Tecnologia Del Concreto Tomo 1

7/21/2019 Tecnologia Del Concreto Tomo 1

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Tecnología de ConcretoTOMO 1

Materiales, Propiedades y Diseño de Mezclas

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@ Asociación Colombiana de Productores de Concreto - ASOCRETO

COTECCIóN DEt CONCRETO - TECNOLOGíA DEL CONCRETO - TOMO 1Materiales, Propiedades y Diseño de MezclasPrimera edición: 1995Segunda edición: 1997

Sexta reimpresión: 2005Tercera edición: 2010

Primera edición preparada por:lng. Jaime Gomezjurado Sarria

Segunda edición revisada y actualizada por:Diego Sánchez de Guzmán lng. Civil, MlC, M Sc lSlng. Jesús David Osorio Redondo

Tercera edición revisada y actualizada por:lng. Jairo René Niño Hernández

Fotografia:Jesús David Osorio RedondoAlicia María Durán FranchLiliana Ospino PinedaMartha Lucía HenaoJuan José VejaranoOmar Javier Silva Rico

Diseño y Diagramación:Martha E. Zua DelgadoMichael Reyes Arisüzábal

AsocRETo realiza este libro con el propósito de divulgar e informar sobre temas relacionados con el concreto. Lainformación y conceptos expresados en esta publicación y el uso que se haga de ellos, no representan responsabilidadalguna para ASocRETo ni para los autores o sus empresas. La información y conceptos deben ser utilizados por laspersonas interesadas bajo su criterio y responsabilidad. Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida,almacenada en sistema recuperable o transmiüda en ninguna forma por medio magnéüco, electrónico, mecánico,fotocopia, grabación u otros, sin previa autorización escrita de ASOCRETO

lS BN : 978-958-8564-03-6

lmpreso en ColombiaPrinted in Colombialmpreso por : Nomos lmpresores

Esta edición del Libro TECNOLOGÍA DEL CONCRETO - Tomo 1. Materiales, propiedades y Diseño de Mezclasse imprimió en papel fabricado a partir del residuo de la caña de azúcar. Fs biodegradable y reciclable. Estamos com-promeüdos con la conservación del Medio Ambiente.

Asociación Colombiana de Productores de Concreto - ASOCRETOCalle 102 # 15-38, Bogotá, D.C., ColombiaPBX:57 1 618 0018, FAX:57 I623 42OsE-mail: [email protected]

ESO EN PAPELLócrco



Contenido

TECNOLOG|A DEL CONCRETO - TOMO 1

Capítulo 2

Sistema internacional de unidades

Generalidades............... ........'........'.... 9

Patrones del sistema internacional de unidades ......'..".....' 9

Simbología técnica '....'.'..t."..... -'--.'.... 10

Capítulo 3

Cemento Pórtland ..........19

Generalidades ............... ...'..'......'....... 19

Definición ..-.' t9Proceso de fabricación ................ '.....' 19

Clasificación del cemento Pórtland .'..."....'.'.-".'...24Cementos Pórtland adicionados ..'.".. 26

Otros cementos ........... ..'.........'...'...... 28

Propiedades del cemento .'......'.---.-.-.'29

Propiedades fisicas y mecánicas .........35

Capítulo 4

Agua para el concreto ....47

Generalidades............... ..'.....".-...'..... 47

Términos relativos al agua .'."'...'-.-...'.47Caracterísücas del agua ....'.'............'..48

Calidad del agua ..........'.. 49

Ensayos sobre el agua .......... .........'.... 53

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TECNOLOGíA DEL CONCRET() - TOMO 1

Capítulo 1,0

Listas de chequeo ............ ................173

Toma de muestras ........... L73

Elaboración y curado de especímenes de concreto en obra .... t74Asentamiento................................:. ...175Temperatura del concreto ............... ... L75

Masa unitaria y rendimiento ........... ...176Contenido de aire - método de presión ................ I77Contenido de aire-método volumétrico ........... ..... L79

Refrentado utilizando mortero de

azufre.............. 1-80

Resistencia a la compresión ........... .... 181

Resistencia a la flexión .... 182

capítulo 11Diseño de mezclas de concreto de peso normal ............ .............. 183

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Presentación

TECN0LOGIA DEL C0NCRET0 - Tomo 1

El concreto y el mortero son materiales fundamentoles con los cuales los Arquitectos,lngenieros, Constructores y trabojadores vinculodos con el sector de la construcción,diseñon y eloboran los obros concebidas poro el desarrollo de nuestros ciudades y su

infraestructuro.

Consütuidos por diferentes materiales, los cuales debidamente dosificados y mezcladosse integran para formar elementos monolíücos que proporcionon resistencia ydurabilidad a los estructuros, dependen en su aplicoción y en su evoluación, de un

adecuado conocimiento de sus consütuyentes y de sus propiedades físicas y químicas,

los cuoles deben ser estudiados y anolizadas conforme con los patrones de control de

colidad.

La Asociación Colombiana de Productores de Concreto, ASOCRETO, consciente de esto

necesidad, presento este monuol que conüene fundamentolmente Ia informaciónrelacionodo con los materioles consütuyentes, propiedades y ensoyos de calidad, delconcreto y el mortera, como soporte en la labor de oprendizaje y actualización de

profesionales y técnicos vinculodos con lo construcción de obras en concreto.

En lo tercera edición, la publicoción se actualizó con el fin de utílizorla en cualquierpaís, ya que conüene referencias tanto a los Normos Técnicas Colombionas y a sus

equivalentes, sean estóndares de la ASTM o normos Europeos. Las normas de referenciase octuolizoron a su úlümo versión y se incluyeron nuevos estándores Io cual permiüóinvolucrar nuevos üpos de concretos y métodos de control de calidad de los mismos,yo seo en estado fresco o endurecido. Como complemento se adicionó un glosariotécnico con sinónimos de gron porte de los poíses laünoomericanos, poro uno moyorcomprensión de los conceptos expresodos.

Asocreto

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TECNOL0GIA DEL C0NCRETO - Tomo 1

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üapítr.r$o 3.

Generalidades

El concreto puede ser definido como la mezcla de un material aglutinante (normalmente cementoPórtland Hidráulico), unos materiales de relleno (agregados o áridos), agua y eventualmenteaditivos, que al endurecerse forma un sólido compacto y después de cierto üempo es capaz de

soportar grandes esfuerzos de comprensión.

Se ha converüdo en el material de construcción más ampliaménte uülizado a nivel mundial,en razón a su extraordinaria versaülidad en cuanto a las formas que se pueden obtener; sus

propiedades fisicas y mecánicas para ser usado como elemento estructural; y, su economía;razones que lo hacen muy competente frente a construcciones de madera, mampostería o

acero.

Generalmente se utiliza en estructuras de concretoarmado, en las cuales existe un perfecto "matrimonio"

entre el acero y el concreto, porque la asociación de

estos dos materiales, proporciona un sólido únicodesde el punto de vista mecánico. El concreto, comolas piedras naturales, aporta una resistencia muygrande a los esfuerzos de compresión; y las varillas de

acero aportan resistencia a los esfuerzos de tracción.De tal forma que en conjunto pueden absorber todoüpo de esfuerzos (compresión, tracción y flexión, etc.)circunstancia que le permite desempeñarse como ungran material estructural.

El concreto, se produce a partir de un diseño de mezcla

que consiste en la selección de los constituyentesdisponibles (cemento, agregados, agua y aditivos) y

su dosificación en cantidades relaüvas para producir,

tan económicamente como sea posible, una masa

volumétrica con el grado requerido de manejabilidad,

que al endurecer a la velocidad apropiada adquiera laspropiedades de resistencia, durabilidad, masa unitaria,estabilidad de volumen y apariencia adecuadas.

Las propiedades requeridas del concreto fresco están

gobernadas por el üpo de construcción, las condicionesclimáücas de la zona, por las técnicas de colocación y de

transporte; por su parte, las propiedades del concretoendurecido están especificadas por el diseñador de la estructura. En general, cada üpo de

construcción tiene requerimientos parüculares que dependen de las condiciones climáticas, del

sistema construcüvo, del üempo y de los costos de ejecución.

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CAPíTULo 1 | i:l1ro**;ri** e1a 1sf.13#ií'üi* d* **r¡i;r*l* | TECN0L0GiA DEL CoNCRETo - Tomo 1

propiedades aglutinantes. El más uülizado, como se menclonó, es el cemento Pórtland hidráulico,

el cual üene propiedades de adhesión y cohesión, que permiten aglutinar los agregados para

conformar el concreto.

Estaspropiedades

dependende: su composición química, el grado de hidratación, la finura de

las partículas, la velocidad de fraguado, el calor de hidratación y la resistencia mecánica que es

capaz de desarrollar.

Agua

El agua como componente del concreto es el elemento que hidrata las partículas de cemento y

hacÁ que éstas desarrollen sus propiedades agluünantes. Al mezclarse con el cemento se produce

la pasta, la cual puede ser más o menos fluida, según la cantidad de agua que se agregue. Al

endurecer la pasta, como consecuencia del fraguado, parte del agua permanece en la estructura

rígida de la pasta (agua de hidratación), y el resto es agua evaporable.

Aire

Cuando el concreto se encuentra en proceso de mezclado, es normal que atrape aire dentro de

la masa, el cual es posteriormente liberado por los procesos de compactación a que es sometido

una vez ha sido colocado. Sin embargo, es imposible extraer todo el aire y siempre queda un

porcentaje dentro de la masa endurecida. Por otra parte, en algunas ocasiones se incorporan

pequeñísimas burbujas de aire, por medio de aditivos, con fines específicos de durabilidad,

como se verá en el capítulo de concreto en estado endurecido.

Agregados

Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen

una resistencia propia suficiente (resistencia del grano), que no perturban ni afectan el proceso

de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con lapasta de

cemento endurecida. Estos materiales pueden ser naturales o arüficiales, dependiendo de su

origen.

La razón princípal para utilizar agregados dentro del concreto, es que éstos actúan como material

de relleno, haciendo más económica la mezcla. Los agregados, en combinación con la pasta

fraguada, proporcionan parte de la resistencia a la comprensión'

Cuando la mezcla de concreto pasa del estado plástico al estado endurecido durante el proceso de

fraguado, los agregados controlan los cambios volumétricos de la pasta evitando que se generen

agrietamientos por retracción plásüca, los cuales puedan afectar la resistencia del concreto.

Adiüvos

Los aditivos son materiales distintos del agua, de los agregados, del cemento hidráulico y de

las fibras de refuerzo que se uülizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla

inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para

que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción.

Historia del concretose remonta al inicio de la civilización

su habitación uülizando arcilla o unarobablemente el empleo de

cuando el hombre se vio en

materiales cementantesla necesidad de construir

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CAPíTUL0 1 | t*iro$il*in* 4 i* :*i)*rji*$i¿ de¡ srii*i.*t* I TECN0L0GíA DEL CONCRETo _ Tomo 1

mezcla de cal y arena para unir las piedras y conformar una estruEtura simple que le sirviera deprotección' No hay forma de determinar la primera vez que se utilizó un material aglomerante,sin embargo, hay vestigios que indican que la obra de concreto más antigua fue construidaalrededor de los años 5600 a.c. en las riberas del río Danubio en yugoslavia. Esta obra estaba

conformada por los pisos para chozas en un pueblo de la edad de pieura. Después de estaaplicación no se üene noücia de la utilización de ésta técnica hasta el año 2650 a.c. cuandolos egipcios construyeron las pirámides de GIZET, en donde los bloques de piedra de esta obra,conformada por las pirámides de cheops (137 m), chefrén (136 m)y Miserino (62 m), fueronpegados con un mortero hecho de yeso calcinado impuro y arena; a esta obra, siguieron otrasque aún se encuentran a lo largo del río Nilo.

Posteriormente, en el año 500 a.C los antiguos griegos mezclaron compuestos basados encaliza calcinada (cal viva) y agua a la cual se adicionaba arena, para recubrir y unir piedras yladrillos no cocidos, llegando a mencionarse que los palacios de Creso y Atala fueron construidosde esta forma. La adición a estas mezclas, de piedra triturada, tejas rotas o ladrillo, dieronorigen al primer concreto de la historia. Probablemente, la civilización romana copió la idea

de la producción de concreto de los griegos. se han encontrado obras de concreto romanasfechadas con anterioridad al año 300 a.C.

como los morteros de cal viva no resistían muy bien la acción del agua durante períodos lar-gos' se presume que a ésta mezcla se incorporaron toda clase de agregados y juranteestaspruebas empíricas se descubrió que la are_

na proveniente de ciertas rocas volcánicastenía mayor resistencia y duración tanto enaguas dulces como saladas. por ejemplo,los griegos emplearon una toba volcánicaextraída de la lsla de Santorín y los romanosusaron un material con apariencia de arena

rosada que se encuentra en gran cantidadalrededor de la bahía de Nápoles, el cuales una ceniza volcánica que contiene sílicey alúmina que se combinan químicamentecon la cal dan como resultado lo que luegose conociera como cemento puzolánico.Este nombre obedece a que se le encontrópor primera vez en la región donde estabala población de puzzulí, cerca del Vesubio.Con éste material se construyó elteatro dePompeya en el año 75 a.C.

Existen evidencias de intentos romanospara reforzar algunas de las estructurasque construyeron con barras y láminas debronce' sin embargo, como los resultados no fueron saüsfactorios, porque se presentabanagrietamientos y descascaramientos; diseñaron sus obras para soportar cargas de compresión,resultando estructuras con muros excesivamente gruesos y pesados, algunos de más g metrosde espesor' Para reducir el peso de los muros se optó por aligerar el concreto mediantela inclusión de jarras de barro en su masa, la uülización de agregado de baja densidad deprocedencia volcánica y el diseño de arcos.

Figura 1.3.Piramides de Egipto



CAPíTUL0 1 I J¡itr**il**i+r1 a l¡ i*erj*l**í¿ ri*¡ s{i¡t*r*t* I TECN0L0cíA DEL C0NCRET0 _ Tomo 1

construidos en madera, siendo destruidos la primera vez por un ilncendio y la segunda por unvendaval. El encargado, John Smeaton, decidió adelantar una serie de estudios tendientes aencontrar la mejor solución para que el faro pudiera soportar el azote casi continuo del aguay, de estos estudios dedujo que la única manera de garanüzar la resistencia de la construcción

debía ser empleando piedra unida con un mortero producido con cal calcinada para formar unaconstrucción monolítica la cual debía soportar en la parte inferior; la acción constante de las olasy de los vientos con alto contenido de agua de mar.

El faro se construyó con este mortero y rocas, en una operación que tardó 6 semanas, entrandoenservicioenoctubre dei759. Enelaño de1,876 unapartedelaestructurasedebilitóyelfarofue reemplazado por uno más grande.

A peüción de los habitantes de Plymouth, el anüguo faro fue desmontado hasta la cimentación yvuelto a erigir en esa ciudad, como monumento, el cual se conserva actualmente. La cimentacióndel faro todavía permanece en su sitio, desafiando al ma; después de más de 200 años deconstruida.

En los años siguientes, a este hallazgo, se desarrollaron muchos tipos de cementos hidráulicos y aparür de ese momento, mejora la calidad de los morteros y comienza el desarrollo del concreto,gracias a los adelantos conseguidos en el conocimientode los cementos. Así se inicio una carrera por obtenercementodeconstrucciónyen].81].,Dabbsobtuvounapatente para producirlo empleando arcílla y polvo de loscaminos. Posteriormente el 2L de octubre de 1g24 JosephAspdin un constructor de Leeds (lnglaterra), calcínó en unhorno una mezcla de tres partes de piedra caliza por unade arcilla, la cual molió y pulverizó y consiguió la patentepara producir el primer cemento pórtland; así llamadoporque la coloración del mismo le recordaba al invento4el color grisáceo de las rocas de pórtland. La patente solonombraba los ingredientes básicos, sin entrar en detallesde fabricación.

A Aspdin se le conoce como el inventor del cementoPórtland, aunque su método de fabricación fue conservadocon mucho secreto y su patente, escrita en forma confusay oscura, solo se empleaba para producir ladrillo, conapariencia de las rocas de pórtland.

La primera fábrica de cemento se instaló en Wakefield yfuncionó entre L826 y 1828, siendo luego demolida para darpaso

a una vía férrea. De esa época se conserva un edificio,la fábrica de armas de Wakefield, muy cerca a la anüguafábrica de cemento, cuya fachada está confeccionada concemento Pórtland.

La primera construcción en la cual se empleó en gran escalael concreto, fue la casa construida por Jhon Bazley Whiteen Swanscombe, Kent, (1-835). Allí se empleó en muros, tejas, marcos de ventanas, trabajos dedecoración e incluso en gnomos de adorno en eljardín delantero. Lo único que no está construidoen ese material es el entrepiso, puesto que aún no se conocía la técnica del concreto reforzado.

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Curiosamente una construcción de la época empleó cemento Pórtland por accidente: un barcofue cargado con barriles conteniendo cemento, los cuales fueron saqueados por los habitantesde Sheppper, creyendo que contenían whisky y se encontraron con cemento que ya habíaendurecido, decidieron entonces emplearlo en la construcción de un edificio público: el "barco

en la playa" (1848), el cual aún permanece.

El proceso de producción de cemento fue mejorado por lsaac Johnson en l-845 cuando logrócon éxito fabricar este producto quemando una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación delClinkel el cual después fue pulverizado obteniendo un compuesto fuertemente cementante.Johnson encontró que la temperatura de calcinación debía elevarse hasta el máximo quepudiera lograrse con métodos de ese üempo y describió sus experimentos más explícitamenteque Aspdin.

Tomando como base los experimentos de Johnson, la fabricación de cemento Pórtland se inicióen varias plantas, no solo en lnglaterra, sino también en toda Europa. La canüdad producida fuemuy pequeña.

Únicamente hasta el año 1900 aproximadamente, empezó el crecimiento notable de la industriadel cemento, debido fundamentalmente a dos factores: en primer lugar, los experimentosrealizados por los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y por el alemán Michaélis, con loscuales se logró producir cemento de calidad uniforme, que pudiera ser usado en la industria dela construcción. En segundo lugar, dos invenciones mecánicas muy importantes se hicieron alprincipio del siglo: los hornos rotatorios para la calcinación y el molino tubular para la molienda.Con estas dos máquinas, pudo producirse el cemento Pórtland en cantidades comerciales. Aparür de ese momento, se desarrolla el rápido crecimiento de esta industria, que hoy produceun material de construcción imprescindible, dentro del actual sistema de vida.

El desarrollo del concreto propiamente dicho como material de construcción, empezó haciaprincipios del siglo pasado, poco después de la obtención de la patente del "Cemento Pórtland"

(1,824) y posteriormente se afianzó con la invención del concreto reforzado que se atribuye aljardinero parisiense Jack Monier; quien, hacia 1861, fabricó un jarrón de mortero de cemento,reforzado con un enrejado de alambre.

Fig úra',;.tr) 6, Pqtent e f,e cenenp,P ortland

Este material, se vino a conocer como ferro-cemento, un siglo más tarde. La verdad, es

que para entonces, ya se habían construidodiversos objetos aplicando la misma idea, perosin que tuvieran trascendencia en la industriade la construcción. Así por ejemplo Lambotconstruyó en 1850 una barca de cementoreforzada con hierro, que pudo verse en la

Exposición Universal de París del año 1855 yque aún se exhibe en el Parque Miraval.

En 1861, el lngeniero francés Coignetestableció normas para fabricar bóvedas,vigas, tubos, etc., con este novedoso materialy presentó, asociado con Monier, algunosejemplares en la exposición del año 1867. En

este mismo año, Monier obtuvo sus primeraspatentes para hacer estos elementos.

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La primera referencia bibliográfica del uso de concreto reforzado aparece en 1g3O en unapÚblicación titulada "Enciclopedia de la arquitectura de casas de campo, granjas y aldeas'i la cualsugiere emplear una malla de varillas de hierro embebidas en concreto, para conformar un techo.En 1848 despertó gran interés el primer bote del mundo en concreto reforzado, construido porel abogado francés Jean Louis Lambot, quien empleó una malla de varillas de hierro y concretocon agregado muy pequeño recubriéndola. Esta obra fue exhibida con éxito en la exposición deParís de l-855.

Pero la persona a quien históricamente se le ha dado el mérito de haber desarrollado el concretoreforzado es el constructor william wilkinson, de Newcastle, lnglaterra.

Concreto transportadoUn invento relaüvamente reciente, sucedido en L9O3 en la ciudad de Hamburgo, Alemania,revolucionó el desarrollo de la industria del concreto y de la construcción, cuando ál lng. JuergenHinrich Magens, hizo transportar el primer metro cúbico de concreto, producido en una plantamezcladora estacionaria, en un vehículo

especial tirado por caballos hacia una obra distante 11km' El inventor llamó al producto: concreto transportado y recibió el registro de la patente, porparte de la oficina alemana de patentes.

La idea de transportar una mezcla de agregados, pegante y agua, en estado fresco, hacia unaobra fue planteada por el lngeniero lnglés Deacon, quien vislumbró las ventajas que ello traería;pero los alemanes convírüeron la idea en un hecho.

El lngeniero Magens inició ensayos en Hamburgo y con la tecnología tradicional de los albañilesresidentes al norte de Berlín, quienes transportaban en vehículos halados por caballos, morteropremezclado de arena mojada con cal hidratada -como mortero de cal - hacia las obras dentro dela ciudad, desde hacía más de 20 años; y conociendo que el concreto no fragua a temperaturaspor debajo de cero grados centígrados, inició sus experimentos y llegó a tÁnsportar concreto

grandes distancias en ferrocarril y/o en carros de caballos, preparándolo y enfriándolo antes detra nsporta rlo.

Poco después Magens descubrió que era posibleobtener el mismo resultado, almacenando losagregados a bajas temperaturas o mediante laaplicación de agua fría, para hacerlos descender auna temperatura menor de la medio-ambiental ymantenerlos así durante cierto tiempo.

Porúltimoen 1906, Magens descubrió que elconcretofresco, enfriado/ vibrado, permite un transportemás largo; y ese fue

su invento más importante.El inventor consiguió por sus descubrimientos trespatentes, la última de ellas en enero 6 de 1907.

Posteriormente instaló 4 plantas mezcladoras deconcreto, las primeras de todo el mundo, y tras deuna intensa labor de convencimiento de la bondadde los principios del uso del concreto transportado,tanto al gobierno como a los industriales, el métodofue empleado y los constructores empezaron aaprovechar el nuevo sistema.

Figura 1.,7 Mezcladora de vap671y transportehalado por caballo en Estados UnicJos

(NRMCA, 1964). Fotografia tomada del Iibro"50 jaar betonmortelindustrie fu Nederlancl

I94B-1993" de \¡OBN.

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TECNOLOGíA DEL CONCRETO . TOMO 1

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sryffiruT&gRTACIüT,¡AL

U N IDADES

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Generalidades

Las propiedades de los consütuyentes del concreto se expresan en canüdades fisicas, tales como:

la fuerza, el üempo, la temperatura, la densidad entre otras. Muchos de estos términos, tales

como la temperatura y eltiempo, hacen parte del vocabulario cotidiano, sin embargo expresados

de esta manera pueden resultar insignificantes y no adquieren el alcance que üenen, cuando se

trata de estimar las propiedades que determinan el comportamiento del concreto; caso en el

cual se deben usar y definir con claridad y precisión.

Las unidades que se han uülizado para designar las canüdades fisicas han variado de un lugargeográfico a otro, porque estaban asociadas a las características culturales de cada pueblo, sin

embargo, durante el último siglo y como respuesta al avance que ha tenido el desarrollo en

todos los campos, se han hecho esfuerzos para mejorar el entendimiento entre los científicos

de todas las naciones y se ha adoptado el sistema internacional de unidades (abreviado con

el símbolo Sl), que se puede definir como "el conjunto sistemáüco y organizado de unidades

adoptado por convención en el cual el producto o cociente de dos o más de sus magnitudes, da

como resultado la unidad derivada correspondiente."

En alguna literatura sobre tecnología del concreto se han conservado unidades tales como lá

pulgada, el pie y la libra, en razón a que estas se utilizaban como unidades regionales hasta la

década del 80 en los Estados Unidos y gran parte de los equipos uülizados para la produccióny

elcontrol de calidad de concreto eran procedentes de este país, No obstante, en los Estados Unidosya se inició el proceso de conversión al Sistema lnternacional de Unidades y las normas que se

están emiüendo, así como los equipos que se están produciendo trabajan con las unidades del

sistema internacional (Sl).

Por otra parte, en algunos países laünoamericanos es obligatorio uülizar el sistema internacional,los informes que tengan implicaciones contractuales deben ser preparados en este sistema. En

los casos en que las unidades del sistema internacional no sean muyfamiliares, es recomendableescribir entre paréntesis el valor con las unidades que si lo sean. Ejemplo: 21- MPa (3000 psi).

La nomenclatura, definiciones y símbolos de las unidades del sistema internacional de unidades

se presentan en la norma NTC L000.

Patrones del sistema internacional de unidades

Las unidades de medida son elvalor de una magnitud para la cual se admite, que su valor numérico

es igual a uno (1) permiten ,hacer una comparación cuanütaüva entre diferentes valores de una

misma magnitud. Se acepta inundialmente que estas unidades de medida tengan un patrón que

garantice que una medición sea igual en cualquier sitio. Como en el caso de la tecnología del

concreto las magnitudes que más importan son la longitud, el tiempo y la masa; a continuación,

se presenta una breve descripción de los patrones definidos para dichas magnitudes.

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CAPíTULo 2 | $i* e;*e íi:i*i.*ü*i3*3' *r; ü*ir¿*?,t I TECN0L0GíA DEt CoNCRETo - Tomo 1

Patrón de longitud \

El primer patrón internacional fue una barra de aleación Plaüno-lridio conocida como metropatrón y conservada en la oficina internacional de pesas y medidas, cerca de parís, Francia.

Este metro se definió como la sustancia entre dos rayas trazadas sobre unos botones de orocerca a los extremos de la barra. Como el metro patrón no era muy accesible, se hicieron copiasmaestras exactas de él y se mandaron a los laboratorios de normas de las diferentes naciones.Estos patrones secundarios se usaron para comparar otras barras todavía más accesibles, detal forma que cada regla o calibrador derivaba su autoridad legal del metro patrón a través deuna cadena larga y complicada. Posteriormente se adoptó la longitud de una onda de luz comopatrón de longitud, de tal manera que la unidad de longitud se define como la distancia recorridapor una onda electromagnética plana en el vacío, en un intervalo de üempo del/c segundosdonde "c" es la velocidad de la luz en el vacío y corresponde a 299 792 45g m/s.

Patrón de tiempo

La medición del tiempo presenta dos aspectos diferentes: en la vida cotidiana interesa saberla hora del ciía para ordenar las actividades, mientras que en los laboratorios interesa conocercuánto dura un fenómeno.

Cualquier fenómeno natural que se repita puede usarse para medir el tiempo, por ello desdetiempos anüguos se utilizó la rotación de la tierra al rededor de su eje o alrededor del sol.Posteriormente, los relojes de cristal de cuarzo, basados en la vibración natural periódica de unalaminilla de cuarzo y en la actualidad los relojes atómicos basados en el átomo de cesio, con loscuales es posible definir elsegundo como la duración de 9 192 631.770 períodos de la radiacióncorrespondiente a la transición entre los dos niveles del estado fundamental del átomo de Cesio133.

Patrón de masa

El patrón internacional adoptado es la masa de un protoüpo de Platino-lridio que se conservadesde 1889 en la oficina internacional de pesas y medidas cerca de París, Francia. Esta masa sedefinió y de ella se pueden hacer réplicas exactas que manejan los laboratorios de normas de lasdiferentes naciones.

En la tabla 2.1se presentan las magnitudes uülizadas en elsistema internacionalde unidades yen la tabla 2.2 se enumeran las unidades suplementarias y las aceptadas por este sistema.

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Simbología técnicaNo se deben usar puntos después del símbolo de las unidades del Sistema lnternacional. Enlos casos en que por

regla de puntuación gramatical se deba colocar un signo de puntuación,éste se coloca dejando un espacio en blanco entre el símbolo y el respecüvo signo. Ejemplo:kg, MPa , oC

.

Los símbolos nunca se pluralizan, siempre se escriben en singular porque ellos solamenterepresentan la unidad. Ejemplo: 1 kg , L0 kg , 100 kg , etc. sin embargo, cuando se escribeel nombre de una unidad en plural se debe hacer de acuerdo con las reglas de la gramáüca.Ejem plo: kilogra mo- kílogra mos, newton-newtons

No se deben abreviar los nombres de las unidades, siempre se debe escribir el nombrecompleto o el símbolo correcto. Ejemplo: grs no corresponde a gramos, lo correcto es escribirgramos o g.



CAPíTUL0 2 | Sis*elllE $ret*r*aríE*ai if* *ni*ad* I TECNoL0GÍA DEL CoNCRETo'Tomo 1

Tabla 2.1. Notnbres de las ntagnitudes utilizadas en el sislenta internacionol de unidades

Es la unidad Sl de longitudLongitud

Masa

Tiempo segundo.

Corriente eléctrica

Tem peratura termodinámicatkelvin :

lntensidad luminosa candelai

cd

i

ampere i A

Es la unidad S/ de masa

Es la unidad Sl de tiemPo

Es la unidad Sl de intensidad decorriente eléctrica

Es la unidad Sl de temPeraturatermodinámica

Es la unidad Sl de intensidadluminosa

UNIDADES S/ FUNDAMENTALES

mol

UNIDADES S/ DERIVADAS QUE NO TIENEN NOMBRE ESPECIALES

metro cuadrado

metro cúbico m3

kilogramo por metro cúbico kglmt

metro por segundo m/s

rad/s

mol

m2Superficie I

Volumen

Densidad

Velocidad

Velocidad angularAceleración metro por segundo cuadrado m/s'

rad/szAceleración angular radián por segundo cuadrado

UNIDADES S/ DERIVADAS QUE TIENEN NOMBRE ESPECIALES

Energía, trabajo, canüdad de calor

Unidad de potencia

Carga eléctrica

Capacidad eléctrica

Resistencia eléctrica

Flujo luminoso

lluminancia

Presión

Canüdad de sustancia Es la unidad S/ de canüdad desusta ncia

La--lf '\ - ,

/-a-1-441Q)11 |



0APíTUL0 2 | $isiena i*ler¡'¡aeie*atr *e $$idades I IEoNoLoGíA DEL coNcRETo - Tomo 1

No se debe comb¡nar nombres y símbolos al expresar el nombre de una unidad derivada.Ejemplo: kilogramo/m3, lo correcto es kg/m3 o kilogramo/metro cúbico.

Todos los símbolos del sistema internacional de unidades se escriben en minúsculas, exceptoaquellos que provienen del nombre de científicos. Ejemplo: kilogramo - kg

,pascal

-pa y

Newton - N .

Los símbolos deben estar separados un espacio en blanco de los valores numéricos. Ejemplo2L MPa,5 m, 5 g.

Todo valor numérico debe expresarse con su unidad, incluso cuando se repite o cuando seespecifica la tolerancia. Ejemplo: 24ht4h.El nombre completo de las unidades del Sistema lnternacional de unidades se escribe con laletra minúscula, con la única excepción de grado Celsius, salvo al comenzar la frase o luegode un punto.

Tahla 2.2. Unidades supletnentaria,s y acepfadas por elsisremct internacional de unidacle,s

Ángulo plano radián rad Es la unidad Sl de ángulo plano

Ángulo solido estereo-rradián Es la unidad Sl de ángulo sólido

UNIDADES ACEPTADAS QUE NO PERTENECEN AL S/

Lt = 1000 kg

Lmin = 60 segundos

th = 60 min = 3600 segundos

ld = 24h = 86400 segundos

Temperatura

Ángulo plano

Volumen

Uso de la coma

La coma es reconocida como elinformes de la boratorio.

gradoCelsius

oC= K - 273,15o K =

oC + 273,15

1" = {n/L80) radianes

7'= (1"/6O) = (n/10800) radianes

1"= (7'/60) = (n/548000) radianes

1 = 1dm3 = l- decímetro cúbico'.: : " *

ItI

UNIDADES SI SUPLEMENTARIAS

1' ':

signo ortográfico de escritura de los números, empleados en

ñffi



CAPíTULo 2 | $í*Íer:¿: irilsr :*rc1*ilt*¡ ¡Je ,.r*idad*s I TECNoLoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

La ventaja de usar la coma para separar la parte entera de la parte decimal es muy grande

ya que es más visible que un punto y por lo tanto no se pierde en el fotocopiado, ampliación

o reducción de informes. Así mismo, se disüngue mucho más fácilmente que un punto y no

puede ser alterada, mientras que un punto puede ser transformado en coma.

gramo

newton

metro

Gramo

NewtonMetro

Uso de los prefijos

Los prefijos se anteponen a los nombres o símbolos de las

unidades para denotar los múlüplos o submúltiplos de las

unidades, por ejemplo para indicar que se trata de 1000 gramos

se antepone el prefijo kilo a la unidad gramo. Los prefijos que

se usan en el sistema internacional de unidades se consignan

en la tabla 2.3.

Todos los nombres de los prefijos del sistema internacional de unidades se escriben con letra

minúscula. Ejemplo: kilo, mega, mili, micro'

Los símbolos de los prefijos para formar múlüplos se escriben con letra latina mayúscula,

excepto el prefijo kilo, que por convención se escribe con letra (k) minúscula.

Tabta 2.3. Pre.fijos qae se asan en el sistema internacional de unidades

;"

exa1Elto",jdeci;dx41tr1r"il"""'¡¡t:i

pentarPlto'ul centi]c't-^ti...terailito',il mili lm?r*isisaieiro'jl microimtliilmesai*ito-ii n:"o1"

kito tlro'ii p¡.oiP¡lii:hecto i rr ' o2 ll femto i f1"j--irldeca i O, i 10' ii atto a

L ii ttlrtl¡1:e*;¡111¡9. { Í'¡1+,*.fÍFg{qÍq 3is..ut3eqE,Ta3n:rW+W

Los símbolos de los prefijos para formar los submúlüplos se escriben con letra laüna minúscula,excepto el símbolo del prefijo micro, para el cual se usa la letra U (mu) minúscula del alfabeto

griego.

No se debe usar dos o más prefijos delante del símbolo o nombre de la unidad de medida'

Es recomendable escoger ,los múltiplos y submúltiplos de las unidades de manera que los

valores numéricos estén en\re 1 y 1000'

La fecha se debe escribir en el orden siguiente: Año, mes, día utilizando un guión para

separarlos.

10r

10-210-3

10-6

10-e

10r2

10rs

i ro"1

l.s,,,r*"1 ,,-.*r"j"*".|tlr?gt¡ r*,1ryery.iu:1J

ilC{:.8



GAPíTUL0 2 | $i*terüa ¡üi*r*ac**'ir¡ ** :r*¡d**f$ | TEcNoLocíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

Ejemplo: \

1de septiembre de j_995 95-09-015 de enero de 1996 95-01-05

Factores de conversión

' En las tablas 2.4 ala 2.LL se presentan las unidades más comunes en la tecnología delconcreto y los factores para converür de una unidad a otra. A continuación se indica laforma de usar estas tablas.

' Localice la columna con el nombre de la unidad que desea convertir.

' Dentro de esta columna idenüfique el renglón que tiene el número uno (1-). Es la celdaque está sombreada.

' Desplácese en el mismo renglón hasta encontrar la columna de la unidad a la quedesea converür. Este es el

factor de conversión.' Multiplique por este factor y el valor resultante estará en las unidades de esa

columna.

