como sea posible, a las condiciones del concreto en su sitio. Estos ensayos son para información solamente y no para aceptación o rechazo el concreto. Otra forma de estimar la resistencia en obra es el mé todo de la madurez. Este método se hace más popular día a día porque permite obtener resultados en tiempo real y el procedimiento no es destructivo. No se necesita extraer núcleos ni es necesario tapar los huecos de extracción. Se utilizan pares termoeléctricos, los cuales esencialmente son alambres que transmiten la temperatura a un sensor. Inicialmente se establece en el laboratorio la relación entre la resistencia y la madurez de la mezcla que va a ser utilizada en la obra. La madurez del concreto es esencialmente la temperatura del mismo multiplicada por el tiempo durante el cual se mantiene el concreto a esa temperatura. Cuando el concreto se coloca en la obra se le instalan dentro de él pares termoeléctricos cuyos alambres se llevan fuera del encofrado y se conectan a un implemento de registro en el tiempo de la temperatura (data logger). Con esta información es posible determinar la madurez del concreto en cualquier instante a partir de su colocación. La madurez medida de esta forma se puede superponer gráficamente al aumento de resistencia ya establecido, proporcionándole así al contratista datos confiables de la resistencia del concreto en la obra. Los ensayos de resistencia a la compresión se pueden utilizar para estimar la resistencia a la flexión cuando se ha establecido previamente la relación entre la resisten cia a la compresión y la resistencia a la flexión. Véase la sección titulada “Resistencia a la flexión” en el Capítulo 3 para una mejor descripción de este procedimiento. Densidad (peso unitario) y rendimiento volumétrico (ASTM C 138) El rendimiento volumétrico es el volumen de una mezcla de concreto fresco producida con cantidades Fig. 2.6—Para determinar el peso unitario del concreto en la obra debe pesarse un recipiente lleno de concreto, restar el peso del recipiente vacío y dividirlo por el volumen del recipiente. CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 17
- 18. conocidas de ingredientesy se obtiene como el peso total de los ingredientes dividido por el peso unitario, o den sidad, de la mezcla de concreto fresco. El rendimiento volumétrico de una tanda de concreto se calcula para confirmar el volumen de la mezcla — indica si una yarda cúbica (1 m3) de concreto elaborada de acuerdo con la dosificación de la mezcla produce una yarda cúbica (1 m3) de concreto cuando se despacha a la obra. ASTM C 138 utiliza el método del peso unitario para establecer el rendimiento volumétrico. Una mezcla más liviana que lo que establece la dosi ficación de la mezcla puede significar: 1. que los materiales hayan cambiado (gravedad específica más baja), 2. mayor contenido de aire, 3. mayor contenido de agua, 4. variación en la dosificación de los ingredientes o 5. menor contenido de cemento. Antes de cuestionar el rendimiento volumétrico, el contratista y el productor de la mezcla de concreto premezclado deben revisar la densidad en obra. Este ensayo requiere pesar un volumen conocido de concreto (1/4 a 1 pie3[7 a 28 litros]) proveniente de una tanda y compararlo con el peso real de la tanda. (Fig. 2.6) El laboratorio de ensayos debe pesar y guardar el peso de cada cilindrojunto con los datos de cada ensayo de resistencia. Esto es útil para revisar el rendimiento volumétrico y su uniformidad. Cemento Especificaciones del proyecto para el cemento Casi todas la especificaciones de proyecto incluyen especificaciones para el cemento pórtland exigiendo cumplimiento ya sea con la norma ASTM C 150 “Stan dard Specification for Pórtland Cement” o con la norma ASTM C 1157 “Standard Specification for Hydraulic Cements.” Algunas especificaciones incluyen también especifi caciones para cementos adicionados los cuales requieren cumplir la norma ASTM C 595 “Standard Specification for Blended Hydraulic Cements.” Los cementos adicio nados son usualmente una mezcla de cemento pórtland con una puzolana (generalmente ceniza volante), desig nado Tipo IP, o la combinación de cemento pórtland con escoria de alto homo finamente molida, designado Tipo IS. Para lograr una mezcla uniforme del concreto, la ceniza volante o la escoria molida se muelen al tiempo con el cemento pórtland. Producción del cemento pórtland Los ingredientes básicos del cemento pórtland son piedra caliza y arcilla o pizarra. Estas materias primas se contienen elementos como calcio, sílice, hierro y alúmina, que constituyen los componentes químicos del cemento. Las materias primas se dosifican para controlar la composición química y se hornean para formar el clin- ker. Una vez se enfría el clinker es molido adicionando un pequeño porcentaje de yeso. El producto final es el cemento pórtland, el cual cuando se mezcla con agua produce la reacción química de hidratación que forma la pasta de cemento endurecida. El yeso actúa como regulador del tiempo de fraguado. Tipos básicos del cemento pórtland Existen cinco tipos básicos de cemento pórtland, denominados por su tipo: Tipo I — Es el cemento de uso general que se utiliza en la mayoría de los concretos. Tipo II — Se usa generalmente cuando se necesita reducir el calor de la hidratación (en cimentaciones masivas, por ejemplo) o cuando se desea una moderada resistencia a los sulfatos. El cemento Tipo II tiene usual mente una menor resistencia inicial que el Tipo I. Los cementos Tipo I/II llenan los requisitos de Tipo I y Tipo II simultáneamente y pueden ser utilizados cuando se especifica cualquiera de los dos. Tipo III— Es un cemento de alta resistencia inicial. En una comparación muy aproximada, el Tipo III al canza en un día la resistencia que el Tipo I alcanza en tres días e igualmente el Tipo III alcanza en 7 días la resistencia que el Tipo I alcanza en 28 días. Después de dos o tres meses, la diferencia en las resistencias a largo plazo es mínima. Tipo IV — Es un cemento de bajo calor de hi dratación, limitando su uso a estructuras masivas como las presas. En los Tipos I, II y III el aumento en el calor de hidratación puede producir daño dentro del concreto. El Tipo IV tiene una menor resistencia inicial que los Tipos I, II, III o V. Tipo V — Es un cemento resistente a sulfatos, limi tando su uso a suelos altamente sulfatados o cuando hay sulfatos presentes en forma de solución o en el agua freática. El cemento Tipo V puede tener menor resis tencia inicial que los Tipo I, II y III. Los cementos Tipo IV y V pueden estar limitados por su disponibilidad. Cuando se especifique uno de estos cementos el contratista debe verificar su disponibilidad, verificar costos adicionales y las alternativas posibles de cementos adicionados que puedan ser aceptados, bien sean, por su disponibilidad o por economía. Cementos de aire incorporado — Contienen un agente para incorporar aire y se denominan agregando una A al Tipo. Algunos fabricantes producen cementos Tipo IA, HA y IIIA. La necesidad de cementos de aire incorporado ha sido ampliamente reemplazada por el 18 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 19. uso de aditivosincorporadores de aire y no se producen tan ampliamente como antes. Otros materiales cementantes Varios materiales se pueden combinar con el cemento pórtland para completar el total del contenido cemen tante de la mezcla de concreto. Ceniza volante La ceniza volante es un subproducto de la com bustión del carbón y está clasificada como puzolana. Las partículas de ceniza volante son de forma esférica y generalmente más finas que las del cemento. La ceniza volante a granel es muy similar al cemento en apariencia y en sus propiedades físicas y químicas. Cuando se usa con cemento para una mezcla de con creto la ceniza volante reacciona con el hidróxido de calcio, un producto químico derivado de la hidratación del cemento, produciendo la misma adherencia que el cemento pórtland. A través de ésta reacción "puzolánica" la ceniza volante se convierte en una parte del total de material cementante. Cuando se utiliza ceniza volante en el concreto, el fin es reemplazar parte del contenido de cemento pórtland. Como las reacciones varían la mezcla debe dosificarse específicamente para el cemento y la ceniza volante que se emplearán. En el concreto generalmente se utilizan dos clases de cenizas volantes: Clase C y Clase F. Cenizas volan tes Clase F se utilizan en concretos de baja resistencia inicial, pero con ganancia de resistencia posterior y una mayor resistencia al ataque de los químicos. Las cenizas volantes Clase C casi igualan la tasa de ganancia de re sistencia del cemento pórtland. La baja resistencia inicial asociada con los concretos con cenizas volantes Clase F puede ser una desventaja en algunas aplicaciones, por ejemplo, en clima frío o en aplicaciones de postensado la baja resistencia inicial demorará el descimbrado o el tensionamiento de los tendones. El concreto con ceniza volante puede ser más económico que el que no la tiene, siempre y cuando estén disponibles. La forma de la partícula de la ceniza volante mejora la manejabilidad del concreto especialmente en las mezclas con bajo contenido de cemento. También es una ayuda en el bombeo del concreto. La mayoría de la cenizas volantes Clase F hacen más resistente el concreto a los sulfatos y a las reacciones alcalinas con el sílice. La ceniza volante usualmente reduce el contenido de aire en los concretos con aire incorporado de tal forma que necesitan mayor cantidad de aditivo incorporador de aire para mantener la cantidad de aire requerida. Microsílice (humo de sílice) El microsílice está clasificado también como puzo lana y es un subproducto derivado de la producción de metales que contienen silicona. Las partículas de microsílice son 1/100 del tamaño de las partículas de cemento. Por su extremada finura los métodos prácticos para adicionar microsílice al concreto son en forma de fluido o por compactación. El beneficio primordial del microsílice es un aumento de la durabilidad. Aumenta la protección contra la co rrosión del refuerzo al hacer el concreto menos perme able dando como resultado una mayor resistencia a la penetración de agentes agresivos como los cloruros. La mayor aplicación del microsílice es en los con cretos de alta resistencia. Resistencias a la compresión de 14000 lb./pulg.2(100 MPa) o mayores son posibles. Escoria granulada La escoria granulada finamente molida es también conocida como escoria granulada de alto horno o cemento de escoria y se utiliza como un reemplazo parcial del cemento. Aunque no está clasificada como puzolana, tiene cualidades cementantes y puzolánicas aumentando la resistencia a los sulfatos, reduciendo la permeabilidad e incrementando la resistencia a largo plazo. Puede ser utilizada para producir un concreto de color claro. Agua para la mezcla La calidad del agua en la mezcla del concreto es rara vez un problema. Como regla general el agua que se puede beber es adecuada de tal forma que el agua que proviene de los acueductos municipales debe ser acep table. Si tienen sabor u olor obvios esto es una alerta y se deben hacer ensayos. Los criterios para ensayar aguas que no sean apropia das están explicados en la norma ASTM C 94 “Standard Specification for Ready-Mixed Concrete.” Los ensayos principales son resistencia inicial a los 7 días de cubos de mortero y tiempo de fraguado. El control de la cantidad de agua en la mezcla es de primordial importancia para asegurar la calidad deseada del concreto. El agua tiene dos propósitos: combinarse químicamente con el cemento y proveer la manejabilidad necesaria. La reacción química del agua con el cemento es llamada hidratación. Durante la reacción la pasta de cemento genera calor mientras se une con los agregados y se conoce como calor de hidratación. En un rango nor mal de mezclas el agua requerida para la hidratación del cemento es menos de la mitad de la cantidad total de agua que se requiere para lograr la manejabilidad. En términos de hidratación del cemento, cerca de la mitad de agua en el CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 19
- 20. EL AGREGADO DEBEMANTENERSE LIMPIO Aunque el agregado es un relleno inerte en la mezcla de concreto, debe ser apropiado para producir un concreto de buena calidad. Algunos materiales que son perjudiciales o que están restringidos o prohibidos por las especificaciones del agregado son: • Terrones de arcilla y partículas que se desmoronan fácilmente Las partículas no sólidas afectan el manejo y la durabilidad del concreto, producen defectos y aumentan la demanda de agua de la mezcla. • Carbón y lignito Afectan la apariencia, producen defectos y causan dificultades con el aire incorporado. • Materiales que pasan el tamiz 200 Afectan la adherencia de la pasta del concreto al agregado e incrementan la demanda de agua. • Partículas blandas Reducen la durabilidad y la dureza superficial • Agata o calcedonia de peso ligero Disminuyen la durabilidad y son la causa principal de vacíos en la superficie del concreto. concreto es agua en exceso. La mejor calidadde concreto se obtiene cuando el exceso de agua requerida para la lograr la manejabilidad se mantiene dentro del mínimo posible. Relación agua-material cementante’ El cemento y el agua producen una pasta que une los agregados entre sí en el concreto endurecido. Mientras más fuerte y menos porosa sea la pasta de cemento, más fuerte y más durable será el concreto. Cualquier cantidad de agua que no se requiera para lograr la manejabilidad simplemente diluye la pasta de cemento debilitándola y haciéndola más porosa. Con este principio en mente, la relación agua-materiales cementantes se abrevia como a!me y se usa como base para establecer la dosificación adecuada de la mezcla de concreto. Como el concreto es usualmente dosificado por peso, la relación atme es usualmente calculada en libras de agua por libra de material cementante (kg de agua por kg de material cementante). Si la mezcla contiene 300 Ib. (134 kg) de agua, 464 Ib. (210 kg) de material ce mentante y 100 Ib. (45 kg) de ceniza volante la relación a!me será así: 300/(464 + 100) = 0.53 [134/(210 + 45) = 0.53] Debe recordarse que a mayor relación atme más baja es la resistencia y que esto afecta también otras propie dades del concreto. *La denominación relación agua-materiales cementantes es más correcta que relación agua-cemento, que se llamaba así porque el cemento pórtland era el único ingrediente en las mezclas de concreto donde el cemento reac ciona químicamente con el agua para formar el agente cementante. Con el advenimiento de las puzolanas, las cenizas volantes y el microsílice como materiales cementantes, es más apropiado referirse entonces a la relación agua-materiales cementantes. En la literatura de ACI la relación agua-ma teriales cementantes es abreviada como almc cuando cualquier otro material cementante se utiliza con el cemento pórtland. A no ser que se especifique de otra manera en el texto, la Guía del Contratista usa la abreviatura almc para referirse a la relación agua-materiales cementantes. Fig. 2.7—Un corte pulido a través del concreto muestra el agregado como relleno de la mezcla unido entre sí por la pasta de de cemento. Fig. 2.8—La gradación de ambos agregados (grueso y fino) se mide utilizando una zaranda estándar. Para determinar la gradación de una muestra de arena los tamices deben ser apilados con el tamiz # 4 (4 aberturas por pulgada) en la parte superior. Cuando la zaranda se agita las partículas de arena se separan de acuerdo con su tamaño en cada uno de los tamices. Agregados Los agregados tienen mucha importancia en la mezcla como materiales inertes de relleno. No forman parte de las reacciones químicas que hacen que la pasta de ce- 20 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 21. Fig. 2.9 -Cuarto de control de una planta productora donde el operador puede vigilar el peso de los materiales y la inclusión de aditivos (Fotografía cortesía de Automated Control Technologies, Inc. y Stephens Manufacturing Co.) mentó endurezca. Afectan la calidad del concreto debido a la solidez de las partículas del agregado y su gradación. El concreto expuesto a condiciones tales como abrasión severa o temperaturas altas sostenidas puede requerir agregados especiales. Sin embargo, en la gran mayoría de las condiciones se pueden cumplir los requisitos con materiales normales y buenos procedimientos de construcción. Concretos con agregados bien gradados y correctamente dosificados requieren menos pasta de cemento para cubrir las partículas de agregado y son más económicos que una mezcla con agregados mal gradados (Fig. 2.7). El tamiz de 1/4 de pulg. (6 mm) es el punto de división entre el agregado grueso y el fino (Fig. 2.8). El agregado fino pasa el tamiz de 1/4 de pulg. (6 mm) y el agregado grueso es retenido en él. La norma ASTM C 33 "Standard Specification for Concrete Aggregates" contiene las especificaciones de gradación para ambos agregados, fino y grueso. ASTM C 33 también restringe los materiales que pueden ser perjudiciales para el concreto tales como partículas de materia orgánica y agregados blandos o altamente porosos. Aunque la gradación de partículas grandes a pequeñas es importante tanto para los agregados gruesos como fi nos, la gradación del agregado fino tiene el mayor efecto en la calidad del concreto para colocación y acabado. Mezclas más arenosas o mezclas con arenas muy finas requieren mayor cantidad de agua y resultar más pega josas y difíciles para darles acabado. Mezclas con poca cantidad de arena o con arenas gruesas pueden producir una mayor exudación o un acabado áspero o rugoso. Esto ocurre más fácilmente con arenas de trituración que con arenas naturales. El aire incorporado es muy útil para reducir la aspereza de la mezcla y compensar en parte la ausencia de arenas muy finas. Una gradación ideal está cerca del promedio de los límites de las especificaciones. Algunas áreas del país (Estados Unidos) no disponen de buenas fuentes de agregados gruesos y finos bien gradados. Muchos contratistas compensan la situación sustituyendo las arenas finas por agregado grueso de 1/4 ó de 3/8 de pulgada (6 ó 9,5 mm). Esta es una práctica extremadamente inconveniente. Los agregados de buena gradación resuelven muchos problemas de la mezcla de concreto. El tamaño máximo del agregado grueso usualmente se especifica para cumplir los requisitos del proyecto. Como regla general, el tamaño máximo del agregado es limitado a menos de un 1/4 del espacio entre encofrados laterales, 3/4 del espacio entre las barras de refuerzo o un 1/3 del espesor de la losa contra el terreno. Los tamaños máximos del agregado usuales son: 3/8, 3/4, 1 o 1-1/2 pulg. (9.5,19,25 y 38 mm). Como regla general, una mezcla que utilice el agregado con la partícula más grande que se permite es el más económico, aunque el máximo tamaño recomendado para un concreto de alta resistencia debe ser de 3/4 de pulg. (19 mm) o menor. Debido a la diferencia en la forma de las partículas, las mezclas con agregados triturados usualmente requieren un mayor contenido de arena y un poco más de agua para mejorar la manejabilidad en comparación con mezclas fabricadas con agregados de grava redondeada. En ausencia de agregados con buena gradación, grue sos o finos, la utilización de un agregado intermedio debe ser considerada una opción para mejorar la gradación de los agregados combinados. Muchos proveedores de concreto almacenan agrega dos con tamaño máximo nominal de 3/8 de pulg. (9.5 mm) y usan éste u otros agregados intermedios en cantidades adecuadas para mejorar la gradación de los agregados combinados. Para determinar si los agregados son de buena gra dación es necesario saber la gradación del agregado combinado. Para conseguir esto, la dosificación de la mezcla de concreto debe mostrar, para cada agregado los porcentajes típicos que pasan por los tamices: 2, 1-1/2, 1,3/4,1/2 y 3/8 de pulg. (50,38,25,19,12.5 y 9.5 mm) y # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100 y # 200 además de la gravedad específica de cada agregado. Aditivos Los aditivos, cuando se usan adecuadamente, pueden aumentar la resistencia inicial, la resistencia final, acelerar o retardar el tiempo de fraguado, aumenta lamanejabilidad, mejorar launiformidad, reducir lapermeabilidad y aumen tar ladurabilidad. Las normasASTM C494,ASTM C 1017 CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 21
- 22. Fig. 2.10 -Esta fotografía ilustra la diferencia en asentamiento antes y después de la adición de un superplastificante. y ASTM C 260, respectivamente, son las que regulan las especificaciones de los aditivos químicos para concretos fluidos y agentes inclusores de aire. Estos aditivos usual mente se adicionan en la planta (Fig. 2.9). Se adicionan a la mezcla en cantidades medidas en forma líquida. Reductores de agua Las aditivos reductores de agua, mejoran la manejabi lidad del concreto haciendo posible reducir la cantidad de agua en un 5% o más. Como la resistencia se regula por medio de la relación almc, el contenido de cemento puede ser reducido en la misma proporción del agua, conservando la manejabilidad y la resistencia. Los re ductores de agua de rango medio ofrecen reducir el agua un 5 a 18%, proporcionan una excelente manejabilidad, una buena capacidad de bombeo y un acabado excelente. Algunos reductores de agua tienden a aumentar el contenido de aire en los concretos con aire incorpo rado. Por consiguiente, el agente inclusor de aire debe ajustarse de acuerdo con las circunstancias (probable mente debe reducirse en algo cercano a un 1/3). Algu nos reductores de agua causan retardos menores en el fraguado con frecuencia. Reductores de Agua de alto rango Conocidos comúnmente como superplastificantes, los reductores de agua de alto rango pueden reducir el agua de la mezcla aún más de 30% (Fig. 2.10). Estos agentes tienen la conveniencia de proporcionar un concreto de asentamiento alto sin desmejorar la resistencia, mayor tiempo de espera para el acabado o segregación que Tabla 2.1— Contenido de aire recomendado para concreto resistente al congelamiento Tamaño máximo del agregado en pulg. (mm) Contenido de aire promedio (porcentaje)' Exposición Severa1 Exposición Moderada* 3/8 (9.5) 7.5 6 1/2(12.5) 7 5.5 3/4 (19) 6 5 1-1/2(38) 5.5 4.5 3(75) 4.5 3.5 6(150) 4 3 *Una tolerancia razonable para el contenido de aire es ± 1.5 % Exposición a la intemperie cuando el concreto está en contacto casi permanente con la humedad antes de congelarse o cuando se utilizan sales descongelantes. Los ejemplos son: pavimentos, puentes, andenes y tanques de agua. Exposición a la intemperie en climas fríos donde el concreto va a estar expuesto ocasionalmente a la humedad previamente a la congelación y cuando no se utilizan sales descongelantes. Ejemplos de esto son: muros exteriores, vigas, vigas maestras y losas que no están en contacto directo con el suelo. Tabla 2.1 adaptada de ACI 201.2R, "Guide to Durable Concrete” ocurriría si se tuviera que agregar más agua a la mezcla. El aumento del asentamiento es solamente temporal. La mezcla perderá gradualmente el asentamiento. Para ob tener el beneficio de un superplastificante el contratista debe estar listo al momento que el mayor asentamiento esté disponible. La adición de un superplastificante pu ede convertir un asentamiento de 2 pulg. (50 mm) en uno de 7 a 9 pulg. (180 a 230 mm). Los superplastificantes se consiguen para ser adicionados en obra o en la planta desde donde se despachan las tandas de concreto. Aditivos retardantes Los aditivos retardantes se utilizan generalmente en climas cálidos para extender el tiempo de fraguado, permitiendo más tiempo para la colocación y el acabado, causando colateralmente una reducción de la resistencia inicial. Una sobredosis del retardante, especialmente en mezclas con cenizas volantes, puede causar un retardo demasiado largo (toda la noche o más). Aditivos acelerantes Los aditivos acelerantes se utilizan para acortar el tiempo de fraguado o para producir una resistencia ini cial alta. Son utilizados en climas fríos por lo general. El cloruro de calcio es el acelerante de menor costo y más eficaz. Sin embargo en años recientes, han surgido inquietudes muy serias respecto a si contribuye a la co rrosión del acero de refuerzo en el concreto reforzado. Su uso en concretos no reforzados no reviste duda. Es prohibido usarlo en concretos preesforzados. El regla mento ACI 318 restringe su uso con base en el contenido 22 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 23. Tabla 2.2— Correspondenciaentre la relación agua-material cementante (alme) y la resistencia a la compresión del concreto Resistencia a la com presión a los 28 días en lb./pulg.2(MPa) Relación agua-material cementante, por peso Concreto sin aire-incorporado Concreto con aire-incorporado 6000(42) 0.41 — 5000 (35) 0.48 0.40 4000 (28) 0.57 0.48 3000 (21) 0.68 0.59 2000 (14) 0.82 0.74 Tabla 2.3— Máxima relación agua-material cementante (a/mc) para diferentes clases de exposición Tipo de estructura Estructura húmeda continuamente o expuesta frecuentemente a congelación y deshielo Estructura expuesta a agua de mar o sulfatos Secciones delgadas (pasamanos, bordillos, dinteles o antepechos, salientes y trabajo ornamental) y sec ciones de menos de 1 pulg. (25 mm) de recubrimiento al acero 0.45 0.40 Todas las demás estructuras 0.50 0.45 Cuando la relación agua-material cementante requerida por resistencia difiere de la máxima relación por durabilidad, se utiliza la relación más baja. El concreto expuesto al congelamiento, siempre debe tener aire incorporado. La resistencia se basa en la resistencia promedio de cilindros fabricados, curados y ensayados de acuerdo con ASTM C 31 y C 39 para verificar la dosificación de la mezcla. Estos cilindros se fabrican en la obra, se almacenan en la obra bajo condiciones de humedad y temperatura controladas y posteriormente se curan en laboratorio hasta el momento del ensayo. Si el cemento usado es Tipo II o V para exposición a sulfatos o agua de mar, la relación agua-material cementante debe ser incrementada en 0.05. Las Tablas 2.2 y 2.3 se adaptaron de ACI 211.1. de iones de cloro permisible en el concreto. Deben estudiarse cuidadosamente las especificacio nes del proyecto antes de utilizar cualquier acelerante o reductor de agua que contenga cloruros. Siempre hay disponibles acelerantes sin cloruros, aunque son más costosos y menos efectivos que el cloruro de calcio. También son menos efectivos que el cemento Tipo III en producir resistencia inicial alta. Otra manera de lograr una resistencia inicial alta es utilizar cemento adicional. Reductores de agua retardantes Reductores de agua y aditivo retardante se combinan frecuentemente en el mismo aditivo. Reductores de agua acelerantes Reductores de agua y aditivo acelerante se combinan frecuentemente en el mismo aditivo.. Agentes incorporadores de aire Además de ser esenciales para la durabilidad cuando el concreto está expuesto al congelamiento y al deshielo y a la aplicación de sales descongelantes (Tabla 2.1). El aire incorporado beneficia al concreto de otras maneras. Las burbujas microscópicas de aire distribuidas dentro de la pasta de cemento hacen al concreto más manejable permitiendo una reducción del contenido de agua. La mezcla se adhiere entre sí, es más uniforme y se reduce la segregación. El aire incorporado reduce la exudación, hace que las mezclas más secas sean fáciles de acabar, aumenta la facilidad de bombeo y contribuye a la impermeabilidad del concreto endurecido. Aunque el aire incorporado es generalmente benefi cioso para el concreto, demasiado aire puede debilitarlo y hacerlo menos durable. Quien redacta las especifica ciones debe establecer los requisitos de desempeño para permeabilidad y retracción de fraguado para asegurar que la adecuada cantidad de aire en el concreto queda consignada en las especificaciones. El concreto con aire incorporado de peso normal no debe utilizarse para trabajos de losas sobre el piso interiores porque serán difíciles de terminar con llana. Otros aditivos Variostipos de aditivos sepuedenconseguiratravés de los fabricantes, tales como reductores de retracción de fraguado o aditivos inhibidores de cloruros. Las recomendaciones sobre este tema se pueden obtener de los fabricantes. Dosificación de la mezcla de concreto' El procedimiento más frecuentemente referenciado en las especificaciones es el incluido en el documento ACI 211.1 “Standard Practice for Selecting Proportions forNormal, Heavyweight, and Mass Concrete.”Este pro cedimiento, seguido paso a paso, permite que la mezcla se dosifique adecuadamente para cumplir los requisitos de cualquier proyecto. La dosificación de la mezcla refleja los requisitos para: • Resistencia a la compresión (basada en la relación a/mc). • Durabilidad (incluyendo requisitos de aire incorpo rado, resistencia a la compresión y tipo de cemento). • Asentamiento (basado en la manejabilidad mínima ‘Algunos se refieren como diseño de la mezcla en vez de dosificación de ¡a mezcla. El término dosificación es utilizado en este documento. CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 23
- 24. Tabla 2.4— Ejemplosde mezclas de concreto (sin aire incorporado) Mezcla # 1 Mezcla #2 Mezcla #3 Gravedad específica Volumen absoluto, *pie3 Ingredientes, lb/yd.3 Volumen absoluto, *pie3 Ingredientes, lb/yd.3 Volumen absoluto, *pie3 Ingredientes, lb/yd.3 Cemento, Ib. 3.15 2.88 566 2.65 521 1.98 390 Ceniza volante, Ib. 2.40 0 0 0 0 1.00 150 Arena, SSS, Ib. 2.65 7.5 1240 8.12 1343 7.79 1288 Agregado grueso, SSS, Ib. 2.60 11.54 1872 11.54 1872 11.54 1872 Agua, Ib. 1.00 4.81 300 4.42 276 4.42 276 Aire, % — 0.27 — 0.27 — 0.27 — Aditivo reductor de agua,* oz. . — — 0 — 31.3 — 32.4 Peso de la mezcla, Ib — — 3978 — 4012 — 3976 Densidad, lb/pie3 — 147.3 — 148.6 — 147.3 a/mc — — 0.53 — 0.53 — 0.51 *27 ft3= 1yd.3 = 0.729 m3, 1Ib. = 0.453 kg, 1oz. = 28.3 g = 0.0283 kg, 1lb./pie3= 16kg/m3, 1 lb./yd.3= 0.62 kg/m3. 'Dosis supuesta para producir un 8% de reducción de agua. Notas: Aire-incorporado = 1%. Ajuste del peso para corregir rendimiento volumétrico basado en densidad medida. Tabla 2.5— Ejemplo de Mezcla #1 de concreto (sin aire incorporado), efecto de la humedad libre de los agregados (HLA) en los pesos de la tanda Gravedad específica Volumen absoluto, pie3 Ingredientes Tanda A, lb/yd.3 Arena HLA 0% Grava 0% (SSS) Ingredien-tes Tanda B, Ib./ yd.3 Arena HLA 0% Grava 0% (seca) Ingredientes Tanda C, lb./yd.3 Arena HLA 0% Grava 0% (normal) Ingredientes Tanda D, lb./yd.3 Arena HLA 0% Grava 0% (húmeda) Cemento, Ib. 3.15 2.88 566 — 566 — 566 - - 566 — Ceniza volante. Ib. 2.40 0 0 0 — 0 — 0 — Arena, SSS, Ib. 2.65 7.5 1240 0 1278 38 1305 65 1333 93 Grava, SSS, Ib. 2.60 11.54 1872 0 1872 0 1872 0 1891 19 Agua, Ib. 1.00 4.81 300 — 262 — 235 — 188 — Aire, % 0.27 — — — — — — — — Aditivo reduc tor de agua, oz. — — 0 — 0 — 0 — 0 — Peso de la mezcla, Ib. — — 3978 — 3978 — 3978 — 3978 — Densidad, lb./pie3 — — 147.3 — 147.3 — 147.3 — 147.3 — a/mc 0.53 0.53 0.53 0.53 Notas: 1 - Peso de la tanda = peso SSS / (1-HLA) 2 - Ajuste del peso para corregir rendimiento volumétrico 27 ft3= 1 yd.3= 0.729 m3, 1 Ib. = 0.453 kg, 1 oz. = 28.3 g = 0.0283 kg, 1 lb./pie3= 16 kg/m3, 1 lb./yd.3= 0.62 kg/m3. según el método de colocación). • Tamaño máximo del agregado (limitado por las dimensiones de la sección y el espaciamiento del refuerzo). Si la retracción de fraguado es una preocupación debe utilizarse una menor cantidad de cemento y un agregado más grande. El contratista debe discutir estos puntos específicos con el profesional facultado para diseñar. La mezcla correcta para la obra Tomemos un ejemplo de una mezcla dosificada para un propósito específico: una losa sobre el terreno de un edificio comercial que no tendrá tráfico pesado, ni estará sometida a congelación o deshielo. Si el concreto se coloca sin vibración, ACI 211.1 recomienda un asenta miento máximo de 4 pulg. (100 mm). El tamaño máximo 24 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 25. del agregado estálimitado a 1/3 del espesor de la losa. Si la losa tiene 5 pulg. (125 mm) o más de espesor, un agregado de 1-1/2 pulg. (38 mm) puede utilizarse. Cuando la congelación o el deshielo no son un problema, la relación a/mc se basa en la resistencia a la compresión* requerida para un concreto sin aire incorporado. Para nuestro ejemplo, supongamos que la resistencia especificada es 4000 lb./pulg.2(28 MPa). La tabla donde se selecciona la relación almc está basada en la resistencia promedio. Con un control ex celente la resistencia promedio requerida para cumplir con 4000 lb./pulg.2 (28 MPa) será aproximadamente 4500 lb./pulg.2 (32 MPa). Controles menos rigurosos (un rango más amplio de resultados de resistencia) au mentan el promedio de resistencia requerida. (Véase la sección “Puntos para confirmar en la especificaciones” en el Capítulo 3). En la Tabla 2.2 la máxima relación a/mc para un promedio de resistencia de 4500 lb./pulg.2 (32 MPa) es 0.53. Tomando la información de ACI 211.1 se puede calcular la cantidad de agua necesaria por yarda cúbica (m3) para agregados triturados de roca o gravillas y varios asentamientos. Para un asentamiento de 4 pulg. (100 mm), utilizando agregado triturado de 1-1/2 pulg. (38 mm) son 300 Ib. (134 kg) de agua. El contenido de cemento sería entonces 300/0.53 = 566 lb./yd.3.(134/0.53 = 253 kg/yd.3equivalente a 350 kg/m3 ) También utilizando este documento de ACI pueden hacerse estimativos similares para agregados gruesos y finos en dosificaciones por peso. Es importante que el contratista conozca la variedad de mezclas disponibles para el mismo tipo de obra y tenga en cuenta los ajustes que se pueden hacer a una mezcla para mejorar las condiciones de colocación y acabado en la obra. La mezcla #1 de la Tabla 2.4 es un ejemplo típico de dosificación de una mezcla en el laboratorio utilizando el procedimiento de ACI 211.1. El peso de la tanda de mezcla preparada por el laboratorio normalmente se determina para los agregados saturados pero superfi cialmente secos (SSS). Esta es una medida de control importante. El agregado ha absorbido toda la humedad que puede absorber pero no hay humedad libre en las partículas del agregado. En la obra, donde la condición de saturado superfi cialmente seco de los agregados no existe la humedad libre de la superficie de los agregados se convierte en parte del agua de la mezcla. El peso de los agregados de la mezcla debe incrementarse y el peso del agua para la mezcla debe reducirse en la misma cantidad para ^Las especificaciones del proyecto pueden requerir requisitos de desempeño en la dosificación de la mezcla, tales como: permeabilidad, retracción del fraguado, además de resistencia a la compresión, todos los cuales influyen en la dosificación de la mezcla. compensar la humedad libre de los agregados. (Se debe hacer un ajuste al contrario cuando el agregado está muy seco y absorbe humedad de la mezcla). Humedad libre en los agregados (Tabla 2.5) En la Tabla 2.5 se ilustra el efecto de la humedad libre en los agregados de la mezcla por peso para la Mezcla # 1 de la tabla 2.4. La tanda A muestra el peso de la misma si los agregados están en una condición de saturados y superficialmente secos (SSS). La tanda B, muestra el peso de la misma si los agregados están relativamente secos. La tanda C muestra el peso de una condición normal y relativamente frecuente. La tanda D muestra el peso de la misma si los agregados están relativamente húmedos. Debe notarse que la relación almc es la misma para todas las tandas porque representan una misma mezcla a pesar de la variación en el agua de las tandas para compensar la humedad libre de los agregados. (En la Tabla 2.5 HLA=humedad libre en los agregados). La humedad libre en los agregados, particularmente en la arena, puede variar significativamente y el uso incorrecto del contenido de humedad en los pesos de las tandas es la principal razón de las variaciones del asentamiento. Reductor de agua (Tabla 2.4, Mezcla #2) Cuando se usa un reductor de agua se puede obtener un determinado asentamiento con menos agua en la mezcla, dependiendo del tipo y dosis del aditivo o de las combinaciones de aditivos utilizadas. En la Tabla 2.4, la Mezcla # 2, incorpora un aditivo reductor de agua que reduce el agua en 8%. La tabla muestra el efecto sobre el cemento, el agregado y el agua, para producir una mezcla similar en volumen absoluto, relación almc y asentamiento que la Mezcla # 1. La resistencia a los 28 días de la Mezcla # 2 puede ser mayor que la de la Mezcla # 1y el tiempo de fraguado puede ser mayor. Si se está contemplando utilizar un aditivo acelerante debe considerarse utilizar la Mezcla # 1 después de verificar que producirá la resistencia adecuada. Ceniza volante (Tabla 2.4, Mezcla #3) Debido a que la ceniza volante es generalmente menos costosa que el cemento el costo de la mezcla puede reducirse si la ceniza volante substituye parte del cemento. A las mezclas que contienen ceniza volante generalmente se les incorpora un reductor de agua. La ceniza volante con relación al total del material cemen tante debe estar entre 15 y 30%. En la Tabla 2.4 la Mezcla #3 incluye un aditivo reduc tor de agua y ceniza volante para un total del 28% del material cementante. La Tabla muestra el efecto sobre CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 25
- 26. el cemento, elagregado y el agua para producir una mezcla semejante en volumen absoluto, relación almc y asentamiento a las Mezclas #1 y #2. En esta discusión se supone que las reducciones de agua para las Mezclas #2 y #3 son similares, aunque la incorporación de ceniza volante produce una reducción adicional de agua para un asentamiento dado. La resistencia a los 28 días de la Mezcla # 3 será simi lar a la # 1y # 2 y el tiempo de fraguado puede ser más prologado. La resistencia inicial en la obra y el tiempo de fraguado de las mezclas con cenizas volantes debe ensayarse para determinar si es compatible con la apli cación. En climas fríos el menor contenido de cemento y las características inherentes de muchos reductores de agua y de las cenizas volantes pueden ocasionar un retardo excesivo. Si se contempla la posibilidad de utilizar un aditivo acelerante debe considerarse utilizar la Mezcla # 1 después de verificar que producirá la resistencia adecuada. La incorporación de ceniza volante, particularmente de la Clase F, aumenta la dificultad para producir un con creto con un contenido de aire consistente, se necesitan mediciones más frecuentes de la densidad y el contenido de aire para vigilar el contenido de aire y hacer los ajustes necesarios en la dosificación del aditivo incorporador de aire. Si la uniformidad del color del concreto constituye motivo de preocupación la consistencia del color y la dependencia en el proveedor deben garantizarse antes de su utilización. La ceniza volante usualmente mejora la manejabili dad, el bombeo y el acabado especialmente en mezclas pobres. También mejoran la resistencia a los sulfatos (con ceniza Clase F) y la resistencia a las reacciones alcalinas de los agregados. Ajustes al aire incorporado Las mezclas con aire incorporado son dosificadas uti lizando los mismos procedimientos que para las mezclas que no contiene aire incorporado. La Tabla 2.2 relaciona la almc con la resistencia y la Tabla 2.3 relaciona la almc con las condiciones de exposición del concreto con aire incorporado. Se utiliza un agente incorporador de aire para incre mentar el contenido de aire y esto aumenta el asenta miento y el rendimiento volumétrico reduciendo el peso unitario. Para corregir el rendimiento volumétrico de la mezcla y restituir el asentamiento es necesario reducir los contenidos de arena y agua. La reducción del agua si el contenido de aire ha sido incrementado de 1 a 6% por ciento es de aproximadamente 25 lb./yd.3(15.5 kg/ m3) mientras que la reducción de arena debe ser de 150 Ib./ yd.3(93 kg/m3) comparada con la de la Mezcla # 1 (Tabla 2.4). Incorporar aire al concreto sin ajustar la mezcla re duce la resistencia generalmente. La reducción en el con tenido de agua para restituir el asentamiento compensa en parte la reducción de la resistencia especialmente en mezclas pobres con una resistencia hasta de 3500 Ib./ pulg.2(25 MPa). Por encima de las 3500 Ib./pulg.2(25 MPa) de resistencia es necesario generalmente aumentar el contenido de cemento especialmente si la resistencia especificada excede las 4000 lb./pulg.2(28 MPa) pero hay que tener un mejor control del contenido de aire. El refinamiento tecnológico en procesos de produc ción motiva los cambios en las propiedades de los materiales cementantes, agregados y aditivos. Estos cambios pueden promover un aumento significativo del contenido de aire. La vigilancia del contenido de aire debe ser continua siempre que el concreto tenga aire incorporado. Esto es importante porque como se discu tió previamente se puede presentar una reducción en la resistencia como resultado del incremento del contenido de aire. Un método simple para vigilar el contenido de aire es pesar los cilindros antes del refrentado y la rotura, anotando los resultados en los registros de resistencia de los cilindros. Para un concreto con aditivos e ingredientes dados existe una relación entre el contenido de aire y el peso unitario (densidad). Los proveedores de concreto de ben saber de esta relación. Si no hay indicación que el proceso de la tanda haya sido defectuoso no hay razón para rechazar el concreto porque tenga bajo o alto contenido de aire cuando la densidad medida confirme que la medición del contenido de aire es razonable. Si la relación entre el contenido de aire y la densidad no es razonable el contenido de aire debe ser medido nuevamente después de calibrar el medidor de aire. Es conveniente utilizar una cubeta calibrada para medir la densidad, antes de medir el contenido de aire. Adición de agua en la obra Cuando se adiciona agua en la obra debe tenerse cuidado de no exceder la máxima relación almc. Esta es la primera restricción para la adición del agua en la obra porque está directamente relacionada con la resistencia. La relación almc no se debe exceder aún si el asentamiento es menor que el especificado cuando el concreto se despacha. La adición del agua para ajustar el asentamiento debe vigilarse cuidadosamente.* La mayoría de las especificaciones permiten adicionar agua en la obra solamente una vez antes de la descarga Siguiendo una regla empírica, añadir un galón de agua (3.75 litros) por yarda cúbica (0.729 m3) de concreto, aumenta el asentamiento en una pul gada (25 mm) aproximadamente y reduce la resistencia a la compresión en aproximadamente 150 lb./pulg.2(1 MPa) 26 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 27. y cuando elasentamiento es menor que el especificado. El agua adicionada se limita a la cantidad requerida para aumentar el asentamiento al nivel especificado por la dosificación de la mezcla. Durante la descarga la manejabilidad solamente puede restituirse volviendo a mezclar sin adicionar agua. Cuando se adicione agua debe tenerse cuidado en no exceder el máximo valor de la relación a¡mc. Después de agregar el agua adicional en la obra el tambor debe rotar 30 revoluciones adicionales, o más, si ello fuese necesario a la velocidad de mezclado. La descarga del concreto debe completarse dentro de una y media horas o antes de que el tambor haya completado 300 revolu ciones, lo que suceda primero, desde el momento en que introdujo el agua inicial a la mezcla (no después de que el agua se añadió en la obra). Debido a inevitables variaciones en los tiempos de despacho si un trabajo requiere varias tandas de concreto cada camión puede tener un asentamiento diferente y la adición de agua para ajustar el asentamiento de una carga completa deber ser considerado como parte del proceso de producción del concreto. El proveedor y el contratista deben estar de acuerdo en el número de galones (litros) de agua que pueden añadirse por cada yarda cúbica (m3) y esto debe anotarse en la planilla de despacho. Fraguado inicial Para obtener uniformidad en la calidad del concreto el tiempo del fraguado inicial debe ser predecible. Esto significa que las diferentes tandas de concreto deben pre sentar fraguado inicial en el orden en que se colocan y las tandas individuales deben ser uniformes y no mostrar un fraguado inicial irregular. El tiempo de fraguado inicial puede medirse utilizando la norma ASTM C 403, o por el métodos de la depresión del pulgar. El tiempo de fraguado está relacionado con: 1. Ingredientes de la mezcla, por ejemplo, el tipo y cantidad de cemento y otros materiales cementantes y el tipo y dosificación de los aditivos. Los contratis tas deben preveer que al combinar un reductor de agua, o retardante, con un reductor de agua de de sempeño medio o de desempeño alto puede causar una variación excesiva en el tiempo de fraguado. También debe tener en cuenta que la variación en el contenido de aire puede dar lugar a un fraguado inicial irregular. Los fraguados iniciales irregulares dan lugar a la aparición de burbujas y separación entre capas de concreto en las losas terminadas con llana. Un retardo excesivo produce retracción plástica y agrietamientos. 2. La temperatura del concreto y las temperaturas ambientales. Las temperaturas ambientales incluyen la del aire, la subbase, encofrados y elementos embebidos tales como el acero de refuerzo. 3. La cantidad de concreto que va a ser colocado. Esto puede variar desde una losa relativamente delgada la cual es afectada notoriamente por la temperatura ambiental, hasta una cimentación relativamente masiva la cual no es afectada perceptiblemente por la temperatura del medio ambiente. Antes de finalizar una propuesta o firmar un contrato o una orden de compra, quien compra el concreto y el contratista de concreto deben discutir el tiempo de fra guado inicial de las mezclas propuestas con el proveedor de concretos para determinar la compatibilidad con el uso y las condiciones de temperatura en la obra y revisar los aditivos si fuese necesario. Véase en el Capítulo 3 la sección titulada “Temperatura del concreto — concreto para clima frío y calido” para mayor información. CAPÍTULO 2: La mezcla de concreto 27
- 28. CAPITULO 3: Especificaciones delconcreto L as especificaciones son una descripción escrita del proyecto y los planos son la representación gráfica del mismo. En conjunto se denominan documentos contractuales. Se complementan entre si y son igualmente importantes. El lenguaje técnico y las abreviaturas utilizadas en las especificaciones escritas muchas veces las hacen difíciles de entender. Por consiguiente, es esencial enviar una copia de las especificaciones al proveedor del concreto premezclado para que no haya confusión acerca de lo que se requiere. Descuidar o no comprender cualquier aspecto de las especificaciones puede conducir a problemas financieros y multas. Las especificaciones son redactadas por profesionales del diseño que incluyen arquitectos, ingenieros y redactores de especificaciones. Lo tradicional consiste en que el propietario contrata al arquitecto y el arquitecto, a su vez, selecciona los ingenieros y redactores de especificaciones para producirlas. El arquitecto es el representante del propietario en las discusiones y responde las preguntas relacionadas con el proyecto. En un proyecto de diseño y construcción conjunta (design- build) el contratista general contrata al arquitecto y al ingeniero. Fuentes de las especificaciones del concreto Las principales fuentes de información para el con tenido de las especificaciones de un proyecto son el American Concrete Institute (ACI), la ASTM-Intema- tional y la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Muchas agencias gubernamentales (como los departamentos de transporte estatales, el Army Corps ofEngineers y la Federal Avia- tionAdministration) tienen sus propias especificaciones. Las cinco partes del Manual of Concrete Practice (MCP) del ACI contienen especificaciones, normas, guías, e informes de comités sobre materiales del con creto, sus propiedades, diseño y construcción y análisis estructural. El manuaACI MCP se publica anualmente. Los documentos incluidos en el MCP son revisados y actualizados periódicamente. El proceso de revisión y actualización refleja la evolución de la industria de la construcción. Las especificaciones de un proyecto re quieren que los contratistas utilicen la versión más reci ente de los documentos del ACI. Por ejemplo, el nombre completo de ACI 318, es ACI 318-08, esto quiere decir que fue actualizado en el 2008. En la mayoría de las especificaciones se hace referencia alACI 318 “Building Code Requirements for Structural Concrete” y al ACI 301 “Standard Specifications for Structural Concrete.” Ambos documentos hacen referencia a otras normas y especificaciones de ACI y ASTM. ASTM produce normas y especificaciones para ce mento, materiales cementantes, concreto, agregados para concreto, aditivos y ensayo de materiales. El cemento está bajo el dominio del Comité C 1de ASTM y el con creto, los agregados para concreto y los aditivos están bajo el dominio del Comité C 9 de ASTM. Las normas y especificaciones de la ASTM se revisan y actualizan cada 5 años. Las especificaciones requieren que los contratistas utilicen la versión más reciente de los docu mentos de ASTM. Por ejemplo, el nombre completo de ASTM C 94, es ASTM C 94-06, lo cual significa que fue actualizada en 2006. La norma ASTM C 94 “Standard Specification for Ready Mixed Concrete” es la piedra angular de la industria del concreto premezclado. Las normas ASTM para cemento, agregados, aditivos, mez clas de concreto premezcladas y ensayo de los materiales están referenciadas directamente en las especificaciones del proyecto y además están incluidas en ACI 301 y ACI 318. Otras solamente están referenciadas en ACI 301 y ACI 318. 28 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 29. Las normas deAASHTO están referenciadas en las especificaciones de los departamentos estatales de transporte. La mayoría de normas de AASHTO son similares a las correspondientes de ASTM pero pueden encontrarse diferencias entre las dos. Muchos estados modifican sus normas por razones específicas. Algunas veces la diferencia tiene por objeto permitir el uso de materiales locales que no reúnen los requisitos de las normas nacionales pero que han tenido un comporta miento satisfactorio en el pasado. Una norma de AAS HTO o del departamento estatal de transporte puede parecer semejante a la norma correspondiente de ASTM o de ACI. No obstante, deben leerse cuidadosamente para evitar sorpresas desagradables. La Portland Cement Association (PCA) es muy respetada por los redactores de especificaciones y contribuye de forma importante en el desarrollo de las normas para concreto. Las recomendaciones de la PCA en las normas y recomendaciones de práctica estándar de construcción, contenidas en muchas publicaciones al respecto, se utilizan con frecuencia como base en la redacción de las especificaciones. La American Society of Concrete Contractors (ASCC) tiene entre sus miem bros contratistas de concreto, arquitectos, ingenieros, proveedores y otras personas que tienen interés en la industria del concreto. El énfasis de este grupo está asociado con “mejorar la capacidad de quienes cons truyen con concreto.” La ASCC actúa como el vocero de los contratistas de concreto dentro de la industria del concreto en aspectos prácticos y técnicos. La National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA) tiene un personal técnico muy respetado que participa en las organizaciones nacionales que desarrollan normas y que ha publicado numerosos artículos que sirven de referencia. En algunas regiones las asociaciones locales de concreto han desarrollado recomendaciones para el concreto que pueden ser muy útiles a los contratistas de concreto. Los proveedores de concreto premezclado y sus vendedores son un recurso muy valioso para localizar y entender documentos a los cuales se hace referencia en las especificaciones. Tipos de especificaciones Prescriptivas, por desempeño e híbridas Las especificaciones prescriptivas contienen requisitos específicos que deben cumplir las mezclas de concreto suministradas por los productores de concretopremezclado tales como el contenido de cemento, la resistencia mínima a la comprensión, la relación agua-materiales cementantes, el asentamiento y otras variables. Las especificaciones por desempeño requieren que los productores de concreto premezclado obtengan una resistencia a la compresión o un contenido de aire incorporado preestablecidos. Este método permite al productor de concreto premezclado una amplia gama de posibilidades al dosificar la mezcla del concreto. Las especificaciones híbridas son una combinación de los requisitos de las dos anteriores. Algunas veces hay confusión si varios aspectos de las especificaciones parecen no concordar. Los productores de concreto rutinariamente identifican los requisitos más estrictos de las especificaciones del concreto y licitan o presentan su propuesta de acuerdo con estos requisitos. Generalmente, el requisito más estricto será el más costoso para producir una mezcla de concreto. La mayoría de los reglamentos de construcción estipulan que se debe utilizar el requisito más estricto, incluyendo el BOCA National Building Code (BOCA) el cual en su edición de 1987, Sección 101.5 “Other Regulations” indica: “Cuando las disposiciones aquí requeridas para salud, seguridad y bienestar, son más restrictivas que otras regulaciones las contenidas en este Reglamento controlan. No obstante, en cualquier caso los requisitos más estrictos del Reglamento de construcción u otras regulaciones aplicaran cuando estén en conflicto.” Los contratistas deben asegurarse que el productor tiene la información necesaria sobre el uso de las mezclas de tal manera que pueda producirse el mejor concreto para cada situación. Puntos para confirmaren las especificaciones Resistencia La mayoría de las especificaciones incluyen una resistencia especificada para el concreto representada por el símbolo / ' el cual se mide en libras por pulgada cuadrada (lb./pulg.2) o en megapascales (MPa). Amenos que se especifique de otra m anera,/' es la resistencia a los 28 días de cilindros fabricados, curados, manejados y ensayados de acuerdo con las normas ASTM C 31 y ASTM C 39 [Véase la sección “Ensayos de resistencia a la compresión (ASTM C 31 yASTM C 39) en el Capítulo 2], Se utilizan ensayos de compresión a los 7 días para determinar la ganancia de resistencia con el tiempo. Los ensayos de resistencia a los 56 días se utilizan para medir la contribución a la resistencia aportada por materiales cementantes que ganan resistencia más lentamente que el cemento. Los métodos para evaluar los ensayos de resistencia de cilindros están descritos en ACI 301 y ACI 318. Los dos requisitos fundamentales son: • El promedio de tres ensayos consecutivos debe igualar o exceder la resistencia especificada. • Ningún ensayo puede tener una resistencia inferior en CAPÍTULO 3: Especificaciones del concreto 29
- 30. 500 lb./pulg.2(3.5 MPa)de la resistencia especificada. Un ensayo se define como el promedio de dos cilindros hechos de la misma muestra. (Véase la sec ción titulada “Resistencias bajas de los cilindros” en el Capítulo 11). El Reglamento ACI318 utiliza una fórmula estadísti ca para calcular la resistencia promedio requerida para cumplir con la resistencia especificada. El parámetro estadístico que mide la diferencia de la resistencia de los ensayos individuales con respecto al promedio de todos los ensayos se conoce como “desviación estándar.” En la medida que la desviación estándar sea mayor se debe usar una resistencia promedio más alta. Para ensayos de aceptación los factores principales que afectan la variación de los resultados son: • Control de calidaden laplantadeconcretopremezclado. • Control de la adición de agua en la obra. • Cumplimiento con los procedimientos de ensayo de los cilindros de concreto comenzando con los controles en la obra. Las especificaciones requieren usualmente que el contratista disponga un lugar de almacenamiento con temperatura controlada para los especímenes de los ensayos de resistencia a la compresión, los cuales se denominan cilindros. Por ejemplo, con un excelente control de calidad la resistencia promedio requerida para una mezcla de concreto con / j ' de 4000 lb./pulg.2(28 MPa) podría ser 4400 lb./pulg.2(31 MPa). Si el control de calidad no es tan bueno el promedio calculado con la fórmula de ACI 318 sería mayor de 5000 lb./pulg.2(35 MPa). Este rango representa una diferencia en contenido de materiales cementantes de hasta 100 lb./yd.3(62 kg/m3 ) — un costo extra para el contratista debido al control de calidad deficiente o al uso de procedimientos no convencionales de ensayo del concreto en la obra. ACI 318 bonifica un buen control de calidad permitiendo promedios de resistencia más bajos (sinónimo de mezclas más económicas) para obtener la resistencia especificada. El contratista puede ayudar enormemente controlando la adición de agua y especialmente vigilando los procedimientos de ensayo en la obra. La norma ASTM C 94, en su sección 16.2, indica “Los ensayos para determinar si el concreto cumple con las especificaciones deben ser realizadas por un técnico en ensayos de concreto en obra certificado por el ACI Grado I (Certified ACI Concrete Field Testing Technician, Grade I) o su equivalente. Los programas de certificación de personal equivalentes deben incluir exámenes escritos y pruebas prácticas de desempeño tal como se indica en ACI CP-1. Los ensayos no estandarizados de cilindros de concreto son un problema serio en la industria del concreto. Algunos contratistas no valoran los métodos estrictos prescritos para fabricar los especímenes a utilizarse en los ensayos de compresión del concreto y consecuentemente se crean problemas a sí mismos, al contratista de concreto, al proveedor de concreto premezclado, al redactor de especificaciones y al propietario. Las deficiencias más frecuentes incluyen: superficies de la parte superior extremadamente rugosas o desniveladas y superficies superiores no cubiertas con tapas o bolsas plásticas durante el curado. Otros problemas incluyen cilindros que no son enviados al laboratorio dentro de las 24 a 48 horas requeridas o cilindros enviados sin la documentación esencial como es: asentamiento del concreto, contenido de aire, temperatura, nombre del proyecto, fecha de fabricación, proveedor del concreto o nombre del técnico en la obra. Es un problema grave para los laboratorios de ensayos recibir especímenes para ensayos de compresión con sus partes superiores rugosas y desniveladas. Una de las pocas opciones es aserrar un extremo del cilindro de concreto, o ambos, de manera que los dos extremos sean perpendiculares a los lados. Si esto no se hace, la resistencia a la compresión medida puede llegar a ser tan baja como una cuarta parte de la resistencia a la compresión real. El costo adicional de aserrar numerosos cilindros no es del agrado de quien paga los ensayos a compresión. Si el contratista emplea un Técnico ACI Certificado Grado I para pruebas de concreto en el campo tiene sentido fabricar cilindros compañeros (testigos) hechos del mismo concreto del cual se tomaron las muestras de concreto por parte del laboratorio de ensayos o por parte del contratista general. La inspección y el cumplimiento de las especificaciones no es una calle de una sola vía porque al supervisar los procedimientos de inspección se incrementa, con frecuencia, la calidad de los ensayos. Para la mayoría de las mezclas de concreto el proveedor debe conocer la relación entre las resistencias a los 7 y a los 28 días. Se debe definir una resistencia “mínima” a los 7 días la cual si es obtenida puede eliminar cualquier duda sobre la resistencia que se obtendrá a los 28 días. En ausencia de registros que permitan definir una resistencia “mínima” a los 7 días puede utilizarse una resistencia 1000 lb./pulg.2(7 MPa) por debajo de la resistencia especificada para los 28 días. Si el promedio de tres pruebas de resistencia consecutivas es menor de 500 lb./pulg.2 (3.5 MPa) del “mínimo” establecido a los 7 días el contenido de cemento de la mezcla debe incrementarse en 50 lb./yd.3 (31 kg/m3) o el tipo de aditivos y su dosificación deben cambiarse (en ausencia de un mal mezclado o ensayos mal ejecutados). La información de ensayos posteriores puede justificar una nueva revisión de la dosificación. 30 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 31. Los contratistas debenpromover la definición de una resistencia “mínima” a los 7 días y el establecimiento de un procedimiento para distribuir inmediatamente los resultados de los ensayos a los 7 días al contratista de concreto y al proveedor del concreto, sin importar quien pague los ensayos. Con frecuencia esto no ocurre y la obra sufre las consecuencias pues toma mucho tiempo corregir los problemas. Requisitos para resistencia a edad temprana Ocasionalmente las especificaciones requieren un concreto de resistencia inicial alta para algún uso especial. Si se especifica cemento de alta resistencia inicial (Tipo III) el contratista debe comunicárselo al proveedor de concreto premezclado pues existe la posibilidad de que no esté disponible inmediatamente. El contratista debe investigar si puede usar otras alternativas como por ejemplo añadir 100 lb./yd.3 (62 kg/m3) o adicionar un acelerante. Si se usa un acelerante para concreto reforzado se recomienda que no contenga cloruros. Siempre que se especifica un cemento especial el contratista debe notificar de inmediato al proveedor de concreto premezclado. Los cementos Tipo II y Tipo V no siempre están disponibles y el cemento Tipo IV no se ha fabricado en muchos años. Resistencia a la flexión En algunas ocasiones se especifica la resistencia a la flexión para estructuras cuyo diseño ha sido basado en esta resistencia. Para pavimentos de aeropuertos gene ralmente se especifica resistencia a la flexión. Si la resistencia a la flexión va a medirse con vigas la relación entre la resistencia a la flexión (medida de acuerdo conASTM C 78) y la resistencia medida con ci lindros deben determinarse en condiciones de laborato rio. Si se presenta una resistencia a la flexión por debajo de lo esperado puede aceptarse que cilindros compañeros o núcleos, interpretando los resultados de acuerdo con las normas ACI 318 o ACI 301, se utilicen para deter minar si la resistencia es adecuada. Esto es importante porque los ensayos de vigas, algunas veces, dan resul tados contradictorios. Por ejemplo, la resistencia de una viga a los 3 o 7 días puede ser mayor que a los 28 días. Relación agua-material cementante (almc) El valor máximo de la relación almc se especifica con base en la exposición del concreto a ciclos de congelamiento y deshielo, a químicos descongelantes, a sulfates y a abrasión. Otras situaciones donde puede especificarse una relación almc baja están relacionadas con una baja permeabilidad del concreto para impedir la migración de la humedad a través de las losas y muros o para proteger el acero de refuerzo contra la corrosión. Cuando se especifica una máxima relación almc la resistencia a la compresión obtenida usualmente será más alta que la resistencia a la compresión requerida por el diseño estructural. Esta es la razón por la cual una especificación de resistencia a la compresión puede ser inadecuada cuando la durabilidad es la preocupación primordial. De igual manera, una especificación de la relación almc puede ser antieconómica cuando la dura bilidad no es crítica. Aunque el proceso de dosificación de la mezcla es explícito, puede haber confusión respecto a la especifi cación de la relación almc. Es posible que el contratista y el proveedor del concreto premezclado ignoren porqué el diseñador especificó una determinada relación almc. Pudo haber sido, por ejemplo, para prevenir la migración de la humedad a través del concreto y reducir la posibi lidad de falla de una membrana impermeabilizante en el sistema de piso. Lo que el contratista puede no darse cuenta es que una mezcla con relación almc baja puede ser costosa y difícil de colocar. El contratista puede haber participado en proyectos similares donde no se especificó una re lación almc tan baja. El contratista pudo no haber tenido el tiempo para solicitar al diseñador durante el proceso de la licitación la sustitución por una mezcla definida por resistencia a la compresión y como consecuencia termina no cumpliendo la especificación de la relación almc. Las posibles consecuencias de incumplir la especificación de la relación almc o ser negligente al no informar al proveedor del concreto premezclado, pueden ser graves. Si por ejemplo, una membrana impermeabilizante falla y se descubre que el concreto no cumple las especifi caciones de relación almc, tanto el contratista como el proveedor de concreto premezclados pueden ser respon sables económicamente. Contenido mínimo de cemento Cuando se especifican tanto resistencia como un contenido mínimo de cemento ambas especificaciones deben cumplirse aún si la resistencia puede ser obtenida con menos cemento del especificado. Si el contenido mínimo de cemento no es suficiente para lograr la resistencia requerida se tendrá que adicionar mas ce mento a la mezcla. Debe advertirse, sin embargo, que el contenido más alto de cementantes tiende a aumentar la retracción y el alabeo de la losa. Cuando la resistencia especificada parece no ser adecuada para el contenido mínimo de cemento requerido debe consultarse con el redactor de las especificaciones la posibilidad de modi ficar el requisito. Debido al uso generalizado actual de ceniza volante los contenidos mínimos de cemento pueden tener otro significado. El ACI 318 y el ACI 211.1 “Standard Prac- tice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, CAPÍTULO 3: Especificaciones del concreto 31
