1.1 ¿Qué es el Concreto?

El concreto es una mezcla de diferentes componentes que trabajan juntos para crear una masa sólida y resistente.

Historia del Concreto

Orígenes en la Prehistoria

Los orígenes del concreto se remontan a la prehistoria. Hace 3.000 años a.C. aparecen al norte de Chile las primeras obras de piedra unidas por un conglomerante hidráulico procedente de la calcinación de algas.

Antigüedad

La civilización egipcia ya utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia cementosa, para unir bloques de piedra y levantar sus prodigiosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos materiales procedentes de depósitos volcánicos, mezclados con caliza, arena y agua, daban lugar a la puzolana. La civilización romana utilizaba el hormigón en la construcción de grandes edificios.

Clasificación del Cemento Hidráulico

Para la clasificación del cemento hidráulico se crea el ONNCCE (Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación).

Tipo de Cemento

• CPO: Cemento Portland Ordinario
• CPP: Cemento Puzolánico
• CPEG: Cemento con Escoria Granulada
• CPS: Cemento con Humo de Sílice
• CPC: Cemento Compuesto
• CEG: Cemento de Escoria Granulada

Clase Resistente

La clase resistente de un cemento se indica con los valores 20, 30 y 40. Si alcanza una resistencia rápida se añadirá la letra “R” en las clases 30 R y 40 R.

Características Especiales

• RS: Resistencia a sulfatos
• BRA: Baja reactividad álcali-agregado
• BCH: Bajo calor de hidratación
• B: Blanco

Propiedades del Concreto

Propiedades del Concreto Fresco

• Trabajabilidad
• Segregación
• Exudación
• Contracción

Propiedades del Concreto Endurecido

• Elasticidad
• Resistencia

Cemento Portland

El cemento Portland es una mezcla de caliza, silicatos de calcio y arcilla molida muy fina que, mezclado con agua, crea una pasta que endurece y fragua rápido, aportando dureza y alta resistencia a la compresión.

Diferencia entre Cemento y Cemento Portland

El cemento tradicional se compone de sustancias que, al mezclarse con agua, forma una pasta blanca que endurece a temperatura ambiente o en contacto con el agua. Por sus características, se utiliza para tapar huecos o para pegar bloques de hormigón. Por otro lado, el cemento tipo Portland se conoce como hormigón y contiene materiales áridos, componentes de acero y agua y su aplicación es para el vaciado de suelos, vigas, columnas, etc.

Tipos de Cemento Portland

Portland Tipo I

Se utiliza en pavimentos, puentes, pisos, tuberías, embalses, unidades de mampostería, estructuras prefabricadas, conjuntos residenciales, edificios, etc. Existen 3 subcategorías:

• Tipo ICO: Contiene 30% de filler calizo u otro tipo de material parecido.
• Tipo IMS: Resistencia moderada a sulfatos.
• Tipo IHS: Alta protección contra sulfatos.

Portland Tipo II y Tipo II MH

Ofrecen resistencia media al calor y sulfatos, se pueden encontrar en puentes o tuberías de hormigón. El Portland II obtiene su fuerza de manera más lenta que el Portland I. Entre sus principales características, destacamos la resistencia al deterioro y a la corrosión.

Portland Tipo III

De fraguado rápido para soportar altas cargas, posee cualidades potentes de fraguado y dureza. Necesita 7 días para lograr una resistencia como los Portland ordinario; y 28 días para conseguir una resistencia de tipo II. Se usa en la construcción de urgencia o de elementos prefabricados.

Portland Tipo IV

Para bajo calor de hidratación, minimiza la tasa de calor que se genera por la hidratación en el ambiente, como en las represas, túneles y presas. La resistencia óptima se alcanza después de 30 días. Sin embargo, el proceso es lento e inestable.

Portland Tipo V

Con alta resistencia a los sulfatos, requieren una alta resistencia a los álcalis y los sulfatos, reduciendo la cantidad de arcilla tricálcica, el componente más sensible a los sulfatos. Se utiliza en lugares como alcantarillas, canales u obras portuarias.

Manejo y Transporte del Concreto

Pedido de Concreto Premezclado

Especifique:

• Tamaño del agregado grueso
• Revenimiento (asentamiento)
• Contenido de aire
• Según la ASTM C 94 se debe elegir la base para el proporcionamiento entre las opciones A, B, o C.

Opciones de Pedido

Opción A – Basada en el Desempeño

El comprador especifica la resistencia a compresión y el productor del concreto selecciona las proporciones de la mezcla.

Opción B – Basada en Prescripción

El comprador especifica las proporciones de la mezcla, incluyendo el contenido de cemento, contenido de agua, tipo y contenido de aditivo.

Opción C – Opción Mixta

El comprador especifica la resistencia a compresión, contenido de cemento, tipo y contenido de aditivo, y el productor del concreto selecciona las proporciones de la mezcla.