En la tabla 2'1'2 sepresenta la densidad de algunos compuestos utilizados frecuentementeen el control de calidad del concreto y sus constituyentes, en la tabla 2.13 se presenta unejemplo de la magnitud de algunas propiedades de los agregados y en la tabla 2.j.4 delconcreto.

Tabla 2.4. Factores de con,-et"sión de unidades de longilud

1

10-3

10-6

3,048 x 10-a

2,54 x 10-s

1000

t

10-3

0,3049

o,0254

3281.

3,28t

3,281x 1O-3

1

2,778 x 1O-2

pulgada (in)

3,937 x107

39,370

3,937 x 10-2

t2L

10s

100

t10

30,49

2,54

106

1000

L

304,9

25,4

Ejemplo:Para convertir pulgadas a metros, el factor de conversión es 0,0254 , de tal forma que al mulüplicar pulgadaspor 0,0254 Se obtiene su equivalente en metros:

5 pulgadas (in) x 0,0254 m/putgada (in) = 9,12t rn

Para converlir pies a centímetros, el factor de conversión es 30,4g , de tal forma que al multiplicar pies por30,48 se obtiene su equivalente en centímetros

3 pies (ft) x 30,48 cm/pies (ft) = 91,44 cm

i'f4] MM

p¡e (ft)



Tabla 2.5. Factores de cont'ersión de unidades de área

cApíTUL0 2 | $is:ei¡ra :ñ er*asi*nál *$ *nirla*¡?s I TECI{o1oGíA DEL C0I|GRET0 - Tomo 1

7

10-6

1"0-10

10-12

9,29 X 10-8

6,45 X 10-10

10-6

3.

10-4

10-6

9,29 X L0-2

6,45 X t0-4

cm2

1010

104

1

10-2

929

6,4516

l_06

100

L

92900

645,16

1,076 X 107

70,764

1,076 X 10-3

1,076 X 10-5

L

6,944X 0-3

1;550 X 10'g

1550

0,1550

1,s50 x 10-3

1.44

L

pie2 (ft)2 pulgada2 (in)'z

Ejemplo:

Para convertir pulgadas cuadradas (in2) a centímetros cuadrados, el factor de conversión es 6,4516, de tal

forma que al mulüplicar pulgadas cuadradas por 6,4516 se obtiene su equivalente en centímetros cuadrados:

25 pulgadaz {in'z) x 6,4516 cm2lpulgada'z (in2)= 161,rn .*t

Para converür centímetros cuadrados a pies cuadrados, el factor de conversión es 1-,076 x 10-3, de tal forma

que al multiplicar centímetros cuadrados por 1,075 x 10-3 se obtiene su equivalente en pies cuadrados.

5 000 cmz x1',076 x 10-3 pie2 (ft'?)/cm'?= 5,38 pie2 (ft1)

Tabla 2.6. Factores de conversión de unidades de volumen

pulgada3 (in3)

L

10-3

10-5

2,832xIO-2

3,788 x 10-3

1,639 x 10-s

10-3

t10-3

28,32

3,785

1,639 x 10-2

106

L03

t2,832xLO'A

3,785 x 103

16,387

35,311

3,531 x 10-2

3,531 x 10-s

1

o,L337

5,787 x7O-a

264,r7

o,2642

2,642 x ]l}a

7,48L

L

4,329 xIA-3

6\O2

6L,O2

6,102 x 10

1728

23L

1*

* Galón americano

Ejemplo:

.. Para convertir pies cúbicos a decímetros cúbicos (Litros) , el factor de conversión es 28,32 , de tal forma que

al mulüplicar piescúbicos par28,32 se obtiene su equivalente en decímetros cúbicos:

0,5 pie3 (ft3) x28,32dm3/pie3 (ft3)= 14'16 dm3 (l)

, p.r, convertir litros a metros cúbicos,bl factor de conversión es 10-3, de tal forma que al multiplicar litros por

¡ 10-t se obtiene su equivalente en metros cúbicos.

I, 5000 lx10-3 m7l =5m3li$_ra,?qgirnwf,a 4#ilry$ii{iq*€¡}e+Iie1+St:'14'lj:¡3:<ai"#:.:*"}itaiq}:q{r?{t¡:ei*iF*Éti} eis.4t€ryi'

¡ l(-f'Lq-.r i rt

pie3 (ft3)



CAPíTULo 2 | $ist*rna ,*terüa¿is$an *s i:?':id*rie$ | TECNoL0GíA DEL C0I'|CRET0 'Tomo 1

Tabta 2.9. Factores de conversión de unidades defuerza

N tonl tb-I

: ,__--.-ii 0,1004l

i 1,004 x 1o-oa

kgf

:

1

1"0-3

9,807 x 10-3

9,964

4,448 x t0-3

1,03

1

9,807

9964

4,448

101,96

0,10196

1.

1015

0,45455

kp

kg,lcm2

10,L97

0,109 x 10-2

1

1,0L97

7,03t x t0-2

t g,gqZ x t}-nlir

224,82

o,2248

2,2048

2240

I

psi

lbrlpul8ada' (in')

45,O4

o,L4504

1,4,223

14,5O4

1

4,464 x 10-a

Ejemplo:

para converlir libras fuerza a kilonewtons, el factor de conversión es 4,448 x 10-3, de tal forma que al

multiplicar libras fuerza por 4,448 x 10-3 se obüene su equivalente en kilonewtons:

1500lbrx 4,448x 10-3 (kN)/(lb/ = 6,572 kN

para convertir kilogramos fuerza a newtons, el factor de conversión es 9,807 , de tal forma que al mulüplicar

kilogramos fuerza por 9,807 se obtiene su equivalente en newtons'

500 kgrx 9'807 (N)/(ksr)= 4 903,5 N

Tabla 2.fi. Factores de conversión de unidades de esfuerzo

N/mm2MPa

1,

0,001

9,807 x 10-2

0,100

6,895 x 10-3

kN/m2kPa

1000

1

98,O7

100

6,895

10

0,0100

0,9807

1

6,895 x 10-'z

Ejemplo:

para converür libras fuerza por pulgada cuadrada a megapascales, el factor de conversión es 5,865 x 10-3 , de

tal forma que al multiplicar libras fuerza por pulgada cuadrada por 6,895 x 10-3 se obtiene su equivalente enmegapascales:

3040 psi x 6,895 x 10-3 (MPa)/(psi) = 21 MPa

para convertir kilogramos fuerza por centímetro cuadrado a megapascales, el factor de conversión es 9,807 x

10-2, de tal forma que al multiplicar kilopramos fuerza por centímetro cuadrado por 9,807 x 10-2 se obtiene su '

equivalente en megapascales.

2L4kg,/cm2 x 9.807 x 10-'z (MPa)/(kgrlcm'z)= 21 MPa

':',*¡*t4t¡ryr.:w¡,*y*tq}tfrynyr¡g+*r, Fq**ft*"a ' 1 -

nis't-)m



GAPíTUL0 2 | $ st**a i¡¡terna*icnal de ¡:¡ridsdss I TEct{o1oGíA DEL c0lrlcRET0 - Tomo I

m/año darcypie (ft)/año pie (ft)/día

L

0,01

3,169 x 10-8

9,66 x 10-6

9,558 x 10-e

3,527'10-6

100

1.

3,169 x 10-6

9,56 x LO-a

9,659 x 10-7

3,527 x I}-a

3,156 x 107

3,155 x 10s

t304

0,3048

111,33

1,04 x 10s

1.,O4 x 1O3

3,28 x 103

0,99820

7,04

0,80

73,546

1,035 x 108

L,035 x 106

3,29L

1000

L

365,25

2,835 x 10s

2,834 x tog

8,982 x 10-3

2,74

2,738 x tO-}

1.

3 1i ,=1i}:?i,q:t:.fai41u:1-*:,""3¡.er1"¡".1"q¡ii'¡¡:=;*r+s.

Tablil 2.12. Densidad de compuesto,t ntilizado.s para el control de catidad del concteto

Agua pura

Agua marina

Kerosene {aprox)

Mercurio

Tabla 2.13, Ejemplo de la magnitud rJe algunas

propiedades de los agegados

Absorción

Densidad aparente

Desgaste en máquina de los angeles

Masa unitaria

Pasa tamiz 75 ¡lm

Tamaño máximo

Contenido de materia orgánica

Densidad aparente

Masa unitaria

Módulo de finura

3%

2,48 g/cm3

27%

1400 kglm3

2%

25 mm

Tubla 2.14. Ejemplo de la magnitud dea Igun as pro¡z i e dades de I c o n ct"eto

Asentamiento

Tempertura

Masa unitaria

Contenido de aire

Resistencia a la compresión

Módulo de flexión

Módulo de elasticidadJ 5,5 MPaII zzsso tvtpa1

t¿ts$¡dl:.F|:.t5:?sq1gr rw.rr ji

10 mm

27 0C

24OOkg/m3

2%

21MPa

Tabla 2.11. Factc¡res de t:onversión de unídaees de permeabilidad

2

2,63 g/cm3

1400 kglm3

3,15

lSi

M@



TFCNOLOGíA DEL CONCRETO - TOMO 1

PO

*ap{tu:ft* &

Generalidades

El avance que ha tenido en el último siglo la tecnología permite contar con varias clases de

cemento, las cuales están diseñadas para proporcionar propiedades adecuadas para la producción

de los diferentes tipos de concreto. Es por esto que se hace necesario conocer y manejar sus

bondades en beneficio de obtener mezclas económicas y de buen desempeño.

Definición

El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y cohesión'

que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formado un todo compacto' En la

construcción, se ha generalizado la uülización de la palabra cemento para designar un üpo de

agluünante específico que se denomina Cemento Pórtland, debido a que es el más común'

El cemento pórtland es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros materiales que

contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados a altas temperaturas y mezclados con

yeso. EI nombre obedece a la similitud en ei aspecto del cemento endurecido con una piedra que

abunda en Pórtland, lnglaterra. Fue patentado en 1824 por Joseph Aspdin con un proceso que

fue perfeccionado algunos años más tarde por lsaac Johnson'

Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua' presentándose un

proceso de reacción química que se conoce como hidratación'

Proceso de fabricación

En general el cemento Pórtland se fabrica a parür de materiales minerales calcáreos tales como la

caliza y materiales arcillosos con alto contenido de alúmina y sílice' Frecuentemente es necesario

adicionar otros productos, como óxido de hierro, para mejorar la composición química de las

materias primas PrinciPales.

La proporción en que debe mezclarse la caliza con la arcilla depende de la cómposición de los

materiales. Debido a que la cantidad de caliza es generalmente 4 veces mayor a la de arcilla' el

primer paso a seguir, iara seleccionar la localización de una fábrica de cemento, es estudiar los

depósitos de caliza y luego proceder a encontrar las fuentes de arcilla cercanas'

Existen diferentes tipos de caliza que varían en apariencia y dureza, pero prácticamente todas

;;;;" ,,iiirr"" en la manufactura de cemento. El único caso en que no pueden ser empleadas,

es cuando tienen cantidades grandes de magnesio, pues si el cemento conüene más del límite

permitido, se presentarán1 cambios volumétricos en la pasta de cemento endurecida, que

ocasionarán fisuramiento y desmejoramiento de las propiedades mecánicas'

Las materias primas se deben moler finamente, mezclar minuciosamente en una cierta

proporción y calcinar en un horno rotatorio a una temperatura de aproximadamente 1400 oc'

WWWKffiRTLAND

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CAPÍTULO 3 j üerc*¡rt* tr{,{tie*ú I TECNoLoGíA DEI CoNCRETo - Tomo 1

allí el material se sintetiza y se funde parcialmente, formando el clihker. Este se enfría y se triturahasta obtener un polvo fino el cual es mezclado con yeso para obtener como producto final elcemento Pórtland.

En algunos casos además de yeso, se suman otros materiales con caracterísücas especiales,formando así los cementos adicionados, de uso muy común en la construcción.

El proceso de fabricación empleado en determinada planta productora de cemento varíade acuerdo con sus circunstancias particulares, pero en general todas realizan las siguientesetapas:

Explotación de materias primas

Dosificación, molienda y homogeneización de materias primas

Clinkerización

Enfriamiento

Molienda de Clinker; adiciones y yeso

Empaque y distribución

Los detalles del proceso de fabricación del cemento, se explican a continuación en la figura 3.1,

Explotación de materias primas

El procedimiento de explotación se hace de acuerdo a las normas y parámetros convencionales.Dependiendo de la dureza de los materiales se usan explosivos y trituración posterior, en otroscasos el simple arrastre es

suficiente.Una vez extraídos los materiales de las respecüvas canteras, se lleva a un proceso de trituraciónprimaria para obtener tamaños máximos de 25 mm (1"). Los materiales que no requieren deesta trituración se llevan a un lugar de almacenamiento.

Dosificación, molienda y homogeneización

Este paso se puede efectuar con materiales suspendidos en agua, con los materiales secos o condisüntos grados de humedad.

o Proceso húmedo: Las materias primas se llevan a los molinos (denominados molinos de crudo),donde son mojados y se obüene una lechada, la cual ," iluu, a silos de almacenamiento

{llamadossilos

de crudo), donde una vez conocidas sus características químicas se dosificanen proporciones definidas y se envían a un silo de normalización. En este lugar se hacen lascorrecciones necesarias para obtener la pasta de la calidad deseada. Una vez normalizada setransporta a un tanque circular denominado < balsa> donde se almacena y se mantiene lahomogeneidad.

o Proceso seco; Las materias primas se trituran, se dosifican en proporciones definidas y sonllevadas al molino de crudo donde se secan y reducen su tamaño a pequeñas partículas,obteniéndose un material denominado harina, el cual se lleva a los silos de homogeneización,y allí por medio de aire a presión se obtiene la mezcla de los materiales.



CAPíTUL0 3 | r;*m**}* Fri¡li;¡n{j I TECN0L0GÍA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Figara 3.1. Etapas en la.fabricación del Cemenfo Pórtland

I

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GAPíTUL0 3 | fl*r***t* r* .:;*ii* I TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo I

La utilización del procedimiento húmedo o seco depende de mubhos factores fisicosy'económicos' Durante muchos años los procesos húmedos fueron la práctica másempleada a nivel mundial debido a que el mezclado y homogenización se realiza conmayor facilidad en una pasta. Sin embargo, los eqgipos disponibles hoy en día permiten

obtener una buena homogenízación de la harina. La ventaja del proceso seco es quepor no tener agua que evaporar, requiere menor energía para calentar el material en elproceso de clinkerización.

Clinkerización

Una vez obtenida la pasta en el proceso porvía húmeda y la harina en elproceso porvíaseca se someten a un tratamiento térmico en grandes hornos rotatorios.

El horno es un cilindro de acero de gran tamañorecubierto de material refractario para conser-var mejor el calor. El diámetro generalmentees mayor a

4 my

las longitudes oscilan entre60 y 150 m. Se construyen con una ligera in-clinación para que el materialfluya lentamente.En la zona de salida del material (parte inferi-or), se colocan los quemadores que producenla llama para calentar el horno, éstos trabajancon diferentes üpos de combusübles (a.c.p.m.,gasolina, gas y carbón pulverizado). (Figura3.2). lnclusive hoy en día se queman en dichoshornos algunos productos de desechos comopor ejemplo llantas de vehículos haciendo máseconómico el proceso y coayudando con el

medio ambiente.La secuencia de cambios que ocurren dentrode las diferentes secciones del horno seesquematiza en la tabla 3.1_.

Figara 3.2. Homo de cemento

Tabls 3.1. Cambíos qLre ocLrrre¡.t dentro del horno. (Verfigura 3.3)

20 - 100

> 500

800

900

900 - 1200

> 1250

1450

i :,¡ay¿¡t.:17,,1a:91n.7-7.:1-r1..ii1r..¡srl-rr:¡:ji-:r-:i¡i ,L1+. i:rr¡ i ,::.

Evaporación del agua libreDeshidratación de los minerales arcillosos

Liberación de CO,

Critalización de los productos minerales descompuestos

Reacción del CaO con los sílico - aluminatos

Formación del liquido y de los compuestos del cemento

Se completa la reacción

AB

D

E

F

G

gt

iil:,.T1¡rl:ft:lLfj::latG.r'*3q+:tafé;S:i:rji:rjt4r:ri1i,*lt,IJl:gyel,{:,rl¡ f:Ft:,y 11'4,ry1r,ifj



Caliza y arcilla Molida

+enfriador

CAP|TULO3I "'.-i, : I. .;.J ]J I TECNOLOGIADELCONCRETO-TOMO1

Enfriamiento

El material transformado en clinker (que

sale del horno en forma de bolas, las

cuales üenen una dimensión que va de3 a 30 mm y con una temperatura entrel-200 "C y 1300 "C), debe ser enfriadorápidamente a 70 oC para garantizar que el

cemento fabricado, después de fraguado,

no presente cambio de volumen. Los

diferentes tipos de enfriadores que

existen en el mercado üenen en común

hacer pasar corrientes de aire frío a través

del clinker.Figura 3.3. Zr¡nas del horno

Molienda de clinker, adiciones y yeso

Durante este proceso se transforma el clinker en polvo y se agregan las adiciones (por ejemplo,

puzolanas naturales o artificiales, cenizas volantes o escoria de alto horno). Luego, se introduce

el yeso y así se hace el cemento propiamente dicho. El yeso es indispensable para controlar el

endurecimiento del cemento una vez entra en contacto con el agua, porque cuando su cantidad

es muy baja el endurecimiento puede ocurrir de manera instantánea'

Empaque y distribución

El cemento resultante del molino se transporta en forma mecánica o neumática a silos

de almacenamiento y poster¡ormente se empaca en bultos. También se puede descargar'

directamente en carros cisternas para su distribución a granel'

La operación de empacado se hace en máquinas especiales que llenan los sacos.

Almacenam¡ento del cemento

El üempo durante el cual puede ser almacenado antes de uülizarse, depende principalmente

del lugar y de las condiciones del clima. El cemento almacenado a granel en un silo en buenas

condiciones puede durar en buen estado alrededor de tres meses, sin embargo, el cemento en

sacos de papeltriple puede perder cerca del 20%de la resistencia al cabo de 4 6 6 semanas.

El cemento en sacos puede dañarse por el aire húmedo, así como también por la exposición

directa con el agua o debido a un almacenamiento prolongado o en arrumes muy altos o en

condiciones húmedas donde se puede presentar el fraguado por aire. Este ocurre cuando el

vapor presente en el aire se va filtrando lentamente a través del papel y es absorbido por

el cemento, causando una reacción parcial. Como regla general, el cemento grueso que nopuede pulverizarse fácilmente entre los dedos, no debe uülizarse para concreto estructural. De

cualquier manera, el cemento fraguado por aire que se considere uülizable, habrá perdido algo

de resistencia y deberá incrementarse del 10 al20% la cantidad de cemento en la mezcla, para

compensar esta pérdida.

El almacenamiento del cefnento a granel es preferible al del empacado en sacos, por ser

el primero más barato y permiür que el cemento más viejo se gaste primero, además, no

requiere personal para descargar y evita tanto el desperdicio por rotura de sacos como el

fraguado por aire.

aiSCm tú



CAPíTULO 3I **ryt*.,:iV Púr"iiA*$ I TECNOLOGíA DEI CONCRETO - TOMO 1

Figura 3.4. Cemento en bultos

Clasificación del cemento póriland

Hoy en día se fabrican diversos üpos de cemento para saüsfacer diferentes necesidades ypara cumplir con propósitos específicos. La norma NTC 30 estipula once clases de cemento

que tienen la siguiente nomenclatura:

ñffi

. Pórtland üpo L

. Pórtland tipo 1-A

. Pórtland üpo 1-M

. Pórtland üpo 1-M A. Pórtland tipo 2

. Pórtland üpo 2-A

. Pórtland tipo 3

. Pórtland üpo 3-A. Pórtland tipo 4

. Pórtland tipo 5

. Pórtland blanco

NormalNormal inclusor de aireNormal de mayores resistenciasNormal de mayores resistencias, inclusor de aireDe resistencia moderada a los sulfatosDe resistencia moderada a los sulfatos, inclusor de aireDe alta resistencia inicialDe alta resistencia inicial, inclusor de aireDe bajo calor de hidrataciónDe resistencia elevada a los sulfatos

Color blanco, normalmente üpo 1ó 3

Cemento Pórtland üpo 1

De uso general, destinado a obras de concreto que no estén sujetas al contacto de factoresagresivos, como el ataque de sulfatos existes en el suelo o el agua, o a concretos quetengan un aumento cuestionable de la temperatura debido al calor generado durante lahidratación' Entre sus usos se incluyen: pavimentos, pisos, edificios de concreto reforzado,puentes, estructuras para-vías férreas, tanques y depósitos, tubería, mampostería y otrosproductos de concreto reforzado.

x.&



CAPÍTUL0 3 | **;-*er¡i* larir*n:j I TECN0L0GíA DEL C0NGRETo - Tomo 1

Cemento Pórtland tipo 1-M

Su uso es generalizado. No se le exige propiedades especiales, pero tiene resistencias superioresa las deltipo 1.

Cemento Pórtland tipo 2

Se usa en obras de concreto expuestas a la acción moderada de sulfatos, como ocurre en

estructuras enterradas en zonas donde las concentraciones de éstos, en las aguas freáücas,

son mayores de lo normal, aunque no son demasiado severas (ver tabla 3.2). Este cementogenera moderado calor de hidratación, lo que lo hace adecuado para estructuras de volumenconsiderable, como en pilas de gran masa, estribos grandes y muros de contención. Su empleoreducirá el aumento de la temperatura, hecho muy importante al fundir concreto en climas

cá lidos.

El ataque de los sulfatos ocurre porque uno de los componentes del cemento, denominadoaluminato tricálcico (CrA), reacciona químicamente con los sulfatos presentes en el medioambiente formando un compuesto de mayor volumen, llamado sulfoaluminato de calcio, el cual

por ocupar más espacio, origina esfuerzos internos en la pasta de cemento que pueden llegar a

desintegra rla.


Desarrolla altas resistencias a edades tempranas, normalmente a una semana o menos. Su

composición química difiere de un cemento üpo 1, pero fisicamente es similar al cementoPórtland üpo 1, excepto que sus partículas han sido molidas más finamente. Se emplea cuando

las formaletas deben ser removidas rápidamente o cuando se tenga que poner la estructura en

servicio pronto.


Se recomienda para mantener al mínimo la velocidad y cantidad delcalorde hidratación. Desarrolla

resistencia a una velocidad muy inferior a la de otros tipos. Se usa para estructuras de concreto

masivo, como presas de gravedad grandes, donde el aumento de temperatura resultante en el

transcurso del endurecimiento se tenga que conservar en el menor valor posible.


Ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos y se emplea exclusivamente en concretos

expuestos a acciones severas de éstos, especialmente donde los suelos o aguas freáticas tengan

alto contenido de sulfato. Su resistencia se adquiere más lentamente que la de un cemento

tipo 1. La tabla 3.2 describe las concentraciones de sulfatos en que es necesario usar cementoPórtland üpo 5. Este tipo al igual que los demás, no resiste el ataque de soluciones ácidas, ni de

otras susta ncias altamente corrosivas.

Cemento Pórtland blanco

Se obtiene con materiales qLe le confieren una coloración blanca, de tal forma que sólo difieredel cemento Pórtland por su color. Se produce con materias primas que conüenen cantidades

insignificantes de óxidos de hierro y manganeso, las cuales le dan el color gris. Se uülizaprincipalmente para la elaboración de concretos arquitectónicos.

¿-{/{).re:



CAPíTULo 3 | Í*rr*ri* ?,i;rtt*,¿tt I TECNoLoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

DespreciablefIModerada*:

Sevea '

Muy severa;

0,00 - 0,10

0,1.0 - 0,2a

0,20 - 0,00

> 2,0a

)j o-rso:

i 150 - 1500

; 1s00 - 10000

; > 10000

L,2,3,4,5

2

5

5 + puzolanas**

* Agua de mar** Puzolana que haya demostrado por pruebas mejoras en la resistencia a los sulfatos cuando se uülice en unconcreto que contenga cemento pórtland tipo 5.

, --i:¡i1t-rt:Lrr:,:.a:j:.+:r ii:r::af_¡-_:;iilt jiÍr li;.:,¡.i:j2i:i¡rrj:irnÍ,;*;..-r.r.11n,i

Cemento Pórtland conincorporadores de a¡re

Los cementos pórtland tipo L_4, 2-A y 3_A sonadicionados con un material incorporador deaire durante el proceso de fabricación, detal manera que su composición correspondea los tipos , 2

V3, respectivamente.

Estos cementos producen concretos conresistencias mejoradas contra la acción delcongelam iento-desh ielo.

Cementos Pórflandadicionados

Figura 3.5. Edificaciones en concrelo blanco.Además de los anteriormente mencionados,es frecuente el uso de cementos a basede clinker Pórtland adicionado con una proporción de otro materiar, que aunque no tengaropiedades aglomerantes por sí mismo, las desarrolla cuando se mezcla con este. Los principalesmateriales de adición son: escorias de alto horno molidas, cenizas volantes y otras puzolanas, calidratada y combinaciones previamente mezcladas de cemento con estos materiales. El polvo deorno del cemento, al igual que el humo de sílice y otros materlrle, se encuentran actualmente

il:[;:ilJ:sügaciónpara ser empleados en estos cementos. Dentro de estos se encuenrran

. Cemento pórtland de escoria de alto horno. Cemento pórtland puzolánico

. Cemento Pórtland con adiciones

' Tabla 3'2' Tipos de cemenlo necesario pora concreto ,")r"rto a la acción de suuatos (13): Expocisiónalossulfatos.'eIsuelosoiublesánáiu'-iy.l-;iliñ'),'.,-..]''

Ñtn



cApíTULo 3 I *r#**1* i:*iiiaxd I TECNOL0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

Cemento Pórtland de escoria de alto horno

Este tipo de cemento se puede emplear en las construcciones de concreto en general, de acuerdo

con la norma NTC31. Se obüene mediante la pulverización conjunta de clinker Pórtlandy

escoriagranulada finamente molida, con adición de sulfato de calcio (yeso). El contenido de escoria

lranulada de alto horno, debe estar comprendido entre t5%y 85Yo, de la masa total'

Al producirlo existen tres opciones: en una la escoria de alto horno granulada se muele junto

con el clinker de cemento pórtland; en la segunda se tritura separadamente y luego se mezcla

con el cemento Pórtland; en la úlüma manera se obtiene por una combinación de molienda y

mezclado.

Cemento Pórtland Puzolánico

Se emplea en la construcción de obras específicas en que hay que considerar aspectos como

la durabilidad, estabilidad, calor de hidratación, plasücidad, etc., y en aquellas en los que los

cementos pórtland ordinarios manifiestan alguna insuficiencia. Según se indica en la norma

NTC3L, se puede obtener mediante la pulverización conjunta de clinker Pórtland y puzolana, o

mediante una mezcla ínüma y uniforme de los dos, con adición de sulfato de calcio' Elcontenido

depuzolanadebeestarcomprendidoentreelli%yel50%,enmasadelatotal.

En general, se consideran como puzolanas los materiales eminentemente sílico-aluminosos'

naturales o arüficiales que, al carecer de actividad hidráulica y de propiedades cementantes

por sí solos, contienen constituyentes que a temperaturas ordinarias y en presencia de agua' se

combinan con el hidróxido de calcio para formar compuestos permanentemente insolubles en

agua y estables, los cuales se comportan como conglomerantes hidráulicos.

Las puzolanas, según su origen se pueden clasificar de la siguiente manera:

. Naturales; son aquellas que tienen por sí mismas carácter puzolánico, y estas divididas en:

' Origen orgánico sedimentario:. Vegetal: como las üerras formadas por esqueletos de plantas (algas diatomeas)

. Animal: formadas por caparazones animales (üerra de infusorios)'

. Artíficistes: son aquellas que resultan de tratamientos térmicos de acüvación y se dividen en:

. Ciertas rocas no reacüvas en estado natural pueden activarse gracias a un tratamiento

térmicoentre600"Cyg0OoC;generalmentedecarácterarcilloso.

. subproductos industriales obtenidos, entre otros, en los procesos de fabricación de

aluminioydurantelacombustióndelcarbónenlascentralestérmicas.

lntermedias: son aquellas puzolanas naturales, que al igual que las artificiales, se someten a

tratamientos térmicos de <ennoblecimiento> para incrementar su acción'

LascausasdelaacüvidadpelaspuzolanasparecequeüenenqueVerconsUconsütuciónyestructura interna, y ésta será mayor cuanto más vítrea o amorfa y menos cristalina sea'

La estructura vítrea-amorfa suele sertípica de las puzolanas naturales a causa del enfriamiento

súbito del magma de lava volcánica.

,a iCZ iqer27



CAPíTUL0 3 | **l?1**i*')*r:'s:lri

I TECN0L0GíA DEL CoNCRETo _ Tomo 1

Los efectos causados en la red cristalina son consecuencia del\ratamiento térmico de laspuzolanas arüficiales y de la meteorización de las naturales. La gran superficie específica puedeser natural, debido a un alto grado de subdivisión o producida en la molienda.

Como se puede observar, los cementos con puzolanas, por las características particulares quele confieren éstas, tienen propiedades que los diferencian de los pórtland. Dichas diferenciashacen que tengan campos específicos de aplicación, dentro de determinados aspectos, en loscuales pueden susütuir a los pórtland, incluso con ventajas, siendo mejores qr"

"rtor.El presente de estos cementos es brillante y parece ser que lo será aún más en su porvenir, yaque a las ventajas técnicas se unen las ventajas económicas del ahorro de combusüble en sufabricación. Dentro de los beneficios que pueden derivarse del empleo de éstos cementos seencuentran los siguientes:

' Una economía en el costo del conglomerante, mejor trabajabilidad, menor segregación ymenor exudación (sangrado).

' Menor calor de hidratación y fraguado (fragüe) y una consiguiente menor tendencia a lafi suración (agrieta miento).

Mayor resistencia a la compresión a edades avanzadas.

Mayor valor de la relación tracción/compresión, sobre todo a corto plazo.

Mayor resistencia en general a largo plazo.

Menor permeabilidad.

Mayor durabilidad en general frente a ataque de sulfatos y a la reacción expansiva álcali/agregado.

Cemento Pórtland con ad¡c¡onesDe acuerdo a la definición dada por la norma NTc31, es el producto que se obüene de lapulverización conjunta de clinker Pórtland y otros materiales arcillosos, calcáieo-sílico-aluminosos, calcinados o no, que poseen propiedades hidráulicas o puzoránicas.

Otros cementosotros cementos que tienen alguna importancia por su uülidad dentro del medio de laconstrucción, son los siguientes:

Cemento de mampostería

Es el material que se obüene por la pulverización conjunta de clinker pórtland y los materialesque carezcan de las propiedades hidráulicas o puzolánicas, junto con la adición de sulfato decalcio' El contenido de materiales adicionales debe estar cámprendido entre el t5% y 5o%o, dela masa total' Estos cementos están clasificados en la norma ¡lic ¿oso y por ser diseñados paraemplearse en morteros destinados a la construcción de mampostería, nunca deben emplearseen la elaboración de concreto estructural.

Cemento aluminosoEste componente se consigue por la pulverización del clinker aluminoso, el cual está constituidoen su mayor parte por aluminato de calcio, logrando la fusión de una mezcla convenientemente

ñm*



CAPíTUL0 3 I **¡+*xf* fflire*d I TECNoLoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

proporc¡onada y homogenizada de materiales seleccionados siempre y cuando en el clinkerresulte la canüdad de óxido de aluminio superior al30% y la de óxido de hierro inferior al2OYo,

expresados ambos porcentajes en masa de la total.

Propiedades del cemento

CaO

sio2

Al2O3

Fero,

El estudio de las propiedades del cemento, permite conocer algunos aspectos de su bondad

como material cementante. Estas propiedades son de carácter químico, fisico y mecánico y

dependen del estado en el cual se encuentren.

Propiedades químicas

El proceso de clinkerización del cemento involucra la transformación de las materias primas

a productos más complejos, por medio de reacciones en estado sólido. Razón por la cual, la

química del cemento frecuentemente emplea un modelo basado en abreviaturas para las

fórmulas químicas de los óxidos más frecuentes, tal como se ilustra en la tabla 3.3. Los cuatro

compuestos principales del cemento se forman a partir de estos óxidos, son los que se enumeranen la tabla 3.4.

Estos compuestos se forman en el interior del horno cuando la temperatura alcanza el punto en

que la mezcla cruda se transforma en un líquido pastoso, que al enfriarse da origen a sustancias

cristalinas de los primeros compuestos citados, rodeados por un material intersücial que contiene

C.AF y otros elementos secundarios.

Tabla 3.3. Abreviaturas de los óxidos del cemento (13)

Oxido de Calcio "Cal"

Dióxido de Sílice "Sílicato"

Oxido de Aluminio'Aluminato"

Oxido de Hierro "Hierro"

A

S

A

F

C,S

C,S

C,A

c4Af

Tabla 3.4. Compuestos principales del cemento (13)

5ílicato tricálcico

Sílicato didálcico\

Aluminato tricálcico

Ferroal u minato tetracálcico

zJCCm' 2g



CAPíTULo 3 | Carcenls trúr:'*${9 I TECNoLoGÍA DEL CoNCRETo . Tomo 1

Estas composiciones, llamadas potenciales, no se presentan ai\ladas. Se puede hablar de<fases,> que las conüenen en una gran proporción junto con algunas impurezas, por lo cual noson verdaderos compuestos en el sentido químico, pero las proporciones calculadas de ellosrevelan valiosa información, en cuanto a las propiedades del cemento.

De esta forma se habla de la fases: alita, con alto contenido de CrS, la belita, a base de CrS,la aluminato, rica en CrA y la ferrito, solución sólída compuesta pór ferritos y aluminatos decalcio.

La alita (CrS)es la fase principal de la mayoría de los clinkers pórtland, y de ella dependen en buenaparte las caracterísücas de desarrollo de resistencia mecánica; el CrS reacciona rápidamente conel agua, endurece en corto üempo y tiene alto calor de hidrataci¿o Ae tal manera, que afecta eltiempo de fraguado (fragüe) y la resistencia inicial.

La belita es usualmente la segunda fase en importancia del clinker y su componente principal esel CrS, éste reacciona lentamente con el agua, con un consecuente bajo calor de hidratación yuna contribución al desarrollo de la resistencia a parür de siete días.

La figura 3'6. muestra esquemáücamente la contribución de los componentes principales delcemento, en calor de hídratación y la figura 3.7. en la resistencia a la compresión.

tl.fase

belita (crs) y la alita (c.s), determinan decisivamente el desarrollo de la resistencia ydifieren entre sí en su tasa de enáurecimiento y de liberación de calor de hidratación. El contenidode estas dos suma aproximadamente el 75o/o del cemento.

Resistencia Com presión

t.gIc(u

.26(UÉ.

Tiempo {>Figura ,3.6. Calor de hidratación de los

componentes principales de I cemenlo

,, -, :f igpr ¿ :J. 7,,Re s ii en ei, t a ;|{é ló s,,.,:,'

colryp óryen es., p r ryc ipqles del p l¿¿4y6

La fase aluminato, está consütuida básicamente por c.A, aunque no es un compuesto puro,sino más bien una solución sólida de crA con algo de impurezas de sio2 y Mgo lu" 1."...ior,,de manera rápida con agua, contribuyé con calor alto de hidratación y . un. alta resistenciainicial' Además, confiere al concreto, propiedades indeseables como cambios volumétricos ypoca resistencia a la acción de los sulfatos, razón por la cual su contenido se limita entre 5 y t5%según el tipo de cemento.