- 32. and Mass Concrete”permiten que se adicione ceniza volante, escoria y puzolanas como parte del contenido total de materiales cementantes. (Consulte la sección titulada, “Otros materiales cementantes” en el Capitulo 2). Cuando se utilizan puzolanas la relación ale se calcula como a¡mc. Las puzolanas son parte del total de los ma teriales cementantes y la relación atme es equivalente a la relación ale de una mezcla de concreto que utiliza solo cemento pórtland. Por ejemplo: Mezcla 1: 550 libras (249 kg) de cemento y 270 libras (122 kg) de agua a/c = 270/550 = 0.49 Mezcla 2: 425 libras (193 kg) de cemento, 125 libras (57 kg) de ceniza volante y 270 libras (122 kg) de agua alme = 270/(425 + 125) = 0.49 La relación a/mc de ambos es igual porque el con tenido de materiales cementantes y de agua es el mismo. Cuando la especificación incluye un mínimo con tenido de cemento debe asegurarse que esté claro si se incluyen materiales cementantes diferentes de cemento pórtland (como ceniza volante), o no, dentro del mínimo. Aunque muchas especificaciones aceptan la ceniza volante de esta manera, no todos los especialistas que redactan especificaciones lo hacen de la misma forma. La adición, o no, de cenizas volantes afecta la economía de la mezcla. Es importante confirmar la aceptación de la ceniza volante con el redactor de las especificaciones antes de cotizar un trabajo. Si las cenizas volantes son aceptadas, la especificación debe hacer referencia a la norma ASTM C 618 “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Concrete.” (Consulte el Capítulo 2 para información sobre cenizas volantes en la mezcla). El humo de sílice y la escoria de alto homo pueden también formar parte del contenido de los materiales cementantes. Se usan primordialmente para producir concretos de alta resistencia y mejorar la resistencia a la corrosión, reduciendo la permeabilidad del concreto. Si se usa humo de sílice la especificación debe referenciar la norma ASTM C 1240 “Standard Specification for Use of Silica Fume as a Mineral Admixture in Hydraulic Ce- ment Concrete, Mortar and Grouf’(Consulte el Capítulo 2 para información sobre los efectos del humo de Sílice [algunas veces denominado microsílica] en la mezcla). Asentamiento El asentamiento especificado tiende a ser alto para una colocación adecuada y bajo para evitar segregación, excesiva exudación o el acabado prematuro del concreto. Valores moderados del asentamiento para la mayoría de los trabajos pueden ser del orden de 3 a 4 pulg. (75 a 100 mm). En mezclas con asentamientos menores (2 a 4 pulg. [50 a 100 mm]) la tolerancia es ±1 pulg. (+25 mm). En mezclas con asentamientos de más de 4 pulg. (100 mm) la tolerancia es ±1-1/2 pulg. (±38 mm). Algunas veces la especificación del asentamiento está indicada como “máximo” o “sin exceder” significando que no hay tolerancia hacia arriba. El valor del ensayo de asentamiento es primordialmente para determinar la uniformidad del concreto de una tanda a otra. El contratista debe asegurarse que el asentamiento máximo es el adecuado para su método de colocación. Si no lo es, debe hacer ajustes en la mezcla con la aprobación previa del redactor de las especificaciones. Entre los po sibles cambios a hacer se incluyen aumentar el contenido de agua con el correspondiente aumento proporcional de cemento o la adición de un superplastificante. Si el concreto va a ser bombeado debe aclararse donde se va a hacer el ensayo de asentamiento — antes o después de que el concreto haya sido bombeado. La norma ASTM C 94 “Standard Specification for Ready- Mixed Concrete” establece que el ensayo debe hacerse antes que el concreto haya sido bombeado, a no ser que se especifique de otra forma. Remítase al Capítulo 2 en la sección titulada “Adición de agua en la obra” para recomendaciones relacionadas con el ajuste del asentamiento en la obra. Aire incorporado Siempre debe especificarse aire incorporado para concretos expuestos a congelación y deshielo. Si está expuesto a congelación y deshielo en presen cia de químicos anticongelantes el concreto se va a descascarar — y no es que quizás o probable mente, es que se va a descascarar — a no ser que al concreto se la haya adicionado aire incorporado. Si la especificación omitió incluir el uso de aire incorporado donde debería usarse, debe llamarse la a tención al redactor de las especificaciones sobre el tema. Para concretos expuestos a condiciones climáticas severas el contenido de aire incorporado debe ser de 5 a 8% para mezclas con agregados cuyo tamaño máximo sea de 3/4 a 1pulg. (19 a 25 mm). El contenido de aire incorporado se aumenta en mezclas con agrega dos de menor tamaño y puede reducirse ligeramente cuando el agregado es de mayor tamaño sin ser nunca inferior al 4% en el concreto que va a estar expuesto a congelamiento, deshielo y químicos anticongelantes. Se puede utilizar también el aire incorporado para otros propósitos, pero generalmente en proporciones menores. Si una losa de concreto de peso normal se va a termi nar con una superficie densa y pulida utilizando llana, 32 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 33. el concreto nodebe tener ningún agente incorporador de aire porque éste generalmente produce burbujas y separación en capas en el concreto independientemente de los equipos y técnicas de acabado que se utilicen. Las losas de concreto estructural liviano generalmente utilizan aire incorporado en la mezcla para controlar la densidad y la segregación. Utilizando planeadoras y palustres flotantes en los cuales el operario camina, es posible obtener una superficie pulida y relativamente densa sin burbujas y sin separación ente las capas de concreto. Debe tenerse en cuenta que las planeadoras con tolvas no superpuestas en las cuales el operario va en la máquina permiten un terminado anticipado porque estas máquinas aplican menos presión al concreto. Cuando se usa este procedimiento se ha observado la separación de las capas del concreto en concreto de paso normal sin aire incorporado y en concreto ligero con aire incorporado. Si se planea utilizar las máquinas flotadoras con tolvas no superpuestas en las cuales en operario va en la máquina debe considerarse hacer esta operación después de haber utilizado una planeadora en la cual el operario camina. Para mayores detalles debe consultarse ACI302.1R-04. Remítase al Capítulo 2 en la sección titulada “Ajustes al aire incorporado” donde se da infor mación adicional sobre aire incorporado y con trol del contenido de aire en mezclas de concreto. Aditivos químicos La especificación debe contener una referencia a ASTM C 494 “Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete” y otras normas de ASTM y de AASHTO cuando sean aplicables.* La libertad de utilizar diferentes aditivos es muy importante para el contratista y el fabricante de concretos premezclado. Los aditivos pueden afectar la calidad, costo del concreto y los mé todos disponibles de colocación para el contratista. Comúnmente se utilizan reductores de agua, retar dantes, acelerantes, retardantes reductores de agua, acelerantes reductores de agua y reductores de agua de alto rango (superplastificantes). Si las especificaciones no indican claramente cuáles pueden ser utilizados se debe confirmar su aceptación por escrito por parte del redactor de las especificaciones. Muchas especificaciones restringen o prohíben el uso de clomro de calcio debido a la posibilidad de corrosión del acero de refuerzo. Algunos aditivos, especialmente los acelerantes reductores de agua, contienen cloruro de calcio en cantidades que pueden exceder los límites de la especifi cación. Para una resistencia inicial alta debe considerarse la utilización de cementos de resistencia inicial alta como el Tipo III o una mayor cantidad de cemento Tipo I. Los redactores de especificaciones que no están fa miliarizados con los superplastificantes pueden sentirse incómodos con el alto asentamiento con el cual se coloca el concreto que los usa. Puede ser necesario explicar la diferencia entre el carácter de un concreto con super plastificantes con alto asentamiento y el concreto de alto asentamiento por adición de agua. Esto se traduce en que los concretos con superplastificantes tienen un asentamiento alto sin ninguno de los problemas asocia dos con la adición de agua. La mezcla con superplas tificantes son mucho más homogéneas y tienen mucha menos tendencia a la segregación. Debido a que las especificaciones del asentamiento probablemente estén redactadas para una mezcla convencional la mezcla con superplastificantes debe tener un asentamiento de 4 a 5 pulg. (100 a 125 mm) por encima de lo especificado. Esa relación debe ser confirmada y aclarada con el redactor de las especificaciones. Tiempo de despacho para concreto premezclado Ano ser que existan condiciones especiales, el máximo tiempo de despacho (el tiempo de despacho es el tiempo comprendido entre el momento en que el agua y el cemento se combinan en el mezclador y el momento en que se descarga en la obra) se especifica como 90 minutos o 300 revoluciones del tambor de mezcla. Un tiempo más corto, usualmente 60 minutos, se especifica para clima cálido. El tiempo de despacho influye de manera diferente bajo condiciones ambientales y mezclas de concreto diferentes. La variación en el contenido de cemento o en el contenido de agua, la temperatura de los materiales, la temperatura ambiente, el uso de retardantes y cenizas volantes que hacen parte de los materiales cementantes afectarán el tiempo en el cual el concreto permanece manejable dentro de la mezcladora. Por esa razón la normaASTM C 94 establece que “el tiempo límite puede ser extendido si el concreto es de un asentamiento tal que pueda ser colocado sin añadir agua.” Si el contratista y el redactor de las especificaciones se ponen de acuerdo anticipadamente en que la espe cificación se cumplirá de esa manera, los métodos para extender el tiempo de fraguado pueden usarse efecti vamente para reducir los costos de construcción. Para mayor información debe consultarse en el Capítulo 2 la Sección titulada “Adición de agua en la obra.” Temperatura del concreto—concreto para clima frío o cálido Para concreto en clima cálido la temperatura máxima del concreto se especifica con frecuencia en 90 °F (32 °C). Una temperatura alta afecta las mezclas de concreto en tres formas: • Aumenta el contenido requerido de agua en la mez cla para el mismo asentamiento de tal modo que reduce la resistencia. 'Otra referencia útil es el documento ACI 212.3R “Chemical Admixtures for Concrete.” CAPÍTULO 3: Especificaciones del concreto 33
- 34. • Acorta eltiempo de fraguado. • Aumenta la cantidad de incorporador de aire necesa rio para producir el contenido de aire especificado. (Es importante ajustar la dosificación del incorpo rador de aire para compensar las temperaturas altas y bajas). En climas cálidos se presentan costos adicionales si hay que cumplir con una temperatura del concreto es pecificada. Como una medida inicial se puede enfriar el agua y los agregados en el lugar de almacenamiento. El reemplazo de una parte del agua por escarcha de hielo en la mezcla o la inyección de nitrógeno líquido en el agua de la mezcla o en los camiones mezcladores, son procedimientos utilizados con frecuencia. Para compen sar la pérdida de la resistencia se debe adicionar más cemento. Adicionalmente al enfriamiento, el efecto de la temperatura alta sobre la resistencia y el tiempo de fraguado se puede obviar utilizando un cemento Tipo II que cumpla con la opción de bajo calor de hidratación descrita en ASTM C 150, ya sea con un retardante o reemplazando parte del cemento con ceniza volante o con escoria para reducir el calor de la hidratación. Con frecuencia, esto requiere un esfuerzo conjunto del contratista general, el contratista de concreto, el proveedor de concreto premezclado y los vendedores de aditivos que los suministran al vendedor del concreto premezclado para convencer, de una manera diplomáti ca, al diseñador para que cambie la especificación. Para el manejo del concreto en un clima frío siempre se específica una temperatura mínima del concreto. Esta temperatura depende en parte de la temperatura del aire, la cantidad mínima que se colocará y la capacidad para mantener la temperatura del concreto después de colocado. Las losas delgadas son las más susceptibles de daño en clima frío y la temperatura mínima del con creto cuando se recibe debe ser 60 °F (16 °C) o más. La temperatura del concreto se puede subir simplemente calentando el agua de la mezcla y si es necesario los agregados se pueden calentar también. En clima frío el concreto debe tener tiempo para fra guar antes que gane suficiente resistencia para evitar el daño por congelamiento. Las condiciones quejustifican el uso de un acelerante tambiénjustifican modificaciones adicionales a la dosificación del concreto. Por ejemplo, la ceniza volante puede ser reemplazada con cemento y el aditivo reductor de agua puede ser eliminado o se puede reducir su dosis. También la cantidad de cemento puede ser aumentada o se puede cambiar el cemento por uno Tipo III. Estas modificaciones permitirán una reducción en la cantidad de acelerante o suprimir su necesidad. Se debe comparar la efectividad de las diferentes dosifica ciones con su costo. Para información adicional sobre concreto en clima frío o calido, debe consultarse ACI 305R “Hot Weather Concreting” y ACI 306R “Coid Weather Concreting.” Determinación del criterio más estricto en la espe cificación del concreto Los tecnólogos del concreto han sido educados para identificar el criterio más estricto de la especificación y cotizar de acuerdo con ese criterio. Generalmente el requisito más estricto es el que conduce al método más costoso para producir una mezcla de concreto. Suponga que un contratista está cotizando una losa de concreto sobre el terreno de 1000 yd.3(730 m3). La especificación requiere un concreto con una relación ahnc de 0.41 sin aire incorporado, un contenido mínimo de materiales cementantes de 564 lb./yd.3 (350 kg/m3 ) y una resistencia mínima a la compresión de 4000 lb./pulg.2(28 MPa) a los 28 días. De estos tres criterios de dosificación del concreto, en esta especificación el requisito más estricto es el 0.41 a/mc y por consiguiente tiene prioridad. 34 GUÍA d el c o n tr a tis ta pa r a la c o n s t r u c c ió n e n c o n c r e t o d e c a l id a d
- 35. CAPITULO 4: Cimentaciones U na cimentaciónes la base sobre la cual se construye una edificación, una estructura o un componente. Incluye la tierra y las rocas sobre las cuales se coloca la base para distribuir adecuadamente el peso mismo de la estructura, (carga muerta) y las cargas impuestas por el usos de la estructura (carga viva). La mayoría de las cimentaciones se construyen en concreto por su costo relativamente bajo, larga vida, alta resistencia a la com presión y resistencia al deterioro. La construcción de la cimentación debe planearse con el mismo cuidado que su diseño. Algunas cimen taciones pueden requerir drenaje de aguas durante la construcción, los costados de las excavaciones deben ser acodalados y los edificios adyacentes deben submurarse. Mientras que el tipo y tamaño de la estructura deter minará en parte el tipo de cimentación, la cimentación en sí es afectada por las condiciones de la superficie y el subsuelo del sitio de la obra. El subsuelo SE1 suelo proporciona la superficie sobre la cual se construyen la mayoría de las estructuras. El suelo incluye grava, arena, suelo suelto, arcilla y limo en sus condiciones naturales y sin alteración. Las condiciones de los tipos de suelos y subsuelos constituyen un factor determinante en el tipo de cimentación escogida. Con el tiempo las estructuras se asientan en alguna medida, a no ser que estén cimentadas sobre roca. Las condiciones del suelo debajo de la estructura determinan la cantidad de asentamiento. Un asentamiento excesivo o irregular puede ocasionar fisuras en la cimentación y causar daños a la edificación. Los cimientos pueden construirse directamente en un suelo con suficiente capacidad para soportar las cargas y resistir el peso de la edificación. Las cimentaciones requieren excavaciones cuya profundidad varía depen diendo del tipo de estructura, clima y condiciones del suelo. Aun la losa más simple sobre el terreno necesita que la capa vegetal sea removida para prevenir un asentamiento irregular como resultado de la descom posición de los materiales orgánicos. En algunos casos debido a la altura de la estructura y las condiciones del suelo se requieren pilotes hincados o pilas excavadas profundamente en el suelo para soportar la edificación. La roca sólida es uno de los mejores materiales para cimentación. Al preparar una cimentación sobre roca las porciones sueltas o meteorizadas deben retirarse y la superficie de la roca debe nivelarse. Cualquier fisura o grieta en la roca debe llenarse con concreto o con mortero de inyección. En las superficies inclinadas deben hacerse bermas con concreto para dejar la cimen tación al nivel requerido. La mayoría de las construcciones, sin embargo, se construyen directamente sobre el suelo o sobre rellenos de material técnicamente compactado y no sobre roca. Capacidad portante La capacidad portante es el esfuerzo al cual se puede someter el suelo para resistir cargas sin un asentamiento excesivo. La capacidad portante de un suelo depende de su composición, su grado de confinamiento y de la cantidad de humedad que tenga. En la mayoría de los sitios de construcción existe un número de estratos de suelo diferentes. La capacidad portante de cada estrato de suelo es diferente. Puede ser necesario excavar y retirar algunos de estos estratos hasta llegar a un suelo con suficiente capacidad portante capaz de resistir las cargas impuestas por la cimentación. Algunos suelos son más resistentes que otros. Uno de los más resistentes es el compuesto por gravas compactadas con arena o arcilla (conocido como CAPÍTULO 4: Cimentaciones 35
- 36. “base estabilizada” o“hardpan” en inglés). Este suelo proporciona una excelente capacidad portante apropiada para la mayoría de las cimentaciones. La mezcla de arena y limo (conocido como “loam” en inglés) compacta y de espesor apreciable constituye también un buen material de soporte para las cimentaciones. La arcilla tiene comportamiento incierto y su desempeño puede variar dependiendo del contenido humedad. Cuando está seca es muy firme, pero al humedecerse se expande y se vuelve más compresible. Las arenas secas o húmedas son aceptables si se tienen confinadas evitando su desplazamiento lateral. Los suelos arenosos sueltos pueden ser arrastrados por corrientes de agua. Los suelos de origen pantanoso generalmente requieren una cimentación con pilotes, incrementando la dificultad de la construcción y su costo. Debido a que hay muchos tipos de suelos con características diferentes debe realizarse una investigación geotécnica del sitio. Los tipos de suelo varían de un sitio a otro y aún dentro del mismo lugar. Para la mayoría de las estructuras la investigación del suelo por parte de un geotecnista es recomendada y necesaria. Exploración geotécnica No importa que tan simple o que tan fácil pueda parecer un trabajo, siempre es necesario conocer las condiciones del suelo que se va a encontrar. Los estu dios de suelos son necesarios para todos los trabajos, aun los más sencillos. Generalmente un laboratorio de ensayos o un ingeniero geotecnista son los encargados de realizar la exploración y los ensayos. Excepto para las estructuras más sencillas, la capacidad portante de un suelo se determina por medio de sondeos y barrenos, pozos exploratorios y ensayo de muestras del suelo en el laboratorio. Los pozos exploratorios son considerados un método confiable para exploraciones de poca profundidad. Con este método el ingeniero geotecnista puede observar los diferentes estratos de suelo en su condición natural. Los proyectos de construcción pesada y grandes edi ficios que requieren excavaciones profundas y sistemas de cimentación importantes requieren de numerosos ensayos en el laboratorio de suelos. Cuando se necesitan muestras del subsuelo se utilizan barrenos mecánicos y equipos de perforación para el muestreo y localización del nivel freático. Para muchas edificaciones residenciales y construc ciones livianas no se requieren investigaciones exhausti vas del suelo, especialmente donde la excavación para la cimentación está basada en la práctica local establecida. Sin embargo, si un edificio estará localizado sobre un re lleno la calidad del material y el grado de compactación se deben determinar. Un material de relleno pobre, o mal compactado, no debe utilizarse como base para la cimentación. En estos terrenos la construcción no debe comenzar hasta que los rellenos de mala calidad se hayan removido y se haya excavado hasta encontrar el sub suelo natural de mejor calidad o el relleno se compacte adecuadamente y se proporcione además un soporte adicional por medio de pilotaje o pilas excavadas. Una losa de cimentación es otra alternativa para construir en sitios con suelos de baja capacidad portante. Una estructura construida parcialmente en terreno natural y parcialmente en un relleno puede tener un asentamiento diferencial y Asurarse. Otro problema de suelos frecuentemente encontrado en estos días son las arcillas expansivas. Si existe la probabilidad de existencia de arcillas expansivas, éstas deben ser analizadas por un ingeniero geotecnista. Al revisar el informe del ingeniero geotecnista antes de iniciar la construcción (debe ser revisado por el contratista) se debe comparar la apariencia del sitio con la descripción del informe. Si no concuerdan, las inconsistencias se deben hacer notar al propietario o al profesional facultado para diseñar y de esta manera ahorrar a todos tiempo y dinero posteriormente. Compactación La compactación es la consolidación del suelo por vi bración, apisonado, cilindrado o colocando un sobrepeso temporal. En general se requiere compactación del suelo en las cimentaciones de edificios, losas sobre el terreno, vías de acceso y andenes. Debe anotarse que la calidad de una losa sobre el terreno depende de la calidad de la preparación de la subbase. Durante la construcción el suelo se remoldea y se afloja debido a la excavación, las zanjas que se construyan y la nivelación del terreno. Esto afloja el suelo natural y se requiere recompactarlo para restablecer sus propiedades naturales. El propósito primordial de la compactación es reducir los vacíos pero también puede reducir el exceso humedad. Una buena compactación reduce los asentamientos y me jora la estabilidad del suelo, aumentando así su capacidad portante. Las posibilidades de hinchado por congelamiento en terrenos debidamente compactados sonmínimas porque la penetración del agua en los vacíos es baja. Los terrenos que se van a compactar pueden clasifi carse en dos grandes grupos: • Suelos granulares (principalmente arena y grava) y • Suelos cohesivos (principalmente limo y arcilla) El contenido de humedad es el factor más importante para lograr una compactación eficiente del suelo ya que actúa como lubricante y ayuda a que las partículas de suelo se junten bajo el efecto de la compactación. El contenido óptimo de humedad para un suelo en particular 36 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 37. Fig. 4.1—Compactador devibración. Foto cortesía de Wacker Corporation. depende de su composición. Para cualquier suelo hay solamente un contenido de humedad óptimo definido por la mayor densidad de suelo alcanzada con una cantidad determinada de compactación. Los proyectos de construcción de gran tamaño, o que son críticos, requieren la asesoría de un ingeniero geotecnista. Sin embargo, se puede usar la siguiente técnica para hacer un estimativo preliminar y determinar si el suelo tiene la humedad adecuada para la compactación. El procedimiento consiste en tomar un puñado de tierra y exprimirlo hasta que quede del tamaño y forma de una pelota de tenis. Se deja caer al piso desde un pie (0.3 m) de altura. • Cuando se tiene el contenido óptimo de humedad la bola mantiene su forma y tamaño y se rompe en pedazos relativamente uniformes al dejarla caer. • Si el suelo está muy seco no es posible darle la forma de la pelota de tenis. Esto quiere decir que hay necesidad de adicionar humedad antes de la compactación. • Si tiene demasiada humedad quedan trazas de hu medad en los dedos al hacer la forma de pelota de tenis y al dejarla caer no se rompe (a no ser que el suelo sea muy arenoso) por consiguiente hay que dejar secar el suelo antes de compactarlo. Debido a la importancia de un contenido de humedad adecuado, la compactación no se debe realizar bajo llu via o nieve. Por otro lado, el tiempo seco y caliente no es problema siempre y cuando se disponga de suficiente agua para agregarle al suelo. Al constmir rellenos el espesor de la capa de suelo que se compacta es muy importante. Mientras más del gada sea la capa de suelo, mejor será la compactación obtenida. En la mayoría de los casos el espesor de la capa debe estar entre 6 y 12 pulg. (150 a 300 mm) dependiendo de la eficiencia del equipo de compactación. Cada capa debe ser compactada hasta cierto porcentaje (típicamente 95 por ciento o más) de la densidad máxima antes de colocar la siguiente capa. Las tres formas más utilizadas para compactar un suelo son: • Fuerza estática - un cilindro pesado al pasar com prime las partículas de suelo. • Fuerza de impacto - un apisonador golpea el suelo con una frecuencia alta o se dejan caer sucesiva mente sobre el suelo elementos muy pesados. • Vibración - una vibración de alta frecuencia es aplicada al suelo a través de una placa de acero. Las áreas grandes (por ejemplo debajo del pavimento) se compactan usualmente con equipos móviles como cilindros pata de cabra, cilindros estáticos, cilindros vibratorios o compactadores de llantas. Las áreas más pequeñas y las zonas alrededor del edificio, pueden com pactarse con equipos móviles más pequeños operados manualmente, apisonadores eléctricos o apisonadores de impacto (Fig. 4.1). Los suelos granulares se compactan mejor por vibración. Suelos cohesivos (arcillas) se compactan mejor con fuerzas de impacto o por presión mantenida durante cierto tiempo (como cuando se precarga un suelo). También se utiliza la combinación de fuerza impacto con vibración. Por ejemplo cilindros vibratorios que combinan el peso estático con la vibración para lograr la compactación. Al escoger un compactador para la obra se debe tener en cuenta el tipo de suelo, las condiciones físicas del sitio de trabajo y con el equipo con el cual se puede hacer el trabajo al menor costo. Tipos de cimentación Los dos tipos básicos de cimentación son cimen taciones superficiales y cimentaciones profundas. Los tipos más comunes de cimentaciones superfi ciales son las zapatas corridas para muros y las zapatas aisladas para columnas. En edificaciones livianas y me dianamente pesadas localizadas sobre suelos con buena capacidad portante la cimentación normalmente consiste en zapatas corridas para muros y zapatas aisladas para columnas (Fig. 4.2). Las zapatas distribuyen la carga sobre un área grande con el fin de que el suelo pueda soportarla. Los edificios altos y pesados con sótanos profundos y columnas con cargas altas requieren de una cimenta ción profunda. También se requiere una cimentación profunda cuando el estrato de suelo superficial para la cimentación no es lo suficientemente resistente para soportar las cargas o tiene estratos de suelos poco resis tentes debajo. Los tipos básicos de cimentación profunda CAPÍTULO 4: Cimentaciones 37
- 38. Zapata para muroautoportante Zapata combinada cuando no es posible salirse fuera del muro Zapata para muro de cortante Zapata combinada para columnas localizadas a corta distancia Zapata rectangular para el caso de una limitación en su ancho Zapata para una columna embebida apata para una columna aislada Muro del sotano Muro utilizado para distribuir des columnas a una zapata Cimentación pt escalera, ascens equipos, e Zapata para muro Fig. 4.2—Elementos típicos en cimentaciones superficiales. (Con el permiso de Simplified Design of Building Foundations por James Ambrose, John Wiley e hijos.) son pilotes o pilas preexcavadas. El tipo de cimentación que se escoja para una estruc tura en particular depende del tamaño de la estructura, la magnitud de las cargas del edificio, la profundidad medida desde la superficie del terreno donde se logra tener una capacidad portante adecuada, el tipo de ma terial del subsuelo, el costo comparativo, la cercanía a otros edificios y el tipo de equipo disponible. La cimentación de un edificio con frecuencia consiste en zapatas aisladas bajo las columnas interiores y zapatas aisladas o zapatas corridas bajo los muros y las columnas exteriores. Para construcción residencial la mayoría de los regla mentos de construcción especifican requisitos mínimos para la cimentación según el número de pisos de la edificación. En la Tabla 4.1 se muestran unos requisitos típicos de reglamento para cimentaciones de construc ciones residenciales. El área de la base de la zapata se debe calcular de tal manera que el esfuerzo sobre el suelo causado por las cargas aplicadas a la zapata sea menor que la capacidad portante del suelo. No es necesario eliminar totalmente los asentamientos pero es necesario asegurarse que cualquier asentamiento que ocurra sea razonablemente uniforme. La parte inferior de una zapata debe estar siempre por debajo del nivel de penetración del congelamiento en el suelo. La penetración del congelamiento varía geográficamente desde poca profundidad en los estados del sur de Estados Unidos, unos 2 o 3 pies (0.60 a 0.90 m) en los del medio oeste y hasta 4 a 5 pies (1.2 a 1.5 m) en los estados del norte. Durante y después de la construcción se debe tener la precaución especial de im pedir el congelamiento de suelo bajo las zapatas. Nunca debe construirse sobre un suelo congelado. Las zapatas Tabla 4.1— Requisitos mínimos para cimentaciones residenciales (del Uniform Building Code) Número de pisos soporta dos por la cimen tación Espesor de los muros de la cimentación en pulg. (mm) Ancho de zapata en pulg. (mm) Espesor de la zapata en pulg. (mm) Profun didad bajo el terreno natural en pulg. (mm) Concreto Manipostería 1 6(150) 6(150) 12(300) 6 (150) 12 (300) 2 8(200) 8 (200) 15(380) 7 (178) 18(460) 3 10 (250) 10 (250) 18(460) 8 (200) 24 (600) colocadas encima de la profundidad de penetración del congelamiento o en suelos congelados están expuestas a levantarse debido a la congelación del suelo. Los levan tamientos del suelo ocurren cuando el suelo se congela y se expande, levantando la edificación. Cuando el suelo se descongela la estructura baja nuevamente. Este movimiento hacia arriba y hacia abajo puede dañar la cimentación y la estructura. Si el trabajo debe continuar y el suelo está congelado debe considerarse la utilización los sistemas de calentamiento del suelo cubriéndolo con un manto aislante o colocando una red de tubos de calentamiento. Los sistemas de calentamiento de suelo pueden descongelar el suelo en unos pocos días. El trabajo en zonas donde ocurra congelamiento re quiere protección tanto del suelo como de la cimentación de concreto y de los muros. Los mantos de protección utilizados para impedir la congelación del concreto pu eden usarse también para proteger el suelo y calentarlo. Estos mantos pueden retirarse a medida que avanza la colocación del concreto. Las zapatas interiores de un edificio pueden diseñarse a menor profundidad que las exteriores para muros porque una vez el edificio esté terminado no van a sufrir una exposición tan severa. Sin embargo, en construcciones realizadas durante el invierno las zapatas interiores pueden estar expuestas a congelamiento y el contratista debe llamar la atención sobre este particular al profesional facultado para diseñar sugiriendo que estas zapatas se construyan a la misma profundidad que las zapatas exteriores. También debe recordarse que el concreto se cura de una manera más lenta en clima frío y el descimbrado y la construcción de los rellenos de respaldo alrededor de la cimentación en muchos casos tienen que postergarse. Cuando la estructura o las condiciones del suelo re quieran una dimensión excesiva de en las zapatas para soportar la carga se recurre a pilotes preexcavados o pilotes hincados. Cuando un pilote se apoya en su parte inferior sobre roca o sobre un estrato de suelo duro la carga que resiste está limitada por la resistencia del pilote actuando como una columna. Muchos pilotes no llegan 38 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 39. muro Límite de lapropiedad (c)Zapata o dadopara pilotes (d) zapata combinada Fig. 4.3—Tipos de cimentaciones básicas. (e) Zapatas combinadas con viga de amarre a roca. En tal caso la carga es resistida por fricción del suelo sobre la superficie lateral del pilote. La determinación de la profundidad y el tamaño de las zapatas es siempre responsabilidad del profesional facul tado para diseñar y el contratita no debe hacer cambios sin su aprobación. Sin embargo, es aceptable que el contratista haga preguntas e intercambie opiniones con el profesional facultado para diseñar con el fin de revisar la factibilidad constructiva de la cimentación tal como se diseñó. Estas discusiones puedenbeneficiar al contratistay alpropietario porque hace la construcciónmás expeditay menos costosa. Zapatas para muros Una zapata para muro consiste de una franja de losa continua en la base del muro con un ancho mayor que el espesor del muro [Fig. 4.3(a)]. Las zapatas para mu ros están reforzadas con barras de acero. El refuerzo principal (refuerzo estructural) es perpendicular a la longitud del muro y resiste tracción mientras que las barras paralelas al muro previenen la fisuración por re tracción de fraguado del concreto. Este último refuerzo es conocido como refuerzo de temperatura. Zapatas aisladas para columnas Es el tipo más común de zapatas aisladas [Fig. 4.3(b)] y consisten de una losa rectangular o cuadrada de espesor uniforme. Se colocan barras de refuerzo cerca del fondo de la zapata en ambas direcciones. Zapatas combinadas Las zapatas combinadas reciben dos o más columnas [Fig. 4.3(c)]. Algunas veces es necesario disponer una columna cerca del borde o límite de la propiedad. Ge neralmente, utilizando la columna interior más cercana se construye una zapata combinada bajo ambas columnas. Las zapatas combinadas se usan también cuando la distancia entre columnas contiguas es relativamente pequeña y resulta mucho más económico construir una sola zapata combinada. Zapatas en voladizo Son similares a la zapatas combinadas excepto que las zapatas para las columnas interiores y exteriores, son construidas independientemente y unidas por una viga de amarre [Fig. 4.3(d)]. CAPÍTULO 4: Cimentaciones 39
- 40. Cimentaciones de pilotesy pilas Este tipo de cimentación [Fig. 4.3(c)] se utiliza cuan do el suelo bajo la cimentación no tiene en su perfil sino hasta una profundidad considerable estratos sufi cientemente resistentes. Los pilotes deben ser hincados hasta encontrar soporte en un estrato rocoso o de suelo suficientemente resistente o hasta una profundidad tal que le permita desarrollar por fricción la capacidad requerida (la fricción se desarrolla entre la superficie lateral del pilote y el suelo que lo rodea). El tipo de pilote depende de las características del suelo determinadas en las perforaciones realizadas en el estudio geotécnico. Los pilotes pueden ser prefabricados en concreto re forzado o preesforzado y se hincan en el suelo. También pueden ser de acero o de maderas tratadas. Existen desde los pilotes denominados “alfiler” de 3 pulg., (75 mm) de diámetro hasta pilotes mucho más grandes de varios pies (m) de diámetro. Las alternativas diferentes a pilotes hincados incluyen los cajones de cimentación (caissons) de diámetro relati vamente pequeño consistentes en un tubo que es forzado dentro del suelo en la medida que se va retirando el suelo dentro del tubo. Otra alternativa son los pilotes preexcavados construidos excavando mecánicamente un hueco en el suelo hasta encontrar el estrato portante y luego se rellenando el hueco con concreto. Losas de cimentación y cimentación flotantes Este tipo de cimentaciones es utilizado cuando la capacidad portante del suelo es muy baja, inclusive hasta una profundidad apreciable, haciendo que la cimentación con pilotes resulte antieconómica. La subestructura de Fig. 4.4—Sección de un pozo típico (Cortesía de MBK Dewatering Services, Inc). la cimentación cubre toda el área del edificio de tal forma que la superestructura, teóricamente, flota sobre el terreno. Las cimentaciones flotantes pueden consistir en losas de concreto reforzado, o no reforzado, vigas con una losa debajo o vigas con una losa encima. Control del agua freática La influencia del agua freática se debe tener en cuenta para construir la cimentación y especialmente cuando la excavación sea profunda. El agua retenida en el suelo es denominada agua subterránea o agua freática. El nivel al cual está pre sente es conocido como nivel freático. El nivel freático puede determinarse fácilmente observando los niveles de agua en las perforaciones de los sondeos del estudio geotécnico. Estos niveles varían estacionalmente. Tanto el agua de la superficie como la subterránea que pueden interferir con la construcción deben ser retiradas del sitio. El agua superficial puede ser drenada. El agua subterránea algunas veces también puede ser drenada, excepto que ello requiere una mayor planeación. En algunas ocasiones se recurre a técnicas de bombeo y desagüe. Debe compararse el nivel máximo de agua subterránea (el nivel freático más alto) con el nivel del fondo de la excavación para encontrar el nivel por debajo del cual el agua subterránea debe ser drenada (que tanto se debe deprimir el nivel freático). Se pueden instalar canales y tuberías de desagüe para llevarla a un punto de desagüe por debajo del fondo de la excavación o a un sumidero donde se pueda bombear el agua hacia afuera. Este mismo principio puede ser utilizado colocando tuberías de desagüe alrededor de la cimentación de un edificio para mantener libres de humedad los muros del edificio en operación. Geotextil Fig. 4.5—El filtro debe colocarse de tal manera que quede por debajo del nivel del piso. 40 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 41. El concreto dela zapata se puede colocar directamente en la zanja de tierra si ésta se excavo adecuadamente Los encofrados laterales que contienen el concreto se pueden construir con tablas de 2 x 6pulg. o de 2 x 8 pulg. (50x 150 mm ó 50x 200 mm) Fig. 4.6—La zapata puede construirse con o sin encofrado dependiendo de las condiciones del terreno. Un fondo nivelado es importante para un buen soporte. (Las barras de refuerzo no se muestran para mejor claridad) Durante la construcción hay otros dos métodos para manejar el agua y removerla de la excavación. Uno, es utilizar bombas para mantener la excavación seca. El otro, es bajar el nivel freático en el área de la excavación instalando una serie de pozos para extraer el agua con bombas (Fig. 4.4). . El pozo es un tubo perforado cubierto con un filtro de malla de acero inoxidable que permite que el agua entre a la tubería, pero la mantiene libre de arena y sedimentos. En suelos granulares gruesos los pozos son hincados directamente dentro del suelo. En suelos finos y densos generalmente se instalan enun hueco excavado y rellenado con arena que ayuda a que el filtro del pozo no se cólmate con sedimento. Se pueden usar también rejillas para con trolar el agua. El desagüe se debe planear cuidadosamente porque al deprimir el nivel freático bajo estructuras vecinas adyacentes pueden causarse asentamientos y daños a ellas. Hay que mantener los muros de contención libres de agua una vez estén construidos. Se puede extraer el agua subterránea por medio de drenaje o por medio de un sistema de bombeo, o se puede impermeabilizar la cimentación, o ambas cosas. Los drenajes inadecuados han causado gran cantidad de fallas innecesarias en muros de contención. Un muro de contención no es lo suficientemente resistente para actuar como un dique y, por lo tanto, el agua subterránea se debe remover. Los niveles desiguales de agua en lados opuestos de un muro pueden crear una presión que dañe el muro. Si el nivel más alto del agua está en el exterior, puede ocurrir que componentes tales como bases de elementos del desagüe floten dentro del suelo a pesar del peso del concreto. También se puede instalar cerca de los muros de contención un filtro de drenaje perimetral que lleve el agua a un pozo de drenaje fuera de la estructura (Fig. 4.5). En cimentaciones profundas para edificios altos se utilizan sistemas de bombeo permanente. Encofrados para zapatas Los dos factores más importantes en la construcción de zapatas son: • El concreto debe alcanzar la resistencia a la com presión especificada a un tiempo determinado. • La zapata debe estar localizada correctamente (tanto horizontal como verticalmente), de acuerdo con los planos y dentro de las tolerancias especificadas. Dado que las zapatas usualmente están enterradas la apariencia no es importante, mientras no sea a expensas de la calidad. El concreto puede ser colocado dentro de encofrados o directamente contra suelo, dependiendo de las condi ciones del suelo (Fig. 4.6). El encofrado puede ser de material viejo, o con varios usos, siempre y cuando esté en buen estado. Si el concreto se coloca contra el suelo se debe tener cuidado para que no caiga tierra sobre el concreto fresco y asegurarse que la tierra no absorba grandes cantidades de agua del concreto. Antes de colocar el concreto se deben limpiar los encofrados de tierra y otros elementos perjudiciales. Para prevenir que el concreto pierda mu cha agua durante el curado, el suelo se puede humedecer ligeramente o la excavación puede ser cubierta con una película de polietileno. Las tolerancias estándar permiten que las zapatas puedan aumentarse en tamaño en 2 pulg. (50 mm) si se utiliza encofrado o hasta 3 pulg. (75 mm) si se cons truyen sin encofrado. Sin embargo, se debe colocar el refuerzo como está especificado. Puede utilizarse un encofrado simple cuando la ci mentación es poco profunda. El encofrado lateral de la zapata se alinea y ajusta al nivel y posición adecuados mediante estacas. El otro lado del encofrado se coloca dando el ancho deseado con distanciadores clavados CAPÍTULO 4: Cimentaciones 41
- 42. Espigos para empalmespor traslapo Fig. 4.7—Los encofrados para zapatas de muros pueden asegurarse con estacas. No se requieren amarres de metal y los distanciadores de madera en la parte superior están encofrados de metal de tamaño estándar. Los escalones pueden disponerse en incrementos de dos pies en dos pies (600 en 600 mm). (Fig. 4.7). Los tablones de 2 pulg. (50 mm) nominales de grosor se mantienen en posición con estacas separa das cada 6 pies (1.8 m). Si se usan tablones de 3/4 de pulg. (19 mm) de espesor o se usan tablas de madera laminada para encofrados, las estacas deben colocarse cada 2 pies (600 mm). Si el suelo no resiste las estacas, los encofrados pueden asegurarse contra los costados de la excavación. Usualmente se construyen llaves biseladas den tro de las zapatas para impedir que el muro de contención se desplace lateralmente (Fig. 4.7). Las llaves biseladas pueden ser formadas con un listón de 2 x 4 pulg. (50 x 100 mm) que se retira cuan do el concreto ha alcanzado el fraguado inicial. Para zapatas de muros más profundas y vigas sobre el terreno el encofrado es mucho más elaborado y se Fig. 4.9—Dos métodos para disponer el encofrado de zapatas de columnas: uno con amarres internos y otro con amarres exteriores. construye de la misma forma que los encofrados para muros (refiérase al Capítulo 5). Cuando la zapata de un muro está localizada en terreno inclinado puede escalonarse longitudinalmente (Fig. 4.8). El espa- ciamiento de los escalones depende de la pendiente. El encofrado para zapatas aisladas rectangulares simples puede ser una caja sin fondo (Fig. 4.9). Los lados opuestos tienen la dimensión exacta de la za pata. Los otros dos lados, perpendiculares a los de tamaño exacto, deben ser lo suficientemente largos para ajustarse al espesor del encofrado lateral y a los listones verticales utilizados para mantener unidas las secciones. Una vez que el encofrado está colocado en la posición exacta deben hincarse las estacas de tal manera que no se muevan durante la colocación del concreto. Se usan amarres para impedir que los lados se curven bajo la presión lateral del concreto fresco. Para zapatas de poca profundidad se puede utilizar un separador de madera clavado a través del tope del encofrado, en vez de los amarres metálicos. Los amarres para encofrado no se requieren usualmente en zapatas de poca profundidad, típicas en construcción liviana. Algunas veces parte de la carga de una zapata debe ser transferida a otra o dos columnas deben 42 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 43. apoyarse en unasola zapata. Este tipo de zapata es denominada zapata combinada (Fig. 4.3). Cuando dos columnas están apoyadas sobre una sola zapata el encofrado se construye de la misma forma que en zapatas a nivel o escalonadas para muros. Si la carga de una zapata debe ser transferida parcialmente a la otra se construye una viga entre las dos zapatas. Control de la humedad Muchos muros de contención tienen el doble propósito de soportar una estructura y de encerrar un espacio utilizable. En estos casos los muros deben ser tan impermeables como sea posible. Los muros de concreto pueden hacerse relativamente impermeables si se diseñan y se construyen adecuada mente. El concreto debe ser denso y esto significa que debe ser colocado con el mínimo contenido de agua y con una resistencia a la compresión en el rango de 3000 a 3500 lb./pulg.2(21 a 25 MPa). Debe considerarse utilizar aire incorporado o aditivos para producir baja permeabi lidad. El concreto se debe vibrar apropiadamente. Debe adicionarse una membrana impermeable para tener un control adicional de la humedad. Las causas principales de la percolación del agua a través de las juntas entre zapata y muro son la se gregación de los agregados, hormigueros y juntas frías donde las colocaciones sucesivas de concreto no se han adherido adecuadamente entre ellas. La falta de cuidado en el manejo del concreto o el diseño inadecuado de las juntas de construcción conducen siempre a un muro que no es impermeable. La filtración de agua a través de las juntas se puede detener colocando sellos impermeables en las juntas. Los sellos son tiras de metal, caucho o plástico (refiérase al Capítulo 7 para información sobre la instalación de sellos). Un drenaje inadecuado es una de las causas princi pales de filtración de agua en los sótanos. El terreno alrededor de la construcción debe tener una pendiente adecuada para que el agua corra fuera de la edificación. Un sistema de drenaje normalmente utilizado es el de filtros compuestos por tubos perforados colocados alre dedor de los muros al lado de la zapata los cuales drenan a una salida adecuada o a un pozo que saca el agua fuera de la edificación. Para el efecto se utiliza tubería plástica perforada. La tubería deber ser colocada al lado de la zapata con los agujeros hacia abajo de manera que las bocas de entrada estén debajo del fondo del piso (Fig. 4.5). La tubería deber tener una pendiente apropiada (1/8 pulg./pie [1% = 10 mm/m]) para llevar el agua desde el fondo de la estructura hasta una salida o pozo eyector. También pueden utilizarse sumideros y bombas para mantener secos los sótanos. Otro sistema de drenaje a considerar es el construido dentro de los encofrados permanentes de la zapata. El concreto es un material poroso y las previsiones de drenaje por sí solas no resuelven todos los problemas. Los sellantes y los compuestos impermeabilizantes se aplican a menudo en la parte extema del muro para producirle impermeabilidad. Las barreras de imperme- abilización incluyen capas simples de revestimiento bituminoso, sistemas de aplicación en frío que utili zan múltiples aplicaciones de soluciones asfálticas, elastómeros aplicados en capas, hojas preformadas vulcanizadas de productos bituminosos, materiales con base en bentonita y un gran número de materiales patentados. La buena adherencia entre la superficie de concreto limpio y la barrera es esencial para prevenir el paso de agua. Algunas veces se utilizan métodos de cristalización como impermeabilizante por el interior de los muros de concreto. También cuando se adhieren al exterior de las cimentaciones de concreto paneles de drenaje patentados los cuales son muy efectivos. Algu nas de estas membranas plásticas tienen agujeros que permiten drenar el agua al fondo del muro y conducirla a las tuberías de drenaje. Rellenos de respaldo Los rellenos deben ser ejecutados cuidadosamente para prevenir daños en los sistemas de aislamiento térmico, la impermeabilización y los sistemas de drenaje. Como al concreto le toma varias semanas para llegar a la resistencia de diseño (si es especificada resistencia a los 28 días) los muros de concreto no están usualmente listos para resistir el empuje del material de relleno de respaldo por una semana o dos en clima cálido o más en clima frío. Los muros del sótano dependen de la existencia de la estructura del primer piso para ayudar a arriostrar el borde superior. Los rellenos no deben hacerse antes de que esta estructura esté construida, a no ser que se instale otro tipo de arriostramiento. Los muros interiores del sótano ayudan también a arriostrar los muros exteriores contra el empuje del relleno. Si hay que hacer el relleno más temprano, el muro debe arriostrarse desde adentro. No se debe permitir agua en la excavación antes del relleno. Para rellenos adyacentes a los muros de contención deben usarse materiales seleccionados como tierra o un relleno granular libre de piedra y escombros. El relleno es colocado en capas de 8 a 15 pulg. (200 a 350 mm), dependiendo del material utilizado, y cada capa debe compactarse antes de colocar la siguiente. En ocasiones se usan rellenos fluidos, eliminando la necesidad de compactación en espacios reducidos. Los equipos pesados para movimiento de tierra no deben operar cerca del muro. Los compactadores CAPÍTULO 4: Cimentaciones 43
- 44. vibratorios pequeños operadospor un solo trabajador y los apisonadores pueden acercarse al muro y realizar un buen trabajo. Cuando se deban colocar losas de concreto sobre un relleno debe verificarse que el relleno esté bien compactado. Todos los materiales de encofrado deben retirarse antes de hacer un relleno. Los encofrados de madera se pudren con el tiempo causando asentamiento del relleno y reteniendo humedad contra el concreto, lo cual puede causar olores desagradables posteriormente. Advertencia: Algunas veces las alcantarillas están apoyadas sobre el relleno cuando salen de la edificación. Debe tenerse especial cuidado con el relleno por encima y por debajo de éstas tuberías para prevenir el desplazamiento y ruptura de las mismas. Para aliviar el problema se debe usar piedra # 57 (25 mm) o rellenos fluidos. Los rellenos fluidos, también llamados en algunas ocasiones “materiales controlados de baja resistencia” o CLSM por sus siglas en inglés, como el concreto de ceniza volante para rellenos o el suelo-cemento, son materiales cementantes auto-compactantes que proveen un relleno efectivo utilizable en cambio de rellenos que hay que compactar. Normalmente, el relleno fluido utilizado en aplicaciones de rellenos tiene una resistencia no confinada a la compresión de 50 a 100 lb./pulg.2 (0.35 a 0.70 MPa) que permite futuras excavaciones si se requieren. Aunque los rellenos fluidos cuestan más por yarda cúbica (m3) que la mayoría de los rellenos granulares y de tierra, sus ventajas hacen que terminen costando menos una vez colocados. La capacidad de carga de los rellenos fluidos normalmente es más alta que la de los materiales granulares compactados. Los rellenos fluidos no forman vacíos durante la colocación y no se asientan bajo carga. Los camiones mezcladores pueden transportar cualquier cantidad de material para rellenos fluidos al sitio de trabajo en cualquier condición climática. Pueden ser colocados por medio de canal, bomba, banda transportadora o en carretillas. Como el relleno fluido es autonivelante no se necesita esparcirlo o compactarlo. Esto acelera la construcción y evita tener que usar equipos como las apisonadoras reduciendo la mano de obra. Alrededor de tuberías y de ductos eléctricos el relleno fluido puede colocarse con color para prevenir daños en las redes y tuberías en futuras excavaciones. Cuando se está colocando contra los muros de contención debe tenerse en cuenta la presión lateral que ejerce el relleno fluido sobre el muro o la tubería. Cuando la presión lateral es una preocupación, el relleno fluido puede colocarse en capas permitiéndole endurecer antes de colocar la siguiente capa. 44 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 45. CAPITULO 5: Encofrado ycimbra E l concreto fresco es un material plástico que toma la forma del molde donde se coloca. La cimbra y el encofrado se definen como la estructura temporal para sostener el concreto mientras fragua y gana suficiente resistencia para sostenerse por si misma (ACI 116R-00). Cimbra y encofrado tienen una definición más amplia pues es el sistema total de soporte del concreto fresco incluyendo el encofrado o molde que está en contacto con el concreto y la cimbra o apuntalamiento que es la estructura temporal que sostiene el encofrado. Además incluye también todas las demás partes como accesorios metálicos y los arriostramientos necesarios (ACI 116R-90). Cimbra y encofrado, ambos, son esenciales para la construcción en concreto. Moldean el concreto en la forma y el tamaño deseados y controlan su posición, alineamiento y superficie. Como se definió anteriormente, la cimbra y el encofrado son más que un molde. Es una estructura temporal que sostiene su propio peso, el peso del concreto fresco colocado en su interior y las cargas de construcción tales como materiales, equipos y trabajadores, además de otras cargas vivas posibles como el peso de la nieve sobre una losa. La cimbra y el encofrado cuesta aproximadamente entre el 35 y el 60% del costo de la estructura de concreto y por esta razón el contratista busca la máxima economía posible sin sacrificar la calidad ni la seguridad. La escogencia adecuada de equipos y materiales, la planeación cuidadosa de los procedimientos de fabricación y armado y el reuso eficiente de la cimbra y el encofrado hacen la construcción más expedita, aseguran una mejor utilización de la mano de obra y ahorran dinero. Todo lo anterior se consigue con una buena planeación y programación previas al inicio de la obra. (Consultar el Capítulo 9 para una lista de actividades preliminares a la construcción). Las operaciones con la cimbra y el encofrado de un proyecto pueden ser las más costosas y peligrosas de las actividades en una obra. Aunque la calidad y la economía son importantes, la seguridad debe ser la mayor preocupación. La cimbra y el encofrado deben ser capaces de sostener cargas sin fallar y sin representar un peligro para los trabajadores y el público (o para la estructura de concreto en construcción). El concreto colocado en la cimbra y el encofrado trasmite cargas al suelo o a la estructura existente que le da apoyo. Estas cargas deben ser revisadas por el ingeniero estructural del proyecto (especialmente en estructuras grandes y edificaciones en altura con varios pisos) para garantizar que la magnitud, localización y el momento en que se presentan las cargas no excedan (con un factor de seguridad apropiado) la resistencia de la cimentación y de la estructura en sí. El contratista asume una gran responsabilidad en la disposición y armado de la cimbra y encofrado. No sobra recalcar la importancia de mantener una buena comunicación entre el constructor y el diseñador para que la construcción sea segura, el resultado final sea lo que el ingeniero diseñó y especificó, y por la cual está pagando el propietario para recibir como producto final. Precauciones de seguridad La atención a la seguridad es crítica en la construcción de cimbras y encofrados. Las cimbras y encofrados deben sostener el concreto y las cargas vivas mientras el concreto está en su fase plástica y hasta que sea autosuficiente estructuralmente. La seguridad comienza en la definición, planeamiento y administración del proyecto. Las cimbras y encofrados deben diseñarse correctamente para resistir las cargas esperadas y esto requiere involucrar un diseñador profesional. Los diseñadores de cimbra y encofrados CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 45
