Concreto en Estado Fresco y sus Propiedades

Límites del Estado Fresco del Concreto

En relación con la delimitación del estado fresco del concreto, es conveniente precisar la diferencia que existe entre los lapsos que corresponden al concreto blando y al concreto moldeable.

• Concreto Blando: El lapso de concreto blando abarca desde la elaboración de la mezcla de concreto, hasta que en ésta se presentan los primeros síntomas de rigidez, lo cual es una señal de que termina la fase durmiente y principia la del fraguado. La duración de este lapso, en que el concreto se conserva blando, marca el tiempo más adecuado para transportarlo, colocarlo y compactarlo en su lugar definitivo dentro de la estructura en construcción.
• Concreto Moldeable: Corresponde al periodo donde el concreto comienza a fraguar pero aún puede ser trabajado antes de volverse rígido.

Es pertinente anticipar que la duración del lapso en que el concreto permanece fresco, o blando, es una característica muy variable que depende de factores intrínsecos relacionados con su composición, y factores externos representados principalmente por la temperatura.

Trabajabilidad del Concreto Fresco

La trabajabilidad de las mezclas de concreto se define en función de las facilidades que ofrece para ser utilizadas sin perder homogeneidad, lo cual involucra todos los aspectos relacionados con la fabricación y el uso del concreto, desde que se le dosifica y mezcla hasta que finalmente se encuentra colocado y compactado formando parte de la estructura.

De acuerdo con el ACI (Comité del Instituto Americano del Concreto), esta tiene tres principales características funcionales para definir la trabajabilidad:

• Estabilidad: Esta característica se refiere a la resistencia que la mezcla opone a la segregación y exudación de agua (sangrado); en otras palabras, representa su disposición para conservarse homogénea.
• Compactabilidad: Corresponde a la facilidad con que las mezclas de concreto permiten la remoción del aire atrapado durante el moldeo, a fin de lograr un alto grado de compacidad en el concreto endurecido.
• Movilidad: Representa la aptitud de las mezclas de concreto para deformarse y fluir, cuya característica depende de la cohesión, viscosidad y ángulos de fricción interna del concreto fresco.

Consistencia (Cohesión y Viscosidad)

El Comité ACI 116 identifica la consistencia del concreto recién mezclado con su relativa movilidad para fluir, y admite que la manera más usual para evaluarla es por medio de la prueba de revenimiento (Slump test).

Pruebas y Ensayos del Estado Fresco

Prueba de Revenimiento (Slump Test)

Mide la consistencia del concreto evaluando el asentamiento de la mezcla fresca bajo su propio peso al retirar un molde cónico normalizado (cono de Abrams).

Prueba Vebe

Método que consiste en medir la consistencia del concreto. Se hace colocando una cantidad de mezcla de concreto en un molde especial para luego dejar caer un cono de acero sobre la superficie del concreto. El tiempo que tarda el cono en penetrar en el concreto se mide en segundos y se utiliza como indicador de la consistencia de la mezcla.

Clasificación del Concreto por Consistencia

• Concreto fluido: Según las especificaciones ASTM C1017, es el concreto que se produce mediante la incorporación de aditivos plastificantes para dar un revenimiento mayor de 19 cm sin perder su naturaleza cohesiva. Queda ubicado en la zona de consistencia fluida.
• Concreto normal o convencional: El informe ACI 211.1 considera revenimientos medios que pueden variar entre 2.5 y 17.5 cm. Abarca las zonas de consistencia semi-fluida, plástica y semi-plástica.
• Concreto masivo: El mismo informe ACI 211.1 recomienda consistencias plásticas para este tipo de concreto, usualmente con bajo revenimiento para controlar el calor de hidratación.
• Concreto sin revenimiento: De acuerdo con el informe ACI 211.1, en este tipo de concreto se utilizan mezclas con un revenimiento máximo de 2.5 cm, por lo que le corresponde ser trabajado con la consistencia dura, muy dura y extremadamente dura.

Proceso Constructivo con Concreto Fresco

La secuencia normal de operaciones que de ordinario se realizan con el concreto fresco, al emplearlo en la construcción de estructuras, comprende las siguientes actividades a partir del mezclado:

Mezclado

Después de dosificar y mezclar los componentes del concreto en la proporción y forma especificadas, se obtienen revolturas que son uniformes y homogéneas y que poseen el grado de fluidez, o consistencia, requerido.

Transporte

Puede ser transportado por métodos y equipos diversos, tales como camión revolvedor, camión de caja fija, cucharones, por camión o bandas transportadoras.

• La ruta debe ser lo más corta posible, sin baches u obstáculos.
• Se debe evitar la segregación del concreto.
• Evitar el contacto directo prolongado con elementos que puedan alterar su temperatura o humedad.

Propiedad deseada: En el curso del transporte de las revolturas al sitio de colado, el concreto conserva la homogeneidad y consistencia originales, esto es, no se produce segregación ni pérdida de fluidez en grado objetable.