ét,

Calor de Hidratación

tI(¡(J

(uT'c.oglEq,

=

MáM



Tipo 3

Tipo 4

CAPíTUL0 3 | l***i'ri* r*r¿l*** | TECN0LoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Fuera de las fases principales citadas anteriormente (Tabla 3.3) existen algunos compuestos o

fases menores como cal libre (CaO), periclasa (MgO), TiOr, MnrO3, KrO Y NarO, que generalmente

no sobrepasan un pequeño porcentaje de la masa del cemento. Algunos de estos pueden

presentarse puros, especialmente el CaO y el MgO, pero en general las fases no tienen una

composición exacta, especialmente las más importantes, pues todas están modificadas porsolución sólida, ya sea de los óxidos comunes o de los compuestos menores.

Dos elementos menores que revisten interés son el NarO y KrOA, conocidos como álcalis, debido

a que reaccionan con algunos agregados (áridos), creando productos que desintegran el concretoy afectan la velocidad con que adquiere resistencia.

Finalmente, las canüdades efecüvas de los diferentes tipos de compuestos varían

considerablemente de un cemento a otro y realmente es posible obtener disüntas clases de é1,

agregando en forma proporcional los materiales correspondientes. En la tabla 3.5 se enumeran

algunos valores típicos de la composición de los diferentes üpos de cemento.

Tubla 3.5. Valores típicos de los compuestos de los diferentes tipos de cemento Pórtland (13)

13

50

Tipo5 ; 38 t 37:l1:-1Ite:

62

25

I5

4

12

9

I 4 -.:l

Puede observarse que en el cemento Pórtland tipo 2, se rebaja la canüdad de silicato tricálcico y

del aluminato tricálcico, puesto que son los dos compuestos que tienen individualmente mayor

calor de hidratación.

En el cemento Pórtland üpo 4 se reducen, aún más, los porcentajes de silicato tricálcico y

aluminato tricálcico, Naturalmente la reducción del primer componente, hace que este cemento

adquiera en forma lenta su resistencia mecánica'

Para el cemento Pórtland üpo 5 se hace una fuerte reducción del contenido de sulfoalu-minato

de calcio, para cuando el concreto sea atacado por los sulfatos, y evitar que la sustancia que seforma cuando está endurecido, produzca su destrucción'

. Hidratacióndelcemento

La reacción mediante la cual,el cemento Pórtland se transforma en un agente de enlace, se genera

por los procesos químicos rbsponsables de la formación de compuestos durante la hidratación,

los cuales originan propiedades mecánicas útiles en las aplicaciones estructurales. El cemento al

entrar en contacto con agua forma una pasta y se establece un desarrollo lento de estructuras

cristalinas cementantes. (Figura 3.8).

ó¡ :

iCT-)-^



0APíTUL0 3 | t***xtx f*¡:lard I TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

. Formación de la pasta de cemento \

En términos generales, puede decirse que se realiza como consecuencia de las reacciones químicasdel cemento con el agua. Dependiendo de la composición del cemento y de las condiciones de

hidratación (temperatura, humedad, etc.), lo cual hace que la pasta sea un sistema dinámico quecambia con eltiempo, formando un conjuntocomplejo de productos de hidratación.

En forma resumida, un grano de cemento,que üene un diámetro medio aproximado a

las 50 micras, después de cierto tiempo deestar en contacto con el agua, empieza a darseñales de acüvidad química en su superficiey aparecen cristales que van creciendolentamente para formar una sustanciagelatinosa que los envuelve, llamada gel.

lnicialmente, este geles inestable, por poseerun porcentaje muy elevado de agua, pero alpoco üempo los compuestos cristalinos quenecesita n agua para desarrolla rse la a bsorben{el gel, haciendo que éste, a medida queva perdiendo agua, se transforme en unoestable, el cual es responsable en granmedida de las propiedades mecánicas delas pastas endurecidas. En la tabla 3.6 sepresenta una descripción simplificada de los

Figura 3.8. Cristales de cemento hidratado

procesos de formación de pasta de cemento.

son principalmente las reacciones de hidratación del clinker, sumándosea ellas, las debidas a lapresencia del sulfato de calcio delyeso, las adiciones acüvas (si las hay), la presencia de aditivos

y compuestos menores. Pueden considerarse como principales reacciones de hidratación delclinker, las correspondientes a las de los silicatos y aluminatos de calcio, que en este procesoliberan hidróxido de calcio Ca(OH),

Tubla 3.6. Formación de la pasta de cetnento

1. tNrclo

"o_'-'rT:

n":

2. DOS MINUTOS

Gel ínestable*ttLY?

3. DOS HORAS DESP U ÉS. UU> FIURAS DESPUES .+I,.w q1 Wrl-

Gel estable

4. Dos DíAS DESpuÉS y ,l- rJ .< IDesarrollo de las propiedades mecánicas -'-\ t_r. ó '-_f \

. < )r ) )w

fel ¡emeltoen

el agua

DESPUÉS

c(;/)7 4)u

.:1 ,a#oÑ #

l-("^-.r\ i- \ ./\-.t-\ X

1^i¡vI) tJ ".t -\t'

M{ffi



CAPÍTUL0 3 I ile*erri: Éirrr,¿f i I TECN0L0G|A DEL C0NGRETo - Tomo 1

Los cristales de monosilicato de calcio hidratado y aluminatos hidratados se presentan

alargados, prismáticos o en agujas. Estos se van entrelazando a medida que avanza el proceso

de hidratación, dando lugar a una estructura que va a garantizar la resistencia de las pastas,

morteros y concretos. Los espacios son ocupados principalmente por gel, hidróxido de calcio y

agua. La tabla 3.7 muestra simplificadamente los fenómenos que ocurren durante el proceso.

Tabla 3.7. Secuencia de la,s reaccione,s bá,sicas de hidratación del cenxenta Pórtland (13)

Primeros minutos

Dela4horas(periodo de inducción)

De3a12horas(periodo de aceleración)

Etapa de posaceleración

Rápida disolución

inicial de sulfatos y

aluminatos de álcali;

hidratación inicial

Disminución del

silicato pero aumento

en la concentración de

iones de Ca; se inicia la

formación de núcleos

de CH y C-S-H.

Rápida reacción

química de los silicatos

de Ca para formar :

C-H-S y CH;

disminución de la

supersaturación de Ca

j

Formación de CH y C-S-H.

controlada por difusión;

recristalización de

etrinnita a monosulfato

y polimerización\:de posibles sllicatos

Alta velocidad de

evolución de calor.

Pueden influir en el

fraguado

Formación de los

primeros productos de

la hidratación; baja

velocidad de evolución

de calor. El sulfato

puede influir en el

fraguado y la

trabajabilidad. La

hidratación de los

silicatos de calcio

termina el fraguado

inicial

La rápida formación de

los hidratos provoca

una disminución en la

porosidad, alta

velocidad de la

evolución delca or

Disminución de laevolución de calor;

continua disminución

de la porosidad

Los cambios en la

composición de la fase

líquida inicial de CrS;

formación de estringita

La formación de

cristales con forma de

placa o barra por

balance inadecuado de

iones de aluminatos y

la concentración de Ca

alcanza un nivel

superior de saturación

de Ca

Fraguado inicial;

cambio de consistencia

plástica a rígida;

desarrollo de la

resistencia temprana;

fraguado final.

Continuo desarrollo dela resistencia a velocidad

decreciente.

La porosidad y la

morfología del sistema

hidratado determina la

adherencia entre la

pasta y el agregado

¡ ){-lr )+t", ó¿



cApíTUL0 3 | teriie*t* *&rt"lax* | TEoNoLoGíA DEL coNcRETo - Tomo I

En términos generales, se puede decir que hasta los 3 días de edjd, el desarrollo de resistenciase debe a hidratación del crs y del crA. A los 7 días, prácücamente por el aumento de hidratacióndel crs, ya a los 28 días, el incremenio se debe principalmente al Crs, con pequeña contribucióndel crs' Finalmente, después de los 28 días el incremento se débe a la hidratación del crS.

. Calor de hidratación

Durante el proceso de hidratación se efectúan reacciones químicas exotérmicas, es decir,reacciones que liberan calor; haciendo que los concretos aumenten su temperatura al fraguar yendurecer' Este incremento es importante cuando se elaboran estructuras que involucran grandesvolúmenes de concreto, tales como presas, debido a que cuando ha ocurrido el fraguado y seinicia el descenso de la temperatura, se origina contracción del material, que puede conducir ala formación de grietas y fisuras,

El calor de hidratación se define como la cantidad de calor en calorías por gramo de cementodeshidratado, después de una hidratación completa a una temperatura dada. Depende

de lacomposición del cemento y es aproximadamente igual a la suma de los calores de hidratación delos compuestos individuales. El procedimiento para medirlo se encuentra descrito en la normaNTC117 y ASTM C186.

'La tabla 3.8 resume las caracterísücas de los compuestos principales del cemento.

Tabla 3.8. Características de los compuestos

L.;;iifrj

Resistencialntensidad de reacción

Calor de hidratación

Resistencia a los sulfatos

Buena

Media

Medio

Buena

Buena

Lenta

Pequeño

Buena

Pobre

Rápida

Grande

Pobre

Pobre

Rápida

Pequeño

Media

r9s¡ l-.13:5:-Yn{/.41.:eisrpri,.agtrf &s i,ry¡¡:i¡

Especifi cac¡ones qu ímicas

La norma ASTM c 1-50, fija las especificaciones guímicas que debe tener el cemento pórtland.Mientras en

corombia, ra norma NTc 321 es ra que fija estas especificacion"r.

- - --

El significado de argunas de estas rimitaciones es er siguiente:

Porcentaje de MgO

El óxido de magnesio Mgo que se presenta en el cemento proviene generalmente de las calizas,en forma de dolomita y a. veces en pequeñas cantidades de arcilla. Es un hecho reconocido que elMgo no se combina en el proceso de fabricación del cemento y que cuando se presenta en formacristalina' al hidratarse en concretos en contacto frecuente con el agua aumenta de volumen

&4



CAPíTUL0 3 I fe#*n{s ¡3{ifi¡arid I TEGN0L0GíA oEL CoNCRETo - Tomo 1

en forma sumamente lenta, con posíbilidad de desintegración del concreto; aunque es muy

discuüble la fijación de un límite al contenido de MgO, las normas más reconocidas especifican

un máximo alrededor del5 ó 6%.

Anhídrido sulfúrico SO,

Su presencia en el cemento se debe casi exclusivamente a la adición final de yeso para control

de fraguado, ya que el yeso se combina con el CrA. Sin embargo, una canüdad excesiva de

yeso puede dar lugar a la formación de sulfoaluminatos (cal de Candlot), que por su naturaleza

expansiva pueden causar desintegración del concreto.

Pérdida al fuego

En el ensayo se mide la diferencia de masa de una muestra de cemento llevada a una temperatura

de 900 a L000 grados celsius. La diferencia de masa se debe a:

. Pérdida de agua de cristalización, lo cual es un indicio de la eventual iniciación de hidratación

del cemento.

. Pérdida de CO, debida a iniciación de carbonatación (reacción del aire) o a la existencia en el

cemento del CaCO, pulverizado.

Como se ve, este ensayo de fácil ejecución, puede ser de gran utilidad para determinar si

un cemento ha sido almacenado largo tiempo, o en condiciones inadecuadas, o si ha sido

adulterado con adición de caliza; además, estas condiciones se muestran también en los ensayos

mecánicos.

Residuo insoluble

El ensayo se hace disolviendouna muestra de cemento en ácido clorhídrico HCI; como los

silicatos y aluminatos del clinker son todos solubles en este ácido, el insoluble proviene de otra

fuente, normalmente sílice aportado por el yeso.

Propiedades físicas y mecánicas

Las propiedades fisicas más importantes del cemento que se explicarán más adelante son:

densidad, finura, consistencia, üempos de fraguado, fraguado rápido, expansión, fluidez,

resistencia a la compresión y resistencia a la flexión.

Extracción de muestras

Como se ha visto, el proceso de fabricación de cemento es bastante delicado, razón por la cual se

hace necesario que los productores de cemento ejecuten una serie de ensayos que les permitan

conocer que determinado lote de producción cumple con todas las normas de calidad exigidas,

asímismo, los consumidores de cemento deben ejecutar ensayos de laboratorio que les permitan

tomar decisiones sobre aceptación o rechazo del cemento que emplean'

El mejor método analíüco basado en los datos tomados en laboratorio, produce resultados

inúüles si las muestras no son representaüvas, razón por la cual la extracción de muestras debe

ser realizada teniendo todos los cuidados posibles'

, '(--l')rro



CAPíTUL0 3 | ff*:r*nl* F{}{tiat\* I TECNoLoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

La norma NTc 108 y ASTM C138 describe la metodología que se debe seguir para la extraccióny preparación de las muestras de cemento que se utilizarán en los diferentes ensayos, paradeterminar las propiedades fisicas y químicas sobre é1. (Figura 3.9).

Los ensayos que se practican al cemento se pueden clasificar según la forma y estado en quese encuentra. A manera de resumen en la tabla 3.9se enumeran las normas en donde se describen losprocedimientos para cada uno de ellos.

. Densidad delcemento

Es la relación entre la masa de una cantidad dada y elvolumen absoluto de esa masa. Su valor varía muy poco,y en un cemento Pórtland normal, suele estar muycercano a 3,15 g/cm3. En el caso de los cementos adi-cionados, es menor porque el contenido de clinker por

tonelada de cemento es inferior, y su valor normalmentees del orden de 2,90 g/cmt, dependiendo del porcentajede adiciones.

En realidad la densidad del cemento no indicadirectamente la calidad del mismo, pero a partir deella se pueden deducir otras características cuando seanaliza en conjunto con otras propiedades. por ejemplo,si no se dispone de un análisis químico y se obüene unabaja densidad y una alta finura, se puede afirmar casicon seguridad, que se trata de un cemento adicionado.

Esta medida es indispensable en el diseño ycontrol demezclas de concreto, en donde se requiere conocer

cuánto espacio ocupa determinada masa de cemento.Esto se hace aplicando la ecuación que establece que ladensidad de un material es igual a su masa dividida porsu volumen.

Densidad =

Figuru 3.9, Toma de muestt.asde cemento

Volumen

La determinación de la densidad del cemento se puede hacer por varios métodos. De los másimportantes se üenen los de Le Chatelier, schumann, Mann, candlot y el del picnómetro. Deestos, el más conocido en nuestro medio es el que utiliza el frasco de Le chatelier especificadoen la norma NTC 221 y en la ASTM c188. Este frasco permite medir el volumen correspondientea una cierta masa de cemento, por medio del desplazamiento de un líquido que no reaccionacon él (generalmente Kerosene), aprovechando el principio de Arquímedes.

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CAPíTUL0 3 | **¡':r*¡rr¡: p**:a** I TECN0L0GíA DEL CoNCRETo - T0m0 1

Tabla 3.9. Lista de ensayos practicados sobre el cemento

Cemento Pórtland. Clasificación y nomenclaturaCemento Pórtland. Defi nicionesCementos. Extracción de muestrasExudación de pastas y morteros

Cemento Pórtland. Especificaciones fisicasy mecánicasCemento Pórtland. blanco

3031108

547

121,

L362

c138c243

c1.L4

c204c430c184c597

c188

c186c187

c151c451c230c266cL91

c185c452c359c109c348c190

32't11

30,31,33, 1O7, rA9,117 ,

t18, 220,297,32L,397,59733,107,108,109, 116, 1l_8

32, rLz,121-,120Actividad puzolánicaAcüvidad puzolánica. Resistencia a

Análisis químicos

ENSAYOS SOBRE CEMENTO

Finura. Aparato de BlaineFinura. Tamices NTC 44Finura. Tamices NTC 75 y 149Finura. Turbidímetro

Densidad

compresiónt5121784184

33

294226597

221

1,17

11015L4107

297

1LL109118

22439722s220tzaL19

tzt32

32, L8432,294

Calor de hidrataciónConsistencia normal. Aparato de VicatExpansión del cemento. Agujas de Le ChatelierExpansión del cemento. AutoclaveExpansión del cemento. Método de la pasta

Fluidez de morteros. Masa de flujoTiempo de fraguado. Aparato de GuilmoreTiempo de fraguado. Aparato de Vicat

Contenido de aireExpasión potencialFalso fraguado. Método del mortero \

Resistencia a compresión t

Resistencia a flexiónResistencia a tensión

32LO7

110110

L07,1_10,112, L21

Lto, Ltgyl,o,112

32, LLt, Lt2,22632,107,]-tL,112,220

11A, 3"I2, L\9, 12L,220LL1,,'J-12,226

19, 107, t L, LlZ, 119, 22O

32,78, 07 , LLO

, l(-f''r.*^



CAPíTULo 3 | ü*rl,}sr¿i* larrii¿*d I TECN0LoGíA DEL CoNCRET0 - Tomo I

. F¡nura delcemento \

El proceso de molienda de clinker y yeso determina la finura del cemento que es el tamañode las partículas de cemento. La finura es una de las propiedades fisicas más importantes delcemento, ya que

está ínümamente ligada con la velocidad de hidratación, desarrollo de calor;retracción y aumento de la resistencia.

Puesto que la hidratación de los granos de cemento se inicia desde la superficie hacia el interio;el área superficial total de las partículas de cemento constituye un parámetro determinante pararegular la velocidad de hidratación. Así, un cemento con partículas de mucha área específica, osea, de alta finura, endurece con mayor velocidad y üene un desarrollo rápido de resistencia.

Sin embargo, un alto grado de finura representa un costo considerable debido a que aumenta eltiempo de molienda; y cuanto más fino sea un cemento, se deteriorará con mayor rapidez, debidoa que absorbe más fácilmente la humedad del aire. Adicionalmente, liberan mayor canüdadde calor de hidratación ocasionando mayor retracción y por lo tanto son más susceptibles ala fisuración. Pero un cemento fino, exuda menos que uno más grueso, debido a que reüene

mejor el agua al tener mayor superficie dehid ratación.

Por otro lado, los cementos con parfculasmuy gruesas se hidratan y endurecenmuy lentamente, lo que puede producirexudación de agua porsu escasa capacidadpara retenerla. De hecho la hidratación delas partículas de cemento es muy lenta yse estima que su velocidad es del orden de3.5 micras en 28 días. Esto significa que laspartículas relaüvamente gruesas puedendurar

varios años en hidratarse, e inclusiveno llegar a hacerlo nunca en forma interio;quedando dentro de ellas un núcleo inerte,lo cual se traduce en disminución de laresistencia a la compresión, como ilustrala figura 3.1-0.

De acuerdo con lo anterio4 se puedeobservar que la finura es una propiedadvital del cemento y tiene que someterse aun control cuidadoso.

Superficie Específica (Wagn erl cmzlg

:9(J

EoIs(g(Uc,

(uÉ.

45

4A

35

30

25

2A

I año

90 días 28 días

7 días

1500 2500 3000

':Figura 3.10. Infuencia de Ia finura sobre la

iesistencia.

La finura se puede medir por métodos directos e indirectos y se expresa por el área superficial delas partículas contenídas en un gramo del material, lo cual se denomina <superficie específica>y se mide en cm2/gr. La figura 3.1L. ayuda a comprender el concepto de superficie específica. Enella se muestra el aumento de superficie específica para un cubo de masa constante que se vafraccionando.

' Finura por tamizado

Dentro de los métodos indirectos se tienen los procedimientos de tamizado, los cuales se utilizaronmucho en el pasado y que aún se usan pero con menor frecuencia. La norma ASTM c1g4 describeel procedimiento que consiste en tamizar 50 gr de cemento por un tamiz de 75 micras (#2oO),

MMffi



cApíTuLo 3 | *em*nrs F¿r*l**d I TECNoLoGíA DEL C0 ,|GRET0 - Tomo 1

F euy,.,12.

Dis:tríbución típica del tamaño de las parrtculos d;

A. Cubo 1g de masa y 1 cm de arista

Área superficial 0 1 cm2 * 6 caras = 5 cm2

Superficie específi ca = 6 cmzl g

B. Cub de 1g de masa divido en 8 cubitos de 0,5 cm de arista

Área superfic¡¿l = {0,5*0,5} cmz * 6 caras* 8 cubos = 12 cmz

Superficie específica = 2cm2lE

C, Cubo de 1g de masa dividido en 64 cubitos de 0,25 cm de arista

Área superfici¿l = (Q,25*0,25) cmz * 6 caras* 64 cubos = 24 cmz

Superficie específica - z4cmzlE

¿ lar')qo-:

**,'".¡.1 3eI



CAPíTUL0 3 | fl*n*:rie fó¡*ianct I TECN0L0GíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

o por un tamiz de 149 micras (#100) y determinar el porcentaje\que pasa por este. La normaNTC294 y ASTM C430 describe un sistema, similar al de la norma ASTM C184, que consiste entamizar L gr de cemento por un tamiz de 44 micras (#325) bajo la acción de un chorro de agua auna presión de 0.7 kg/cmz.

El tamizado por las mallas no da una idea muy clara del tamaño de las partículas, sin embargo,permite detectar la presencia anormal de unas muy gruesas, que pueden ser debidas adeficiencias en la molienda o a principio de hidratación del cemento almacenado por un tiemporelaüvamente largo. Como estos métodosno aportan información sobre el tamañode las partículas de menor diámetro aldel tamiz empleado, dejan un vacío queimpide predecir con absoluta confianzael comportamiento durante el procesode hidratación. Podría pensarse que paraconocer la distribución de las partículas

más finas podría tamizarse el cementosobre tamices de menor tamaño queel de 44 micras, pero esto no tendríaéxito debido a las obstrucciones que seproducen en mallas tan finas.

. Finura por métodos indirectos

Dentro de los métodos indirectos setiene el procedimiento del turbidímetrode Wagner; el cual se fundamenta enla velocidad con que se sedimenta una

suspensión de cemento en un fluido(Kerosene), ya que existe una dependenciadirecta entre la velocidad de caída de las

las partículas decemento

parfculas y su diámetro, expresada en la ley de Stoke. La norma NTC597 y ASTM C597 describe elprocedimiento para medir de manera aproximada la distribución del tamaño de las partículas decemento. En este ensayo se emplea un haz de luz para determinar la concentración de partículasen suspensión a un nivel dado de kerosene, y el porcentaje de luz transmiüda se mide por mediode una celda fotoeléctr¡ca. Una forma típica de la reparüción del tamaño de las partículas seilustra en la figura 3.L2,la cual señala además el aporte correspondiente de estas partículas alárea total superficial de la muestra.

Un procedimiento más reciente es el método de permeabilidad al aire. Este consiste en hacercircular aire a través de una capa de cemento dentro de un aparato inventado por Lea y Nurse o enel aparato modificado por Blaine. En nuestro medio, el más empleado es eldel permeabilímetrode Blaine, descrito en la norma NTC33 y ASTM C204.

El método de Blaine para determinar la superficie específica del cemento se basa en que lacanüdad y el tamaño de los poros de una muestra de determinada densidad son función deltamaño de las partículas y de su distribución granulométrica, y se pueden determinar por lapermeabilidad al aire de un conjunto de partículas de cemento. El ensayo consiste en medirel tiempo necesario para que una cantidad de aire pueda atravesar una muestra de densidadconocida. En este método, se üene una imagen clara de la variación relativa en la finura de

Tamaño de partícula

=

E.x6C(2.h

-r ¡¡u6

Éo-

ctruftt

(}g5E9CGL( 0)

:FÚEc(u>3loqJ

Figara 3.12. Disrribución típica del tatnaño de

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GAPíTUL0 3 | **r**;ttrt: ?';¡r lixx* I TECNoLoGíA DEL CoNCRET0 - Tom0 1

cemento, y para efectos prácücos esto es sufic¡ente. El métodode Wagner es un poco más informaüvo, puesto que indica la

distribución por tamaño de las partículas.

En nuestro medio, la superficie específica de los cernentosestá comprendida entre 3400 y 45OO cmz/g (Blaine). La normaNTC121y ASTM C150 establece que, como mínimo debe ser 2800cm'z/g (Blaine). Sin embargo, una alta finura por este método, no

necesariamente puede indicar una buena molienda de clinker,debido a que puede ser consecuencia de las adiciones que se

hacen, ya que estas son de menor tamaño que las partículas de

cemento Pórtland propiamente dicho,

Ensayos sobre la pasta de cemento

Como es sabido, el conjunto de cemento, agua y aire se llama

pasta, y sobre ella se pueden realizar ensayos que permitandeterminar la calidad y propiedades del cemento.

. Consistencia normal

Es la propiedad que indica el grado de fluidez o la dificultadcon que la pasta puede ser manejada. Es medida empleandoel aparato de Vicat, representado en la figura 3.14. de acuerdocon el procedimiento establecido en la norma NTC110 y ASTM

CL87.

Los cementos Pórtland, pueden diferir entre sí en cuanto al requerimiento de agua, y la diferenciaes aún mayor en los que tienen adiciones, los cuales tienen requerimientos de agua más altos

que los cementos normales, esto por su mayor superficie específica.

+vástago

lndice Aiustable

Tornillo

Extremo de Sondeo

Soporte

Molde

Placa de vidrio

f g uiu, S,; i l,: Áqaratto; de Vic at,

La canüdad de agua que se le agrega al

cemento, le proporciona una determinadafluidez, esta propiedad aumenta al

incrementarse elcontenido de agua. Existe

una determinada fluidez para la cual debeagregarse cierta cantidad de agua. Es loque se llama consistencia normal.

Originalmentese pensaba que el contenidode agua necesaria para obtener una pasta

deconsistencia normal, representaba

no sólo el requerimiento de agua para

una pasta de cemento determinada, sinotambién para un concreto que estuvierahecho de ese cemento.

Sin embargo, esto no es así, debido a quepor ejemplo el contenido de agua de una

pasta de consistencia normal es mayor en

un cemento fino pero, por el contrario, un

z iCr-bret 4fi



0APÍTUL0 3 | S*¿r¡*ntc Frlrf¡a*s I TECN0L0GíA DEL GoNCRETo - Tomo 1

aumento en la finura del cemento mejorará la trabajabilidadde una mezcla de concreto. La razón de ésta paradoja, es quelos resultados de las pruebas de consistencia de la pasta decemento y de la trabajabilidad (manejabilidad) en el concreto

establecen propiedades diferentes de la pasta fresca. En laprimera, se mide viscosidad y en la segunda capacidad delubricación. Adicionalmente, el aire que se encuentra en formaaccidental afecta la traba;abilidad de la pasta de cemento, ylos cementos de diferente finura pueden contener distintascanüdades de aire. De tal manera, que los valores encontradosen un ensayo de consistencia normal no se utilizan para elcontrol de calidad del cemento y por eso las normas no indicanvalores máximos o mínimos.

El ensayo para determinar la consistencia normal de la pasta decemento, consiste en agregar un volumen conocido de agua a

500 g de cernento, de manera, gue se obtenga una fluidez tal,que después de amasada y colocada en un molde troncocónico,permita la entrada de la aguja gruesa del aparato de Vicat en10 mm + l- mm. La aguja se debe dejar penetrar en la pasta porla acción de su propia masa (300 g), durante 30 segundos.

El contenido de agua de una pasta normal se expresa enporcentaje en masa del cemento seco y suele variar entre 23y 33 por ciento, dependiendo de las caracterísücas de este,La consistencia normal es una caracterísüca que se puede

Figura 3.15. Déteyminación de laconsistencia normal de centenlo.

considerar complementaria de otros ensayos que si üenenrelación directa con la calidad del cemento como son la determinación de los üempos defraguado y la estabilidad de volumen, que se discutirán más adelante.

. Tiempos de Fraguado

Este término es utilizado para describir la rigidez de la pasta, es decir para especificar el cambiode estado fresco a endurecido. Aunque durante el fraguado la pasta adquiere cierta resistencia,para efectos prácücos es conveniente distinguir el fraguado del endurecimiento, pues este últimose refiere al incremento de la resistencia de una pasta de cemento fraguada.

El fraguado ínicial es el tiempo que transcurre desde que la pasta plásüca que se forma cuandoel cemento se mezcla con agua va perdiendo su fluidez, hasta llegar a un momento en que ya notiene toda su viscosidad y se eleva su temperatura, lo cual indica que el cemento se encuentraparcialmente hidratado. El fraguado final se define como el tiempo que transcurre hasta que la

pasta de cemento deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelve rígiday llega a la máxima temperatura, lo cual indica que el cemento se encuentra aún más hidratado(aunque no totalmente) y la pasta ya está dura.

A parür de ese momento empieza el proceso de endurecimiento de la pasta y la estructura decemento fraguado va adquiriendo resistencia mecánica

Los parámetros que afectan de mayor manera el tiempo de fraguado son los siguientes:

' composícíón químíca del cemento.. los que tienen un alto contenído de crA y crsfraguan más rápido, así como los que conüenen poco yeso.

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CAPíTUL0 3 | *xí:tsxi{r f *{'rr*** | TECNoLoGÍA DEL CoNCRETo - Tomo

. Finuro del cemento; mientras mayor sea, Ia velocidad de hidratación es mayor y por tanto lo

üempos de fraguado son rnenores.

. Agua de amasodo.'a mayor cantidad más rápido es elfraguado.

. Temperotura ombiente: a mayor temperatura ambiente se obüenen menores tiempos d

fraguado, por cuanto las reacciones químicas de hidratación se aceleran con el aumento d

temperatura.

Conocer los tiempos de fraguado inicial y final, es importante porque así se puede esümar

tiempo disponible para mezclar, transportar, colocar, vibrar y afinar concreto en obra, así com

para curarlo y colocarlo en servicio.

La determinación de estos tiempos se puede hacer de acuerdo con el procedimiento descri

en la norma NTC 109 o ASTM C266, empleando el aparato de Gillmore. Otro método uülizad

es el de la aguja de Vicat. Este consiste en medir la penetración producida por una aguja de

mm de diámetro y 300 g de peso, sobre una pasta de consistencia normal a diferentes tiempoCuando la penetración de la aguja es de 25 mm, se considera que se ha presentado elfraguadinicial y cuando la aguja deja una ligera huella sobre la superficie de la pasta, sin penetrarla,

ha presentado el fraguado final.

Para la determinación exacta del momento de fraguado inicial, se toman lecturas antes y despu

de que dicho fenómeno ocurra, y luego al localizar estos puntos sobre un gráfico que tenga

las ordenadas las penetraciones y en las abscisas los tiempos, se dibuja la línea promedio depuntos encontrados experimentalmente o se hace una regresión lineal, para encontrar la ecuaci

de la recta y obtener el valor del tiempo correspondiente a una penetración de 25 mm.

. Falso fraguadoEs el fenómeno que ocurre a la pasta de cemento cuando adquiere una rigidez prematura y a

ormal, dentro de los primeros minutos después de mezclar el cemento y el agua. A diferencia d

fraguado relámpago este no despide calor en forma apreciable y si la pasta se remezcla sin a

cionar agua, se restablece su ptasücidad sin afectar el fraguado y la resistencia. Este fenóme

se debe a que en algunas ocasiones cuando las temperaturas en los molinos de fabricación

cemento son superiores a 100 oC, se puede presentar deshidratación total o parcial del ye

que como ya se dijo es el regulador del fraguado del cemento. Esta rigidización es producto

la hidratación del yeso y para regresar la pasta de cemento a su estado de trabajabilidad inic

simplemente se prolonga el üempo de mezclado sin adicionar agua, porque esta alteraría la r

ación agua/cemento y por consiguiente disminuiría la resistencia.La metodología que se empl

para detectar este fenómeno se encuentra descrita en las normas NTC 225 y NTC 297 o AST

C359 y ASTM C4s1.

Expansión en autoclave

Para que un cemento sea estable es necesario que ninguno de sus componentes, una v

hidratados, sufra expansión perjudicial o destructiva. Los cuatro componentes principa

del cemento no pueden producir inestabilidad, ya que sus volúmenes después de hidratad

aunque son mayores que lds compuestos anhídridos, son inferiores a los volúmenes de és

más el volumen de agua necesaria para la hidratación; por eso la pasta de cemento al endure

disminuye de volumen, fenómeno denominado retracción. La casi totalidad de la retracc

ocurre en los primeros 2 ó 3 meses de hidratación del cemento.

/E[,b



CAPÍTULo 3 I **re*¡rr* Fsrilr** I TECNoLoGíA DEL CoNCHETo - Tomo 1

La posible expansión del cemento, proviene de otras fuentesdistintas a sus componentes principales, tales como la periclasa(MgO cristalino), de la cal libre (CaO) y el CaSOr.

Las normas limitan la expansión potencial de un cemento pormedio del ensayo de autoclave (NTC 107 y ASTM C151). Esteconsiste en medir el cambio de longitud de unas barras de2,5 * 2,5 * 25,4 cm hechas de pasta de cemento y sometidasdurante tres horas a alta temperatura y presión. El cambio delongitud en porcentaje es la expansión. (Figura 3.16).

A este ensayo se le han hecho serios reparos en el sentido deque si un cemento excede el límite permiüdo de expansión nonecesariamente es un cemento expansivo en condiciones detemperatura y presión ambiente; por esta razón en muchospaíses se ha adoptado mejor el ensayo de las agujas de LeChatelier (NTC 1514), las cuales permiten medir el cambio dediámetro de los cilincjros hechos con pasta de 3 cm de diámetroy 0,5 cm de alto, curados en agua a temperatura ambiente y deebullición. Cuando el ensayo se realiza en frío la expansión sedebe al exceso de cal y/o de sulfato de calcio pero cuando sehace en caliente la expansión es producida por el exceso de callibre y de periclasa.

Ensayos sobre el mortero::,'-:':r,fi.li.r:i::::l:.:i:l:r':.,::r:,': r'; rr : :; ii: :':, j,

Figura 3.16. AparaÍo de autoclave

. Resistencia mecánica

Los ensayos de resistencia generalmente están indicados entodas las especificaciones delcementodebido a que la resistencia mecánica del cemento endurecido es la propiedad del material que

posiblemente resulta más obvia en cuanto a los requisitos para usos estructurales.

La manera más lógica de medir la resistencia mecánica de los cementos es, aparentemente, sobreprobetas hechas con pasta ya que asíse limita la dispersión que aparece en los resultados cuandose usan probetas de mortero o concreto, en las cuales los resultados se ven afectados por lavariación de las características de los agregados (áridos) usados. Sin embargo, se ha demostradoen múlüples invesügaciones que el comportamíento mecánico de distintos cementos varía alensayarlo en probetas con agregados (mortero o concreto), y por tanto desde el punto de vistade las aplicaciones del cemento, la determinación de resistencia mecánica sobre probetas depasta no tiene mayor utilidad.

Estas consideraciones hacen pensar que, la resistencia mecánica se debería medir sobreprobetas de concreto, ya que es esta la aplicación más importante del cemento, pero el tamañorelaüvamente grande de las muestras y la dificultad de obtener agregados gruesos normalizadoshan hecho que prácücamente ningún país del mundo utilice ensayos mecánicos sobre muestrasde concreto con miras a calificar los cementos. Existe entonces a nivel mundial un acuerdo casicompleto en el uso de mortero para estos ensayos, como solución intermedia entre la pasta yel concreto.

En cuanto a la arena normal para preparación del mortero no existe un total acuerdo entre lasnormas de los diferentes países, en algunos se sigue la orientación de las normas ASTM.

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CAPÍTUL0 3 I f;::ns$is P*rtle** I TECN0L0GíA DEL CoNCRETO - Tomo 1

En la proporción en que deben mezclarse el cemento y el agua

tampoco hay acuerdo, ya que la mayoría de los países exigeuna mezcla 1:3 (3 partes de arena por L de cemento) en tantoque de acuerdo a la norma NTC 220 (y a la ASTM C109) debe

ser 1-:2,75. Sin embargo se ha demostrado que la variaciónde resistencia a compresión varía menos del T% cuando la

proporción está entre 'J,:2y 1,:3,5. (Figura 3.17)

. Resistencia a flexión

Este ensayo se encuentra descrito en la norma NTC 120 y en

la ASTM C348, con el se pretende conocer el comportamientodel mortero cuando es sometido a esfuerzos de flexión. A

este ensayo se le critica por conducir a resultados poco realesdebido al comportamiento no elásüco del mortero, que hacenque los esfuerzos máximos a flexión que se presentan en el

ensayo sean distintos a los calculados aplicando las fórmulasclásicas de la resistencia de materiales.