- 46. deben acatar losrequisitos de los reglamentos locales para cimbra y encofrados como también las regulaciones de OSHA (United States Occupational Safety and Health Administration) (Los requisitos para concreto, encofrados de concreto, apuntalamiento o cimbras se encuentran en la Sección Q de Construction Safety and Health Regulations de OSHA). Para garantizar el buen desempeño de las cimbras y encofrados el contratista que las diseña debe seguir los criterios de diseño contenidos en ACI 347, “Guide to Formwork for Concrete.” Las fallas de las cimbras y encofrados pueden atribuirse a falta de atención en los detalles, errores humanos, materiales y equipos defectuosos, omisiones y un mal diseño básico. Hay que tener especial cuidado con el concreto auto consolidante para evitar fugas súbitas. El medio más efectivo para lograr la seguridad en el uso de cimbras y encofrados es contar con una supervisión competente y trabajadores con conocimientos y experiencia en montaje de cimbras, encofrados y colocación del concreto. La cimbra y encofrado debe ser construida exactamente como fue diseñada, siguiendo procedimientos seguros en su montaje y en el desencofrado y descimbrado, de tal manera que ningún elemento se sobrecargue en ningún momento. Los procedimientos de construcción deben ser planificados con anterioridad para asegurar la seguridad del personal. El contratista debe tener un programa en la obra para inspecciones periódicas de seguridad de las cimbras y encofrados a medida que la obra progresa. Los inspectores de las cimbras deben estar atentos Alambre para remover los separadores en la medida que se coloca el concreto Fig. 5.1—Una cimbra y encofrado para muro típico. Se muestran los separadores de madera, pero frecuentemente el separador es parte del amarre metálico prefabricado. con el fin de detectar oportunamente cualquier posible desplazamiento o cualquier falla durante la colocación del concreto. El director del proyecto o el contratista general deben desarrollar un listado de verificación de seguridad. El documento “Guide to Formwork for Concrete” (ACI 347) contiene una lista de las precauciones de seguridad que se deben tener en cuenta. El documento “Supported Beams and Slabs” (ACI CCS-3) de la serie de publicaciones “ACI Concrete Craftsman Publications” incluye un listado de verificación para cimbras y encofrados. El listado comprende seguridad en general, muros, cimbra y encofrados, y apuntalamiento y reapuntalamiento. El listado de verificación del proyecto se debe entregar a todo capataz y deben programarse reuniones periódicas (semanales o mejor aún diariamente) con los trabajadores. Toda persona en el proyecto se convierte en un inspector de seguridad y por consiguiente deben presentarse menos fallas y accidentes. Un sitio de trabajo seguro ayuda a obtener construcciones en concreto de muy buena calidad. Las cimbras y encofrados afectan la calidad del concreto La forma, tamaño y alineación de losas, vigas, columnas y otros elementos estructurales de concreto dependen de la exactitud en la construcción de las cimbras y encofrados. Las cimbras deben construirse de las dimensiones correctas. Las cimbras y encofrados deben ser lo suficientemente rígidas bajo las cargas de construcción para mantener la forma y alineación del elemento de concreto que se construye. Si la cimbra se deforma excesivamente la superficie del concreto queda deformada y requiere luego ser picada y pulida, lo cual es un proceso costoso. Si la cimbra se mueve de su sitio la falta de alineación subsiguiente puede reducir la integridad de la estructura o afectar la instalación del resto de la estructura, la fachada o los equipos del edificio. La cimbra y encofrado debe permanecer en su sitio hasta que el concreto tenga la suficiente resistencia para soportar su propio peso y cualquier carga extema. La calidad del acabado de la superficie del concreto es afectada directamente por los encofrados y los materiales del mismo. Una mano de obra deficiente y que no preste atención a los detalles durante la instalación de la cimbra y el encofrado conducirá a filtraciones del concreto y acabados desiguales. Si las cimbras y encofrados no producen el acabado especificado hay que hacer un trabajo considerable para corregir defectos como picar, parchar, pulir o revestir el concreto. Si el trabajo tiene requisitos especiales o los acabados arquitectónicos para muros y columnas imponen la utilización de técnicas novedosas y especiales, se 46 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 47. recomienda entonces quelos trabajadores elaboren muestras de muros o unidades a construir. Los modelos a escala de paneles y muros pueden ser construidos para optimizar las dosificaciones del concreto, refinar las técnicas de construcción, determinar la resistencia inicial del concreto y proveer muestras de los acabados de superficie que se espera obtener. Estos paneles ayudan a confirmar el acabado que quiere el arquitecto. Otro sitio donde se pueden probar los acabados, el uso de chorro de arena y los revestimientos de las superficies son muros que más tarde tendrán rellenos de respaldo, o los muros interiores que serán recubiertos después. Tipos de cimbra y encofrado Los sistemas de cimbra y encofrado usualmente están dentro de una de las cuatro categorías siguientes: • Cimbras y encofrados hechos en obra para una sola utilización (Job-builtforms for one-time use). Los componentes de la cimbra y encofrado son ensam blados pieza por pieza en obra. • Cimbras y encofrados prefabricados en obra que pueden ser reutilizadas y se conocen usualmente como cimbras y encofrados de obra (gong organged forms). • Cimbras y encofrados industrializados (Manufac- turedforms), las cuales se compran o se arriendan, algunas veces como un sistema integral. • Sistemas especiales de cimbra y encofrado para estructuras o situaciones específicas. Cimbras y encofrados construidos en obra Cimbras y encofrados de madera fabricados en obra, son construidas ensamblando los componentes individuales pieza por pieza para algún proyecto de construcción pequeño o para utilizarla por una sola vez en cualquier proyecto. EnlaFig. 5.1 se muestran cimbras y encofrados de madera típicos. Las cimbras y encofrados construidos en obra son montados sobre una zapata o una losa de concreto que actúa como plataforma para el encofrado de muro. El procedimiento más común es fijar una solera (viga de madera aserrada), sencilla o doble, utilizando anclajes o clavos para concreto a la zapata o losa para sostener el revestimiento del encofrado. Los parales de madera se clavan a la solera y pueden amarrarse entre ellos con una tablilla temporal. El encofrado se clava a los parales y las costillas horizontales se colocan en su sitio. Con frecuencia, estas piezas se ensamblan con anticipación como un panel completo que se instala así en la posición requerida. El encofrado de la cara interior del muro se construye de manera similar. Los separadores, de madera o metal, se colocan entre los paneles interiores y exteriores del encofrado. Los amarres para muro se insertan a través de agujeros perforados previamente en el encofrado. El encofrado del muro se alinea y luego se arriostra. Cimbras y encofrados prefabricados Aunque las cimbras y encofrados de un solo uso se utilizan en muchos proyectos, el costo de la mano de obra y la demanda de precisión y economía en produc ciones masivas han traído algunos cambios. Las cimbras y encofrados prefabricados reutilizables se han conver tido en elementos convencionales en la construcción. Las cimbras y encofrados ya listos o construidos de paneles prefabricados se usan comúnmente para muros y para construir losas de pisos en edificios de varios pisos. En encofrados de muros las costillas y paneles latera les se ensamblan previamente en unidades pequeñas que puedan manejarse manualmente. Los paneles se instalan en posición y se arriostran. Los paneles se montan de la misma forma que los encofrados construidos en la obra. Cimbras y encofrados de “cuadrilla” (Gang or Ganged Forms). Las cimbras y encofrado se construyen ensamblando varios elementos pequeños en uno grande (Fig. 5.2). Estas cimbras y encofrados pueden utilizarse en todo tipo de trabajo y su tamaño está limitado por las condiciones del trabajo y a la facilidad para moverlos. Estas secciones grandes se arman, se desmontan en el desencofrado y se trasladan a la siguiente posición con grúa. Este método conlleva a una buena reutilización de equipos, permite colocar mayores cantidades de concreto en un menor tiempo sin tener que armar y desarmar el panel de encofrado en cada colocación de concreto. Las cimbras y encofrados de “cuadrilla” pueden a marrarse con amarres cónicos, barras internas o amarres de tomillo hembra (Fig. 5.15 y 5.16). Los amarres de tomillo hembra se usan en muros gmesos y se dejan embebidos. Los amarres cónicos se retiran y luego se tapan las perforaciones. Fig. 5.2—Encofrados de “cuadrilla’’ siendo izados. (Foto cortesía de MEVA Forms). CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 47
- 48. Tabla de soporte debajo delas viguetas Alternativa de soporte continuo Encofrado para siga Molde de ancho variable para engrosar la vigueta en el extremo Molde de ancho iconstante Tapones para los extremos Vigueta i i •Tabla de soporte de los paneles reticulares Fig. 5.3—Moldes reticulares (pan forms) clavados para construcción en una dirección. Moldes reticulares Viga de madera de la cimbra Encofrado de la columna Puntal ajustable Tabla de soporte Fig. 5.4—Encofrado de moldes reticulares para losas en forma de waffle. Se han omitido los moldes donde se necesita un capitel alrededor de la columna. Fig. 5.5—Se forman vacíos en la losa con tubos de fibra laminada. Los tubos se han amarrado con alambre para evitar que se muevan durante la colocación del concreto. Mesas volantes (Flying table forms). Estas son cimbras y encofrados grandes para losas de edificios de varios pisos. Tienen un sistema de soporte propio y gatos niveladores y se pueden retirar fácilmente de la losa de piso una vez que el concreto alcanza la resisten cia necesaria. Luego se mueve la mesa volante hasta el borde exterior del edificio y se iza con la grúa hasta el piso localizado por encima donde se instala nuevamente y se nivela. Este sistema de cimbra y encofrado es muy eficiente cuando la geometría del edificio permite usarla. Se pueden agregar moldes reticulares de encofrado sobre la superficie del sistema para formar viguetas en una o dos direcciones. Cimbras y encofrados industrializados Con el paso de los años la cimbra y encofrado básico que se arma en obra se ha perfeccionado. Ahora, ex isten un sin número de sistemas de cimbra y encofrado especializados fabricadas industrialmente para reducir el tiempo y la mano de obra que antes se requería en la obra. Estos sistemas son lo suficientemente duraderos para ser utilizados muchas veces. Generalmente se com pran o se arriendan. Cada sistema de cimbra y encofrado industrializado tiene sus propios sistemas de amarres, conectores y demás accesorios especiales. Encofrados de moldes reticulares (Pan Forms). Estos encofrados usan moldes de metal, fibra de vidrio o plástico y son utilizados para las losas de piso en edi ficios de varios pisos (Fig. 5.3). Las losas para pisos con aligeramiento en su parte inferior, semejantes a un waffle, están formadas por moldes reticulares rectangulares (pan forms) de la misma manera que los sistemas de viguetas en una dirección. Estos encofrados son reutilizables y pueden comprarse o alquilarse. Vienen en gran cantidad de tamaños y fonnas (Fig. 5.4) Encofradosperdidos (Internalforms). Son encofra dos redondos o rectangulares de acero, fibra de vidrio o cartón que se colocan en losas de espesor apreciable o en vigas y son dejadas en el sitio para aliviar el peso propio del elemento (Fig. 5.5). Así se produce una losa de piso similar a la anterior a excepción que las super 48 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 49. ficies superior einferior son planas. Los vacíos entre viguetas están formados por los tubos colocados dentro del elemento. Los extremos de los tubos se tapan para evitar la entrada del concreto. Los tubos se amarran con alambre para evitar que floten o tengan movimientos laterales durante la colocación del concreto. El poliestireno expandido se puede utilizar para crear vacíos internos. Este material es rígido, liviano, fácil de cortar en obra y lo suficientemente fuerte para soportar la presión del concreto fresco. Debe ser amarrado en el sitio para impedir movimientos de flotación cuando se coloca el concreto. Encofrados tipo túnel (Tunnelforms). Están hechos de acero o aluminio combinando el encofrado de los muros a ambos lados y el de la losa sobre ellos para formar una sola unidad. Normalmente el encofrado del muro tiene bisagra para permitir que el encofrado de la losa sea retirado y el túnel sea trasladado al lugar de su siguiente utilización. Paneles para muros (Panelizad forms). Estos en cofrados son fabricados de madera laminada, aluminio o acero y se unen y se aseguran fácilmente en obra conformando rápidamente grandes áreas de encofrado para muros de concreto. Ofrecen tres ventajas: • Los componentes pueden ser ensamblados para cualquier forma o tamaño. • Requieren menos mano de obra especializada en la obra. • Los mismos encofrados pueden ser reutilizadas como parte de una sección grande y en otra ocasión para unidades pequeñas. La mano de obra especializada se reduce en la obra, porque se eliminan la mayoría de los cortes, recortes y ajustes. El uso de los sistemas de paneles requiere, sin embargo, buena planificación. Solo se puede mejorar la productividad en obra con planeación previa, buena programación, estudio detallado de la disposición de los paneles y una supervisión constante en la obra. Los encofrados prefabricados tienen tamaños modulares. Los de 2 y 4 pies (0.6 y 1.2 m) de ancho son los más comunes, con alturas entre 2 y 12 pies (0.6 y 3.6 m). Existen muchos tipos de paneles accesorios, incluyendo los de ajustes y esquina de diferente tamaño. Los herrajes y elementos de amarre que vienen con el encofrado de paneles varían según el fabricante. Los herrajes especializados patentados son componentes importantes de los encofrados de paneles. Los sistemas de encofrado de paneles pueden ser comprados o alquilados. Hay tres tipos básicos que son: • Paneles de madera laminada sin marco reforzados con costillas de acero con herrajes de ajuste y amarre especiales. • Paneles totalmente metálicos con marcos que en- Fig. 5.6—Encofrados de aluminio con un patrón exterior que semeja ladrillo en un muro de concreto. Fig. 5.7— Los encofrados tubulares de fibra requieren arriostramiento para mantenerlos a plomo y una plantilla en la base para una localización precisa. cajan entre sí. Esto incluye los paneles de aluminio que pueden crear la apariencia de ladrillos en el concreto. (Fig. 5.6) • Paneles de madera laminada con marco metálico CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 49
- 50. Fig. 5.8—Uno delos varios encofrados de columna patentados (izquierda) y la columna terminada después de retirar el encofrado (derecha). Fig. 5.9—Encofrado metálico perdido sostenido por vigas de concreto prefabricadas. El refuerzo embebido en la viga se dobla para asegurar el encofrado metálico en su sitio. con costillas de acero en la parte posterior. Encofrados de “cuadrilla”de abrazadera (Clamp- style gang form systems). Este tipo de encofrado se ha introducido en el mercado en los últimos años y ha demostrado su bondad porque reducen la mano de obra necesaria para armarlo y desarmarlo como también el Fig. 5.10—Un tipo de tablero de lámina de acero (steel deck) combinado con refuerzo. manejo que requiere en comparación con un encofrado normal. El costo del encofrado pesa apreciablemente dentro el costo de un proyecto de concreto. Estos enco frados permiten reducir la mano de obra, la velocidad de los ciclos y disminuyen la cantidad de equipo en un proyecto. Comparado con un encofrado de “cuadrilla” de 4 x 8 pies (1.2 x 2.4 m) — el cual requiere numerosas costillas y canales de alineación y una cantidad apreciable de he rrajes en su ensamblaje — el encofrados de “cuadrilla” de abrazadera solo necesita dos o tres abrazaderas para cada unión las cuales se instalan con dos golpes de martillo. No necesitan costillas de respaldo con la ex cepción del alineamiento horizontal de lasjuntas cuando se colocan. Aún más, estos sistemas traen normalmente un pequeño larguero de acero que monta fácilmente en la parte posterior de los elementos y los alinea adecua damente. En este sistema de encofrado se eliminan los herrajes y las pesadas viguetas de acero del respaldo y por ser menos pesado es más fácil de movilizar con grúas más pequeñas que otros sistemas. Otro atractivo de estos sistemas es su simplicidad. En una época en que la mano de obra calificada y con experiencia es difícil de conseguir, estos sistemas pueden reducir el tiempo de aprendizaje de trabajadores que no están familiarizados con las cimbras y encofrados. Su ventaja real, sin embargo, es claramente palpable en proyectos donde hay muros de diferentes alturas o con contrafuertes, los cuales requieren modificaciones rápi das para formar detalles (por la simplicidad y rapidez). Como ocurre con otros sistemas, en este hay varia ciones de un fabricante a otro en los diferentes tamaños disponibles, componentes, la capacidad de carga y los métodos de amarre. Estos encofrados se consiguen en medidas métricas pero algunos fabricantes los tienen disponibles únicamente en unidades inglesas. Estos sistemas, como la mayoría, se pueden comprar o a rrendar. Algunos proveedores incluyen dentro del precio servicios invaluables como consultoría y elaboración de 50 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 51. Fig. 5.11—Paneles prefabricadosde concreto sirviendo como encofrado de las columnas y por lo tanto creando una superficie arquitectónica. Durante la construcción las bases de las columnas fueron protegidas con envolturas de madera sostenidas en su lugar con correas de metal. planos para su izaje y montaje. Por esta razón se sugiere que el contratista se tome su tiempo para explorar e iden tificar cual es el sistema más conveniente y el proveedor más adecuado para cada necesidad especifica. Encofrados de Columnas (Column forms). Se pueden construir columnas de sección cuadrada o rectangular utilizando el mismo sistema de paneles de encofrado que se utiliza para los muros. Los encofra dos para columnas de sección circular se consiguen como unidades completas en fibra laminada, metal o de plástico reforzado con fibra de vidrio. Los tubos de fibra laminada (Fig. 5.7) son encofrados de un solo uso y requieren solamente un mínimo arriostramiento externo para mantenerlos a plomo. Los tubos vienen en longitudes convencionales y en diferentes diámetros. Los encofrados laminadas pueden cortarse con sierra y son fácilmente desmontables si se retiran poco tiempo después de la colocación del concreto, pero se vuelven muy difíciles de quitar con el tiempo. Las columnas de más de 15 pies (5 m) de altura generalmente requieren rigidizantes en los cuatro lados para reducir la tendencia de la fibra del encofrado a curvarse. Los en co frad o s de acero para colum na se ensamblan en secciones y todos los herrajes necesarios son suministrados con el encofrado (Fig. 5.8). El encofrado para capitel en forma de cono truncado que forma la parte superior de la columna es parte integral del mismo elemento de encofrado. Encofrados removibles (Removable form s). Estos encofrados son fabricados de aluminio y son utilizados principalmente en construcciones residenciales. Este sistema de encofrado generalmente combina el encofrado para muros con una espuma aislante de poliestireno insertada en su cara externa o interna, o localizada en el mitad del muro. Estos sistemas patentados algunas veces incorporan losas cuyo concreto puede ser bombeado para crear una estructura completa en una sola colocación de concreto. Sistemas especiales de cimbra y encofrado Encofrados perdidos (Stay-in-placeforms). Este tipo de encofrado se convierte en parte de la estructura. Son utilizadas frecuentemente: en losas de entrepiso y losas para techo sostenidas por vigas o viguetas de acero, en tableros de puentes, para las tapas de zanjas de tuberías y otros lugares inaccesibles donde no es factible o es muy costoso remover el encofrado. Estos encofrados son de acero o unidades delgadas de concreto preesforzado prefabricado, sostenidas por cimbra (cuando se usan para losas) y unidas entre si para formar la parte inferior del elemento de concreto (Fig. 5.9). En algunos casos, el encofrado forma parte de la estructura y se diseña para resistir parte de la carga para la cual se diseña la estructura. En ocasiones los tableros de lámina de acero (steel deck) se usan tanto como encofrado y como parte del refuerzo (Fig. 5.10). El acero que se usa para dar soporte o como parte del refuerzo debe ser galvanizado. Cuando actúa solamente como encofrado perdido (por ejemplo; en una losa sobre un sistema de tuberías donde es poco práctico remover el encofrado de madera) la lámina de metal puede estar sin revestir (sin galvanizar) pues si se oxida no causa daño. Losencoffadosperdidosseaseguranalasvigasdeconcreto o de acero por medio de clavos o abrazaderas asegurados a la parte superior de la viga, soldando el componente de acero o por embebido de aditamentos en el concreto. Para columnas exteriores, vigas perimetrales del pórtico y unidades de muro en una edificación por debajo de las ventanas (antepechos) se usan cadavez más paneles decorativos de concreto prefabricado. Estos sirven como encofrado para el componente estructural y a la vez como acabado de una superficie arquitectónica (Fig. 5.11). Estos paneles pueden ser prefabricados en obra o producidos en una planta de prefabricados. Algunas veces tienen el agregado expuesto en la superficie. Los encofrados de concreto aislante (Insulating concrete forms - ICF) son encofrados perdidos que se ensamblan como bloques o láminas entrelazadas. El concreto se coloca dentro de la estructura del ICF para formar losas o parrillas de concreto (Fig.5.12). Las unidades ICF tienen CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 51
- 52. Fig. 5.12— Losencofrados de concreto aislante (ICF) se ensamblan y luego se llenan con concreto (Foto cortesía de Schwing America Inc.). S¡SSÍP Fig. 5.13—Encofrado deslizante en uso. (Foto cortesía de Doka Group). Fig. 5.14— Uso de cimbras y encofrados acoplados reutilizables. (Foto cortesía de PERI Formwoks Systems, Inc.). un buen aislamiento térmico. Encofrados similares de espuma se consiguen para losas de concreto de luz corta. Encofrados deslizantes (Slipforms). Estos encofrados colocan el concreto por extrusión. El concreto se coloca dentro del encofrado, el cual es movido después de manera vertical u horizontal, dejando un concreto con la forma de la sección transversal del encofrado (Fig. 5.13). Dentro de los usos espectaculares de estos encofrados, están torres muy altas, silos, núcleos de ascensores en edificios altos y muros de edificios. El movimiento del encofrado es lo suficientemente lento para que el concreto gane la resistencia necesaria para mantener su forma y soportar su propio peso. Los encofrados deslizantes verticales usualmente son movidos por gatos hidráulicos apoyados sobre barras lisas de acero colocadas en el concreto. Los encofrados deslizantes horizontales se utilizan en estructuras tales como revestimiento de canales, pavimentos de carreteras, canales de drenajes, sardineles y bordillos, cunetas y barreras de carreteras. Los encofrados deslizantes pueden ser movidos sobre rieles, sobre una viga o puede utilizarse una máquina de encofrado deslizantes autopropulsada y controlada por una línea guía. En cualquiera de estos dos tipos la plataforma de trabajo, las tolvas de suministro del concreto y las plataformas de acabado van sobre la máquina. Los encofrados deslizantes, especialmente los de construcción vertical, requieren de un supervisor y trabajadores con experiencia quienes deber tener especial cuidado durante las operaciones de construcción. Requiere de una planeación completa para programar los despachos de concreto e instalación de todos los detalles y materiales necesarios tales como refuerzo pasante (dowels), acero de refuerzo, platinas para soldadura y elementos de bloqueo. Encofrados saltantes (Juntp Forms). Estos encofrados son similares a los encofrados deslizantes excepto que en lugar de extruir el concreto el encofrado “salta” al piso siguiente. Esto es, se coloca el concreto, se retira el encofrado y el encofrado “salta” al siguiente piso después de que ha ocurrido el fraguado inicial del concreto (Fig. 5.14). Este tipo de encofrados de “cuadrilla” pueden ser levantados con grúa o con un sistema eléctrico o hidráulico. Diseñados adecuadamente minimizan el número de piezas que se tienen que manejar y sim plifican el trabajo de montar de nuevo el encofrado cumpliendo las tolerancias especificadas. Materiales y herrajes para cimbras y enco frados Dentro de los materiales empleados en las cimbras y encofrados se encuentran: madera laminada, acero, fibra de vidrio, aleaciones de aluminio, concreto prefabricado, madera aglomerada, paneles de concreto con fibras, paneles de yeso (para encofrados perdidos), madera, 52 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 53. cartón, caucho, clorurode polivinilo y poliestireno. A los anteriores hay que añadir amarres fabricados en acero, plástico o fibra de vidrio que evitan que las paredes del encofrado se separen bajo la presión del concreto en estado plástico; anclajes de encofrado para asegurar el encofrado al concreto colocado anteriormente; ganchos colgantes para asegurar el encofrado a una estructura de acero o de concreto prefabricado; distanciadores y sillas para sostener las barras de refuerzo a la distancia especificada medida desde la parte interna del encofrado; revestimientos interiores para producir una superficie de concreto decorativa y otros accesorios como sujetadores, anclajes para mampostería y cajas eléctricas. El tipo y número de accesorios y embebidos puede en ocasiones decidir el tipo de cimbra y encofrado escogido para el trabajo. Cuando las cimbras y encofrados se fabrican en la obra el contratista puede utilizar materiales poco costosos que sean fáciles de transportar, manejar y armar en la obra. Cualquier madera que sea recta y estructuralmente fuerte puede ser utilizada en las cimbras y encofrados. Sin embargo, la madera menos costosa suele tener nudos, corteza y no ser muy recta lo que implica trabajo adicional para reparar estos desperfectos y hace que resulte más costosa en la realidad. Generalmente la disponibilidad de maderas blandas como pino, abeto y pino secados en homo las hace económicas para fabricar cimbras y encofrados. El secado en homo reduce la posibilidad de un alabeo excesivo. La madera laminada se utiliza ampliamente en encofrados que se fabrican en obra y en sistemas de paneles prefabricados. Se requiere madera laminada para exterior (pegada con goma a prueba de agua). La madera laminada debe tener visible la contramarca de fábrica APA (este grupo originalmente se conocía como American Plywood Association, APA) pero ahora es conocido como Engineered Wood Association. Toda madera para cimbra y encofrado debe tener la contramarca de fábrica colocada por una agencia reconocida para clasificar maderas. La madera laminada Grado B-B corresponde al menor grado permitido para encofrados y tiene los dos lados de la lámina revestidos con enchapado Grado B. Es una lámina con una superficie sólida y lijada, con algunos tapones y nudos pequeños, los cuales son permitidos. La clase A-C puede utilizarse en concreto arquitectónico. La madera laminada con recubrimiento para exterior se usa donde se desean obtener superficies suaves y poco veteadas. La madera laminada recubierta es llamada en ocasiones madera laminada plastificada y viene con superficie de alta densidad (High Density Surface - HDO) y con superficie de densidad media (Medium-Density Surface - MDO). Aunque los paneles recubiertos son más costosos inicialmente, el costo $ 4 ESPACIADOR CÓNICO 4 ' Extremo con arandela (opcional) SIN ESPACIADOR - PUEDE EXTRAERSE O PUEDE INCLUIR PUNTOS DE RUPTURA AMARRE CÓNICO - PARA SER EXTRAÍDO CINTA DE AMARRE PARA USARSE CON PANELES ¿F- ^ ......... AMARRE CON BUCLES - PARA USARSE CON PANELES Fig. 5.15— Los amarres más comunes. Diferentes tipos de cuñas u otros dispositivos anclan el amarre a la cara exterior del encofrado. total en la construcción es menor por su durabilidad y por los acabados de alta calidad que producen. Para mayor información sobre encofrados de paneles de madera laminada, recubiertos o plastificados, vale la pena leer el artículo escrito por Ken Pratt en “Concrete Construction” de febrero de 2004. Las pilas de madera laminada deben permanecer amarradas y cubiertas con plásticos hasta cuándo se van a utilizar. El proteger la madera contra la intemperie es prevenir que la madera se arquee o se deforme y además el mantenerla amarrada impide que sea sustraída fácilmente. El acero es otro m aterial importante para la fabricación de cimbras y encofrados. Es utilizado para todos los sistemas de paneles de acero, para enmarcar y amarrar los paneles de madera o de madera laminada, en moldes de acero para losas y para encofrados perdidos. En las cimbras con frecuencia se utilizan puntales verticales de acero y componentes estructurales de acero. Debe hacerse mantenimiento a los recubrimientos de protección de puntales y demás componentes para evitar su corrosión. El oxido pueden disminuir apreciablemente su capacidad de carga. Los encofrados plásticos reforzados con fibra de vidrio se encuentran disponibles en una gran cantidad de formas y pueden ser fabricados para ajustarse a diseños complejos. Otros materiales utilizados para moldes de encofrados para conformar vacíos dentro CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 53
- 54. AMARRE ESPIRAL SENCILLO,LOS AMARRES EN ESPIRAL SE CONSIGUEN CON 4 AMARRES AMARRE ESPIRAL CON SELLO IMPERMEABLE Retenedor en forma de cuña AMARRE DESFIGURADO CON EXTREMOS DE DESCONEXIÓN Tuerca, arandela u otro tipo de retenedor Puede tener un agujero para clavarlo al / paral o a la costilla J______________________ AMARRE SENCILLO CON TORNILLO HEMBRA DE DESCONEXIÓN PUEDE TENER SELLOS IMPERMEABLES Fig. 5.16—Algunos tipos de amarres de desconexión interna. Retenedores roscados o de cuña aseguran los amarres contra la cara externa del encofrado. de las losas incluyen moldes de fibra, fibra prensada y cartón corrugado. Los encofrados de plástico laminado también se encuentran disponibles. Estos moldes no absorben agua y forman superficies muy lisas y pulidas. Los clavos de doble cabeza o clavos dobles son muy útiles especialmente cuando hay que retirarlos al terminar el trabajo. Se usan para asegurar bloques, riostras y costillas. Los clavos de cabeza doble se pueden retirar con facilidad con martillo o con saca clavos sin dañar la madera. Los clavos comunes se usan en paneles de encofrado cuando no es necesario retirarlos al desencofrar. Algunas veces es conveniente utilizar clavos de acabado los cuales atraviesan el panel cuando se desmonta sin dañarlo. Los clavos de ebanistería son muy buenos para asegurar el revestimiento de los encofrados porque la cabeza deja una marca muy pequeña en el concreto terminado. Los amarres para encofrados son fabricados especialmente en metal o plástico y sirven para asegurar el encofrado contra la presión lateral que ejerce el concreto recién colocado (Fig. 5.15 y 5.16). Los amarres en formas de barra o cinta se usan comúnmente en construcciones pequeñas. El de tipo roscado de desconexión interna es el más utilizado para encofrados en construcciones pesadas como presas, puentes y cimentaciones masivas. Estos amarres se Fig. 5.17— Un mortero espeso se apisona en capas con una barra en la perforación del amarre. Debe usarse una barra de madera para apisonar el mortero en el hueco porque las barras plásticas o de acero pueden descascarar el concreto. ANCLAJE (Para ser embebido en el concreto) m m s G j TORNILLO ENSAMBLAJE EN EL CONCRETO Fig. 5.18—Varios tipos de amarres de encofrado. El anclaje de tornillo de la parte superior izquierda muestra los componentes del amarre de anclaje y tornillo. Otros anclajes requieren diferentes tornillos y accesorios. colocan entre los dos costados, interno y externo, del encofrado y se consiguen con o sin dispositivos para separar las caras del encofrado una distancia determinada. Un retenedor en cada extremo del amarre lo asegura contra la cara exterior del encofrado. El diseño de la cimbra y el encofrado por parte del contratista debe incluir detalles de los amarres, capacidad de carga y factores de seguridad. Las cargas esperadas fluctúan entre 1000 y más de 50,000 libras (5 y 250 kN) dependiendo del factor de seguridad, la clase del acero, el diámetro del amarre y los detalles de los retenedores. El factor de seguridad usualmente es de 2, lo que significa que la resistencia a la tracción especificada debe ser el doble de la carga de trabajo de 54 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 55. los amarres nuevos. Ladisposición de los amarres debe ser planeada. La separación entre amarres con frecuencia se mantiene uniforme en la altura del muro por conveniencia de con strucción y para logar una apariencia uniforme después de desencofrar. Si las perforaciones de los amarres quedan a la vista como parte de la apariencia arquitec tónica la localización de los amarres debe ser simétrica dentro del elemento de concreto. Si las perforaciones de los amarres no se van a ver, éstos deben localizarse en juntas de los almohadillados, juntas de control u otras localizaciones donde el efecto visual se minimice. Si la apariencia es importante debe usarse un tipo de amarre que no deje el metal expuesto en la superficie del concreto. Las especificaciones arquitectónicas con frecuencia requieren que ningún elemento metálico quede a menos de 1-1/2 pulg. (40 mm) de la superficie para evitar manchas de óxido. Las condiciones de la obra también pueden afectar el diseño de los amarres. Por ejemplo, la instalación de amarres en un muro puede ser difícil debido a la gran cantidad de refuerzo o un espacio de trabajo estrecho. Para solucionar esta si tuación el número de amarres puede reducirse al mínimo utilizando amarres más fuertes a mayor espaciamiento y ajustando el diseño del encofrado para que tenga en cuenta esta mayor separación entre amarres. Al desencofrar algunos tipos de amarres pueden retirarse como una unidad completa una vez que el concreto haya endurecido. Otros amarres se rompen a una distancia predeterminada dentro del concreto en un punto que se ha debilitado a propósito para facilitar la ruptura o se desatornillan de la porción que queda embebida. Una vez que el amarre es retirado permanece un pequeño agujero en el concreto. Dependiendo de la especificación arquitectónica estos agujeros se tapan posteriormente con mortero o se dejan abiertos (Fig. 5.17) . También se pueden tapar con mortero epóxico o elementos metálicos o plásticos. Los anclajes de encofrado son amarres para asegurar el encofrado al concreto construido previamente (Fig. 5.18) . Los anclajes de encofrado se embeben en la parte superior del concreto durante la primera colocación para poder anclar la parte baja del encofrado de la siguiente colocación de concreto. Los anclajes deben tener sufi ciente resistencia a la tracción para soportar el peso del encofrado y deben estar apropiadamente embebidos en el concreto para quedar anclados en él. La longitud del embebido es particularm ente importante porque es probable que los anclajes sean sometidos a cargas mientras el concreto está fresco y ha desarrollado solamente una parte de su resistencia. El factor mínimo de seguridad para anclajes, incluyendo las cargas vivas y de impacto, es 3. Después de que el concreto ha fraguado el anclaje permanece en el concreto. TIRANTE TIPO ESPIRAL Para acabado burdo, los extremos del tirante quedan en la superficie del concreto Para acabado a la vista donde se especifica retroceso del tirante de la superficie de concreto. El retroceso se inyecta con mortero después de retirar el tirante. TIRANTE DEL TIPO QUE ROMPE (SNAP TYPE HANGER) Madera laminada TIRANTE DE FACHADA Fig. 5.19—Encofrado típico para vigas de acero embebidas mostrando tirantes tipo espiral y tirantes del tipo que rompe. El encofrado para la siguiente colocación de concreto se asegura al anclaje. Existen diferentes tipos de tensores para colgar los encofrados de elementos estructurales de acero o prefabricados. Los tensores extemos para colgar encofrados son similares a aquellos que se utilizan para amarres. Se usan en la construcción de losas sobrepuestas o en losas compuestas con vigas de acero (Fig. 5.19). El factormínimo de seguridad para tensores de encofrado es 2. En la escogencia de amarres o embebidos el costo inicial puede ser equilibrado con el costo de la mano de obra que se requiere en la instalación y desencofrado. Donde quiera que la superficie del concreto vaya a quedar a la vista y la apariencia es importante es esencial utilizar CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 55
- 56. Fig. 5.20—Una formade revestimiento elastomérico se retira del concreto mostrando una textura de poca profundidad acanalada y fracturada. ADVERTENCIA: Si los resaltes son muy profundos el método que se muestra, ocasionará que el concreto se descascare. Para salientes o resaltes profundos el revestimiento debe retirarse en el sentido del acanalamiento (de arriba hacia abajo o viceversa). Fig. 5.21—Variedad de diseños o texturas obtenidas con los revestimientos del encofrado. el tipo adecuado de amarre o tensor que no deje metal visible en la superficie del concreto. Revestimientos del encofrado Los revestimientos de encofrado se utilizan para dar una textura o estampado especiales a la superficie del concreto (Fig. 5.20)Algunos de estos revestimientos son reutilizables. Su costo es relativamente alto y es esencial preparar con anticipación su disposición. Se necesita una mano de obra cuidadosa para garantizar que la textura o estampado coin cida con el del concreto adyacente, que los revestimientos queden traslapados o superpuestos adecuadamente y para prevenir filtraciones del mortero del concreto. Existe un gran surtido de diseños disponibles para imitar acanalamiento fracturado, madera envejecida por la intemperie, manipostería u otras texturas (Fig. 5.21). Los revestimientos bajo pedido especial se fabrican con materiales termoplásticos, termofijables, elas- tómeros, caucho y otros materiales moldeables para producir el diseño o la textura deseada. Los materiales de revestimiento pueden adherirse al encofrado con clavos, grapas o adhesivos a prueba de agua. Cuando se estén aplicando las hojas o láminas del material de revestimiento se debe colocar primero la que va en el centro y trabajar hacia los lados para evitar que se arrugue el material. Los revestimientos de material prensado deben tener al menos un clavo de cabeza plana, o una grapa, por cada pie cuadrado (0.09 m2) de área y espaciados a no más de 8 pulg. (0.2 m) en los bordes. Los revestimientos delgados, particularmente los de material plástico, se expanden o contraen notoriamente con los cambios de temperatura. Si los revestimientos se instalan durante las horas más calurosas del día se minimiza la posibilidad de que el revestimiento se abombe y que se salten los clavos o las grapas. Rociar el revestimiento con agua fría antes de colocar el concreto elimina los abombamientos causados por la expansión. Debido a la textura, cuando se utilicen revestimientos de encofrado se requiere una mayor vibración interna del concreto. La superficie extremadamente lisa e impermea ble de algunos de estos revestimientos hace muy difícil impedir que se formen burbujas de aire en la superficie del concreto. Se debe tener mucho cuidado al seleccionar el des moldante del encofrado. Algunos revestimientos son tan lisos que el producto desmoldante no se adhiere. Se sabe que los aceites doblemente refinados ablandan y disuelven los materiales termoplásticos causando que el elastómero se hinche por la absorción del aceite. Para prevenir una coloración irregular del concreto y cuando su apariencia es muy importante se debe utilizar un aceite incoloro. Si hay alguna duda respecto al tipo de aceite que se debe utilizar y si éste puede tener un efecto nocivo sobre el concreto o el revestimiento deben hacerse pruebas por medio de muestras. Los proveedores de revestimientos pueden recomendar el tipo de aceite o agente desmoldante que se debe usar. Para evitar el máximo calor de la hidratación (que pude distorsionar el plástico),la mejor hora para desencofrar los encofrados con revestimientos plásticos es 24 horas después de haber colocado el concreto. En algunos siste mas se puede retirar el encofrado con el revestimiento aún adherido al concreto para quitarlo después. 56 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 57. Diseño de cimbrasy encofrados El contratista de concreto usualmente diseña las cimbras y encofrados para la construcción de concreto en la obra. Algunos fabricantes de cimbra y encofrado suministran también diseños especiales de cimbra y encofrado y servicios de prefabricación. Estos servicios son importantes para edificaciones normales pero son especialmente valiosos con sistemas de cimbra y en cofrado sofisticados como mesas volantes, encofrados deslizantes y encofrados de paneles metálicos. Con frecuencia el contratista debe presentar planos detallados de las cimbras y encofrados al ingeniero del proyecto y al arquitecto para que puedan revisar el efecto del apuntamiento y reapuntalamiento de la estructura. Los proveedores de cimbra y encofrado muchas veces suministran estos planos. El convenio ideal es darle la oportunidad al fabricante o contratista de cimbra y encofrado para que pueda sugerir al ingeniero como, o porqué, los métodos y las cimbras y encofrados convencionales pueden traducirse en una estructura con calidad y a la vez económica. Un ejemplo de esto puede ser en edificios en altura donde la carga admisible permite variar el tamaño de las columnas. Sin embargo, el utilizar columnas más pequeñas en los pisos superiores puede significar un ahorro de concreto pero podría incrementar el costo total del proyecto debido a los costos de fabricación de los diferentes tipos de encofrado y la disminución del número de reutilización del encofrado de columna. El ACI sugiere que además de los cálculos y planos, el contratista suministre información completa de las cargas de diseño y de los esfuerzos en los elementos de la cimbra y encofrado, el método de construcción, la velocidad y temperatura para colocar el concreto, los materiales de la cimbra y encofrado, los equipos que se van a utilizar y toda informaciónque seapertinente, incluyendolascontraflechas. La contraflecha es la deflexión estimada hacia arriba que se debe dar a la cimbra para contrarrestar la deflexión hacia abajo que ocurre en el descimbrado debida al peso del con creto que llenael encofrado. La contraflechatambiénpuede ser requerida por el ingeniero para compensar la deflexión esperada del concreto endurecido después de descimbrar y desencofrar o debida a la carga viva de servicio. Cuando el sistema de encofrado utilice amarres y tirantes roscados o con espiral se deben revisar los requisitos de carga. Usualmente el ingeniero decide cual es la resistencia que debe haber alcanzado el concreto antes de descim brar. Por su lado el contratista debe planificar las opera ciones de descimbrado y cuanto reapuntalamiento va a necesitar el concreto sin las cimbras. Este plan deben ser revisado y aprobado por el ingeniero facultado para diseñar con el fin de confirmar la capacidad de la estruc tura para soportar la cimbra y encofrado y la secuencia de desencofrado y descimbrado. Sin embargo, el contratista es quien en última instancia es el responsable que la cimbra y encofrado tengan la ca pacidad de soportarse a símismos y al concreto colocado y además responderpor que las dimensiones de los elementos del concreto estén dentro de las tolerancias especificadas. En la selección de un sistema de cimbra y encofrado el contratista debe tener en cuenta aspectos tales como: • Seguridad. • Disponibilidad de mano de obra experimentada. • Disponibilidad de los materiales para la cimbra y encofrado y del equipo requerido para su manejo. • Si se van a usar cimbras y encofrados bajo pedido especial, verificar si es mejor comprarlas o alquilarlas. • Tamaño de las unidades modulares (típicamente es mejor usar la más grande posible, con el menor peso posible). • Número de colocaciones de concreto y el número estimado de reusos de los encofrados. • Comparación entre uso de cimbra y encofrados ins talados manualmente y uso de cimbras y encofrados de “cuadrilla.” • Cantidad de herrajes y accesorios que hay que manejar. • Acabado especificado para el concreto (esto afecta la selección de amarres, maderas y revestimientos). • Deflexiones permisibles, si están especificada por el ingeniero. • El tiempo que deben permanecer las cimbras, enco frados y apuntalamientos en su lugar (duración del ciclo). • Como se va a manejar el reapuntalamiento. • Desencofrado y descimbrado. • Peso del concreto. • Porcentaje de carpinteros con respecto al total del personal requerido. • Costos. • Programación general del proyecto y las cantidades de los materiales requeridas para mantener la pro gramación del proyecto. El diseño de cimbras y encofrados es un trabajo regido por los detalles, dentro de los cuales se cuenta separaciónde lasjuntas, tipo de biselado en las esquinas yjuntas, soportes de concreto para apoyo de la cimbra en el suelo, andamios, pasarelas y plataformas detrabajo. Otros detalles son llaves en las juntas, cintas sellantes de impermeabilidad, guías maestras de espesor del concreto, platinas de protección para retirar el encofrado sin dañar el concreto, aberturas para equipos eléctricos y mecánicos y tuberías para cables eléctricos que quedan embebidas en el concreto. Para desencofrar debe utilizarse un agente desmoldante de alto grado y vigilar los resultados, especialmente en concreto arquitectónico. Si el concreto va a pintarse hay necesidad de verificar si el material es compatible. CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 57
- 58. El diseño dela cimbra y encofrado es un trabajo de alta importancia. La seguridad de los trabajadores es la consideración principal. El concreto es un material pesado, aproximadamente 150 lb./pie3 (2400 kg/m3) para un concreto de peso normal (más del doble del peso del agua). El concreto crea una presión de fluido contra las paredes del encofrado lo cual requiere gran cuidado al diseñarlas. Frecuentemente, las cimbras y encofrados son cargados con pesos desbalanceados mientras se está colocando el concreto, necesitando un apuntalamiento extra en cimbras altas para evitar que se desplacen lateralmente. Uno de los factores más importantes en el diseño de encofrados es la presión que el concreto ejerce sobre los encofrados laterales. Aunque una docena o más de fac tores podrían influir en la presión, las tres variables más importantes son: • Temperatura del concreto, • tasa del colocación y • peso del concreto. A finales del 2001 el comité 347 de ACI publicó una actualización de los estándares para cimbras y enco frados el cual incluyen dos fórmulas de presiones, una para muros y otra para columnas. También introdujo los coeficientes de peso, Cw , y químico, Cc , los cuales hacen posible aplicar las fórmulas a una gran variedad de mezclas y pesos del concreto. Las variables utilizadas en las fórmulas de presión son las siguientes: p =Presión lateral del concreto en lb./pie2(kN/m2 ) h = Profundidad del concreto fluido o plástico desde la parte superior de la colocación, hasta el punto de consideración, pie (m); w = Peso unitario del concreto, lb./pie3(kN/m3) R =Tasa de colocación, pie/hora (m/h) T =Temperatura del concreto durante la colocación °F (°C); Cw = Coeficiente de peso unitario; y Cc = Coeficiente químico. Para columnas la fórmula usada para determinar la presión de diseño es: í P CwCc 150 + 9000 R P CwCc 7.2+ 785R T+ 17.8 Con una presión máxima requerida de 3000 CwCc Ib./ pie2( kN/m2) y un mínimo de 600 Cwlb./pie2Q0C IVkN/ m2), pero nunca más de wh. Para muros la fórmula es: / P CwCc 150 + 43,400 + 28007?' T j P CwCc 1 2 + 1156+2447?' T + 17.8 , ( » ) Con una presión máxima requerida de 2000CwCc Ib./ pie2(100CwCc kN/m2) y un mínimo de 600C(f, lb./pie2 (30CwkN/m2) pero nunca más de wh. Para el propósito de aplicar fórmulas, ACI 347 define muro como un elemento vertical con por lo menos 6.5 pies (2 m) en una de sus dimensiones vista en planta y una columna, como un elemento vertical donde ninguna de sus dimensiones en planta es mayor de 6.5 pies (2 m). Aunque la presión en cualquier punto dado dentro del encofrado varía con el tiempo, el diseñador usualmente no necesita conocer la variación específica porque las ecuaciones indican la presión máxima que se ejerce. Si el encofrado se llena a máxima altura en menos del tiempo requerido para que el concreto inicie el fraguado definitivo o para condiciones donde no se pueden aplicar los coeficientes, el ACI 347-01 expresa la presión como cabeza hidrostática equivalente (p = wh). Por ejemplo, cuando el encofrado se llena por bombeo desde el fondo ACI 347 recomienda, como mínimo, el uso de wh más un 25% de aumento en la presión por efecto del bombeo. Las presiones máximas y mínimas dadas por las fórmu las no aplican cuando se usa p = wh. La Tabla 5.1 da los valores de C y C . La Tabla 5.2, muestra los valores bases de la presión lateral en en cofrados de columnas — las presiones que pueden ser usadas cuando tanto C como C son 1. La Tabla 5.3 da W C los valores base para la presión lateral en encofrados de muros y pueden ser utilizadas directamente cuando tanto el coeficiente de peso unitario y el coeficiente químico son 1. Un artículo de Mary Hurd en la revista “Concrete Construction” de Octubre de 2002 trae ejemplos de cómo aplicar las formulas. Las cimbras y encofrados se deben diseñar para que el desenconfrado y descimbrado sean fáciles y seguros, de forma tal que el concreto sea cargado uniforme y gradualmente sin que se dañe el concreto fresco (recién endurecido). Las cimbras y encofrados para losas postensadas deben ser capaces de acomodarse a las fuerzas y movi mientos que ocurrirán al tensionarlas. El tensionamiento de los tendones de acero causa que los elementos del concreto se acorten. Las cimbras y encofrados deben ab sorber tales movimientos laterales en aproximadamente 1 pulg. (25 mm) por cada 100 pies (30 m). El acero de preesforzado esta cerca de la superficie superior del concreto sobre los apoyos y cerca del fondo 58 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 59. Tabla 5.1— Coeficientespara ser utilizados en las ecuaciones de presión Coeficiente de peso uni tario Cw Concreto que pesa me nos de 140 lb./pie3 (22.5 kN/m3) pulg. y Ib. SI C, = 0.5 (1+ w/145) pero no menos de 0.80 C = 0.5(1+ w/23.2) pero no menos de 0.80 Concreto que pesa entre 140 y 150 lb./pie3 (entre 22.5 a 24 kN/m3 ) C = 1.0 II O Concreto que pesa mas de 150 lb./pie3(24 kN/m3) Cw= w/145 C, = w/23.2 Coeficiente químico Cw Cemento Tipo I y III sin retardantes * 1.0 Tipo I y III con retar dantes * 1.2 Otros tipos o mezclas sin retardantes que contienen menos de 70% escoria o menos de 40% ceniza volante 1.2 Otros tipos o mezclas con retardantes que contienen menos de 70% escoria o menos de 40% ceniza volante 1.4 Mezclas que contienen más de 70% escoria o de 40% ceniza volante 1.4 ‘Retardantes incluye cualquier aditivo como retardante, retardante reductor de agua, o retardante de alto rango reductor de agua que demoren el tiempo de fragüe del concreto. en el centro de la luz entre columnas o muros. El ten- sionamiento puede ejercer presión hacia abajo a vigas y otros apoyos y fuerzas hacia arriba en el centro de la luz. Las cimbras y encofrados, los apuntalamientos, las tiras de descimbrado y el reapuntalamiento deben dise ñarse teniendo en cuenta estas fuerzas. Es importante ser conciente de estas fuerzas cuando se estén colocando otros elementos de la cimbra y el encofrado, tales como soportes para el encofrado de muros. Colocación del concreto en el encofrado Antes de iniciar la colocación del concreto debe inspeccionarse la cimbra y el encofrado con el fin de verificar su correcta localización, nivel y que haya sido construida de tal modo que produzca el acabado y las dimensiones requeridas, con la seguridad adecuada. Cualquier material extraño debe ser removido del en cofrado. Debe asegurarse que los amarres de muros y los her rajes de conexión estén instalados correctamente. La falta de un amarre puede ocasionar que el encofrado se abombe o falle. Debe tenerse en cuenta que el concreto copia fielmente el perfil del encofrado. Si el encofrado se abomba el contratista tendrá que reparar el defecto. Una conexión faltante puede ser muy costosa de reemplazar Tabla 5.2 (Ib.-pie)— Valores base de presión lateral en encofrados de columna, Ib./pie2, para varias tasas de colocación y temperatura del concreto Multiplicar el valor de la tabla por los coeficientes de peso unitario y químico (ver Tabla 5.1) para obtener la presión de diseño de cimbra y encofrados de columnas. Tasa de Colocación deR, pie/hora Temperaturas del concreto durante colocación, grados F 90 °F 80 °F 70 °F 60 °F 50 °F 40 °F 1 250 263 279 300 330 375 2 350 375 407 450 510 600 3 450 488 536 600 690 825 4 550 600 664 750 870 1050 5 650 713 793 900 1050 1275 6 750 825 921 1050 1230 1500 7 850 938 1050 1200 1410 1725 8 950 1050 1179 1350 1590 1950 9 1050 1163 1307 1500 1770 2175 10 1150 1275 1436 1650 1950 2400 11 1250 1388 1564 1800 2130 2625 12 1350 1500 1693 1950 2310 2850 13 1450 1613 1821 2100 2490 14 1550 1725 1950 2250 2670 16 1750 1950 2207 2550 18 1950 2175 2464 2850 20 2150 2400 2721 22 2350 2625 2979 24 2550 2850 26 2750 Rige un máximo de 28 2950 3000C C ... , . . . . , 9000« Valor base para presión lateral es 150+—- — Nota: Dependiendo de los valores de coeficientes, un mínimo de 600 Cwpuede regir. NO utilice presiones por encima de wh. con el concreto ya endurecido. El concreto debe colocarse tan cerca como sea po sible de la posición final dentro del encofrado. No se debe apilar para después moverlo a su posición con el vibrador. El excesivo movimiento del concreto dentro del encofrado produce segregación y mala consolidación (la pasta de arena y cemento se mueve más fácilmente que el agregado grueso). No se debe permitir que cuando el flujo de concreto esté llenando el encofrado de columnas, muros y vigas éste caiga libremente de tal manera que se segregue la pasta de cemento de los agregados debido a los amarres, separadores o espaciadores, refuerzo y otros elementos embebidos. Debe evitarse colocar el concreto a más de 5 pies (1.5 m) de altura sin usar un vertedero de tubo (trompa de elefante). El tubo debe bajarse entre el re- CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 59
- 60. Tabla 5.2 (SI)—Valores base de presión lateral en encofrados de columna, kN/m2, para varías tasas de colocación y temperatura del concreto Multiplicar el valor de la tabla por los coeficientes de peso unitario y químico (ver Tabla 5.1) para obtener la presión de diseño de cimbra y encofrados de columnas. Tasa de Colocación de R, m/hora Temperaturas del concreto durante colocación, grados C 30°C 25°C 20°C 15°C 10°C 5°C 0.3 12 13 13 14 16 18 0.5 15 16 18 19 21 24 1 24 26 28 31 35 42 1.5 32 35 38 43 50 59 2 40 44 49 55 64 76 2.5 48 53 59 67 78 93 3 56 62 70 79 92 110 3.5 65 71 80 91 106 128 4 73 81 90 103 120 145 4.5 81 90 101 115 134 5 89 99 111 127 148 5.5 98 108 121 139 6 106 117 132 6.5 114 126 142 Rige un máximo de 7 122 136 150C C W C 7.5 130 145 8 139 8.5 147 'Valor base para presión lateral es 7 2 -i-----—---- r+ 17.8 Nota: Dependiendo de los valores de coeficientes, un mínimo de 30 Cwpuede regir. NO utilice presiones por encima de wh. fuerzo del muro para evitar la segregación en el concreto. Cuando haya congestión de refuerzo las mezclas deben dosificarse específicamente para prevenir la segregación y permitir mayores alturas de colocación. Si se quiere que tenga las propiedades deseadas, el concreto fresco recién mezclado debe consolidarse ad ecuadamente después de colocado en el encofrado. Una consolidación adecuada reduce o elimina la formación de grumos de agregado y hormigueros y asegura que cada capa de concreto fresco se consolida con la de más abajo. El método preferido para consolidar es el vibrado. Hay vibradores externos que se fijan al encofrado e internos sostenidos manualmente los cuales se insertan dentro del concreto (Fig. 5.22). El uso de vibradores externos en el encofrado requiere de un diseño especial del mismo para determinar la potencia y localización de los vibradores. La vibración externa puede destruir Tabla 5.3 (Ib.-pie) — Valores base de presión lateral en encofrados de muro*, Ib./pie2, para varias tasas de colocación y temperatura del concreto Multiplicar el valor de la tabla por los coeficientes de peso unitario y químico (ver Tabla 5.1) para obtener la presión de diseño de cimbra y encofrados de muros. Tasa de Colocación de R, pie/ hora Temperaturas del concreto durante colocación, grados F 90 °F 80 °F 70 °F 60 °F 50 °F 40 °F 1 663 728 810 920 1074 1305 2 694 763 850 967 1130 1375 3 726 798 890 1013 1186 1445 4 757 833 930 1060 1242 1515 5 788 868 970 1107 1298 1585 6 819 903 1010 1153 1354 1655 7 850 938 1050 1200 1410 1725 8 881 973 1090 1247 1466 1795 9 912 1008 1130 1293 1522 1865 10 943 1043 1170 1340 1578 1935 11 974 1078 1210 1387 1634 12 1006 1113 1250 1433 1690 14 1068 1183 1330 1527 1802 16 1130 1253 1410 1620 1914 18 1192 1323 1490 1713 Rige un máximo 20 1254 1393 1570 1807 de 2000 C C *Valor base para presión lateral es 150 + 43,400/7* + 2800 RIT Nota: Presión maxima es 2000 CjCcy el mínimo es 600 Cw. NO utilice presiones por encima de wh. la cimbra y el encofrado si no se diseña para esa carga. El concreto recién colocado se comporta temporal mente como un fluido creando una presión hidrostática contra los encofrados laterales. La tasa de colocación (tiempo promedio en que sube el concreto dentro del encofrado) tiene un efecto significativo en la presión lateral. Con una tasa de colocación más lenta el con creto del fondo alcanza a endurecer y la presión lateral se reduce a valores menores que la presión hidrostática total para el momento en que se termine de llenar la parte superior del encofrado. La tasa de colocación del concreto en encofrados verticales debe ser tal que la presión de diseño del encofrado no sea excedida. ¡Esto es muy importante! Si el concreto se coloca muy rápidamente dentro del encofrado y es sobrecargado, la reparación del daño puede costar más de diez veces el costo de diseñar un encofrado apropiadamente. El encofrado para vigas dintel tiende a curvarse hacia afuera entre columnas. Debe disponerse algún medio 60 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 61. Tabla 5.3 (SI)— Valores base de presión lateral en encofrados de muro*, kN/m2, para varias tasas de colocación y temperatura del concreto Multiplicar el valor de la table por los coeficientes de peso unitario y químico (ver Tabla 5.1) para obtener la presión de diseño de cimbra y encofrados de muros. Tasa de Colocación de R, ni/ hora Temperaturas del concreto durante colocación, grados C 30 °C 25 °C 20 °C 15 °C 10 °C 5 °C 0.3 33 36 40 45 51 61 0.5 34 37 41 46 53 63 l 36 40 44 50 58 69 1.5 39 43 47 54 62 74 2 42 46 51 57 66 79 2.5 44 48 54 61 71 85 3 47 51 57 65 75 90 3.5 49 54 60 68 80 95 4 52 57 64 72 84 4.5 54 60 67 76 88 5 57 63 70 80 93 5.5 59 66 73 83 97 6 62 68 77 87 6.5 65 71 80 91 7 67 74 83 95 Rige un máximo 7.5 70 77 86 98 de 100 C C c *Valor base para presión lateral es 7.2 + ((1156+244R)/(T+17.8)) Nota: Presión maxima es 100 CjCc y el mínimo es 30 Cw. NO utilice presiones por encima de wh. (como un tensor con tomillo) para ajustar la verticalidad de los encofrados laterales. La temperatura también es importante, especialmente en clima frío. A temperaturas bajas el concreto fragua más lentamente y esto reduce la tasa permisible de co locación y aumenta el tiempo para descimbrar. También afecta la secuencia de apuntalamiento y reapuntala miento. Las cargas no previstas se pasan por alto con frecuen cia y esto en cimbras y encofrados para losas en una edificación de varios pisos puede producir deflexiones excesivas y hasta colapso. Algunos ejemplos de cargas no previstas son colocar el concreto concentrado en un área, el impacto de dejar caer el concreto desde una altura excesiva y almacenar las barras de refuerzo en un solo sitio. Uno de los momentos más peligrosos durante la construcción de un proyecto es la colocación del con creto dentro del encofrado. El personal debe estar muy atento a cualquier variación anormal o movimiento de la cimbra y encofrado durante la colocación para que Fig. 5.22—Un vibrador interno hace que el concreto que está dentro de su área de influencia se comporte como un líquido espeso y así consolide mejor. El vibrador interno debe introducirse dentro del concreto verticalmente y retirado muy despacio. puedan avisar o hacer notar e impedir que colapse. La cimbra y encofrado deben vigilarse continuamente durante y después de la colocación del concreto. Se deben tomar las precauciones necesarias para proteger al personal de inspección de cimbras y encofrados y mantener un área de seguridad y una ruta de evacuación durante la colocación. Hay dispositivos como cuerdas y líneas de alambre que indican constantemente a quienes inspeccionan la cimbra y encofrado si ésta tiene la altura indicada, si hay deflexiones o si no está a plomo. Aunque la etapa más crítica haya pasado una vez que el concreto se haya terminado de colocar, quienes vigilan la cimbra y encofrado deben permanecer en su puesto hasta cuando la superficie del concreto haya sido terminada y los dispositivos indicadores muestren que las deflexiones han cesado. El aumento gradual de la deflexión de la cimbra y encofrado es a menudo un aviso de una falla inminente. Si sepresentaalguna falladurante lacolocación sepondría en peligro a los trabajadores y puede causarse una distorsión inaceptable de la estructura. El trabajo se debe suspender hasta que la cimbra y el encofrado sean reforzados. Mantenimiento de las cimbras y encofrados Para incrementar la longevidad de los encofrados de madera laminada es importante un mantenimiento, antes y después de colocar el concreto. A los encofrados de paneles de madera laminada nuevos se les debe aplicar CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 61