Información para el Premezclador

• Tipo de estructura
• Resistencia a compresión, normal o rápido
• Tipo y cantidad mínima de cemento y relación agua-cemento máxima
• Tipo y tamaño máximo de los agregados
• Revenimiento de la mezcla fresca
• Aditivos químicos
• Contenido de aire incluido
• Características especiales que requiere ese concreto
• Método de transporte interno en la obra
• Dirección, fecha, hora, intervalo de envío

Tipos de Concreto Premezclado

• Concreto Parcialmente Mezclado: Se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se completa en el camión mezclador.
• Concreto Mezclado en el Camión: Se mezcla completamente en el camión mezclador.
• Concreto Mezclado en Central: Se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria. Se entrega en camión agitador, camión mezclador operando en la velocidad de agitación o camión no agitador.

Mezclado Estacionario

Mezcladoras Estacionarias

Son mezcladoras en obra como las mezcladoras en central de concreto premezclado. Se usan para el mezclado completo o para mezclado corto.

Tipos de Mezcladoras (hasta 9 m3)

• Basculante o fijo
• Tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta

Tiempo para el Mezclado Completo

Mínimo 1 minuto para hasta 1 m3 o menor capacidad, más 15 segundos para cada m3 adicional o una fracción del m3.

Otros Tipos de Mezcladoras

• Mezcladoras de Dosificación Móviles
• Camión No Agitador
• Camión Agitador

Transporte y Manejo

• Carretillas Manuales y Motorizadas
• Bandas Transportadoras
• Banda Transportadora Montada sobre Camión Mezclador
• Bachas (Baldes o Cubo)
• Bombas Extendedores de Tornillo

Colocación en Muros

• Verter el concreto en capas horizontales de mismo espesor.
• Reforzado: 150 mm a 500 mm
• Masivo: 375 mm a 500 mm
• Compactar cada capa antes de la colocación de la próxima capa.
• La colocación oportuna y la colocación adecuada previenen recorrido de flujo y juntas frías.

1.2 Colocación de Concreto bajo Temperaturas Extremas

Temperaturas Altas (Encima de 30ºC o 86ºF)

Las temperaturas altas pueden causar:

• Deshidratación rápida
• Reticulación acelerada

Medidas a Tomar

• Enfriar los materiales
• Utilizar retardadores
• Humedecer el encofrado y el agregado
• Cubrir y enfriar el concreto

Temperaturas Bajas (-5ºC o 41ºF)

Las temperaturas bajas pueden causar:

• Que el concreto no alcance la resistencia adecuada
• Que el fraguado se relentice

Medidas a Tomar

• Utilizar aditivos aceleradores
• Calentar los materiales
• Proteger contra el frío
• Monitorear la temperatura

Aditivos para Temperaturas Extremas

Temperaturas Altas

• Retardadores de fraguado
• Basados en ácido láctico: Retarda y ayuda a mejorar la trabajabilidad
• Hidratantes: Reduce la fisura por deshidratación

Temperaturas Bajas

• Aceleradores de fraguado
• Anticongelantes
• Basados en carbonato de sodio o de potasio

Técnicas Complementarias

Temperaturas Altas

• Enfriar los materiales con agua fría
• Cubiertas húmedas

Temperaturas Bajas

• Calentar agua y agregados
• Proteger con mantas térmicas
• Monitorear la temperatura del concreto

1.3 Juntas de Construcción

Las juntas de construcción se utilizan para controlar deformaciones y reducir los incrementos de los esfuerzos en los materiales por la dilatación térmica. Ejemplos comunes son las juntas en las losas de pavimentos o pisos de concreto y en los muros de los edificios. En las construcciones de concreto usualmente se especifican tres tipos de juntas: juntas de contracción, juntas de expansión y juntas de construcción.

Juntas de Contracción

También llamadas juntas de retracción, juntas de alabeo o juntas de control, su objetivo es determinar previamente la ubicación de las grietas, con fines estéticos y de funcionamiento apropiado.

En un concreto con características normales de contracción (entre 0,02% y 0,07%), la separación de las juntas debe ser, en metros, de 24 a 36 veces el espesor de la losa en centímetros, de acuerdo con las recomendaciones de la ACI 302.

Las juntas de contracción, ya sean ranuradas, preformadas o aserradas, deben profundizarse dentro del concreto, pero no menor a 25 mm.

Juntas de Expansión

El piso de concreto debe estar separado estructuralmente de otros elementos o estructuras fijas, a fin de permitir que se presenten movimientos diferenciales, tanto horizontales como verticales. Para ello, se han desarrollado las juntas de expansión, también llamadas “juntas de dilatación” o “juntas de aislamiento”.

Los sellantes de juntas de dilatación deben cumplir con las especificaciones: ASTM D-994 (especificación estándar para sellantes de juntas de dilatación preformadas para concreto tipo bituminoso); ASTM D-1751 (especificación estándar para sellantes de juntas de dilatación preformadas para pavimentos de concreto y construcciones estructurales); o, ASTM D-1752 (especificaciones estándar para caucho esponjoso preformado y rellenos de corcho de juntas de dilatación para pavimentos de concreto y construcciones estructurales), según sea el caso.

Juntas de Construcción

Se colocan cuando la jornada de trabajo ha concluido y de acuerdo con un plan predeterminado (juntas de construcción programadas). Sin embargo, también pueden presentarse por causas fortuitas como daños en los equipos de colocación, lluvia, o interrupción del suministro de concreto (juntas de construcción imprevistas).