. Ensayo a tracción

Este ensayo ha sido empleado durante más de 40 años y con

él se busca conocer el comportamiento del mortero cuando

Figura 3.17. Ensayo de cubos de -_mortero o to "o*piirffi:

*,"::

aplica a materiales pétreos, como es el mortero; además,en las probetas en forma de ocho que se usan para esteensayo se presentan concentraciones de esfuerzos hasta un

80% por encima del esfuerzo promedio, lo cual conduce a

una dispersión muy alta en los resultados, como del 35%. Por éstas y otras razones este üpode solicitación ya prácticamente no se usa, sin embargo el ensayo se encuentra descrito en la

norma NTC 119 y en ASTM C190.

. Ensayo a comprensión

Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 220 y ASTM Cl-09 sobre cubos de 5,08 cm

de arista. Vale la pena observar que, la fricción ejercida por los platos de la máquina de ensayo

sobre las caras a compresión de la probeta, impide la expansión lateralde la misma, y portantoaparecen esfuerzos secundarios de relativa importancia en la medida de la resistencia final. Se

ha demostrado que este efecto desaparece en la parte central de una probeta de una alturamayor de 1,5 veces el ancho de la misma y precisamente buscando esta ventaja, en el Brasil los

ensayos de cemento se hacen sobre cilindros de 5 cm de diámetro por 1-0 cm de altura, con locual se limita la dispersión en los resultados por una mejor uniformidad del mortero en un moldecarente de aristas vivas.

, [. f''¡,"or &ri .



CAPíTUI0 3 | Ce¡ner¡re Púrtia** I TECN0LoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Tabla 3.10. Requisitos fisícos y mecánicos del bemento Pórttand (5)

280uperficie específica por permeabilímetrode Blaine m,/kg. Valor promedio, mínimo

EstabilidadExpans ón en autoclave, máximo, por ciento

Tiempo de fraguadoPro Agujas GilmoreTiempo inicial en minutos, no debe ser menor deTiempo

final en horas, no deber ser mayor dePor aguja VicatTiempo inicial en minutos, no debe ser menor deTiempo final en

Resistencia ala compresión en kg/cmr*1 día

3 días7 días28 días

284

0,80

280 280

;;;175

280

60

10

4510

60

L0

45L0

60t

10iI4s110i

N

ii

t

;;; I

1es I

t,

t

60

10

4510

60

10

45L0

60

10

4510

80150

240

10021,0**

-:--70

17s

;;155

210

* La resistencia a la comprensión de cubos de mortero hechos de una parte de cemento y 2,75 partes dearena gradada normalizada para este ensayo los cubos deben ser preparados y probados de acuerdo a laNorma NTC 220 y no debe ser menor del valor indicado para cada edad.

** Mayor que la resistencia obtenida a tres días.

ÑM



TECNOLOGÍA DEL CONGRETO - TOMO 1

&ffi#A PAffi& ffiL

CONCRETO

*.apítal* &

Generalidades

Es un ingrediente fundamental en la elaboración de concreto y mortero debido a que desempeña

una función importante en estado fresco y endurecido. Generalmente se hace referencia a su

papel en cuanto a la cantidad para proveer una relación agua/cemento acorde con las necesidades

de trabajabilidad y resistencia, pero es evidente, que para usarla en el lavado de agregados

(áridos), en la preparación de la mezcla o durante el curado del concreto, no solamente su

canüdad es importante, sino también su calidad química y fisica.

Términos relativos al agua

Se encuentran en la norma ASTM D-tt29. A conünuación se transcribe un aparte de la definiciónde los términos más frecuentes en la tecnología de concreto:

. Acidez: capacidad de los medios acuoso.s de reaccionar con los iones OH.

. Alcalinidad: capacidad de los medios acuosos de reaccionar con los iones H.

. Análisis de control: determinación de los parámetros específicos usados como criterio para

las operaciones propias de un sistema.. Cloro residual: cantidad disponible de cloro presente en agua a cualquier tiempo

especificado.

¡ Dureza: concentración de caüones polivalentes de agua. Generalmente calcio y magnesio.

. Partes por millón (ppm): unidad química equivalente a la cantidad en masa del soluto que

hay en un millón de unidades de masa de la solución.

. Partículas en suspensión: materia no líquida dispersada heterogéneamente del agua.

. pH: es un valor variable entre 0 y 14 que indica la acidez o la alcalinidad de una solución.

Logaritmo negaüvo de la acüvidad del ión hidrógeno en soluciones acuosas.

. Producto de corrosión: resultan de la reacción química y electroquímica entre un metal y el

medio ambiente.

. Sedimento: depósito de agua formada por sedimentación.

. Sólidos disueltos: r.t"rl. dispersa en agua formando una sola fase homogénea.

. Turbidez: reducción de transparencia de una muestra debida a la presencia de materialparücular.

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CAPíTULo 4 | A$::* p*¡á *¡ **f,irr¿ls I TECNoLoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Características del agua

Agua de lavado de agregados

Es la uülizada durante el proceso detrituración, para reürar impurezas y excesode finos presentes en los conglomerantesde losque provienen,asícomo las pa rfculasmuy finas formadas durante la trituración.Debe ser lo suficientemente limpia comopara no introducir contaminación a losmateriales procesados, como puedeser exceso de parlculas en suspensión,especialmente materia orgánica o sales,que posteriormente afectan la calidad del

concreto producido con estos.

Agua de mezclado o amasado

Se adiciona junto con los agregados y elcemento. Se necesita éste úlümo paraproducir una pasta hidratada con fluideztal, que permita Ia lubricación adecuadade la mezcla de concreto cuando seencuentre en estado plásüco, esta pasta vagel de cemento.

Figara 4.1, Lavado de agregados

estructurándose de forma diferente para producir el

Dependiendode la cantidad de agua adicionada la fluidez de la pasta será mayor o meno¡ y alendurecerse una cantidad del agua quedará fija como parte de la estructura y otra permanecerá

como agua libre. Si la medida de aguade mezclado aumenta, la parte fija es lamisma y por consiguiente el agua libreaumenta, con lo cual se aumenta laporosidad, debido a que con el üempo,esta agua libre se evapora dejando unospequeños conductos en el interior delconcreto endurecido. Con este aumentose disminuye la resistencia y el concreto sehace más permeable. De ahíla importancia

del control de la canüdad de agua utilizadaen la mezcla.

Agua de curado

Una vez el concreto ha fraguado, esnecesario el suministro de agua paragaranüzar la completa hidratación delgrano de cemento, esta agua adicionada

¡+Jl

Figara 4.2. Mezclado del concreto

Msa



CAPíTULo 4 | &$r'? p#r& *l {*tftsl# I TECN0LoGÍA DEL CoNCRETo - T0m0 1

depende de la temperatura y humedad del ambiente donde se encuentre el concreto' ya que a

menor humedad relaüva, la evaporación es mayor. El objeto del curado es mantener el concreto

saturado, o lo más próximo posible a la saturación, hasta que los espacios que inicialmente

estaban saturados de agua se llenen hasta un nivel deseado con los productos de la hidratación

del cemento. (Figura 4.3)'

El agua que se utiliza en la mezcla, generalmente, es apta para

el curado, sin embargo, la causa más común de las manchas

en las superficies del concreto, es por la presencia de una alta

concentración relativa de hierro o materias orgánicas. Así

mismo, bajas concentraciones de estas impurezas pueden

causar manchas si el agua fluye lentamente sobre el concreto

y se evapora. No existe ningún método práctico y confiable que

relacione las posibilidades de manchas con los contenidos de

impurezas orgánicas o de hierro contenido en el agua'

En la evaluación delas impurezas que conüenen las aguas de

curado se deben tener las siguientes dos consideraciones:

. Que no manchen las superficies del concreto'

. Que no ataquen ni deterioren el concreto'

En algunoS casos, las manchas superficiales no son tan

imporiantes, pero siempre es necesario que el agua de curado

esté libre de sustancias que ataquen el concreto endurecido' Por

otro lado, en el caso de concretos arquitectónicos o a la vista'

resulta mucho más perjudicial emplear aguas con impurezas

durante su curado que en su amasado' Es el caso del agua delmar, se puede usar para amasar concreto no reforzado, pero no

se puede utilizar durante su curado.

Calidad del agua

Figura,4,; 3",Curado del

coicreto con agua

Las exigencias de calidad, varían en algunos países en función de las características propias del

cemento, pero en general existe uniformidad de criteriosfruto de los resultados de investigaciones

desarrolladas en U.S.A., España, lnglaterra, etc'

En nuestro país en general, fuera de los perímetros urbanos, se corre el riesgo de uülizar aguas

de calidad desconocida, las cuales no son estudiadas para su empleo en la elaboración de

hormigones, de ahí la necesidad de difundir esta información, que permita tratar de adquirirla

mejor información de la bondad del abastecimiento, en cuanto a la calidad de los hormigones

que puedan generar.

Efecto de las impurezas en e¡agua de mezcla

Existe la creencia popular, que si el agua es apta para beber; es ópüma para hacer hormigón'

sin embargo, esto no es del todo cierto, pues algunos acueductos o plantas de tratamiento de

agua, utilizan o adicionan para el consumo substancias que pueden interferir con el fraguado

t{cm



0APÍTUL0 4 | &g*,1 ¡:*ra *1 c*n,ir*t$ I TEGN0L0GíA DEL CoNCBETo - Tomo f

del cemento, o pueden promover la corrosión del refuerzo o mañchar el concreto, tales como,sulfatos de aluminio, cloro, sabores artificiales, flúor, azúcares, etc. Así mismo, un agua aptapara mezclar o curar concretos puede no ser necesariamente buena para tomar.

Cuando el aguapara una obra proviene de un pozo, es conveniente analizarla periódica ysistemáücamente para comprobar que no varía el p.H. o las impurezas a través del tiempo.

Las impurezas pueden interferir con el fraguado del cemento, afectar adversamente laresistencia del concreto o causar manchas en su superficie y provocar, además, la corrosión delos aceros de refuerzo.

Es necesario disünguir entre los efectos del agua de mezclado y el ataque al concretoendurecido por parte de aguas agresivas. En general las especificaciones de la calidad del aguapara amasado plantean la necesidad que el agua se encuentre limpia y libre de substanciasperjudiciales. En algunos casos se establece que si el agua a emplearse proviene de una fuentedesconocida, deben prepararse concretos con ésta y con el agua destilada o conocida, efectuarcomparaciones de su comportamiento durante el fraguado, desarrollo de resistencia, cantidadde aire atrapado o incluido, etc. Se considera que el agua es aceptable, si la relación entre lasresistencias de especímenes preparados con el agua de calidad desconocida y los preparadoscon agua desülada, es mayor del 85%. Con base en el anterior criterio de resistencia se haestablecido que no se aceptan para elaborar concreto, las siguientes:

Aguas ácidas -ácido húmico-, ag'uas básicas provenientes de curtiembres, aguas carbónicasprovenientes de descargas de plantas de galvanización, aguas que contengan más del 3% deNaCl o 3.5% de So3 Na2, aguas con azúcar. El contenido de sólidos disueltos totales no debe sermayor de 2'1.40 ppm, para las aguas carbonatadas.

Las siguientes aguas se aceptan para elaborar concreto, sobre la base de alcanzar más del g5%de las resistencias respecto a un agua desülada: aguas con un contenido máximo de I% de

Sulfatos; agua de mar pero no para concretos reforzados, aguas alcalinas con un contenidomáximo del 0.L5% de NarSoo o Nael, aguas provenientes de minas de carbón y yeso y aguas dedesecho de fábricas como por ejemplo: cerveza, plantas de gas, pinturas y jabón.

Las provenientes de abastecimientos desconocidos, frecuentemente se usan en la elaboraciónde morteros o concretos en obra o construcción. Por lo cual es necesario plantear los riesgosque se afrontan, respecto a conseguir concretos técnica y económicamente aceptables, aluülizar aguas desconocidas que puedan aportar, substancias nocivas disueltas o en suspensión,tales como, materia orgánica, azúcares, sulfatos o cloruros.

El agua que se emplea para lavado de las ollas mezcladoras o cubas hormigoneras se puedeutilizar para elaborar concreto, siempre y cuando antes del lavado cumpla con los requisitospara ser empleada en el amasado.

o Partículas en suspensión

El agua que conüene muchos sólidos en suspensión debe dejarse asentar antes de ser utilizada,debido a que no es conveniente añadir cantidades grandes de limo o partículas de menortamaño.Para el agua de mezcla se üene un límite de 2.000 ppm de sedimentos o arcillas suspendidas,porque contenidos superiores pueden incrementar la demanda de agua, la contracción porsecado o causar eflorescencias. Las aguas con lodos deberán dejarse sedimentar en tanques dedecantación antes de su uso.

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CAPíTUL0 4 | .&S,** y*rx *4 r,**r.r*trrt I TECNoLoGÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

o Sólidos disueltos

El agua que contiene menos que 2.000 ppm de sólidos disueltos puede en muchos casos ser

utilizada, sin embargo, esto depende de la naturaleza del material disuelto. Es así, que sulfito

de sodio en canüdades superiores a 100 ppm, cloruro en más 500 ppm, carbonatos en más de1.000 ppm, pueden causar problemas al concreto.

La cantidad de partículas en suspensión y sólidos disueltos presentes, causan diferentes efectos

sobre el concreto y son función de la fuente de donde provienen, razón por la cual, es importantetener presente los efectos de las aguas que a continuación se enumeran.

Agua de mar

El agua de mar está principalmente compuesta de sulfatos y cloruros de sulfato y magnesio, talcomo se aprecia en la tabla 4.1. Tiene una salinidad de 3.5 % (34.000 ppm de sales disueltas), lo

cual hace que se afecten los tiempos de fraguado y que se produzca una resistencia tempranamayor, pero a largo plazo menor. Por lo general no son importantes los efectos sobre el

fraguado, siempre y cuando la pérdida de resistencia sea inferior al 15 Yo.El agua con grandescanüdades de cloruro tiende a causar humedad persistente, eflorescencia y descascaramientos

en la superficie del concreto, por consiguiente, el agua de mar no se deberá emplear en casos

arquitectónicos, en que sea importante la apariencia.

En el concreto reforzado, el agua de mar aumenta el riesgo de corrosión del acero de refuerzo,por lo que en la práctica no es recomendable utilizarla en la mezcla. Sin embargo, en los casos

en que sea imposible evitar su uülización es necesario proteger la armadura con recubrimientosy uülizar concretos densos para evitar los problemas de corrosión.

El agua de mar ha sido utilizada en concretos masivos con resultados aceptables en resistencias,

dentro del límite del 85% anotado anteriormente, pero el mayor problema ha ocurrido cuando

el agua contiene algas u otras impurezas orgánicas.

Tabla 4.1. Composición típica del agta de mar

Cloruro de Sodio (NaCl)

Cloruro de Magnesio (MgClr)

Sulfato de Magnesio {MgSOo)

sulfato de calcio (casoo)

Cloruro de Calcio (CaClr)

Total sales disueltas

27.000

3.200

2.200

1.100

500

34.000fi*;a:¡¡:.¡- ::1*f r.*:* j+F¡er*"P.1- $

Aguas con ¡mpurezas o(gánicas o algas

Aguas coloreadas generalmente indican la presencia de material orgánico disuelto, el cual, al

igual que la presencia de algas en el agua de mezcla, üende a generar una gran inclusión de aire

y reducción de adherencia, con Ia consecuente pérdida de las resistencias mecánicas'

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CAPíTUL0 4 | &**a *r:'* ei **i':*ret* I TECNoL0GíA DEL CONCRETo - Tomo 1

Aguas con azúcar \

La presencia de azúcar en pequeñas cantidades 0,03 % - 0,15 Yo, por masa de cemento, en elagua de mezcla generalmente retarda el fraguado del cemento. Cuando la concentración seincrementa al 0,2Yo por

de cemento, el fraguado generalmente se acelera y si se incrementa aO,25yo o más, puede causar fraguado rápido y una sustancial reducción de resistencia a 28 días.Cuando es menos de 500 ppm de azúcar en la mezcla, generalmente no üenen efecto adversosobre la resistencia del concreto, pero al exceder esa cantidad, deberá probarse el üempo defraguado y la resistencia.

Aguas ácidas

Las aguas que contengan ácidos inorgánicos comunes, tales como el clorhídrico o el sulfúrico,en concentraciones inferiores a 10 000 ppm no tienen efectos adversos en la resistencia delconcreto. Sin embargo aguas naturales que contengan ácidos orgánicos, tales como, el húmico,son peligrosas para su elaboración, ya que pueden atrapar grandes canüdades de aire y ejercerefectos adversos sobre el endurecimiento. Se debe evitar las aguas ácidas con

valores depH

inferiores a 3.

Tabla 4.2. concentración tolerable de impurezas en agua de rnezcla (13)

Agido¡ inorgánicos (ácido sulfúrico)Aceite mineral (por maij ¿e cemento)Aguas con algasÁgúa de mar* Para concreto no reforzado

Azúcar

-Clóiuioi:* Estructuras con bajo potencial de corrosión y condiciones secas* Concreto pretensado+ Estructuras con e-lementos galvanizados y de alumínio

Hidiéxiao Ae ioAio 1pói masá de cemento) '

pH- --Sáles de hierroSales de magnesio, estaño,Sulfato de magnesioSulfáto de sodioSulfito de sodio

10,000 ppm2%

NO REEOMENDABLF

35.000 ppmNO RECOMENDABLE

20 ppm**5qa-sin:,-_-_

aQo ppm1.000 ppm3

30.000 ppm40.000 ppm

20.000 ppm500 ppm

- -r,,9-o-9pp *

L.2%0.5 "1"

2.ooo ppm

¡inc, cobre y plomo

6-8¿O-OO0 ppm

, 5oo ppm25.000 ppmtagdo $[m -

100 ppmIi

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Nota: El contenido máximo de iones combinados de calcio, magnesio, sodio, potasio, bicarbonato, sulfato,cloruro, nitrato y carbonato es de 20.000 ppm.

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GAPÍTUL0 4 | &*ua Fer* *l &r*cvaá* I TECN0LoGÍA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Aguas alcalinas

Aguas que tengan concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5% en masa de cemento, no

afectan las resistencia, siempre que no aceleren el fraguado; pero mayores concentraciones

pueden reducir la resistencia. Para algunos cementospueden

permitirse aguas con.concentraciónde hidróxido de potasio hasta de t.2 % de la masa del cemento, valor que puede ser peligrosopara otros cementos.

Por lo general, contienen unas 400 ppm de materia orgánica. Luego de diluidas en un buen

sistema de tratamiento, la concentración se reduce aproximadamente a 20 ppm o menos, que no

causa problemas al concreto.

En la tabla 4.2 se presenta un resumen de los valores máximos recomendados de concentraciones

de impurezas en el agua de mezclado y en la tabla 4.3 están los efectos de las impurezas sobre las

propiedades de concreto.

Tobla 4.3. Efectos negativos sobre el concreto si se superan los valores límitespermisibles de sustancias en el ogua

pH

Sustancias

solubles

Sulfatos

Ctorrrol

Hidratosde carbono

Sustanciasorgánicassolublesen éter

X

l

:

iX:rX

X

X

X

X

X

X

X

X

X: Causa efecto negativo ----: No causa efecto negativo

Ensayos sobre el agua

Con el objeto de evaluar la calidad del agua para la producción de concreto, se deben efectuarensayos que permitan verificar que no se modifican ni eltiempo de fraguado ni la resistencia.

La verificación del tiempo de fraguado se realiza de acuerdo con el procedimiento descrito en

la norma NTC 118 o ASTM C1-91, empleando la aguja de Vicat y el criterio de aceptación es que

éste no difiera en más de 30 min en relación a una muestra elaborada con agua destilada. La

153 i.i[Ctm'



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resistenc¡a se evalúa sobre unos cubos de mortero mezclados con bgua destilada y otroselaborados con el agua en cuesüón, siguiendo el procedimiento descrito en la norma NTC220 Y en la ASTM Cl-09, la resistencia mínima de los cubos hechos con el agua problemadebe ser el 90 % de la resistencia de los cubos elaborados con agua destilada. (Ver NTC

34se)Si los valores obtenidos con el agua en prueba están por fuera de los límites, es posibleque se cause perjuicio al concreto y por tanto se debe buscar otra fuente de suministro.Si la resistencia es menor al 90 To, pero superior alSO% de la resistencia de los cubos demortero testigo se debe contemplar la modificación de las proporciones de la mezcla.

También se acostumbra efectuar ensayos directamente sobre el agua para saber si es o noapta para la fabricación de concreto. Algunos ensayos normalmente especificados son losque se indican en la tabla 4.4.

Tabla 4.4. Ensayos sobre el agua de mezclado para concreto (5)

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Generalidades

Definición

Los agregados son el mayor constituyente del concreto, generalmente componen más del 70por ciento del material en un metro cúbico de concreto y son los que hacen que este sea unmaterial económico de construcción. En la elaboración de concreto de masa normal, usado enla mayoría de construcciones, los agregados frecuentemente son obtenidos de arenas naturalesy depósitos de grava. La fuente de materiales debe estar localizada a una distancia razonabledel sitio de trabajo y para su selección hay que tener presente que sus propiedades difierenconsiderablemente de una a otra. Cada una puede variar en la mineralogía de sus componentes

o las condiciones fisicas de sus parlculas, tales como, la distribución de tamaños, la forma y latextura. Todos estos factores tienen un efecto en el comportamiento del concreto.

Los agregados son cualquier sustancia sólida o partículas añadidas intencionalmente al concretoque ocupan un espacio rodeado por pasta de cemento, de tal forma, que en combinación conesta proporcionan resistencia mecánica, al mortero o concreto en estado endurecido y controlanlos cambios volumétricos que normalmente tienen lugar durante el fraguado del cemento, así

como los que se producen por las variaciones en el contenido de humedad de las estructuras.

La calidad de los agregados está determinada por el origen, por su distribución granulométrica,densidad, forma y superficie. Se han clasificado en agregado grueso y agregado fino, fijando un

valor en tamaño de 4,76 mm a 0,075 mm para el fino o arena y de 4,76 mm en adelante para elgrueso. Frecuentemente, la fracción de agregado grueso es subdividida dentro de rangos, talescomo, 4,76 mm a 19 mm para la gravilla y de 19 mm a 5l- mm para la grava. La selección deltamaño de agregado grueso para un concreto reforzado está en función del üpo de estructura y

separación de la armadura.

Origen de los agregados naturales

Son producto de procesos naturales que involucran condiciones especiales de temperatura ypresión, así como también, efectos de meteorización o intemperismo y erosión.

Estructura de la üerra

La división más simple de la estructura de la üerra se hace según la variación de las característi-cas fisicas, tales como, densidad y estado, en cuatro grandes zonas, a saber:

La primera es el núcleo centi-al, la cual casi con seguridad es sólida, no se conoce su com-posición, pero probablemente es ferro-níquel. La segunda está alrededor del núcleo central,probablemente compuesta también por ferro-níquel, pero üene propiedades de líquido a alta

temperatura. La tercera es el manto, que ocupa la mayor parte del volumen y está formado por

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CAPíTULo 5 I *.s¡¡:$*dq¡s * Ári¡ ¡;* | TEGNoLoGÍA DEL C0N0RET0 - Tomo 1

silicato de magnesio. El manto se conforma por tres capas que li"n"n diferentes propiedades

fisicas, la más importante de ellas es la denominada capa de baja velocidad, por cuanto permite

una fácil exploración geofisica. La cuarta es la corteza de la tierra, la cual üene un espesor que

varía desde 65 km bajo las montañashasta 5 km debajo del océano. Estas zonas se repi'esentan

en forma diagramáüca en la figura 5.1.

Figura 5.1; Estruétura de Ia tierra

Estas divisiones no tienen igual espesor y el material que las conforma es de diferente densi-dad.

Ciclo de las rocas

La actividad en el interior de la tierra es mucho mayor a lo que se puede imaginar. A través delas eras geológicas, se han presentado cambios que son responsables de la formación y transfor-mación de las rocas que se uülizan hoy en la elaboración de concreto.

Las rocas ígneas se han formado bajo la superficie terrestre a diferentes profundidades a partirdel enfriamiento de una solución fundida. También se han fundido y se siguen formando en laactualidad por consolidación de lavas expulsadas sobre la superficie terrestre.

Cuando estas rocas aparecen en la superficie de la üerra por desgaste de los materiales quelas cubren o por erupción volcánica, quedan expuestas en un medio completamente diferentede aquel en que se han formado y por acción de los agentes atmosféricos (agua, variación



GAPÍTULO 5 | &{;|r*qa**t r ¿íld*s I TECNoLoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

de temperatura, oxígeno, anhídrido carbónico), se descomponen, proceso conocido con el

nombre de me-teorización. A causa de este proceso, los materiales resultantes son movilizados

por agentes de erosión (agua y hielo) hasta ser depositados y posteriormente consolidados,

originándose así las rocas sedimentarias.

i pueden quedar sometidas a

temperaturas ylo Presioneselevadas, sufriendo alteraciones y

modificaciones en su estado sólido,

dando origen a las rocas metamórficas.Las rocas sedimentarias Puedenquedar expuestas a meteorización,erosión, transporte y acumulación, sus

materiales pueden ser compactadosy cementados, dando origen también

amás rocas sedimentarias. Esta

secuencia de fenómenos consütuye lo

que se denomina el ciclo de las rocas

(ver figura 5.2).

o Rocas ígneas

Consütuyen la mayor parte de la por-

ción sólida de la tierra y de ellas, comoquedó expuesto antes, se derivan los

otros grupos de rocas. Estas se formanpor el enfriamiento y solidificacióndel magma y dependiendo de la com-

posición de éste se clasifican en: áci-

Rogas

sedimentarias

H+P+S Rogas

metamórficas

M+E+T+D+S

M, MeteorizaciónC. Consolidación

E. Erosión

H. Calor

T. Transporte

P. Presión iI

Figura,5,2 Ciclo'de las rocas

das, intermedias y básicas. Según el lugar de formación se clasifican en: intrusivas y extrusivas o

volcánicas. Las primeras se forman a gran profundidad y las segundas en la superficie.

. Rocas sedimentarias

Están compuestas de material que proviene de la desintegración y descomposición por

meteorización y transporte, de las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. Estos materiales

son transportados por el agua y el viento a las zonas llamadas cuencas sedimentarias, y allí se

depositan, se consolidan y cementan, de forma tal que adquieren coherencia.

. Rocas metamórficas

Proceden de la transformación de otras rocas sólidas preexistentes en unproceso que

involucraaltas temperaturas y presiones en el interior de la tierra'

Petrografia y mineralogía

La calidad de los agregadob se puede evaluar mediante comparación con otros ya conocidos,

cuando se realizan exámenes visuales y análisis litológicos. Las técnicas para ejecutar el análisis

petrográfico se encuentran descritas en la norma ASTM C-295. Por otra parte, el carácter min-

eralógico de los agregados está dado por las caracterísücas mineralógicas de la roca madre de

D. Depósito

S. Solución

E?¿{cm



CAPÍTUL0 5 | &srega**s o Ár de* I TECNoL0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

donde provengan y pueden ayudar a conocer mejor la calidad Uel material en una situacióndeterminada' En este caso la norma AsrM c-294 describe los minerales más comunes de losagregados y los tres tipos de rocas ya mencionados.

Clasificación de los agregados

La clasificación de los agregados para concreto, generalmente se hace desde el punto de vistade su procedencia, tamaño y densidad.

Tabla 5.1. Clasificación de los agregados según su origen (13)

PORFIRíTICO

ApilitaDacita

FelsitaGranófiroQuerátofiroMicrogranitoPórfidoCuarzo - porfiritaReolitaTraquita

BASÁLTICOS

AndesitaBasaltoPorfiritas básicasDoleritasEpidioritaLamprófico-Cuarzo - doleritaEspilita

ARENISCA..

Arcosa

GrawacaAreniscaTufa

GÁBRICO

Diorita básicaGneis básicoGabroHornoblenda - rocaNoritaPeriodotitaPicritaSerpentina

ESQUISTOSO

FilitaEsquistoPizalraRocas fracturadas

CUARZOSOArcilla refractariay cuarcita cristalizada

AGREGADOS

ARTIFICALES

GRANiTICO

GneisGranitoGranodioritaGranulitaPegmatitaCuarzo - dioritaSienita

PEDERNALIO

HorstenoPedernal

HORNO FÉLSICO

Rocas metamórficas,excepto mármol

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CALIZADolomitaCaliza

Mármol

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cAPíTUL0 5 | &sr*r;r*l}s a Árid*s I TECNoLoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Clasificación según su procedencia

Pueden ser naturales o arüficiales. Los agregados naturales se obüenen de la explotación de

depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de río), o glaciares (cantos rodados) y de can-

teras de diversas rocas y piedras naturales. Los agregados arüficiales son los que se obtienen apartir de procesos industriales, tales como, arcillas expandidas, escorias de alto horno, clinkery limaduras de hierro, entre otros.

La clasificación más difundida basada en el origen de los agregados, es la norma británica No.

812 denominada <método para muestreo y ensayo de agregados minerales, arenas y rellenos>,que los divide en once grupos. En la tabla 5.1 se enumeran y se da información de las rocas que

conforman cada grupo de los agregados naturales.

Esta clasificación no implica que estas rocas se puedan emplear para determinado propósito,y por lo tanto, para cada uso que se le pretenda dar es necesario realizar los ensayos descritos

en las normas de cada país.

Clasificación según su tamaño

La forma más empleada para clasificar los agregados naturales es según su tamaño, el cualvaríadesde fracciones de milímetros hasta varios centímetros en sección transversal. La distribuciónde tamaños se conoce con el nombre de granulometría. La clasificación más general del

agregado para elaborar concreto según su tamaño se muestra en la tabla 5.2 donde se indican

los nombres más comunes.

Tabla 5.2. Clasfficación según el tamaño (13)

o,oo2 - 0,074(No.200)

Fracción muy finaLimo

4,075 - 4,76(No.200)- (No.a)

4,76 - r9,1(No.a) - B/4"J

19,1" - 50,8(3/4") - (2"1

Arena

Gravilla

Grava

RajónPiedra bola

i:d,ffi.3atia;:yitFqf trry| +:1 "ü{::;il;:1 q.r.:aY::t 9rar:11

Agregado fino

Agregado grueso

lj*it-¡1.r¡ri 9:Y¡f 5: rPj s :a jr-¡¡: f g*a"i l::':n1{:-a9.."r

< 0,002

50,8 - L52,4(2"\ - (6")

> t52,4(6")

Arcilla

,¿ l(-f-Lo-s

i:.:Eo.



CAPíTULo 5 | &{;x*q***r * &rid*s I TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

El contenido de arcilla y limo en una mezcla de concreto, es un factol que se debe limitar porquecuando hay un exceso de las mismas, hace que sean mayores los requerimientos de agua y pu-eden restar adherencia entre el agregado grueso y la pasta de cemento.

Clasificación según su densidadSegún la densidad, que es la propiedad que relaciona la cantidad de masa con el volumen queocupa, se pueden clasificar tanto los agregados naturales como los artificiales y se hace en tresdiferentes categorías, como se muestra en la tabla 5.3.

13 - 100 | Pizarras expandidas i Concretos livianosLIVIANO 480 - 1300 esquistos,escoria, i estructurales

500-l-350 arcilla

NORMAL 1300 - 200

:i::,iJi{3:d:sr¡* i¡:f¡ : j :r r<:}r* : 1:1níltr4]:si:tF; :4r¡::tr:':..:l

Arena, grava, piedra i Obras en concreto2000 - 2500 i triturada, clinker, i en general arena,

escoria de fundición 1 grava, piedraj

J

I. .l.-."."

t

1

I

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If

Ill

t

-,1"* ,

Barrita, limonita, Concreto paramagnetita, limadura , macizos de

PESADO 2000 - 5600 > 2500 , de acero, hemaüta : anclaje, para

Propiedades de los agregados

Las propiedades de los agregados dependen en gran parte de la calidad de la roca madre de lacual proceden, por lo que para su evaluación, el examen petrográfico es de gran utilidad. Sinembargo, es posible conocersus propiedades por medio de ensayos de laboratorio, determinadospor organismos normalizadores, tales como el ASTM.

Criterios para la elección de los agregadosDebido a que las propiedades de los agregados empleados en la elaboración de concreto afectanlas características de este, es importante seleccionarlos cuidadosamente, teniendo en cuenta lossiguientes puntos:

. Carácter del trabajo

. Condiciones climáticas

. Factores que afectan la durabilidad. Economía

M{Mf3

Tabla 5.3. Clasificación de los agregados segzin su densidad (t 3)



CAPíTULo 5 | ágr*ga*** * t'.i¿*t't I TECNoLoGíA DEt C0NCRET0 - Tomo 1

Carácter de trabajo: las condiciones que deben cumplir los agregados para presas de concreto,son diferentes a las que se usan para pavimentos en este material. En las presas, las propiedades

importantes del agregado son las que üenen efecto en el contenido de agua de la mezcla y las

propiedades térmicas del concreto resultante. En pavimentos, la resistencia a la flexión es lomás importante por lo cual la forma de las partículas toma mayor significado. La eficiencia de los

sistemas de colocación depende también de las propiedades de los agregados.

Condiciones climáticas: especial atención se le debe prestar a la mineralogía y solidez de los

agregados usados en concreto colocado en medios ambientes agresivos, con el objeto de pre-

venir problemas de rompimiento o deterioración.

Factores que afectan la durabilidad: en condiciones de abrasión y erosión severas, son los

agregados los que proporcionan la resistencia y no la matriz de cemento, por lo cual en estruc-

turas hidráulicas o de drenaje, las caracterísücas más importantes de ellos son la dureza, formade partículas y granulometría.

Economía: los factores económicos que se deben considerar en la selección de los agregadosson:

. Efecto del costo del agregado sobre el precio del concreto basado en la calidad del

agregado.

Efecto del agregado sobre los costos de construcción asociado con la facilidad y velocidad de

colocaciór,.

Costo de juntas u otras medidas de diseño necesarias basadas en las propiedades del agregadoy el concreto.

Costo de mantenimiento y reparaciones de acuerdo con la velocidad en que un concreto con

diferentes agregados se deteriora en un determinado medio ambiente.. Uso de concreto de "menor calidad" donde la "poca calidad" podrá proporcionar adecuada

durabilidad.

Toma de muestras y recepción del producto

Los ensayos para determinar las propiedades de un lote recibido o en existencia de agregado,

se practican sobre pequeñas muestras, que deben ser representativas de la totalidad de los

agregados, razón por la cual se tienen que tomar precauciones que permitan afirmar, con ciertogrado de confianza, que las propiedades de la pequeña muestra son las que presenta el resto de

los agregados.

El muestreo se define como la operación de remoción de una parte, conveniente en tamañopara el ensayo, de un todo que es de un volumen mucho más grande, de forma tal que la pro-

porción y distribución de las calidades a ser ensayadas son las mismas en la parte removida y el

volumen total.

La norma NTC 129 y ASTM D75 expone algunas técnicas para el muestreo que son efecüvas

para asegurar que las muestras de ensayo de agregados sean representativas del suministro de

volumen del cuat son obtenidas. Ya que las condiciones de almacenamiento del agregado y los

medios por los cuales se pueden obtener las muestras varían, se presentan varias formas para

muestreo.