- 62. un sello enlos bordes antes de su primera utilización empleando un sellante de buena calidad. Los paneles de encofrado comienzan a hincharse en los bordes debido a la absorción de la humedad. Se deben sellar todos los bordes con una capa doble de pintura de poliuretano. El uso de barras metálicas o patas de cabra al desen cofrar los paneles de madera laminada los pueden dañar en sus bordes y superficies, especialmente las superficies texturizadas. En lugar de barras se deben usar cuñas de madera aplicando golpes suaves. Una vez desencofrados los paneles de madera lami nada deben ser revisados, limpiados con espátula de madera dura y cepillo de cerdas rígidas. No deben utili zarse cepillos de cerdas metálicas, martillos o martillos con uñas. Antes de ser reutilizados deben ser reparados, barnizados donde haya necesidad y tratados con una aplicación tenue de agente desmoldante. Después de su desencofrado y limpieza, los paneles pueden ser apilados con las caras mirando entre sí para reducir el tiempo de secado e impedir que se escamen. Los paneles de madera laminada deben almacenarse en lugares sombreados y ventilados para que no se calien ten y donde no les caiga la lluvia. Para transportarlos se deben apilar horizontalmente, cara contra cara y respaldo contra respaldo. La conservación y la reparación adec uadas aseguran una vida útil más prolongada y cimbras y encofrados más fuertes. Agentes desmoldante Dada la cantidad y variedad de desmoldantes los contratistas enfrentan la difícil tarea de escoger el mejor producto para los requisitos específicos del proyecto. Los aspectos a considerar al escoger el producto desmoldante incluyen apariencia del concreto, la facilidad de pintar el concreto, factores ambientales, seguridad de los trabajadores, transporte, requisitos para almacenarlo en la obra y la durabilidad que se espera de la madera laminada. Los agentes desmoldantes se denominan también aceites para encofrado y vienen en dos categorías básicas: los de barrera y los reactivos químicamente. Los de barrera funcionan creando una barrera física entre la madera laminada y el concreto recién colocado, de la misma forma que la mantequilla previene que las galletas se peguen a la bandeja donde se cocinan. Combustible diesel, aceites para calefacción, aceites para motores reciclados y aceites lubricantes son los ingredientes más comunes de los agentes desmoldantes de barrera. Los reactivos químicos utilizados como agente desmoldante contienen ácidos grasos como ingredientes activos los cuales reaccionan con la cal libre en el concreto sin fraguar para formar un tipo de jabón metálico que no es soluble en agua. Este tipo de jabón se convierte en el agente desmoldante que permite el desencofrado de los paneles de madera laminada y los hace más impermeables, protegiéndolos de los alcaloides del concreto e incrementando la durabilidad de la madera. Tanto los paneles B-B como los MDO absorberán fácilmente los reactivos químicos de los desmoldantes. Los paneles HDO por el contrario no los absorben. Por consiguiente, siempre es mejor utilizar un agente desmoldante que al secar no pueda sea removido por la lluvia. Es bueno saber antes de colocar el concreto que los agentes desmoldantes con reactivos químicos no son resistentes a la lluvias y recogen polvo creando un ambiente de trabajo resbaloso cuando se usan en encofrados horizontales. Los agentes desmoldantes con reactivos químicos generalmente cuestan más por volumen unitario que los del tipo barrera; sin embargo, requieren un menor consumo y casi siempre tiene un menor costo por unidad de área. Este beneficio, además de incrementar la durabilidad de la madera laminada, hace de los reactivos químicos la mejor opción como agente desmoldante de encofrados de madera laminada o revestidos con madera laminada. Aunque los encofrados se tratan en fábrica con agentes desmoldantes, se recomienda, a no ser que el tratamiento hecho por la fábrica sea reciente, volver a aplicar un agente desmoldante antes del primer uso. Inclusive a los MDO se les debe aplicar un agente desmoldante químico antes del primer uso y en cada uso de ahí en adelante. Para paneles reutilizados y para los nuevos cuya protección en fábrica no es reciente, se debe aplicar nuevamente una capa delgada de agente desmoldante prolongando, así, la vida útil de los paneles de madera laminada y mejorando las características requeridas para el desencofrado y minimizando la posibilidad de que el concreto se manche. Para obtener los mejores resultados se debe aplicar el agente desmoldante unos días antes de usar los encofrados. Tolerancias Al iniciarse un proceso de construcción, el contratista debe solicitar al ingeniero la información que no esté incluida en los documentos contractuales y debe aclarar cualquier parte de la redacción de las especificaciones que sea ambigua o confüsa de suerte que la intención del diseño quede entendida y aclarada cabalmente. Las tolerancias deben ser claras y razonables de modo que los encofrados se construyan adecuadamente. Las tolerancias de construcción están especificadas para las dimensiones de los encofrados como también desviaciones en el plomo, desviaciones de niveles, con traflechas y las dimensiones entre muros y columnas. El contratista debe poner especial atención a la varia ción del plomo y de los niveles especificados (elevación 62 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 63. T O LE R A N C IA S TÍP IC A S P A R A D IF E R E N T E S E L E M E N T O S ZAPATAS Variación en largo y ancho -1/2 pulg. (-13 mm), +2 pulg. (+50 mm) Localización fuera de sitio o 2% del ancho de la zapata en la excentricidad dirección de la excentricidad, pero no más de 2 pulg, (50 mm)’ Reducción en espesor -5% del espesor especificado * Únicamente aplica al concreto, no lo hace a las barras de refuerzo ni a los espigos. Tolerancias positivas (+) son mayores para zapatas sin encofrado. MUROS Variación en el plomo no debe exceder más de ±1 pulg. (±25 mm) para estructuras de hasta 100 pies (30 m) de alto Variación en el plomo de lineas marcadas tales como juntas de control, no deben exceder mas de ±1/2 pulg. (±13 mm) para muros hasta de 100 pies (30 m) de alto Variación en el tamaño de aberturas en muros no debe ser más de -1/4.Ó +1 pulg. (-6 ó +25 mm). Variación en el espesor del muro está limitada a: -1/4 ó +3/8 pulg. (-6 ó +10 mm) para muros menores de 12 pulg. (300 mm) de espesor. -3/8 ó +1/2 pulg. (-10 ó +13 mm) para muros de 12 a 36 pulg. (300 a 900 mm) de espesor. -3/4 ó +1 pulg. (-19 ó +25 mm) para muros de más de 36 pulg. (900 mm) de espesor. COLUMNAS ACI 117 suministra tolerancias para estructuras terminadas. Tales tolerancias dan al constructor de cimbras y encofrados las guías requeridas del nivel de precisión en la construcción de columnas de concreto. Desviaciones hasta de 1 pulg. (25 mm) en el plomo son permitidas para estructuras menores a 100 pies (30 m) de alto. Variaciones en secciones transversales están limitadas a: -1/4 o +3/8 pulg. (-6 ó +10 mm) hasta 12 pulg. (300 mm) de ancho o alto. -3/8 o +1/2 pulg. (-10 ó +13 mm) para ancho o alto de 12 a 36 pulg. (300 a 900 mm). -3/4 o +1 pulg. (-19 ó +25 mm) para ancho o alto de más de 36 pulg. (900 mm). VIGAS Y VIGAS MAESTRAS Las cimbras y encofrados para vigas y vigas maestras deben ser construidos para asegurar un trabajo finalizado dentro de las tolerancias especificadas para la construcción terminada. En ausencia de otras tolerancias especificadas, las recomendaciones del Comité 117 de la ACI pueden ser seguidas en la construcción de edificios. Estas incluyen lo siguiente: Variación en el nivel, o con respecto al nivel del terreno especificado, de la parte inferior de las vigas antes de descimbrar no debe exceder ±3/4 pulg. (±19 mm) Variación en el nivel, o con respecto al nivel del terreno especificado, de parapetos a la vista no debe exceder ±1/2 pulg. (±13 mm) Variación de la sección transversal no debe exceder: -1/4 ó +3/8 pulg. (-6 ó +10 mm) para alturas menores de 12 pulg. (300 mm). -3/8 ó +1/2 pulg. (-10 ó +13 mm) para alturas de 12 a 36 pulg. (300 a 900 mm). -3/4 ó +1 pulg. (-19 ó +25 mm) para alturas de más de 36 pulg. (900 mm). LOSAS AÉREAS En ausencia de otras especificaciones del contrato, las cimbras y encofrados de losas deben ser elaborados para cumplir con los requisitos de tolerancias de la AC1117. Estos requisitos incluyen: Nivel de la superficie inferior antes del descimbrado no debe exceder ±3/4 pulg. (±19 mm) del nivel especificado Variación en el espesor de la losa: -1/4 ó 3/8 pulg. (-6 ó +10 mm) para espesores menores de 12 pulg. (300 mm) -3/8 ó +1/2 pulg. (-10 ó +13 mm) para espesores de 12 a 36 pulg. (300 a 900 mm) -3/4 ó +1 pulg. (-19 ó +25 mm) para espesores de más de 36 pulg. (900 mm) Variación en el tamaño de las aperturas no mayor de -1/4 ó +1 pulg. (-6 ó +25 mm). Tomado de “Form w ork fo r Concrete”, SP-4. Sexta Edición, por M.K Hurd. American Concrete Institute, 1995, 500 pp. Para mayores detalles consulte ACI 117 y 117R o distancia por encima de un punto de referencia). Estas tolerancias son importantes porque al estar fuera de plomo o desnivelados, los elementos del concreto pueden crear problemas de conexión e inducir cargas laterales no previstas sobre la estructura. El arquitecto o el ingeniero especifican el valor y la forma de la contraflecha deseada para compensar la de flexión de la estructura terminada. La contraflecha es una curvatura suave hacia arriba construida intencionalmente en un elemento estructural o encofrado para mejorar la apariencia y compensar por la deflexión del elemento bajo los efectos de la carga, la retracción del fraguado y el flujo plástico. Los encofrados deben ser construidos para compensar tanto una deflexión anticipada como el asentamiento de la cimbra y encofrado, además de la causada por la carga muerta esperada y el flujo plástico de la estructura terminada. Una regla empírica es preveer 1/4 de pulg. (6 mm) por cada diez pies (3 m) de luz para compensar la deflexión de la cimbra y encofrado. El contratista debe armar y mantener los encofrados para garantizar que al terminar el trabajo se cumpla con las deflexiones y los espesores de losa dentro de las tolerancias especificadas. El contratista debe vigilar el nivel de los encofrados para asegurar que se pueda obtener la deflexión deseada. Cualquier ajuste debe ha cerse con prontitud con un gato o acuñando el encofrado antes de colocar el concreto. Deben usarse marcas de nivel e inspectores de cimbra para vigilar la operación durante la colocación del concreto. Si los encofrados se desalinean vertical u horizontalmente, se pueden ajustar mientras el concreto se mantenga en estado plástico. Las tolerancias de los encofrados reflejan el deseo de precisión del ingeniero pero esto tiene costos asociados. Las tolerancias muy estrictas incrementan los costos de la estructura. Esto debe reflejarse en la propuesta económica del contratista. Sin embargo, las tolerancias muy amplias pueden conducir a otros problemas. Por ejemplo, en columnas y vigas dintel construidas en sitio que deban soportar una losa prefabricada, postensada, doble T o aligerada, la distancia entre las vigas dintel debe ser razonablemente precisa. Si lo anterior no es correcto, las doble T cons truidas en planta antes que las vigas fueran construidas van a resultar muy largas y deberán ser recortadas. Esto es muy costoso. Peor aún, si resultan cortas y el área de apoyo es menor que lo especificado, habría necesidad de construir nuevas dobles T. De forma similar, si los encofrados son más grandes de lo necesario el concreto extra utilizado producirá un CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 63
- 64. costo adicional yel peso del concreto de más puede ser significativo. En edificios en altura, si las losas están diseñadas de 6 pulg. (150 mm) de espesor pero se cons truyeron de 6-1/2 pulg. (165 mm), el peso se incrementa en un 8%. Para una losa sostenida por columnas espa ciadas entre sí 25 x 25 pies (7.5 x 7.5 m), este exceso del espesor de las losas significaría agregar 3750 Ib. (17 kN) por vano a la columna en cada piso. En un edificio de 50 pisos esto significaría un aumento de 187,500 Ib., (850 kN) por vano al peso total del edificio. De otra parte, un aumento de 1/2 pulg. (13 mm) en el espesor de una losa sobre el terreno tendrá poco efecto sobre la losa pero aumentará la cantidad de concreto utilizado y el costo. El mismo cuidado es necesario para asegurar que la cimbra esté a plomo y debidamente arriostrada y que per manecerá a plomo durante la colocación del concreto con el procedimiento de colocación que se ha seleccionado. La acumulación de concreto viejo en los encofrados puede afectar las tolerancias. Por ejemplo, los enco frados modulares que se usan repetidamente sin ser limpiados se pueden “agrandar” debido al concreto acumulado en los bordes del encofrado. Cuando se usan lado a lado a lo largo de un muro no es extraño ver que el encofrado tiene una pulg. (25 mm) más de largo en la longitud total del muro. Siempre es mejor limpiar los encofrados inmediatamente se retiran y antes de reutilizarlos. La pasta de concreto fresca es más fácil de remover que la que ha fraguado o endurecido. Durante y después de la colocación del concreto el contratista debe revisar continuamente las dimen siones de las cimbras y encofrados, los niveles y las tolerancias. Por ejemplo, en losas aéreas se deben verificar las tolerancias antes de colocar el concreto y antes de desencofrar y descimbrar. Costo de la cimbra y encofrado Como se anotó al principio de este Capítulo el costo de las cimbras y encofrados es del orden del 35 al 60% del costo total de la construcción de una estructura de concreto. Trabajando coordinadamente con el ingeniero, el contratista puede determinar maneras para reducir el costo de la cimbra y encofrado. El diseño de estructuras construidas en sitio debe ser enfocado como el deuna estructuraprefabricada. En ambos casos la repetitividad minimiza los costos. Si el diseñador cambia las dimensiones de viga a viga, esto incrementará significativamente el costo de los encofrados. Cada vez que se presente la oportunidad, el contratista debe informar al diseñador de situaciones donde ciertas reducciones en las cantidades de los materiales no valen la pena pues aumentan el costo de los encofrados. El diseñador debe también tener en cuenta la necesidad de dejarpases y aberturas en la estructura para los sistemas eléctricos y mecánicos y la simplificación de los mismos. Debe minimizarse la necesidad de complicar el encofrado por culpa de estas aberturas evitando tener que hacer pases independientes para cada sistema. El contratista debe emplear el tiempo necesario para planear los encofrados totalmente y establecer claramente cómo se va a realizar el trabajo. Pueden requerirse planos de montaje o armado. Un primer objetivo es reducir la mano de obra de carpintería en la fabricación, instalación y retiro de los encofrados. El contratista necesita que su ingeniero revise los planos de los encofrados para asegurar la conformidad con el contrato e incrementar especialmente la seguridad. Para los sistemas de moldes reticulares utilizados en sistemas de losas con viguetas el diseñador puede pasar por alto la necesidad de cimbras y apuntalamientos especiales cuando se utilizan dimensiones estándar. Los costos se pueden reducir, también, si el diseñador hace igual el ancho de las columnas y de las vigas (o las vigas más anchas) para reducir la complejidad de los encofrados cerca a los nudos. Desencofrado y descimbrado El diseñador y el contratista pueden tener intereses opuestos con respecto al desencofrado y el descimbrado. El diseñador quiere hacerlo cuando el concreto haya ob tenido su máxima resistencia, mientras que el contratista quiere desencofrar y descimbrar tan pronto como sea posible para mejorar la programación y reutilizar los encofrados al máximo. Normalmente se puede descimbrar cuando el concreto ha ganado suficiente resistencia para sostener su propio peso y cualquier carga de construcción que tenga que soportar sin deflectarse más allá de los límites especifica dos. El ingeniero debe especificar la resistencia mínima del concreto para desencofrar y descimbrar. Usualmente los muros y columnas pueden ser desencofrados antes que las vigas y losas aéreas. Una especificación utilizada con frecuencia para muros y columnas es 12 horas después de haberse colocado el concreto. Los encofrados y cimbras están diseñados para retirarlos gradualmente y minimizar sacudidas e impactos. Dejar caer los en cofrados o golpear bruscamente los paneles contra un trabajo terminado le cuesta al contratista tiempo y dinero. Se debe tener precauciones especiales con las vigas en voladizo. Los voladizos necesitan más tiempo de fraguado antes de descimbrar, algunas veces hasta 28 días, porque requieren tener una resistencia mucho más alta para sostenerse por si mismos. Medición de la resistencia del concreto para desen cofrar y descimbrar ¿Cuándo tiene el concreto la suficiente resistencia para desencofrar y descimbrar? La ganancia de resis- 64 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 65. tencia del concretodepende del tipo de cemento, del tipo de aditivos, de la temperatura del concreto cuando es colocado y de la temperatura y el tiempo entre la co locación, el desencofrado y el descimbrado (el tamaño del elemento también puede afectar su temperatura). Teóricamente la resistencia del concreto se puede me dir ensayando los cilindros que se fabricaron al tiempo de la colocación del concreto y que fueron curados bajo condiciones similares a las de la viga o losa. En teoría los cilindros se curan bajo las mismas condiciones de la porción del elemento que haya curado en las peores condiciones posibles. Sin embargo, los cilindros rara vez tienen el mismo espesor que el elemento de concreto y el aislamiento proporcionado por el encofrado de madera es muy difícil de aproximar. No obstante, los cilindros son el método más utilizado para medir la resistencia del concreto. Sin embargo, hay otros métodos como los “no des tructivos.” Programas de computador que tienen en cuenta todos los factores que inciden en la ganancia de resistencia del concreto sirven para estimar una resis tencia aproximada a un tiempo dado. Hay otros métodos diferentes al de los cilindros para medir la resistencia, dentro de los cuales están: Esclerómetro - Utiliza un martillo activado por un resorte correlacionando la resistencia del concreto con el rebote del martillo contra la superficie del concreto. Extracción - Mide la fuerza requerida para extraer del concreto un elemento metálico que se ha insertado en el concreto y correlaciona esta fuerza con la resistencia del concreto. Penetración - Mide la resistencia del concreto a la penetración de un elemento de acero y la correlaciona con la resistencia del concreto. Madurez— Mide la temperatura del concreto durante un período de tiempo para calcular la resistencia. Para una descripción más detallada sobre mediciones de madurez véase el Capítulo 2 en la sección “Ensayos de resistencia a la compresión (ASTM C 31 y C 39).” Para utilizar estos métodos debe establecerse una correlación entre la propiedad medida y la resistencia con anterioridad a realizar los ensayos de campo. El tiempo como medida de la resistencia para des encofrar y descimbrar "Guide to Formwork for Concrete " de ACI (ACI 347R) recomienda que se utilice el criterio de ga nancia de resistencia que haya definido el ingeniero para determinar la edad del concreto para desencofrar y descimbrar. En ausencia de dicho criterio la guía incluye recomendaciones para el tiempo que deben permanecer los encofrados en su sitio cuando la tem peratura del aire es mayor de 50 °F (10 °C) (Tabla 5.4). Este tiempo no necesita ser consecutivo pero Tabla 5.4— Guía generales para edad de desencofrado (en ausencia de especificaciones de resistencia o edad dadas por el ingeniero) Muros 12 horas Columnas 12 horas Encofrado lateral de vigas 12 horas Losas con viguetas paneles de 30 pulg. (900 mm) ancho o menos 3 días paneles de más de 30 pulg. (900 mm) de ancho 4 días Losas postensadas Cuando están totalmente tensionadas Fondo de vigas y viguetas Donde la carga viva de diseño es < carga muerta > carga muerta Menos de 10 pies (3 m) de luz 7 días 4 días 10 a 20 pies (3 a 6 m) de luz 14 días 7 días Más de 20 pies (6 m) de luz 21 días 14 días Losas en una dirección Menos de 10 pies (3 m) de luz 4 días 3 días 10 a 20 pies (3 a 6 m) de luz 7 días 4 días Más de 20 pies (ó m) de luz 10 días 7 días Losas en dos direcciones Dependiendo de si el reapuntalamiento (cuando sea requerido) se coloca inme diatamente después del desencofrado. Cuando el reapuntalamiento se requiere para minimizar deflexiones o flujo plástico (en vez de distribución de las cargas de construcción en las losas), la capacidad de los puntales y su espacíamiento debe ser definido por un ingeniero debe ser el tiempo total acumulado durante el cual la temperatura ha estado por encima de los 50 °F (10 °C). Cuando se utiliza cemento de alta resistencia inicial estos tiempos se pueden acortar. Cuando la temperatura ambiente permanece por debajo de los 50 °F (10 °C) o se han agregado aditivos retardantes, estos tiempos deben prolongarse. Construcciones masivas pueden requerir mayor tiempo para desencofrar y descimbrar. Algunas mezclas nuevas disponibles de concreto requieren el doble del tiempo de fraguado para desencofrar y des cimbrar en comparación con las mezclas convencionales o de alta resistencia utilizadas en el pasado. Cuando se va a utilizar estas mezclas nuevas, el contratista debe re visar cuidadosamente las especificaciones de compra del concreto. Aunque estas mezclas pueden costar menos, la programación puede no tener incluido el tiempo extra requerido por estas mezclas para obtener la resistencia. Apuntalamiento y reapuntalamiento Los apuntalamientos son puntales colocados ver ticalmente (algunas veces inclinados) (Fig. 5.23) que soportan el peso de las cimbras, encofrados, concreto y cargas de construcción desde el primer punto de apoyo de la cimbra inferior, bien sea el suelo o uno o más CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 65
- 66. pisos. Existe tambiénun apuntalamiento tipo andamio (Fig. 5.24). Las vigas y cerchas ajustables que sostienen el encofrado y la cimbra en vanos largos eliminan los apuntamientos verticales intermedios y se denominan apuntalamientos horizontales. Los apuntalamientos y reapuntalamientos (apuntalamientos que se reinstalan después de descimbrar los encofrados) deben sostener (a) (0 < d > Accesorio metálico para convertir un poste de madera de 4x4 (100 x 100 mm) o de 6x6 (150 x 150 mm) en un puntal ajustable Fig. 5.23—Cimbras sencillas. Fig. 5.24—Cimbra de pórtico tubular soldado. (Foto cortesía del Doka Group). las cargas esperadas con un factor de seguridad suficien te para evitar un colapso. Los sistemas completos de apuntalamiento, descimbrado y reapuntalamiento deben ser concebidos y planeados para máxima eficiencia y seguridad y luego diseñados para determinar el tamaño específico de cada uno de los elementos que los com ponen. El reapuntalamiento no debe ser removido hasta que la losa o viga soportadas alcance la resistencia suficiente para soportar las cargas sobre el elemento. A menos que la remoción del reapuntalamiento sea planificada cui dadosamente, la carga en alguna parte de la estructura puede estar desbalanceada creando esfuerzos adicionales a los anticipados. Los costos se reducen cuando es posible desencofrar y descimbrar antes que el concreto alcance la resistencia de diseño. Sin embargo, si la cimbra es retirada demasiado pronto el concreto puede no ser capaz de sostener su propio peso, el peso de los materiales y de operaciones de la construcción. El concreto se reapuntala de tal modo que se pueda trabajar sobre las losas y vigas soportadas. Los elementos de reapuntalamiento se colocan de manera que las losas o vigas estén sostenidas pero sin levantarlas de la posición especificada. Se utilizan cuñas y gatos para hacer estos ajustes. Cuando se colocan puntales sobre las losas, estos deben ser colocados directamente encima de cualquier apuntalamiento o reapuntalamiento que esté por debajo. En los edificios de varios pisos los reapuntalamientos pueden extenderse a varios pisos, transfiriendo la carga a varios pisos por debajo (Fig. 5.25). El reapuntalamiento es una alternativa con respecto a la cimbra permanente que se mantiene en posición durante y después de des encofrar. Ambos métodos tienen ventajas y desventajas. El reapuntalamiento es uno de los procesos más peligrosos en la construcción de concreto construido en sitio. Para edificios de varios pisos este procedimiento es complejo y requiere un estudio por parte de un ingeniero para evitar sobrecargar cualquiera de los pisos inferiores dado que estos reciben en conjunto la mayor parte de la responsabilidad de la carga. Ninguna carga adicional podrá ser colocada en el piso que está siendo reapuntadado hasta que la operación de reapuntalamiento se complete. Se debe tener cuidado de no crear inversiones de esfuerzos (Fig. 5.26). Por ejemplo, si se levanta con un gato el centro de la losa que se desencofró la superficie superior de la losa entrará en tensión, para lo cual no está reforzada, y se producirán fisuras. Es sabido que los puntales pueden punzonar losas de piso delgadas cuando las barras de refuerzo están distribuidas con demasiada separación. En los sitios donde el concreto puede ser perforado por los puntales se deben colocar platinas de acero en la base 66 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 67. Tabla 5.5—Análisis simplificadode cargas en puntales y losas en una estructura de varios pisos. Dos niveles con cimbra y uno de reapuntalamiento (la carga viva de construcción y el peso del encofrado no están incluidos. D = peso de la losa). SOPORTE CONCRETO RECIÉN COLOCADOc r ig io o e n e l y ? ? / ? ? / ,,. NIVEL INICIAL CONCRETO ENDURECIDO Z132ZZ2Z2 PISO C 0N CIMBRA | ............1 < PISO CON REAPUNTALAMIENTO r > < n PASO NUMERO OPERACION Y COMENTARIOS ESTADO DELA ESTRUCTURA CARGA TOTAL POR FLACA EN MULTIPLOS DE D AL COMIENIC DELA OPERACION CAMBIO DURANTE OPERACION TOTAL AL FINAL DELA OPERACION CARGA DEL PUNTAL Al FINAL DELA OPERACION Se coloca concreto en el nivel 1. Toda la carga es trasmitida por los puntales de lacimbra al suelo. 1 m H— 10 Se coloca concreto en el nivel 2. Toda la carga va hasta el suelo a través de los puntales porque la Losa 1 no se puede deflectar y tomar carga adicional . __ . m y ID zo Se retiran los puntales de la cimbra del primer nivel. La carga 2D se divide por igual entre las dos losas. En este caso cada una debe resistir su propio peso. o o +10 +10 1 0 ID Se colocan los puntales del reapuntalamiento del primer nivel. Se colocan contra la losa pero sin apretarlos. 10 ID 0 O 1 0 ID Se coloca el concreto del nivel 3. Toda la carga nueva es llevada al suelo por los puntales de la cimbra y los del reapuntalamiento. Las losas no se pueden deflectar más y por lotanto notienen que resistir todavía ninguna parta de la nueva carga. Losas 1y 2siguen llevando su peso propio. ^ 2 T , . 1 o 1 0 1 0 o 1 0 1 0 1 0 ID 1 0 Se retiran los puntales de reapuntalamiento del primer nivel. Las tres losas se deflectan por igual. La carga que llevaban los puntales de reapuntalamiento ahora se distribuye por igual a las tres losas, las cuales están interconectadas. Los puntales que permanecen llevan la porción de las cargas por encima que no es soportada por las losas. OH o ID 1 0 +0.330 +0.340 +0.330 0330 I.34D 1330 ''■Y//////////. 0.670 0330 Se retiran los puntales de la cimbra bajo la Losa 2. La carga que era llevada por estos puntales se divide por igual entre las dos losas que permanecen interconectadas. 0330 1340 1.330 +0.170 +0,160 -0 330 050D 1.500 ID 0.500 Se coloca reapuntalamiento debajo de la Losa 2. Los puntales del reapuntalamiento actúan como apoyos. Las cargas soportadas por las losas no varían. 0.500 1.500 10 0500 1500 ID 0.500 0 Se coloca el concreto de Losa 4. La carga se distribuye por igual entre las tres losas interconectadas. "___ ÍTTH o 050D 1.500 1 0 0 +0.330 + 033 0 +0.340 0 0.630 1.830 1.340 1 0 1.170 0.340 10. Se retiran los puntales de reapuntalamiento bajo la Losa 2. La carga de 0.34D llevada por ellos se distribuye entre las tres losas que están interconectadas. un o 0.830 1.83 D +0.IID +0.11D +0120 0 IIP 0 3 4 0 1.950 0.890 0.950 2 5 S . 7 CAPITULO 5: Encofrado y cimbra 67
- 68. Fig. 5.25—Existe granvariedad de modelos y tamaños de sistemas de apuntalamiento para sostener casi cualquier aplicación de concreto. (Foto cortesía del Symons Corp.). Fig. 5.26—La localización inapropiada de los puntales de piso a piso puede crear esfuerzos de flexión para los cuales la losa no fue diseñada. Si los puntales de la cimbra o del reapuntalamiento no están localizados exactamente debajo de los puntales del piso de encima, los esfuerzos deben ser recalculados por el diseñador de la cimbra. Se debe prevenir que los puntales se desplacen y caigan. Combinación de metal y madera Fig. 5.27—Tipos de encofrado para losas sobre el terreno. de los puntales para distribuir la carga sobre una mayor superficie de concreto. La Tabla 5.5 ilustra cómo se distribuyen las cargas en la losa, los puntales y el reapuntalamientos de un edificio de tres pisos. El concreto de las dos primeras losas se coloca sin remover la cimbra y la carga es transmitida directamente al suelo. Las losas no llevan cargas hasta que el primer nivel de puntales de la cimbra es removido y entonces ambas deben sostener su peso propio. Como el ciclo continua cuando un nivel de puntales o de reapuntalamiento es removido, la fuerza que llevaban los puntales es distribuida uniformemente entre las losas. Se debe hacer énfasis que los reapuntalamientos apenas se ajusten, pero sin apretarlos demasiado. Se deben usar medios adecuados para asegurar que el reapuntalamiento no caiga debido a que otras partes de las losas se muevan cuando las fuerzan se redistribuyen. El diseño del encofrado, la cimbray el reapuntalamiento debe ser hecho por un ingeniero profesional quien determina si la estructura puede soportar con seguridad las cargas estudiando la secuencia de construcción seleccionada, diseño que debe ser aprobado por el ingeniero responsable de la obra. Encofrados para losas sobre el terreno Los encofrados para construir losas sobre el terreno son relativamente simples comparados con los de las losas aéreas (Fig. 5.27). En general consisten en encofra dos de borde o para colocar alrededor de las columnas, que aíslan la losa principal de cualquier asentamiento diferencial que pueda ocurrir entre la losa sobre el te rreno y el concreto alrededor de la columna localizado encima de la zapata. Usualmente se utilizan paneles de metal o de madera para los encofrados de borde. Hay encofrados de metal o de plástico flexibles disponibles entre los numerosos proveedores del mercado, de diferentes profundidades o hechos a la medida, rectos o curvos. Se mantienen en posición con estacas o sistemas de soporte patentados. Los encofrados en forma de cruz o con nervadura pue den colocarse en las juntas. Encofrados perdidos para las juntas con llave se usan a menudo para crear estas juntas intermedias. Los encofrados para zapatas co rridas son similares a los encofrados de las losas sobre el terreno. Se han desarrollado encofrados de tela para zapatas combinado drenaje y encofrado lateral. Todos estos encofrados deben ser lo suficientemente rígidos para recibir las fuerzas laterales del proceso de nivelación con llana, manual o vibratoria (acción de enrazar el concreto en la superficie para nivelarlo y pulirlo superficialmente) y asegurarlo al terreno con estacas localizadas cerca para mantener los encofrados rectos y en su sitio. Debe tenerse cuidado de enterrar las 68 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 69. estacas por debajodel plano superior de los encofrados que delimitan los bordes. Esto permitirá que las herra mientas de alistado, herramientas para formar el borde y las maquinas para dar acabado pasen por encima del borde superior sin obstrucción. Las guías maestras son elementos que permiten termi nar la superficie del concreto al nivel especificado. Las guías maestras pueden ser de madera, tubería, concreto prefabricado, barras en T o “húmedas” (que son tiras de concreto colocadas al nivel especificado). Más información Este Capítulo presenta una introducción somera al tema de encofrados y cimbras. Los contratistas y las personas involucradas o interesadas en éstos deben obtener una copia de “Cuide to Formwok for Concrete” ACI 347R el cual contiene referencias sobre diseños de encofrados, construcción, apuntalamiento y reapunta lamiento. Los lectores pueden estar interesados en una lista de artículos publicados que tratan sobre diseño y construcción con gran detalle. ACI Committee E 703, “Cast-in-Place Walls (CCS 200),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2000, 102 pp. ACI Committee E 703, “Concrete Formwork (TB2),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1998, 12 flyers. ACI Committee E 703, “Supported Beams and Slabs (CCS 3),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1989, 100 pp. ACI Committee 347, “Guide to Formwork for Concrete, (ACI 347R),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2001, 32 pp. Concrete Forming, Design/Construction Guide, APA The Engineered Wood Association, free downioad at www.apawood.org Cordova, B., and Desler, F., “Plywood Understood,” Concrete Construction, January 2003. Hurd, M. K., Formwork for Concrete, SP-4, Sixth Edition, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1995, 500 pp. (This book ineludes the ACI 347 report in an appendix.) Hurd, M., “Pressure on Wall and Column Forms,” Concrete Construction, October 2002, pp. 43-47. Koel, L., Concrete Formwork, American Technical Publishers, Inc. Pratt, K., “The Many Faces of Overlaid Plywood Form Panels,” Concrete Construction, February 2004, pp. 66-72. CAPÍTULO 5: Encofrado y cimbra 69
- 70. CAPITULO El refuerzo concreto 6: en estructurasde Cargas m 1 1 1 1 t E l concreto reforzado es una combinación de concreto y acero. Colocado apropiadamente el acero de refuerzo en un elemento de con creto le proporciona resistencia a la tracción. El concreto no reforzado (concreto simple) tiene una resistencia a la compresión alta (capacidad de resistir cargas de aplastamiento) pero su resistencia a la trac ción (capacidad de resistir ser separado) es solamente del orden del 10% de su resistencia a la compresión. Por otra parte, el acero es resistente a la tracción. Com binando acero y concreto en el concreto reforzado se utilizan las mejores cualidades de los dos materiales. La tracción en el concreto puede ser causada por flexión, fuerzas cortantes, retracción de fraguado y cambios de temperatura. ¿Porqué usar acero de refuerzo? Una viga de concreto se deflecta hacia abajo cuando se carga y la parte inferior se estira y se agrieta (Fig. 6.1). Estas fisuras se propagan rápidamente en una viga de concreto no reforzado causando una falla súbita cerca del centro de la luz. El acero de refuerzo se coloca dentro de la viga cerca de la parte inferior para resistir los esfuerzos de tracción. La Fig. 6.2 muestra una viga simple resistiendo la flexión con acero de refuerzo en su parte inferior y compresión en el concreto en su parte superior. El acero refuerza el concreto donde existen fuerzas que el concreto solo no puede soportar. Las fuerzas cortantes también están presentes en una viga cuando se deflecta lo cual induce tracción diagonal en la viga. Para resistir esta tracción diagonal se colocan a lo largo de la viga pequeñas barras verticales en forma de U o de aro, llamadas estribos (Fig. 6.3). El acero y el concreto se expanden y contraen aproxi madamente lo mismo con los cambios de temperatura y dado que están adheridos actúan en conjunto. La adherencia entre el concreto y el acero produce una - 1“ í * M É . i C v C • — — ______ _____________ _________ ____ _ Fisuras de tracción A ; i * . “ J por flexión •-i • •3 * 0 A-, < > La viga se deflecta r-> bajo carga L . Fig. 6.1—Ejemplo de tracción debida a flexión en una viga cargada. Fig. 6.2—El acero de refuerzo localizado cerca de la parte inferior de la viga resiste la tracción causada por los efectos de flexión y hace que la viga se mantenga como una unidad. Barras que sostienen los estribos Fig. 6.3—Los estribos en una viga resisten la tracción diagonal y los esfuerzos cortantes. 70 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 71. Fig. 6.4—Algunos componentesde construcción en concreto reforzado. transferencia efectiva de esfuerzos y cargas entre los dos. Aunque haya una buena adherencia, algunas veces se requieren ganchos al final del acero para proporcionar un anclaje adicional. El concreto reforzado se usa en componentes tales como vigas, vigas maestras, losas de pisos, columnas y muros (Fig. 6.4 y 6.5). El concreto reforzado también se utiliza en elementos más complejos como placas plegadas, arcos cúpulas y cascarones. El concreto preesforzado es un tipo especial de concreto reforzado en el cual se introducen esfuerzos internos para reducir la tracción generada por las cargas. Comúnmente el preesfuerzo se introduce tensionando tendones de acero. El tendón puede estar compuesto por alambres, cables, barras, o torones, o una combinación de ellos. En el pretensado los tendones se tensionan antes de que el concreto se haya colocado. En el postensado los tendones se tensionan después de que el concreto ha endurecido. En general, todos los elementos estructurales llevan cargas. Muchas cargas hacen que los elementos estruc turales se deflecten. Una de las funciones más impor tantes del acero de refuerzo en construcciones de con creto reforzado es resistir la fuerza de tensión causadas por flexión, cortante, torsión, retracción de fraguado y cambios de temperatura del elemento. La ausencia o colocación inapropiada del acero de refuerzo es la causa más común de fallas en el concreto. Si el acero de tracción no está colocado en la zona en tracción de un elemento estructural este tiene muy poca capacidad para resistirla y se produce una falla. Las barras de acero de refuerzo se usan también en el concreto para propósitos diferentes al resistir la tracción. Algunas de estas son: • Resistir parte de los esfuerzos de compresión. Un ejemplo de esto es una columna de concreto muy cargada donde se usa el acero de refuerzo para re emplazar parte del concreto y reducir el tamaño de la columna cuando el área útil del piso es crítica. Losa plana (sin capiteles ni abacos) Fig. 6.5—Elementos de una edificación de concreto reforzado. Algunas veces el acero en compresión es utilizado en vigas por la misma razón. • Para resistir los esfuerzos que harían estallar el concreto que resultan de cargas de compresión muy altas, tales como el uso de acero de refuerzo en espirales y estribos en columnas. • Para resistir presiones internas en estructuras tales como tanque circulares o tuberías. • Para resistir el agrietamiento, o siendo más precisos, numerosas y pequeñas fisuras en lugar de pocas y anchas. El refuerzo debe ser de la clase correcta, en la can tidad correcta y en el sitio correcto para que cumpla su función. Planos estructurales y de colocación Los planos son una parte importante de cualquier proyecto. Planos de localización (Site Muestran la localización del edificio en la propiedad, las líneas de servicios públicos, drenajes, aceras, vías de acceso y niveles del terreno. Planos arquitectónicos drawings). Muestran el trazado general del aspecto final del edifi cio en alzado (planos que muestran las fachadas de la edificación), plantas y cortes dimensionadas completa mente, incluyendo acabados e indicando la localización de concreto arquitectónico. Planos estructurales (Engineering or structural drawings). Muestran plantas, detalles y cortes necesarios para construir la estructura del edificio. Los planos estructurales y las especificaciones para vigas, columnas, muros y cimentación muestran el tipo y resistencia del acero, las cargas vivas de servicio (las cargas que se van a colocar en la estructura), cargas muertas (el peso de la estructura), resistencia del con- CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 71
- 72. -i 3 _ 5 _ i -r- • > 3 *1 4 -u -I- r S - 1* II c~ o i í ' Fig. 6.6—Plano estructural de una losa en una dirección con viguetas. La información de los detalles de diseño de las vigas se muestra en la tabla de vigas (beam schedule) donde se ilustran las dimensiones y refuerzo de las vigas. Los detalles de diseño de las viguetas se muestran en los cortes. 72 GUIA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 73. creto, dimensiones delos elementos de concreto, recu brimiento para el refuerzo (la distancia entre el acero de refuerzo y el encofrado), juntas requeridas y cualquier otra información del diseño. La Fig. 6.6 muestra el plano estructural de una losa armada en una sola dirección. El diseño de vigas y vi gas maestras contiene información tal como el tamaño del elemento, el número y diámetro de las barras rectas y dobladas, notas sobre el doblado de las barras; la cantidad, forma y espaciamiento de los estribos y la localización de las barras superiores. El diseño de las columnas muestra el tamaño de las secciones, la canti dad, localización, resistencia y diámetro de las barras de refuerzo y los detalles donde la sección de las columnas cambia. Los empalmes del refuerzo siempre deben estar claramente definidos. Planos de colocación (Placing drawings). Muestran detalles para el corte, doblado y colocación del acero de refuerzo. El detallador (usualmente un empleado de la fábrica de barras de refuerzo) prepara los planos de colocación y la lista de barras con base en la información de los planos estructurales y las especificaciones del proyecto. La Fig. 6.7 contiene el plano de la losa que se muestra en la Fig. 6.6. Estos planos contienen la lista de barras, programación, detalles de los dobleces, detalles de la colocación, plantas y cortes. Algunas veces el acero de refuerzo de las losas del piso, zapatas, columnas y vigas se muestra mejor en el plano en una tabla denominada lista de refuerzo. Este es un resumen compacto de todas las barras mostrando la cantidad, formas y diámetros, longitudes, marcas y resistencia y los detalles de doblado. Los planos de colocación no pueden ser utilizados para la construcción de encofrados. Las únicas dimen siones que se muestran son las que se requieren para la localización apropiada del refuerzo. Los planos arqui tectónicos y estructurales deben siempre ser consultados para otras dimensiones e información ya que los planos de colocación solo sirven para suplementar los planos del contrato. Tipos de refuerzo Aunque la mayoría de los refuerzos para concreto se hacen de acero, actualmente el refuerzo para concreto puede ser fabricado de plástico y de otros materiales sintéticos. El acero de refuerzo para concreto existe en forma de barras lisas, barras corrugadas, refuerzo electrosoldado de alambre liso y corrugado, fibras de acero y tendones para preesforzado. Los tipos más utilizados para refuerzo son las barras corrugadas y el refuerzo electrosoldado de alambre liso. Otro tipo de refuerzo cuyo uso se ha incrementado es el acero para postensado. El postensado es un tema por sí Tabla 6.1— Barras de Refuerzo*. Medidas estándar en sistema métrico de ASTM Denominación de la barra Dimensiones Nominales Diámetro, mm [pulg.] Área, mm2 [pulg.2] Peso, kg/m [lb./pie] #10 [#3] 9.5 [0.375] 71 [0.11] 0.560 [0.376] #13 [#4] 12.7 [0.500] 129 [0.20] 0.944 [0.668] #16 [#5] 15.9 [0.625] 199 [0.31] 1.552 [1.043] #19 [#6] 19.1 [0.750] 284 [0.44] 2.235 [1.502] #22 [#7] 22.2 [0.875] 387 [0.60] 3.042 [2.044] #25 [#8] 25.4 [1.000] 510 [0.79] 3.973 [2.670] #29 [#9] 28.7 [1.128] 645 [1.00] 5.060 [3.400] #32 [#10] 32.3 [1.270] 819 [1.27] 6.404 [4.303] #36 [#11] 35.8 [1.410] 1006(1.56] 7.907 [5.313] #43 [#14] 43.0 (1.693] 1452 [2.25] 11.385 [7.65] #57 [#18] 57.3 [2.257] 2581 [4.00] 20.24 [13.60] *Las unidades métricas son ahora las denominaciones estándar. Puesto que muchos lectores están familiarizados con tas denominaciones de las barras en octavos de pulgada, los diámetros equivalentes y sus dimensiones nominales se muestran entre corchetes. mismo y no está incluido en detalle en este manual. Para mayor información sobre postensado recomendamos dirigirse al Post Tensioning Institute a la dirección electrónica (www.post-tensioning.org) Bajo condiciones normales el concreto reforzado tiene muy buena durabilidad. Algunas estructuras, tales como: puentes y garajes de estacionamiento localizados en el norte de los Estados Unidos y Canadá están expuestos a sales descongelantes. Las estructuras cerca del mar, expuestas al aire salino y plantas de tratamiento de aguas residuales están expuestas a un medio ambiente corrosivo. Una exposición tan severa al medio ambiente puede conducir a la corrosión del acero de refuerzo y al deterioro del concreto. El método preferido para minimizar la corrosión del acero de refuerzo es usar concreto denso, impermeable y un recubrimiento de concreto adecuado. Otra forma de prevenir la corrosión del acero es recubrirlo con un revestimiento de un material no metalizado como son las resinas epóxicas o también con una capa metálica de zinc (galvanizado). Se debe tener en cuenta que las barras recubiertas con resinas epóxicas no se adhieren tan bien al concreto. ’En 1996 se adoptaron por parte de ASTM cambios importantes en las es pecificaciones de las barras. La designación métrica del diámetro de los 11 tamaños estándar es ahora la norma. Existe una correspondencia uno a uno entre los diferentes diámetros mostrados en la Tabla 6.1. Cada barra expre sada en diámetro métrico tiene exactamente las mismas características de su correspondiente diámetro expresado en octavos de pulgada. Todo proyecto de construcción financiado con fondos Federales debe di señarse y construirse utilizando unidades métricas. Mientras que losproyectos de construcción privados no están obligados a usar unidades métricas, hoy en día solamente se fabrican en los Estados Unidos barras designadas con unidades métricas. CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 73
- 74. T F a i » 99 9 4 ' 4 * 9 4 4 4 * «• y a j’K N 1 ¿ 0 0 0 1 0 0 « o o •i ? * V * 0 Á 1 s 3 i N 9 1 ~ s N«J J n •: ’ J > 1 1 1 & B ¡ £ o « I i"i 0 * < ljt¡ 0 % ■ 4 c • 9 • « 3 • 9 v * • 4 « w a • 4 * • * 9 9 « / 9 * o ® t A 3o á? «o W v flC v flv D -n i 4 y ¡ * < J i O » u w a o $ * IV 4 « e 8/ & I 52 u ■ * « Sí H n 35 n 1 1 n 52 53 ti í í n »* r: o ¡SS a í í 3 1 Ss 2 43 SI í i <j << í í í í s « Í4 i! 00 00 0 0 00 v » ¡* nn a ce ce ** J h i ti -i ?i S i u J 1 1 I1 ll Ú 1TI I ,1 3 ' H I 2 'i s 1 t í *s p . > 1 ¿ á ’ l J * 1 5 y »•» > # K «K - • « •* r-«0 *xi A y » e r- í - 4 4 4« 0 1 * 1 N N « s i i “ t 2 i s * « c J¡ 3 i A á f S Ü A 9 1 0 - v f " r- * • « yf si « « e 3 9 - « 4 4 c N - 4 e v « 0 í 9 9 9 9 J» 9 £ s o a • 5 4 ♦ a a a a ~ ~ ~ ~ 3 N - - y » - - - - - - ¡ O 3 ¡o * o s 4 s C s 9 c t V => o z 2 y o Q "1 3 s S C E 0. o o z U O 2 Q -i 3 i u ñ í l l i í t " S .► s 5 g í ABC | 5 ^ ¡ i § o 3 - s 1 ; ” JK¿¿ s S H l í m u < < OQ - • - i t-------- " ’ * 9 > » - '4 ■¡ » f- -S « > 5 + 1 S 9 o 0 ~ < * « 1 e V * A A t A n 0 -- * • í -» 0 ♦ e * c y O e s < c i T c o 0 ■ 9 e T 9 O « e í - e c y- - 5 - - - í - - (0 f l- < 0 - - - i s T • 9 • 7 A F C vt •9 c 4 ? 2 4 4 9 A I * •) t c yl r- m •i 4 m *y IO r- 4 « i 5 3 2 l ; s p. 3 1 C í 1 _ s í 1 0 5 ! $ 4 5 í C < •9 o 0 Fig. 6.7—Plano de colocación del refuerzo de una losa armada en una dirección con viguetas. Hay tablas de listado de refuerzo independientes para las vigas y las viguetas. En éstas se muestran todos los detalles del refuerzo. (Note que los diámetros de las barras están en octavos de pulgada). 74 GUIA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD OK4WIVI. r -i
- 75. Resaltes principales Letra osímbolo de la siderúrgica Diámetro de la barra (#25 en este caso) Tipo de acero* S para lingote (A615M) W para baja aleación (A706M) Indicación del Grado (resistencia) >Resalte del Grado (una sola línea) ‘ Barras marcadas SW cumplen tanto A615M como A706M GRADO 420 Resaltes principales Letra o símbolo de la siderúrgica Diámetro de la barra (#43 en este caso) Tipo de acero* S para lingote (A615M) Indicación del Grado (resistencia) Resaltes del Grado (dos líneas) GRADO 520 Fig. 6.8—Marcas de identificación para barras de refuerzo (sistema métrico). Figura cortesía del Concrete Reinforcing Steel Institute - CRSI. Las barras recubiertas requieren de mucho cuidado durante la construcción para m inim izar que el revestimiento se dañe. Las barras de acero de refuerzo recubiertas con resinas epóxicas deben ser manejadas, almacenadas y colocadas con sumo cuidado, mucho más que las que no están revestidas. Se deben usar alambres anticorrosivos para los amarres y otros accesorios de instalación; por lo demás, la operación para colocarlas es similar a las de barras sin revestimiento. Las barras recubiertas con resinas epóxicas deben ser cortadas con una sierra de banda, se debe retocar el revestimiento de las barras antes de colocarlas y nunca se deben calentar ni cortar con soplete. Las barras corrugadas son barras de acero redondas con salientes (más apropiado es llamarlas deforma ciones) sobre la superficie de la barra. Estas defor maciones proporcionan una mejor adherencia entre el concreto y el acero. Las barras corrugadas son el tipo de acero reforzado de mayor uso en concreto es tructural. Hay 11 diámetros ASTM de barras estándar (Tabla 6.1)1. Históricamente en las barras convencio nales americanas el número de la barra indicaba el diámetro nominal de la barra en octavos de pulgada de tal manera que una barra # 8 era una barra de una pulgada de diámetro. Para barras bajo designación métrica el número denota el diámetro aproximado de la barra en milímetros de tal manera que una barra # 16 tiene 16 milímetros de diámetro aproximadamente. El diámetro aproximado de las barras relacionado en la Tabla 6.1 puede ayudar al contratista y a los tra bajadores de refuerzo a identificar el diámetro de las barras cuando la marca de laminación en la barra no está clara o el rótulo del grupo de barras se ha extraviado. Las barras son normalmente suministradas en dos resistencias del acero: Grado 420 y Grado 520. Tienen una resistencia a la fluencia de 420 MPa (60,900 Ib./ pulg.2) y 520 MPa (75,400 lb./pulg.2), respectivamente. Cada grado tiene una resistencia a la fluencia específica y una resistencia última a la tracción. La resistencia a la fluencia es el esfuerzo hasta el cual el acero se elonga y luego al descargarlo regresa a su longitud original (algo semejante a cuando se estira un caucho). La resistencia última a la tracción es la carga a la cual el acero se rompe. Las barras se fabrican con acero de cuatro tipos diferentes: lingote de acero, acero de baja aleación, acero para rieles y acero para ejes, siguiendo las especificaciones estándar desarrolladas por ASTM. Las clases y tipos de acero están identificados sobre las barras para asegurar su uso apropiado donde se requiere en la estructura. La clase aparece rotulada en los paquetes con colores de codificación y en la factura de despacho. El ingeniero debe indicar claramente en las es pecificaciones o en los planos las clases requeridas para las diferentes partes de la estructura de con creto reforzado. Es sumamente importante que la cuadrilla de trabajo del contratista no confunda donde va colocada cada clase de barra de acero. Identificación de las barras Todas las barras corrugadas de acero de refuerzo deben estar marcadas e identificadas con símbolos colo cados durante el proceso de laminación sobre uno de los lados de cada barra (Fig. 6.8). Los símbolos consisten en una letra que identifica la siderúrgica que produjo las barras, el número que indica el diámetro de la barra, una marca que determina el tipo de acero y otra marca que indica el grado (resistencia) del acero. La marca del grado para acero Grado 420, bien puede el número 4 o una simple línea (un resalte extra). El trabajador debe estar seguro que los grados y los diferentes diámetros están colocado donde indican los planos. Refuerzo electrosoldado de alambre Otro tipo de refüerzo es el refuerzo electrosoldado de alambre. Uno de los usos principales de esta clase de refuerzo es en losas sobre el terreno, permitiendo una mayor separación entre las juntas de control. Consiste CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 75
- 76. f ANCHO TOTAL Extensiones laterales— Pueden ser de diferentes longitudes, según se requiera. Estas extensiones están limitadas en su longitud por el ancho total Al AMBRI: TRANSVERSAL 6 X12 / r Espaciamiento longitudinal Extensiones en los extremos — La suma de las longitudes de las entre alambres en puig. extensiones en los extremos debe ser igual al espaciamiento entre alambres transversales. A menos que se especifique lo contrario, la extensión en cada Espaciamiento transversal uno de los extremos debe ser igual a la mitad del espaciamiento entre entre a|ambres en pulg. alambres transversales. W16 x W8 t Tamaño de! alambre longitudinal Tamaño del alambre transversal Fig. 6.9—Refuerzo electrosoldado de alambre y estilo típico de su designación. La letra W designa alambres lisos y D indica los corrugados. El número que sigue a la letra designa el tamaño del alambre e indica el área de la sección del alambre en centésimas de pulg.2 en mallas rectangulares o cuadradas de alambres con todas sus intersecciones soldadas en fábrica. Se utilizan alambres lisos o corrugados. El refuerzo de alambre elec trosoldado, con frecuencia es llamado incorrectamente “malla electrosoldada.” Las distancias entre alambres y sus diámetros están identificados por su designación. En la Fig. 6.9 se da un ejemplo de designación, explicando el significado de los términos utilizados. El refuerzo electrosoldado se despacha en rollos o en hojas. Otros tipos de concreto reforzado Hay otros dos tipos de concreto reforzado utilizados para aplicaciones especiales: el concreto reforzado con fibras y el ferrocemento. El concreto reforzado con fibras (fiber-reinforced concrete). Contiene fibras dispersas orientadas alea toriamente que se agregan al concreto. Las fibras han sido utilizadas para reforzar materiales frágiles desde los tiempos bíblicos — paja en el barro para producir adobe y pelos de caballo en el yeso. Las fibras en el concreto comenzaron a usarse comercialmente a me diados de la década de 1960 y las fibras sintéticas y de vidrio a comienzos de la década de 1980. Mientras que el concreto reforzado con fibras puede denominarse por el tipo de material de la fibra (acero, polipropileno, vidrio etc.) las fibras pueden describirse también como “micro” y “macro.” Las fibras de acero y algunas fibras sintéticas son macrofibras si sus diámetros son mayores que 0.01 pulg. (0.25 mm) y microfibras si sus diámetros son menores. Las fibras de vidrio resistentes al ataque alcalino son utilizadas principalmente para producir paneles de fachada muy delgados por aspersión . Esta clase de refuerzo no se volverá a mencionar en el pre sente documento. Recientemente los sistemas de fibras híbridas han encontrado acogida. Se trata de mezclas de macrofibras y microfibras, algunas del mismo material y otras mezclando fibras de acero y fibras sintéticas, para lograr los beneficios de los dos tipos de fibras. El concreto reforzado con fibras puede especificarse usando la norma ASTM C 1116, la cual es similar a la muy conocida especificación para concreto premez clados C 94. La C 1116 describe tres tipos de concreto reforzado con fibras: Tipo I - reforzado con fibras de acero, Tipo II - reforzado con fibras de vidrio y Tipo III - reforzado con fibras sintéticas. En la norma C 1116 se presentan, también, las especificaciones de las fibras mismas. Las macro fibras han sido empleadas para mejorar las propiedades mecánicas del concreto endurecido, espe cíficamente la capacidad del compuesto para soportar cargas después de agrietarse. Esta propiedad se conoce como tenacidad y se manifiesta por la capacidad de los materiales para absorber energía. Las mejorías incluyen: aumento de la tenacidad a la flexión y de la resistencia a la fatiga, aumento de la resistencia a las fuerzas cortantes y al impacto y por la capacidad de controlar y redistribuir microfisuras. Esta última característica proporciona al compuesto unas “bisagras” micro plásticas que pueden 76 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 77. redistribuir los esfuerzosy los momentos en una sección proporcionando así una mayor capacidad de carga. De otra parte, las microfibras sintéticas en dosifica ciones relativamente bajas, proporcionan resistencia a la fisuración por retracción y temperatura en concretos a edad temprana. Adicionalmente, debido a su cantidad dentro del concreto proporcionan resistencia al asenta miento y controlan uniformemente la tasa de exudación, lo cual ayuda a impedir el agrietamiento inicial sobre las barras y el acabado uniforme en losas sobre el terreno. En dosificaciones mayores las microfibras sintéticas pueden dar una mayor tenacidad al concreto. Las fibras de micropolipropileno también prevén el descascara miento explosivo del concreto sometido a fuego de alta temperatura. Las fibras son adicionadas al concreto en las plantas de premezclado ya sea en la planta o en el camión después que todos los demás componentes han sido añadidos. Las fibras también pueden añadirse al camión mezclador en la obra, pero deben mezclarse por un mínimo de 5 minutos adicionales a la velocidad de mezclado. Los distribuidores de fibras han desarrollado un dispensador automático que asegura la adición de la dosis especificada en el tiempo apropiado. A través de los fabricantes de fibras se puede obtener más información al respecto. Dependiendo del tipo de fibra y su dosificación puede ser necesario ajustar la mezcla para sacar el mejor provecho de las fibras. Los fabricantes, en general, disponen de personal para asesorar en este procedimiento. Las losas de concreto sobre el terreno incluyendo pavimentos, reparación de la capa de rodadura y recu brimientos de substitución son las mayores aplicaciones en concreto reforzado con fibras para ambos tipos de macrofibras y microfibras. Recientemente se han de sarrollado sistemas de fibras mezcladas o híbridas para poder obtener las ventajas de sus propiedades al com binarse. Más y más estos tipos de combinaciones son la alternativa preferida contra un sistema de refuerzo con vencional en losas comerciales y particularmente para losas compuestas que utilizan tableros metálicos (steel deck) (Composite Metal Decks CMD, por sus siglas en inglés) en construcción de edificios. Con el auspicio del Steel Deck fnstitute - SDI, estos híbridos están siendo utilizados como alternativa al refuerzo electrosoldado requerido anteriormente, por el mismo instituto. El uso de las fibras de acero en pisos industriales de uso pesado se ha generalizado hoy en día y el refuerzo con fibras de acero en pavimentos, tableros de puentes y en pistas y plataformas de aeropuertos está aumentando por la capacidad del material de mejorar el desempeño y durabilidad del concreto. Los fabricantes de fibras han desarrollado programas de computador para ayudar en el diseño de estas losas y sistemas de pavimentación. Después de las losas, los prefabricados, el concreto lanzado, los muros con encofrado de concreto aislante y las aplicaciones en elementos resistentes a explosiones, son los mayores usuarios de fibras. Muchos productos prefabricados se refuerzan únicamente ya sea con mi crofibras o macrofibras, incluyendo: tanques sépticos y cajas y tuberías para sistemas de servicios públicos. El concreto lanzado reforzado con fibras de acero se ha utilizado desde comienzos de la década de 1970 en todo el mundo para estabilizar laderas y contener el suelo en túneles y minería, para revestimiento de canales y mejoramiento de la sismo resistencia de estructuras. Recientemente, los macrosintéticos están reemplazando las fibras de acero en algunas de sus aplicaciones debido a su mejor desempeño resistiendo deformaciones altas y por ser fáciles de utilizar. Tanto AC1 como ASTM han establecido comités para desarrollar documentos y normas que faciliten el uso de concreto reforzado con fibras, como son el Comité 544 de ACI y el subcomité C09.42 de ASTM. Otros comités de ACI, tales como ACI 302 de construcción de pisos y ACI 506 de concreto lanzado, cubren el uso del concreto reforzado con fibras dentro de su alcance. El Japan Concrete Institute también publica normas sobre el uso y ensayo del concreto reforzado con fibras. Quizás, la mejor fuente de información actualizada son los fabricantes de fibras. En www.fibermesh.com se presenta información al respecto. Ferrocemento (Ferrocement). Es un tipo de concreto reforzado utilizado en elementos de pared delgada con sistente en mortero de cemento reforzado por varias ca pas de malla de acero de alambres de diámetro pequeño espaciados muy cerca. Esta malla también puede ser de materiales no metálicos. La construcción del ferrocemento sigue cuatro pasos • Construcción del marco o esqueleto. • Colocación de barras y mallas dentro del marco. • Colocación del mortero. • Curado del mortero. El mortero puede ser lanzado o aplicado manual mente. Es un procedimiento de construcción que requiere mucha mano de obra. En el ferrocemento no se requieren encofrados y por lo tanto es apropiado para superficies curvas como cáscaras y elementos sin encofrado. El ferrocemento tieneuna buenarelación entre esfuerzos a tracción y peso propio y un excelente comportamiento respecto a la fisuración. Esto significaque las estructuras de ferrocemento son relativamente livianas e impermeables. Es un material atractivo para la construcción de casas pre fabricadas, tanquespequeños, botes, cascarones, elementos prefabricados para cubiertas y piscinas. Corte y doblado de las barras de refuerzo (Fabrication) El corte y doblado de barras de refuerzo (denominado en inglés “fabrication”) implica no solo cortar y doblar las barras sino su agrupación en paquetes marcados ade- CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 77