• Las juntas de construcción, cuando sea posible, no se deberán colocar a una distancia menor de 1,50 m de cualquier otra junta paralela más cercana, y la junta deberá tener todo el ancho del vaciado.
• La transmisión de cargas se debe ejecutar por medio de una junta machihembrada, provista de varillas corrugadas de anclaje (según diseño), solo cuando el vaciado se hace carril por carril, a fin de impedir que la fisura se propague al carril vecino.

Juntas de Dilatación en Muros

Se sitúan en los muros de hormigón para absorber y mitigar las posibles deformaciones producidas por los cambios de temperatura y las retracciones de la propia estructura. Existe una normativa estricta para su colocación:

• Hay que instalar juntas de dilatación en los muros cuando aparecen cambios de sección o singularidades en la estructura, como rampas o escaleras.
• Las juntas también se utilizan para diferenciar dos tramos contiguos del mismo muro.
• No se superará en ningún caso (excepto por causas justificadas) la distancia de 30 metros entre una junta de dilatación y otra.
• En cualquier caso, la separación entre las juntas no podrá ser superior a 3 veces el alto del muro.
• Existe la posibilidad de recurrir a juntas falsas cuando la retracción del muro pueda ser importante, con el objetivo de debilitarlo y controlarlo. La separación entre esta clase de juntas será superior a 8 metros e inferior a 12.
• Tanto las juntas como su relleno deberán ser impermeables.
• En cuanto a la abertura de las juntas de dilatación en muros, esta dependerá de las variaciones de temperatura previstas, aunque, normalmente, será de entre 2 y 4 centímetros.
• Con carácter general, no deberían colocarse armaduras en las juntas. Si esto fuera necesario, se tendrán que proyectar de tal forma que permitan los movimientos longitudinales. Es decir, sin dobleces y con una buena lubricación.

Mezclas en Planta

Las mezclas en planta se realizan en plantas que mezclan el material y los entregan en camiones revolvedores. El diseño de una mezcla se hace, de manera conjunta con el proyectista estructural y la gerencia de las plantas mezcladoras. Debe de usarse materiales locales, ya que la experiencia que se tenga con ello es un aspecto importante.

El ACI 116 define el concreto premezclado como el que se mezcla en planta central fija, o en camión, o el que proviene de mezclan empezada en planta fija y terminada en tránsito. Se fabrica para su entrega al comprador en estado plástico, sin endurecer. (Instituto mexicano del cemento y del concreto A.C, 2002).

Mezclas de Concreto en Laboratorio

Antes de iniciar el mezclado de la revoltura de prueba, la revolvedora debe prepararse con concreto en una proporción aproximadamente igual a la de prueba, en cantidad suficiente para cubrir las paredes internas de la máquina. Previo a la operación de la revolvedora, se añade el agregado grueso, parte del agua de mezclado y la solución de aditivos, en caso de que se requieran. De ser así, cuando sea factible, el aditivo puede ser disuelto en el agua de mezclado, antes de ser agregado.

Se inicia la operación de la revolvedora y mientras gira la olla se añade el agregado fino, el cemento y el agua. Los componentes pueden ser adicionados mientras la revolvedora está detenida, si no resulta práctico realizarlo cuando se encuentra en operación.

Después de haber cargado todos los ingredientes, el concreto se mezcla durante tres minutos, seguido de un descanso de tres minutos y se termina con otro periodo de mezclado de dos minutos. Durante el lapso de descanso, se tapa la boca de la revolvedora con un paño húmedo.

Para eliminar la segregación, se deposita el concreto en una charola y se remezcla con una pala o un cucharón. Este procedimiento va de acuerdo con la NORMA NMX-159-C-2004.

Mezclado de Concreto Premezclado Industrial

• El concreto mezclado en central se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria. Después se entrega en un camión agitador operando en la velocidad de agitación o en un camión no agitador.
• El concreto se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se completa en el camión mezclador.
• El concreto mezclado en el camión se mezcla completamente en el camión mezclador.

Tiempo de Mezclado

El tiempo de mezclado será de siete minutos mínimo, a capacidad llena máximo de 30 minutos, si en este tiempo el camión no a llegado a la obra se continuara con la rotación del tambor a velocidad de agitado: 2 a 6 rpm.

Verificación

Se deben verificar los datos de la notas de remisión contra los del pedido; anotar la hora de llegada del camión a la obra y cortejarla contra la hora de salida de la planta o contra la hora en que se inicio el primer mezclado.

La Norma ASTM C94

Señala que cuando se utiliza un camión mezclador para llevar a cabo todo el mezclado, normalmente se requiere de 70 a 100 revoluciones del tambor o de las aspas a la velocidad de rotación designada por le fabricante como velocidad de mezclado para producir la uniformidad especificada en el concreto. No se debe recurrir a más de 100 revoluciones a la velocidad de mezclado.

Todas las revoluciones después de la numero 100 deberán ser a la velocidad de rotación designada por el fabricante como velocidad de agitación.