¡ )C( )+_^ 'er l



CAPíTULO 5 | Ágr***d*n r: Ar**t l TECNoLoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

De igual importancia para obtener muestras no sesgadas, representJüvas, es asegurar que elmanejo y envío de las muestras se lleve a cabo de manera que no ocurra la contaminación odegradación de las calidades del materíal y que la idenüficación de las muestras se mantengatodo elüempo.

En ocasiones, se vuelve necesario muestrear materiales para agregados en condiciones nocubiertas por la norma NTC 129 y ASTM D75. Cuando se encuentran estas condiciones, todas laspartes (incluyendo el productor) deben reunirse y acordar el plan de muestreo a ser empleado.En cualquier caso, es importante que el técnico tenga siempre presente que la muestra debe serrepresentativa y tome algunas precauciones para que los resultados de los ensayos tengan un altogrado de confianza. Un ejemplo de un procedimiento cuidadoso consiste en usar un cucharón enlugar de una pala, para evitar que partículas de algunos tamaños se caigan al levantar la pala.

La muestra principal está compuesta por varias porciones, tomadas de diferentes partes deltodo' El número mínimo de estas partes, llamadas incrementos, es de 10 y su masa combinadano debe ser menor que las cantidades de la tabla 5.4, para partículas de diferente tamaños. Noobstante, si la muestra es variable

oestá

segregada, se deberán tomar más incrementos y, porconsiguiente, la muestra será mayor.

Tabla 5.4. Masas mínimas de las muestras para ensuyos (5)

<5

5-25>25

13

25

50ilji:i r: r?:irri :..:;r::':: :,:.:.::: la ::: ii:i;:a:rl i:r n:4. -i :elrii:rlr

Formación de la muestra para el laboratorioComo se puede apreciar en la tabla 5.4, la muestra principal puede ser bastante grande,especialmente cuando es necesario conocer las propiedades del agregado grueso, de modo quees necesario reducirla antes del ensayo. En todas las etapas de reducción es preciso retenerel carácter representaüvo de la muestra, con el objeto de que la ensayada, tenga las mismaspropiedades de la principal y en consecuencia, las del agregado general.

Existen tres formas de reducirel tamaño de la muestra, cada una de las cuales, resutta dela división de esta en partes similares: {1) partición por cuartos, (2) partición por mitades y

(3) muestreo de pequeñas muestras. Las normas NTC 3674 y ASTM C702 describen los tresmétodos.

Parüción por cuartos: la,muestra principal se mezcla hasta que tenga aspecto uniforme, en elcaso de agregado fino se humedece para evitar la segregación. El material se amontona en formade cono y a continuación se revuelve con una pala p-.ru=forrn"r de nuevo un cono. Esto se repitedos veces, depositando siempre el material en la cúspide del cono, de modo que la caída departículas se distribuya uniformemente sobre la circunferencia de la base.

n*

ñffi



CAPiTUL0 5 | Atr*g*dr:r + árt*rr I TECNoL0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

El siguiente paso consiste en aplanar el cono y dividirlo en cuartos. Se descartan dos opuestos,para que los otros dos formen la muestra, o, si todavía es demasiado, se reduce mediante unanueva repartición. Es importante hacerlo cuidadosamente para que todo el materialfino quedeincluido en el cuarto correspondiente.

Parüción por mitades: la reducción de la muestra mediante este proceso requiere de un aparato,el cual consiste en una caja con divisiones verticales paralelas, con descargas alternadas a la

izquierda y a la derecha. Las dos mitades se recogen en dos cajas colocadas bajo las salidas a

cada lado. Se descarta una mitad y la otra se somete al mismo proceso hasta que la muestra se

reduzca al tamaño deseado.

Dos situaciones son importantes de considerar: 1-) el proceso mecánico de verüdo y movi-mientodel agregado puede causar una pérdida de polvo y por lo tanto el agregado fino debe ser llevadoa la condición saturada y superficialmente seca antes de la reducción,2) las muestras con relati-vamente pocos agregados grandes y aquellas en que predomina la presencia de un solo tamaño

Figura 5.3. Cuarteador de agregados

pueden no ser reducidas por este métododebido a la imposibilidad de obtener una

muestra representaüva. En tales casos,puede ser necesario ensayar la muestraentera con el fin de obtener informaciónválida.

Muestreo de pequeñas muestros.' estemétodo sólo se utiliza para muestras dearena saturada y consiste en seguir lospasos iniciales de cuarteo para formar uncono, el cual es aplanado con la pala hasta

lograr un espesor y diámetro uniforme, de

forma tal que cada cuadrante contenga

una muestra representativa del material.La muestra se obüene seleccionando y ex-

trayendo con una cuchara por lo menos 5

porciones de material aleatoriamente de

diferentes lugares de la pila miniatura.

Propiedades quím¡cas

Las exigencias químicas que se deben hacer a los agregados para evitar su reacción en la masa

del concreto, son las de evitar sustancias presentes agresivas y componentes geológicos o

mineralógicos agresivos, entre los cuales el más frecuente parece ser la sílice acüva.

o Epitaxia

La única reacción química favorable de los agregados, conocida hasta el momento, es la llamadaepitaxia. Da mejor adherencia entre ciertos agregados calizos y la pasta de cemento, a medidaque transcurre el tiempo.

o Reacción álcali-agregqdo

La sílice activa, presente en algunos agregados, reacciona con los álcalis del cemento producíendo

expansiones, destrucción de la masa y pérdida de características resistentes. Las rocas que por.

lo general la conüenen son las silíceas, como el pedernal (con ópalo y/o calcedonia), calizas y

ti{-/t-)re tó



CAPíTUL0 5 | &gr+:g**** * Árid*; I TEGN0L0GíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

dolomitas; y las volcánicas ácidas e intermedias, como las riolitas, látitas, dacitas, andesitas y susrespecüvas tobas.

Para detectar la presencia de sílice activo en los agregados, es necesario efectuar ensayos de

reactividad potencial por el método químico descrito en la norma NTC 175 y en la ASTM C289, elensayo de expansión del mortero por el método de barras descrita en la norma ASTM C227 o porla de reacüvidad potencial a los álcalis que se describe en la norma ASTM C586, las cuales debenir acompañadas de un detallado análisis petrográfico de acuerdo a la norma ASTM C295.

Propiedades fisicas

Las propiedades fisicas que üenen mayor importancia en el comportamiento mecánico de lasmezclas de concreto son: granulometría o gradación, densidad, porosidad, masa unitaria yforma y textura de las partículas.

o Granulometría o gradación

Es la composición,en

porcentaje,de los diversos tamaños de agregado en una muestra. Estaproporción se suele indicar; de mayor a menor tamaño, por una cifra que representa, en peso, el

porcentaje parcial de cada tamaño que pasó o quedó retenido en los diferentes tamices que seusan obligatoriamente para tal medíción.

Para obtener un buen concreto, es necesario que la mezcla de la arena y de la piedra logreuna granulometría que proporcione masa unitaria máxima, puesto que con esta condición elvolumen de los espacios entre partículas es mínimo y por consiguiente la cantidad de pastanecesaria para pegarlas y para llenar los espacios entre ellas será mínimo, lo cual dará lugar auna mezcla de mejores condiciones técnicas y además, económica.

El tamaño de un agregado se define mediante el empleo de un tamiz de referencia. El tamañomáximo corresponde a la abertura del menor tamiz de la serie de tamices que permite el paso del

too % del material y el tamaño máximo nominal es el de la abertura del tamiz inmediatamentesuperior a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del 1,5%o más. En la prácüca, lo queindica el tamaño máximo nominal es el tamaño promedio de partículas más grandes que haydentro de la masa del agregado. La mayor uülidad de este factor con respecto al anterior, estribaen que eltamaño máximo nominal define mejor eltamaño de las partículas más grandes de lamasa de agregados en su fracción gruesa, mientras que el tamaño máximo sólo indica eltamañode la partícula más grande que hay en la masa, la cual en algunos casos puede ser única.

El tamaño máximo nominal de la piedra que se va a usar para fabricar concreto tiene importanciaporque se relaciona con la facilidad y posibilidad de llenar los moldes o encofrado, y iorqu" ,urelaciona con la resistencia del concreto.

En primer término se enüende que una masa que contiene piedrasmuy

grandespuede llegaral caso de que estas llenen toda la sección o gran parte de ella, o que no puedan pasar entre las

varillas. Por eso, tales condiciones geométricas dominan la decisión sobre el tamaño permisible,exigiéndose como tamaño máximo la quinta parte de la dimensión menor entre los lados de laformaleta, o un tercio de la profundidad de las losas, o los tres cuartos de la separación de lasvarillas más cercanas, la menor de las tres condiciones. La otra razón es su influencia sobre laresistencia.

Como el tamaño máximo no puede definir de manera garanüzada una granulometría, el valornumérico de este en tecnología de concreto casi no se usa. Razón por la cual, si no se dice lo

ÑM4



CAPÍTULo 5 | irrr*ga*.:s I i,:d*s I TECN0L0GiA oEL C0NGRET0 - Tomo 1

contrar¡o, cuando se hable de tamaño máximo en las especificaciones granulométricas, se debe

trabajar con eltamaño máximo nominal.

La experiencia en el conocimiento de granulometrías de materiales ha llevado al plan-teamiento

de índices recomendados, dando origen así a las(curvas))

o a las(zonas))

de granulometríaventajosas. Estas indicaciones sirven para seleccionar materiales que ofrecen ventajas de com-

portamiento desde el punto de vista de la gradación. Con materiales que tengan curva de gra-

dación diferente en algo a Ios índices recomendados, se puede llegar a obtener una mezcla' Esto

permite emplear; en la mayoría de los casos, los agregados de cualquier zona geográfica donde

se esté trabajando, aunque en ocasiones se llegue a hacer imprescindible mezclar tres tipos de

agregados (grueso, medio y fino) para obtener una aceptable granulometría de la mezcla.

Lo importante es emplear agregados que mantengan constante su curva granulométrica, a través

de los sucesivos despachos de material, evitando con ello cambios sorpresivos o bruscos en el

comportamiento de la mezcla.

La granulometría se relaciona directamente con la facilidad de colocación del concreto, y con

laslesistencias mecánicas a través de las diferentes posibilidades de densidad o compacidad,aunque el acomodo de las partículas en la mezcla no sólo depende de ella, sino de la forma y tex-

tura de los granos. La granulometría que garantiza la máxima densidad, no permite buena mane-

jabilidad en estado fresco, y la granulometría de la arena, üene mucha mayor influencia sobre la

trabajabilidad que la del agregado grueso, en razón de su mayor valor de superficie específica.

Se discute mucho acerca de las ventajas y desventajas de las granulometrías conünuas (que

üenen material retenido en cada tamiz sucesivo de ensayo), y las discontinuas (donde solo al-

gunostamices retienen material). Desde'el punto de vista de las resistencias a la compresión,

mezclas de gradación disconünuas, pero bien estudiadas, ofrecen elevadas resistencias. Desde

el punto de vista de la trabajabilidad, el exceso de retención en uno o varios tamices hace que lás

mezclas se comporten como si no tuvieran suficiente pasta, por lo cual algunas especificaciones

recomiendan no emplear agregadosque retengan en algún tamiz más del 40%'En todo caso,

se obüene mejor trabajabilidad cuando, por encima de las recomendaciones granulométricasy de proporción de los agregados en total, se abusa ligeramente de cierto contenido de pasta

cementante.

Granulometrías conünuas tendiendo a los finos exigen mayores contenidos de agua y de cemen-

to. Granulometrías conünuas tendiendo a los gruesos tienen inclinación a las segregaciones.

Análisis granulométr¡co

La operación de separar una masa de agregado en fracciones de igual tamaño, consiste en

hacerla pasar a través de una serie de tamices o cedazos, que tienen aberturas cuadrad'as y

cuyas características deben ajustarse a la norma NTC 32'

La denominación de los tamices antes se realizaba teniendo en cuenta el tamaño de la abertura

en pulgadas para los grandes y por el número de aberturas por pulgada lineal para tamices

r"norá, de I/S de pulgada. De tal manera, que por ejemplo el tamiz No.200 üene 200 x 200

huecos dentro de una óulgada cuadrada con abertura de 0.074 mm cada uno' Hoy en día, la

designación de tamices se hace de acuerdo con la abertura de la malla, medida en milímetros o

en micras. \

La serie general de tamices se basa teóricamente en que la abertura de un tamiz está en relación

t:or/Z con respecto al siguiente tamiz. Sin embargo, hoy en día, la serie completa está dada por

la serie R 40/3 de la lSo (lnternational standards organizaüon).

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CAPÍTUL0 5 | á6r*g*dr:s * Á¡i*+r I TECN0LOGÍA DEL CoNCRETO - T0m0 1

La norma NTc 32, incluye algunos tamices intermedios que no cumülen la relación 1:or/2 pero seemplean con alguna frecuencia para evitar intervalos muy grandes entre dos tamices consecuti-vos. Esta serie se indica en la tabla 5.5.

Para fines prácticos,la serie de tamices que se emplea en agregados de concreto se ha estableci-do, de manera que la abertura de cualquier tamiz es aproximada-

mente la mitad de la abertura del inmediatamente superior. Estoes una relación L:2, la cual fue establecida por primera vez porAbrams, en eljuego de tamices americano Tyler. Esta se indica enla tabla 5.6 y de manera análoga a la anterio; se incluyen algunostamices que no cumplen la relación 1-:2 pero que son de uso fre-cuente para determinar mejor la granulometría de un agregadoen su parte gruesa.

La operación de tamizado, debe ejecutarse de acuerdo con lanorma NTC 77 y ASTM C136 en la cual se describen el tamañode la muestra a ensayarse y los procedimientos adecuados para

realizar el análisis. Los resultados de este generalmente se expre-san en forma tabulada, como se muestra en la tabla 5.7.

Columna (1) Se indica la serie de tamices deseada, en ordendescendente. (En la tabla 5.7 se indican algunos a manera deeJemplo).

Columna (2) Se indica la masa retenida en cada tamiz Xi.

Columna (3) Cada valor Xi de la columna (2) se expresa comoun porcentaje de masa total de la muestra Xt de acuerdo a lasiguiente expresión: Figara 5.4 Serie de tamices para

agregados de concretc¡

:xiYi = x100XT

Columna (4) Se muestra el acumulado de los porcentajes retenidos en cada tamiz de acuerdocon la siguiente expresión:

7i = Yi

De tal manera que, por ejemplo Z =y1_,22,=

yj_ + y2,23

=yI+yZ,+ y3,

y así sucesivamentehasta llegar aZn = IOO%.

Columna (5) con base en el porcentaje retenido acumulado en cada tamiz se puede determinarel porcentaje acumulado que pasa también por cada tamiz. Como el porcentaje retenido acumu-lado es elcomplemento para llegar al too% del porcentaje que pasa, este último fácilmente sedetermina según la siguiente expresión:

8;S

ti = 100 7i



0APíTUL0 5 | *6r*ga*** * i:+ti*,zts I TECNoLoGíA DEL C0NCRET0 - Tomo 1

Tabls 5.5. Denominación y aberfura de tatnices (13)

150 mm125 mm106 mm

*9ó mm/5 mm63 mm53 mm --*4 mm

37,5 mm3L,5 mm

26,5 mm*12,q Ám19,0 mm16,0 mm13,2 mm*

,-:

' ,:-

¿¿,4mm

16,0 mm

f f"Z mm

8',0 mm

5,6 mm

4,80 f,nm

I,UU MM

1.,40 mm

J.,0_0 mm

7lA um

355 ¡im.::-

250 pm

180 pmI2'5 pm

90 ¡rm.' ' '-:63 ¡rm

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R¡W*-lwiF:f{:q:¡S.{{

107,6 mm101,6 mm90,5 mtn76,Lmm6{,0 mm53,8 mm50,8 mm45,_3_ mm38,1mm32,0 mm

26,9- mm25,4 nm22,6 mm1"9,0 mm1"6,0- rnm13,5 mm12,7 mm11,_2 mm9,51 mm8"00, mm6,73 mm6,35 mm5,66 mm4,76 mm4,0*Q mm3,36 mm

2,83 mm2,-38 mm2,00 mm

, ' '' ''-.:4,24"

4"3 r/r,,

3"2/r'l

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No7No8No 1"0

No l_2N" 14N" 16N".l_8N:20No 25N" 30No 35No 40No 45Ni s0N" 60N'70N" 80N" 100

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1

11"2 mm9,5 mm8,0 mm6,7 mm

5,-6 mrn4,75 mm4,00 mm3,35 mm

2,80 mm2,36 mm2,00 mm1,70 mmL,40 mm1-,1-8 mm1,-00 m¡

850 ¿4m7tO pm6-00 Um500 ¡¡m425 pm35-5 ¡rm3-00 ¡¿q250 ¡rmn2 um1809m1-50 ¡rmlZS amL06 pm

90 ¡;m75 ¡lm63 gm53 ¡rm45 pm38 ¡:m

1,68 mm1,41- mm1-,L9 mm1,00 mm

84L Um

,No 3 /,No4N:5No6

No7No8No l_0NO L2N'L4No L6N'18N:20N'25N," 30,No 35No 40N" 45N" 50N'60N" 70

No 80No 100N'120N'140N'170N9 200N'230N'270N'325N'400

5óosm..... LJJ¿.14.t.1.-t l; 500 m i

i 42oum iI 345pm i

¡ 297pm ii 250sm iI 210 m ;

t 177um i

I L4epm iI I25Pm ;

I 105pm I

I 88gm ¡I 74um l

I 63um i

' I 53¡rm t'; 44pm it, 37um I

,. ,.n l' ,

707 pm595 gm500 ¡im424 pm3-45 pm297 Um254 pm210 gm

I77 pmL49 pm 25 pm105 pm

88 gm

N'1"20N'J-40N" 170N:200N'230N" 270N" 325

..,,-::,.1.:-:

lI

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.uo..l.**u :i4$l:ls: 51ryj.1${'$'*¿:{¡*+r:igl'¡to}*::jli

Nota: * Tamices que no cumplen con la relación 1:o{2

tELmb¡ ri



CAPíTULo 5 | Ágr*g*d*r r &¡idcs I TECN0I0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo f

L50.0 mm. lis.ó mm* f fZ.O mm-;

llo.o mm* goomm

iS.ó mm

"15O:S mm37.5 mm

19.0mm*l.32mm

9.5 mm

25.4 mm , I,

Tabla 5.6. serie de tamices más usuales en agrelados para cona"eto (13)

6"5i'

4%".-"--"""-"101.6

gÓ.s

ie,t_gm50.8

áe.r mm

-^- *-- --." --t.'''--

t

a

...... a ; -2.36 mm , 2.3t mm ño.8

......1 i Ilu.JU

_rl-o-pp i L4e mm i ñó. roói

Nota: * Tamices que no cumplen con la relación 1:2

19.4 mm1.2.7 Ám :

iY1

3/ r,

i),

t1t2

ti

38.125.4

ie.b

1%1.

z//4

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Iz2tZ3

1,2.7

9.51

4.i'6Fondo

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x4 z4

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Tabla 5.7. Determinación de la granulontetría de agregados para concreto (..3)

&u

ffiffi



CAPíTUL0 5 | ágr*g**e* ü ¿rids$ I TECN0L0GÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

El porcentaje acumulado que pasa es el que se utiliza para representar gráficamente las curvas

de granulometría.

Curvas de granulometría o gradac¡ón

En el ensayo para conocerla, se toman los datos numéricos de los porcentajes en masa que pasan

por cada uno de los tamices y para mayor facilidad de compresión, comúnmente se presentan de

manera gráfica mediante la curva de granulometría o línea de cribado.

En la gráfica de granulometría, sobre el eje de las ordenadas se representa el porcentaje

acumulado que pasa a través de los tamices en escala aritmética. Sobre el eje de las abscisas

se indican las aberturas de los tamices, generalmente en escala logarítmica y algunas veces en

escala aritmética. Dando así origen a lo que se denomina curva granulométrica del material,

como se ilustra en la figura 5.5.

La línea quebrada que une los puntos de la curva granulométrica,'es un medio identificativo del

materialy de su composición, de tal forma que es posible deducir, por la experiencia de los casos

anteriores, toda una serie de propiedades.

0

100 80 4 2 10.8

Diámetro (mm)

ottt(uo-(t)6u¡-o(u

E60o

¡C(E

840fc(u'ctso 20o\

GravaArena

Gruesa Media Fina ps.dül

t9.*^'-"ssssxrr+ +_ ++ ++ ++ + + *+

/E["b

108

Curva granulométrica

:-r'

i*n i



CAPíTULo 5 | Acrr****r e i¡yi*r::: I TECN0LoGíA DEL CoNCRETo - Tomo l

Módulo de finura \

Es un índice, para determinar caracterísücas granulométricas de los agregados, Se acostumbraa usar en referencia a las arenas, aunque su principio teórico se extiende a cualquier materialgranular.

Este módulo fue inicialmente sugerido por el ya legendario Abrams.El módulo de finura se define como el número que se obtiene al dividir por 100 la suma de losporcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie normalizada. El valor de este módu-lo es mayor, cuando el agregado contiene granos más gruesos y decrece cuando el agregado dis-minuye de tamaño. Se interpreta, como la indicación del tamiz en que, supuestamente, quedaríaretenido o pasaría el5A% del material.

Para ello se debe dar el N" L al tamiz meno1 y luego ir haciendo crecer ese número, que seráal módulo de finura, conforme se van sucediendo los variados tamices mayores de la serie quese esté empleando. Como se puede comprender, conocer el módulo de un material no da unaidea de la granulometría del mismo, sino la relación a un tamiz intermedio donde se cumple lacondición

citada. Por esa razón, puede haber agregados de una granulometría muy diferente ytener todos ellos el mismo módulo de finura. El uso de este índice de calidad üene mayor apli-cación en aquellos casos en que los agregados que se estén usando cuenten con una aceptablegarantía de que sus granulometrías, al momento de la venta, cumplen con alguna especificaciónconvenida. En tal caso, ligeras modificaciones del valor de módulo puede servir para detectariambién otros cambios en esa granulometría esüpulada.

Teorías sobre granulometrías continuas ¡deales

Muchas son las investigaciones que se han desarrollado acerca de lo que es una buena granu-lometría de agregados para concreto. La mayoría se basa en la capacidad de acomodamiento ycompactación de las partículas (compacidad) dentro de un volumen dado, para lograr la máximadensidad y

con esto la máxima resistencia. Sin embargo, como se verá más adelante, esto con-duce a mezclas poco trabajables en estado plástico. A conü-nuación se presentan las principalesteorías sobre el tema:

o Gradación de Fuller y Thompson

La gradación ideal más conocida es la curva de Fuller-Thompson, la cual ha servido de punto deparüda a todos los desarrollos teóricos de curvas de granulometría y está dada por la siguienteecuación:

, p = 100(d/Dl',,

' ., : .:..: ,: r r1..1'ti i: r.r,::.?l::.: ir: ..,

Donde, P es el porcentaje de partículas que pasan el tamiz de abertura d y D es el tamaño nomi-nal máximo de los agregados. Los valores numéricos correspondientes a las diferentes curvas decada tamaño máximo se presentan en la tabla 5.g.

Los agregados según la ecuación de Fuller-Thompson para producir máxima densidad, dan lugara mezclas ásperas y poco manejables en estado plástico, debido a la falta de finos, en especialpara concretos con bajo contenido de cemento, pero con frecuencia se usa debido a su simplici-dad y a que produce buenos resultados.

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76,1 ¡ 3; L00,0; , ¡ : 1

38,t '/,70,7.81]6.100,g:.."':25,4.'1';57,8.7o,7l81,61-09|0..

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GAP|TUL0 5 | ftit¡r*adae * &ii*::r I TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

Tabla 5.8. Gradaciones ideales Fuller - Thompson de agregados parq concretoen porcenlaje que pasa (l 3)

Grodqcíón de WeymouthEsta ley de gradación, se basa en que las partículas finas de un solo tamaño deben tener unespacio suficiente para moverse entre las partículas grandes y se resume en una ecuación similara la de Fuller, cuya expresión general es:

P = L00 (d/D)"

En donde:

Porcentaje que pasa por el tamiz (d)

Tamaño máximo del agregadoExponente que gobierna la distribución de las partículas y es función del agregadogrueso

En una invesügación adelantada por Juan F. García Balado, se dan los valores de n como unafunción del tamaño, los cuales se presentan en la tabla 5.9.

De acuerdo con lo anterior \e obüenen las granulometrías ideales mostradas en la tabla 5.10.Sin embargo, se ha observado que estas gradaciones dan lugar a mezclas con excesos de finos(pastosas), por lo cual requieren de un alto contenido de agua y cemento para una mismaresistencia.

p=

=n=

i"71 L{cn



CAPíTUL0 5 | &üregadG* * Árisss I TECN0L0GíA DEt G0NCRET0 - Tomo 1

Tabla 5.9. valores de n para Ia ecuación de weymouth enfuncíón del tantaño d (13)

> 4.76

0.305

: Tamaño d i

; (mm)i

i***-** ---"-""-"-*- -i

76.r t9.I

0.292

Tabla 5-10. Gradaciones ideales de Weymouth para agregados en porcentaje qtre pasa (13)

Otras teorías de gradación

La práctica ha demostrado que al tomar un valor de n = 0.5 se requiere de una mayor energía decompactación para lograr una atta masa unitaria y una alta resistencia. Es por ello, que se debenemplear valores sustanciales menores de n para lograr la más alta resistencia, con menor energíade compactación. En la figura 5.6, se puede

apreciar que la más alta resistencia de un concretoen función de su granulometría se obtiene para un valor de n = 0.45, empleando métodostradicionales de compactación. Por tales moüvos, sánchez De Guzmán, sugiere la siguienteexpresión como curva ideal de gradación de agregados, en función de eliminar la aspereza,mejorar la manejabilidad y obtener la más altas resistencias en una mezcla de concreto.

p = 100 (d/D)""i:ll:l:i:li ?-1i1tl:tÍi;1j:1i:t:y :f :y:.;t-t li":.::

MM

at,



0APÍTUL0 5 | &ge*gad*s s *rid*s I TECN0LoGíA DEL C0I'ICRETO - Tomo 1

Para este efecto, cas¡ todas las especificac¡ones granulométricas contemplan dos curvas. La

primera, define el límite superior y la segunda el inferior, dentro de las cuales cualquier granu-

lometría es buena. Las normas NTC 174 y ASTM C33, especifican un par de curvas límites para

agregado fino, que deben utilizarse para concreto (no para mortero) y 10 pares de curvas para

agregados gruesos según su tamaño máximo nominal.

En las tablas 5.13 y 5.14 se indican estas especificaciones. La gradación del agregado fino que se

uüliza en morteros de mampostería está especificada en la norma NTC 2240 y es más fina que la de

la arena uülizada en concreto, por razones obvias. Esta gradación se muestra en la tabla 5.15.

Tabla 5.13, ReEtisitos de granulontetría de agregado fino para concreto según NTC 174 (ASTM C 33)

9.51:

4.76 :

9,5?s "" j0.297

r

0.149;

318No.4

zlq i No.91.19 I No. 16

, 100:

95 - 100

: 80 - 1-00

¡ 50-85-'",'------- -+--"-'-: 25-60

j 10-30, 2-LO

No,30.,No.50No. ioo

:+'s+pwrryltrw,e.¡¡-¡q¡¡¡gq¡e iEs':t*'i4''1¡ j'{l r.1":s ". i *;".,]q/rkiiÉ?t:i?r-+ .¡:.:9ia54:ltl#jn¡tS$5 t:1$ryqi¡:$1ie: F;i-':itff ¡+¡¡lgryr::r¡gj+¡i

Tabla 5.14. Requisitos de granulometría de agregado grueso para colxcreto según NTC 174 y ASTM Cj3

a,{r-:.F,



CAPíTULo 5 | Agr*g*das * Árid*s I TECNoL0GíA DEL C0},|CRET0 - Tomo 1

Tubla 5.15. Requisitos de granulometría de agregadófino para mortero segúnNTC 2240 y ASTM CL44

o Forma de las partículasLa forma del agregado depende mucho del tipo de roca que lo originó, ya que para ciertaspiedras resulta determinante el sistema de clivaje, las posibles fracturas en la roca y su estado demeteorización. Las arenas, por su propio origen geológico, suelen ser de forma redondeada, peroóabe recordar que es posible obtenerlas mediante trituración, y en este caso la forma tambiénva a depender de modo importante del sistema o maquinaria que se use para la fragmentaciónde la roca original en la producción de arena.

La clasificación más utilizada para definir la forma de las partículas del agregado, es descrita enla norma británica 8.5.812, como se indica en la tabla 5.16.

Totalmente desgastada por el agua o completamente limitada por frotamiento

lrregular natural o parcialmente limitada por frotamiento y con carasredondeadas.

rregular

Tabla 5.16. Clasificación de las partículas según su.forma (13)

Posee caras bien definidas, que se forman en la íntersecciónmás o menos planas

Mater¡al en el cual el espesor es pequeño en (laminar) relación con los otrasdos simensiones

de carasngular

Escamosa

Elongada

;;.,;;,,y elongada

Material normalmente angular; en el cual la longitud es considerablementemayor Cue

lasotras dos dimensiones

Mater¡al cuya longitud es considerabremente mayor que er ancho y estees considerablemente mayor que el espesor

MIM



cApíTUL0 5 | &gregadas e Áridss I TEcNoL0ciA DEL C0NCRET0 _ Tomo I

En el campo de tecnología del concreto, la densidad aparente e\ la más importante, debido aque con ella se determina la masa de agregado requerido para un volumen unitario de concreto,porque los poros interiores dentro de las parfculas de agregados van a ocupar un volumen dentro

de la masa de concreto y porque el agua que se aloja dentro de los poros saturables no haceparte del agua de mezcla; entendiéndose por agua de mezcla tanto el agua de hidratac¡ón delcemento como el agua libre que en combinación con el cemento, produce la pasta lubricante delos agregados.

¡ Porosidad y absorción

De las varias porosidades que se reconocen en un agregado, se suele medir la porosidad superficialo saturable mediante el ensayo indirecto de la absorción de agua, descrito en las normas ASTMc127, ASTM c128, NTc 176 y NTC 237. Cuanto más poroso

"r,ñ","no, resistencia mecánica tiene,por lo tanto, cuanto menor sea la absorción, es más compacto y de mejor calidad. pero el dato

resulta de extraordinaria importancia en la etapa de ajustes ie las condiciones reales de los

materiales, ya que por su valor es posible hacer las coirecciones necesarias en la canüdad deagua que se debe incorporar.

Desde el punto de vista de la porosidad y la capa_cidad de absorción de agua, el grano de agregadopuede presentar una de las siguientes cuatroposibilidades:

. Absolutamente seco, con todos los poros vacíos,internos y superfi ciales.

' Seco al aire o exteriormente, con parte de la

masa y de los poros internos llenos.. Saturado y superficialmente seco, con toda lamasa y los poros internos y de superficie llenos,pero con la superficie seca.

. Húmedo, cuando además de llenos todos sus po_

ros, internos y superficiales, y de saturada todasu masa, se acumula humedad en la superficie.

La figura 5'8 representa estos cuatro estados de saturación del agregado. De acuerdo al estadoen que se encuentra uno u otro se hace la corrección y ajuste del d'rseño de mezcla. En el caso

de que el materiala emplear se encuentre en condicioneshúmedas, hay que rebajar la cantidadde agua de amasado que incorpora a la mezcla y en los casos de estar absolutamente seco, oparcialmente seco, se debe incrementar la cantidad de agua de amasado, en la medida que seanecesaria, como se explicará en el capítulo de diseño de mezcla.

según lo anterio; la capacidad de absorción de las partículas de agregado se puede determinarfácilmente por diferencia de pesos, entre el ,rturráo y superficialmente seco, expresado comoun porcentaje de la masa seca.

Fig uru 5 : 8 :, Es tq dásl'de s a tura c i ón de I agregad o.j: ]: .. ' '.i:] .] ',

(Psss - Ps) *

Ps 100

Totalmente seco

(a)

Parciaimente húmedo

Saturado y superficialmente seco

{c}

Humedad total

{d,w

% absorción =



CAPíTULo 5 | &gr*gad*e * futrlaa I TECN0L0GÍA DEL CoNCRETO - Tomo 1

Donde:

Psss = Masa de la muestra saturada y super-ficialmente seca

Ps = Masa seca de la muestra

Fígura 5.9 Ensayo de masa unitaria d,e agregeflsg

. Masa un¡tar¡a

La conexión entre la masa del material quecabe en un determinado recipiente y el

volumen de ese, da una cifra llamada masaunitaria. Si la colocación del agregado dentrodel recipiente se ha hecho por simple efectode la gravedad, desde una cierta altura decaída, se denomina masa unitaria suelta.Cuando la colocación se ha hecho en capas,posteriormente compactadas por golpes

de una barra metálica, se le nombra masaunitaria compacta.

La masa unitaria compacta es otro buen índice para conocer la calidad del agregado, puesto quecuanto mejor sea la granulometría mayor es su valor numérico. En general, las partículas cuyaforma se aproxima a la cúbica o a la esférica, producen mayor masa unitaria.

Por otra parte, es una característica fisiea que se puede medir fácilmente siguiendo elprocedimiento descrito en las normas NTC 92 y ASTM C29. Es suficiente con conseguir un

recipiente cilíndrico, cuyas dimensiones de la sección sean del mismo orden de magnitud de

su altura y que tenga entre 5 y 1-0 litros de capacidad. Ese recipiente se llena con tres capas

de agregado y cada una de ellas se compacta para que el material quede bien acomodado.

Finalmente se nivela con la parte superior del recipiente y se mide la masa dividiéndola por elvolumen, logrado la masa unitaria apisonada.

Las masas unitarias sueltas pueden servir para relacionarlos con la densidad y dar una idea delvolumen natural de vacíos que produce el agregado en su acomodo, y al mismo tiempo se rela-ciona con aspectos de la forma y textura.

Existe un fenómeno que puede afectar los volúmenes de material durante el transporte y al-macenamiento de la arena, conocido como abultamiento o expansión, el cual consiste en un

aumento de volumen para determinado masa de arena, causado por la presión del agua entrepartícula y partícula, cuando se encuentra húmeda, o sea con agua libre en la superficie.

Experimentalmente se ha observado que al aumentar el agua libre de un 5 a un 8 por ciento,

el abultamientopuede

llegar a ser del 20 al 30por

ciento. Sin embargo, cuando la arena estátotalmente inundada, el volumen disminuye y no existe expansión alguna. Por otra parte, la ex-

pansión en arenas gruesas puede ser hasta del 20 %y la de las muy finas hasta un 40%.

Propiedades mecán¡cas\

que depende de la constitución minerológica, la estructura y la procedencia delEn la elaboración de concretos sometidos a elevadas tasas de desgaste por roce o

c Dureza

Propiedadagregado.

n){--r)ts ,81:



CAPíTULo 5 | Agrsg¿d$$ * ári*cs I TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

abrasión, como aplicaciones en pavimentos o revesümientos de chnales, la dureza del agregadogrueso es una propiedad decisiva para la selección de los materiales.

La dureza generalmente se determina indirectamente, por medio de un ensayo denominadodesgaste

en la máquina de los Ángeles, el cual se encuentra descrito en las normas NTc 93,NTC 98, ASTM C535 y ASTM C131. También se puede determinar mediante el ensayo descritoen las normas NTC 183 y ASTM C235. Pero, los datos que se obtienen, en algunos casos noson suficientes para decidir sobre si se pueden emplear o no, por lo cual el ensayo que más seemplea es el de desgaste en la máquina de los Ángeles.