- 78. 1. Todas lasdimensiones son fuera-fuera con la excepción de A o G en los ganchos estándar de 180° y 135°. 2. La dimensión J en los ganchos de 180° solo se muestra cuando hay necesidad de restringir el tamaño del gancho y en todos los otros casos se deben usar las dimensiones del gancho estándar. 3. Cuando no se muestre J, debe ser menor o igual a H en los Tipos número 3, 5 y 22. Se deben indicar los casos en los cuales J puede exceder a H. 4. En ios estribos, la dimensión H debe indicarse cuando se requiera para que <el estribo quede embebido en el concreto. 5. Cuando las barras deban doblarse cumpliendo tolerancias más estrictas que las tolerancias normales, las dimensiones de los dobleces deben incluir las tolerancias exigidas. 6. Los números circunscritos por círculos indican los diferentes Tipos. 7. En la Sección 3.7.1 se indican los diámetros mínimos de doblez. Para las dimensiones recomendadas para los ganchos debe consultarse la Tabla L 8. Los Tipos SI a S6, S11, TI a T3 y Tó a T9 solo aplican a las barras con diámetros #10 a #25 (métricos) únicamente. A menos que se indique lo contrario, el diámetro D es el mismo en todos los dobleces y ganchos de la barra, VISTA A MAYOR ESCALA MOSTRANDO LOS DETALLES DEL DOBLADO DE LAS BARRAS Cuando la inclinación sea diferente de 45°, se deben indicar los valores de las dimensiones H y K. Fig. 6.10—Dobleces de barras típicos. Los números dentro de un círculo denotan los diferentes Tipos (ACI 315). 78 GUÍADEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 79. diadamente para fácilidentificación y manejo en la obra. Las barras se pueden cortar y doblar en los talleres del suministrador o en la obra, pero es preferible hacer este trabajo en taller donde es más fácil establecer controles de producción industrializada. Las barras deben ser dobladas con máquina. La uti lización de dobleces manuales debe limitarse solamente a los de ajuste durante la colocación. Las barras se cortan en las longitudes requeridas en el taller por medio de cizallas mecánicas. Las barras pueden también cortarse en obra con una cizalla o con sierras manuales. Los tipos de doblez más comunes se ilustran en la Fig. 6.10. Se ha dado un número de Tipo a cada uno de los diferentes dobleces. Los operarios de fabricación identi fican los tipos de doblez en los planos de instalación del refuerzo o en los listados de barras. La referencia de un Tipo de doblez indica inmediatamente la forma general de la barra. Las barras dobladas deben ser revisadas para garantizar que su diámetro, longitud, dimensiones y diámetro de doblado se reproducen correctamente. Se usan ganchos al final de las barras cuando no hay suficiente empotramiento para anclarlas adecuadamente. Un gancho de 90° es el preferido por muchos suminis tradores y trabajadores porque es el más fácil de doblar y de colocar. Para evitar un debilitamiento de la barra durante el doblado, éste no debe ser muy cerrado. El diámetro o radio del doblez medido en el interior de la barra se expresa usualmente como un múltiplo del diámetro nominal de la barra. Los diámetros mínimos para dobleces especificados en el Reglamento A C I318 son: Barras #3 hasta #8 (octavos de pulg.) #10 hasta #25 (métrico) 6 diámetros Barras #9, #10, #11 (octavos de pulg.) #29, #32, #36 (métrico) 8 diámetros Barras #14, #18 (octavos de pulg.) #43 y #57 (mé trico) 10 diámetros Estribos y amarras Barras #3, #4, #5 (octavos de pulg.) #10 , #13, #16 (métrico) 4 diámetros No es aconsejable tratar de enderezar una barra previa mente doblada pues hace que el acero se vuelva frágil. Tolerancias de corte y doblado Ciertas tolerancias son necesarias en los talleres donde se lleva a cabo el corte y doblado del refuerzo, tanto para la longitud de las barras rectas como para las dimensiones de las barras dobladas. Estas tolerancias deben ser tenidas en cuenta por el ingeniero en el diseño, por el contratista en la construc ción de encofrados y por los trabajadores que colocan las barras en los encofrados. Despacho y rotulado Las barras usualmente se despachan en paquetes. Cada paquete contiene barras de un diámetro, longitud y tipo de doblez, amarradas entre si por medio de alambre. Un grupo de paquetes se denomina una “alzada” (lift en inglés). En la obra las alzadas son grupos de paquetes de barras de refuerzo, tal y como las necesita el contratista para su manejo. Cada paquete tiene un rótulo. Cada rótulo identifica al comprador, contiene la lista de las barras indicando su cantidad, resistencia, diámetro y longitud para las barras rectas y además el tipo de doblez para las barras dobladas. La marca de la barra en el rótulo debe coincidir con la marca de la lista y con los planos de colocación. Un sistema de marcado se relaciona con las diferentes partes de la estructura. Por ejemplo, “1B4” indica que la barra está localizada en la viga número 4 del primer piso. Las designaciones alfabéticas más comunes son: B para vigas (beams), C para columnas (columns), F para zapatas (footings), G para vigas maestras (girders), J para viguetas (joists) ,L para dinteles (Untéis), S para losas (slabs) y W para muros (walls). Otro sistema de marcado designa el piso, tipo del componente, diámetro de la barra y número de la barra. Por ejemplo: “1B604” indicaría lo siguiente: viga del primer piso, barra de diámetro # 6 designada con el número 4. El contratista debe saber con certeza que sistema se está utilizando en el proyecto. Almacenamiento y manejo de las barras de refuerzo en la obra El pedido de refuerzo a un fabricante o suministrador de refuerzo debe hacerse con la debida anticipación y teniendo en cuenta que se requiere tiempo para elaborar los detalles, la aprobación de los planos de instalación, el corte, el doblado y el despacho, de tal manera que todo se ajuste con la programación de la obra. Dependiendo del tipo de obra, las barras de refüerzo pueden almacenarse en la obra o ser despachadas diariamente para cumplir con la programación. Al ser descargado el material los trabajadores del contratista deben verificar que los paquetes coincidan con la lista de despacho. El momento para detectar si faltan barras de refüerzo es antes de comenzar su instalación. Cuando las barras se van a descargar en una zona de almacenamiento, ésta debe ubicarse de tal manera que CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 79
- 80. 3 pulg. (75mm) u If r 2_l3 pu!g. jpu w m jw »v j/^-t'(7 5m m ) Tienda" Figura I— 'Zapatas 1-1/2 pulg. (38 mm) al exterior de la espiral, - barras #6 a #18 (#19 a #57 mm) barras #6 a #18 (#19 a #57 mm)’ 2 pulg. ($0 mm) -Cara interior 3/4 pulg. (19 mm) mínimo barra #5 (#16 mm) y menores: 1-1/2 pulg. (38 mm) Figura 3—Columnas 1-1/2 pulg. (38 mm) para barras #14 y #18 (#43 y #57 mm) Figura!—Muros 1-1/2 pulg. (38 mm) 1-1/2 pulg. (38 mm) ♦ pulg. (19 mm) Figura 5—Losas ‘3/4 pulg. (19 mm) Figura 6— Viguetas Fig. 6.11— Requisitos de recubrimiento mínimo. (Figura cortesía de Concrete Reinforcing Steel Institute). nación se considera normal y no hace daño, pero una capa más gruesa o escamas sueltas deben ser retiradas previamente cepillando las barras. La manipulación y manejo normal del acero de refuerzo es generalmente suficiente para que las partículas de óxido caigan. Las capas de lodo deben lavarse. Las grasas y los aceites de máquinas deben removerse con un soplete sin sobreca lentar las barras, o limpiarlas con un solvente. El agente desmoldante se debe aplicar a los enco frados antes de colocar el acero de refuerzo. Se deben tomar todas las precauciones posibles para mantener al acero libre de contaminación con el agente desmol dante, sin embargo, si un poco de agente cae sobre el acero probablemente no le hace daño. Para más infor mación sobre diferentes materiales que pueden afectar la superficie de las barras de refuerzo y como influyen en la adherencia, debe revisarse el documento “ASCC Position Statement # 3 ” (Apéndice A). sea de fácil acceso para los camiones de despacho y para las grúas en su posterior desplazamiento durante la instalación en la estructura. Las barras deben almacenarse sobre durmientes de madera para evitar su contaminación con agua y barro. Deben evitarse condiciones de almace namiento que puedan ocasionar oxidación a las barras. Las barras deben almacenarse de una manera lógica por diámetro y longitud y dejando los rótulos del mismo lado para facilitar su identificación. Cuando se abre un paquete de barras y se utiliza solamente una parte, el resto debe permanecer con la barra que tiene el rótulo para no perder la identificación. Además, es aconsejable tachar el número con la cantidad original y anotar el número de barras restantes del paquete en el rótulo. Se pueden obtener ahorros considerables si los pa quetes de barras de refuerzo son llevados directamente del camión de despacho al sitio donde se van a colocar. Debe verificarse que el área donde se van a descargar los paquetes puede resistir la carga adicional. Las barras no deben ser almacenadas sobre los en cofrados y cimbras sin la aprobación de su diseñador. La carga de diseño para encofrados y cimbras de losas aéreas corresponde a la carga muerta de la losa más una carga viva de construcción, usualmente del orden de 50 lb./pie2(2.5 kN/m2) . La carga de los paquetes de barras de refuerzo puede sobrecargar el encofrado y las cimbras. El almacenamiento puede hacerse de forma segura colocando durmientes y distribuyendo la carga adecuadamente. Antes que las barras de refuerzo sean colocadas muchos inspectores exigen que la superficie de las barras esté libre de cualquier material que impida la adherencia adecuada entre el concreto y el acero. Esto incluye, aceite, lodo, partículas sueltas de óxido, escamas sueltas de laminación, pintura y mortero seco que puede haber salpicado las barras. Una capa delgada de óxido o de escamas de lami- Recubrimiento de concreto Se necesita un recubrimiento de concreto (distancia entre la superficie externa de la barra y la superficie del concreto) para proteger el acero de refuerzo de daños y oxidación cuando el elemento de concreto está expuesto a la intemperie, al agua, al suelo de fundación, a productos químicos agresivos, de daños causados por el fuego y para que desarrolle su resistencia por adherencia con el concreto. Los requisitos de recubrimiento mínimo (Fig. 6.11) usualmente están listados en las especificaciones del proyecto o se muestran en los planos. Cuando no están especificados se deben cumplir los siguientes requisitos mínimos de recubrimiento. Para concreto construido contra la tierra y permanentemente expuesto a ella (como zapatas) 3 pulg. (75 mm) Para concreto expuesto a la intemperie o la tierra (como muros de sótanos) Barras #6 hasta #18 (#19 hasta #57 métrico) 2 pulg. (50 mm) Barras #5 (#16 métrica), alambre W31/ D31 (MW200/MD200) o menorers 1-1/2 pulg. (38 mm) Para concreto no expuesto a la intem perie o en contacto la tierra Losas, muros y viguetas Barras #14 y #18 (#43 y #57 métricas) 1-1/2 pulg. (38 mm) Barras #11 (#36 métrica) y menores 3/4 pulg. (19 mm) 80 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 81. Vigas y columnas(refuerzo principal, estribos y espirales) 1- 1/2 pulg. (38 mm) Para las barras en paquete (grupos de barras parale las amarradas y en contacto) la protección mínima del concreto es igual al diámetro equivalente del paquete (diámetro de un círculo que tiene un área igual a la de todas las barras que componen el paquete) pero no hay necesidad que sea más de 2 pulg. (50 mm). Para concreto construido contra la tierra y en contacto permanente con él, el recubrimiento mínimo de las barras en paquete debe ser 3 pulg. (75 mm). En ambientes corrosivos o en exposiciones severas al medio ambiente, el recubrimiento mínimo debe ser 2 pulg. (50 mm) para muros y losas y 2-1/2 pulg. (64 mm) para otros miembros. Tolerancias en la colocación del acero de refuerzo El refuerzo debe ser colocado con cuidado y precisión tal como se muestra en los planos de colocación y debe ser asegurado en posición antes que el concreto sea colocado. La resistencia de cualquier elemento de concreto puede afectarse si el refuerzo está ligeramente fuera de la posición indicada. Por ejemplo, levantar las barras de la parte superior o bajar las de la parte inferior en 1/2 pulg. (13 mm) más de lo especificado en una losa de 6 pulg. (150 mm) de espesor podría reducir su capacidad de carga en un 20% aproximadamente. El ACI 117 “Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials” en su Sección 2.2 especifica las tolerancias para la colocación de acero de refuerzo, incluyendo las tolerancias para el recubrimiento mínimo de concreto y la localización del refuerzo en losas, vigas, muros y columnas. Se entiende que estas son tolerancias para las dimensiones de colocación y no para las dimensiones mismas, las cuales están especificadas en elACI 318. Las tolerancias de colocación son como siguen: La distancia libre a los lados de los encofrados y a las superficies de concreto resultantes y la distancia libre a la parte inferior del concreto resultante en la dirección de tolerancia: Cuando el tamaño del elemento es menos de 4 pulg. (100 mm) +1/4 pulg./ -3/8 pulg. (+6 mm/-9 mm) Cuando el tamaño del elemento es mayor de 4 pulg. (100 mm) pero menor de 12 pulg. (300 mm) 3/8 pulg. (9 mm) Cuando el tamaño del elemento es mayor de 12 pulg. (300 mm) pero menos de 2 pies (600 mm) 1/2 pulg. (12 mm) Cuando el tamaño del elemento es mayor de 2 pies (600 mm) 1pulg. (25 mm) Recubrimiento de concreto medido perpendicular mente a la superficie del concreto en la dirección de la tolerancia: Cuando el tamaño del elemento es de 12 pulg. (300 mm) o menos -3/8 pulg. (-9 mm) Cuando el tamaño del elemento es mayor de 12 pulg. (300 mm) -1/2 pulg. (12 mm) Estas tolerancias, sin embargo, no pueden ser utiliza das para reducir el recubrimiento más de un tercio del especificado en los planos de diseños y las especificacio nes y la reducción del recubrimiento en la parte inferior de los elementos no debe exceder 1/4 de pulg. (6 mm). Dada la importancia para durabilidad y protección contra el fuego se usa una tolerancia menor para la distancia libre mínima a la parte inferior de los elementos. Pueden especificarse tolerancias más estrictas en concreto preesforzado con el fin de obtener un mejor control de las contraflechas. La contraflecha se define como una curvatura ligera de una viga o encofrado (u sualmente hacia arriba) para compensar anticipadamente la deflexión del elemento estructural. La tolerancia para la localización longitudinal de los extremos y dobleces del refuerzo es 2 pulg. (50 mm) excepto en extremos discontinuos del elemento donde la tolerancia es solo 1/2 pulg. (12 mm) (Fig. 6.12). Las barras paralelas en una capa deben estar separa das para permitir que el concreto fluya fácilmente entre las barras y entre las barras y los encofrados sin formar hormigueros (vacíos en el concreto cuando el mortero no llena los espacios entre los agregados). La distancia mínima entre barras paralelas debe ser igual al tamaño del agregado grueso o el diámetro de la barra, pero no menor de 1 pulg. (25 mm). En muros o losas una tolerancia razonable en la separación de barras individuales es de 3 pulg. (75 mm). Esta tolerancia es en general apropiada para poder mover las barras alrededor de aperturas, tuberías o elementos embebidos. Sin embargo, es muy importante que no se eliminen barras. El problema más grave relacionado con la colocación de barras ocurre con las barras superiores y por lo tanto debe tenerse mucho cuidado para que queden en su posición. Pequeñas variaciones en la altura de las barras superiores pueden modificar la resistencia de una viga. CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 81
- 82. Si se requierentolerancias más estrictas, éstas deben estar indicadas en los planos estructurales Fig. 6.12—Tolerancias de colocación. (Figura cortesía del Concrete Reinforcing Steel Institute). Fig. 6.13—Usualmente el refuerzo es amarrado y asegurado en posición cuando un lado del encofrado del muro ya está colocado. Las barras superiores deben ser colocadas dentro de 1/4 de pulg. (6 mm) de la altura especificada. Algunas veces las barras superiores interfieren con otras barras o con los conductos debajo del piso o las cajas o tubos de conducción eléctrica. Esto generalmente es previsto por el diseñador y se toman las medidas necesarias en los planos estructurales. Si se presenta una situación donde las barras superiores no pueden colocarse dentro de la tolerancia permitida de 1/4 de pulg. (6 mm), el contratista debe dar aviso al inspector y al ingeniero. El ingeniero es responsable de hacer los ajustes que sean necesarios para que no disminuya la resistencia de la viga o de la losa. En estos casos el in geniero debe suministrar instrucciones escritas a través de un memorando o de un esquema. Una variación de ±1 pulg. (±25 mm) es permisible en la colocación de estribos. Esta tolerancia no es acumulable y cada estribo de un grupo debe estar dentro de 1 pulg. (25 mm) en cualquier dirección de la localización señalada en los planos. Colocación del refuerzo El acero de refuerzo debe ser colocado, amarrado e inspeccionado antes de iniciar la colocación del concreto. Frecuentemente en las obras ocurre maltrato de las barras y del refuerzo electrosoldado y por esta razón debe ser inspeccionado y revisado para verificar que si está en la posición adecuada. El refuerzo movido fuera de posición debe ser reubicado apropiadamente antes de colocar el concreto. Las barras individuales de refuerzo pueden ser in staladas directamente en la posición especificada en las losas, muros, vigas y columnas. El refuerzo puede también ensamblarse previamente en parrillas y cajas e izado como una sola unidad a su posición. El refuerzo horizontal de las zapatas se debe colocar manteniendo el espacio libre con el suelo y los lados. Las barras de refuerzo se deben apoyar en pequeños bloques de concreto (de aproximadamente 3 pulg.2[2000 mm2].) o sobre sillas de plástico. Los espigos verticales (dowels) que se extienden de la parte superior de la zapata a muros y columnas que se construirán posteriormente se deben colocar y asegu rar en la parte superior de la zapata antes de colocar el concreto. Esto puede lograrse amarrándolos a las barras horizontales con alambre y sosteniéndolos en posición asegurándolos al encofrado lateral de la zapata. Una plantilla asegurada a la parte superior del encofrado pu ede servir también para sostener los espigos en posición. El clavar los espigos dentro del concreto fresco no asegura un anclaje apropiado ni la consolidación del concreto alrededor de ellos. En muros donde el único propósito de los espigos es sostener en posición el re fuerzo vertical pero sin ningún fin estructural, se pueden utilizar espigos clavados pero hay que vibrar el concreto después de colocarlos para asegurar la consolidación alrededor de la barra. Cuando se está colocando el acero de refuerzo en construcción de muros el encofrado externo usual mente está ya colocado en posición cuando se coloca el refuerzo (Fig. 6.13) y luego se instala y asegura en posición el encofrado interior del muro. En muchas ocasiones el contratista puede sugerirle al ingeniero y a quien produce los planos de taller una disposición más simple del refuerzo horizontal de los muros para facilitar su colocación y la del concreto (tales como barras de 82 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 83. Fig. 6.14—Los amarresde alambre más comunes. (Figura cortesía del Concrete Reinforcing Steel Institute). mayor diámetro con separaciones mayores). En columnas, las barras de refuerzo pueden ser preen sambladas, colocadas en posición y después se instala el encofrado de la columna alrededor. Alternativamente, los encofrados pueden instalarse primero y luego la canasta de refuerzo selevantay colocaenposicióndentrodel encofrado. Las barras de refuerzo deben estar aseguradas en posición mientras se coloca el concreto. Esto se logra amarrando las barras entre ellas en algunas interseccio nes con alambre de amarre, usualmente alambre negro calibre No. 16 (0.062 pulg. = 1.6 mm de diámetro). Los alambres de amarre no tienen función estructural alguna y sirven solamente para asegurar las barras en posición. No es necesario amarrar todas las intersec ciones, sólo un número suficiente para que las barras están aseguradas rígidamente en posición durante la colocación del concreto. Las barras que son preen sambladas en canastas y que son izadas a su posición requieren más amarres que aquellas que se ensamblan en su sitio. Hay diferentes tipos de amarres para las barras. Al gunos de ellos se muestran en la Fig. 6.14. Los de Tipo A, llamados amarres sencillos (single ties), son los más simples y normalmente son utilizados en ensamblajes horizontales planos. Los de Tipo B, llamados de en volver y broche (wrap-and-snap ties), son para amarrar el refuerzo de muros. Los de Tipo C, en forma de mon tura o en “U” (saddle or U ties), son más complicados y se usan para amarrar las barras de zapatas, para armar parrillas de barras con ganchos y sostener los ganchos orientados adecuadamente y para asegurar los estribos de columnas a las barras verticales. Los de Tipo D, lla mados de envoltura y montura (wrap-and-saddle ties), son semejantes a los amarres Tipo C y se utilizan para asegurar parrillas de barras gruesas que son levantadas con grúa. Los de Tipo E, en forma de ocho (figure eight ties), pueden ser utilizados en muros en lugar de los de envolver y broche. Se debe tener mucho cuidado en doblar o aplanar los extremos de los alambres de amarre para prevenir que enganchen la ropa y tener cuidado que no toquen la cara del encofrado y causen manchas de óxido en la superficie del concreto. Soportes de barras y distanciadores Todo refuerzo debe permanecer en la posición ade cuada y mantenerse a la distancia requerida de los enco frados antes y durante la colocación del concreto. Con frecuencia la posición adecuada de las barras de refuerzo superiores es pasada por alto y esto puede comprometer la resistencia de la estructura. La localización de las ba rras debe ser comparada y verificada con la consignada en los planos estructurales y de colocación. Se debe comparar y verificar aleatoriamente la posición de las barras superiores con la de los planos para garantizar la integridad del diseño. Los soportes de barras (llamados también sillas) hechos de alambre de acero, plástico o concreto prefa bricado son utilizados para apoyar las barras de refuerzo horizontales. Los soportes de alambre están clasificados en cuatro clases de acuerdo a su protección contra la corrosión: Clase 1 (máxima protección) — Estos soportes se usan cuando el concreto está sometido a un grado de exposición moderado a severo o donde el concreto va ser limpiado con chorro de arena o raspado ligeramente. Clase 2 (protección Moderada) — Los soportes son hechos de acero inoxidable. El soporte completo puede ser de acero inoxidable o solamente las puntas. Estos soportes se usan para exposiciones moderadas o en condiciones donde se hace un pulimento ligero o limpiado con chorro de arena. Clase 3 (sin Protección) — Los soportes están hechos de alambre de acero que no ofrece protección contra la corrosión. Esta clase se utiliza cuando se pueden aceptar manchas en la superficie del concreto o cuando ésta van a quedar cubierta más tarde. En losas generalmente se utilizan levantadores (slab bolsters) para sostener el refuerzo del fondo y sillas altas (high chairs) para sostener el refuerzo superior. Los bloques de concreto prefabricado también se utilizan como soporte de barras y vienen en tres estilos: bloques corrientes, bloques con alambres en el centro y bloques en forma de espigo. Los soportes plásticos están disponibles en una gran variedad de formas y funcionan de forma similar a los de alambre. Algunas veces se usan varias clases de soportes en el mismo proyecto de modo que la clase para cada parte del proyecto y su uso debe seguir lo indicado en los planos de colocación. Con frecuencia los soportes no están CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 83
- 84. Fig. 6.15—Separadores plásticoslaterales del encofrado que se abrochan a la barra de refuerzo y mantienen la distancia requerida entre la barra y la cara del concreto. Barias horia»niak'jt Espigos de la zapata Empalmes por traslapo de las barras empalmados por traslapo con horizontales del muro, las barras las barras verticales del muro longitudinales de la zapata y los espigos Refuerzo de temperatura Refuerzo principal Longitud de embebido • •Empalme por traslapo en tracción Losa con refuerzo de retracción y temperatura Longitud de embebido - Alambres longitudinales -.7 1 : - r ~ : iales—, u Para las dimensiones de las longitudes de embebido y los empalmes * EmPalme Por traslapo por traslapo se deben consultar los planos de colocación Refuerzo de temperatura consistente en refuerzo electrosoldado en una losa con viguetas Fig. 6.16—Detalles típicos de los empalmes por traslapo (Figura cortesía del Concrete Relnforcing Steel Institute). indicados, pero deben ser discutidos con el ingeniero y el suministrador del refuerzo si hay algunos requisitos específicos para cualquier área de la estructura. En construcción de muros los distanciadores latera les mantienen la distancia necesaria entre el encofrado vertical y el refuerzo. Se usan tanto distanciadores construidos en obra como fabricados industrialmente, incluyendo bloques de madera o concreto, plásticos y los mismos soportes metálicos para refuerzo horizontal. Los separadores plásticos laterales no se oxidan y están disponibles en varios tonos de color gris o blancos para mimetizarse en el concreto (Fig. 6.15). Estos se abrochan sobre la barra de refuerzo. Otro método es utilizar dos listones largos de madera de 2 pulg. (50 mm) con la dimensión del recubrimiento requerido e insertarlos a intervalos entre el encofrado y la parrilla de acero antes de colocar el concreto. Los listones se van levantando a medida que se coloca el concreto y deben removerse por completo antes de terminar la colocación. En el Capítulo 3 del CRSI Manual of Standard Practice hay ilustraciones de varias clases de soportes de alambre, bloques prefabricados y de plástico. Este documento también tiene recomendaciones para el uso adecuado de los soportes de barras. Empalme del acero de refuerzo Colocar todo el concreto de una edificación a la vez es imposible. Esto significa que deben disponerse juntas de construcción localizadas adecuadamente y a la vez asegurar la continuidad del acero a través de la junta. En la mayoría de las estructuras no es po sible colocar barras de longitud completa porque la longitud de las barras está limitada por los procesos de producción, el corte, el doblado y el transporte. Hay limitantes prácticas en las construcciones. Las barras largas que se proyectan demasiado afuera de las juntas de construcción no son deseables. En construcciones de varios pisos las barras de las co lumnas rara vez sobrepasan una altura de dos pisos. En muros altos las barras verticales de toda su altura son difíciles de sostener en posición. Algunas veces las barras de las columnas se extienden más de dos pisos si lo permiten los equipos de instalación y si la rigidez de las barras impide que se deflecten lateralmente. Los empalmes del refuerzo se hacen cerca a la junta de construcción ente la zapata y la columna o el muro o entre las columnas localizadas por debajo y por encima de un piso o entre muros y losas. Las ba rras horizontales en los muros se empalman de igual forma que las verticales, extendiéndose a través de las juntas horizontales de construcción en muros altos y entre paños del mismo muro. Cuando sea posible los empalmes deben escalonarse y no en el mismo lugar para evitar una congestión excesiva de barras. La localización y el tipo de empalme se indican en los planos estructurales y de colocación. No pueden hacerse substituciones del tipo o de lalocalización de los empalmes sin la aprobación escrita del ingeniero. Se debe asegurar que los empalmes están localizados de tal forma que no 84 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 85. Fig. 6.17—Hay unagran variedad disponible de dispositivos mecánicos para empalmes. Cada sistema está diseñado para funcionar bajo diferentes requisitos de empalme. (Foto cortesía de ERICO, Inc). se incumplan los requisitos de recubrimiento mínimo. Los tres tipos de empalmes son: empalmes por traslapo, empalmes mecánicos y empalmes soldados. Los empalmes por traslapo tienden a ser más económicos que los otros tipos dependiendo de la congestión de refuerzo y la productividad de la mano de obra. En los empalmes por traslapo las ba rras están superpuestas la una sobre la otra por una distancia y se aseguran con alambre. Los alambres simplemente sostienen las dos barras en posición y no refuerzan el empalme. La Fig. 6.16 muestra al gunos detalles típicos de los implantes de traslapo. La longitud del traslapo es una función de la re sistencia del concreto, la resistencia a la fluencia del acero, el diámetro y la separación entre barras y debe estar dimensionada en los planos contractuales. El traslapo, puede definirse bien sea en pulgadas (metros) o como un número de diámetros de ba rras, pero no debe ser menor de 12 pulg. (300 mm). Los empalmes mecánicos son de dos tipos bási cos: acoplados y a tope. Los acoplados se usan para resistir fuerzas tanto de compresión como de trac ción. Los dispositivos a tope son capaces de trans ferir fuerzas de compresión únicamente. En la Fig. 6.17 se muestran algunos empalmes de acople y a tope. Los empalmes soldados son generalmente empalmes por traslapo o empalmes a tope de los cuales hay varias clases. Otro proceso llamado de soldadura térmica es utilizado para hacer empalmes soldados a tope en barras de gran tamaño como las # 14 y #18 (#43 y #57 métricas). Coordinación La programación de cómo debe llegar el acero de refuerzo a la obra puede afectar tanto el avance como el costo del proyecto. Si el acero de refuerzo es enviado a la obra muy pronto, sin que se disponga de un área adecuada de almacenamiento, puede interferir con otras prioridades y otros contratistas. Trasladar el acero de refuerzo de lugar dos o tres veces antes de su colocación puede ser muy costoso. Al contrario, si el acero de refuerzo llega tarde tam bién resulta costoso pues las cuadrillas y las grúas deben esperar inoficiosamente hasta que llegue el despacho del acero de refuerzo. La secuencia de colocación de barras de refuerzo en la construcción depende del tipo de elemento estructural, del sistema de instalar las cimbras y encofrados y de otros detalles de construcción incluyendo la facilidad para izar y colocar los encofrados y las parrillas de refuerzo. Independiente de la secuencia exacta, el instalador de barras debe coordinarse con las otras disciplinas de la obra. Algunos insertos, camisas, tuberías o cajas para ductos eléctricos y anclajes deben ser colocados antes que las barras de refuerzo, mientras que algunos son colocados después. Una coordinación similar es nece saria con los constructores de cimbras y encofrados de tal manera que estén en posición, alineados, arriostrados y listos para recibir las barras. Algunas porciones del encofrado no pueden ser colocadas hasta que las barras estén ubicadas. Se debe inspeccionar cuidadosamente el refuerzo y asegúrese que ha sido doblado, localizado y asegurado de acuerdo con los planos antes de colocar el concreto. ¿Quiere saber más? Para saber más de los intricados detalles de instalación del acero de refuerzo se recomiendan las siguientes publicaciones ACI Committee 117, “Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials (ACI 117-90) and Commentary (117R-90) (Reapproved 2002),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1990, 29 pp. ACI Committee E 703, “Cast-in-Place Walls (CCS 200),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2000, 102 pp. ACI Committee E 703, “Supported Beams and Slabs (CCS 3),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1989, 100 pp. ACI Committee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-05) and Commentary (318R-05),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 430 pp. Placing Reinforcing Bars, 7th Edition, Concrete Reinforcing Steel Institute, 1997. CAPÍTULO 6: El refuerzo en estructuras de concreto 85
- 86. CAPITULO 7: Juntas yembebidos en estructuras U n número de circunstancias pueden causar movimientos de la edificación. Estas in cluyen cambios de temperatura y humedad, flujo plástico del material bajo carga, reac ciones químicas y procedimientos de carga. Estos movimientos pueden causar agrietamientos y otros problemas, pueden ser previstos con anticipación y tenidos en cuenta con bastante éxito. Todos los materiales de construcción se expanden y se contraen en una estructura permanentemente. Cuando un muro de concreto o una losa se calientan, el concreto se expande. Cuando el concreto se enfría, se vuelve un poco más pequeño. Cuando llueve el concreto absorbe humedad y se hincha. Cuando cesa de llover y sale el sol, el agua se evapora y el concreto se contrae. Estos movimientos pueden ser pequeños, pero ocurren en ciclos diarios o estacionales. En cualquier estructura existen restricciones que impiden el libre movimiento, la expansión y retracción causando esfuerzos internos. Estos esfuerzos, cuando y donde exceden la resistencia a la tracción del con creto causan agrietamiento del mismo. Estos puntos de esfuerzo son generalmente en los mismos lugares. Las fisuras se manifiestan alrededor de aberturas, puertas y ventanas. En las columnas las fisuras se observan donde están en contacto con muros y losas. Donde un muro o una losa cambian de espesor se forman fisuras. Las fisuras pueden encontrarse también en el punto donde el muro cambia de altura. Todas estas fisuras se localizan donde los esfuerzos en el elemento de concreto se disipan por medio de la fisura. Las fisuras pueden ser causadas también por retrac ción de fraguado del concreto, corrosión de metales embebidos en el concreto, deflexión causada por flexión de los elementos, movimientos de la cimentación o aún debido a los procedimientos de construcción. El concreto nuevo presenta retracción a medida que se hidrata y fragua. La magnitud de la retracción de fraguado depende de muchos factores pero la mayoría de los concretos se contraen del orden de 3/8 a 3/4 de pulg. en 100 pies (10 a 20 mm en 30 m) bajo condiciones de campo. La corrosión del acero de refuerzo y de otros e lementos embebidos, puede causar agrietamiento y descascaramiento del concreto acompañado de manchas de óxido desagradables a la vista. Las deflexiones de vigas y losas es uno de los ejemplos más comunes de movimientos en las edificaciones. La deflexión puede causar agrietamiento. Al cargar un elemento de concreto este se deflecta. Se presenta una deformación causada por la carga que ocurre inmediatamente y otra que se inicia y continua mientras el concreto esté cargado. Esta última defor mación es llamada flujo plástico. En todas las edificaciones se esperan movimientos de la cimentación. Si el movimiento es uniforme causa poco daño. Sin embargo, cuando hay más movimiento en una parte de la cimentación que en otra los esfuerzos se acumulan y pueden producir fisuración. Dentro de las condiciones de la cimentación que pue den conducir a movimientos diferenciales (tales como asentamiento, levantamiento y rebote) se incluyen: el que la estructura esté apoyada sobre diferentes tipos de suelo, levantamientos por congelación (especialmente en climas extremadamente fríos) y rellenos mal com pactados. Revise el Capítulo 4 para mayor información sobre la preparación adecuada del suelo de cimentación. Los movimientos también pueden ser causados por procedimientos de construcción tales como cargas asi métricas durante la construcción, reapuntalamiento en edificios de varios pisos, descimbrado de encofrados y operaciones de pretensado y postensado. La secuencia de construcción de las diferentes partes de una construc- 86 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 87. A. Cada 20pies (6 m) en muros con varias aberturas. B. Nunca a más de 20 pies (6 m) en muros sin aberturas. C. Entre 10 y 15 pies (3 a 5 m) de la esquina, si es posible. D. Alineado con los marcos laterales en el primer piso. E. Por encima del primer piso en el centro de las aberturas. . Alineadas con los marcos laterales es preferible. Fig. 7.1—Localización de las juntas de contracción en un edificio. (Figura cortesía de la Portland Cement Association). ción induce movimientos de la estructura, por lo tanto es aconsejable que el contratista revise la secuencia de construcción con el ingeniero estructural. Los cambios volumétricos y los movimientos rara vez ocurren por si mismos. En general ocurren simul táneamente en diferentes lugares contribuyendo a pro ducir deformaciones y por ende agrietamiento. Es importante diseñar y construir la estructura mini mizando el agrietamiento. Una manera de lograr esto es instalando una fisura intencional que es una junta en los puntos más débiles del muro o de la losa. Tipos de junta La función de la junta es primordialmente permitir movimientos para impedir la acumulación de esfuerzos, minimizando las fisuras no deseadas y permitiendo el movimiento diferencial entre elementos adyacentes, creando un plano de debilidad natural e impidiendo la interacción entre elementos adyacentes y, por último, permitiendo ejecutar la construcción por etapas. Se utilizan tres tipos de juntas en losas y muros de concreto:juntas de contracción (llamadas también jun tas de control),juntas de expansión (llamadas también juntas de dilatación) yjuntas de construcción, llamadas juntas de colocación, donde la colocación del concreto se inicia y se termina. El diseño y localización de lasjuntas de contracción y dilatación son responsabilidad del diseñador o del redac tor de las especificaciones. Las juntas de construcción son localizadas por el contratista y pueden requerir la aprobación del ingeniero o del arquitecto. El contratista es responsable de la adecuada construcción de lasjuntas en la estructura. Juntas de contracción (juntas de control) se dispo nen dentro de un elemento estructural o una edificación para permitir los movimientos causados por cambios de temperatura, retracción de fraguado o flujo plástico, Fig. 7.1. Lajunta es aserrada, formada o maquinada parcial mente a través del concreto. Esto forma un plano débil que más tarde, cuando el concreto se fisura lo hace a lo largo de esta línea predeterminada y no al azar. Juntas de expansión (juntas de dilatación) son usadas en los puntos donde hay una restricción al mo vimiento incluyendo las uniones entre los elementos de una estructura. Por ejemplo estas juntas separan las losas sobre el terreno de los muros y columnas. Juntas de construcción se localizan por convenien cia o necesidad dentro del proceso de construcción. Usualmente se localizan donde termina una colocación de concreto y comienza otra. También se usan cuando la colocación del concreto se interrumpe por largo tiempo y el concreto nuevo no se adhiere al viejo. Algunas veces es necesario colocar espigos u otro tipo de refuerzo a través de la junta para mantener la alineación o para transferir cargas a través de la junta. En las etapas iniciales de planeación del proyecto el contratista debe discutir con el arquitecto o el ingeniero la localización prevista de las juntas de construcción. Algunas veces lasjuntas de construcción están indicadas en los planos y es obligatorio hacerlas en las posiciones indicadas. Con frecuencia el contratista usa lasjuntas de expansión y contracción indicadas por el diseñador como juntas de construcción en su secuencia de colocación. El contratista debe tener un plan de contingencia para localizar juntas de construcción cuando se suspende súbitamente la colocación del concreto debido a daños de los equipos u otras razones y no se puede continuar con la programación inicial del trabajo. En el Capítulo 8 se discuten a cabalidad las juntas en losas sobre el terreno. CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 87
- 88. Encofrado construido contres piezas para facilitar el desencofrado Usando un encofrado de tres piezas que permite que las barras de refuerzo pasen a través de lajunta, se facilita el desencofrado. 2 barras #4 (# 13 métricas) recomendado* '2 barras #4 (#13 métricas) espaciamiento Espaciamento Espaciamento recomendado* recomendado* recomendado* EJ Kspaciamento f | ^ Espaciamento Mitad del espaciamiento 4 pies (1.2 m) Mitad del Fig. 7.2—Junta de construcción con las barras de refuerzo pasando a través de la junta. Acoples mecánicos roscados de empalme clavados al encofrado lateral para unir los espigos, los cuales deben ser roscados también PRIMERA COLOCACIÓN DE CONCRETO Barras de refuerzo roscadas a los acoples y ¿ r - - P — ~ —- •*.— PRIMERA j; ¿.'¿COLOCACION DE “¿ A y , ' CONCRETO v V 1 _ - ■ , , r , 1 — ; — -------------V ------------------------------------- • 1 -T i- - - A i - - 2 ¿K SEGUNDA COLOCACIÓN DE CONCRETO Fig. 7.3—Alternativa de junta de construcción utilizando acoples de empalme roscados. Juntas de construcción para vigas y losas aéreas La localización de las juntas de construcción en vigas y losas aéreas es mucho más elaborada que en las losas sobre el terreno. El contratista y el ingeniero deben tener en cuenta el refuerzo que se extenderá dentro de la siguiente colocación de concreto. (Véanse las Fig. 7.2 y 7.3.) Las juntas de construcción deben localizarse y hacerse sin disminuir la resistencia de la estructura. Estas juntas deben quedar cuidadosamente definidas y señaladas por el ingeniero en los documentos y planos de construcción. Deben localizarse donde debiliten lo menos posible la estructura. La junta de construcción *Espaciamieiito recomendado entrejuntas Altura de muro verticales de contracción 2 a 8 pies (0.6 a 2.4 m) 3 veces la altura del muro 8 a 12 pies (2.4 a 3.6 m) 2 veces la altura del muro >12 pies (3.6 m) 1vez la altura del muro Fig. 7.4—Localización y separación sugeridas para las juntas verticales de contracción. Puede usarse refuerzo que pasa a través de la junta para impedir que abran demasiado. La tabla de separaciones recomendadas (distancia que se deja entre una y otra junta) se puede usar cuando no se indiquen lasjuntas en los planos estructurales. en un elemento estructural debe mantener unidos y adheridos los dos segmentos entre las dos colocaciones de concreto sin interrumpir el refuerzo. Las juntas de construcción en losas aéreas deben localizarse en el tercio central del vano de losas, vigas y vigas maestras. (El centro de la luz de los elementos a flexión sometidos a cargas de gravedad uniforme mente distribuidas es usualmente donde los esfuerzos cortantes no son significativos). Para ayudar a prevenir el desalineamiento de las juntas de construcción en la parte inferior del encofrado el contratista debe colocar el concreto de dos tercios del vano y entonces revisar si el encofrado se ha deflectado para asegurarse que la junta no se ha desalineado. La superficie de la junta de construcción debe ser limpiada de todo residuo de lechada antes de la siguiente colocación de concreto adyacente. Antes de colocar el concreto la superficie de la junta de construcción debe humedecerse y el agua estancada en el encofrado debe ser removida. Algunas veces debido a condiciones especiales el ingeniero puede especificar la colocación de una lechada de mortero de cemento en las juntas verticales antes de iniciar la colocación del concreto. El concreto de vigas, losas y vigas maestras sostenidas por columnas o muros no debe colocarse mientras el concreto de los elementos verticales de soporte esté en estado plástico. Se debe postergar la colocación del concreto de los elementos soportados por 88 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 89. ranura en cadalado de profundidad //8 Este detalle para superficies interiores | que luego quedarán ocultas. ] 3/4 pulg. ( 19 m m ) Listón de madera que se deja en sitio 3/4 pulg. I (19m m )|t j 3/4 pulg. (19 mm) • 1/8 pulg.- (3 mnú - z r - Lámina metálica con relleno de madera que después se retira y la junta se llena con masilla i r 1 '54 3 - 1 ( 3 2 m ■ÍmnI (6 mm) 1-1/4 puig. m m ) 1 1/2 pulg. (12 mm) Canal Clavo con P----- 1 ^ rigidizadora estuche 6d' T~1-1/4 pulg. -M3 Listón de madera que después se retira y la junta se llena con masilla <32 mm) Clavo* 1-1/4 pulg. (32 mm) forzada en su sitio Listón de caucho de color similar al concreto Fig. 7.5— Detalles típicos para la formación de juntas de contracción en muros columnas y muros para prevenir agrietamientos en la interface de la losa y el elemento de soporte causado por la exudación y el asentamiento del concreto en estado plástico del muro o de la columna. Juntas de contracción en muros Las juntas de contracción (juntas de control) se usan para reducir el agrietamiento aleatorio de los muros manteniendo su estabilidad estructural e impermeabilidad. El ingeniero debe estudiar cada caso en particular para determinar dónde pueden colocarse estasjuntas. En general estasjuntas deben colocarse con una separación de 20 pies (6 m) en muros exteriores con numerosas aberturas. En muros sin aberturas las juntas nunca deben separarse más de 24 pies (7.30 m). La Fig. 7.4 muestra las separaciones recomendadas y la localización de las juntas de control verticales para muros de diferentes alturas. También muestra la localización del refuerzo para impedir que las juntas de los muros se abran demasiado. Debe seleccionarse el marco lateral de una puerta o ventana para colocar la junta porque esta abertura constituye un plano de debilidad del muro. Por encima del primer piso una junta vertical sencilla en el centro de cada abertura será suficiente. Fig. 7.1 Las juntas de contracción en muros deben iniciarse en la parte superior de la zapata del muro y extenderse en el exterior del muro hasta la parte superior del para peto en la cubierta y hacia abajo en la parte posterior del parapeto hasta la altura de enrase de la cubierta. En la cara interna del muro la junta se extiende desde el piso hasta el cielo raso. No es costumbre colocar la junta de contracción en la junta de las losas de entrepiso o de cubierta con el muro. Para ayudar a inducir un agrietamiento en lajunta de contracción en un muro reforzado, la mitad del refuerzo horizontal se debe suspender en lajunta de contracción. No debe haber empalmes por traslapo en la junta de contracción. La junta recta de contracción vertical se construye en el muro colocando un listón que sobresale de la su perficie del encofrado y que forma una hendidura en el concreto. La Fig. 7.5 muestra varios métodos para hacer juntas de contracción. El listón puede ser de madera, CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 89
- 90. El concreto secoloca hasta un “nivel un poco por encima de la parte inferior del listón Fig. 7.6—Detalle de una junta de expansión en un muro (Figura cortesía de la Portland Cement Association) Fig. 7.7—Junta de construcción horizontal. (Figura cortesía de la Portland Cement Association) metal o plástico. Es importante mantener estos listones alineados porque cualquier desviación se notará en la superficie terminada del concreto. Cuando sea posible, la junta debe ser parte de las características arquitectónicas del muro. El lado exterior de lajunta se debe llenar con masilla como un polisulfuro, poliuretano, o silicona que per manezca flexible. Donde la ranura esté por debajo del nivel del terreno debe colocarse una cinta de protección de fieltro sobre la masilla. Donde se esperen filtraciones de agua, se debe colocar una cinta de sellado impermea ble a través de la junta dentro del muro. Juntas de dilatación en muros Una junta de dilatación (junta de expansión) se usa en todo lugar donde el muro encuentra una losa u otro muro independiente. Lajunta de expansión entre el muro y la losa o el muro independiente, permite pequeños mo vimientos y ayuda a prevenir agrietamientos aleatorios debidos a las restricciones a la contracción, pequeñas rotaciones o asentamientos de la losa. Algunas veces la edificación se divide en unidades independientes utilizandojuntas de dilatación. Lasjuntas de dilatación le permiten a los segmentos de la estructura expandirse y contraerse debido los cambios de tempera tura y de humedad. Los asentamientos diferenciales de la cimentación también influyen en la necesidad de colocar Listón de 1 x 2 pulg. (25 x 50 mm) & 4 pulg. / (100 mm) - Amarre 6 pulg. (150 mm) a del i el | Los listones del encofrado traslapan el concreto endurecido aproximadamente 1 pulg. (25 mm) Se instala un empaque compresible a lo largo en el fondo del encofrado para reducir las fugas de mortero íi n = PRIMERA ETAPA SECUNDA ETAPA Fig. 7.8—Junta de construcción horizontal enrasada. Los desalineamientos e hinchados se evitan cuando los amarres se colocan cerca a la junta El listón de madera de 1 pulg. (25 mm) ayuda a producir una junta recta. juntas de dilatación. Las juntas de dilatación verticales que separan el muro en dos muros independientes deben disponerse también en los muros de cimentación. El refuerzo no debe pasar a través de la junta. El tratamiento arquitec tónico del exterior de los muros determina hasta cierto punto donde deben colocarse las juntas. Las juntas de dilatación deben hacerse tan sencillas como sea posible. Lajunta debe permitir el movimiento libre de los segmentos adyacentes del edificio, prevenir la entrada de agua y desechos y permitir fácil manteni miento e inspección. En la Fig. 7.6 se muestra un ejemplo de una junta impermeable sencilla. Existe una gran variedad de e lementos y productos sellantes para mantener herméticas las juntas. Juntas de construcción en muros Una junta de construcción ocurre donde una co locación de concreto termina y comienza otra. Estas juntas deben disponerse donde menos perjudiquen la resistencia de la estructura, se ajusten a los planos ar quitectónicos y faciliten la instalación de los encofrados y la colocación del concreto. La junta de construcción debe mantener la adherencia entre las dos colocaciones de concreto y el refuerzo debe pasar a través de lajunta. Las localizaciones de las juntas de construcción ge neralmente se deciden entre el contratista y el ingeniero. Juntas de construcción horizontales Si un muro es muy alto para construirse en una sola colocación de concreto, está limitado por el tamaño del encofrado o por los procedimientos de construcción, se necesita disponer una junta de construcción horizontal. La práctica general limita las colocaciones de concreto a un piso de altura. 90 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 91. AiiHMtV rehenn Un bisel ouna ranura horizontal—j mejoran la apariencia 2 pulg. (50 mm) La superficie de contacto debe estar libre de lechada y mostrar fas caras limpias del agregado de tal manera que se desarrolle adherencia, trabazón y fricción entre las dos superficies. Para limpiar la cara del primer concreto; 1. Retirar la lechada con cepillo. 2. Usar escoba con cerdas rígidas. 3. Desbastar. 4. Chorro de arena o de agua a presión. 5. Retardante en ¡a cara de concreto (junta vertical). 6. Metal expandido o malla fina como retenedor al final (junta vertical). 7. Usar un revestimiento de encofrado como retenedor al final (junta vertical). 2 pulg. (50 mm) PRIMERA ETAPA Junta de construcción horizontal típica (muro con superficie lisa) Junta de construcción vertical típica (muro con superficie lisa) 1. Hacer las juntas a escuadra con el alineamiento del muro. 2. Limpiar y desbastar apropiadamente. 3. Asegurarse que la junta está desbastada o tiene refuerzo para trasmitir las fuerzas cortantes. 4. Si es necesario, garantizar la impermeabilidad a través de la junta. Fig. 7.9—Detalles de las juntas de construcción. (Figura cortesía de la Portland Cement Association) Una ranura horizontal marcada sobre la superficie de la junta puede ayudar a ocultarla y puede formar parte del efecto arquitectónico. Las juntas horizontales pueden también alinearse con los dinteles o con los antepechos de las ventanas. Si se usa una ranura en forma de V, la junta se crea en el vértice de la V. Si se usa una ranura rectangular o biselada, lajunta debe formarse en el borde superior de la ranura, Fig. 7.7. Unajunta a ras de la superficie o a tope debe ser recta y estar nivelada. Esto es especialmente importante en el concreto arquitectónico donde aplican los siguientes detalles. Debe proporcionarse una barra de amarre lo calizada no más de 4 pulg. (100 mm) debajo de la junta para soportar el encofrado para la segunda colocación de concreto, como muestra la Fig. 7. 8. Cuando se instalen los encofrados para la segunda colocación de concreto, la superficie de contacto del encofrado debe traslapar el concreto endurecido solamente 1 pulg. (25 mm) aproximadamente y se debe colocar un empaque compresible a lo largo en el fondo del encofrado para reducir las fugas de mortero. La posibilidad de fugas se incrementa cuando se usan traslapos más grandes debido a irregularidades de la superficie del muro. Se debe colocar una línea de amarresjusto encima de lajunta para resistir la presión del concreto no confiando por los tensores de abajo. Durante la primera colocación el concreto se sube ligeramente por encima del fondo del listón que crea la ranura. En la segunda colocación allí habrá una verdadera junta recta. El concreto en la junta debe ser bien vibrado para evitar vacíos, pero sin vibrarlo demasiado para no esta Fig. 7.10—Varios tipos de cintas de sellado impermeable. El esquema de la derecha, muestra una cinta de sellado impermeable dividida en el encofrado cuando se coloca el concreto del primer lado. Fig. 7.11—Otro tipo de aplicación de las cintas de sellado impermeable. (Cortesía de American Colloid Company) llar el encofrado. Juntas de construcción verticales Lasjuntas de construcciónverticales enmuros secolocan casi siempre en las esquinas, bordes de pilastras y columnas o en algunos otros lugares donde quedan escondidas o sean parte del diseño arquitectónico. (Fig. 7.9). La distancia entrejuntas de construcción verticales depende de la cantidad de encofrado o refuerzo colocado o la eficiencia de la cuadrilla de colocación y del equipo. En muros, normalmente, no se recomienda una colocación horizontal de concreto mayor de 40 pies (12 m). El refuerzo debe continuar a través de la junta. En CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 91
- 92. Sellante de juntade expansión, si se requiere"" Agujeros en los encofrados y. bloques para sostener el sello I: *^*U*,£ gr Primera ¡ kfeolocación^ r ->o. j L Segunda colocación Alambre de amarre a una barra de refuerzo para evitar ''P ® # l® IÍ Í Íi Segunda Prinvera ^¿colocación ^icolocación^M ^' ¿1 Primera que se doble el sello contra el encofrado x^¿^Segundo ^ . ¿encofrado M.*"* , -Si • ENCOFRADO DIY1DIIX) CINTA CLAVADA Y DESDOBLADA * éneo irado JL. CINTA DE LABERINTO CLAVADA Fig. 7.12—Métodos de instalación de cintas de sellado impermeable. un muro no reforzado es prudente colocar al menos tres espigos lisos de 1/2 pulg. (12 mm) en la junta (arriba, abajo y en la mitad) para alinear las secciones de muro. Puede requerirse una cinta de sellado impermeable. Sellos impermeables Los sellos para agua son cintas de material imper meable colocadas a través de la junta para impedir la filtración de agua. Son fabricadas en metal, caucho o plástico. Las cintas de PVC (Cloruro de Polivinilo) son las cintas sellantes para agua más comunes y usualmente las más efectivas. En las Fig. 7.10 y 7.11 se muestran varios ejemplos de sellos para agua. Las cintas sellantes impermeables más nuevas como las de bentonita, son las preferidas por muchas cuadrillas de trabajadores pues son auto adheribles y fáciles de instalar. Las cintas sellantes impérmeables pueden ser usadas horizontal mente en la parte inferior del muro donde se encuentra con la zapata o en juntas de construcción y contracción horizontales. (Fig. 7.11) La Fig. 7.12, muestra tres métodos de instalación de cintas de sellado impermeable para juntas verticales. La colocación de la cinta de sellado impermeable entre encofrados separados parece ser el método más común, pero el de clavado es más conveniente y económico en uso de encofrados y mano de obra. Por ejemplo, la cinta de sellado impermeable dividida puede ser clavada al encofrado vertical y doblada sobre si misma antes de la siguiente colocación de concreto. La cinta de sellado impermeable debe asegurarse en su posición de forma tal que no se desplace durante la colocación del concreto. Esto puede hacerse amarrán dola con alambre al refuerzo adyacente o al encofrado. Si se usa una cinta tipo bulbo, esta se debe colocar exactamente en la junta para permitir el movimiento de lajunta. Nunca se deben introducir las cintas dentro del concreto fresco. Se requiere de cuidado en la colocación y consolidación del concreto para que no existan vacíos ni hormigueros cerca de las cintas de sellado impermea ble. Las porciones expuestas de las cintas de sellado impermeable deben limpiarse cuidadosamente antes de la segunda colocación de concreto para garantizar un buen contacto entre el concreto y la cinta sellante. Debe evitarse la contaminación de la superficie de la cinta sellante con los revestimientos de la superficie de los encofrados. Las cintas sellantes para agua pueden necesitar em palmes en las intersecciones o en cambios abruptos de dirección o para formar tramos largos y continuos. Se pueden comprar piezas de unión prefabricadas las cuales se empalman a tope en el campo. Las cintas de sellado impermeable de PVC pueden ser soldadas en sus extremos ablandándolas con calor y presionándolas entre si hasta que se enfríen. Las cintas de sellado impermeable de caucho pueden colocarse con uniones a escuadra en los extremos y luego de limpiarlas y sin pulirlas se pegan con un adhesivo especial. Elementos embebidos— ductos eléctricos, tuberías y camisas Tubos para conductores eléctricos, tuberías y camisas de cualquier material que no dañe el concreto pueden ser embebidos en el concreto, siempre y cuando sean permitidos por los reglamentos locales y no afecten la integridad estructural. Estos incluyen ductos de calefac ción, tuberías de agua potable o aguas negras, o ductos para cables. Una combinación de metales incompatibles puede traer problemas. Por ejemplo, la tubería de co bre en contacto con el acero de refuerzo puede causar corrosión del acero y producir agrietamiento y desinte gración del concreto. Los ductos de aluminio no deben ser embebidos en concreto estructurales a no ser que el aluminio este recubierto de alguna sustancia aislante. El aluminio reacciona con el concreto en presencia de iones de cloro y puede reaccionar también electrolíticamente con el acero causando que el concreto se agriete y se descascare. Los ductos eléctricos de aluminio pueden presentar un problema especial pues las corrientes eléc tricas a tierra aceleran la reacción electrolítica. 92 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 93. Se utiliza ungancho de diámetro pequeño, para que deje un hueco pequeño en el encofrado Camisa de madera o de metal Fig. 7.13—Método de aseguramiento de una camisa al encofrado. Los ductos eléctricos, tuberías y camisas no tienen ninguna función estructural real en losas y muros. El contratista debe referirse a las especificaciones para las distancias mínimas de recubrimiento requeridas. Ductos, tuberías o camisas, pueden atravesar losas, muros o vigas siempre y cuando el ingeniero considere que la resistencia del elemento no se afecta significati vamente. Se debe estar pendiente de los embebidos en losas delgadas, especialmente en losas sobre el terreno y losas de alistado superficial. Los ductos o tuberías en el sentido horizontal de una losa pueden causar fisuras que reflejan su localización siguiendo la dirección del ducto o tubería. Elementos embebidos— pernos de anclaje, camisas, platinas metálicas y canales Los pernos de anclaje, camisas, platinas metálicas y canales son artículos similares que frecuentemente se anclan al concreto terminado. Como con todos los embebidos, hay que tener cuidado de no desplazarlos al colocar el concreto. Generalmente estos elementos se fijan a los encofrados para darles soporte. Cuando se está colocando concreto en la cercanía de elementos embebidos y camisas, la cuadrilla que lo hace debe asegurarse de vibrar y consolidar el concreto de manera que rodee el elemento embebido. Si no se hace esto aparecen hormigueros en la superficie que llevan a reparaciones costosas. Más aún, los hormigueros o vacíos debajo del elemento embebido pueden causar la falla del elemento embebido bajo carga. Se debe revisar la alineación de los embebidos durante el colocación del concreto para verificar su Separación requerida Plantilla de madera laminada con tuercas y arandelas arriba y abajo para asegurar los pernos de anclaje a la plantilla Barras cortas de refuerzo amarradas al refuerzo principal y a las cuales se amarran con alambre los anclajes PERNOS DE ANCLAJE EN UNA VIGA DE BORDE Plantilla de madera laminada con tuercas y arandelas arriba y abajo para asegurar los pernos de anclaje a la plantilla Debe consultarse el Capítulo 5 para una descripción de los encofrados de vigas y losas Armazón de madera de 2 pulg. {50 mm) para asegurar la plantilla Fig. 7.14. Métodos para asegurar los pernos de anclaje posición y asegurarse que la operación de colocación del concreto no los desplace. Las camisas en muros pueden sostenerse en posición con un pasador delgado a través del encofrado (Fig. 7.13) o se puede cortar un bloque de madera que ajuste dentro de la camisa en los extremos de la misma. El bloque se clava al encofrado y la camisa se coloca encima del bloque antes de ajustar los amarres. Una ranura en cola de milano se usa para conectar la mampostería al concreto con tensores metálicos que se insertan después de que el encofrado es removido. El material que forma la ranura se clava al encofrado en la posición indicada. Se usan anclajes para sujetar tuberías y éstos vienen en varios tamaños dependiendo del peso que deben sostener. El agujero para colocar posteriormente el anclaje en él se forma con un elemento que se clava al encofrado en la posición indicada. Los pernos de anclaje son utilizados cuando se necesita un anclaje de mayor resistencia. Deben colocarse con precisión y sujetarlos para evitar movimientos durante la colocación del concreto. Si se localizan en la superficie superior del concreto se CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 93