Colocación

Consiste en vaciar el material en el sitio de la obra, mientras esté en estado plástico. Para ello, es importante tener en cuenta:

• Temperatura: Ésta debe de estar entre 10°C y 32°C (valores referenciales, pueden variar según normativa local). Temperaturas altas pueden afectar la manejabilidad y los tiempos de fraguado.
• Logística: Tomar en cuenta el material y tiempo necesario, así como colocar el concreto lo más cerca posible a su posición final para minimizar manipulación.

Propiedad deseada: El concreto conserva suficiente plasticidad (cohesión y viscosidad) para ser manejado.

Compactación

Es un proceso que se realiza para eliminar los vacíos y el aire atrapado en la mezcla. La compactación se puede realizar de forma manual o mecánica (vibradores).

• Una vibración insuficiente puede provocar huecos (oquedades), menor resistencia, mayor permeabilidad y menor durabilidad.
• Una sobrevibración puede producir segregación (los agregados gruesos se van al fondo) y sangrado excesivo (el agua sube a la superficie), formando una capa superficial débil.

Propiedad deseada: Durante la compactación del concreto fresco recién colocado, éste conserva suficiente blandura (deformabilidad) para ser moldeado con el equipo previsto sin que se produzca segregación ni permanezcan cavidades, de modo que así resulta un concreto compacto, homogéneo y exento de imperfecciones en las superficies cimbradas.

Acabado

Operación destinada a obtener en las superficies del concreto las tolerancias geométricas y las condiciones de lisura o aspereza requeridas en las especificaciones de la obra. Se realiza después de la compactación y antes del fraguado inicial significativo.

• Distribuir el concreto uniformemente con una regla o tablón (enrasado).
• Se debe tomar en cuenta el uso de las herramientas adecuadas y cuidar el clima durante el proceso.

Tipos de acabado comunes:

• Liso (con llana)
• Texturizado
• Rugoso
• Pulido
• Escobillado / Estopado
• Con color
• Con agregados visibles (expuesto)

Propiedad deseada: Se obtiene la textura de la superficie deseada.

Fraguado del Concreto

El fraguado es el proceso de endurecimiento del cemento, durante el cual la mezcla pierde plasticidad y adquiere resistencia mecánica.

Tiempos de Fraguado (Ref. ASTM C403)

La norma establece procedimientos para determinar los tiempos de fraguado mediante la resistencia a la penetración.

• Procedimiento de prueba (conceptual):
  • La prueba inicial se realiza típicamente de 3 a 4 horas después del contacto inicial entre el cemento y el agua.
  • Las pruebas posteriores se realizan a intervalos regulares (ej. media hora).
• Consideraciones importantes:
  • Es importante que el tiempo de fraguado sea consistente de una carga a otra para una misma obra y tipo de concreto.

Etapas del Fraguado

• Fraguado inicial: Se produce cuando la pasta de cemento pierde plasticidad (viscosidad) y deja de deformarse fácilmente bajo cargas pequeñas. Una vez rebasado el fraguado inicial, el concreto entra en un estado de rigidización progresiva. En el momento del fraguado inicial, el concreto ya debe de estar perfectamente colocado y compactado en su posición definitiva.
• Fraguado final: Marca el punto en que el concreto alcanza una rigidez considerable, aunque el desarrollo de resistencia continúa por mucho más tiempo.

Propiedad deseada: Después del acabado, y en el curso del periodo de fraguado, el concreto se conserva homogéneo y estable, es decir, no hay evidencia de excesiva sedimentación de los componentes sólidos (asentamiento) ni demasiado afloramiento de agua (sangrado). Tampoco aparecen agrietamientos superficiales tempranos (control de cambios volumétricos).

Factores que Afectan el Fraguado

• El tipo de cemento y aditivos utilizados.
• La temperatura ambiente y de la mezcla.
• La humedad relativa del ambiente.
• La cantidad de agua utilizada en la mezcla (relación agua/cemento).

Curado del Concreto

• Definición: El curado del concreto se refiere al proceso de mantener el concreto en condiciones adecuadas de humedad y temperatura durante un período determinado después de la colocación y acabado, para asegurar la correcta hidratación del cemento y el desarrollo de la resistencia y durabilidad diseñadas.
• Importancia: El curado es fundamental para asegurar la calidad y durabilidad del concreto, minimizando la fisuración por retracción plástica y maximizando la resistencia final. Debe iniciarse tan pronto como el material haya rigidizado lo suficiente para no ser dañado por las operaciones de curado.

Resistencia a la Compresión del Concreto Endurecido

La resistencia del concreto a compresión es la propiedad que frecuentemente se toma como medida de su endurecimiento y como índice de sus propiedades mecánicas en general. La determinación de la resistencia a compresión del concreto en especímenes representativos (cilindros o cubos) es una práctica que comúnmente se realiza en diferentes etapas de avance del proceso de endurecimiento, con tres fines principales:

1. Obtener información que permita predecir la resistencia del concreto a la edad de proyecto (usualmente 28 días), mediante relaciones establecidas.
2. Conocer la resistencia del concreto desde sus primeras edades, con objeto de definir el tiempo adecuado para la remoción de las cimbras soportantes o para aplicar postensado.
3. Determinar la resistencia del concreto a edades cortas, medianas y largas, incluyendo la de proyecto, para seguir su evolución y para verificar el cumplimiento del nivel de resistencia requerido en las especificaciones de la obra.