El ensayo de Los Ángeles es una medida de la degradación de agregados minerales de gradacio-nes normalizadas resultante de una combinación de acciones, incluyendo abrasión o atrición,impacto, y pulimento en un tambor de acero giratorio que conüene un número específico deesferas de acero, dependiendo este número de la gradación de la muestra de ensayo. A medidaque gira el tambor, una placa recoge la muestra y las esferas de acero, transportándolas alre-dedor hasta que caen al lado opuesto del tambo¡ creando un efecto de impacto - trituración.

El contenido gira dentro del tambor con una acción de abrasión y pulimento hasta que la placahace impacto y se repite el ciclo. Después del número prescrito de revoluciones, se remuevenlos contenidos del tambor y la porción de agregado se tamiza para medir la degradación comopérdida porcentual..El

ensayo en la máquina de los Ángeles ha sido usado ampliamente como un indicador de lacalidad relativa de varias fuentes de agregados que tengan composiciones minerales similares.Los resultados no permiten hacer comparaciones válidas entre fuentes diferentes en origen,composición, o estructura. Los límites de especificaciones basados en este ensayo se deben asig-nar con extremo cuidado en consideración de los üpos de agregados disponibles y su historia dedesempeño en usos para fines específicos.

¡ ResistenciaEl agrpgado grueso, en mayor medida que el fino, va a resultar relacionado con el comporta-miento de las resistencias del concreto, por su aporte en tamaños de grano dentro de la masa dela mezcla. En tal sentido, una de las posibilidades de ruptura de la masa es por medio del agrega-do grueso (las otras son por la pasta y por la interfase de contacto entre pasta y agregado). Deesta manera, la resistencia de los agregados cobra importancia y se debe buscar que este nuncafalle antes que la pasta de cemento endurezca.

La falla a través del agregado grueso se produce bien sea porque tiene una estructura pobreentre los granos que constituyen las partículas o porque previamente se le han inducido fal-las a sus partículas durante el proceso de explotación (especialmente cuando este se hace porvoladura) o por un inadecuado proceso de trituración.

Adicionalmente, cuando se aumenta laadherencia por la forma o textura superficial del agregado al buscar una alta resistencia en elconcreto, también aumenta el riesgo de que las partículas del agregado fallen antes de la pastade cemento endurecida.

Por tal motivo, se han desarrollado ensayos de resistencia a la trituración sobre muestrasde roca y valores de trituración de los agregados a granel, los cuales dan una idea acerca delcomportamiento de los agregados en el concreto. El primer ensayo üene el inconveniente deque se está evaluando la calidad de la roca madre y no la calidad del agregado. El segundo quese llama ensayo delvalor de trituración, está descrito en la norma BS_g12,

&3r



CAPíTULo 5 | *.'Jr*Sa**s s Á¡i*{3s I TECN0LoGíA DEL CoNGRETo - Tomo 1

o Tenacidad

La tenacidad o resistencia a la falla por impacto es una propiedad que depende de la roca de

origen y se debe tener en cuenta yaque tiene mucho que ver con el manejo de los agregados,

porque si estos son débiles ante las cargas de impacto, se puede alterar su granulometría ytambién disminuir la calidad del concreto que con ellos se elabore. La manera de medirla se

encuentra especificada en la norma BS-812.

o Adherencia

Se conoce con el nombre de adherencia la interacción que existe en la zona de contacto agregado-pasta, la cual es producida por fuerzas de origen fisico-químico. Entre más adherencia se logre

entre la pasta de cemento endurecida y los agregados, mayor será la resistencia del concreto,

La adherencia depende de la calidad de la pasta de cemento y, en gran medida, deltamaño, forma,rigidez y textura de las partículas del agregado, especialmente cuando se trata de resistencia a

flexión. Hoy en día, no se conoce ningún método que permita medir la buena o mala adherenciade los agregados, pero es claro que aumenta con la rugosidad superficial de las partículas.

Sustancias perjudiciales

o Contenido de arcilla

La presencia excesiva de tamaños muy pequeños en la grava y en la arena puede afectar el

comportamiento deseado de la mezcla de concreto, perjudicando el fraguado y la adquisición de

resistencia mecánica de este. En el caso de apariencia de finos en las gravas, es posible que estos

pasen a engrosar parte de la granulometría de la arena, ya que sus granos quedan comprendidosen esos tamaños.

Desde luego, la presencia excesiva de finos puede plantear la mayor avidez de agua y con ella,

crear una pasta fina que envuelva los granos de agregado y dañe sus condiciones de adherencia.

Esta misma avidez de agua puede llegar a afectar las condiciones de trabajabilidad. Las normas

NTC 174 y ASTM C33 indican los límites de finos tolerables tal como se aprecia en la tabla 5.1-8.

Tabls 5.18. Contenido máximo de partículas de diámetro in/'erior a 75 micras

para diversos tipos de concreto según NTC 174 y ASTM C33

Alta resistenciao sometido a

desgaste

Normal L%%% 1,.5%

?:1:(9v{rdflf.a.t$F¡ i?4l¡liÍii3liraf:3t'slrrii:ri1&:i:¡{si¡'i :faf¿:stJ¡gdl::11.4 - '' '* ' ' r:r: ':qi:'r :t'i:r¡';ft:É

¿ lCr'L'ro .egl



GAPÍTUL0 5 I &*r**¡*ps $ Ári*re I TECN0L0GÍA DEL CONCRETo - Tomo 1

Tabla 5.19 Líntites para partículas inesfables en el agregado según NORMA ASTM C33

Terrones de arcilla o.25%

Partículas blandas 5 o/o

Carbón y lignito(cuando es importante la apariencia

superficial del concreto)

Carbón y Lignito (otros casos)

1':t *...'*:r?l,q*"¡¡:;.p¡:;¡s;ir.r?r*glses¡i:siÉ1ry*5{s¡ryiE

o.5%

L%jN':aí..rys

a.s%

T%

r Sales solubles

Algunos agregados pueden estar contaminados con un elevado contenido de sulfatos o de clo-

ruros, adheridos a su superficie, por Io cual la arena resulta el agregado de mayor peligro, dada

su elevada medida de superficie específica (cociente obtenido al dividir la superficie de un grano

sobre su volumen). Estas circunstancias no pueden ser detectadas por la vista ni por el gusto,

pues muy pequeñas canüdades ya son suficientes para significar un peligro para el concreto.(Basta el ,OYo de sulfatos, en peso, o el 0.1% de cloruros, en peso). Los sulfatos atacan al ce-

mento produciendo reacciones expansivas que agrietan y desmoronan su masa.

Los cloruros corroen el acero del concreto reforzado, perdiendo sus condiciones resistentes, au-

menta el volumen (pudiendo llegar hasta ocho veces su tamaño original), y agrieta las secciones

de concreto. Si el ataque corrosivo de los cloruros se produce en un medio ambiente agresivo,

las primeras grietas se abren camino al posterior ataque de las soluciones presentes en el ambi-ente, y el ciclo destructivo se hace de üpo acelerado.

Los agregados que pueden arrastrar este üpo de sustancias agresivas, suelen provenir de zonas

cercanas a descargas de afluentes industriales, o de lugares relacionados con el ma[ tanto del

dragado del fondo marino, como de las playas, en zonas donde en alguna época llegó el mar y

dejó restos de su salinidad.

o Materia orgán¡ca

En algunos casos se puede encontrar presencia de altos contenidos de materia orgánica en los

agregados. Las menos perjudiciales son las de üpo visible, tales como ramas o raíces, ya que

puedenser fácilmente detectadas

y removidas. El peligro lo significa en mayor proporción la

materia orgánica no visible que se impregna o adhiere a los granos de agregado. La presencia de

elevadas canüdades de ese tipo de sustancias puede interferir con las reacciones químicas de la

hidratación del cemento, asi como también puede resultar en un concreto de menor resistencia

y puede afectar la velocidad de reacción del cemento, ocasionando retrasos considerables en su

üempo normal de fraguado,

Los agregados expuestos al peligro de arrastrar este tipo nocivo de sustancias pueden provenir

de áreas ganaderas, o de cierta clase de culüvos (caña de azúcar, especialmente), o bien donde

se produzca concentración de ácido tánico o húmico, derivado de la abundancia de follaje.

s5Affib



CAPíTULo 5 | Agr*gartae * éri**$ | TECNoLoGíA DEt CoNCRETo - Tomo 1

Tabla 5.20. Lista de ensavos pracÍicados sobte los agregados (5)

Agregados livianos para concreto estructural 4045

237,129

3674

92, 127,579, 126,76

579, 74,3674,129,7L6

77 ,93, 129, 32

32,112, tzL,12A

32,77,98,129

174, t27,237

174,78

32,T74 176,237

92,126,742

92,237 ,77

¡t't-'::i':ia':::a, rl -::ti:i::i¡:t.::'+:ifirtlira¡:'t¡f.+2:rtl:ir:i1:r

Continúa en la siguiente Página

ngregaOol prr, ror,"ro de relleno

Agregados usados en morteros de mampostería

Práctica para la reducción deltamaño de las

muestras de agregados tomadas an ..tpo p"ru

la realización de ensayos

Práctica para la norma de muestras de agregados

Especificaciones de los agregados para concreto 174

Contenido de materia orgánica en arena

Determinación de la resistencia al desgaste de

agregados gruesos hasta de 37.5 mm utilizandola máquina de las ángeles

t27

98

;' '.-- .. i-402A 1

It

22 o_ _ii

tI

3674 i

c4a4

CL44

c40

c13l_

c535

c87

cI42

c123

c128

c127

c235

Determinación de la resistencia al desgaste deagregados gruesos mayores de 19 mm uülizandola máquina de los ángeles

Efectos de las impurezas orgánicas del agregado

fino sobre la resistencia

Método para detrminar al porcentaje de terrones

de arcif la v partículas deleznabf es en el agregado

Método para determinar la canüdad de partículas

livianas en los agregados pétreos

Método la densidad y la absorción de losagregados finos

Método la densidad y la absorción de los

agregados gruesos

Método para determinar la dureza al\rayado de

los agregados gruesos

t

i 17841

579

s89

1_30

237

176

93

Il

I

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1

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0APíTUL0 5 | &gregados ¡¡ áridss I TEcl{oLocÍA DEL coltcRElo - Tomo 1

\Tabla 5.20 conünuación Lista de ensayos practicados sobre los agregados (5)

Método para determinar la masa unitar¡a delos agregados

Vleio¿o para determinar la sanidad de los

agregados por ataque con sulfatos

Método para determinar por lavado el materialque pasa el tamiz 75 en agregados minerales

Método para el análisis por tamizado de los

agregldos finos y gruesos

Método para la determinación del contenido total

r de humedad de los agregados por secadot- -'' '

1 Vlétodo químico para determinar la reactividadI

126

L776

c88

ctLT

c135

c566

c289

L29, L76,237, LOO0L926

' 77,174

77 ,32, t2g

32,78, L2g,395

L76,237,129

775

le8

M



TECNOLOGíA DEL GONCRETO . TOMO 1

ADITIVOS

ta¡:ítruto 6

Generalidades

Definición

Los adiüvos son tan viejos como el concreto. Es sabido que durante el lmperio Romano se

empezaron a adicionar sustancias, tales como, sangre y leche de animales, a los materiales

cementantes, y así mejorar las propiedades y aumentar la durabilidad. Sin embargo, sólo hasta el

siglo XX con la industrialización del cemento y del concreto, se ha iniciado el estudio sistemático

de los adiüvos para las múltiples aplicaciones que hoy en día tiene el concreto, en las cuales el

comportamiento de una mezcla sin aditivos, en muchos casos no es el deseado'

Los adiüvos son ingredientes del concreto o mortero que además del agua, agregados, cemento

hidráulico y en algunos casos fibra de refuerzo, son adicionados a la mezcla inmediatamente

antes o durante su mezclado.

Uso de aditivos

Se uülizan con el objeto de modificar las propiedades del concreto o mortero, en estado fresco,

durante el fraguado o en estado endurecido, para hacerlo más adecuado según el trabajo o

exigencia dada y para que cumpla los requisitos y especificaciones parüculares de cada üpo de

estructura. Las caracterísücas logradas mediante el uso de adiüvos, que en muchos casos no se

pueden lograr por otros métodos o en forma tan económica, son las siguientes:

Reducción del costo de la construcción de concreto.

Aumentar las especificaciones del concreto'

Asegurar la calidad del concreto en condiciones ambientales severas durante las etapas de

mezclado, transporte, colocación y curado'

La efectividad del aditivo depende delüpo, la marca y la cantidad de cemento, la cantidad de agua,

la forma, granulometría y proporción de los agregados, el tiempo de mezclado, el asentamientoy las temperaturas del concreto y del aire.

Propiedades del concreto con aditivos

Generalmente el concreto\con aditivos es más durable, resistente y la experiencia indica que se

agrieta menos que un concreto que no lo incluya. Las propiedades que se pueden modificar en

el concreto fresco, durante el fraguado y en estado endurecido se enumeran a conünuación V

serán estudiadas en los capítulos de concreto en estado fresco y estado endurecido'

19*

a

a

tESn



CAPíTUL0 6 | &diii**s I TECN0LoGíA DEL C0NCRETo - Tomo f

En estado fresco: \

' Aumento de la manejabilidad para el mismo contenido de agua o disminución del contenidode agua para la misma manejabilidad.

' Reducción de la segregación por mayor cohesividad de

' Aumento de la bombeabilidad, lo que implica menorflujo.

. Aumento deltiempo de manejabilidad.

Durante elfraguado:. Retardo o aceleramiento del fraguado del concreto.

' Retardo o reducción en ra generación de caror de hidratación.. Reducción

oprevención

de las grietas por contracción.. Control de la exudación o sangrado.

En estado endurecido:.. Aumento de resistencia en todas las edades.

. Aumento de resistencia a compresión, flexión y tracción.

' Aumento de la durabilidad o resistencia a condiciones severas de exposición.. Disminución de la permeabilidad.

' control de la expansión causada por ra reacción Árcari-Agregado.

Clasificación de los aditivosLa norma NTc 1299 presenta la clasificación de los aditivos convencionales en cinco grupos deacuerdo con el efecto que producen, estos son los más frecuentemente uülizados, sin embargo,el desarrollo en los úlümos años de nuevas tecnologías, hace necesaria una clasificación másamplia que incluya los aditivos especializados. En la tabla 6.1 se presenta dicha clasificación.

Ad itivos convenc¡onales

o Plastificantes

Los plastificantes o reductores de agua (aditivos Tipo A) son los más ampliamente usados. sedesarrollaron a parür delconcepto de la ley de Abrams, según la cual la resistencia a la compresióndel concreto es inversamente proporcionar a ra reración"gua/cemento

der mismo.Agregar un plastificante a una mezcla sin disminuir el contenido de agua produce un aumentoen la manejabilidad, no obstante la velocidad en la pérdida de manejabilidad no se reduce y enalgunos casos se aumenta, lo que puede ocasionar problemas durante la colocación.

Los plastificantes dispersan las partículas de cemento, medíante la reducción de la atracciónentre ellas evitando su aglutinación, con lo cual se logra una mejor fluidez de la pasta. El aumento

M{@

la mezcla.

presión de bombeo para un mismo

; $É3



Ls{üra)rnenea

cnpírulo 6 | &di:iv*r I rEcHot-ooh DEL 00NGRET0 - Tomo 1

Tablu 6.1. Clasificación de los aditivos para concrefo

Aditivos convencionales

. Plasüficantes

' Retardantes

Plastificar o reducir agua entre SToy el l'7o/-1

Retardar el üempo de fraguado

" Acelerantes

' Plasüficantes retardantes

, Acelerar el fraguado y el desarrollo de la resistencia a edades

: tempranas

r Plastificar o reducir agua entre el 5% y el t2%y retardar el fraguado

. Plastificantes acelerantes , Plastificar o reducir agua entre el5% y el 12% y acelerar el fraguado

Superplastificanteso reducir agua entre el t2%y el3O% y retardar

i el tiempo de fraguadoI

lnclusores de aire

Aditivos minerales

Aumentar la impermeabilidad y mejorar la trabajabilidad

. Cementantes

' Pulzolanas

Aumentar propiedades cementantes

Mejorar la trabajabilidad, la plasücidad, la resistencia a los sulfatos

Reducir la reacción álcali - agregado, la permeabilidad y el calor de

hidratación. Susütuir parcialmente el cemento y rellenar.

1 Mejorar la trabajabilidad y rellenar-.1*_--

:

:i.

i Provocar expansión antes del fraguado

. lnertes

Aditivos misceláneos

. Formadores de gas

--.;t;nTgi'"'.T-.::"--"_'_t'*l-l:Ll1l-"jI--"1Ir*----------:--. Ayudas de bombeor _Y "t:g 3 : Ti99 I_:

b:i?-:-o

. lnhibidores de corrosión i Reducir el avance de la corrosión en ambientes con cloruros

. Colorantes' '- -i

i Cqlorear concretoIi:

sI : "K-l'L'ro



CAPíTUL0 6 I s*;ri";.f $ | TECNoL0GÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

concreto, tales como contracción, pueden ser impredecibles. En consecuencia, es necesario

ejecutar ensayos de recepción de los retardantes con los materiales con que se va a trabajar

antes de emplearlos masivamente.

o Acelerantes

Los acelerantes (aditivos üpo C) son materiales que se adicionan al concreto con el propósito

de reducir el üempo de fraguado y acelerar el desarrollo de resistencias a edades tempranas.

Hay acelerantes que reaccionan directamente con el cemento, como en el caso del cloruro de

calcio, y otros que actúan catalizando la reacción, como la trietanolamina, la cual es más costosa

y menos efecüva. Normalmente, los acelerantes se elaboran con cloruro de calcio, aunque

su uso no es recomendado en concreto reforzado ni preesforzado, porque aún en pequeñas

dosis pueden promover la corrosión. La dosis máxima aconsejable de cloruro de calcio es del

2%de la masa del cemento, pues una sobredosificación, aumenta la tasa de endurecimiento,

incrementa la contracción durante el secado y disminuye las resistencias en edades tardías.

En términos generales se uüliza cuando se necesita desencofrar rápido, dar al servicio una

estructura en corto tiempo, cuando debido al clima es necesario disminuir el üempo normal de

curado o cuando la temperatura es demasiado baja para estimular la reacción de hidratación

del cemento y liberar calor.

El desarrollo de resistencias tempranas también se puede lograr mediante el empleo de

cemento pórtland Tipo lll, reduciendo la relación agua/cemento con el aumento de 60 a 120

kg de cemento adicional por metro cúbico de concreto o aumentando la temperatura de

curado.

En climas muy fríos puede no ser suficiente el uso de acelerantes y se debe recurrir a fuentes

externas de calor comovapor, mezclado con agua caliente, etc. En climas cálidos se deben usar

con cuidado, pues se puede generar calor de hidratación en canüdades muy elevadas lo que

produce un muy rápido secado con los consecuentes agrietamientos.

No se recomienda el uso de cloruro de calcio ni de adiüvos que contengan cloruros solubles,

bajo las siguientes condiciones:

En concreto preesforzado, debido a los posibles riesgos de corrosiÓn.

En los concretos que contengan aluminio embebido (por ejemplo tubo-conductos), puesto

que puede producirse una corrosión severa del aluminio, especialmente cuando está en

contacto con el acero de refuerzo en medios húmedos.

En concretos sujetos a reacciones álcali-agregado o en medios agresivos con sulfatos.

En losas de piso en que se trate de dar acabados metálicos'

En climas cálidos.

En concretos masivos. \

En los casos en que no se recomienda el uso de cloruros, es posible emplear acelerantes

corrosivos sin cloruros, los cuales son menos efecüvos y generalmente más costosos.

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F Sylrl;12:., Can1,i4p' ¿o n aire inci urd

OAPITUL0 6 I ",r i,";: I rrcnolooín DEL 0oNCRET0 - Tomo 1

también, aumentar la durabilidad frentea los ataques de agentes químicos, talescomo los sulfatos y los ácidos. En los países

templados son indispensables para protegerel concreto de los ciclos de congelamiento-descongelamiento. (Figura 6.2).

La incorporación o inclusión de aire en el

concreto también se puede hacer usandocementos inclusores de aire. Los cuales soncementos Portland adicionados durante su

fabricación con un agente inclusor de aire.

El contenido de aire debe estar entre el

3% y el 6To por volumen de concreto paraproporcionar

unasatisfactoria protección

en medios agresivos, la cantidad de aireincorporado depende, entre otros factores,de la proporción de materiales, del tamañomáximo del agregado grueso y del tipo de

cemento.

o Adiüvos minerales

Los países industrializados en los últimosaños han desarrollado y perfeccionado estosadiüvos, los cuales son materiales naturales

o subproductos industriales pulverizadosque

mejoran o transforman algunas de las propiedades del concreto en estado fresco y endurecidoreduciendo costos. Estos aditivos se subdividen de acuerdo con sus propiedades fisicas o químicas

en materiales cementantes, puzolánicos y nominalmente inertes.

o Materialescementantes

Son substancias que por sí solas tienen propiedades hidráulicas cementantes, tales como, la

escoria granulada de alto horno molida, el cemento natural y la cal hidráulica hidratada.

La escoria de alto horno es un material granular metálico conformado por silicatos y

aluminosilicatos de calcio que se desarrollan durante el proceso de fundición dentro de los altoshornos y se cristaliza por inmersión en agua. Este material es molido a menos de 45 micras hasta

obtener una finura Blaine de 400 a 600 m7kg, de tal forma que al entrar en contacto con la pastade cemento Pórtland, fragua y endurece.

El cemento natural se obtiene de la pulverización de las calizas arcillosas calcinadas hasta el

punto de fusión. La cal hidráulica hidratada se consigue mediante la calcinación de calizas, que

contengan sílice y alúmina.

o Materiales puzolán¡cos

Las puzolanas son aquellos materiales silíceos o aluminosilíceos que por sí mismos poseen poco

o ningún valor cementante, pero que finamente molidas y en presencia de agua reaccionan

n;7,tf :A"r^ &c'



GAPíTUL0 6 | l.di'irrr I TEGN0L0GÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

químicamente con el hidróxido de calcio, liberado por la hidratac¡órl del cemento Pórtland, paraformarcompuestoscon propiedadescementantes. Generalmentese emplean mat'eriales naturales,tales como, üerras diatomáceas, horstenos opalinos, arcillas, pizarras, tobas volcánicas y piedrapómez. La mayoría de las puzolanas naturales deben molerse antes de usarse y frecuentementedeben calcinarse a temperaturas entre 650'C y 980'C para acüvar sus componentes arcillosos.

Las cenizas volantes, son puzolanas obtenidas de los gases de las plantas generadoras deelectricidad, que son alimentadas con carbón mineral pulverizado. La forma de las cenizasvolantes es esférica y su tamaño varía entre menos de una micra a 100 micras, normalmenteestán compuestas por silicatos que contienen sílice, alúmina, hierro y calcio.

El humo de sílice o microsílica es un material puzolánico gris obtenido de los gases producidosdurante la manufactura del silicio o de aleaciones de ferrosilíceo. Su forma, al igual que lascenizas volantes, es esférica, pero su tamaño es inferior a una micra.

o Materiales nominalmente inertes

Son los que üenen pocas o ninguna propiedad cementante, dentro de este grupo están el cuarzofinamente dividido, las dolomitas, las calizas y el mármol. Estos materiales frecuentemente seuülizan como adición del cemento durante el proceso de fabricación o como sustitución parcialde la arena para mejorar su granulometría y aumentar la mala trabajabilidad causada por la faltade finos.

Aditivos misceláneos

¡ Formadores de gas

Los aditivos formadores de gas üenen por objeto producir una pequeña expansión antes delendurecimiento de los concretos desünados

a rellenar volúmenes confinados, tales comocimientos de máquinas o ductos de postensados en concreto preesforzado. Estos aditivosno controlan la contracción producida por secado o por carbonatación, generalmente estánelaborados con polvo de aluminio y dependiendo de su dosificación se determina la magnitudde la expansión. Empleados en grandes canüdades sirven para producir concretos celulares oespumados, los cuales üenen grandes burbujas de aire incorporado.

. lmpermeabilizantes

Los aditivos impermeabilizantes reducen la velocidad con que el agua a presión circula através del concreto. Normalmente para tal fin, se emplean aditivos minerales, como el humode sílice, los cuales reducen la permeabilidad por medio del proceso de hidratación y reacciónpuzolánica' Grados seguros

de impermeabilidad pueden ser logrados, sin necesidad de emplearimpermeabilizantes, cuando se disminuye el contenido de agua o se aumenta el contenido decemento y el período de curado húmedo. Algunos aditivos tales como los inclusores de aire oplasüficantes y superplastificantes aumentan la impermeabilidad del concreto.

. Ayudas de bombeo

Las ayudas de bombeo se adicionan a las mezclas de concreto para mejorar las características debombeabilidad, de tal forma, que sea posible bombear un concreto que bajo otras.condicionesno lo sería. Estos aditivos aumentan la viscosidad para reducir la deshidratación de la pastamientras se encuentra bajo la presión de la bomba.

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CAPíTULO 6I K*iIi,¡*r I TECNOLOGíA DEL CONCRETO . TOMO 1

Las ayudas de bombeo más empleadas son a base de polímeros orgánicos y sintéücos, floculantes

orgánicos, emulsiones, bentonitas, puzolanas, cenizas volantes y cal hidratada. Algunas de ellas

pueden aumentar la demanda de agua, reducir las resistencias mecánicas, provocar inclusión de

aire o retardar los tiempos de fraguado. Sin embargo, estos efectos pueden corregirse ajustando

el diseño de la mezcla o adicionando otros adiüvos'

Los plastificantes, superplasüficantes, minerales finamente divididos e inclusores de aire, que se

utilizan para disüntos propósitos principales, también mejoran la bombeabilidad.

o lnhibidores de corrosión

Son productos que detienen químicamente la corrosión del acero embebido dentro del concreto,

los cuales generalmente están elaborados con base en nitrito de calcio. Pueden emplearse en

combinación con otros métodos, tales como la protección catódica, para prevenir la corrosión.

o Colorantes

Los aditivos colorantes se emplean en la elaboración de concretos coloreados, los cuales se

elaboran con fines arquitectónicos o de seguridad, como es el caso del concreto rojo que se

utiliza en el recubrimiento de algunas líneas eléctricas o de gas para advertir sobre su presencia,

Estos aditivos generalmente se elaboran a partir de óxidos minerales y se presentan en polvo

o líquidos, por lo general las casas fabricantes recomiendan dosis inferiores al 6% en masa de

cemento, para asegurar que no se afectan las propiedades del concreto.

o Aditivos para mortero de larga vida

Con el objeto de prolongar la manejabilidad del mortero por varias horas o días, sin necesidad

de adición de agua o cemento, se acostumbra a emplear adiüvos para mortero de larga vida' En

el momento en que este mortero entra en contacto con una superficie absorbente, comienza su

proceso de fraguado normal, obteniendo excelentes resistencias v disminuyendo la retracción

de la pega en mampostería.

Con el uso de estos adiüvos se garantiza la uniformidad de sus propiedades en el tiempo, ya que

pueden ser suministrados desde una planta premezcladora que lo cerüfique como mortero de

larga vida y por otro lado se acelera el proceso de ejecución de las obras y se reducen los costos,

por cuanto se aumenta el rendimiento del personal y se disminuye el desperdicio'

El efecto de los aditivos convencionales, minerales y misceláneos se debe evaluar uülizando los

materiales parüculares de la obra o planta y bajo las mismas condiciones climáücas de la zona

de trabajo, pues en ocasiones se pueden presentar resultados adversos.

Control de calidad de los aditivos

Los aditivos al igual que el resto de ingredientes del mortero o concreto deben ser sometidos

a control de calidad para verificar su homogeneidad y uniformidad en los diferentes lotes y el

cumplimiento de las caractqrísticas especificadas por el fabricante.

Los ensayos empleados son: observación de la naturaleza fisica, determinación del contenido

de sólidos, determinación del pH, determinación de la densidad y análisis de ingredientes

tales como cloruros o carbohidratos y examen espectroscópico infrarrojo o ultravioleta para

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cAPlTUto 6 I ñdir¡vs I TEcil0toclA DEL CoN0RETO - Tomo 1

idenüficación de los componentes activos. En la norma NTc 1299 }}asru c 4g¿ se encuentrandescritos algunos de estos ensayos.

Para evaluar los efectos de los adiüvos sobre una mezcla particular; se acostumbra a comparar

bajo las mismas condiciones ambientales el comportamiento de dicha mezcla denominadatesügo o control y la misma adicionada con diferentes dosis recomendadas por el fabricante.Los ensayos sóbre concreto que frecuentemente se especifican para evaluai la accién de losaditivos son reducción de egua, contenido de aire, pérdida de rrranejabilidad, üempo de fraguadoy resistencia mecánica.

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CAP¡TUL0 7 | ?: t;i*,Jt;+*x *t:i ,,:¿;¿:r:r*'rt:9¡*rcr* | TECN0L0GíA DEL CoNCRETo _ Tomo 1

A continuación se explican cada una de estas propiedades: \

Trabajabilidad o manejabilidad

Es aquella que determina cual es eltrabajo utilizado en vencer la fricción entre los componentesdel concreto, y entre este y el encofrado o refuerzo, para lograr una compactación adecuada. En

otras palabras, es la capacidad que él üene para ser colocado y compactado apropiadamente sinque se produzca segregación alguna.

La trabajabilidad está representada por el grado de compacidad, cohesividad, plasticidad y laconsistencia o movilidad.

La compocidod: es la facilidad con la que el concreto o mortero fresco es compactado oconsolidado para reducir el volumen de vacíos y por lo tanto el aire atrapado.

La cohesividad; es la aptitud que tiene el concreto o mortero fresco para mantenerse como unamasa estable y sin segregación.

La plasücidod; es la condíción del concreto o mortero fresco que le permite deformarsecontinuamente sin romperse.

La consistencia o movilidod: es la habilidad del morteroy concretofresco para fluir; es decir lacapacidad de adquirir la forma de los encofrados que lo conüenen, y de llenar espacios vacíosalrededor de los elementos que absorbe.

La trabajabilidad se selecciona según el tamaño y caracterísücas de la sección a construir, lascondicíones de colocación de la mezcla y el sistema de compactación utilizado.

o Factores que afectan la manejabilidad

Está influenciada principalmente por el contenido de agua de mezclado, contenido de aire,propiedades de los agregados, relación pasta/agregados y las concJiciones climáücas.

Contenido de aguo de mezclado

El agua de mezclado hace parte aproximadamente del1,5% del volumen total del concreto, delcual únicamente el 5%oes para hidratarlo y el l-0% restante es el agua evaporable. Esta últimaes el principal factor que afecta la manejabilidad, ya que en la medida que se incrementa sucontenido aumenta la fluidez y permite una mayor lubricación de los agregados.

Contenido de aire

El contenido de aire naturalmente atrapado e incorporado intencionalmente, producedisminución en los requerimientos de agua del concreto para una misma manejabilidad, al igualque un aumento de las condiciones de cohesión.

Propiedades de los agregados

Las propiedades fisicas de los agregados que afectan las caracterísücas del concreto en estadofresco son: el tamaño máximo, forma y textura de las parfculas, densidad, absorción, contenidode finos y materia orgánica.

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CAPÍTULo 7 | r'{e*i**'á**t **: f*¡:1f{?* ir*ra* | TECNoL0GÍA DEL C0NCRET0 - Tomo 1

La cantidad de material de tamaño mayor al tamiz 50 ¡rm (lrlo. 50), la angularidad y gradación delos agregados y proporciones de los componentes del concreto son los factores que más influyenen la facilidad de terminado. Los posibles remedios para mejorar los acabados incluyen el usoadicional de finos en la arena, más cemento, más puzolanas, y el uso de adiüvos convencionales

e inclusores de aire.La gradación y forma de las partículas de los agregados influyen en buena proporción para

obtener concreto fresco trabajable, y al mismo üempo en la obtención de concreto endurecidoeconómico de buenas propiedades.

La canüdad de agua necesaria para unas condiciones específicas de trabajabilidad, depende deltamaño máximo del agregado grueso y de la forma, textura y distribución granulométrica de laspartículas del agregado fino.

Un aumento en la rugosidad y angularidad del agregado grueso puede elevar los requerimientos deagua de mezcla y, por lo tanto, el contenido de cemento para un nivel dado de trabajabilidad, peroeste efecto generalmente no es más grande que el que üene la forma y textura del agregado fino.

Además el agregado grueso con alto contenido de partículas alargadas o planas puede producirconcretos <ásperos> para algunos métodos de colocación resultando en vacíos, hormigueros,coqueras o bloqueo de bombas.

Cualquier cambio en la gradación o angularidad de las partículas puede aumentar los vacíosinterpartículas del agregado grueso que requerirán un aumento del mortero dentro delconcreto.

Relo ci ón pasta /a g re ga d o

La cantidad de pasta está relacionada con el área superficial de los agregados, ya que su funciónen estado fresco es actuar como lubricante y producir concretos trabajables.

En términos generales a mayor relación pasta/agregado se incrementa la cohesividad delconcreto, sin embargo no debe ser tan alta porque se puede presentar segregación.

Condiciones climáücas

El viento, el sol, la temperatura y la humedad ambiente, afectan la manejabilidad del concretodebido a que pueden producir: (1) pérdidas de agua por evaporación, (2) cambios en temperaturainterna del concreto por intercambio de calor, (3) cambios volumétricos y (4) modificación enlos tiempos de fraguado.

o Efecto del tiempo y la temperatura sobre la trabajabilidad

El concreto recién mezclado se vuelve rígido con el tiempo, fenómeno que no debe ser confundidocon el falso fraguado del cemento. En este momento lo que ocurre es que el agua de mezcladoes eliminada por las reacciones químicas iníciales, es absorbida por los agregados y en parte se

evapora, especialmente si el concreto está expuesto al sol y al viento.

La magnitud de la pérdida,de trabajabilidad depende de la riqueza de la mezcla, el üpo de

cemento, la temperatura del concreto y la manejabilidad inicial. La variación de la trabajabilidaden relación al tiempo también es afectada por las condiciones de humedad del agregado, debidoa que se presenta absorción del agua de mezcla en los poros de este, cuando se mezcla seco o

con menor contenido de humedad a la absorción.

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CAPíTUL0 7 | 3r*pie*ad*s **J **x*i*l* ir*c*r I TECN0L0GíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Por esta razón, antes de mezclar se debe hacer la correcc¡ón pbr humedad, que consiste enconsiderar el agua que está por exceso o defecto de la condición saturada y superficialmenteseca, de tal forma que se adicione la cantidad exacta del diseño de mezcla. Cuando el concretose hace bajo condiciones controladas de laboratorio es preferible trabajar con el agregado en

estado saturado y superficialmente seco (sss), rociándolo con agua un día antes y protegiéndolode la deshidratación.

Más importante que la temperatura ambiente es la del concreto, ya que esta es la que controlalas reacciones químicas que se producen en la mezcla y por tanto modifica las propiedades delconcreto en estado fresco y endurecido.

La norma ASTM C1064 (NTC 3357) fija los límites de la temperatura del concreto fresco.La medición de la temperatura se hace cuando el concreto es recibido en Ia obra, contermómetros de vidrio o con corazas, los cuales deben tener una precisión de 1 "C y debenser introducidos dentro de la muestra representativa por mínimo dos minutos o hasta quela lectura se estabilice. También es posible determinar la temperatura mediante medidores

electrónicos de temperatura con pantallas digitales de precisión.¡ Ensayos para determinar la trabajabilidad

Las propiedades tales como cohesión y adhesión son las que determinan el grado demanejabilidad y usualmente son juzgadas por examen visual y manipulación del concreto conherramientas para dar acabados, debido a que hasta el momento no se conoce ningún ensayoque las mida directamente.