- 94. deben asegurar encimade la superficie por medio de una plantilla que permita el vibrado y el acabado de la superficie entre los pernos. Pueden estar atornillados encima y debajo de la plantilla o aún amarrados con alambre al acero de refuerzo para sostenerlos a prueba de movimiento durante el colocación del concreto. Véase Fig. 7.14 Las platinas para soldadura proporcionan una gran flexibilidad para localizar un elemento de acero que se coloca entre dos muros. Estas platinas tienen anclajes adheridos a la parte posterior para proporcionar un em potramiento en el concreto y también perforaciones que permitan clavarlas al encofrado. Los ángulos o canales, marcos de puertas y ventanas y protectores de bordes también deben tener pernos para empotrar. Si es posible deben ser perforados previamente para clavarlos a los encofrados. Véase Fig. 7.15 Atornillar con tomillos con tuerca de 1/4 de pulg. (6 mm) para impedir el desplazamiento durante la colocación y vibrado del concreto. El uso de alambres o clavos a través de los costados de la viga no dan suficiente garantía Ángulo continuo o platina de soldadura corta con pernos con cabeza Fig. 7.15—Embebido de un ángulo de acero. Anclajes Los anclajes preinstalados tienen serios inconve nientes. Complican la instalación de los encofrados y la colocación del concreto. La cuadrilla de trabajo debe colocarlos con mucho cuidado en la posición correcta y asegurarlos para que no se muevan. Pueden aumen tar el costo del encofrado. Se requieren plantillas para instalar los juegos de anclajes con precisión. Se deben utilizar agujeros de clavos para asegurar los anclajes al encofrado. Una vez instalados, el juego de anclajes no se puede mover ni ajustar. Una alternativa que vale la pena sea discutida por el contratista con el ingeniero para solicitar su aprobación, consiste en instalar los anclajes después de que el con creto haya endurecido. Existe una gran variedad de dispositivos de anc laje postinstalados apropiados para cargas pequeñas y grandes. Una forma muy popular de instalar anclajes es taladrar primero un agujero en el concreto endurecido e insertar luego el anclaje. Otra forma es disparar per nos directamente dentro del concreto por medio de un elemento activado con pólvora. Los tres tipos principales de anclajes postinstalados son: anclajes de expansión de cuña o con camisa (ex pansión anchors), anclajes con sobreperforación en su base (undercur anchors) y anclajes adhesivos (epóxicos, vinylestery poliéster).Varios ejemplos de anclajes me tálicos de expansión se muestran en la Fig. 7.16. Los anclajes de expansión se basan en resistencia lateral a la fricción para transferir la carga al concreto. Los an clajes de corte transfieren la carga aplicada por compresión porque una porción del anclaje la soporta directamente contra el agujero en el concreto. Las fuerzas se transfieren por launión química del anclaje al concreto de su alrededor en los llamados anclajes de tipo químico. El desempeño satisfactorio de un anclaje, depende de que su instalación sea correcta. Hacer las perforaciones en a) Anclaje de expansión de torsión controlada (TIPO A) b) Anclaje de expansión de deformación controlada (TIPO B) c) Anclaje de expansión de deformación controlada (TIPO C) Fig. 7.16—Diferentes tipos de anclajes metálicos de expansión 94 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 95. el concreto esun paso crucial. Brocas de carbón desgasta das o perforaciones oblicuas, causan agujeros irregulares. El polvo resultante de la perforación también reduce la capacidad del anclaje. Los agujeros deben limpiarse siguiendo las recomendaciones del fabricante del adhe sivo, utilizando aire comprimido libre de aceite (o aún, un soplador manual) y el tipo de cepillo recomendado. Las especificaciones del proyecto normalmente de terminan el tipo, tamaño y la separación de los anclajes permanentes. Los contratistas usualmente seleccionan el tipo, tamaño y separación de los anclajes utilizados en construcciones temporales como los andamios apun talados a los muros. Puntos para recordar • El concreto en ambos lados de unajunta de construc ción debe estar fuertemente adherido entre si, a no ser que la junta de construcción sea también una junta de expansión. Se debe prevenir la adherencia del concreto en una junta de expansión. • En las juntas de construcción en muros se debe limpiar el mortero causado por la exudación del con creto o cualquier otro residuo antes de la siguiente colocación de concreto. • No se deben permitir fugas en los encofrados de una junta de construcción. • Se deben separar adecuadamente lasjuntas, es decir disponer las juntas lo más cerca posible entre sí. • Las juntas en muros deben ser totalmente horizon tales o verticales. • Las juntas se deben limpiar antes de colocarles el sellante de junta. • Las juntas aserradas se deben llenar con sellante de inmediato para prevenir que se llenen de residuos. • Las cintas de sellado impermeable no serán efecti vas si aparecen agrietamientos aleatorios en sitios diferentes a donde están instaladas. CAPÍTULO 7: Juntas y embebidos en estructuras 95
- 96. CAPÍTULO 8: Juntas yrefuerzo para losas sobre el terreno S e sabe que el concreto se contrae inicialmente a medida que avanza el proceso de hidratación y endurecimiento. El concreto endurecido también se contrae en la medida que se seca. Continúa expandiéndose y contrayéndose durante toda la vida cuando las temperaturas suben y bajan y durante ciclos de humedecimiento y secado. Cuando el concreto endurecido se contrae hay tendencia a que ocurra fisuración, la cual ocurre sin ningún control si no se toman precauciones. (Nótese que la fisuración por retracción plástica es un fenómeno diferente que se trata en el Capítulo 11). Unas juntas y procedimientos de construcción ade cuados pueden reducir enormemente la fisuración incontrolado en las losas sobre el terreno. La potencial fisuración por retracción de fraguado es solamente una de las condiciones que requiere la utilización de las juntas. Hay otras condiciones y cada una requiere un tipo de junta. Los cuatro tipos básicos de juntas para losas sobre el terreno y las razones de su utilización son: Juntas de contracción (contractionjoints) — Tam bién llamadas juntas de control. Estas juntas se diseñan para controlar la fisuración aleatoria causada por la retracción de fraguado inicial del concreto, cambios de temperatura y de humedad, esfuerzos causados por fricción, alabeo y las cargas. Se construyen formando deliberadamente un plano de debilidad para que las fisuras se formen en un sitio predeterminado. Juntas de dilatación (juntas de expansión) — Estas juntas permiten el movimiento diferencial de varias partes de la estructura. Como una junta de dilatación verdadera permite total libertad de movimiento, generalmente no debe haber ninguna conexión de refuerzo, llaves o adhesi vos a través de lajunta. Para las losas sobre el terreno, sin embargo, ocasionalmente se usan espigos para transferir cargas verticales a través de la junta. Juntas de construcción — Son sitios donde hay que suspender el día de trabajo. También limitan conveni entemente el tamaño de una colocación de concreto a un volumen manejable. Se debe evitar el uso de las juntas de construcción cuando tanto como sea posible. Si se usan, se deben planear con anticipación y localizarlas de manera que puedan funcionar bien sea como juntas de contracción o como juntas de dilatación. Juntas contra alabeo — Son juntas longitudinales colocadas en losas de pavimento para controlar la fisura ción causada por los cambios de temperatura. El alabeo ocurre durante el ciclo diario de cambios de temperatura en la superficie de la losa. Cambios de volumen Un cambio de temperatura de 100 °F (55 °C) causa una expansión del concreto de 3/4 de pulg. (19 mm) en 100 pies (30 m) lineales. Eso ocurre durante cualquier época de la vida de un concreto. Los 3/4 de pulg. (19 mm) son un estimativo que varía con las características de los materiales utilizados en la mezcla. La retracción de fraguado inicial en un concreto recientemente colocado es también de 3/4 de pulg. (19 mm) por cada 100 pies (30 m) lineales. Esto, sin embargo, ocurre una sola vez. Una vez ha fraguado por completo el concreto nunca ocurrirá nuevamente pues no va a tener la misma cantidad de humedad que requirió cuando estaba fresco. Cuando mucho, aún cuando se satura totalmente, el cambio volumétrico es del orden, tan solo, de una cuarta parte del que ocurre al fraguar. El máximo efecto del secado en la cantidad y tasa de la retracción de fraguado será mayor inmediatamente después de que el concreto se haya colocado. El curado previene la deshidratación inicial y reduce la tasa en que el concreto seca, permitiendo así que gane resistencia antes de ser sometido a los esfuerzos de tracción inducidos por 96 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 97. Fig. 8.1—-Las fisuraspor la retracción inicial estarán bastante separadas. Fig. 8.2—El secado y los cambios de temperatura producen un patrón irregular de fisuras sin ningún control. Fig. 8.3— Las juntas de contracción adecuadamente localizadas forzan las fisuras de retracción a ocurrir dentro de juntas. Esta es una ilustración de una losa de pavimento mostrando una junta contra alabeo. Las juntas transversales, son juntas de contracción espaciadas de acuerdo a las mismas guías utilizadas para pisos y otros trabajos sobre el terreno. la retracción. Esto permite que unas juntas localizadas adecuadamente en la losa controlen la fisuración. Juntas de contracción (juntas de control) Si no hubiera fricción en la superficie entre la losa y la subbase no habría esfuerzos de tracción inducidos en la Fig. 8.4—La foto superior muestra una fisura no controlada producida por retracción. La foto inferior ilustra una fisura controlada al producirse la retracción en una junta de contracción. La trabazón del agregado permite la transferencia de cargas a través de lajunta y la fisura. La fisura no controlada en la foto superior puede producir problemas potenciales de mantenimiento. Si aparecen fisuras adicionales en los bordes de la fisura éstas puede ser desviadas y selladas tal como haría con una junta. losa al contraerse. Por consiguiente, no serían necesarias las juntas. Pero esta situación nunca existe. La fricción entre la subbase y la losa restringe el movimiento de la losa, cre ando esfuerzos de tracción que ocasionan fisuración. Sin las juntas al producirse la retracción inicial después de la colocación del concreto, aparecerán fisuras sin control en la losa. Con más secado y con el ciclo cambiante de las temperaturas se producirá más fisuración. Fig. 8.1 y 8.2. Las juntas de contracción espaciadas adecuada mente reducen los esfuerzos de tracción causados por la retracción y la fricción contra la subbase. Fig. 8.3. Las juntas de contracción (o juntas de control) no bus can prevenir la fisuración. Por el contrario, se usan para producir fisuración, pero solamente donde y cuando se quiere que ocurra. Lasjuntas se colocan cerca la una de la otra, de modo que la fisuración por retracción de fraguado ocurra en las juntas, pero no entre las juntas. Fig. 8.4 Estas fisuras planeadas en las juntas de contracción usualmente son construidas cortando la losa a una pro- CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 97
- 98. p Fig. 8.5—Sierra paracortar concreto en su etapa inicial de endurecimiento la cual permite cortar juntas de control dentro de 1 a 4 horas. fundidad de un cuarto de su espesor o un mínimo de 1 pulg. (25 mm) creando una zona de debilitamiento. Para losas reforzadas con fibras de acero el corte de sierra convencional debe ser de un tercio del espesor de la losa. Cuando los esfuerzos de tracción por retracción cau san fisuración del concreto, la fisura ocurre en la junta simplemente porque es el punto más débil en la losa. Este plano de debilitamiento puede crearse cortando el concreto endurecido, insertando un listón en el concreto durante su colocación o cortando el concreto fresco durante el acabado. Muchos contratistas prefieren usar las sierras para corte de concreto en la etapa inicial de su endurecimiento. Con estas sierras se corta lajunta tan pronto el concreto puede sostener el peso de la sierra (dentro de 1 a 4 horas) y la profundidad del corte es menor que con las sierras convencionales. Fig. 8.5 El momento de cortar las juntas es de extrema impor tancia. El corte debe hacerse tan pronto como sea posible, usualmente entre 4 y 12 horas después de colocado el concreto utilizando sierras de corte para concreto húmedo. (Fig. 8.6 y 8.7). Eso requiere cortar el concreto colocado por la mañana en la tarde y el colocado en la tarde por la noche. El momento del corte variará con la temperatura y las características de la mezcla. Las temperaturas altas y las mezclas rígidas acortan el tiempo de espera. Si el tiempo ha sido medido correctamente se debe ver el rastro de una pequeña fisuración casi imperceptible durante el corte. Ocasionalmente mientras la sierra va cortando una junta y ha recorrido una parte a través de la losa la fisura se produce delante de la sierra. Esto pasa cuando la losa está en tracción. Si eso ocurre debe suspender el corte de esa junta inmediatamente ya que la fisura que se ha querido producir ya ocurrió. Si se continúa el corte solamente se estará cortando a través o a lo largo de la fisura creando la posibilidad que la losa se descascare en el futuro. Fig. 8.6—Cortando una junta de contracción. (Foto cortesía de Magnum & Machinery Co.) Fig. 8.7—Una sierra manual es conveniente para trabajos pequeños. (Foto cortesía de la Portland Cement Association) Fig. 8.8—Cortando una junta de contracción con un acanalador usando una tabla como guía (Foto cortesía de la Portland Cement Association) Si las juntas van a sellarse la fisura puede dirigirse con un corte para crear un depósito de sellante y luego sellarlas de igual forma que las otras juntas. El ancho del corte de la sierra debe ser de por lo menos 1/4 de 98 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 99. Fig. 8.9—Cortando unajunta a la profundidad requerida con la punta de un palustre antes de la acanaladora. La persona que realiza el trabajo debe usar guantes. Fig. 8.10—Terminando la junta después de cortarla con el palustre. El trabajador debe usar guantes. pulg. (6 mm) para proporcionar un depósito adecuado para el sellante pero no debe ser de más 3/8 de pulg. (9 mm) de ancho de modo que los bordes no se quiebren bajo tráfico pesado. Para adelantar el corte temprano y aún proveer una junta lo suficientemente ancha para el sello, puede utilizarse un método de doble corte. Se usa un disco de 1/8 de pulgada (3 mm) para cortar una junta de un cuarto del espesor de la losa. Un segundo corte se hace con una cuchilla de 1/4 a 3/8 de pulg. (6 a 9 mm) a una profundidad de 1 pulg. (25 mm) para proporcionar un depósito adecuado para el sello de lajunta. El segundo corte también remueve los residuos del primer corte. Cuando se insertan listones preformados dentro de la losa para formar la junta la parte superior del listón debe estar a nivel con la superficie. Si se empuja por debajo de la superficie y se cubre con mezcla durante el acabado, se pueden descascarar sin que se vean los bordes de la junta. Si se usa un acanalador, debe utili zarse con especial cuidado para garantizar que se llega al cuarto del espesor de la losa recomendado. Fig. 8.8. Muy a menudo la profundidad necesaria no se logra con el acanalador y las fisuras que ocurren no quedan dentro de lajunta. Una manera de asegurarse de la pro fundidad de la junta es la correcta consiste en cortar la losa con la punta de una llana o palustre antes de utilizar el acanalador (Fig. 8.9). Después se utiliza el acanalador para terminar la junta. Fig. 8.10. Separación de las juntas de contracción Una guía común para separar las juntas de contrac ción es utilizar una distancia en pies aproximadamente igual a dos veces y media veces el espesor de la losa en pulgadas (equivalente a 30 veces el espesor en cual quier unidad de medida). Por ejemplo, para una losa de 5 pulg. (125 mm) la separación de las juntas debe ser de 12-1/2 pies (3.80 m = 125 mm x 30/[1000 mm/m]) y para una losa de 8 pulg. (200 mm), sería de 20 pies (6 m = 200 mm x 30 /[ 1000 mm/m]). Bajo las condicio nes más favorables la separación en pies podría ser hasta de tres veces el espesor de la losa en pulg. (equivalente a 36 veces el espesor en cualquier unidad de medida) y bajo condiciones más desfavorables que el promedio la separación en píes igual a dos veces el espesor de la losa en pulg. (equivalente a 24 veces el espesor en cualquier unidad de medida). Para losas sobre el terreno las juntas deben estar dispuestas de modo que los paneles que se formen sean aproximadamente cuadrados. La proporción entre la longitud y el ancho del panel no debe ser más de 1-1/2 a L En otras palabras, para una sección rectangular delimitada por juntas de contracción el lado largo no debe ser mayor de una y media veces el lado corto. Las condiciones óptimas incluyen una subbase bien compactada con una superficie firme y lisa y una mezcla de concreto con un tamaño máximo de agregado de por lo menos 3/4 de pulg. (19 mm) y de 3 a 4 pulg. (75 a 100 mm) de asentamiento máximo. El tipo de agregado puede afectar los cambios volumétricos del concreto y a no ser que exista experiencia con materiales específicos en ciertas áreas que haya demostrado lo contrario, debe utilizarse una separación entrejuntas máxima en pies igual a 2-1/2 veces el espesor en pulg. (equivalente a 30 veces el espesor en cualquier unidad de medida). Lugares especiales donde deben colocarse juntas de contracción Donde haya un cambio en la sección transversal de la losa debe haber unajunta de contracción. Eso incluye en: los ejes de columna, cambios importantes en las dimensiones (alto, ancho o dirección), cualquier per foración en la losa para servicios, bases para equipos o cualquier otro accesorio. (Fig. 8.11) Se debe recordar que en una sección rectangular delimitada por juntas de contracción el lado largo no debe exceder una y media veces el lado corto. La distribución de las juntas debe planearse con anticipación para poder cumplir con estas condiciones especiales. CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 99
- 100. r Fig. 8.11—Una perforaciónpara servicios crea un plano de debilidad en la losa causando una fisura predecible. Se necesita una junta de contracción para evitar la fisura. Fig. 8.12— Un método para transferir fuerzas cortantes a través de una junta de construcción es una platina cuadrada en forma de diamante. Juntas de construcción Cuando se interrumpe la colocación del concreto se debe utilizar una junta de construcción. En lo posible debe tratarse de colocar la junta de construcción en el mismo lugar donde ya estaba decidido colocar unajunta de contracción si se hubiera continuado con la colocación del concreto. Si se usa una junta de construcción como junta de contracción se debe aplicar un inhibidor de adherencia a la cara vertical de la losa antes de continuar con la colocación. La fisura irregular que ocurre debajo de la junta aserrada proporciona la transferencia de carga de un lado a otro de la junta por medio de la trabazón entre agregados. La trabazón del concreto en la fisura irregular dentro del espesor de la losa previene que la losa de un lado de la junta se deflecte bajo la carga causada por las ruedas de equipos en movimiento. En la junta de construcción no hay trabazón del agregado. Una junta lisa no ofrece ningún tipo de apoyo. Es necesario un dispositivo de transferencia de cargas para poder Fig. 8.13—El material de junta de dilatación se coloca a lo largo del muro para aislarlo de la losa y permitir movimientos independientes (foto cortesía del Wire Reinforcement Institute). Fig. 8.14—La columna y la base de la misma están aisladas de la losa y entre si con material de junta de dilatación. Las juntas de dilatación de la losa llegan a la base de la columna en las puntas del diamante. transferir. Fig. 8.12. Las juntas con llave fueron utilizadas hace algún tiempo para transferir cargas, pero en la actualidad este tipo de juntas no se recomienda (AGI 302.1R-04). Juntas de dilatación (juntas de expansión) Las juntas de dilatación se usan para separar la losa de cualquier estructura adyacente tal como losas, muros, columnas, edificaciones adyacentes o cualquier acceso rio de la losa. El material de junta de dilatación evita la adherencia y permite movimientos independientes entre los dos elementos adyacentes. También alivia los esfuerzos que puedan dañar la losa o la estructura adyacente. Junta entre losay muro. Debe colocarse material de junta de dilatación (1/4 a 1/2 pulg. de espesor [6 a 12 mm]) alrededor del perímetro de la losa sobre el terreno o en el punto donde la losa está en contacto con el muro (Fig. 8.13). Esto evita la unión del muro con la losa per- 100 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 101. Fig. 8.15—Dos alternativasde juntas de dilatación: (a) en forma circular y (b) en forma de diamante. Si no se usan juntas de dilatación alrededor de las columnas o si las esquinas de la junta de dilatación, no llegan a las juntas de dilatación se puede producir una fisuración radial como se muestra en (c) y en la Fig. 8.16 Fig. 8.16—Junta en forma de aspas alrededor de una columna. mitiendo que la losa se contraiga libremente debido a la retracción del concreto y también permite el movimiento diferencial vertical que de otra manera puede causar una fisura localizada a 1 ó 2 pies (300 ó 600 mm) del borde de la losa. También permite que la losa se expanda sin ejercer demasiado empuje sobre el muro. Columnas. Las columnas deben separarse de las losas mediante material de junta de dilatación. La disposición de la junta en la base de la columna debe ser rotada de manera que tenga forma de diamante (Fig. 8.14). Lajunta de dilatación en la losa debe llegar a la base de la columna en las puntas del diamante. Las fisuras no controladas que de otra manera ocurrirían saliendo de las esquinas de la columna se minimizan por medio de este tipo de junta. Otras alternativas a estas juntas en forma de diamante son lasjuntas circulares o en forma de aspas (Fig. 8.15 y 8.16). El material de junta de dilatación debe separar tam bién las bases de máquinas y de cualquier otro accesorio en la losa. Debido a las dimensiones de las bases de las máquinas se necesita agregar una junta de dilatación Fig. 8.17—La falta de juntas de contracción llegando a una abertura en la losa causó una fisura no controlada en una esquina interna. adicional saliendo de las esquinas que no toquen una junta de dilatación. Esto elimina esquinas interiores o paneles en forma de L dentro de la losa (Fig. 8.17). Juntas contra alabeo Una junta contra alabeo es una junta longitudinal uti lizada en pavimentos, incluyendo los de acceso a garajes, y que tienen anchos de más de 12 pies (3.60 m) (Fig. 8.3). Las juntas contra alabeo no se utilizan en las losas sobre el terreno. Los pavimentos normalmente se alabean con los cambios de temperatura durante el día. Bajo la luz solar, por ejemplo, la temperatura en la parte superior de la superficie de un pavimento es mayor que la de la parte inferior. Esto ocasiona que la parte superior se expanda, generando el alabeo. Cuando la temperatura ambiente baja, el alabeo se in vierte. Este alabeo alternante causado por los cambios de temperatura puede resultar en una fisura longitudinal local izada aproximadamente en el centro de la losa de pavimento. Una junta similar a las juntas de contracción se utiliza para evitar que se produzca una fisuración sin control. Como una junta contra alabeo no intenta abrir y cerrar como lasjuntas de contracción, se usan barras de amarre para evitar que los paneles se separen en la junta. Refuerzo en una losa de concreto El refuerzo de losa incluye barras de refuerzo, mallas electrosoldadas, fibras de acero y sintéticas, espigos lisos y barras de amarre. Cada tipo de refuerzo sirve para un propósito diferente. Solo las barras de acero de refuerzo pueden dar resistencia estructural a la losa y únicamente las barras de refuerzo y la malla electrosoldada sirven para controlar el ancho de las fisuras. La malla elec trosoldada es normalmente la más utilizada cuando las juntas de contracción están más separadas entre sí que lo que se recomienda en una losa sin refuerzo, bien sea porque se dispusieron así o por necesidad. La malla electrosoldada se utiliza, entonces, para evitar las fisu ras que se presentan en la zona entre juntas desde un CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 101
- 102. Fig. 8.18—Una decada dos juntas de contracción ha sido eiiminada de modo que la separación entre las juntas de contracción se duplica. La malla de acero electrosoldada se coloca para reducir el ancho de las fisuras que ocurrirán en el espacio entre juntas tan separadas. La malla de alambre es continua a través de las fisuras intermedias pero se suspende cerca de cada una de lasjuntas de contracción. Con frecuencia se utilizan espigos en conjunto con la malla de alambre cuando se esperan cargas de rueda grandes. Fig. 8.19—El refuerzo de alambre electrosoldado se sostiene sobre pequeños bloques de concreto durante la colocación del concreto. Se debe tener cuidado al caminar de no forzar el refuerzo contra la subbase. (Foto cortesía del Wire Reinforcement Institute). Fig. 8.20—Un pavimento no reforzado con espigos. Las juntas de contracción están espaciadas cerca entre sí para controlar la fisuración por contracción. No se necesita refuerzos en las zonas entre juntas. Las cargas móviles pesadas hacen los espigos necesarios para transferir las cargas en las juntas. comienzo. Los espigos proporcionan la capacidad de transferir cargas a través de una junta sometida a cargas móviles pesadas. Los amarres son utilizados para evitar que las losas adyacentes se separen en las juntas contra alabeo o para amarrar el carril de tráfico perimetral exterior con el carril adyacente. Las fibras mejoran la resistencia a la tracción, la tenacidad, reducen el efecto de fatiga, disminuyen las fisuras de retracción plástica e incrementan la durabilidad. Refuerzo de alambre electrosoldado Algunas veces la configuración de una losa es tal que las juntas de contracción no pueden ser colocadas adecuadamente para controlar la fisuración o el propósito para el cual se va a utilizar la losa puede hacer necesario reducir el número dejuntas. Si las juntas de contracción están más separadas de lo necesario para controlar la fisuración se producirán fisuras en el espacio entre las juntas. En este caso el refuerzo no estructural (refuerzo de repartición) puede ser utilizado en el espacio entre las juntas para reducir el espesor de las fisuras intermedias (Fig. 8.18). La malla electrosoldada no refuerza estructuralmente la losa en ninguna otra forma. Para disipar cualquier malentendido, su uso no significa incremento de la resis tencia a la flexión (3% cuando más) y tampoco aumenta la capacidad de carga de la losa. El único propósito es evitar desde un comienzo la fisuración y por eso se colocan en la parte superior de la losa. Para un refuerzo estructural efectivo el acero debe colocarse en la parte inferior de la losa y en mayores cantidades. Para cumplir su propósito el refuerzo de malla electro- soldada debe ser colocado a 2 pulg. (50 mm) por debajo de la superficie de la losa o dentro del tercio superior del espesor de la losa, el que esté más cerca de la superficie de la losa Fig. 8.19. Si durante la construcción el refuerzo de alambre electrosoldado es forzado a la parte inferior de la losa o sobre la subbase, como ocurre con frecuencia, se vuelve inoperante o sirve muy poco para su propósito. El refuerzo de alambre electrosoldado debe ser colocado sobre pequeños bloques de concreto o sobre soportes de modo que no se desplace durante la colocación del concreto. Se debe tener cuidado durante la colocación del concreto para que la malla no sea empujada hacia la subbase al caminar sobre ella. Si esto ocurre se pueden usar ganchos para halar hacia arriba los puntos hundidos después de emparejar la mezcla con regla pero antes de la terminación con llana. Los soportes para barras de refuerzo también pueden usarse como soportes para el refuerzo electrosoldado. Las capas sencillas de malla electrosoldada se pueden colocar sobre lo que algunos llaman zigzag (una sección pequeña de alambre 102 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 103. electrosoldado que securva en una configuración sinusoidal y que sirve de apoyo para la malla sencilla). También pueden usarse sillas altas con platina de base. Lo más importante es mantener la altura especificada del refuerzo electrosoldado que ya se encuentra colocado y que elrecubrimientorequeridomedido desde laparte superiordel concreto con un mínimo de 2 pulg. (50 mm) se mantenga. Un buena práctica es utilizar mallas con separaciones entre alambres mayores (12 pulg. [300 mm] o más) y diámetros de alambre mayores de modo que aunque se camine sobre o dentro de las separaciones el refuerzo de alambre electrosoldado, éste se mantenga en su posición. En caso que seusentipos derefuerzo electrosoldado con alambres de menordiámetrosy conseparaciones entrealambresmenores, las mallas pueden transportarse debajo de los vertederos de los camiones del concreto premezclado para ser colocadas un poco antes de comenzar el emparejado y nivelación del concreto recién descargado del camión. La malla con alambres delgados que viene en rollos es difícil de controlar. Es especialmente problemática porque usualmente se usa en losas delgadas y donde el margen de error es muy pequeño al tratar de colocarlas en la posición adecuada. Las mallas que no vienen en rollos son más fáciles de controlar y colocar en la posición requerida durante la construcción. Generalmente en los pavimentos de concreto solamente los alambres longitudinales son importantes estructuralmente. Los alambres transversales sirven solamente como separadores. En losas aéreas de entrepiso los alambres de refuerzo tienen la misma importancia en ambas direcciones. Las longitudes de desarrollo y la economía en las longitudes de empalme por traslapo son asuntos importantes. Lecciones aprendidas hace tiempo y conocidas por poca gente pueden ahorrar materiales y economizar dinero. Un método desarrollado por un profesor muy conocido de la Universidad de Cincinnati, el señor Boyd Ringo, consiste en traslapar las mallas un mínimo de 2 pulg. (50 mm) más la longitud de los alambres de las extensiones en los extremos. Debe tenerse en cuenta que este pequeño empalme puede ser utilizado solamente en aplicaciones no estructurales, primordialmente en losas sobre el terreno. Debe asegurarse que la malla se coloque para reforzar el concreto localizado entre las juntas y no para reforzar la junta. Si el refuerzo se coloca a través de lajunta se deben cortar los alambres uno sí y otro no en lajunta para que ésta aúnpueda abrirse. Es mucho mejor cortarlasmallasunpoco más cortas de tal modo que no alcance a llegar a lajunta. Espigos El mayor esfuerzo de flexión al cual puede estar sometida una losa es causado por cargas aplicadas en un borde no apoyado de la losa. Las cargas grandes re quieren dispositivos que puedan transferir estas cargas para evitar daño. Los dispositivos de transferencia de cargas incluyen espigos de barra lisa, espigos cuadrados y espigos de platina cuadrados. Los tres tipos de espigos impiden los movimientos verticales diferenciales de losas adyacentes. Los espigos cuadrados y los espigos de platina cuadrados permiten movimientos longitudinales y laterales. Hay espigos redondos que solo permiten movimientos laterales. Los espigos se usan frecuentemente en conjunto con las mallas electrosoldadas. Como las juntas de contrac ción se separan una mayor distancia cuando se usa malla electrosoldada las juntas abrirán más. Eso hace que la trabazón entre agregados sea menos efectiva, aumentando la necesidad de utilizar métodos de trans ferencia adicional para las cargas (Fig. 8.20 y 8.21). Un extremo del espigo puede adherirse al concreto en un lado de la junta y engrasado o colocado dentro de una camisa de tal manera que esté libre para moverse cuando la junta abre o cierra en el otro exremo. El uso de espigos recubiertos para impedir su adherencia al concreto es muy frecuente. Los espigos deben ser cuidadosamente alineados horizontal y verticalmente para proveer la libertad de movimiento. Si no se colocan adecuadamente la junta no abrirá libremente y se presentarán fisuras al final del espigo que no está alineado. Los espigos se colocan sobre sillas de apoyo colocadas en la superficie del ter reno para que no sean movidas durante la colocación del concreto. El diámetro, longitud y separación de los espigos varía con el espesor de pavimento requerido para las cargas de diseño. Amarres Los amarres son barras corrugadas con el fin de dar una mejor adherencia con el concreto y evitar que la junta se abra. Esto es lo opuesto de lasjuntas con espigo, donde la intención, es permitir que la junta se abra. Los amarres no se utilizan en juntas de contracción ni en juntas de dilatación. Se usan con frecuencia en las juntas contra alabeo en pavimentos y en vías de acceso a garajes para impedir que los paneles del pavimento se vayan separando gradualmente (Fig. 8.22). También son utilizadas para amarrar el carril exterior de tráfico en grandes áreas pavimentadas como lotes de estacionamiento. Típicamente son barras # 4 ó # 5 (#13 ó #16 métricas) de 30 pulg. (750 mm) de largo y espaciadas aproximadamente 30 pulg. (750 mm) centro a centro. Refuerzo con fibras Existen hoy en día numerosas fibras disponibles para reforzar concreto con diferentes propósitos. Los CAPÍTULO 8: Juntas y refuerzo para losas sobre el terreno 103
- 104. Fig. 8.21— Hayque sostener en posición los espigos y el refuerzo electrosoldado. Debe cortarse una junta de contracción encima de los espigos. El refuerzo electrosoldado se interrumpe antes de llegar a la junta. Fig. 8.22—Barras de amarre corrugadas siendo colocadas en un sitio que se va a cortar posteriormente para crear una junta longitudinal contra alabeo en un pavimento. materiales de los cuales se fabrican las fibras incluyen acero, vidrio, carbón y varios plásticos como nylon, polipropileno y poliéster. Las fibras para concreto tienen características y propósito diferente a las barras de acero de refuerzo prin cipal, mallas de barras y mallas de alambre. El término refuerzo secundario se usa a menudo para describir su aplicación, de tal modo que las fibras no se confundan con el refuerzo estructural. En general su uso no afecta las recomendaciones para juntas de losas sobre el ter reno. Las fibras mejoran la resistencia a la tracción del concreto, reducen los efectos de fatiga del material, disminuyen la retracción de fraguado y mejoran la dura bilidad. El aumento en resistencia causado por las fibras depende del material de las fibras y su dosificación en libras de fibra por yarda cúbica de concreto (kg de fibra por m3de concreto). Las fibras plásticas (polipropileno) principalmente reducen las fisuras por retracción plástica y no proporciona ningún incremento de la resistencia estructural. Las fibras de acero, (Fig. 8.23) típicamente tienen 2 pulg. (50 mm) de largo y en dosificaciones de 60 lb./yd.3 (37 kg/m3 ) reduce significativamente la fisuración. Las fibras de acero usadas en losas a la intemperie producen manchas de óxido en la superficie del concreto pero ningún otro problema importante. Algunos fabricantes sostienen que las así llamadas fibras estructurales pueden reemplazar el refuerzo colocado para evitar las fisuras iniciales debidas a retracción de fraguado o cambios de temperatura, aunque estas fibras no proporcionan ninguna resistencia estructural verdadera. En este mo mento el ACI no reconoce las fibras como refuerzo para retracción de fraguado y variación de la temperatura como reemplazo del refuerzo electrosoldado o de las barras de acero de refuerzo. Fig. 8.23—Las fibras de acero reducen significativamente la fisuración en las losas. 104 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 105. CAPITULO 9: Preparándose parala colocación del concreto A ntes de comenzar la colocación del concreto la dosificación de cada una de las mezclas de concreto que se van a utilizar debe ser remi tida por el productor de concreto premezclado o laboratorio de ensayos al contratista, quien a su vez las remitirá al redactor de las especificaciones. ACI 301 “Standard Specifications for Structural Con crete”,ACI318 “Building Code Requirements for Struc tural Concrete”,ASTM C 94 “Standard Specification for Ready Mixed Concrete” y la NRMCA/ASCC “Check list for the Concrete Preconstruction Conference” (Esta lista está al final del capítulo) contienen requisitos para las remisiones. Se debe estar seguro que todas las partes involucradas entienden bien lo que requieren las especificaciones. La dosificación de la mezcla debe basarse ya sea sobre resistencia a la compresión o a la flexión, la relación agua/material cementante (a/mc) o lo especificado sobre contenido mínimo de cemento. Otros materiales cementantes y otros aditivos pueden utilizarse para dar al concreto las propiedades que requiere para una apli cación específica. En muchos casos es recomendable remitir dos o más dosificaciones de mezcla a utilizarse en una aplicación específica para concreto con la misma resistencia. Así el contratista tendrá posteriormente la opción de cambiar la mezcla para ajustarse a diferentes métodos de colocación del concreto o cambios climáti cos sin necesidad de tener que pedir la aprobación de una nueva dosificación. El procedimiento de dosificación de la mezcla es el más simple cuando hay un registro de campo del com portamiento de la mezcla o de las mezclas que se han remitido. El registro debe incluir 30 ensayos sucesivos de resistencia de una obra (o dos grupos de ensayos que totalicen 30) ejecutada en los últimos doce meses. Los materiales, condiciones y antecedentes bajo los cuales se hicieron los ensayos de laboratorio debe ser similares a los del trabajo propuesto y la resistencia de diseño debe estar dentro de 1000 lb./pulg.2(7 MPa) de la resistencia especificada para el trabajo propuesto. Es posible que los resultados de un grupo de ensayos satisfagan más de una clase de concreto del mismo proyecto. La desviación estándar calculada con los resultados de los ensayos (consultar el Capítulo 3) determinará la resistencia promedio requerida para las mezclas que están siendo remitidas. Se pueden usar menos de 30 ensayos, pero hay necesidad de aplicar un factor a la desviación estándar que aumenta la resistencia requerida. Si no están disponibles resultados de ensayos de campo es necesario utilizar mezclas de prueba. Deben ensayarse mezclas con tres relaciones a/mc diferentes que contengan la resistencia requerida. La resistencia promedio requerida obtenida de esta forma incluye un sobrediseño de la mezcla que puede llegar a ser del doble de la requerida cuando hay resultados de ensayos de campo disponibles. Es esencial que el contratista y el productor del concreto premezclado cooperen para obtener los resultados de ensayos con suficiente antici pación antes de la primera colocación de concreto. Esto es especialmente importante si existe la posibilidad de tener que usar las mezclas de prueba debido al tiempo que se requiere para los ensayos. Cooperación entre el contratista y el pro ductor de concreto premezclado La mezcla de concreto Es importante asegurarse que ambas partes entienden lo mismo acerca de lo que requieren las especificaciones. La dosificación de la mezcla estará basada en un asenta- CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 105
- 106. Fig. 9.1—La demandade cantidades grandes de concreto y los sitios de obra con acceso limitado requieren planificación especial para evitar demoras. miento específico. Si el asentamiento no se especificó, la dosificación de la mezcla estará basada en 4 pulg. (100 mm) de asentamiento ± 1 pulg. (± 25 mm). En la prác tica una mezcla diseñada para un concreto bombeado puede ser muy diferente de una para concreto colocado con baldes o una para concreto depositado directamente desde el camión mezclador, aún si las mezclas fueron diseñadas para la misma resistencia. Como se dijo anteriormente, puede ser recomendable tener dos o más dosificaciones de mezclas aprobadas para lamisma resistencia del concreto de modo que el contratista tenga la opción de cambiar el método de colocación del concreto durante la construcción sin preocuparse por tener que solicitar la aprobación de un cambio de la dosificación de la mezcla en un momento crucial del trabajo. Jerarquía de las responsabilidades El contratista debe informar al productor de concreto premezclado quien está autorizado para ordenar o hacer cambios en los pedidos o la programación. El contratista debe confirmar también quien está autorizado para Fig. 9.2—Debe designarse un lugar adecuado para hacer los ensayos de campo del concreto. La calidad de los ensayos y el avance del trabajo se verán afectados por la bondad del área seleccionada para realizar los ensayos. atender órdenes en la planta de premezclado. Se debe determinar previamente una denominación específica para identificar cada mezcla como también los procedi mientos para manejar cualquier posible problema en la programación o de demanda inusual. 106 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 107. Antes que elprimer camión llegue a la obra debe haber un plan de cómo van a entrar y salir los camiones de la obra, donde esperan, retroceden y como maniobrar cuando sea necesario. Debe disponerse un lugar apro piado para lavarlos después del descargue (Fig. 9.1). Las siguientes circunstancias deben también considerarse: el espacio disponible, las condiciones de la subbase y de las vías (en buen y mal tiempo), los métodos de colocación del concreto y la demanda de volumen de concreto dictada por la programación. Programa de ensayos Tanto el contratista como el productor de concreto premezclado tienen interés en hacer ensayos adicionales a los que hace el laboratorio en la obra (Fig. 9.2). Estos ensayos producen información oportuna para hacer ajustes y evitar problemas. Los testigos fabricados apropiadamente de la misma tanda de la cual fueron fabricadas las probetas de los ensayos del laboratorio de ensayos de la obra pueden ser un salvavidas de incalculable valor cuando surgen dudas sobre la calidad. Si los testigos producen resultados mejores que los obtenidos por el laboratorio de ensayos de la obra, como ocurre con frecuencia, el contratista disminuye la posibilidad de problemas debidos a ensayos de baja resistencia. Adición de agua en la obra El contratista debe confirmar anticipadamente con el productor de concreto premezclado como se va a manejar la adición del agua en la obra. La mayoría de los productores de concreto premezclado requieren que sus conductores registren la cantidad de agua adicionada y que la persona que ordenó la adición ponga su firma en este registro. Cuando se presentan resultados de ensayos con baja resistencia la adición de agua sin autorización es una de las primeras causas que se investiga. El agua debe ser añadida solamente como lo indique la persona autorizada por el contratista. Reunión previa al inicio de la construcción La mejor forma de prevenir y evitar problemas innecesarios en la obra es por medio de una reunión previa al inicio de la construcción dedicada exclusivamente a la colocación del concreto. A esta reunión deben asistir: el redactor de las especificaciones, el contratista, (y los subcontratistas cuando aplique), un representante del productor de concreto premezclado y un representante del laboratorio de ensayos de la obra. Idealmente el redactor de las especificaciones debe citar a los interesados y presidir la reunión. En ausencia de esto, el contratista debe citarla y asegurarse que un representante del redactor de las especificaciones esté presente. Al final del presente Capítulo hay un orden del día sugerido para esta reunión previa al inicio de la construcción. Algunos ítems del orden del día para la reunión previa al inicio de la construcción • Revisión de las dosificaciones de las mezclas apro badas incluyendo las alternativas de aditivos. • Confirmación del lugar donde se va a colocar cada mezcla. • Información que debe contener el recibo de despa cho del concreto premezclado. • Revisión de los ensayos en obra • Frecuencia de los ensayos en obra. ■ Libertad de acceso del personal del laboratorio de ensayos de la obra para fabricar las probetas y disponibilidad de una zona en la cual se puedan hacer los ensayos. El laboratorio de ensayos de la obra debe suministrar un listado escrito de los técnicos calificados para fabricar las probetas de concreto en la obra. El contratista puede entonces constatar que el personal que toma las muestras está autorizado. ■ Instalación para almacenar los cilindros en obra. • Tolerancias en la medición del asentamiento y del contenido de aire ■ Discusión sobre la interpretación de los re quisitos sobre la temperatura del concreto y el tiempo de despacho. • Bases para rechazar una tanda de concreto: ■ ¿Con autorización de quien? • ¿Bajo qué circunstancias? • Control de la adición de agua en la obra. • Uso de superplastificantes (si se utilizan) y control del asentamiento del concreto. • Procedimiento para evaluar los ensayos de resisten cia. • Procedimiento a seguir después que un ensayo no cumple lo requerido: • Procedimientos de ensayo a utilizarse en la evaluación. • Criterios para su aceptación. • Asignación de los costos asociados. • Listado de distribución de los resultados de los ensayos. • Procedimiento de comunicación entre los involu crados. • Colocaciones especiales de concreto (en volumen o programación). • Potenciales cambios en los procedimientos de co locación. • Disposición de los desperdicios. • Alternativas en casos de emergencia (daños en los equipos y condiciones climáticas adversas). CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 107
- 108. f Fig. 9.3—Ensayo deresistencia a la penetración. (Windsor Probe). Este ensayo se utiliza para comparar concretos de dudosa resistencia con concretos de resistencia conocida. La profundidad de la penetración en el concreto es un indicador de su resistencia. Nótese que los puntos mencionados deben estar ya incluidos en el contrato correspondiente. El énfasis aquí es reiterar estos puntos y promover la buena comuni cación entre las partes involucradas. En la revisión de la dosificación de las mezclas de concreto deben discutirse los cambios rutinarios que dentro del desarrollo de una obra tengan que hacerse. Por ejemplo, la dosificación de la mezcla que fue aprobada puede contener un reductor de agua. Debido a cambios de temperatura los reductores de agua, acelerantes o retardantes, pueden ser preferibles. ¿Constituye eso un cambio que requiere aprobación? Probablemente no, pero es de mucha ayuda tener acuerdos previos de cuanto y cuales cambios pueden hacerse y cómo confir mar que el contratista puede usar aditivos generalmente aceptables. Esto puede ser de gran ayuda. El contratista tiene mucho que ganar si los ensayos en obra se hacen apropiadamente. Los ensayos in apropiados son generalmente la fuente de problemas evitables y costosos. Los ensayos estándar de ASTM y los procedimientos para los ensayos son parte de toda especificación redactada profesionalmente. El contratista puede ser de gran ayuda dando libre acceso al personal del laboratorio de ensayo de la obra para la toma de muestras del concreto y la ejecución de los ensayos de campo y asistiendo a los ensayos para estar seguro que fueron realizados adecuadamente. La mayoría de las especificaciones actuales requieren que los técnicos que realizan ensayos de concreto estén certificados por los programas de certificación de ACI o sus equivalentes. Adicionalmente a lo anterior debe haber un sitio para almacenar las probetas a temperaturas entre 60 y 80 °F (15 a 27 °C) para ser ensayadas a resistencia y proteger esos cilindros para que no se resequen y sufran cualquier otro inconveniente durante el tiempo de almacenamiento en obra. La sección 16.7 de ACI 301 asigna esta respon Fig. 9.4—Antes de colocar el concreto la subbase debe rociarse con agua para evitar la absorción excesiva del agua de la mezcla por parte de la subbase. sabilidad al contratista. Aún sin esta responsabilidad el contratista debe protegerse a sí mismo asegurándose que la fabricación, el manejo y el curado de los cilindros sea apropiada. La aceptación del concreto en obra y el progreso de la obra pueden depender de esto. Debe estar claramente establecido ¿sobre qué bases un concreto se acepta o se rechaza, por qué y por quien? Se deben confirmar las tolerancias para el asentamiento y el contenido de aire. Se debe discutir la interpretación de la especificación que limita la temperatura del concreto y el tiempo de despacho de tal forma que los límites se cumplan consistentemente (consultar el Capítulo 3). Las guías para adición de agua y remezclado en obra deben quedar claramente definidas. No hay problema si se adiciona agua una vez para lograr un asentamiento que cumpla el límite especificado siempre y cuando la relación ahnc no se exceda. Aunque esta adición es permitida por ACI 318, ACI 301 y ASTM C 94, algu nos redactores de especificaciones son más restrictivos. Se debe confirmar que hay un acuerdo respecto a la adición controlada de agua. También se debe confirmar quien está autorizado para ordenar adiciones de agua y quien debe firmar por ello. Una regla empírica para adición de agua es que, un galón de agua para una yarda cúbica de concreto (5 lt por m3) aumenta el asentamiento aproximadamente una pulgada (25 mm) y disminuye la resistencia en 150 psi (1 MPa) aproximadamente. Se debe confirmar también que el redactor de las especificaciones usa el procedimiento delineado en ACI 301 y ACI 318 para evaluar los ensayos de re sistencia: el promedio de tres ensayos sucesivos debe igualar o exceder la resistencia especificada y ningún ensayo puede ser menor a 500 Ib./pulg.2(3.5 MPa) de la resistencia especificada. Un ensayo es el promedio de dos cilindros. Se pueden presentar algunas ensayos bajos (estadísticamente 1 en 10) pero no se considera una falla si al menos se cumplen dos de las condiciones 108 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 109. especificadas (estudiar lasección sobre baja resistencia de los cilindros en el Capítulo 11.) Debe haber un acuerdo acerca de los ensayos a re alizar si hay necesidad de investigar resistencias bajas. También debe haber un acuerdo acerca de quien va a ser responsable de los costos de los ensayos adiciona les. ACI 301 asigna la responsabilidad de los ensayos de seguimiento al contratista si los resultados no son satisfactorios y al propietario si los resultados son satisfactorios. También indica que la evaluación de los ensayos de resistencia del concreto para su aceptación es válida solo si los ensayos fueron hechos siguiendo las normas de ASTM. El contratista no debe ser respon sable por ensayos de seguimiento solicitados debido a resultados bajos si los ensayos fueron mal hechos. Eso puede ser un punto discutible pero debe definirse antes de comenzar el trabajo. Los ensayos de seguimiento, si se requieren, deben comenzar con ensayos no destructivos tales como el esclerómetro o la prueba de resistencia a la penetración (Windsor Probe) si es apropiado. (Fig. 9.3) Los núcleos son el paso siguiente, reconociendo que no se espera que la resistencia de los núcleos iguale la resistencia de los cilindros ensayados adecuadamente. El 85% de la resistencia especificada es aceptable para los núcleos (ACI 318, ACI 301). El contratista no debe dejarse engañar, ni permitir que engañen a otros, cuando utilizan el concepto equivocado que dice que los núcleos tienen una resistencia más alta que los cilindros. Algunas veces sí la tienen, pero debido a que son comparados con los resultados de cilindros cuyos ensayos de resistencia han arrojado resultados bajos. Los núcleos que tengan resultados más altos que los cilindros indican que los ensayos de cilindros no fueron representativos de la resistencia real del concreto. La distribución de los resultados de los ensayos debe ser discutida y se debe llegar a un acuerdo suscrito por todas las partes interesadas incluyendo al redactor de las especificaciones, al contratista y al productor del concreto premezclado indicando que todos recibirán los resultados oportunamente. Eso permite que no haya necesidad de tomar medidas correctivas antes que un problema sea considerado por todos. Las partes deben definir las líneas de comunicación entre sí durante la construcción. Preparación en la obra Puede aparecer anodino decirlo, pero debe asegurarse que la obra está lista antes de ordenar el concreto. Es sorprendente la cantidad de veces que la obra no está lista. Debe existir un tiempo prudencial para inspeccionar las cimbras y encofrados, los refuerzos, las condiciones de la subbase y los equipos de colocación estrictamente sin tener la presión de saber que los camiones mezcladores ya están en camino o esperando. Una vez que la colocación del concreto ha comenzado sin afán, ésta puede acelerarse. La inspección de las cimbras y encofrados incluye la revisión de la alineación, el adecuado apuntalamiento y arriostramiento, la estabilidad de la superficie del suelo donde las cimbras están apoyadas y el manejo de los encofrados. Los encofrados se diseñan para esfuerzos específicos. Se deben tener en cuenta las circunstancias que aumentan estos esfuerzos — bajas temperaturas, uso de aditivos retardantes, mayor asentamiento (especialmente con los superplastificantes), vibrado, aumento de la altura de colocación del concreto — y además se debe confirmar que no hayan ocurrido cambios no previstos. El refuerzo debe estar colocado y amarrado. Aunque las especificaciones pueden requerir que el acero esté libre de óxido y escamas, las investigaciones han demostrado que un ligero óxido, los agentes desmoldantes de encofrado, los antiadherentes y las salpicaduras de cemento tienen poco efecto en la adherencia del acero de refuerzo con el concreto (Consúltese el ASCC Position Statement #3). Para trabajos sobre el terreno, éste debe estar compactado uniformemente y además nivelado correctamente. Antes de colocar el concreto la subbase debe humedecerse sin saturarla y prevenirse una excesiva absorción de humedad del concreto. (Fig. 9.4) Una subbase y una base preparadas apropiadamente reducen en gran parte la ocurrencia de ondulaciones en la losa y la fisuración por retracción plástica. (Muchos contratistas de concreto competentes prefieren en esta situación el agregado compactado a la arena porque es prácticamente imposible colocar concreto en una base de arena sin desnivelarla durante el trabajo. No hay, entonces, razón alguna para utilizar este tipo de base). Una losa sobre el terreno requiere de una base con superficie lisa y nivelada uniformemente para prevenir una retracción desigual debida al fraguado, minimizando la fricción con la base y permitiendo dejar un espesor uniforme de la losa. En la guía ACI 302. IR “Guide for Concrete Floor and Slab Construction” se describen las precauciones que hay que tener con los retardantes de vapor. Los materiales necesarios para la colocación del con creto deben estar anticipadamente en la obra y fácilmente accesibles — materiales de juntas, acero de refuerzo, materiales de curado y para losas grandes suficiente película de polietileno para cubrir la losa rápidamente en caso de lluvia. Antes que el primer camión llegue, en la obra debe realizarse una revisión final para estar seguro que las vías de entrada y salida desde el punto de descargue, están libres y utilizables. Cuando la construcción tiene lugar bien sea en clima CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 109
- 110. cálido o fríoes necesario prepararse para cambios extre mos del clima y verificar que la programación, los mate riales y los equipos son apropiados para las condiciones del trabajo. Climas extremos pueden causar problemas en el mezclado, colocación y curado, los cuales pueden afectar adversamente las propiedades y funcionalidad del concreto. Debido a que las improvisaciones de último momento rara vez son exitosas, se debe tener un proced imiento detallado, planeado y preparado con anterioridad para la colocación del concreto, el mezclado, protección y curado durante clima cálido o frío. Listado de verificación para proyectos grandes El siguiente listado de verificación fue desarrollado en conjunto por ASCC y NRMCA (Nacional Ready Mixed Concrete Association). Está enfocado a grandes proyectos y debido a su grado de detalle sirve a cualquier contratista de concreto para revisar que todos los detalles aplicables no pasen inadvertidos. 110 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 111. Listado de verificaciónde NRMCA/ASCC para la reunión previa al inicio de la construcción Reunión previa al inicio de la construcción A. Información del proyecto 1. Nombre del proyecto_________________________________________ 2. Localización________________________________________________ 3. Fecha de inicio del proyecto__________________________________ 4. Fecha de finalización del proyecto______________________________ 5. Participantes en el proyecto Contacto • Propietario __________________ _____________________ • Arquitecto __________________ _____________________ • Ingeniero estructural __________________ _____________________ • Director del proyecto o contratista general __________________ _____________________ • Contratista del concreto__________________ _____________________ • Productor del concreto __________________ _____________________ • Suministrador de aditivos_________________ _____________________ • Contratista de bombeo del concreto __________________ _____________________ • Contratista para el acabado del concreto __________________ _____________________ • Laboratorio de ensayos __________________ _____________________ • Agencia de inspección o supervisión __________________ _____________________ • Otros __________________ _____________________ 6. Antecedentes del proyecto 7. Características especiales del proyecto CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 111
- 112. A. Información delproyecto (continuación) 8. Distribución de lista de verificación terminada □ Participantes del proyecto □ Otros _____________________________________________________ B. Proceso de construcción 1. Notas de revisión y cambios en los planos que puedan afectar el proceso de construcción 2. Secuencia de construcción y fechas importantes a. Cimentación __________________________________________________ b. Muros __________________________________________________ c. Losas estructurales __________________________________________________ d. Losas sobre el terreno interiores __________________________________________________ e. Losas sobre el terreno exteriores __________________________________________________ 3. Construcción y aprobación de la base y subbase, compactación, nivelación. Responsabilidad de: a. Definición de los niveles de base y subbase a los contratistas b. Estabilidad de la base y/o subbase bajo tráfico de construcción c. Protección de la base y/o de la subbase de daños por agua d. Compactación y nivelación final de la base y subbase después de que las instalaciones de plomería estén terminadas e. Localización de conductos eléctricos □ En un cárcamo dentro del suelo natural rellenado con roca triturada posteriormente _________________________ □ En terreno natural rocoso _________________________ □ Protección del tráfico de camiones si es necesaria _________________________ 4. Responsabilidad de las vías de acceso a la obra y su mantenimiento 112 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 113. B. Proceso deconstrucción (continuación) 5. Responsabilidad de espacio disponible para operaciones de bombeo si se requiere □ Acceso para dos camiones por bomba, uno a cada lado__________________________ □ Área de ensayos y ajustes del asentamiento ______________________________ 6. Persona responsable de dirigir los camiones hacia la bomba o área de colocación 7. Persona responsable para dirigir y retroceder los camiones 8. Responsabilidad de disponer de energía eléctrica, iluminación, agua y presión de agua durante la colocación y acabado del concreto 9. Responsabilidad de controlar la temperatura ambiente (subbase, encofrados y el aire) 10. Cimbras y encofrados a. Tamaño y tipo de cimbras y encofrados ________________________________________ b. Equipo de izaje requerido ________________________________________ c. Materiales y accesorios de los encofrados ________________________________________ d. Revisión de la localización del refuerzo, elementos embebidos, cintas de sellado impermeable, drenajes, aberturas para instalaciones, aberturas para puertas y ventanas, etc. ________________________________________ e. Programación del montaje y remoción de las cimbras y encofrados coordinadas con la colocación del refuerzo y del concreto f. Responsabilidad por instalación e inspección de: i. Refuerzo ____________________ ii. Elementos embebidos ____________________ iii. Cintas de sellado impermeable ____________________ iv. Drenajes ____________________ v. Marcos de las aberturas __________ CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 113