Sin embargo, se han desarrollado una serie de ensayos con los cuales se puede determinar ocorrelacionar las propiedades del concreto en estado plásüco en términos de consistencia,fluidez, cohesión y grado de compactación.

Ensoyo de osentomiento

Es una medida de la consistencia del concreto, que se refiere al grado de fluidez de la mezcla,esto indica qué tan seca o fluida está cuando se encuentra en estado plástico y no constituyepor sí misma una medida directa de la trabajabilidad.

Otras propiedades tales como cohesividad,facilidad de colocación y terminaciónson también importantes, pero no sonmedidas por este ensayo, de esta manerala medida de asentamiento sólo es uníndice representativo del conjunto de dichas

propiedades, que no las pondera según lainfluencia de cada una sobre el concreto, locual da lugar a que algunas característicasno queden bien representadas.

La geometría del Cono de Abrams se presentaen la figura 7.2 y el método de ensayo queesta descrito en las normas NTC 396 y ASTMCL43, en términos generales consiste en losiguiente:

Figará' 7,l: E ls'iyo'r{e asentsmientr¡

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CAPÍTUL0 7 | frl}.lrlsdada* **i ***+¡r¡i<¡ iftrt* I TECNoLoGÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Se coloca el molde sobre una superficiehorizontal, plana y no absorbente, presion-ando con los pies las agarraderas para que elconcreto no se salga por la parte inferior del

molde. (Ver figura 7.3-b).

En seguida, se llena el cono en tres capascada una de aproximadamente igual volu-men, apisonándose cada capa con 25 golpesdados con el extremo redondeado de unavarilla de 16 mm de diámetro y 60 cm delongitud.

La introducción de la varilla se debe hacer endiferentes sitios de la superficie y hasta unaprofundidad tal, que penetre ligeramente

en la capa inferior con el objeto de que lacompactación se distribuya uniformementesobre la sección transversal (Ver figura 7.3-c-d-e).

Al final de la tercera capa, se nivela la

superficie, bien sea con la varilla o con unpalustre (Ver figura 7.3-f). Se retira la mezclaque haya caído al suelo en la zona adyacentea la base del molde, el cono se levantacuidadosamente en dirección vertical, sinmovimientos laterales o de torsión y sin

tocar la mezcla con el molde cuando este seha separado del concreto {Ver figura 7.3-e\.

Una vez retirado el molde, la muestra sufreun asentamiento (por esto recibe el nombredel ensayo), el cual se mide inmediatamentecomo diferencia entre la altura del molde y

la altura medida sobre el centro de la base

superior del espécimen (Ver figura 7.3-h)

El ensayo de asentamiento está ampliamente difundido en nuestro medio debido a la facilidady rapidez con que se realiza, sin embargo, no se puede aplicar en algunos casos, tales como

concretos muy secos con asentamiento inferior a 25 mm y concretos elaborados con fibraso con agregados livianos. La consistencia en el concreto con fibras se expresa en términosdel üempo que tarda en fluir este a través de cono invertido (ver norma NTC 3689), para losconcretos elaborados con agregados livianos se emplea a veces un cono modificado, de mayoraltura para compensar la diferencia que üenen en masa.

El cono formado por concrletos normales es simétrico, con paredes más o menos abombadassegún el asentamiento y con la superficie superior horizontal. Los concretos ásperos opedregosos forman un cono con la base superior inclinada, o totalmente caída hacia un lado, oque se va desmoronando según el contenido de agua. En tales casos, se debe repetir el ensayosobre una muestra diferente y si se obtiene el mismo resultado el ensayo no es aplicable.

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CAPíTUL0 7 | lri,Fá**ad** d*; ün3t*friiü:r¿$fiíi I TEoNoLoGíA DEL CoNCRETo - Tomo 1

Mezcla húmeda: el asentamiento está entre l-0 y 15 cm, se utiliza en la elaboración de elementos

esbeltos mediante bombeo.

Mezclo muy húmedo: el asentamiento es mayor a L5 cm, se emplea en la construcción de

elementos muy esbeltos y pilotes fundidos <in situ> mediante el sistema de tubo Tremie.

Ensayo de remoldeo

para mezclas muy secas se puede emplear el ensayo de origen alemán de la mesa de flujo, que

es una variación del ensayo de fluidez del mortero y está descrito en la norma DIN 1048 y ASTM

Ci-24. Este ensayo dejó de utilizarseporque

midela trabajabilidad en función únicamente de la

cohesividad.

Existen otros métodos basados en el mismo principio, que también consisten en producir

vibración sobre una masa de concreto mediante un soporte que se encuentra sobre el material,

pero que ponderan la compacidad, plasücidad y consistencia'

El ensayo de remoldeo creldo por Powers mide la trabajabilidad con base en el esfuerzo que se

hace para cambiar la forma de una muestra de concreto, la figura 7,5 muestra el diagrama del

aparato adecuado, el cual consiste en un cono normal de asentamiento colocado dentro de una

olla cilíndrica, con doble pared en la parte superio; sujetada a una mesa vibratoria.

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MUY SECA

Prefabricados

de alta resistencia

traviesas, postes

uuv nÚruron

Elementos muy esbeltos.

Concreto Tremie.

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CAPíTUL0 7 | Ír*¡i***c*l dsi rfsrr*Í* fr**rar I TFCNoLoGíA DEL coNcRET0 - Tomo 1

El concreto se coloca dentro del cono de lamanera habitual, se reüra el cono y se colocaun pistón de una masa determinada en formade disco sobre la superficie del cono, despuésla

mesa vibra a razón de una revolución porsegundo hasta que el concreto cambia deforma troncocónica a cilíndrica.

El esfuerzo para lograr el remoldeo se expresacomo el número de sacudídas necesariaspara que ocurra el cambio de forma. A pesarde que este ensayo no se realiza en camposino solo a nivel de laboratorio, es valiosoporque el esfuerzo de remoldeo está muycorrelacionado con la trabajabilidad.

El aparato de Vebe es una variación del de

Powers, que cstá compuesto por un moldesin pared interna y una mesa vibratoria, endonde se mide la energía dada en segundosde tiempo de vibración, necesaria para queun disco de vidrio se asiente totalmentesobre la mezcla.

Control de fluidez

Para mezclas de alta fluidez, como en losconcretos autocompactantes se establece lafluidez mediante el ensayo de caja en forma

de L. Este ensayo mide la diferencia de nivelesentre la altura inicialy la final después de queel concreto recorre una distancia de 40 cmen un tiempo determinado. El ensayo üenedos versiones. (Ver figura 7.7.)

De esta manera se puede apreciar que tanfluido es el concreto, sin perder propiedadestan importantes como que ef recorrido delflujo sea constante, lo que garanüza quellena todos los espacios y también que noexiste segregación durante el recorrido paraasí obtener

una masa homogénea. Otros ensayos

La manejabilidad también se mide indirecta_mente mediante otros procedimientos, talescomo el ensayo con la bola de Kelly y el factorde compactación.

El ensayo con la bola de Kelly, que estádescrito en la norma ASTM C360, se basa

Vástago dentro de la guíaPeso de la varilla y el d¡sco: 1.9 kB

Despüés de retirar el

cono de movimiento

Antes de retirar el

127 rnm

Variable67,70,73,76mm

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CAPÍTUL0 7 | iir*¡i*i***r *a¡ n***fa1* ?i*tl;¡: I TECN0LgGíA DEL C0NCRETS'Tomo 1

en la resistencia a la penetración delconcreto y básicamente consta de un cilindro de masa

constante con punta esférica que se deja hundir en este por la acción de su propia masa' Los

resultados se expresan con la profundidad que se alcanza'

La importancia de este método frente al ensayo de asentamiento, que tradicionalmente se usa

en obra, radica en que la medición de la penetrac¡ón con la esfera de Kelly se puede realizar

sobre concreto que esté en una carretilla e incluso dentro de la formaleta, caso en el cual se

debe tener como mínimo una profundidad de 200 mm y un ancho de 460 mm'

No existe una correlación simple entre el ensayo de asentamiento y el de la bola de Kelly' ya

que el primero evalúa la trabajabilidad midiendo la consistencia, y et segundo determinando la

resistencia a la Penetración.

El factor de compactación se determina por la relaciónde densidad antes del ensayo comparado

con la densidad del mismo concreto completamente compactado' Este ensayo' que está descrito

en la norma (BS188) se realiza mediante el aparato de la figura 7'8, el cual üene dos tolvas y un

cilindro.

El procedimiento es el siguiente: la tolva superior se llena de concreto de una manera cuidadosa'

de tal manera que no se prqduzca ninguna compactación allí'

posteriormente se abre la puerta inferior de la tolva y el concreto que cae a la segunda tolva es

enrasado y el excedente es reürado. El paso que sigue, consiste en abrir la puerta inferior de la

segunda tolva y retirar el exceso de concreto y nivelar la superficie del cilindro' finalmente se

Caja Europea en LFluidez: Too.,o transcurridosde3a6segundosH*"-/H.",n:>0.80

Caja Japonesa en L

Fluidez: Tuo",,, transcurridosde3a6segundosHrr.- después>45 segundos

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CAPíTUL0 7 | f r*3á*;l***r 4*2,¿nr,t::* .trrer;* | TECN0L0GíA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

determina la masa neta del concreto en el cilindro paradeterminar la densidad.

Como ya se dijo, los ensayos para evaluar la trabajabilidaddel

concreto no miden todos los parámetros que influyensobre esta, razón por la cual es importante haceruna inspección visual para detectar deficiencias en lacohesividad y adhesión de la mezcla, así como tambiénverificar la facilidad de moldeado con un palustre o llana.

A pesar de que el concepto de manejabilidad es inde_pendiente del método de colocación, frecuentemente semenciona la <bombeabílidad> como otra propiedad delconcreto, cuando se hace referencia a aquellos concretosde muy baja fricción ¡nterna (alta manejabilidad), y pocoásperos que pueden ser colocados con disüntos gradosde

eficiencia mediante el sistema de bombeo.La bombeabilidad del concreto es buena siempre ycuando se pueda hacer con bajas presiones, sin que sepresenten problemas de atascamiento, que puedenocurrir por mala granulometría, agregados porosos,alto contenido de agua, demasiados finos, tiempos defraguado no controlados, reducciones del diámetro de latubería y contínuas paradas.

El concreto se uüliza con diferentes grados de trabaja_bilidad dependiendo del sistema de construcción y delequipo utilizado para transportarlo y compactarlo. Razón

porla cual, una buena manejabilidad para usarlo bajo deter_minadas circunstancias, no es necesariamente adecuadapara todos los sistemas de colocación. por ejemplo, lasoperaciones de instalación de losas, son diferentes alas necesarias para poner concreto en columnas concongestión de refuerzo o vigas postensionadas.

Segregación

un aspecto importante de la trabajabilidad y que generalmente se considera como otra propiedad,es la inclinación a la segregación, definida como la tendencia de separación de las partículasgruesas de la fase mortero del concreto y la colección de esas partículas

deficientes de morteroen el perímetro del concreto colocado, esto por su falta de cohesividad, con lo cual su distribucióny comportamiento deja de ser uniforme y homogéneo. Esto conduce a que la no segregación seauna condición implícita del concreto para mantener una trabajabilidad adecuada.

De otra parte, las principales causas de segregación que se presentan son: la diferenciade densidades entre sus componentes, el tamaño y forma de las partículas y la distribucióngranulométrica, también pueden influir otros factores como un mal mezclado, un inadecuadosistema de transporte, una colocación deficiente y un exceso de vibración en la compactación.Para poder controlar la segregación debida a efectos externos al concreto el comité ACI-304describe una serie de procedimientos.

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CAPíTULo 7 | ürepi***rlffi *i:i **r:a rsi* irrsr* | TECN0L0GÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

La segregación se puede presentar de dos formas. Una de ellas ocurre cuando se usan mezclas

pobres y demasiado secas, de tal manera que las partículas gruesas tienden a separarse, bien

sea, porque se desplazan a lo largo de una pendiente o porque se asientan más que las parfculas

finas. El segundo üpo se presenta particularmente en mezclas húmedas, y se manifiesta por la

separación de una parte de los agregados.

Para disminuir el riesgo de segregación es aconsejable seguir las siguientes

recomendaciones:

. Dosificar en forma adecuada los materiales.

. Hacer una inspección visual del aspecto de la mezcla cuando se prueban los diseños.

. Reducir las distancias de acarreo del concreto dentro de las obras.

. No arrojar el concreto desde alturas mayores a 1 m'

. No transportar el concreto por conductos con cambios bruscos de dirección

' No descargar el concreto contra un obstáculo.. No dejar fluir el concreto a lo largo de la formaleta.

. No esparcir un montón de concreto con el vibrador'

. No exceder el tiempo de vibración del concreto.

. No uülizar agregado grueso cuya densidad difiera apreciablemente del fino.

Exudación o sangrado

Es una forma de segregación o sedimentación, en la cual parte del agua de mezclado tiende

a elevarse a la superficie de una mezcla de concreto recién colocado. Esto obedece a que los

constituyentes sólidos de la mezcla no pueden retener toda el agua cuando se asientan duranteel proceso de fraguado.

La exudación del concreto está influenciada por las proporciones de la mezcla y las características

de los materiales, el contenido de aire, el uso de aditivos convencionales o minerales y

particularmente por la angularidad y gradación del agregado fino.

Cuando este fenómeno se presenta en una alta tasa, se convierte en poco deseable, especialmente

para bombear y dar acabado al concreto, porque la mezcla üende a pegarse a las tuberías y

herramientas con que se proporciona el acabado. Adicionalmente, trae otras consecuencias

nocivas, como el debilitamiento de la parte superior de una porción de concreto que se vuelve

demasiado húmeda y se traduce en disminución de las propiedades del concreto superficial,

mayor porosidad, menor resistencia a la abrasión y al ataque de agentes agresivos presentes

en el ambiente. Por otro lado, si la evaporación de agua en su superficie es más rápida que la

velocidad de exudación, se producen fisuras de retracción'

Otro problema que se crea con la evaporación del agua es que puede quedar atrapada debajo de

las partículas gruesas de agregado o del acero de refuerzo, esto genera zonas de baja adherencia

y por lo tanto una eventual disminución en la resistencia. Adicionalmente, cuando sale el agua

forma conductos capilares\que incrementan la permeabilidad del concreto. Pero, no en todos

los casos la exudación es indeseable, por ejemplo, los procesos de concreto al vacío, se facilitan

si se üene una alta tasa y canüdad de exudación ya que el agua puede ser removida con mayor

comodidad.

fsg

ilCC.m



CAPíTUL0 7 | Fr*yte*etl*r del rs*cif * 1r*r** | TECNoLoGíA DEL C0NCRET0 - Tomo 1

Cuando la exudación es excesiva, debe prestarse atenciónespecial a las caracterísücas de gradación y angularidad dela arena y las proporciones de la mezcla. Si se desea reducirla exudación se recomienda utilizar arenas finas, mejorar

el control y gradación de las arenas trituradas, incrementarla cantidad de cemento o el contenido de puzolanas, usarcemento de mayor finura o con alto contenido de álcalis oCrA, y usar adiüvos convencionales e inclusores de aire.

¡ Ensayo para determ¡nar la exudación

Las normas NTC 1294 (ASTM C232) comprenden dosmétodos para determinar las propiedades de exudación delconcreto fresco. Un método compacta el espécimen porapisonamiento sin perturbaciones posteriores y el otro lohace por vibración luego de la cual el espécimen es vibrado de

manera intermitente durante el ensayo. La canüdad de aguade exudación en Ia superficie se expresa como el volumen deagua por área unitaria del concreto descubierto, o como elporcentaje de la cantidad neta de mezclado en el espécimendel ensayo. Este ensayo rara vez se realiza en campo.

Figuro 7.9 Ensayo c{e exudación

Masa unitaria fresca

La masa unitaria delconcreto fresco y del endurecido depende deltamaño máximo, granulometríay densidad de los agregados, así como también de la cantidad de aire atrapado e incorporado ydel contenido de agua y cemento.

La densidad y cantidad de cada agregado afecta la masa unitaria del concreto en estado fresco.Cuando estos son de muy alta porosidad, la masa unitaria del concreto puede variar dependiendodel grado de saturación de los agregados antes de la mezcla.

¡ Ensayo para determinar la masa unitaria fresca

En el concreto de masa normal, se mide mediante el ensayode rendimiento volumétrico descrito en la norma NTC 1926,que consiste en determinar la masa requerida para llenar unmolde de volumen conocido.

Dicho molde se debe llenar en tres capas de igual altura,compactadas por vibrac ión o usando una varilla apisonadora.En este último caso, hay que

tener la precaución de golpearcon un martillo cada capa con el objeto de cerrar los vacíosdejados por la varilla. El nivelado de la placa se hace conuna lámina metálica o de vidrio, teniendo cuidado de quela medida quede llena justamente al nivel de los bordesdel molde. Las muestras no se deben enrasar empleandovarilla o palustre, porque con estos instrumentos el concretosuperficial queda comprimido, lo cual origina una masaunitaria más alta (menor rendimiento).

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CAPíTUL0 7 | Prali*dad** ¿si *s¡lcr*trf ires** | TECNoL0GíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

La masa unitar¡a real del concreto se obtiene mediante el cociente de la masa neta del concretoy el volumen del recipiente. Elvalor neto se determina restando la tara del recipiente a la masadel concreto más el recipiente (masa bruta).

El rendimiento o volumen producido de concreto (Y), es el cociente entre la masa total de los

materiales mezclados (W1)y la masa unitaria real del concreto (W).

v- w1

Donde:

Y - Volumen producido, en m3

Wl = Masa totalde materiales mezclados, en kg

W = Masa unitaria real, en kg

La masa total de los materiales mezclados incluye la masa del cemento, los agregados (en

las condiciones de humedad con que se emplearon), el agua y cualquier otro material sólido olíquido que sea adicionado inmediatamente antes o durante la mezcla.

El rendimiento relaüvo del concreto se calcula como la relación que hay entre el volumenproducido (Y) y el volumen de diseño de la mezcla.

i Rr=Yd

Donde:

Ry = Rendimiento relativo, en tanto por 1

t = Volumen producido, en m3

Yd = Volumen de diseño de la mezcla, en m3

Un valor de Ry mayor de 1,0 significa que se ha producido un exceso de concreto y un valormenor indica que se ha quedado corto.

De acuerdo a lo anterior el contenido real de la mezcla es:

N,N='rY:

Donde:

N = Contenido de cemento real, en kg/cm3 de concreto

N, = Masa de cemento empleada, en la mezcla, en kgt = Volumen producido, en m3

La densidad del concreto fresco así como la del endurecido se puede determinar mediantemétodos nucleares, como lo describe la norma ASTM c1040'

Contenido de aire \

Este elemento está presente en todos los tipos de concreto, localizado en los poros no saturables

de los agregados y formando burbujas entre los componentes del concreto, bien sea porque

LSL6 j 111 '



CAPiTUL0 7 | Pr*¡i***;Jan *xt ü*n*r¿t*.lras*r I TECN0L0GíA DEL coNcRETo - Tomo 1

es atrapado durante el mezclado o al ser intencionalmente incorborado por medio del uso deagentes inclusores, tales como cementos o adiüvos incorporadores de aire.

El contenido de aire de un concreto sin agentes inclusores normalmente está entre el t% y el2% del volumen de la mezcla, mientras que en un concreto con inclusores pueden obtenersecontenidos de aire entre el 4% y el 8%.

Los factores que afectan la cantidad de aire en el concreto son dos: uno es la cantidad de materialpasa tamiz 75 ¡rm (Ns 200) y el segundo es la materia orgánica. Por un lado, el contenido dematerial pasa tamiz 75 ¡rm (Ne 200), particularmente enforma de arcilla, puede reducir el contenido de aire en elconcreto,ycuandoexistemateriaorgánicacontenidaenalgunosagregados,puedeayudaraatraparburbujasdeaireqUeSonindeseadasyaumentarlacapilaridaddelconcreto.El uso de agregado grueso o fino <sucio> es la variable másimportante para causar variaciones en el contenido de aire.

o Aire atrapadoEl aire es atrapado de manera natural durante el proceso de .

mezclado. En algunos casos su contenido se incrementa a ',

consecuencia de una deficiente colocación o compactación.El contenido depende de las propiedades del agregado.

Los vacíos dejados por el aire atrapado normalmente t,

tienendiámetrosmayoresa1mm,locualesunproblemapara el concreto, pues disminuye la resistencia, reduce lasseccionesefectivasdeloselementosycausamalaspecto

e Aire incorporado o incluido ::

Son burbujas microscópicas de aire que se incluyen tr'

intencionalmente al concreto durante la preparación, conlas cuales se busca mejorar la manejabilidad y disminuirel riesgo de exudación y segregación en estado fresco yaumentar la durabilidad en el concreto endurecído,

. Ensayos para determinar el conten¡do de aire

Las normas presentan tres procedimientos para medír el contenido de aire del concreto enestado fresco: el de presión (normas NTc 1028 y ASTM cr73), el volumétrico (normas NTC 1032y ASTM c231) y el gravimétrico (norma NTC 1926). Es recomendable para todos los métodosiniciar la medición del contenido de aire dentro de los cinco m¡nutos que siguen Ia obtención de

la muestra.A pesar de que estos ensayos miden únicamente el volumen de aire sin considerar lascaracterísticas de los vacíos del aire, por medio de ensayos de laboratorio se ha encontrado queestos métodos son indicativos respecto a la forma del sistema de vacíos.

Método de presión

Está basado en la Ley de Boyle, donde se relaciona la presión con el volumen. Muchos medidorescomerciales de aire de este tipo, están calibrados para leer el contenido de aire directamente cuando

w"é,

Mffi



CAPÍTULO 7 | ?t**le*e**s rl*l t**t1*1"ü fr*s** | TEGN0LoGíA DEL CoNCRETo 'Tomo 1

seaplicaunapresiónpredeterminadaylaúnicaprecauciónquehayquetenerpara hallarlacanüdadprecisa en el concreto fresco, es la de aplicar los factores de corrección para los agregados, aunque

en caso de agregados de masa normal sean relativamente constantes y pequeños.

La presión aplicada comprime el aire dentro de la muestra de concreto, inctuyendo al que seencuentra en los poros de los agregados. Razón por la cual, los ensayos con este método no son

adecuados para determinar el contenido de aire de los concretos de baja densidad o elaborados

con materiales muy Porosos.

Los medidores de este üpo deben calibrarse para diversas alütudes sobre el nivel del mar para

poderlos usar en siüos que tengan apreciables diferencias de alütud, algunos uülizan el cambio

de presión de un volumen conocido de aire y no resultan afectados por los cambios de altura. Los

medidores de presión son usados ampliamente porque no es necesario conocer las proporciones

de la mezcla, ni las masas unitarias del material'

La figura 7.12 muestra el esquema de los medidores de presión üpo A y B que pueden ser

uülizados cuando se sigue el procedimiento de la norma.

Fígurs V::72"Medidores'de plésíén tipo;A'y tipo B

Método volumétr¡co

el método volumétrico, dgscrito en la norma NTC 1032 (ASTM C23\\, requiere la remoción

del aire de un volumen cbnocido de concreto agitándolo dentro de un exceso de agua. A

diferencia del método de presión, este se puede usar para concretos que tengan cualquier üpo

de agregado, incluyendo materiales ligeros o porosos, y los resultados no son afectados por la

presión atmosférica.

Manómetro

Válvula principal de aire

Manómeüo

-

VálvuladePurgaaire2

Tub'o de extensiénpara chequesde calibración

Tipo A

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CAPÍTUL0 7 | i]¡*¡¡?ed**cs **l *r¡¡r*¡.*l* {r***c I TECNOLoGíA DEt coNcRETo - T0m0 1

Método grav¡métr¡co \

Este proceso emplea el mismo equipo del ensayo usado para la determinación del renclimientodel concreto fresco (NTC 1926) y expresa el contenido de aire como un porcentaje delvolumen

total de concreto como sigue:

A= P-Wx100

Donde:

AP

W

Contenido de aire en el concreto (porcentaje de vacíos)Masa teórica del concreto calculada con la suposición de que está librede aire, kg/mtDensidad realen kg/m,

Tanto las proporciones de la mezcla como las densidades deben conocerse con gran exactitud,porque de otra manera los resultados serán erróneos. En consecuencia, este método solamentedebe usarse cuando se pracüque un control estricto al agregado.

Los cambios de importancia en la densidad son una manera de detectar las variaciones en elcontenido de aire para mezclas elaboradas con materiales de la misma densidad. para revisionesrápidas del contenido de aire es posible utilizar un medidor de aire de bolsillo (ver norma AASHToT199), pero no se le puede considerar como un susütuto de los demás métoáos de mayor gradode precisión.

Contenido de agua y de cementoEl contenido de agua es un factor determinante

para el desempeño del concreto. cuando sepresenta variación en las propiedades en estado fresco de una bachada a otra, es probableque se deba a un cambio en el contenido de agua de la mezcla, lo cual originaría un efectodesfavorable en las propiedades del concreto endurecido. para determinar si las variaciones delas propiedades son debidas a cambios en el contenido de agua es importante asegurar que lacantidad real de agua es la esüpulada en el diseño

o Ensayos para determinar el contenido de agua y cementoLos ensayos en el concreto fresco, ayudan a tener una estimación de la resistencia y durabilidadpotenciales que tendrá el concreto una vez fragüe y endurezca, además sirven para confirmarque se ha cumplido con ros contenidos de diseñá de agua y de cemento.

La norma ASTM c1078 describe dos métodos para determinar el contenido de cemento de unamuestra de concreto fresco con base en la correlación que existe entre el contenido de ión calcio el contenido de cemento.

Los dos métodos separan el cemento mediante tamizado por vía húmeda de la mezcla deoncreto' lo disuelven en ácido nítrico para determinar la concentrac¡ón del ión calcio por mediode ütulacíón manual (método A) o determinación instrumental fluorométrica (método B).El inconveniente de este ensayo puede ser que las partes finas (pasa Tamiz 150 um (Ne 100)) delagregado calcáreo reaccionen con el ión calcio y los resultados'pueden dar valores más altos delos reales.

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0APíTUL0 7 | ¡)r$p;*{ts*ss **l *ol¡*¡*is tr*r** | TECNoLoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Tiempo de fraguado \

Al considerar el cambio de estado plástico al endurecido del concreto, de acuerdo con laregulación de los üempos de mezclado, transporte, colocación y compactación, se encuentraque hay que ajustar los tiempos a los intereses parüculares

delas personas

que trabajan coneste material.

Para el productor, es necesario que el concreto llegue a la obra con el grado de rnanejabilidaddeseado y debe proporcionar la mezcla, para no correr el riesgo de que el concreto fragüe dentrodel camión por demoras ocasionadas por factores externos, tales como tráfico o fallas mecánicasdel camión' Para el constructor es importante que el concreto pueda ser vibrado hasta ciertotiempo después de depositado en las formaletas o encofrados y así remover los encofrados lomás rápido posible para utilizarlos en otros puntos de la obra. Para un prefabricador puede serdeseable que el concreto fragüe rápido para usar más veces al día los moldes y poder mover loselementos prefabricados a los patios de almacenamiento a las pocas horas de vaciados.

La clasificación de acuerdo con el tiempo de fraguado se hace en concretos de fraguado lento,

normaly rápido. Los de fraguado lento son aquellos que al incluir un aditivo retardante demoranmás en endurecer. Los de fraguado normal son los adicionados con aditivos reductores de aguaque endurecen prácücamente con la misma velocidad que un concreto sin aditivo. por último,los concretos acelerados son los que endurecen más rápido debido a la adición de adiüvosacelerantes que permiten que la mezcla fragüe mucho más rápido que una normal.

o Ensayos para determinar el tiempo de fraguado

Se ha encontrado que el tiempo de fraguado del cementose puede utilizar como índice del tiempo de fraguado delconcreto, correlacionándose razonablemente con el delmortero.

Como en el caso del cemento, el üempo de fraguado delconcreto es necesariamente un valor arbitrario tomado enalgún punto del proceso gradual de endurecimiento, definidoen términos de un método de ensayo y un aparato parücular.Se han propuesto varios métodos entre los que se incluyenmedidas de resistencia eréctrica, consistencia, verocidad deonda, características de exudación, calor de hidratación,cambios de volumen, tiempo límite de replasüficación porvibración, y resistencia a la penetración.

De los anteriores métodos, las normas NTC Sg0 y ASTMC403 describen el de la resistencia a la penetración para

concretos con asentamientos mayores que cero. Este ensayoes similar al efectuado con ra aguja de Vicat, y consiste entomar una muestra de mortero procedente der tamizado através de una malla de 4,76 mm (No. ) en una porción deconcreto fresco. se somete periódicamente a la penetraciónde agujas de punta plana cuyas áreas varían entre 645 y 16mm; se determina para que la aguja penetre 25 mm dentrodel concreto y se registra el üempo a parür del momentode mezclado y se dibuja una curva que tenga en el eje X el

Figura 7.13. Ensa¡o de

fraguado delconu'eto

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0APíTUL0 7 | Fr*rpieda*** d*l *s**riltf fr*s** | TECNOLoGíA DEL coNcRETo - Tomo 1

mezclado por evaporación. Este fenómeno se conoce como cont)-acción plástica y ocurre conmás frecuencia en superficies horizontales en donde la relación volumen/área es baja, tambiénen condiciones climáticas no favorables (alta velocidad del viento, alta temperaiura y bajahumedad del medio ambiente), al igual que por exceso en la manipulación del concreto durante

su colocación, compactación y acabado.El contenido de cemento influye en la contracción, pues es parte fundamental de la pasta. Suspropiedades tienen pocas consecuencias, aunque la influencia de la finura es importante engranos con más de 75 ¡rm, los cuales al tener una hidratación incompleta actúan como agregado,ejerciendo una restricción al cambio de volumen.

El agrietamiento por contracción plástica es entonces producto del cambio de volumen,ocasionado por la desecación de la capa superficial del concreto que genera una humedad yrigidez diferencial con su interior.

lnmediatamente después de colocado el concreto, los componentes sólidos tienden a segregarse,si este movimiento presenta alguna restricción como el acero de refuerzo o partículas deagregado grueso, se crean asentamientos diferenciales, los cuales también inducen grietas.Por otra parte, si se presentan movimientos no previstos de la formaleta del suelo, el concretopresenta deformaciones que no puede absorber y que generan fisuras.

Los principales factores endógenos que afectan la cuantía de contracción por secado son eliontenido de agua de mezcla y el contenido de agregados. Este último, afecta la magnitud deretracción, ya que en la medida gue se incrementa el contenido de agregado, más se restringela contracción de la pasta.

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TECNOLOGíA DEL CONCRETO - TOMO 1

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Generalidades

Resistencia

El concreto es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión, dependiendo de laspropiedades tanto fisicas, químicas, mecánicas de sus componentes y de la interacción de cada

uno de ellos.

Dentro de las muchas características que posee el concreto se puede mencionar: la masa unitaria,las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, acústicas; su apariencia, etc.

En general, las propiedades mecánicas del concreto están gobernadas por la resistencia de la

pasta endurecida, los agregados y la interfase pasta-agregados, las cuales a su vez son modificadaspor los procesos de colocación y condiciones de curado.

Es una habilidad para resistir esfuerzos y de allí que se pueda considerar de cuatro maneras:compresión, tracción, flexión y corte. El concreto presenta una alta resistencia a los esfuerzos de

compresión y muy poca a los de tracción, razón por la cual, la resistencia a la compresión simplees la propiedad a la que se le da mayor importancia

Desde el punto de vista de la resistencia a compresión se considera que un concreto es de

resistencia normal cuando no supera los 42 MPa. Por otra parte, actualmente se considera

que un concreto es de alta resistencia cuando esta es superior a 42 MPa e inferior a 1,00 MPa,a 28 días. Cuando üenen resistencias superiores a 100 MPa se consideran como de ultra altaresistencia.

Naturaleza de la res¡stenc¡a del concreto

Por su naturaleza, el concreto es una masa endurecida y heterogénea cuya resistencia dependeúnicamente de los siguientes factores:

La resistencia de la pasta endurecida

La resistencia propia de las partículas del agregado y,

La adherencia entre la pasta y los agregados.

En cuanto a la resistencia de la pasta hidratada, se conoce que el cemento al contacto con el agua

se hidrata y forma una masa semicristalina discontinua llamada (gelD, que con el transcursodel tiempo adquiere resistelcia, la cual será mayor a medida que se incrementa el grado de

hidratación.

En lo que se refiere a la resistencia de las partículas del agregado, esta es función de sus

propiedades, las cuales están bien definidas y son independientes del üempo. Generalmente

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CAPíTULo I I Pr*pisda*** **{ f***rr:* e*d$r*rids I TECNoLoGÍA DEL CoNCRET0 - Tomo 1

donde:

R

A,B

a/c

Resistencia a la compresiónConstantes empíricas para unas determínadas condiciones

Relación agua/cemento en masa

,j: tg

d,

''r f.o,u.(

( ,IEuc,(t

r. 0J,É.

Si se representa gráficamente la resístencia a la compresión en función de la relación agua/

cemento, se aprecia que toma forma aproximadamente hiperbólica (verfigura 8.1). Esto es válidopara concreto elaborado con materiales de características determinadas y a una edad dada.

Vibración

.-...\

_-.- Concreto totalmente compactado

Concreto insufi cientementecompactado

Relación aguafcemento

R esii enii1Í ¿,":ry ó,i, ei unci óy de,l a re I a i14i,

1",

Se puede observar que cuanto menor es la relación agua/cemento, mayor es la resistencia, sin

embargo al emplear relaciones agua/cemento muy bajas la mezcla se vuelve más seca y dificil

de compactar quedando porosa, al punto que la resistencia comienza a decrecer. Obviamente,cuando la compactación se hace con vibrado[ se pueden uülizar relaciones agua/cementomenores que las empleadas con compactación manual'

Lo curioso es que en la prácüca, muchas veces se utilizan materiales con características distintas

a las previstas en el diseño de la mezcla, lo que conduce a resistencias disüntas con la misma

relación agua/cemento. Por bsta razón se hace indispensable efectuar ensayos con los materiales

que realmente van a ser uülizados en una obra específica, para simular las condiciones a que

estará expuesto el concreto, y desarrollar gráficas que determinan la relación real entre la

resistencia y la relación agua/cemento.

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CAPÍTUL0 8 | fr*gl*****e **1 ***r,r*tt; *rd*¡*ci** I TECNoL0GÍA DEL CoNCRET0 - Tomo I

hacen ensayos de resistencia sobre cilindros, hay que mantener el clrado hasta que la resistenciasea el 70% de la resistencia especificada.

Un factor muy importante del curado es su temperatura, debido a que un aumento durante este

proceso acelera las reacciones químicas de la hidratación, lo cual afecta en forma benéfica laresistencia a edades tempranas del concreto, pero con consecuencias adversas en la resistenciaposterior.

La resistencia del concreto que no se cura, es inferior al que recibe este cuidado, esto ocurreporque al no proporcionar las condiciones adecuadas durante las primeras edades, la hidratacióndel cemento es incompleta.

Existen diferentes métodos para garantizar un contenido saüsfactorio de humedad ytemperatura,de tal manera que el curado puede realizarse manteniendo las superficies del concreto protegidasde las temperaturas extremas y del viento en permanente contacto con agua, además se puedeemplear el riego directo o arena húmeda, o utilizando membranas protectoras o compuestoscuradores. La elección del procedimiento depende de la forma del elemento, las condicionesclimáticas que prevalezcany los factores económicos.

o Edad del concreto

lnmediatamente después de que se presenta el fraguado del concreto, comienza el proceso deadquisición de resistencia con el transcurso del tiempo.