- 114. g. Responsabilidad dela inspección de cimbras y encofrados i. Preliminar - antes de colocar barras de refuerzo _____________________________________ ii. Semifinal - con barras de refuerzo, elementos embebidos, cintas de sellado impermeable y drenajes ______________________________________ Nota: La inspección del refuerzo incluye: • Localización y separación entre barras adecuada para permitir el acceso de los vibradores y recubrimiento apropiado. • Separación entre barras en relación con el tamaño máximo del agregado. iii. Final - antes de de la colocación del concreto_________________________________ 11. Retardante de evaporación o membrana barrera de vapor a. Tipo de membrana _____________________________________ b. localización de la membrana con relación al subsuelo _____________________________________ c. Efecto en el curado _____________________________________ d. Efecto en los adhesivos de los acabados de piso _____________________________________ e. Bases para la aceptación de la instalación de materiales de piso sensibles a la humedad (madera, alfombra, cerámica) en la losa i. Requisitos de humedad para los materiales de piso que van a ser instalados _________________________________________ ii. Responsabilidad de • Ensayos y reporte de los resultados de los ensayos _________________________________________ • Aceptación de la losa _________________________________________ 12. Colocación del concreto: equipos y procedimientos a. Descarga desde el camión B. Proceso de construcción (continuación) b. Carretillas c. Banda transportadora ________________________________ d. Colocación con baldes ________________________________ e. Bombeo ________________________________ f. Otros ________________________________ 13. Consolidación del concreto: equipos y procedimientos a. Vibradores 114 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 115. B. Proceso deconstrucción (continuación) 14. 15. 16. 17. b. Reglas vibratorias o maestras (vibradores de superficie) _____________________________________ ______ c. Equipo en reserva (backup) ___________________________________________ _ d. Fuente de energía e l é c t r i c a ____________________________________________ e. Otros __________________________ _________________ Responsabilidad de la inspección de la colocación y consolidación del concreto Ventilación en espacios cerrados a. Tipo de ensayo requerido_________ b. Responsabilidad de la ventilación i. Durante la colocación_________ ii. Durante el acabado__________ Técnica de afinado □ Afinado manual ______________ □ Reglas vibratorias ______________ □ Reglas láser ______________ □ Otros ______________ Acabados a. Tipos de acabado • Área 1 ___________________ • Área 2 ___________________ • Área 3 ___________________ • Área 4 ____________________ b. Materiales especiales para acabados □ Endurecedor de lanzamiento en seco • Tasa de aplicación ______ • Procedimiento de instalación ______ c. Herramientas y equipos requeridos d. Herramientas y equipos en reserva (backup) CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 115
- 116. 18. Tolerancias específicaspara: a. Superficies de concreto verticales B. Proceso de construcción (continuación) O Desviación del plomo a Dimensiones a Espesor □ Textura □ Color • Variaciones aceptables □ Defectos de superficie a Otros Nota: Refiérase a la “Guide for Surface Finish of Formed Concrete” de la ASCC b. Losas sobre el terreno y losas aéreas □ Desviación del plano/nivelación □ Dimensiones □ Espesor • Como será revisado □ Textura □ Color • Variaciones aceptables □ Defectos de superficie □ Espaciamiento entre juntas □ Otros c. Losas aéreas □ Desviación del plano/nivelación □ Dimensiones □ Espesor • Como será revisado □ Textura □ Color • Variaciones aceptables 116 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 117. B. Proceso deconstrucción (continuación) □ Defectos de superficie_______________________ □ Otros _________________________ d. Procedimientos para medir tolerancias (cómo y cuándo) e. Revisión de especificaciones por posibles conflictos entre quien coloca el concreto y otros contratistas f. Revisión de de especificaciones por posibles conflictos entre el perfil de la superficie suministrado por el colocador del concreto y el perfil de superficie requerido por el instalador del material de acabado g. Responsabilidad de: i. Reportar los números-F al contratista de concreto _________________________ ii. Aceptación de pisos _________________________ iii. Medición de tolerancias _________________________ iv. Reparación de “burbujas de aire” en superficies verticales _________________________ v. Remoción de compuestos de curado antes de la aplicación de sellantes _________________________ 19. Juntas a. Revisión / verificación de planos de localización de juntas de contracción, dilatación, expansión y construcción • Estructuras (muros) Sí No Comentarios (cantidad, localización, espaciamiento, detalles)______________ • Losas sobre el terreno Sí No Comentarios (cantidad, localización, espaciamiento, detalles) b. Tipo de juntas contracción dilatación expansión i. Juntas con encofrado ________________________________________________ ii. Juntas hechas con h e r r a m ie n t a s ________________________________________________ iii. Aserradas tempranamente • Tiempo ____________________________________________________ CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 117
- 118. • Profundidad de corte_____________ • Espaciamiento juntas _____________ • Equipo _____________ iv. Corte de sierra convencional_____ • Tiempo _____________ • Profundidad de corte _____________ • Espaciamiento de juntas _____________ • Equipos _____________ c. Losas sobre el terreno B. Proceso de construcción (continuación) Juntas Sí No Refuerzo Sí No • Posición de refuerzo en la losa _______________________________________ • Método de soporte del refuerzo a un nivel específico _______________________________________ • Suspendido antes de las juntas _______________________________________ iii. Dispositivos de transferencia de cargas (Por ejemplo: espigos) • Tipo, tamaño y ubicación _______________________________________ • Revisión de alineación especificada______________________________________ iv. Definición de fisuras no aceptables (véanse defectos de superficie en la sección de tolerancias) v. Método de reparación de fisuras inaceptables vi. Responsabilidad de la reparación de fisuras inaceptables ________________ vii. Sellamiento (llenado) de juntas Sí No • Epóxico de relleno para juntas Sí No • Sellante elastoméñco Sí No • Regulación de tiempo (revisar instrucciones de producto y guías del ACI) • Profundidad del llenado________________________________________________ • Procedimiento (a ras, ligeramente levantada para sellante epóxico o cóncavas para sellantes elastoméñcos) • Responsabilidad de retoques futuros______________________________________ 118 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 119. 20. Curado ysellado B. Proceso de construcción (continuación) a. Métodos de curado b. Períodos de curado c. Responsabilidad del curado de pisos colocados antes del montaje de cubiertas y muros. d. Control de temperatura Sí No • Especificar • Responsabilidad de la ventilación para prevenir que la superficie del concreto se torne polvorosa si son utilizados calentadores temporales e. Control de evaporación excesiva Sí No Especificar f. Retardantes de evaporación Sí No Especificar 9- Aspersión Sí No Especificar h. Otro i. Responsabilidad de la inspección de las operaciones de curado / tiempo j. Responsabilidad de la remoción de los elementos y materiales del curado k. Aplicación de sellantes • Tipos __________________________________________ • Localización__________________________________________ 21. Protección del concreto a. Techos y muros Sí No Especificar_______________________________________________ b. Recubrimiento de pisos Sí No Especificar_______________________________________________ c. Protección de pisos Sí No i. Especificar edad/resistencia del piso antes del uso del piso para: • Tráfico peatonal _______________________________ • Tráfico de llantas de caucho _________________________ CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 119
- 120. • Tráfico dellantas duras_________________________________________ • Tráfico de construcción_________________________________________ ii. Especificar edad/resistencia del piso cuando: • Equipo está instalado __________________________________________ • Montaje de soportes ___________________________________________ 22. Responsabilidad de las áreas de almacenamiento y seguridad de la obra B. Proceso de construcción (continuación) 23. Descimbrado a. ¿Cuál es el requisito de resistencia mínima para descimbrar? Ib./pulq.2 í MPa) b. ¿Qué documento es requerido antes de descimbrar? c. ¿Qué tipo de ensayos de campo, si son usados y criterio de evaluación? d. Nombre(s) del personal autorizado para aprobar el descimbrado 24. Procedimientos para colocación del concreto en clima calido 25. Procedimientos para colocación del concreto en clima frío C. Materiales del concreto y dosificación requeridas para las mezclas 1. Mezclas de concreto (dosificación de la mezcla) D esignación de la m ezcla (por dosificación) C ódigo de la m ezcla (por dosificación) L ocalización Valores aproxim ados 120 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 121. c. Materiales delconcreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación) 2. Aceptación de las mezclas de concreto (por dosificación de la mezcla) a. ¿Está aprobada la dosificación la mezcla? Sí No b. Responsabilidad de la aprobación de la dosificación de la mezcla Comentarios c. Envío de copias de la dosificación de las mezclas aprobadas a: • Propietario Sí No • Arquitecto Sí No • Ingeniero estructural Sí No • Director del proyecto o contratista general Sí No • Contratista del concreto Sí No • Contratista de bombeo del concreto Sí No • Contratista de acabado del concreto Sí No • Laboratorio de ensayos Sí No • Agencia de Inspección o supervisión Sí No 3. Otras dosificaciones de mezcla requeridas • Especificar • Aprobadas Sí No 4. Requisitos para los agregados a. Gradación b. Requisitos de arena 5. Concreto bombeado Sí No 6. Alta resistencia inicial Sí No Resistencia requerida Ib./pulg.2(MPa) a edad 7. Concreto liviano Sí No 8. Otros Sí No Comentarios 9. Planta de mezclas Mezcla en central Mezcla reducida Mezcla en camión a. Planta principal ___________________________ Planta de respaldo _________ b. ¿La planta requiere certificación de NRMCA? SI No CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 121
- 122. C. Materiales delconcreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación) c. Requisitos de inspección □ Tiempo completo □ Tiempo parcial □ No se requiere d. Rotaciones o tiempo límite para mezclado de concreto ___________________________________ Nota: Referirse a ASTM C 94 10. Revisión de las especificaciones del proyecto por conflictos en los requisitos de desempeño (compresión/resistencia a la flexión, durabilidad, retracción de fraguado, relación agua/material cementante, contenido de agua, asentamiento, contenido de aire) 11. Otras adiciones y aditivos Aditivo reductor de agua de rango medio Sí No Aditivo reductor de agua de rango alto Sí No Acelerantes sin cloruro Sí No Inhibidores de corrosión Sí No Ceniza volante Clase C de ASTM Sí No Ceniza volante Clase F de ASTM Sí No Escoria granulada y molida Sí No Humo de sílice Sí No Cemento Tipo K Sí No Aditivo expansivo Sí No Fibras Sí No Color Sí No Otros Sí No • Comentarios (especificar tipo y dosificación de ingredientes, etc.) Nota 1: Mezclar todos los materiales componentes en planta garantiza un mejor control de calidad del concreto. Modificaciones en obra a la mezcla deberán ser notificadas al productor del concreto Nota 2: Anexe los apéndice necesarios conteniendo los requisitos de los materiales componentes 12. Requisitos de las especificaciones del proyecto respecto a contenido de aire □ Concreto de peso normal con aire incorporado (no es recomendado si los pisos requieren acabado con llana mecánica, pero si es recomendado para todo trabajo exterior) Comentarios______________ 122 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 123. Comentarios______________________________________________________________ C. Materiales delconcreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación) □ ¿Los ajustes al contenido de aire son perm itidos en obra? Si No □ Aire incorporado para concreto liviano para losas interiores Comentarios_____________________________________ □ Otros requisitos Comentarios_____________________________________ 13. Requisitos de las especificaciones del proyecto respecto a asentamiento □ Concreto convencional Max _____________________ Min _______________ □ Concreto bombeado Max ______________________Min________________ Comentarios ________________________________________________________ □ Concreto con plastificanteMax _____________________ Min Comentarios _______________________________________ □ Otros Max _____________________ Min Comentarios_______________________________________ 14. Ajustes en obra del asentamiento a. Responsabilidad de: i. Realizar/permitir ajustes en obra _________________________ ii. Registro de la tanda ajustada _________________________ b. Materiales permitidos para ajustar el asentamiento □ Agua ________________________________________________________________ □ Reductor de agua de rango medio___________________________________________ □ Reductor de agua de rango alto ____________________________________________ c. Procedimiento a seguir y limitaciones que aplican al ajuste del asentamiento en obra (máxi ma cantidad, mezclado adicional, probetas de la tanda) CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 123
- 124. C. Materiales delconcreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación) 15. Requisitos de las especificaciones del proyecto respecto a temperatura a. Temperatura requerida del concreto al recibirlo: Max _____________________ °C/°F Min ___________________ °C/°F b. Persona responsable para solicitar y aprobar medidas especiales para lograr las temperaturas del concreto tales como agua caliente, agregados calientes, agua fría, hielo, nitrógeno líquido c. Procedimiento detallado a seguir y limitaciones que aplican para la medición de la temperatura del concreto y aceptación del concreto en obra 16. Requisitos de las especificaciones del proyecto para tiempos de suministro del concreto □ ASTM C 94 _________________________________________________________________ □ Otros ______________________________________________________________ 17. Requisitos de las especificaciones del proyecto para concreto liviano □ Peso unitario máximo _____________________________________________________ □ Asentamiento _____________________________________________________ □ Contenido de aire _____________________________________________________ □ Operaciones de bombeo_____________________________________________________ 18. Concreto arquitectónico a. Detalles de acabado Localización □ Agregado expuesto ___________________________________________________ □ Acabado liso ____________________________________________________ □ Acabado con frotado_____________________________________________________ □ Coloración __________________________________________________________ □ Impresión __________________________________________________________ • Detalles (juntas con lechada de cemento, texturas)_________________________ b. Materiales especiales □ Cemento □ Agregados □ Agua □ Aditivos 124 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 125. C. Materiales delconcreto y dosificación requeridas para las mezclas (continuación) □ Sellantes ____________________________________ ____________________ □ D e sm o ld a n te s________________________________________________________ c. Muestras y modelos arquitectónicos □ Localización ___________________________________ __________ □ P r e s e r v a c i ó n _____________________________________________ □ Responsabilidad de aceptación_____________________________________________ d. Métodos de reparación ____________________________________ __________________ D. D. Pedido y programación del concreto 1. Persona(s) responsable(s) para pedir el concreto (el concreto debe ser pedido por código de mezcla [dosificación de la mezcla]) 2. Tiempo mínimo de notificación requerido para la mayoría de las colocaciones 3. Definición de pedidos especiales y grandes 4. Tiempo mínimo de notificación requerido para suministros especiales y grandes 5. Procedimiento para manejo de pedidos de llamado posterior 6. Procedimiento para manejo de pedidos con cambios 7. Nombres de contacto y número de teléfono para cancelaciones de último momento • Productor _____________________________________ • Contratista de concreto _____________________________________ • Director del proyecto o Contratista General _____________________________________ 8. Persona responsable en obra para revisar los recibos de despacho antes de colo car el concreto 9. Los horarios normales de trabajo son entre _________ A.M .ylas P.M. La jornada laboral es d e ___________ a ____________ sin incluir días festivos CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 125
- 126. D. Pedido yprogramación del concreto (continuación) 10. Hay algún día festivo programado y/o horas extras para colocación Sí No Comentarios 11. Programación de despachos a. Lugar de colocación b. Volumen a colocar Yardas cúbicas (m3 ) c. Volumen mínimo de despacho Yardas cúbicas (m3 ) d. Tasa de colocación esperada Yardas cúbicas (m3 ) /hora e. Fechas aproximadas de colocación f. Capacidad de la planta durante mal tiempo (clima inclemente) 12. Despachos de Concreto a. ¿Alguna restricción al tráfico en o cerca a la obra Comments Sí No b. ¿Alguna restricción a la entrada o salida de la obra? Comentarios Sí No c. Otros ítems Comentarios 13. Camiones a. Número de camiones b. Tipo de camiones c. Intervalo programado (tiempo del ciclo) Aspectos ambientales 1. Áreas sensibles al medio ambiente alrededor del proyecto Comentarios Sí No 2. Responsabilidad del suministro de áreas de lavado de los camiones en obra 3. Responsabilidad de la limpieza de áreas de lavado 4. Persona responsable de dirigir los camiones a las zonas de lavado 5. ¿Hay equipos para atender derrames en obra? Comentarios Sí No 126 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 127. 6. Persona decontacto en caso de emergencia en la obra D. Pedido y programación del concreto (continuación) 7. Responsabilidad de disponer apropiadamente los compuestos de curado 8. Otros ítems F. Control de calidad / aseguramiento de calidad 1. Requisitos de acreditación del laboratorio ________________________ 2. Requisitos de certificación para: a. Técnicos de ensayos de Laboratorio Nombre □ Técnico de Ensayos de Laboratorio de Concreto ACI Grado I ________________ □ Técnico de Ensayos de Laboratorio de Concreto ACI Grado II ________________ □ Equivalente ________________________________ ________________ b. Técnicos de ensayos de campo Nombre □ Certificado ACI Grado I ________________ □ Equivalente ______________________________ ________________ 3. Notificación anticipada para programar personal para ensayos_______ 4. Procedimientos de verificación de los requisitos de las especificaciones □ Registro de tandas □ Ensayos de resistencia □ Otros ______________________________________________ ______________ F.1 Muestreo del concreto y requisitos para los ensayos 1. Frecuencia de muestreo 2. Lugar de muestreo □ Punto de descarga □ Punto de colocación Comentarios (confirmación de aceptación del lugar de muestreo) _______________________________ 3. Ensayos realizados en cada muestra CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 127
- 128. □ Asentamiento □ Temperatura □Densidad (peso unitario) □ Contenido de aire □ Resistencia a la compresión □ Resistencia a la flexión □ Otros ____________________________________________________________________ 4. Tamaño del cilindro para ensayo de resistencia a la compresión 4 x 8 pulg. (100x200 mm) 6 x 1 2 pulg. (150x300 mm) 5. Tamaño de viga para ensayo de resistencia a la flexión 6 x 6 pulg. (150x150 mm) Longitud: refiérase a ASTM C 31 □ Otro tamaño_______________________________________________________________ Nota: Si la resistencia de rotura de vigas es baja, compare un concreto aceptable con el concreto sospechoso utilizando núcleos. 6. Número de cilindros por muestra_______________________________________ (Debe registrarse el peso del cilindro endurecido en los reportes de resistencia del concreto) 7. Número de vigas por muestra_________________________________________ 8. ¿Número de cilindros/vigas a curar ________ ¿Campo? ______ ¿Laboratorio? 9. ¿A que edad los cilindros/vigas deben ser ensayados?____________________ 10. Número de cilindros/vigas por ensayo (mínimo 2) ________________________ 11. ¿Se requieren cilindros/vigas testigo? Si No ¿Cuantos? __________ 12. Frecuencia de ensayos de rendimiento volumétrico y verificaciones de cumplimiento (promedio de peso unitario de tres tandas) F.1 Muestreo del concreto y requisitos para los ensayos (continuación) F.2 Almacenamiento y transporte de cilindros para ensayos 1. Curado inicial (hasta ________ horas) □ Inmersión en agua con temperatura controlada □ Cajas de almacenamiento con temperatura controlada - registro diario de temperaturas máximas y mínimas □ Expuesto al medio ambiente - registro diario de temperaturas máximas y mínimas Nota: En ausencia de almacenamiento de cilindros con registro diario de temperaturas máximas/ mínimas, después del moldeados los cilindros deben sumergirse en agua de manera inmediata. 128 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 129. F.2 Almacenamiento ytransporte de cilindros para ensayos (continuación) □ Almacenamiento en obra bajo condiciones similares a las del concreto de la estructura 2. Responsabilidad por el suministro de cajas de almacenamiento ______________________________ Nota: Refiérase a ACI 301 3. Responsabilidad por el mantenimiento de la temperatura en las cajas de alma cenamiento entre 60 y 80 °F (16 y 27 °C) durante las primeras 16 a 48 horas después del moldeado 4. Describir cómo será mantenida la temperatura de las cajas de almacenamiento 5. ¿Cuándo serán transportados al laboratorio los cilindros fabricados en los días previos a los días festivos? 6. Describir los procedimientos para dar acceso a la obra en días festivos 7. Responsabilidad del curado final según ASTM C 31 F.3 Aceptación/rechazo de concreto fresco 1. ¿Quién tiene la autoridad de rechazar un despacho de concreto? ___________________________ Nota: Una segunda persona puede ser designada y autorizada para el rechazo FINAL de un despacho de concreto 2. ¿Qué criterio será utilizado para rechazar el concreto? □ Asentamiento □ Contenido de aire □ Peso unitario □ Temperatura □ Tiempo limite □ Otro 3. ¿Se permite hacer un segundo ensayo antes del rechazo? Sí No Procedimiento ____________________________________________ CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 129
- 130. 1. Criterio derevisión/aceptación □ ACI 301/318 □ ASTMC94 □ Otro ______________________________________________________________ 2. Distribución de los reportes de ensayos (a todos los participantes) □ Propietario ____________________________________________ □ Arquitecto ____________________________________________ □ Ingeniero estructural ____________________________________________ □ Director del proyecto o Contratista General ____________________________________________ □ Contratista del Concreto ____________________________________________ □ Productor del concreto ____________________________________________ □ Proveedor de aditivos ____________________________________________ □ Contratista de bombeo del concreto ____________________________________________ □ Contratista de acabado del concreto ____________________________________________ □ Laboratorio de ensayos ____________________________________________ □ Inspector/supervisor ____________________________________________ □ Técnicos de ensayo en el obra____________________________________________ Nota: El fabricante de concreto y el contratista de concreto deben recibir directa e inmediatamente los reportes del laboratorio para permitir responder oportunamente a cualquier deficiencia 3. Deficiencias posibles en el concreto □ Resistencia esperada para edades menores a 28 días (de 3 a 7 días) F.4 Criterio de aceptación del concreto endurecido □ Procedimiento para remitir oportunamente el reporte con los resultados del concreto al pro ductor y el contratista de concreto antes de los 28 días (densidad, resistencia 3 a 7 días, etc.) F.5 Ensayos de concreto endurecido en obra 1. ¿En qué situaciones serán requeridos ensayos adicionales? (o un árbitro) □ Promedio de tres ensayos de resistencia consecutivas si es menor del especificado - ACI 318 □ Ensayos individuales de resistencia si es 500 ib./pulg.2(3.5 MPa) menos que lo especificado -A C I 318 □ Otro _________ 130 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 131. 2. Procedimiento(s) aseguir para evaluación de ensayos con resistencia baja □ Revisión de los resultados y procedimiento de los ensayos - incluyendo operaciones en el laboratorio Comentarios_________________________________________ ______________________ □ Ensayos no destructivos □ Ensayo de penetración de acuerdo con ASTM C 803 □ Esclerómetro de acuerdo con ASTM C 805 □ Otro (método combinado) _____________________________________________ Nota: Referirse a ACI 228.1 R □ Evaluación de la competencia estructural de las secciones con concretos cuestionables realizada por el ingeniero estructural F.5 Ensayos de concreto endurecido en obra (continuación) □ Ensayo de núcleos de acuerdo con ACI 318 • Procedimiento para preparar los núcleos antes del ensayo._____________________ □ Pruebas de carga de acuerdo con □ ACI 318 □ Otro _______________________________________________________________ □ Remoción y reemplazo Comentarios______________________________________________________________ 3. ¿Cómo prescriben las especificaciones del proyecto los ensayos adicionales? Si se requieren ensayos adicionales __________________notificará a las siguientes partes: ___________________________________________________________ 4. ¿Que procedimientos de investigación serán utilizados? 5. ¿Quiénes serán contratados para realizar ensayos adicionales y quien los contrata? 6. ¿Cómo se evaluarán los resultados de los ensayos adicionales? CAPÍTULO 9: Preparándose para la colocación del concreto 131
- 132. F.5 Ensayos deconcreto endurecido en obra (continuación) 7. ¿Quien asumirá los costos de ensayos adicionales? □ Resistencia especificada confirmada__________________________________________ □ Resistencia especificada no confirmada________________________________________ G. Seguridad 1. Elementos de protección personal que se requieren □ Cascos de seguridad □ Botas de seguridad □ Anteojos protectores □ Chalecos de seguridad □ Ropa de protección específica □ Tapabocas □ Otros __________________________________________________________________ 2. Responsabilidad de: a. Botiquín de primeros auxilios_________________________________________________ b. Suministro y mantenimiento de las hojas de datos de seguridad de los materiales en obra c. Protección de caídas d. Inspecciones de Seguridad e. Reuniones de Seguridad 3. Contactos de Emergencia: 132 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 133. CAPITULO 10: Colocación delconcreto y su acabado U na gran parte del tiempo que se invierte en la planeación de un proyecto se dedica a la selec ción del método más eficiente de colocación del concreto dentro de todos los métodos disponibles. Cuando la facilidad de acceso al punto donde se va a colocar el concreto no es un problema, el método más conveniente y económico es depositar el concreto directamente del camión de premezclado. Cuando el punto donde se va a depositar el concreto está fuera del alcance de la tolva del camión de premezclado deben usarse otros métodos. Los más comunes de éstos son: extensión de la tolva del camión, carretillas, bandas transportadores, baldes o bombas para concreto. Las especificaciones de la mezcla de concreto pueden incidir en la escogencia del método de colocación. El asentamiento, tipo o tamaño de los agregados y el uso de concreto liviano o de peso normal puede inclinar la selección a favor de un método de colocación de concreto con respecto a otros. Dado que puede haber necesidad de modificar la mezcla para que se ajuste apropiadamente al método de colocación del concreto, la aceptación de ciertos aditivos, como los súperplastificantes, puede serimportante para determinar el método de colocación del concreto. A no ser que se trate de la colocación inicial, es mejor colocar el concreto iniciando por el final de la colocación anterior. Nunca se debe iniciar en un área nueva para luego unir dos colocaciones. Si se hace esto, especialmente en construcción de muros, es muy posible que se presenten hormigueros en el punto de unión de las dos colocaciones. Colocación del concreto desde el camión de premezclado Debe recordarse que la mayoría de las especifi caciones permiten añadir agua solo una sola vez. La cantidad de agua está restringida a una cantidad tal que el incremento del asentamiento esté dentro del límite especificado pero sin exceder la relación a/mc. Cualquier Fig. 10.1—Trabajadores esparciendo el concreto sobre la superficie del terreno directamente de la canal del camión mezclador. adición de agua implica tener que rotar el tambor de la mezcladora 30 revoluciones adicionales a la velocidad de mezclado. El vertedero del camión se debe humedecer para facilitar el flujo del concreto. Cuando se está planeando el trabajo debe tenerse en cuenta el ángulo al cual va a estar la canal vertedero du rante la colocación del concreto (Fig. 10.1). Por ejemplo; si se quiere sacar ventaja de las extensiones del vertedero las cuales pueden añadir hasta 15 pies (4.50 m) debe tenerse en cuenta que el concreto de bajo asentamiento (menos de 4 pulg. [100 mm] aproximadamente) no pu ede fluir esa distancia con el ángulo al cual un vertedero tiene que ser sostenido para facilitar la descarga. Si un concreto de bajo asentamiento está siendo depositado en encofrados que están por encima del terreno puede haber algunos problemas aún sin las extensiones del vertedero. Para construcción de losas sobre el terreno debe asegurarse que los camiones mezcladores pueden mo verse dentro de los encofrados sin dañar la subbase. Si es evidente que hay surcos o levantamientos durante la preparación de la subrasante o subbase se deben tomar medidas correctivas de inmediato. La prueba de rodamiento es una de las formas más efectivas para de- CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 133
- 134. Fig. 10.2—Uso dela extensión del vertedero para depositar el concreto de una losa sobre el terreno con el camión mezclador localizadofueradel encofrado. (FotocortesíadeT. L. Smitti Machine) Fig. 10.3—Uso de un camión mezclador de descarga frontal cuando el acceso y los virajes dentro del área están limitados. (Foto cortesía de la Portland Cement Association) terminar si el sistema de soporte del suelo es adecuado para proveer una capacidad de apoyo estable y uniforme durante y después de la construcción. Si la subbase no soporta los camiones sin dejar surcos entonces con extensiones del vertedero es posible depositar el con creto sin tener que recurrir a otros métodos (Fig. 10.2). Cuando las condiciones de colocación del concreto no permiten que el concreto fluya por el vertedero con el asentamiento especificado usar un aditivo puede ser la solución, si el uso es permitido por las especificaciones. Para trabajos en los cuales el acceso o los virajes en el área están restringidos, el uso de camiones mezcladores de descarga frontal puede ser la solución (Fig. 10.3). Carretillas para concreto Descargar el concreto primero en carretillas para luego depositarlo desde la carretilla requiere más mano de obra que otros métodos y puede ser una desventaja Fig. 10.4—En distancias cortas el concreto puede ser transportado y colocado con carretillas. (Foto cortesía de Albanelli Cement Contractors). Fig. 10.5—Cuando el lugar de colocación está por encima del nivel del terreno o tiene su acceso limitado puede utilizarse una banda transportadora. cuando se requiere manejar un volumen grande de concreto. Las carretillas (Fig. 10.4) son más apropiadas en trabajos donde la distancia desde el punto de descarga hasta el lugar de colocación es corta. Las carretillas se usan con frecuencia en un sistema donde el concreto es descargado y transportado por otros medios hasta una tolva y entonces es llevado en carretillas una distancia corta para ser colocado en su sitio. Las plataformas y caminos para las carretillas deben tener una superficie suave para evitar sacudir el concreto. Las mezclas de asentamiento alto (4 pulg. [100 mm] o más) se segregan si se someten a sacudidas excesivas. Dos ventajas de las carretillas son: las mezclas de concreto no necesitan ajustes especiales y hay pocas posibilidades de demoras debidas a los equipos o problemas de colo cación. Las plataformas y caminos deben tener apoyos independientes del refuerzo de acero para evitar desplazar el refuerzo que ya está correctamente colocado. 134 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 135. Fig. 10.6—En losproyectos de gran altura se utiliza una gran variedad de equipos para colocar el concreto, incluyendo torre grúas y concreto bombeado. (Foto cortesía de Schwing America Inc.) Bandas transportadoras Al utilizar bandas transportadoras hay una limitación obvia para el asentamiento máximo del concreto (2 a 4 pulg. [50 a 100 mm] es lo recomendable). La pasta de cemento se separará del agregado si la mezcla está muy húmeda. Para cualquier mezcla en la cual la segregación pueda ser un problema la solución es utilizar aire incorporado. Una mezcla con aire incorporado retiene su homogeneidad manteniéndose unida mucho mejor y es mucho más uniforme que las mezclas sin aire incorporado con el mismo asentamiento. Esto es especialmente cierto para mezclas con asentamiento alto. Las bandas transportadoras son sistemas flexibles. Existen unidades que se pueden ajustar a diferentes alturas y alcanzar y girar inclusive 360 grados mientras depositan el concreto. Existen también unidades de diferentes longitudes para ser usadas en trabajos con condiciones especiales (Fig. 10.5). La capacidad de colocación de una banda transportadora es usualmente del orden de 150 a 300 yardas cúbicas (115 a 230 m3) por hora. Las bandas transportadoras requieren mantenimiento diario durante su uso. Las tolvas, bandas y las aspas tienen que limpiarse y además antes de su uso al día siguiente se debe probar por corto tiempo para verificar su correcto funcionamiento antes de la llegada del concreto. Colocación del concreto con baldes La colocación de concreto con balde y grúa se utili za en muchos proyectos. Es un método extremadamente flexible por las distancias que puede alcanzarse en sen tido vertical y horizontal desde una sola posición de la Fig. 10.7—El concreto siendo distribuido desde un balde. Fig. 10.8—Brazos de grúas y equipos especiales mejoran la eficiencia de la colocación del concreto, moviendo fácilmente horizontal o verticalmente el concreto bombeado. (Foto cortesía de la Portland Cement Association). grúa. Las grúas convencionales se ubican aparte de la construcción a la distancia necesaria para que la pluma pueda moverse con libertad. Las grúas de torre se ubican adyacentes a la estructura o dentro de la misma (Fig. 10.6). Las grúas trepadoras se levantan a si mismas al tiempo con la estructura. La capacidad de una grúa la determina su brazo en posición vertical. La capacidad se reduce notoriamente cuando el brazo de la grúa cambia su posición acercándose a la posición horizontal. Se debe controlar cuidadosamente la descarga del concreto para evitar su segregación. Durante la colo cación en el encofrado el concreto debe extenderse a medida que se va depositando (Fig. 10.7). Nunca se debe depositar el concreto en una pila para después extenderlo con el vibrador. Esta maniobra puede dar como resultado segregación, un concreto sin uniformidad y el peligro de sobrecargar el encofrado con esta carga concentrada. Por seguridad la estabilidad de las grúas convenciona les montadas sobre orugas debe ser vigilada cuidadosa mente. Cuando la grúa gira con su brazo extendido su estabilidad se pone peligrosamente a prueba. La base sobre la cual está montada la grúa debe ser firme y debe vigilarse el efecto de los cambios al mover el brazo. El CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 135
- 136. Fig. 10.9—Una mezclade buena trabajabilidad para una losa estructural siendo bombeada y esparcida en un flujo continuo. Fig. 10.10—Introducir el vibradora intervalos de 15 pulg. (380 mm) aproximadamente por 10 a 15 segundos, (removerlo cuando el concreto esté fluido). tamaño y peso del balde lleno debe ser igual o menor que la capacidad de la grúa en su alcance máximo para evitar sobrecargarla. Concreto bombeado El concreto bombeado gana cada día más popularidad. Su adaptabilidad permite superar problemas de acceso al punto deseado de colocación. Tiene grandes ventajas sobre otros métodos de colocación de concreto, tanto en recorridos verticales como horizontales, pues el concreto puede ser movido desde un solo punto de descarga de los camiones mezcladores (Fig. 10.8). La gradación del agregadojuega un papel importante en una mezcla de concreto dosificada para ser bombeada. La mezcla, usualmente tendrá un contenido de arena ligeramente más alto que las mezclas que no son para bombeo. Algo de aire incorporado y cenizas volantes ayudan en el proceso de bombeo y reducen el riesgo de separación de la pasta de cemento de los agregados bajo la presión del bombeo. Los agregados redondeados, como la grava de río, se bombean más fácilmente que los agregados angulares provenientes de roca triturada. Los aditivos pueden facilitar el bombeo sin incrementar el riesgo de segregación o extender el tiempo de fraguado — problemas que ocurren con las mezclas de asentamiento alto. El método más común de iniciar un proceso de bombeo de concreto a través de la tubería de conducción es comenzar con una lechada de cemento y arena de aproximadamente una yarda cúbica [0.77 m3 ] (dependiendo de la longitud de la tubería). Si el concreto que sigue tiene aire incorporado debe agregarse aire incorporado a la lechada. El contratista debe tenerprevisto dónde desechar el material de la lechada. Como el bombeo del concreto debe ser continuo la programación de llegada de los camiones es extremadamente importante. Una demora larga puede significar tener que detener el bombeo, limpiar la tubería y volver a comenzar. Las curvas y acoples en la tubería restringen el flujo y hay que minimizar su uso. Una mezcla bien gradada con un asentamiento de 4 pulg. (100 mm), con aire incorporado y conteniendo algo de ceniza volante se puede bombear rápidamente en una tubería de 5 pulg. (125 mm) de diámetro (Fig. 10.9). Tuberías de 4 a 6 pulg. (100 a 150 mm) de diámetro también son comunes aunque el bombeo con una tubería de 4 pulg. (100 mm) puede ser difícil. El tamaño máximo del agregado no debe ser más de un tercio del diámetro de la tubería. Puede considerarse la posibilidad de re ducir a 3/4 de pulg. (19 mm) el tamaño del agregado si hay dificultad en el bombeo. Las bombas se consiguen de tres maneras: el contratista es el propietario de la bomba, puede alquilarla con operador para el proyecto o puede utilizar un sub contratista de bombeo. Bombeo de concreto liviano La solución sencilla para eliminar cualquier problema de bombeo de concreto liviano consiste en saturar el agregado antes del mezclado. Un agregado liviano típico cuando está saturado contiene en general un peso de agua igual al 30 o 35% de su peso seco. Esto se compara con el 1o 2% de su peso en agregados de peso normal satura dos. Si el agregado de peso liviano no se ha humedecido previamente de modo que tenga consistentemente entre 70 a 80% de su capacidad de absorción total, el agregado va a absorber agua de la mezcla bajo la presión en la tubería lo cual hace que el concreto sea más difícil de bombear. Si el concreto liviano es recibido en la obra con el agregado previamente humedecido (como se des cribió anteriormente) el concreto puede bombearse de igual forma que un concreto de peso normal. Cuando la saturación del agregado no es consistente ni adecuada, los problemas en el bombeo de concretos livianos son graves (el peor de los casos es que se obstruye la tubería). Hay varios métodos para humedecer previamente el agregado liviano. Un requisito mínimo debe ser de 136 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 137. cerca de 72horas de rociando continuado de las pilas de agregado. El productor de concreto premezclado debe contar con suficiente espacio para empapar el agregado y mantener la rutina del que primero llega primero sale de tal manera que siempre haya disponibilidad de agregado que ha sido empapado por 72 horas. El contenido de humedad del agregado debe ser confirmado diariamente antes de comenzar y en cada colocación de concreto subsiguiente. La pérdida excesiva del asentamiento durante el bombeo (más de 2 pulg. [50 mm]) es un indicador que el agregado no se empapó adecuadamente. Consolidación durante la colocación La consolidación se logra sacando el aire contenido en el concreto fresco ya colocado. Mezclas con mucha manejabilidad pueden ser colocadas y consolidadas manualmente. No obstante, la calidad de muchos proyec tos se incrementa con la consolidación mecánica. Vibrado Con la vibración una mezcla rígida se vuelve fluida presentando una superficie brillante. El aire contenido saldrá a la superficie del concreto y se escapa. Cuando el concreto esta aún fluido y no hay más burbujas de aire saliendo a la superficie se puede retirar el vibrador. El continuar vibrando el concreto a partir de este punto no tiene ningún propósito y puede causar segregación. Es importante distanciar las introducciones del vi brador en el concreto adecuadamente. Muy separadas pueden quedar bolsas u hormigueros y muy cercanas puede resultar en vibración excesiva. Un promedio para las separaciones en muros es alrededor de 15 pulg. (380 mm) pero podría ser 5 o 6 pulg. (125 o 150 mm) más o menos de 15pulg. (380 mm) dependiendo de la rigidez de la mezcla, la altura de la colocación y el tipo de vibrador. La técnica adecuada de vibrado es introducirlo rápi damente y retirarlo lentamente. Deben observarse las burbujas de aire para determinar la velocidad del retiro. El vibrador no debe arrastrarse dentro del concreto, aun en secciones delgadas como losas, pues esto conduce a segregación. La mejor guía es el tiempo dentro del cual el concreto se vuelve fluido dentro de los primeros 10 o 15 segundos de vibración para determinar las separaciones y para definir el tiempo de vibrado (Fig. 10.10). En concretos estructurales (muros y columnas) el vibrador se inserta verticalmente. Un error común es insertar el vibrador solamente en el centro de la sección de la columna. Se debe tener cuidado de insertar el vibrador también cerca de la superficie del encofrado produciendo así superficies más lisas y con pocas burbujas. Para el concreto de muros se debe vibrar de nuevo el último pie (300 mm) de la colocación previa de concreto. (Véase el Fig. 10.11—Uso de una regla vibratoria (regla con vibradores montado sobre ella) para la nivelación inicial y la consolidación. Un emparejador empuja hacia abajo la regla una profundidad aproximada de una pulg. (25 mm), lo suficiente para prevenir puntos bajos debajo de la regla pero no lo suficiente para causar una ola (superficie ondulada) detrás de la regla. (Foto cortesía de Alien Engineering Corp.) Fig. 10.12—Una regla vibratoria manual es conveniente para consolidación y la nivelación inicial Fig. 10.13—Una regla maestra controlada por láser Capítulo 11 “Problemas comunes del concreto en la obra”). Reglas vibratorias Adicionalmente a los vibradores internos las reglas vibratorias (Fig. 10.11 y 10.12) y niveladoras de rodi llos son efectivas en la construcción de losas sobre el CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 137
- 138. r Fig. 10.14—Rellenando enáreas bajas y eliminando los puntos altos. Fig. 10.15—La regla para construcción vial utilizada en construcción de losas sobre el terreno. Fig. 10.16—Terminado oportuno con llana mecánica. El concreto es apenas lo suficientemente rígido para soportar el peso. terreno. Mezclas rígidas (1 a 3 pulg. [25 a 75 mm] de asentamiento) pueden ser colocadas y consolidadas dejando superficies de la mejor calidad posible. El vibrado en los concretos de asentamiento más alto tendrá el efecto contrario debido a la cantidad excesiva de agua y mortero que aflora a la superficie. La combi- Fig. 10.17— Llana mecánica de montar para losas grandes. nación de concretos de bajo asentamiento, esparcidores mecánicos y reglas vibratorias hacen posible la pavi mentación de autopistas con encofrados deslizantes. Las reglas vibratorias deben tener el equilibrio de frecuencia y amplitud apropiadas para consolidar el concreto sin sacar a la superficie una excesiva cantidad de agregados finos. La opción de estos equipos controlada por láser pue de usarse para mejorar la nivelación de las losas sobre el terreno, lo cual no se podría lograr de otra manera. Las reglas operan desde un vehículo usando un brazo telescópico u operan montadas sobre patines sostenidos por una regla maestra (Fig. 10.13). Acabado de las losas sobre el terreno El funcionamiento de una superficie del concreto se afecta con frecuencia por los procedimientos utilizados antes y después de la colocación del concreto tales como instalación de los encofrados, preparación de la subbase y control de la colocación del concreto. La colocación del concreto debe comenzar en un punto distante y moverse hacia el punto de entrega. Sigue la misma lógica utilizada para no quedar encerrado en un rincón cuando se está aplicando laca a un piso. Se debe comenzar en el punto más distante y terminar en la salida. No se debe permitir que el concreto se apile en un punto moviendo el final del vertedero, el balde o la manguera de extensión flexible de la línea de bombeo, esparciendo el concreto en la medida que es depositado. Haciendo esto se reducirá la cantidad de aire contenido y evitará latentación de esparcir el concreto usando el vibrador.Además, la ope ración de las reglas será más eficiente. El vibrador nunca se debe usar como herramienta para esparcir el concreto. Las reglas vibratorias que consolidan y nivelan el concreto simultáneamente se usan con mucha frecuen 138 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 139. cia. Siempre debehaber un emparejador que penetre dentro del concreto una pulg. (25 mm) por delante de la regla y posiblemente una mayor penetración en losas más gruesas. Una penetración inadecuada puede dejar puntos bajos en la superficie de la losa. Una penetración excesiva puede causar que el concreto se abombe detrás de la regla dejando una superficie ondulada. Una barra de control sigue detrás de la regla para rellenar los puntos bajos, recortar los altos e incrustar el agregado grueso de la superficie (Fig. 10.14). Detrás de la barra de control siguen las llanas manuales o mecánicas. Las llamas de madera son las preferidas para con cretos sin aire incorporado pero se adhieren en los concretos con aire incorporado. Para concretos con aire incorporado se usan llanas con cabo de aluminio o manganeso. Una regla para construcción vial (llamada también cortadora de protuberancias - “bumpcutter” en inglés) puede usarse a continuación para eliminar cualquier punto alto o bajo que aún subsista (Fig. 10.15). Cuando la desviación del plano en la losa es crítica se recomendable el uso de una regla para construcción vial con el fin de pulir y alisar la superficie de la losa. Es importante por durabilidad y resistencia al uso, no trabajar en exceso la superficie durante la terminación con llana o palustre. La utilización en exceso del palustre puede decolorar (oscurecer) la superficie especialmente si hay cloruro de calcio en la mezcla. El tiempo em pleado con la llana o el palustre es crítico para producir una superficie lisa y durable (Fig. 10.16 y 10.17). Una guía del tiempo adecuado para el uso de la llana mecánica es el tiempo en el cual las huellas de los pies del operador, aparecen en la superficie sin dejar marcas permanentes en el concreto. Una guía para el acabado final es el tiempo en que el brillo del agua de exudación ha desaparecido de la superficie. El uso de palustre manual es apropiado en áreas inaccesibles a los palustres mecánicos tales como los rincones, esquinas y zonas dilatadas cerca a las columnas (Fig. 10.18). Acabados de superficie Una superficie afinada con palustre será dura, densa y con una excelente resistencia al desgaste cuando se hace apropiadamente. Sin embargo, no todas las losas requie ren una superficie de esa clase y todas las superficies no necesitan ser afinadas con palustre. Una superficie ligeramente rugosa después de la aplicación de la llana puede ser adecuada. Un acabado con llana seguido de un raspado con una escoba rígida puede dejar una superficie para exteriores durable, uniforme y antideslizante. Este procedimiento, evita los problemas causados por el exceso de pulido con palustre o el uso del palustre en superficies demasiado húmedas (Fig. 10.19). Fig. 10.18. Terminación manual con palustre para dar el acabado final. El palustre se utiliza después que el brillo del agua ha desaparecido. (Foto cortesía de la Portland Cement Association) Fig. 10.19. Acabado final uniforme y antideslizante hecho con escoba. Fig. 10.20. Una superficie con agregado expuesto. El mortero de la superficie fue limpiado con un chorro de agua para exponer el agregado. Existen acabados decorativos tales como patrones estampados o de agregado expuesto. Ambos requieren de habilidad especial en su ejecución. La Portland Cement Association (PCA) y el Decorative Concrete Council (DCC) de la American Society of Concrete Contractors (ASCC) publican documentos donde se describen estos procedimientos. Flay tres maneras de obtener un acabado con agregado expuestos: esparciendo un agregado seleccionado en la CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 139
- 140. superficie del concreto,la técnica monolítica donde un agregado seleccionado - usualmente de gradación ce rrada - se mezcla en la tanda de concreto y por último exponiendo un agregado de gradación cerrada colocado en una capa superior especial. Cuando los agregados van a quedar expuestos en la técnica monolítica se rocía la superficie del concreto con un retardante de superficie. En latécnica del esparcido unos agregados gruesos seleccionados se esparcen y se embeben en la superficie presionándolos dentro del concreto con una herramienta que puede ser una llana manual. Luego la superficie se nivela con llana de modo que el agregado empotrado es recubierto con una película fina de mortero. Cuando el concreto ha endurecido lo suficiente para retener el agregado en su lugar, la superficie se limpia con un chorro de agua cepillándola para remover el mortero superficial y dejar expuesto el agregado (Fig. 10.20). Antes de comenzar un proyecto es aconsejable hacer paneles de ensayo con los materiales que se van a utilizar de tal manera que se pueda determinar el tiempo adecuado para exponer los agregados. Se puede esparcir un aditivo retardante de superficie después de la nivelación para darle más tiempo a la operación. Se debe tener mucho cuidado de no remover demasiado mortero pues puede dar como resultado un agregado que no queda bien adherido. Control de la colocación En la colocación de concreto en muros y columnas puede ser necesario controlar la altura de la caída libre del concreto. En caídas de 5 o 6 pies (1.50 a 1.80 m) de altura los concretos de asentamiento alto (5 pulg. [125 mm] o más) sin aire incorporado son las que más tienden a segregarse. En cambio los concretos de bajo asentamiento con aire incorporado y las mezclas que contienen súperplastificantes no se segregan tan fácilmente. Dejar caer el concreto desde gran altura puede salpicar los encofrados y las barras de refuerzo. Si el concreto seca antes que el concreto fresco recién colocado alcance la altura de las salpicaduras la apariencia de la superficie del concreto se verá afectada. Antiguamente se creía que las salpicaduras de concreto en las barras de refuerzo podían debilitar la adherencia entre el concreto y el acero. Investigaciones recientes han demostrado que esto no es cierto (Consultar elASCC Position Statement # 3). Cuando la segregación puede ser un problema se pueden usar vertederos de trompa de elefante (Fig. 10.21). Con este tipo de vertederos también se eliminan las salpicaduras. El concreto debe colocarse en capas uniformes limitadas al espesor que puede ser compactado adecuadamente. Cada capa de concreto debe ser colocada antes que la anterior haya empezado a Fig. 10.21—Un vertedero de trompa de elefante al final de una banda transportadora montada en su propio camión. Dado su largo alcance ajustable permite colocar el concreto salvando las obstrucciones del sitio evitando la segregación. (Foto cortesía de Putzmeister) 140 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 141. endurecer. El vibradordebe poder penetrar a través de la capa que está siendo colocada. Las demoras entre la colocación de las capas tienden a dejar líneas de flujo y juntas frías visibles. Debido a que se debe esperar exudación, es posible llenar ligeramente los encofrados un poco más y luego remover la superficie de mortero o pasta débil consecuencia de la exudación cuando aun está plástica, o picarla, antes de la siguiente colocación. Colocación en clima cálido Durante clima caluroso con temperaturas altas del concreto hay que hacer ajustes en la dosificación de la mezcla de concreto y en su colocación y acabado. Las temperaturas altas traen problemas tales como baja resistencia, menor tiempo de fraguado inicial y secado rápido de las superficies (consulte el Capítulo 11). El productor del concreto premezclado puede reducir la temperatura del concreto enfriando los materiales. Una regla empírica aceptable para determinar el efecto de la temperatura en cada material es: • Agregados— Un cambio de 2 °F (~ 1 °C) en la temperatura del agregado cambia en 1 °F (~ 0.5 °C) la temperatura del concreto. • Agua—Un cambio de 4 °F (~ 2 °C) produce un cam bio de 1oF (~ 0.5 °C) en la temperatura del concreto. • Cemento—Un cambio de 8 °F (~ 4 °C) causa un cambio de 1oF (~ 0.5 °C) la temperatura del concreto. Obviamente que el método más efectivo de enfriamiento del concreto se obtiene enfriando los agregados (rociando continuamente las pilas de los agregados gruesos) y sustituyendo el agua por hielo triturado — 50 Ib. de hielo reemplazando 50 Ib. de agua para una diferencia de 10 °F (25 kg de hielo reemplazando 25 kg de agua para una diferencia de 5 °C) — o introduciendo nitrógeno líquido en el agua de la mezcla del concreto. Reduciendo la temperatura se prolongan los tiempos de fraguado inicial, reduce la tasa de ganancia de resistencia inicial, reduce el calor de hidratación inicial y se aumenta la ganancia de resistencia tardía. Una regla empírica, sugerida como una guía para los efectos de la temperatura en el tiempo de acabado, indica que un aumento de 20 °F (11 °C) en la temperatura del concreto reduce en 50% el tiempo de acabado. Esta no es una cifra exacta para todas las mezclas y para cualquier condición, pero indica la importancia que tiene el control de la temperatura y refuerza la recomendación de usar retardantes en climas cálidos y acelerantes en climas fríos. El tiempo disponible para el acabado afecta también la cantidad de mano de obra necesaria y la tasa óptima de colocación del concreto. Los retardantes pueden usarse normalmente en la forma de retardante reductor de agua. Puede introducirse ceniza volante dentro de la mezcla como parte de los materiales cementantes. Los retardantes, la ceniza volante y la escoria afectan el concreto de la misma forma que el enfriado de los materiales. El cemento Tipo II de calor de hidratación moderado puede utilizarse en elementos masivos como zapatas y cimentaciones grandes. Debe notarse que no todas las cenizas volantes retardaran el tiempo de fraguado inicial y consecuentemente pueden no reducir la tasa de generación de calor de la mezcla de concreto. Antes de la colocación del concreto en losas sobre el terreno el subsuelo debe rociarse con agua para refrescarlo y para prevenir un exceso de absorción del agua del concreto.Además el curado debe iniciarse inmediatamente después de la terminación de la superficie. Disponer de un equipo de producción de niebla puede ayudar en la ejecución de los acabados de la superficie, especialmente cuando el calor está acompañado de baja humedad. Aplicar un compuesto curador de pigmento blanco, aunque no necesariamente hace el curado más eficiente (yute húmedo o papel impermeable son probablemente mejores), es fácil y rápido de aplicar. En concreto estructural los encofrados pueden ser rociados con agua para enfriarlos y el concreto expuesto debe ser cubierto con yute húmedo o mantas plásticas para curado (se debe tener cuidado en esto pues el concreto puede motearse o mancharse con el yute). Colocación del concreto en clima frío El ACI 301 establece los procedimientos para la colocación del concreto cuando la temperatura media diaria es inferior a 40 °F (4 °C). Muchas especificacio nes prohíben colocar concreto en el exterior cuando la temperatura llega a 40 °F (4 °C) y continua bajando, y permiten reiniciar la colocación cuando la temperatura esté por encima de 40 °F (4 °C) y subiendo. En cualquier caso debe tenerse cuidado que la temperatura de las barras de refuerzo no esté por debajo de 32 °F (0 °C). Puede utilizarse agua caliente o agregados calientes en la mezcla, pero puede ocurrir que el calor produzca un fraguado inicial anticipado de la superficie del concreto y ocasionar retracción o fisuración. Esto se puede evitar, aplicando a tiempo un compuesto curador y utilizando protectores para frío tales como mantas aislantes. Es importante proteger las esquinas y bordes descubiertos. Cuando los materiales de la mezcla se calientan, la temperatura del concreto debe mantenerse entre 50 y 70 °F (10 y 21 °C) al momento de colocarlo. La temperatura del concreto debe mantenerse en 50 °F (10 °C) por cinco días o en 70 °F (21 °C) por tres días. No se debe permitir que el concreto se congele antes de alcanzar 500 lb./pulg.,2 (3.5 MPa) de resistencia.. Nunca se debe colocar concreto en una subbase con gelada. La subbase probablemente se descongelará ir regularmente lo que significa que se asentará de manera CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 141
- 142. Fig. 10.22—En elmétodo tradicional para medirla desviación del plano de una losa se mide el espacio debajo de una regla metálica de 10 pies (3 m) de longitud en cualquier dirección dentro de la losa. irregular debajo de la losa. La subbase congelada afecta también la temperatura del concreto. Si la penetración del congelamiento es superficial la subbase probable mente puede descongelarse cubriéndola con material aislante por varios días antes de la colocación del con creto. La subbase debe ser recompactada en ese momento. Las temperaturas bajas del concreto alargan el tiempo de fraguado inicial y se disminuye la resistencia inicial. Colocando el concreto con asentamiento más bajo reduce las demoras en iniciar la terminación. Las mezclas con cenizas volantes probablemente se verán más afectadas que las mezclas sin cenizas volantes y pueden necesitar algunos ajustes en la dosificación de la mezcla. Pueden usarse acelerantes como cemento Tipo III (de resistencia inicial alta) o más cemento Tipo I para acortar el tiempo de fraguado inicial o mejorar la resistencia inicial. El cloruro de calcio sigue utilizándose como acele rante con una dosificación de 1a 2% del peso del cemento de la mezcla. Su uso en concretos reforzados expuestos a la humedad y a la congelación y descongelación ha sido restringido en años recientes debido a la corrosión del acero de refuerzo estructural,. Su uso específicamente está prohibido en concreto preesforzado, concreto con embebidos de aluminio y en colocaciones de concreto dentro de encofrados galvanizados que permanecen fijos en el sitio o cuando están expuestos a soluciones fuertemente sulfatadas. Su uso está estrictamente res tringido en los concretos reforzados donde aplica un máximo permitido del ion de clomro en el concreto. Antes de utilizar cloruro de calcio en concretos estructurales hay necesidad de estar seguro que las especificaciones lo permiten. Acelerantes sin cloruros se usan comúnmente hoy en día aunque no sean tan eficientes como el cemento Tipo III para obtener resis tencia inicial alta. Cuando se usen estos aditivos se debe estar seguro de su desempeño adecuado en el pasado. Todo concreto que va a estar expuesto a tem peraturas muy frías durante su colocación o cuan- Fig. 10.23—Un “Dipstick” es un instrumento que se puede usar para medir la desviación del plano del piso en números F. (Foto cortesía de Eldon Tipplng). do sea puesto en servicio debe tener aire incor porado. El concreto con aire incorporado es menos susceptible de tener daño, que el concreto que no lo tiene. Las numerosas recomendaciones en la lite ratura de PCA y en las guías de especificaciones de ACI para colocación de concreto en clima frío están todas ellas basadas en concretos con aire incorporado. Cuando la temperatura es tan baja que no es práctico tratar de mantener el concreto a las temperaturas de seadas se utilizan carpas con calefacción. Esto sucede aproximadamente a 20 °F (-7 °C) aproximadamente. La humedad relativa en las carpas con calefacción es generalmente muy baja y debe esperarse que la super ficie del concreto se seque rápidamente. Los calenta dores deben ser ventilados al exterior por dos razones: el dióxido de carbón ocasiona que la superficie del concreto fresco se tome polvorosa y el monóxido de carbón es un riesgo para la seguridad de los trabajadores. Tolerancias para los acabados de la super ficie del piso. Las tolerancias para los acabados de pisos han sido modificadas en las revisiones recientes de ACI 302.IR “Guide for Concrete Floor and Slab Construction.” Antes de estas revisiones las tolerancias estaban basa- 142 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 143. Para usar estegráfico: 1. Entrar con la temperatura del aire, moverse hacia arriba hasta la humedad relativa. 2. Moverse a la derecha hasta la temperatura del concreto. 3. Moverse hacia abajo hasta velocidad del viento. 4. Moverse a la izquierda para leer la tasa aproximada de evaporación. Fig. 10.24—Efecto de las temperaturas del aire y el concreto, humedad relativa y velocidad del viento sobre la tasa de evaporación de la humedad sobre la superficie del concreto. (Usado con permiso del Comité AGI 308). das en el espacio medido en cualquier punto bajo una regla metálica de 10 pies (3 m) de longitud colocada en cualquier lugar de la losa (Fig. 10.22). Con este sistema la mejor clase de acabado de superfi cie limitaba a 1/8 de pulg. (3 mm) el espacio debajo de la regla metálica. Los acabados de inferior calidad permitían espacios más amplios. Este método ha sido criticado ampliamente como impráctico y confuso cuando se usa como base para la aceptación de losas de pisos. El método actual para medir las tolerancias de la superficie está basado en la norma ASTM E 1155 “Standard Test Method for Determining Floor Flatness and Levelness Using F- Number System.” Procedimientos estadísticos de muestreo se usan para determinar el número Fp de desviación con respecto al plano de la losa y el número FLsu nivelación. Para diferenciar los dos, Fpes relacionado con irregularidades de la superficie tales como ondulaciones y FLse relaciona con la pendiente o inclinación de la superficie. Las mediciones pueden ser hechas con un instrumento Fig. 10.25— La aplicación de un curado se completa usando yute húmedo y aspersores para empapar la superficie lo cual previene el secamiento hasta que el concreto tenga la suficiente resistencia para resistir los esfuerzos de retracción de fraguado. (Foto cortesía de Ken Flover). capaz de medir la diferencia en nivel de dos puntos localizados a una distancia horizontal de 12 pulg. (300 CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 143
- 144. r Fig. 10.26—Papel impermeablebien asegurado en su sitio es un método de curado eficiente. Fig. 10.27—Una membrana de curado puede ser colocada fácil y rápidamente. mm) entre centros. Dispositivos computarizados como el Profileograph, el Dipstick y el F-Meter pueden utilizarse para medir las variaciones en la superficie y determinar los números F en la obra (Fig. 10.23). El uso de los números F es estándar en las especificaciones hoy en día. Las limitaciones y procedimientos de estos métodos se discuten en ACI 302.IR. Por ejemplo, el número FL no es aplicable para losas sobre cimbras no apuntaladas, en pisos inclinados y con contraflechas y con tableros metálicos no apuntalados. Las mediciones en losas aéreas construidas con encofrado y losas sobre tableros de acero (steel-deck) deben tomarse antes del descimbrado de modo que la tolerancia refleje la superficie terminada y no el diseño de la estructura. Debido a los numerosos malentendidos sobre el sistema de números F, además del problema que frecuentemente hay interpretaciones inconsistentes en las tolerancias obligatorias para acabados de pisos — el contratista debe asegurarse que el redactor de las especificaciones y él interpretan de la misma manera la especificación. El procedimiento y el equipo a utilizar para determinar la desviación del plano de la losa debe estar pactado y aprobado anticipadamente. Para poder cumplir con los requisitos de tolerancia de la superficie siempre son importantes la uniformidad de la mezcla de concreto al ser despachada, cambios para ajustarse a las condiciones climáticas y un procedimiento consistente al hacer el acabado. Para tolerancias más estrictas se debe utilizar una regla para construcción vial (Fig. 10.15) después de cada paso durante el acabado. Seguidamente después de completar la losa no debe haber demora en tomar las mediciones con el sistema de números F. La mayoría de las especificaciones requieren hacerlo dentro de las 72 horas siguientes al acabado. Para reflejar con más exactitud la calidad del trabajo estas medidas deben tomarse dentro de las 24 horas siguientes a la terminación. La intención es minimizar el efecto de retracción de fraguado o deflexión de modo que las mediciones reflejen solamente el desempeño del contratista en la construcción del piso. ACI 302.1R contiene un registro detallado “típico” de números Ff y FLque pueden lograrse bajo condiciones “normales” utilizando varios procedimientos de acabados. El contratista debe comparar los números F de la especificación con los números “típicos” de ACI 302 y confirmar que los números especificados son realistas antes de iniciar la construcción (o antes de cotizar el trabajo). Curando para mantener un contenido de humedad apropiado Un curado adecuado es una medida preventiva contra casi cualquier problema común que afecte la calidad del concreto especialmente en losas de concreto. El curado afecta la resistencia, la durabilidad, la impermeabilidad, la permeabilidad, la fisuración incontrolada y la bondad de la superficie. Cuando se coloca el concreto es como un bebé a quien hay que nutrir hasta que está lo sufici entemente maduro para nutrirse por sí mismo. La nutrición que se le da al concreto joven se llama curado y consiste en los procedimientos para mantenerlo con un contenido de humedad y temperatura apropiados hasta que pueda desarrollar la resistencia, durabilidad y calidad que se desea. La resistencia y la durabilidad solo se desarrollaran si el concreto es curado apropiadamente. La cantidad del agua de la mezcla del concreto cuan do se está colocado usualmente es suficiente para curar el concreto adecuadamente, con la excepción de algu nas mezclas de alta resistencia. Consecuentemente el concreto tendrá un curado apropiado si podemos evitar que el agua se evapore. Cuando no se previene una pér dida excesiva de humedad puede ocurrir fisuración por retracción plástica. La Fig. 10.24 proveniente de ACI 308-92 nos da una manera de calcular cuan rápidamente se evapora el agua de la superficie de un concreto no 144 GUÍADEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 145. protegido. Si latasa de evaporación es mayor que 0.2 Ib./ pie2 /hora (1 kg/m2por hora)) el curado es indispensable. Si la tasa es mayor de 0.1 lb./pie2 /hora (0.5 kg/m2por hora) es aconsejable tratar de controlar la evaporación. Si la tasa de evaporación es menor de 0.1 lb./pie2 /hr (0.5 kg/m2por hora) se tiene suerte y no hay necesidad de curar, siempre y cuando las condiciones permanezcan iguales y la tasa de evaporación se mantenga baja hasta que el concreto haya desarrollado un 70% de la resistencia especificada. Todo concreto, ya sea en trabajos sobre el terreno como en elementos verticales construidos con encofrado, hay necesidad de curarlo adecuadamente. Los trabajos sobre el terreno casi siempre requieren de algún método de curado para mantener la humedad. Por otro lado el concreto construido con encofrado típicamente se cura simplemente dejando el encofrado en su lugar por 12 a 72 horas, dependiendo de la temperatura. En clima frío este procedimiento es suficiente para mantener la hume dad de la superficie del concreto. En clima seco y cálido cuando se usan encofrados de madera solo dejar el en cofrado en su lugar probablemente no es suficiente. Los paneles de madera laminada deben mantenerse húmedos y cubiertos con plásticos para evitar la evaporación. Si la apariencia de la superficie no es crítica se puede dejar correr agua dentro del encofrado o se puede desmontar el encofrado y utilizar otros métodos de curado. Hay dos maneras de mantener un contenido de hu medad adecuado en el concreto: • Aplicar agua para reemplazar el agua perdida por la evaporación. • Evitar que ocurra la evaporación. Si se escoge aplicar agua, las formas de hacerlo son: inundando, con aspersores o colocando un material hú medo sobre la superficie del concreto. La escogencia está basada en costo y en la disponibilidad de agua limpia en la obra. Anegar se usa rara vez por la dificultad de mantener la inundación. El rociarlo es un buen método si la temperatura está por encima del punto de conge lación, pero la superficie se debe mantener humedecida permanentemente y no intermitentemente. Se pueden colocar sobre la superficie del concreto: yute, mantas de curado de algodón, tierra, arena, aserrín o paja satu rados — pero igualmente la superficie debe mantenerse húmeda todo el tiempo (Fig. 10.25). Si el yute se seca, esto no evita la pérdida de humedad y actúa como un aislante reteniendo calor, lo cual es lo opuesto de lo que se desea en clima cálido. Si se mantiene mojado la evaporación resultante tendrá un efecto refrescante. Al final del curado se debe permitir que estos materiales sequen completamente antes de retirarlos. Prevenir la evaporación es frecuentemente la opción más costosa. Esto se consigue sellando el agua dentro del concreto. Se puede colocar una película plástica de polietileno sobre la superficie mojada y ponerle un peso encima para mantenerla en contacto con la superficie del concreto. El plástico se debe extender más allá de los bordes de la losa por lo menos dos veces su espesor. Las películas de polietileno tienen que estar en contacto uniformemente con la superficie del concreto — lo que es muy difícil de lograr — o completamente separada o despegada si se quiere evitar la decoloración de la superficie de concreto. El papel reforzado — papel kraft con alma bituminosa — es un buen material de curado y viene con una superficie blanca para reflejar el calor del sol en clima cálido (Fig. 10.26). Una de las ayudas más simples para el curado, aunque no necesariamente la mejor, es rociar la superficie del concreto con un compuesto curador tipo membrana (Fig. 10.27). Esto proporciona una buena protección temporal contra la evaporación. En el curado de una losa es im portante aplicar la membrana uniformemente, tanto para la eficiencia del curado como para evitar la decoloración por secado irregular. Un compuesto pigmentado (blanco para climas cálidos) es más eficiente y puede ser revisado para determinar que el cubrimiento sea uniforme. Una membrana rociada tiene la ventaja de proporcionar un curado anticipado sin tener que esperar a que la superficie endurezca. Curado adecuadamente, el concreto madurará para llegar a ser un adulto fuerte, durable y respetado. Lecturas recomendadas ACI308-92, “Standard Practice for Curing Concrete,” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1992,11 pp. ~ ACI Committee E 703, “Slabs on Grade (CCS-1),” Second Edition, American Concrete Institute, Farming ton Hills, Mich., 1994, 80 pp. Concrete Floors: Design and Construction, The Aberdeen Group, Addison, 111., 1995. “Curing During the Pour,” Bruce Suprenant, Concrete Construction, June 1997, pp. 509-512. Finishing Concrete Slabs with Color and Texture, Portland Cement Association, Skokie, 111., 1991. Fiat Floors, The Aberdeen Group, Addison, 111., 1997. ' “Practitioner’s Guide to Slabs on Ground (PP-4),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1998. (out ofprint) “Take the Sweat Out of Hot-Weather Concreting,” Tarek Khan and Robert Ryan, Concrete Construction, June 1997, pp. 491-499. “The Musís of Successfül Cold-Weather Concreting,” Dave Imse, Jerry Krueger, and Neal Moss, Concrete Construction, January 1997, pp. 11-17 Waddell, J. J., and Dobrowski, J. A., Concrete Con struction Handbook, Third Edition, McGraw-Hill, New York, 1993. CAPÍTULO 10: Colocación del concreto y su acabado 145
- 146. CAPITULO 11: Problemas comunesen la obra — Causas y prevención L as características de resistencia, durabilidad, larga vida, bajos costos de mantenimiento y el buen funcionamiento en general son las razones por las cuales el propietario de un proyecto escoge concreto en vez de otro ma terial de construcción. Infortunadamente hay ciertos problemas que son comunes, que ocurren continuamente y que dan al propietario una impresión diferente de lo que puede esperarse de un concreto. La mayoría de estos problemas no son altamente técnicos en su naturaleza, siendo problemas comunes relacionados con la dosifi cación de la mezcla, los procedimientos constructivos, los ensayos y las especificaciones. Las causas y medios para prevenir esos problemas no son misterios sin resolver sino que son parte de lo que se conoce. Algunas veces es posible corregir problemas después de que el trabajo está terminado. Prevenirlos es mucho más fácil y más económico. La clave para la prevención es conocer qué causa el problema. Más que una sola causa, en general es la combinación de experiencias ocasionales y condiciones particulares del trabajo sin que ninguna individualmente parezca ser lo suficientemente importante para afectar seriamente la calidad del concreto. Esta es la razón por la cual una experiencia circunstancial que se utiliza como base para un procedimiento debe ser lo suficientemente buena para hacer la diferencia entre un proyecto libre de problemas y uno con demoras costosas, pobre des empeño y necesidad de hacer reparaciones. Concreto fresco Exudación excesiva La principal causa para que durante la colocación del concreto aflore una cantidad excesiva de agua a la super ficie tiene su origen en la mezcla de concreto. Primero se debe verificar el contenido de aire. Un contenido de aire bajo puede causar una exudación excesiva. Si el aire incorporado está dentro del rango designado entonces se debe investigar si hay pérdida de finos como resultado de un bajo contenido de cemento. Hay varias maneras para lograr aliviar las causas de una exudación excesiva: • Aumentar la proporción de arena en la mezcla y disminuir la proporción del agregado grueso. • Agregar solo arena fina. • Introducir un incorporador de aire. El aire incorpo rado retarda el paso del agua a través de la mezcla y ayuda a prevenir la segregación (asentamiento del agregado grueso) en la mezcla. También aumenta la trabajabilidad disminuyendo la demanda de agua. • Aumentar el contenido de cemento (25 a 50 lb./yd.3 [15 a 30 kg/m3]). • Añadir ceniza volante. Si la resistencia es adecuada el ajuste más económico se logra añadiendo finos (ajustando la gradación o la proporción de arena) y añadiendo un incorporador de aire. El exceso de agua en la superficie demora los trabajos de acabado en trabajos sobre el terreno y puede llevar a tener que realizar los trabajos de acabado con palustre prematuramente. El resultado puede ser que la superficie del concreto se tome polvorosa, muchas fisuras finas o una superficie débil que no resiste la abrasión. La exudación en concretos colocados en encofrados verticales puede dejar marcas en la superficie del concreto endurecido causadas por el paso del agua a lo largo de la superficie del encofrado contra el concreto. Segregación y mala consolidación La segregación (el agregado grueso separándose de la mezcla) es un problema causado por la mezcla del concreto en combinación con el procedimiento con structivo. Las mezclas con mucha agua se segregan más fácilmente que las mezclas secas. Con asentamientos del orden de 6 pulg. (150 mm) o más el concreto es 146 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 147. Fig. 11.1—La colocacióninadecuada de concreto o la falta de compactación después de la colocación dejan hormigueros causados por la segregación del agregado. especialmente vulnerable a la segregación. Una reduc ción del contenido de agua y el uso de aire incorporado reducen apreciablemente la tendencia a la segregación. El método que más se usa para consolidar el concreto es el vibrado. Un operador experimentado debe ser capaz de determinar el tiempo necesario y la distancia entre una y otra colocación del vibrador para obtener un concreto denso y sin segregación (Fig. 11.1). El vibrado excesivo de cualquier mezcla puede cau sar segregación. Las mezclas con exceso de arena son más comunes que las de poco contenido de arena. Una mezcla de concreto que es vibrada puede colocarse con un asentamiento más bajo y requiere menos cantidad de agua y una proporción menor de arena en la mezcla que un concreto colocado sin vibrado. La mezcla debe ajustarse consecuentemente. La altura desde la cual el concreto puede colocarse sin causar segregación varía con las características de la mezcla. Mezclas que son propensas a segregarse deben colocarse desde alturas menores de 3 o 4 pies (0.90 a 1.20 m). Mezclas diseñadas específicamente para prevenir la segregación pueden colocarse desde mayor altura, especialmente si se colocan en un área confinada. Deben usarse vertederos de trompa de elefante donde la altura de colocación (caída libre) pueda ser un problema. Cuando la colocación es dentro de un área confinada se puede aumentar la altura considerablemente. Mezclas difíciles de terminar Que la mezcla está pegajosa es una queja muy común de los trabajadores de afinados. La peor situación sería la combinación de una mezcla húmeda, con exceso de arena, con aire incorporado y en un día caliente y seco. Los trabajadores de afinados se quejan con frecuencia que los concretos con aire incorporado son difíciles de terminar. Esto no es cierto a menos que se presenten otras condiciones especiales que causen el problema porque el concreto con aire incorporado, por si mismo, no es más difícil de terminar. Las burbujas microscópicas en un concreto con aire incorporado son equivalentes a una cantidad adicional de agregados finos en la mezcla. Por esa razón, debe haber por lo menos 150 a 200 Ib. (68 a 90 kg) menos de arena en una mezcla con aire incorporado con respecto a una que no lo tiene. El aire incorporado hace la mezcla más fluida y manejable necesitando menos agua para el mismo asentamiento y haciendo más manejable que un concreto con un asentamiento más bajo. Removiendo el exceso de agua y de arena hace que el concreto se pegue menos a la llana o a las tablas rodilleras. (Refiérase a “Ajustes para el aire incorporado” en el Capítulo 2). Otra queja muy común es que las mezclas son “du ras” (la clase de mezclas a las que parece faltarles pasta suficiente para terminar la superficie). Esto ocurre con mayor frecuencia con mezclas de baja resistencia que necesitan un contenido relativamente bajo de cemento. Una arena gruesa agravará el problema. Si por durabi lidad ya no es necesario el aire incorporado, un 3 o 4% de aire mejoraría la manejabilidad pero hay que tener cuidado porque el aire puede también llevar a separa ción del concreto en capas o producir burbujas en el terminado con palustre de losas sobre el terreno. Añadir una pequeña cantidad de arena fina, cemento o ceniza volante sería de mucha ayuda. Las mezclas difíciles de terminar obligan algunas veces al trabajador de terminados a rociar con agua la superficie del concreto. Si hay una evaporación rápida es posible solucionarla con esta operación sin tener que remover el exceso de agua de la superficie con el palustre, pero esto implica un riesgo. Una solución más segura es un rociador de niebla que se mueve a través de la losa sin proporcionar exceso de agua en la superficie. Nunca se debe esparcir cemento sobre una superficie para secar la exudación. Tiempo de fraguado inicial y ganancia de resistencia inicial Las temperaturas altas aceleran las reacciones quími cas. La hidratación del cemento no es una excepción, lo que significa que hay menos tiempo para colocar y acabar el concreto. El tiempo de fraguado inicial puede prolongarse cuando se requiere de varias maneras: aña diendo un retardante a la mezcla, usando ceniza volante, refrigerando los materiales del concreto, reemplazando una porción del agua de la mezcla con hielo triturado o inyectando nitrógeno líquido a la mezcla. La mayoría de las especificaciones permiten que cualquiera de estos procedimientos pueda utilizarse. El retardante es agregado con el agua de la tanda, y a menudo como una combinación de retardante y reduc- CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 147
- 148. Fig. 11.2—Hielo siendotriturado e introducido dentro de la mezcladora. Como el hielo se convierte en parte del agua de la mezcla, reemplaza un peso igual de agua. tor de agua. El grado de retardo varía con la dosificación del retardante. Las pilas de agregados gruesos se rocían constantemente con agua y el agregado es refrescado por la evaporación. El hielo es triturado y añadido a la mezcla reemplazando el agua de la mezcla libra por libra (1 kg por lkg) (Fig. 11.2). Usando 50 a 75 lb./yd.3 (30 a 45 kg/m3) de hielo se enfría el concreto aproximadamente en 10 o 15 °F (5.5 a 8.3 °C). Se puede inyectar nitrógeno líquido dentro del agua de la mezcla o directamente dentro del tambor del mezclador. Una forma más económica para producir concreto que se puede utilizar en clima cálido fue desarrollada en Florida (Estados Unidos) (refiérase al artículo de Bergyn y Syed en Concrete Internacional de mayo del 2002). Involucra, materiales refrigerados y los equipos utilizados para mezclar. Después que los materiales están adecuadamente mezclados el mezclado subsiguiente se minimiza. Este método puede conservar el concreto por debajo de 100 °F (38 °C) que es la temperatura máxima para la colocación del concreto. Antes de colocar el concreto el contratista debe rociar las barras de refuerzo y los encofrados con agua fría. Las temperaturas bajas tienen el efecto contrario a las temperaturas altas sobre el concreto. Los tiempos de fraguado serán más largos. Se debe esperar que esta prolongación sea mayor cuando hay cenizas volantes. Un ajuste a la mezcla en climas fríos podría hacerse con: 1) Uso de acelerante con cloruro de calcio o sin cloruro 2) Cien libras (45 kg) adicionales de cemento, o 3) Cemento de alta resistencia inicial. Debido a la preocupación de corrosión de los refuer zos, el cloruro de calcio ya no está permitido de una manera generalizada. Reglamentos tales como ACI318 prohíbe su uso en concretos preesforzados y restringe su uso en concretos reforzados convencionales que estén expuestos a exposiciones severas, limitando el contenido del ion cloruro en el concreto. Fig. 11.3—El pavimento mostrado tiene 40 años. Las fisuras por retracción plástica ocurrieron cuando la superficie fue emparejada durante la construcción. Las fisuras no han cambiado de apariencia. El desgaste normal de la superficie del pavimento las hace más difíciles de ver que cuando la superficie fue terminada. Las fisuras plásticas no constituyen un problema de funcionamiento. Fig. 11.4—El pavimento de la fotografía es nuevo. Las fisuras plásticas se asemejan mucho a las fisuras del pavimento de 40 años de la Fig. 11.3. ACI 306.1 “Standard Specification for Coid Weather Concreting” aplica para construcciones donde la tem peratura esté por debajo de 40 °F (4 °C), punto a partir del cual los materiales del concreto deben calentarse. La temperatura del concreto debe estar entre 40 y 70 °F (4 a 21 °C). Las temperaturas del concreto más bajas están restringidas en secciones gruesas donde el aumento del calor de hidratación del concreto es mayor. El uso de acelerantes y de materiales calentados, acelera la hidratación lo cual genera calor dentro del concreto. Mientras que el concreto esté protegido adecuadamente contra la pérdida de calor está protegido contra la con gelación indirectamente. Fisuras por retracción plástica de fraguado Las fisuras por retracción plástica de fraguado ocurren antes del acabado final mientras el concreto está todavía plástico o manejable. Ocurren en el interior de la losa 148 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 149. (aun superficies expuestasde zapatas o muros no son inmunes a este fenómeno) y son generalmente paralelas entre sí y tienen entre varias pulgadas (mm) hasta varios pies (m) de largo. Son relativamente superficiales en forma de V de 1 a 3 pulg. (25 a 75 mm) de profundidad y raramente tienen la profundidad del espesor de la losa. Casi nunca se extienden hasta los bordes de la losa (Fig. 11.3 y 11.4). . Las fisuras ocurren en la superficie debido a los esfuerzos de tracción producidos por la rápida evaporación de la humedad de la superficie. El viento y la baja humedad en el ambiente son las causas primarias. Otros factores que contribuyen son altas temperaturas del concreto en relación con la temperatura del aire y mezclas de asentamiento alto. Un aspersor de neblina desplazado a través de la losa por el viento es el método más efectivo para detener la fisuración por retracción plástica. Existen agentes reductores de evaporación los cuales ayudan a retener la humedad de la superficie e impedir un secado rápido durante el acabado. Las fibras han probado ser efectivas en la reducción de la fisuración por retracción plástica. Aunque aplicar un curado lo más temprano posible es lo más recomendado pues la fisuración plástica siempre ocurre antes que sea posible implementar un sistema de curado. Las mezclas que contienen cenizas volantes, humo de sílice o cementos finos son especialmente vulnerables a la fisuración por retracción plástica y rociarlas con neblina puede ser necesario como un procedimiento rutinario. Si es posible deben utilizarse elementos corta viento. Las mezclas más rígidas (sin exceso de agua) reducen la probabilidad de fisuración por retracción plástica. Es importante notar que las fisuras por retracción plástica de fraguado generalmente no crean problemas de desempeño del concreto y no indican nada acerca de la calidad del concreto. Las fisuras no se alargan ni se co nectan una con otra entre sí durante el tiempo de servicio. Aunque el sellado de las fisuras por retracción plástica no es normalmente necesario, hay algunas excepciones para esto tales como fisuras profundas por retracción plástica en losas de garajes de estacionamiento o en techos. Tales fisuras es mejor sellarlas. Concreto endurecido Fisuras por retracción de fraguado Las fisuras por retracción de fraguado que ocurren después que el concreto ha endurecido son causadas por cambios de volumen. El cambio de volumen está relacionado con el secado inicial, el secado a largo plazo y los cambios de temperatura. El concreto se contrae por la pérdida de humedad y la reducción de la temperatura. La retracción induce esfuerzos de tracción que a su vez causan la fisuración. La fisuración es incontrolable a menos que se coloquen juntas de contracción (que son fisuras controladas) adecuadamente en la losa (Fig. 11.5 y 11.6). Para losas sobre el terreno una regla empírica muy común es separar las juntas de contracción en pies 2-1/2 veces espesor de la losa medido en pulgadas (equivalente a separarlas 30 veces el espesor de la losa medidos en cualquier sistema de unidades). Por ejemplo, la separación de las juntas en una losa de 6 pulg. (150 mm) sería: 2-1/2 x 6 pulg = 15 pies (4,50 m) (150 mmx 30 = 4500 mm = 4.5 m). Esto puede variar con el tipo de agregado grueso (estabilidad volumétrica), la fricción con la subbase (Fig. 11.7) y el contenido de agua del concreto. Las juntas de contracción, deben ser colocadas en los ejes de las columnas (Fig. 11.8) y en cualquier otro punto donde se corta una abertura en la losa. Las juntas son necesarias en las esquinas interiores, en cualquier otro punto donde la colocación del concreto cambie de dirección o donde las dimensiones de la sección trans versal de la losa cambian en forma abrupta (espesor o ancho) (Fig. 11.9). En todos los casos, donde las jun- Fig. 11.5— Una fisura por retracción incontrolada en una losa de pavimento. Note que la trabazón del agregado, provee aquí una transferencia de cargas del mismo modo que en fas fisuras controladas de la junta mostrada en la Fig. 11.6. Fig. 11.6—Una fisura controlada en una junta de contracción aserrada. Con la fisura localizada en una junta de contracción aserrada no hay dudas acerca del desempeño, dado que esta fisura fue planificada. El corte de la sierra provee un espacio de reserva para el material de sellamiento de la junta, si se desea. CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 149
- 150. Fig. 11.7—La compactaciónde la subbase defiende contra los asentamientos diferenciales de la losa y disminuye el coeficiente de fricción que actúa entre la losa y la subbase durante el secado y los cambios de temperatura. (Foto: Cortesía de Compaction America Inc.). Fig. 11.8—Aserrando una junta en el eje de columnas. El papel impermeable encima de la junta será reemplazado después de aserrarla. tas de contracción formen un patrón rectangular la longitud del lado largo no debe exceder una y media veces (1-1/2) la del lado corto. Una discusión más detallada sobre juntas está con tenida en el Capítulo 7 para losas estructurales y en el Capítulo 8 para losas sobre el terreno. Juntas de dilatación En contraste con las juntas de contracción las cuales inducen fisuración controlada, las juntas de dilatación son utilizadas para impedir la fisuración. La intención de Fig. 11.9—La rampa en el bordillo causa un plano de debilitamiento en el andén (la sección transversal se reduce), de modo que la fisura por retracción de fraguado ocurre en este punto y no en la junta. Se deben colocar juntas en la rampa para prevenir esta fisuración incontrolada. Fig. 11.10—Ala base de la columna se le ha dado una forma de diamante y se ha separado de la losa por medio de juntas de dilatación evitando la fisuración incontrolada. estas juntas es impedir la unión entre la losa y cualquier estructura, muro, columna, losa contigua, o cualquier otro elemento o estructura. La junta de dilatación sirve exactamente para lo que su nombre indica: dilata la losa del efecto de cualquier movimiento diferencial entre ella y cualquier otra estructura (Fig. 11.10 y 11.11). C u a rte a m ie n to (fis u ra c ió n fin a , re v is ió n de la superficie) El cuarteamiento es una fisuración de la superficie de losa pero muy superficial. Este tipo de fisuración, no tiene un impacto adverso sobre la durabilidad del concreto. La resequedad temprana debida a un curado tardío o a falta de éste es la causa principal. El cuarteamiento, es también causado por exceso de agregados finos o demasiada agua en la superficie. Mezclas muy húmedas terminadas con palustre muy pronto y condiciones severas de resequedad son factores que contribuyen al cuarteamiento. El contratista muchas veces recibe la primera queja del propietario cuando ve una losa húmeda que comienza a secarse, pues es 150 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 151. Fig. 11.11—La faltade juntas de dilatación en la base de la columna y su forma cuadrada y no de diamante ocasiona fisuras no controladas. Fig. 11.12—Cuarteamiento de la superficie de una losa el momento en que más se nota el cuarteamiento (Fig. 11.12). La prevención requiere hacer lo contrario de lo que causa el cuarteamiento: usar una mezcla rígida, terminar con palustre oportunamente e iniciar el curado inmediatamente. Una buena medida preventiva es reemplazar los acabados con palustre por acabados con escoba en trabajos al exterior. Los acabados con escoba dejan una superficie uniforme y no deslizante para andenes, vías de acceso a garajes y patios (Fig. 11.13). Evita el riesgo de un acabado con palustre demasiado temprano o excesivo y oculta pequeñas diferencias de color o textura que algunas veces acompañan los acabados hechos con palustre que irritan al propietario. Probablemente una menor manipulación de las superficies produce un concreto más durable especialmente con mezclas con asentamientos relativamente altos. Superficies p olvo rosa s Las superficies polvorosas (Fig. 11.14) son el resul tado de condiciones semejantes a las descritas para el Fig. 11.13—Aplicando una escoba de cerdas duras sobre la superficie del concreto produce una apariencia uniforme y una superficie antideslizante. (Foto cortesía de la Portland Cement Association) Fig. 11.14—Una superficie polvorosa no es resistente a la abrasión ni es posible adherir o pegar material alguno en la superficie. cuarteamiento: exceso de agua en la superficie, apli cación extemporánea del palustre o falta de curado. Probablemente hay una sedimentación del agregado grueso en el fondo con exudación excesiva, depositán dose un material fino, húmedo y débil en la superficie. Un secamiento rápido deja una superficie débil y em polvada. Si la condición no es muy severa, un endurecedor químico de superficie puede resolver la situación. Esta situación debe ser corregida tempranamente, antes que la superficie se dañe sin posibilidad de reparación. La principal causa para que se presente una superficie polvorosa no está relacionada con la mezcla de concreto o con los procedimientos de acabado, sino por el uso de calentadores sin ventilación cuando hay temperaturas frías. Cuando se usan calentadores con combustibles fósiles para calentaruna estructura, elvapor de escape contiene gran can tidad de dióxido de carbono, cuando el dióxido de carbono entra en contacto con el concreto fresco (no endurecido aun) ocurre unareacción químicaen la superficie (carbonatación) CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 151
- 152. Fig. 11.15—El airey el agua subiendo a la superficie cuando la superficie ha sido sellada prematuramente durante el acabado causa estas burbujas. Fig. 11.16—Una regla metálica se coloca en el punto de intersección de dos juntas de contracción. Las cuatro esquinas de la placa se han alabeado aproximadamente una pulg. (25 mm) por encima de la superficie de la losa. Fig. 11.17—Escamado temprano del mortero de la superficie de un concreto sin aire incorporado. Con la exposición continua a la congelación y deshielo en presencia de químicos descongelantes la desintegración del concreto continúa. que interfiere con lahidratación. Se formauna capa depolvo en la superficie. Los endurecedores de superficie no sirven como medida correctiva. La solución más satisfactoria para este tipo de problema es prevenir que se presente utilizando un tubo de escape para que los gases de los calentadores salgan al exterior. Fig. 11.18—Una película de polietileno fácilmente almacenable en la obra puede ser colocada rápidamente para prevenir problemas potenciales de durabilidad al tener que volver a terminar la superficie llovida. Fig. 11.19—Hormigueros causados probablemente por la falta de introducir el vibrador cuantas veces era necesario o posiblemente por retirar el vibrador en forma inclinada sin vibrar la superficie. Burbujas Las burbujas en la superficie de un piso (Fig. 11.15) son causadas por sellar la superficie del concreto antes de terminar la compactación. El concreto con aire incorporado es el más vulnerable porque este tipo de concreto no permite que el agua y el aire salgan a la superficie tan fácilmente como en los concretos sin aire incorporado. La superficie puede empezar a endurecer y aparentemente esta lista para el acabado aunque el concreto por debajo de la superficie contiene aun aire incorporado y agua. Cuando la superficie se sella prematuramente quedan bolsas de aire atrapado o de agua que luego salen a la superficie empujando la pasta y formando un vacío (bur buja) bajo la superficie. (Consultar el documento “ASCC Position Statement # 1” el cual contiene comentarios acerca de los problemas creados al usar en el terminado un palustre manual con concreto con aire incorporado). Se debe vibrar el concreto la cantidad necesaria y no iniciar el afinado muy pronto. También se debe dilatar la aplicación de las llanas y extenderla tanto como sea posible. El rociando de superficie puede ayudar a ex 152 GUÍA d e l c o n tr a tis ta para la c o n s t r u c c ió n e n c o n c r e t o d e c a lid a d
- 153. tender el tiempode acabado. Se debe tratar de romper las burbujas y de empujarlas hacia abajo usando una llana de madera al formarse o tratar de aplanarlas con la cuchilla del palustre. Sin embargo, una vez formadas las burbujas es ex tremadamente difícil corregir la situación y evitar tener que reparar la superficie. Losas rizadas Cuando un concreto recién colocado se seca, se con trae. Si la superficie seca mucho antes que el concreto de la parte inferior de la losa, la superficie se contrae mientras que la parte que está debajo no lo hace. Los bordes libres de la losa, mas notoriamente en las esqui nas, se deflectan hacia arriba (Fig. 11.16) produciendo un rizado. Con frecuencia el rizado puede impedir la operación de montacargas y también puede producir fisuras cerca de los bordes libres. La diferencia en la tasa del secado entre la parte superior e inferior del concreto es la causa principal. Las medidas preventivas que apuntan para reducir estas diferencias o minimizar sus efectos son: • Usar un concreto con menor contenido de agua para reducir la diferencia potencial de humedad entre la parte superior e inferior. • Rociar la subbase con agua para balancear el efecto de la pérdida de humedad en la superficie. • Eliminar la capa de impermeabilización, si no es necesaria. • Mantener una temperatura uniforme en toda la losa. • Reducir la separación entre lasjuntas de contracción. Los paneles más pequeños se rizan menos. • Usar paneles grandes con refuerzo postensado para reducir el número de juntas que se pueden rizar. Escamado de la superficie El escamado de la superficie de concreto de losas sobre el terreno (Fig. 11.17) en áreas donde hay inviernos fuertes puede ser (aunque no debería serlo) un problema serio cuando se usan químicos descongelantes. La forma más importante para prevenir el escamado es utilizar aire incorporado en el concreto, usualmente un 5 a 8% de aire y aún más, cuando el agregado grueso es menor de 3/4 de pulg. (19 mm) como máximo. Si el concreto tiene una cantidad adecuada de aire incorporado y se utilizan procedimientos de construcción razonables, se puede esperar que el concreto sea durable. Sin aire incorporado, aun con los mejores procedimientos de construcción, no se puede prevenir que el concreto se escame al exponerlo a los descongelantes. Esos procedimientos de construcción razonables incluyen los siguientes: • Se debe exigir una resistencia a la compresión de 3500 a 4000 lb./pulg.2(25 a 28 MPa) antes de ex poner el concreto a los descongelantes. • Evitar hacer el acabado con la superficie demasiado húmeda. Volver a terminar una superficie llovida es el peor ejemplo. Puede hacerse con mucho cuidado pero es arriesgado. Si se tiene película de polietileno en la obra para cubrir la superficie en caso de lluvia, es mejor (Fig. 11.18). • Limitar el asentamiento a 3 o 4 pulg. (75 a 100 mm). • No exponer la losa a anticongelantes a no ser que haya sido curada y haya podido secar en condiciones favorables durante 30 días por lo menos. La efectivi dad del aire incorporado para prevenir escamados se verá reducida si no se permite que el concreto seque antes de aplicar los descongelantes. • Curar el concreto con una membrana rociada, papel impermeable, películas de polietileno o yute saturado. Hormigueros Los paquetes de agregado grueso contra la cara del encofrado, llamadas hormigueros, se presentan algunas veces en muros al retirar los encofrados (Fig. 11.19). Es un problema de colocación del concreto y aparece con más frecuencia en mezclas rígidas que no han sido vibradas adecuadamente. Para asegurar la introducción del vibrador en los espacios adecuados debe revisarse el manual del fabricante. El área de influencia de un vibra dor está basada en el tamaño del vibrador. Generalmente un vibrador debe introducirse a intervalos aproximados de 15 pulg. (380 mm) o menos si es necesario en las mez clas más rígidas. Si las inserciones están muy separadas el concreto fuera del área de influencia del vibrador no quedará consolidado. Vetas de arena Con la exudación libre del concreto después de colo carse en los encofrados el agua busca su camino hacia la superficie por la cara del encofrado. La ruta que sigue el agua deja trazada una veta de arena cuando la pasta es lavada por la misma agua. Si hay un punto en el cual el encofrado no es estanco, el agua que sale del encofrado lleva consigo la pasta. La exudación se inhibe inclu yendo en la mezcla agregados finos en forma de arenas muy finas, cemento, cenizas volantes o aire incorporado. Además se debe revisar si los encofrados son estancos. Vacíos en la superficie El aire o el agua atrapados en la superficie del encofrado aparecen como pequeños vacíos en la superficie del muro (Fig. 11.20). Estos vacíos ocurren más fácilmente en concretos con aire incorporado. Sin embargo, los vacíos de aire no son del aire incorporado a la mezcla sino de aire contenido en ella. De la misma forma que el aire incorporado inhibe la exudación, a su vez hace más difícil sacar el aire contenido o el agua hacia la superficie. Reduciendo el contenido de CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 153
- 154. Fig. 11.20—Vacíos típicoscausados por aire contenido en el concreto o agua en la superficie del encofrado. Fig. 11.22—Para evitar cilindros con baja resistencia causada por exposición a temperaturas extremas o condiciones de secado en la obra, los cilindros pueden ser almacenados en cajas que mantienen la temperatura necesaria entre 60 y 80 °F (15 y 26 °C) y evitan que se sequen. (Foto cortesía de Frank Koseliski). Fig. 11.21—Los cilindros dejados al sol durante el primer día de almacenamiento en la obra no producen resultados válidos en los ensayos. Tabla 11.1— Una muestra de 5 ensayos de una series de ensayos de concreto con fc' de 4000 Ib./pulg.2 (28 MPa) Ensayo # Fecha Resistencia Cilindro. # 1 lb./pulg.2 (MPa) Resistencia Cilindro. #2 Ib./ pulg.2 (MPa) Resisten cia a los 28 días (promedio de los 2 cilindros) lb./pulg.2 (MPa) Promedio móvil (3 ensayos consecu tivos) lb./pulg.2 (MPa) l 6/20 4580 (31.6) 4450 (30.7) 4515 (31.1) - 2 6/20 4590 (31.6) 4490 (31.0) 4540 (31.3) - 3 6/21 3885 (26.8) 3845 (26.5) 3865 (26.6) 4307 (29.7) 4 6/22 4090 (28.2) 4170 (28.8) 4130 (28.5) 4178 (28.8) 5 6/25 4280 (29.5) 4200 (29.0) 4240 (29.2) 4078 (28.1) Fig. 11.23—Para comparar la resistencia de un concreto de resistencia dudosa con uno de resistencia conocida se puede usar el esclerómetro, siempre y cuando se utilice adecuadamente. aire y de arena puede ayudar a reducir la pegajosidad de la mezcla. Muchas mezclas con aire incorporado contienen más arena de la necesaria. Se debe reducir la altura de la capa de colocación y mover el vibrador lo más cerca posible de la cara del encofrado tratando de vibrar hacia arriba. También se debe introducir el vibrador más frecuentemente o utilizar un vibrador diferente. Un cambio en la cara del encofrado que está contra el concreto puede ser adecuado, pero usualmente requiere experimentar para confirmar su bondad. (Para comentarios sobre burbujas permisibles, refiérase al documento ASCC Position Statement # 8.) Resistencias bajas de los cilindros El término “reportado” se utiliza para establecer la diferencia entre lo que se reporta y lo que puede ser verdad. Es cierto, por supuesto, que los cilindros de ensayo que fallan con resistencia baja pueden indicar que el concreto colocado no tiene la resistencia especificada. Muchas veces, sin embargo, cilindros reportados con baja 154 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 155. resistencia, como tal,no fueron hechos o manipulados de acuerdo a ASTM C 31 “Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field.” Cuando los ensayos con cilindros no se hacen ni se manejan de acuerdo a ASTM C 31 el ensayo no es válido y no debe usarse para evaluar la resistencia del concreto para su aceptación. Cualquier desviación en los procedimientos de ensayo normalizados, bien seaen obra o en el laboratorio, solo reducen el resultado del ensayo pero nunca lo incrementan. Para la protección del contratista como del propietario, el contratista debe insistir en que esta norma sea obligatoria. (Refiérase al Capítulo 3). Los ensayos de cilindros de concreto que no cumplen las normas son un problema serio en la industria del concreto. Algunos contratistas generales no aprecian los métodos prescritos para hacer ensayos de resistencia a la compresión del concreto por ser muy estrictos, creando así serios problemas para sí mismos, al contratista del concreto, al suministrador del concreto premezclado, al redactor de las especificaciones y al propietario. Las deficiencias más comunes incluyen: superficies demasiado rugosas o desniveladas y superficies no cubiertas con tapas o bolsas plásticas durante el curado. Otros problemas, incluyen cilindros que no son despachados al laboratorio de ensayos dentro de las 24 a 48 horas requeridas y cilindros que se envían al laboratorio sin que la remisión contenga toda la información esencial como asentamiento del concreto, contenido de aire, temperatura, nombre del proyecto, día en que fue fabricado, suministrador del concreto y el nombre del técnico de campo. Con mucha frecuencia se viola el requisito de guardar en obra los cilindros frescos las primeras 24 a 48 horas bajo temperaturas entre 60y 80 °F(16 y 27 °C) antes de ser transportados al laboratorio de ensayos. La exposición de los cilindros al calor producido por la luz del sol durante el primer día puede reducir la resistencia a los 28 días en un 10% sin importar que tan bien se curen los cilindros después. Otras desviaciones del procedimiento de ensayo pueden añadir pérdida de resistencia (Fig. 11.21 y 11.22). Evaluación de los resultados de los ensayos de cilindros El método de evaluación debe confirmarse. Las espe cificaciones (ACI 318 y ACI 301) requieren solamente que el promedio de tres ensayos consecutivos sea igual o exceda la resistencia especificada y que ningún ensayo esté más de 500 lb./pulg.2 (3.5 MPa) por debajo de la resistencia especificada. Un ensayo es el promedio de dos cilindros hechos de la misma muestra de concreto. UN SOLO CILINDRO NO ES UNA MUESTRA Y NO CONSTITUYE UN ENSAYO. Fig. 11.24—El asentamiento fue aumentado en 6 pulg. (150 mm) adicionado un superplastificante. La resistencia del concreto podría reducirse en 1000 lb./pulg.2(7 MPa) si se hubiera añadido agua en la misma cantidad para aumentar el asentamiento. Un ensayo ocasionalmente bajo, el cual puede es perarse que ocurra dentro de lo pronosticado por la estadística, no constituye por si mismo una falla del ensayo. La Tabla 11.1 es un extracto de 5 ensayos parte de una serie de ensayos de concreto con una resistencia es pecificada^' de 4000 lb./pulg.2(28 MPa). Comenzando con el tercer ensayo cada ensayo es incluido tres veces en el promedio de los tres ensayos consecutivos. Los ensayos son promediados como un promedio móvil de tres ensayos. El primer promedio de tres incluye los ensayos 1, 2 y 3, el segundo grupo de tres incluye los ensayos 2, 3 y 4, el tercer grupo incluye los ensayos 3, 4 y 5. El análisis indica que el ensayo individual más bajo (ensayo 3) no impide la acep tación del concreto ya que su resultado no es menor en 500 lb./pulg.2(3.5 MPa) que las 4000 lb./pulg.2(28 MPa) especificadas y todos los promedios de tres ensayos con secutivos son mayores de 4000 lb./pulg.2(28 MPa), por lo tanto se ha cumplido con la resistencia especificada. Todo contratista debe estar muy familiarizado con el método y los procedimientos de evaluación de manera que pueda reconocer cuando un ensayo de resistencia baja es reportado si éste debe ser considerado una falla o no. No hay fallas en este ejemplo porque los tres ensayos CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 155
- 156. más bajos producenun promedio de resistencia aceptable. Esto debe servir como una advertencia para revisar los procedimientos y estar seguros que no habrá problemas en el futuro. Cuando se requiere un seguimiento del ensayo se puede comenzar con el ensayo de esclerómetro (ASTM C 805) tal como está indicado en ACI 301 y ACI 318 (Fig. 11.23). Las lecturas del ensayo deben ser obtenidas del concreto bajo escrutinio y de concreto cuyos ensayos de cilindro demuestran que tiene la resistencia especificada. Las lecturas comparativas son una indicación de sí el ensayo de cilindro bajo fue realmente representativo de la resistencia del concreto. Si el ensayo de esclerómetro indica que la resistencia del concreto cuestionado ya colocado era comparable con la del concreto cuya prueba ha sido satisfactoria, se tiene la opción de solicitar la aceptación del concreto sin pruebas adicionales. Si se requieren pruebas adicionales, generalmente se ensayan núcleos. De acuerdo con ACI 301 y ACI 318 el concreto podría ser aceptable si los núcleos tienen un promedio del 85% de la resistencia especificada pero ninguno de los núcleos tiene menos del 75% de la resistencia especificada. En adición a los procedimientos de ensayo, el peso de las tandas (incluyendo el agua añadida al mezclador), el contenido de aire, tiempo de despacho y la temperatura del concreto (si está reportada) deben confirmarse y compararse con las mezclas aprobadas para la obra. (Fig. 11.24) Sin embargo, a no ser que los procedimientos de ensayos y su evaluación hayan sido realizados correctamente, no se puede saber si hay un problema de resistencia que investigar. Este es un punto importante de aclarar con el redactor de las especificaciones antes de iniciar el trabajo y antes de que surjan las preguntas sobre quien paga los ensayos de seguimiento en caso de que los ensayos de resistencia reportadas como bajos resulten no ser bajos. References American Society of Concrete Contractors, “Bug- holes in Formed Concrete (Position Statement #8),” Concrete International, V. 25, No. 8, Aug. 2003, p. 92. 156 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 157. Listado de verificaciónde problemas comunes en la obra: ____________ sus causas y su prevención____________ Problema Causa Prevención o corrección Concreto Fresco Agregados finos insuficientes Incrementar el porcentaje de agregados finos (cemento, ceniza volante, contenido de arena). Introducir o incrementar el aire incorporado Exudación excesiva Exceso de agua en la mezcla Reducir el contenido de agua Capa de impermeabilización directamente bajo la losa Compactar 3 pulg. (75 mm) de arena o grava triturada en la capa de impermeabilización. (Aplica también para la retracción plástica y el rizado). Asentamiento alto (exceso de agua) Reducir el contenido de agua. Utilizar superplastificantes para obtener el asentamiento deseado. Segregación Vibración excesiva No vibrar el concreto si ya es fluido (excepto cuando se usan super plastificantes). Vibrado inadecuado Insertar el vibrador a distancias de espaciamiento más pequeñas. Vibrar hasta que el concreto esté fluido. Excesiva distancia de caída en la colocación Reducir la caída libre (utilizar trompas de elefante) Falta de homogeneidad en la mezcla Utilizar aire incorporado. Reducir la proporción de agregado grueso en la mezcla. Acabado pegajoso Alto contenido de aire y/o mezcla con mucha arena Promover el exudación - reducir la cantidad de aire y el porcentaje de arena. Secado rápido de la superficie Empapar la subbase y los encofrados. Aplicar un aspersor de neblina Fraguado rápido (clima cálido) Alta temperatura del concreto. Alta temperatura ambiente Agua fría, agregar hielo o nitrógeno líquido. Enfriar las pilas de agregados rociándolas. Utilizar la dosis máxima de retardante. Considerar usar mezclas con ceniza volante Alto contenido de cemento Introducir reductores de agua y retardantes y/o ceniza volante en la mezcla. Camiones esperando al sol Programar los camiones para tiempos de espera más cortos en áreas sombreadas si es posible. Rociar el exterior del tambor de mezcla. Fraguado lento (clima frío) Mezcla con menos cementante - especialmente con ceniza volante o escoria Incrementar la cantidad de cemento. Utilizar un acelerante Calentar los agregados y el agua Subbase fría o mojada Colocar películas de polietileno en la subbase Proteger la subbase (cubrir con paja o mantas). Fisuración por retracción plástica Evaporación rápida del agua, principalmente por viento y baja humedad Rociar con niebla la superficie en el momento del acabado. Inducir más agua en la superficie (sin exceso) reduciendo arena y/o el aire incorporado. Reducir el agua de mezclado. Suministrar protección contra el viento. Reducir la temperatura del concreto CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 157
- 158. Listado de verificaciónde problemas comunes en la obra: ______ sus causas y su prevención (continuación)______ Problema Causa Prevención o corrección Concreto Fresco (Continuación) Tanda incorrecta Verificar la exactitud de la balanza. Verificar la gravedad específica de los agregados. Verificar la dosificación de la m ezcla para el peso correcto de las tandas. Confirmar el rendim iento con el peso unitario en obra. Bajo rendim iento volum étrico Bajo contenido de aire Aum entar aditivo incorporador de aire. M edida inexacta en obra Evitar excavaciones (desplazam iento de la subbase), desviación del n ivel, deform aciones en los encofrados. D esperdicio de concreto Verificar el desperdicio. Losas Espaciam iento o profundidad inadecuada de las ju n tas de contracción Separación o espaciam iento de las juntas en pies = dos y m edia (2-1/2) v eces el espesor en pulgadas de la losa. (Espaciam iento de las juntas es 30 v eces el espesor de la losa) Cortar las juntas 1/4 del espesor de la losa. C olocar las juntas con un cam bio en la dirección de la colocación del concreto o en cam bios del espesor o del ancho de la losa Fisuración por retracción de fraguado Cortar una junta tardíamente Cortar la junta tan pronto sea posible (puede haber algunos descas caramiento). Evitar aserrar la junta si hay un descenso en la temperatura del concreto. U tilizar sierras para corte en fresco. N o se ha roto la adherencia entre losas, m uros o colum nas u otras estructuras. Rotura de la adherencia (m ateriales de junta de expansión) donde la losa colinda con m uros o colum nas. Retracción de fraguado exce siva del concreto R educir el agua en la m ezcla de concreto. Curar inm ediatam ente desp u és del acabado (papel, yute húm edo, polietileno o membrana de curado). Concreto de asentam iento alto Reducir el contenido de agua. Cuarteamiento de la superficie Terminado con palustre exce sivo o temprano N o term ine con palustre o trabaje dem asiado una superficie húmeda. Secado rápido de una superfi cie húm eda Proporcione una curado inm ediatam ente después del acabado. 158 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 159. Listado de verificaciónde problemas comunes en la obra: ^ ^ ^ íjU s c a u s a s y s u p r e v e n c ió r W c o n t in u a c ió n l^ ^ ^ ^ Problema Causa Prevención o corrección L o sa s (co n tin u a ció n ) Superficie polvorosa Las m ism as razones del cuarteam iento, haciendo énfasis especial sobre los problem as de atraer exceso de agua a la superficie durante la colocación y los acabados. Corregir la superficie polvorosa aplicando tem pranamente un endurecedor quím ico de superficies. La exposición del concreto fresco al dióxido de carbono proveniente de calentadores no ventilados es la causa principal para la cual el endurecedor quím ico no es de ayuda. Burbujas Superficie cerrada m uy rápido. In crem en to de aire y agua con ten id os por debajo de la superficie Retardar el com ienzo del term inado con llana. A cabado con palustre. U tilizar una llana de madera en superficie abriendo, presionando o empujando las burbujas. L osas rizadas S ecad o disparejo (parte su perior seca que contrae, parte inferior de la losa retiene hu m edad). U sar una m ezcla m ás rígida. Reducir el espaciam iento entre las juntas de contracción. Cloruro de C alcio no m ezclado uniform em ente. Se debe adicionar el cloruro en solución. D ecoloram iento (zonas oscuras) T erm in a d o co n lla n a m u y fuerte, acabado con máquina m uy p rolon gad o, e sp e c ia l m ente cuando hay cloruro de calcio en la m ezcla Cuando se use cloruro de calcio no use excesivam ente la llana. Cuando sea p osible, terminar con una escoba o arrastrando yute. C om p a cta ció n d esig u a l del concreto Secado desigual del concreto M antener un curado uniform e, evitar una cobertura desigual con m em branas de curado o el contacto parcial con la película de polietileno. E xposición al congelam iento y a d esh ielo con ap licación de sales des con gelan tes (S i el concreto no tiene aire in corporado, a pesar de otras cualidades el concreto tendrá escam as) M antener el contenido de aire incorporado en un 5 a 8% y m ás alto si los agregados son de tamaño m enor de 3/4 de pulgada (19 m m ). Ensayar con frecuencia el contenido de aire. Escam ado del pavim ento A cabado excesivo de una su perficie m uy mojada Proteger de la lluvia, m inim izar o reducir el acabado de la superficie, usar una escoba, o un acabado arrastrando yute. U sar un asentam iento m ínim o, aproxim adam ente de 4 pulg. (100 m m ) com o m áxim o. Curado inadecuado o secado antes de la aplicación de quím i cos descongelantes El pavim ento debe tener 30 días de secado después de un curado normal antes de aplicar los descongelantes. C a lid a d d e la m e z c la , en adición al aire incorporado Usar el asentam iento m ínim o necesario para la colocación La resistencia del concreto debe ser aproxim adam ente 3500 a 4000 Ib./ pulg.2 (25 a 28 M Pa) antes de exponerlo a los descongelantes. CAPÍTULO 11: Problemas comunes en la obra — Causas y prevención 159
- 160. Listado de verificaciónde problemas comunes en la obra: sus causas y su prevención (continuación) Problema Causa Prevención o corrección Muros Hormigueros Vibrado inadecuada para el nivel de manejabilidad de la mezcla Introducir el vibrador más frecuentemente. Vibrar cerca de la superficie del encofrado. Para concreto con mucho refuerzo oáreas difíciles de alcanzar considerar el uso de un superplastificante. Revisar la gradación del agregado grueso y el contenido adecuado de arena. Reducir la altura de la capa colocada. Vetas de arena Exudación excesiva Aumentar los agregados finos y el aire incorporado en la mezcla. Pérdida de agua por falta de estanqueidad del encofrado Revisar la estanqueidad del encofrado. Burbujas en la superficie Aire o agua atrapada contra la superficie del encofrado y no desalojó el agua/aire durante la colocación Reducir la altura de la capa colocada. Reducir el porcentaje de arena en la mezcla. Reducir el contenido de aire. Revisar la superficie del encofrado. Introducir el vibrador con más frecuencia. Vibrar hacia arriba tan cerca como sea posible a la cara del encofrado. Ensayo de cilindros Reporte de resis tencia baja de los cilindros Procedimientos de ensayo que no cumplen las normas para el fabricación y manejo de los cilindros de ensayo Revisar métodos de ensayo: Proteger los cilindros contratemperaturas extremas y deterioro mientras están almacenados en obra. Tomar una muestrapara el ensayo de laparte central de la tanda (aproxi madamente). Depositar la muestra para ensayo en la carretilla y volver a mezclar. Seguir los procedimientos de ASTM C 31. Mezcla de baja resistencia Revisar la dosificación de la mezcla y el agua adicionada en obra. Evaluación incorrecta del ensayo para cumplir con las especificaciones Verificar o confirmar el método de evaluación enACI 301 y ACI 318 El promedio de cualquiera de los tres ensayos consecutivos debe tener la resistencia especificada Ningún ensayo individual puede tenérmenos de 500 lb./pulg.2(3.5 MPa) de laresistenciaespecificada(Un ensayo es elpromedio de dos cilindros). Se puede hacer un seguimiento de los ensayos para verificar resultados dudosos. El esclerómetro, la prueba de penetración y los núcleos están cubiertos en los documentos de ACI y ASTM. 160 GUÍA DEL CONTRATISTA PARA LA CONSTRUCCIÓN EN CONCRETO DE CALIDAD
- 161. SOCIOS PATROCINADORES ACIPERU 201S •rfUNACEM C O N S T R U Y E N D O O P O R T U N I D A D E S UNICON Profesionales en concreto ® 1 DM9r sñk? BUILDING TRUST MIXERCOIM o o OQSI Aditivos y Productos para la Construcción (cfrffííbrfl(T JTYHfclTfil-íi'J A ACEROS A R E Q U IP A Elige Seguridad C D V INGENIERIA ANTISÍSMICA Synthetic Reinforcing Fibre Especiales Fabricante de Aditivos para ia Construcción T O P COfXJSULT iweefiiieEíPí soc R evista CONSTRUCTIVO w w w . c o n s t r u c t i v o . c o m
- 162. TERCERA EDICIÓN GUIA DE1CONTRATISTA PARALA CONSTRUCCItN EN CONCRETO DE CUIDAR AMERICAN CONCRETE INSTITUTE ACI fue fundada en 1904 como una organización sin ánimo de lucro dedicada a servicio público y a la represen tación de los usuarios en el campo del concreto. Recoplia y distribuye información para el mejoramiento de los procedimientos del diseño, construcción y mantenimiento de estructuras que utilizan productos de concreto. El trabajo en el Instituto es realizado por miembros individuales y por comités de voluntarios. Los comités, lo mismo que el Instituto en general, opera utilizando procedimientos de consenso, lo cual garantiza a todos los miembros el derecho a que sus puntos de vista sean tenidos en cuenta. Las actividades de los comités incluyen el desarrollo de reglamientos y normas, el análisis de los resultados de investigación y desarrollos, la presentación de técnicas de construcción y reparación, y la educación. Cualquier persona interesada en las actividades del Instituto debe procurar hacerse miembro. No hay requisitos educacionales ni de empleo. Los miembros del instituto son ingenieros, arquitectos, científicos, constructores, y representantes de una gran variedad de compañías y organizaciones. Todos los miembros son elegibles, y se les insiste en que lo hagan, para participar en las actividades de los comi tés relacionados con sus áreas de interés. Información para hacerse miembro, el catálogo de publicaciones, y una relación de las actividades educativas de! Instituto están disponibles. AMERICAN SOCIETY OF CONCRETE CONTRACTORS ASCC es una corporación sin ánimo de lucro que fue fundada en 1964 para mejorar las capacidades de aquellos que construyen con concreto. ASCC se dedica a mejorar la calidad, la productividad, y la seguridad de la cons trucción de concreto, siendo el vocero de la industria. Los miembros de ASCC son contratistas de concreto, proveedores de materiales, fabricantes de equipos, y otros individuos involucrados en la construcción de concreto. ASCC ofrece un amplio programa de seguridad que incluye el “ASCC Safety Manual” para construcciones de concreto que está en continua expansión con nuevos capítulos añadidos periódicamente. Otros servicios incluyen un programa de seguro de negocios desarrollados con las compañías de seguros CNA, de líneas directas de seguridad y concreto, videos de seguridad, boletines de seguridad, boletines de mediación de problemas, y la Guía del contratista para la construcción de concreto de calidad. ACI/ASCC-1 American Society of Concrete Contractors 2025 S. Brentwood Blvd., Suite 105 St. Louis, MO 63144 web: www.ascconline.org e-mail: ascc@ascconline.org Teléfono: 314.962.0210 Fax: 314.968.4367 ACI P 0 Box 9094 Farmington Hills, MI 48333-9094 web: www.concrete.org e-mail: bkstore@concrete.org Teléfono: 248.848.3700 Fax: 248.848.3701 AIIS c c AMERICAN SOCIETY OF CONCRETE CONTRACTORS (SOCIEDAD AMERICANA DE CONTRATISTAS DEL CONCRETO - ASCC) American Concrete Institute® Advancing concrete knowledge (INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO — ACI)