Para concretos convencionales se especifica que puede alcanzar la resistencia de diseño a los 2gdías. La explicación es que después de dicho tiempo el aumento de resistencia es muy poco. Sinembargo, para concretos de alta resistencia se especifica a los 56 ó 90 días, porque el aumentodespués de los 28 días es considerable.

Es importante anotaL que la resistencia fisica es la propiedad más importante del concreto,

porque influye en forma directa en las demás caracterísücas de significado prácüco. En general,los más resistentes son más densos, menos permeables, y más resistentes al intemperismoy a ciertos agentes destructivos. De otro lado, los concretos resistentes usualmente exhibenmayor contracción por fraguado y menor extensibilidad, por lo tanto son más propensos alagrietamiento.

Resistencia a la compres¡ón

En términos generales, la gran mayoría de estructuras de concreto son diseñadas bajo lasuposición de que este resiste únicamente esfuerzos de compresión, por consiguiente, parapropósitÓs de diseño estructural, la resistencia a la compresión es el criterio de calidad, y de allíque los esfuerzos de trabajo estén prescritos por

los códigos en términos de porcentajes de laresistencia a la compresión.

Resistencia a la tracción

Por su naturaleza, el concreto es bastante débil a esfuerzos de tracción, esta propiedad conducegeneralmente a que no se tenga en cuenta en el diseño de estructuras normales. La tracciónüene que ver con el agrietamiento del concreto, a causa de la contracción inducida por elfraguado o por los cambios de la temperatura, ya que estos factores generan esfuerzos internosde tracción.

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CAPíTUL0 8 | ?r*si\tle**a ti*l ,*,éü';i*tf¿ *:r*i¡;*r:i*+ | TECN0L0GíA DEL CoNCBETo - Tom0 1

Resistencia a la flex¡on

Los elementos someüdos a flexión üenen una zona sometidaa compresión y otra región en que predominan los esfuerzos

de tracción. Este factor es importante en estructuras deconcreto simple, como las losas de pavimentos.

Resistencia a cortante

La resistencia del concreto a esfuerzos cortantes es baja, sin

embargo, generalmente es tenida en cuenta por los códigos

de diseño estructural. Este üpo de esfuerzos es importanteen el diseño de vigas y zapatas, en donde se presentan en

valores superiores a la resistencia del concreto.

Elaboración y curado de muestras

La calidad del concreto endurecido se evalúa sobre muestrastomadas, en campo, antes de la colocación del mismo en las

formaletas, o en laboratorio. Dichas muestras se someten a

condiciones especiales de curado y se ensayan a determinadasedades.

Los procedimientos para la elaboración, curado de

especímenes cilíndricos y prismáücos de concreto, se

encuentran en las normas NTC 550, NTC 1377, ASTM C31 y

ASTM C192, para muestras tomadas en obra y en laboratorió,

respectivamente.

En los casos en que las muestras representanel concreto de una sección fundida, se deben

tomarde acuerdo con la normas NTC454 (ASTM ClTzl,llevando un registro de la localización

del concreto que representa y la fecha de vaciado.

El curado de las muestras tomadas en campo o elaboradas en laboratorio se realiza almacenando

los especímenes durante las primeras 24 horas y protegiéndolas contra los rayos del sol o de

dispositivos que irradien calor. En el caso de muestras tomadas en obra, los ejemplares son

sumergidos en agua saturada de cal hasta el momento del transporte. En el laboratorio los

especímenes son colocados en agua saturada con cal, o en cámaras húmedas, de acuerdo con

lo especificado en la norma NTC 3512' (Figura 8.5).

Con el objeto de determinar la edad de remoción de formaletas o de puesta en servicio de una

obra, los especímenes de concreto se pueden curar en campo, bajo las mismas condiciones de

protección, temperatura y humedad que la estructura, ubicándolos lo más cerca posible a ella.

Ensayo de resistenc¡a a la compresión

La medida de la resistencia a la compresión se efectúa por medio de ensayos normalizados. Se

uülizan los procedimientoslde las Normas NTC 550, NTC 673, ASTM C39 y ASTM C3l- en donde

se describen los métodos de elaboración y ensayo de los especímenes.

La resistencia a la compresión se mide con una prensa, que aplica carga sobre

la superficie superior del cilindro a una velocidad especificada mientras ocurre la

i tzsr l(-( )"/ó



CAPITULo 8 | ?rt:*itt).**et, d¡:t r.ttrr*ie e*d*r**i*+ | TECN0L0GÍA DEL CoNCHETo - T0m0 1

falla. La operación tarda entre 2 y 3 minutos y la cargaa la que falla la probeta queda registrada en un tableroanexo a la máquina; este valor se divide por el área dela sección transversal del cilindro obteniéndose así el

esfuerzo de rotura del concreto.

P

Area

J, =

Se toma como base la resistencia máxima a la compresióna los 28 días, el aumento promedio de la resistenciacon el üempo es aproximadamente la que se indicagráficamente en la Figura 8.3, en el caso de los concretospreparados

con cemento tipo I colombiano.Aunque en el sistema internacional de unidades, launidad de esfuerzo es el pascal, en nuestro medio esnormal expresar el resultado en kg/cm2 o psi. Los valoresde resistencia de los concretos más utilizados varían enun rango comprendido entre 14y 42Mpa (I42y 428kgf/cm2), siendo comúnmente esüpulado para estructurasde

-concreto en general,2l_ y 2g Mpa (U,a y 2g5 kgf

cmt).

La medida de la resistencia a la compresión del concretono sólo se puede medir por medio de cilindros, sino que . ,: : ¡.¡:',]':..'

existe otro tipo de ensayos en los que se utilizan muestras cúbicas o prismáticas. Dichos ensayosson muy uülizados en los países europeos y casi no se conocen en nuestro medio.

La influencia de la forma y las dimensiones de los especímenes en los resultados de los ensayos acompresión es muy relativa' Como se mencionó anteriormente, el método más uülizado es el decilindros, aunque, diversas razones pueden provocar que los ensayos se realicen sobre muestrascúbicas o prismáticas.

Los resultados de las muestras cúbicas tienen elinconveniente que están afectados por el rozamientode los platos de la máquina, de tal manera que losdatos reportados no corresponden a resistencia a lacompresión simple. por otro lado,

los resultados sobreprismas o cilindros con esbeltez de 2, tienen la ventajade que la zona central no está prácticamente afectadapor la fricción ejercida por los platos.

Si se elaboran probetas de diferente geometría(cilíndricas, cúbicas, prismáücas, etc.), con la mismamezcla y se someten a ensayo de compresión, losresultados son diferentes. Sin embargo, la diferenciaobtenida se puede relacionar por medio de factores

Fígara 8.4. Ensauo de teniitjin

Figira,8.'3,

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GAPíTUL0 I I frs¡fi**acxa **í ft*r,r*i* ***rii*r ** | TECN0L0GíA DEL coNcRETo - Tomo 1

temperatura el concreto no mostrará ningún incremento de resistüncia con eltiempo. La funciónque probablemente mejor se correlaciona con la resistencia del concreto es la expres¡ón deNurse-Saul:

M = tx(T+10)Donde:

Madurez, ("Cxdía)Tiempo de curado, (días)Temperatura, ("C)

Desafortunadamente hay un número de rimitaciones para usar rapredecir la resistencia del concreto:

madurez como medio para

' En su cálculo no se tiene en cuenta el efecto de las condiciones de humedad durante elcurado.

' Su concepto no puede ser aplicado al concreto masivo, porque, la velocidad de pérdida decalor de dichas estructuras es mucho menor que las muestras normales. En el cálculo dela madurez solamente se considera la temperatura ambiente y la contribución del calor de. hidratación es ignorada.

' Esta función no puede ser usada para conocer el comportamiento del concreto en estadofresco o durante el fraguado, porque el tiempo de la fórmula debe ser medido después deque el concreto adquiere resistencia y no en eltiempo de mezcla o colocación.

' Su aplicación no es apropiada si hay grandes variaciones de temperatura durante el períodode curado' como ya se dijo, una temperatura alta al principio del curado podría disminuir laresistencia del concreto, en relación con un curado a temperatura normaltodo

el tiempo.por

otro lado, una temperatura inicial baja podría incrementar la resistencia.

El concepto de madurez no es ampliamente empleado, probablemente por los factoresmencionados, no obstante, conociendo las limitaciones inherentes puede ser usado con buenosresultados cuando se trata de establecer la resistencia del concreto en una estructura en algúntiempo previsto.

. Ensayos acelerados de resistenc¡a a compresión

como la aplicación de las fórmulas que relacionan la resistencia a la compresión a los 7 y 2g díasno es muy segura, y toman tiempo se han ideado maneras para predecir la resistencia potenciala 28 días realizados pocas horas después de mezclado. Estos rnétodo, aceleran la adquisiciónde resistencia de muestras

de concreto, debido a que someten las muestras a temperaturaselevadas durante un período corto de curado.

La norma NTc L513 (ASTM c684) describe,el procedimiento que debe seguir para la ejecucióndel ensayo' En dicha norma se presentan métodos de curado u.el"ra¿o con agua übia (35 + 3 oc),con agua hirviendo y curado autógeno. Básicamente el ensayo consiste en tomar las muestras encilindros con tapa de L5 cm de diámetro por 30 cm de alturá y someterlas a uno de los procesosde curado mencionados, para luego efectuar el ensayo a compresión. para poder ser uülizadocomo criterio de aceptación del concreto estructural se debe disponer de datos correlacionadoscon la resistencia a compresión a los 2g días.

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CAPITULoS I),: ;ry1**s+ilc**+r*i**ndaie*id*lTECN0L0G|ADELCoNCRETo-Tomo1

o Módulo de elasücidad y relación de Poisson

Se determina de acuerdo con la norma NTC 4025(ASTM C469), sobre cilindros elaborados de la mismamanera que

losque se ensayan

acompresión, a

los cuales se les adapta un disposiüvo en forma de

corona que tiene un deformímetro vertical (esto para

hallar el módulo de elasücidad) y otro horizontal(para determinar la relación de Poisson). La velocidadde carga es la misma que se uüliza en el ensayo de

compresión, y para no dañar el dispositivo por un

exceso de deformación, sólo se debe aplicar carga

hasta cuando la deformación longitudinal, definídacomo la deformación vertical dividida sobre la luz deldeformímetro, sea de 50 millones, o hasta el40% de

la resistencia a compresión.

La figura 8.9 muestra un diagrama esfuerzo-deformación típico para un espécimen de concretocargado y descargado en la cual se aprecia el móduloelástico tangente y secante.

El módulo elástico secante corresponde al rangodurante el cual existe .una relación más o menosconstante entre la deformación y el esfuerzo. Comono es posible determinar cuándo el comportamientode un concreto deja de serelásüco para converürse enplástico, no hay normas que permitan determinar el

módulo secante. Por lo tanto, este se debe determinar

con base en la suposición que el comportamientodel concreto deja de ser elástico para determinadoporcentaje de la resistencia a la compresión, dichoporcentaje se debe informar en el reporte de ensayos

y normalmente está entre el 15%y el5O%.

El módulo tangente más importante es el inicial y a

pesar de que es dificil determinarlo, se puede obtenersu valor aproximado ya que la secante de la curva es-

fuerzo - deformación casi siempre es paralela a la tan-gente inicial de la curva durante la carga. (Figura 8.9).

Ensayo de resistenc¡a a la tracciónComo es dificil de medir por medio de ensayos directosdebido a la dificultad de montar las muestras y las

dudas que existen sobre los esfuerzos secundarios inducidos por los implementos que las sujetan,

en Brasil se desarrolló un método denominado tracción indirecta.

El ensayo, detallado en la norma NTC 722 (ASTM 496), consiste en cargar a compresión un

cilindro convencional de 15 x 30 cm a lo largo de dos líneas axiales diametralmente opuestas

a través de listones de apoyo de 3 mm de espesor, 25 mm de ancho y de longitud igual a la

Deformación

1. 131 :

Figura 8.8. Madurómetro de concrelo

Módulo tangente

Módulo ,tangente

/7

inicial

o

secanteDescarga

il{-/{':+p



0APíTUL0 I I Fr$Fi**ad*s é*i r**rr*i* e 1d*recí{'* I TECN0L0GíA DEL coNcRETo - Tomo 1

del cilindro. Las láminas de apoyo distribuyen la carga sobre un ahcho pequeño suficiente paraevitar concentraciones de carga indebidas, de tal manera que la fuerza de compresión induce unesfuerzo de tracción transversal prácticamente constante a lo largo del diámetro verücal.

Si la resistenciaa la compresión es por lo menos tres veces la resistencia a la tracción,como normalmente sucede en el concreto, se produce la falla en sen-tido verücal en la sección

transversaly la resistencia a la tracción se calcula por medio de la fórmula:

fn=

Donde:

Resistencia a la tracción indirecta en MpaCarga máxima aplicada en N

Longitud del cilindro en mmDiámetro en mm

La resistencia a la tracción calculada de esta manera es aproximadamente el t5%más altaque la determinada por pruebas de tracción directa.

Ensayo de resistencia a la flexión

La resistencia a la flexión del concreto se refiere a menudo al módulo de rotura. comúnmente,se evalúa por medio de ensayos de flexión sobre vigas de sección cuadrada de l-5 cm de lado y

50 cm de longitud' Las normas ASTM c 293, NTc 2871,y ASTM C78 describen el procedimientopara realizar el ensayo sobre concretos convencionales cargando las vigas en uno y dos puntos,respecüvamente y la norma ASTM c 1018 describe el método para concretos reforzados confibras.

Fígara,8, Iü. ZAs a¡a aine*iini¡:¿¿¡a¿i@n y'os pu¡7to s.

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CAPíTUL0 I I rr*$¡*ri*d*s *el **n*¡*f* *:r*¿rrf*ir:* I TE0N0LoGíA DEL coNcRETo - Tomo 1

El concreto es inherentemente poroso, debido principalmentA a la formación de canalescapilares como consecuencia de la evaporación de agua durante el proceso de fraguado, a lapermeabilidad del agregado y a la reducción gradual de volumen de la pasta cuandá ocurre lareacción químíca entre el agua y el cemento.

Su permeabilidad puede ser medida, determinando la velocidad de flujo de agua a través deuna losa de concreto. El paso de líquido a través de éste, es controlado por la ley Oe Darcy paramedios porosos, la cual se presenta a conünuación:

V = K, (h/x)

Donde:

V = Velocidad delflujo de agua

h - Cabeza de agua (presión hidráulica)x = Espesor del espécimenKo = Coeficiente de permeabilidad

Ko es función de la relación a/cy la edad de la pasta, tal como se aprecia en la tabla g.3.

En los lugares con estaciones, la permeabilidad causa efectos adversos sobre la durabilidaddel concreto, debido a que la saturación por agua produce deterioro y descascaramiento, aconsecuencia del los procesos de congelamiento y deshielo.

Para el caso de los países tropicales, en que no se presentan ciclos de congelamiento y deshielo,el efecto principal de la permeabilidad es el deterioro del concreto como producto del ingresode

agentes agresivos, tales como soluciones ácidas o sulfatos. Además en el caso de concretoreforzado, el acceso de la humedad y del aire tiene como resultado la corrosión del aceroembebido, con un consecuente aumento en el volumen del mismo, lo que puede dar origen agrietas y descascaramíentos del concreto.

Tabla 8'3' Efecto de lct ¡sasta de cemento sobre el coefciente de pernteabitidad (a/c:g.5. )

Pasta fresca

7

3

7

t428

100

240*

10-s lndependientede a/cL0-8

10-e

L0-11 Poros capilaresl-0-12 lnterconectados10-13

10'16 Poros capilares10-18 Discontinuos

is6

MIM

* Máxima hidratación



CAPíTUL0 8 | Tt,,rgt;:*u4+* tiüi c*rr¡¡:il¡ t¡¡siirv+r.;iú* | TECNoLoGiA DEL c0NCRETo - Tom0 'l

alquitrán de hulla, pinturas bituminosas, resinas epóxicas, sílicofluoruro de magnesio y otros

agentes que han demostrado resultados altamente satisfactorios.

Tubts 8.4. Influencia de lcts condicíones tnediaambientales sobre los componentes del concrelo (2)

Ataque químico

Ataque por ácidos

Ataque por sulfatos

Reacción álcali - agregado

Carbonatación del cemento

Corrosión del acero

Ataque fisicoCongelamiento - deshielo

Humedecimiento - secado

Camblos de temperaturas

Abrasión

Fuego

Hay que tener en cuenta que el grado de protección de los diferentes tratamientos varía, por

ello es importante que la capa protectora producida por el método uülizado permanezca sin

deteriorarse por agentes mecánicos, del tal forma que se hace necesario inspeccionar y renovar

el recubrimiento.

o Ataque de sulfatos:

Los sulfatos de sodio, potasio y magnesio, presentes en los suelos y agua con álcalis, son muchas

veces los responsables del deterioro de las estructuras de concreto. La causa del deterioro puede

tener dos orígenes: en primer lugar; porque los sulfatos reaccionan químicamente con la cal y el

aluminato de calcio hidratados en la pasta de cemento, formando sulfato de calcioysulfoaluminato

de calcio respectivamente. Dichas reacciones van acompañadas de una considerable expansión,

que ocasionan esfuerzos de tracción internos y que culminan con agrietamiento y rompimiento

de la masa de concreto.

La segunda causa se presenta cuando el concreto está en contacto con aguas alcalinas, lo cualproduce la deposición de cristales de sulfato en los poros y canales capilares como consecuencia

de la evaporación. El crecimiento de los cristales tiene lugar cuando se üene un ciclo de

humedecimiento y secado que puede eventualmente llenar los poros y desarrollar presiones

suficientes para la rotura del concreto.

para prevenir el deterioro dbl concreto por acción de la primera causa, normalmente se uüliza

el cemento üpo 2 o üpo 5, dependiendo del grado de ataque. Todos los cementos normales

desarrollan completa desintegración dentro de uno o dos años, pero con los cementos de bajo

contenido de CrA, la resistencia al deterioro se prolonga a períodos mucho más largos.

Pasta

Pasta

Agregado

Pasta

Refuerzo

Pasta, Agregados

Pasta

Pasta, Agregados

Pasta, Agregados

Pasta

¿.{Cn.1SS



CAPíTUL0 8 I pr*sie¿i*¿fes d&¡ r{¿Írs*if **rs¡v*.t;t*rt I TECN0LoGíA DEL coNcBETo - Tomo I

La resistencia a la desintegración por el crecimiento de cristales,\se logra mediante el uso deun concreto denso, de muy baja permabilidad, elaborado con una relación agua/cementobaja y preferiblemente con inclusión de aire. Adicionalmente se ha encontraOo q-ue concretoselaborados con cementos Pórtland puzolánicos poseen considerable resistencia al ataque de los

sulfatos.El contacto de soluciones ácidas y sulfatadas con el concreto se debe evitar o controlar. Elmecanismo de deterioro causado por ácidos y sulfatos se produce cuando entran en reaccióncon el hidróxido de calcio del cemento; proceso que acelera la corrosión del acero de refuerzo.

o Reacción álcali - agregado:

Es una reacción química que se puede presentar entre agregados que contengan (óxidos de síliceinestables) y el cemento (hidróxidos alcalinos) y que originan expansiones dentro del concretoendurecido.

Algunos agregados conocidos que reaccionancon el álcali del cemento son: el sílice opalino,la caliza silícea y en general rocas con alto contenido de sílice. En consecuencia, cuando se

requiere aprovechar una fuente de agregados cuyo comportamiento sea desconocido, es muyaconsejable hacer ensayos petrográficos y exámenes químicos, así como ensayos de expansiónde morteros.

La experiencia con agregados reacüvos, tanto en el campo como en el laboratorio, ha demostradoque tales materiales con combinación en el álcali del cemento no causan un daño apreciablecuando la concentración de este último no sobrepasa del 0,62o.

o Carbonatación del cemento:

Este fenómeno sucede cuando el hidróxido de calcio (ca(Ho)r) presente en la pasta de cemento,en presencia de agua, reacciona

con el dióxido de carbono 1cór), produciendo caco, (carbonatode calcio), generando así una pérdida de volumen. Esta carbtnaíac¡ón se presenta en la superficie ,del concreto y su profundidad dependerá de la porosidad de la pasta. Esta reacción conduce aldescascaramiento superfi cial.

o Corrosión del acero de refuerzo:

El fenómeno de corrosión en el concreto armado se presenta por efectos electroquímicos, enpresencia de oxígeno y soluciones acuosas de sales, bases, o ácidas en el concreto.En general, la forma más común de corrosión es causada por el flujo de una corriente generadadentro del concreto, por diferencial de humedades, presencía de oxígeno o concentración deelectrólitos' Así mismo, los iones de cloruro de calcio, causan corrosión del acero, produciendo

expansión y aparición de esfuerzos de tracción que conllevan alagrietamiento.Ataque físico

o Congelamiento - Deshielo:

Al disminuir la temperatura de un concreto saturado, el agua que se encuentra dentro de losporos aumenta de volumen por congelación produciendo expansión y fisuras en el elemento.Esta condicíón se vuelve crítica cuando los ciclos congelamiento - deshielo se hacen repetitivos,porque su efecto es acumulativo.

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CAPiTUL0 I I fr*air**$*s rl*i r*r$r$r* r***rs*i** | TECN0L0GÍA DEL CoNGRETo - Tomo 1

. Humedecimiento y secado:

En estructuras hidráulicas, una de las principales causas de deterioro es el conünuo

humedecimiento y secado, el cual produce expansiones y contracciones creando condiciones de

agrietamiento y descascaramiento del concreto, al igual que pueden aumentar la corrosión delacero de refuerzo.

Cuando un elemento en concreto está sujeto a ciclos de humedecimiento secado, se presentan

eflorescencias en la superficie del concreto, las cuales son el resultado de la percolación de

agua a través del material de manera continua o intermitente. Las eflorescencias constan de un

depósito de sales, que son lixiviadas del concreto y cristalizadas por la evaporación del agua y la

interacción con el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Las sales típicas son carbonatos

de sodio, potasio o calcio, siendo el mayor constituyente el carbonato de calcio.

La eflorescencia es más un problema estético que de durabilidad, pero indica que está ocurriendo

lixiviación dentro del concreto. Su exceso aumenta la porosidad, disminuye la resistencia e

incrementa la vulnerabilidad a los químicos agresivos,

La tasa de lixiviación depende de la cantidad de sales disueltas contenidas en el agua que se

percola. Las aguas blandas, tales como el agua de lluvia, son las más agresivas, mientras que las

aguas duras que conüenen grandes cantidades de calcio son menos peligrosas. La temperatura

del agua también se debe considerar, porque el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría

que en agua caliente.

. Abrasión:

La abrasión se ocasiona por fluidos en movimiento que están en contacto con estructuras de

concreto, creando fricción o cavitación y produciendo desgaste sobre la superficie de este. En la

medida en que la resistencia a la compresión aumenta, se incrementa su resistencia a la abrasión.Esta propiedad es importante en elementos sometidos a tráfico, deslizamientos y rozamiento

como son los pavimentos, pisos, túneles y estribos de puentes sujetos a la acción de corrientes

de agua, vertederos, etc.

. Fuego:

En términos generales, el concreto üene buenas propiedades de resistencia al fuego, siendo

este uno de sus méritos como material estructural. La resistencia a los daños producidos por el

fuego es cada vez menor a medida que aumenta el espesor de la estructura.

En el concreto armado sujeto al fuego, las capas superficiales calientes üenden a separarse y

descascararse desde la parte de la estructura másfría, en consecuencia, se produce la formaciónde grietas en la juntas, en las paredes de concreto mal compactadas o en los planos de las varillas

de refuerzo. Sin embargo, la pérdida de resistencia comienza aproximadamente a los 330 "C

y aún a los 500 oC se consirlera que el concreto conserva elSO% de su resistencia inicial. Una

vez el refuerzo queda al descubierto, se calienta rápidamente con la consecuente pérdida de

resistencia. El acero dulce qierde aproximadamente el50% de su resistencia a 600 oC mientras

que el acero pretensado sufi'e la misma pérdida pero a 400 "C'

La resistencia al ataque del fuego depende principalmente de tres factores, a saber: el tipo de

agregados y contenido de humedad, el üpo de cemento y el espesor del elemento de concreto.

A;: :.8' 41



CAP|TULoS lFr*g:i*rlad*r$*¡ *$*rr$t* *r**r*ci*'sl TECN0L0GíADELcoNcRET0-Tomo1

Los agregados de mejor res¡stencia al ataque del fuego son los liüanos. Esto se debe a que lamayoría de partículas de agregado ligero son manufacturadas por un proceso que involucra altastemperaturas' De los agregados naturales se destacan los calcáreos, tal es el caso de las calizas.

El contenido de humedad del concreto también influye en la velocidadde

descascaramiento.Algunos análisis de estructuras expuestas alfuego, muestran que a mayor contenido de humedaddel elemento se produce más rápido el descascaramiento.

Es posible la elaboración de concretos refractarios. Esto se logra con el uso de un cementoespecial con alto contenido de alúmina, el cual produce concretos con una alta resistencia alfuego pero con el problema de que no puede utilizarse para fines estructurales.

La norma ASTM E 119 establece un método de ensayo para medir la resistencia al fuego delconcreto.

Un concreto sujeto a cualquiera de las exposiciones anteriormente mencionadas se ve afectado porla remoción del mortero; por lo tanto, una reducción en el contenido de arena mejora la durabilidad.De otra parte, con el uso de agregados

resistentesy

de tamaño bastante grande, la uülización derecubrimiento, de buen curado y una baja relación agua/cemento, se obüenen concretos de buendesempeño cuando son atacados por agentes agresivos.

Estos factores conducen a un incremento de la resistencia a la compresión pero, cuando lascondiciones exigen el empleo de un inclusor de aire esta propiedad se puede disminuir. por estemoüvo el contenido de aire se debe guardar en un mínimo requerido para durabilidad, teniendocuidado de no excederse en más del 4%.

. Ensayos para evaluar la durabilidad

La protección contra la corrosión y la determinación de la acüvidad en el acero de refuerzo sepuede ensayar siguiendo el procedimíento de la norma AsrM cg76.

La reactividad álcali-agregado se puede analizar mediante la norma ASTM C227 (Reacción álcali-sílíce) y c586 (Reacción álcali - carbonato). La resistencia a los sulfatos se evalúa mediante lasnormas ASTM c452 y C1012. La resistencia a la abrasión se puede determinar con la normaAsrM c418 (Limpieza con chorro de arena), c779 (método de disco giratorio) y C944(cortadorarotatoria).

Cambios de volumen

La principal causa del agrietamiento de los elementos construidos en concreto, se debe a loscontinuos cambios de volumen que experimenta durante su vida úü1, y que se producen tantopor causas internas como externas a este. Estos cambios volumétricos que en general estánrestringidos

pueden originar esfuerzos que superen la capacidad resistente del concreto a latracción y producir agrietamiento.

Los cambios volumétricos en el concreto se clasifican según la fuente que los produce, en aquellosdebidos a reacciones químicas, tales como la carbonatación del cemento, la corrosión del aceroy la reacción álcali - agregado, y en los causados por efectos ñsicos, tales como, la contracciónpor secado y cambios de temperatura.

Los cambios de volumen ocasionados por efectos químicos disminuyen la durabilidad delconcreto, tal como se discuüó anteriormente.

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0APÍTUL0 I I i,ri¡l:***{¡;¡:: **: *rrlrlr.r i; til*j:i}íaí;r I TECN0L0GÍA DEL CoNCRETo - Tomo 1

. Ensayo de velocidad de pulso

La velocidad del ultrasonido varía de acuerdo a las propiedades del sólido a través del cual viaja.

Se puede medir, determinando la frecuencia resonante de un espécimen o registrando el tiempo

de recorrido de pulsos a través de una muestra. Las elevadas indicanque

el concretoes de alta

calidad, mientras que las bajas indican que es de mala calidad.

Extracción de núcleos

Cuando la resistencia de los especímenes ensayados a compresión es inferior al valor mínimo

especificado f'c, es probable que el concreto de la estructura esté bajo o que los cilindros no

sean representaüvos del concreto colocado.

Para tratar de determinar si la resistencia del concreto es baja, es posible extraer núcleos o

cora-zones del elemento de resistencia sospechosa siguiendo el procedimiento descrito en

la norma NTC 3650 y ensayarlos a compresión. Los factores que modifican los resultados de

núcleos de con-creto son edad, diámetro, esbeltez, presencia de armadura, altura y dirección

de la extracción.

i::{ fiS or q; 8$ &¿il.o t.o de uI f,e; o nid o Fig'urq 8; 1 6¡,Núi{;gos fe, éoicreto'

Abrasión de superfi cies horizontales

Abrasión por chorro de arena

Abrasión por cortadora rotatoriacámb¡os ¿é volümén dé mortóro áifuesto á iotucionéi ¿e sütiátos

Contenido de cemento en concreto fresco-"iipáil¿n pótéñciái ¿é mórtéró eipueito-á iuifáios

Penetración con la esfera de Kelly

Reactividad álcali - agregado"

i$;i¡ieñ¿i;.á rá óo*ó'"'¡¿n \

Resistencia a la flexión de concreto reforzado con fibras

Resistencia a nex¡¿n. Ápovo eñ un punio

Tablu 8.5 - a) Nonnas ASTM relacionadas con las propiedrtdes del cottcreto

c779 - A5

ó¿i8 - oi

t,.

t

.. 1,

i

iiIlli

c944 - 99ciorz - o¿

óio7b - 8i- --eliz:oo**-"

cioo - g2

C)zi -az- - C3é:¡5-cists - gjczb: - os

dL:J:+F.

fds



Tabla 8.5-b) Lista de \os ensayos descritos en las Normas ASIM y NTC que se practican al concreto

c¡pírulo I I rr*tr¡*d***s$ **i rcñ+rci€l *f.:$*r**i*$ | TECN0L0GíA DEL GoNCRETo - Tomo.l

Concreto premezclado

, Morteros quim¡lós r"iiitáni"i, gióuis,: recubrimiento monolítico y concretos poliméricos,-' *-e [sqyo_"s_ d e_ c*o_m pre s i ó n

, rermingllsl; -

Toma de muestras -'--' ---,-.........

; Yeso para ie.tréñiá¿o oó ciiin¿iól ¿ó Cóncietó

Asentamiento

Tiempo de fraguado

f*i

497

38s -4iq

c579

c125tltzCqtz

3357

3772 c900

3707 c512402s c4693759 c8031513 c684504 C6T7673 c39lsit c78

1I8, L2 ,174,220,321,396,454,550, 673,999,1000, ]"029, 1032, 1299,

1926,34s9

T7-6, 454 1926f 3318454,1A29

454396

so,673,lji., toiaoi,

1,377

550, 1377,504504, 550, 6-7 3, ggg,iaii

396*3slt*3752

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CAPíTULo 9 I irr*n¡f *a*ss **l t**rt-tí:r I ffC¡¡Ot-0GíA oEL C0NCRETo - Tomo 1

las diversas combinaciones de cemento y cal proporcionan un equilibrio con una amplia gama

de propiedades, una alta resistencia y fraguado inicial del cemento modificados por la excelente

trabajabilidad y retención de agua de la cal.

. Mortero de cemento de mampostería

Es un producto que generalmente conüene cemento Pórtland.y finos, tales como caliza y

otros materiales en diferentes proporciones, más adiüvos tales como plasüficantes y agentes

incorporadores de aire y agentes repelentes de agua. El cemento que usualmente conüene

es tipo 3. Los morteros elaborados con é1, poseen en general una excelente trabajabilidad y

durabilidad. La norma NTC 4027 reconoce tres tipos de cementos de mampostería. Estos

cementos de mampostería han sido diseñados para que produzcan morteros con propiedades

pa rücu la res.

Dichos cementos proporcionan todo el material cementante necesario al cual sólo hay que

añadir arena y agua en la mezcladora. Es más fácil lograr una apariencia consistente en morteros

producidos a partir de los de mampostería, ya que todos los ingredientes cementantes seproporcionan, se muelen o se mezclan conjuntamente antes de ser empacados.

En 1954 los tipos de mortero para mampostería fueron designados A1-, A2, B, C y D. Sin

embargo, se encontró que el üpo <A1-> tenía connotación de ser el mejor y muchos díseñadores

especificaban este, pensando que era el más bueno. Para acabar con este mal entendido, se

asignaron nuevas letras que no hicieran pensar que un tipo de mortero era mejor que otro' La

designación de las nuevas letras fue M, S, N, O y K, las cuales corresponden al deletreo cada dos

letras de la palabra <MaSoN wOrK> (trabajo de mampostería).

El mortero üpo K, ya no aparece en las especificaciones porque las diferencias con el tipo O

son mínimas y en las aplicaciones prácücas, este lo reemplaza. La norma NTC 3353 ütulada

<especificaciones para mortero de mampostería>, ha dejado solamente los morteros üpo M, S,

N y O. Los morteros para mampostería pueden ser especificados de acuerdo con un criterio de

proporción o propiedades, pero no por una combinación de ellas.

Ningún mortero de manera individual es apropiado para todas las aplicaciones. La variación de

proporciones siempre hace que se mejoren unas propiedades a expensas de otras.

Mortero üpo M

Es una mezcla de alta resistencia que ofrece mayor durabilidad que otros üpos de mortero. 5e

recomienda para mampostería reforzada o sin refuerzo que pueda estar sujeta a altas cargas de

compresión, a acción severa de congelamiento, o presión lateral de üerra, vientos huracanados o

terremotos. Al ser de durabilidad superior, los morteros tipo M pueden ser usados en estructurasenterradas, que estén en contacto con suelos, tales como fundaciones, muros de contención y

alcanta rillas.

Mortero típo S

proporciona la mayor reAlstencia a la adherencia. Se usa generalmente para estructuras

someüdas a cargas normales de compresión, pero que requieren alta adherencia a esfuerzos de

flexión. También es recomendable donde se utiliza como pega, por ejemplo en la colocación de

enchapes.

¿,iC,Cryl.*s '



cApíTULo 9 | Fr*pi*da*es det Msrr*f* I fgcruoueín DEL coNcRETo - Tomo f

Mortero üpo N \

Es el mortero multipropósito para uso en las estructuras de mampostería. Es apropiado parapañete y paredes interiores de partición. Este mortero de resistencia media es el que mejorcombina las propiedades

de resistencia, trabajabilidad y economía. Cuando la proporción decemento: cal: arena es L: 1: 6 la resistencia obtenida en el laboratorio es superior a L9,6 kpa,mientras que las mezclas de cemento de mampostería y arena usualmente reportan resultadosde 12,6 kPa.

Mortero tipo O

Es de alto contenido de cal y baja resistencia, para uso en pañetes y pega en paredes pococargadas y de partición. No endurece en presencia de humedad. Es frecuentemente utilizadoen trabajo de mampostería para casas de uno o dos pisos y es el preferido por los mamposterospor su excelente trabajabilidad y bajo costo.

En la tabla 9.1-se presentan las propiedades de los diferentes tipos de mortero.

Tsbla 9.1. Típo,s de Mortero

1 5.:l;:¿¡:;':

17,2

12,4

5,2

2,4

Cemento - Cal

M

S

N

o

12,4 i ZS

5,2 : 752,4 i ls

M

S

N

o

75

75

7575

72

12

1-4L4

Cemento

de mamposteríat<

cuando el refuerzo estructural está embebido en un mortero de cemento de mamposteriael máximo contenido de aire debe ser i,g%

Existen también los morterosüpo PM y PLconocidos como morteros de relleno para mampostería(NTc 4048), de agregados finos y gruesos respecüvamente. Además hay morteros especialesrefractarios para chimeneas y mampostería resistente al ataque por ácidos.

En la selección del tipo de mortero, se hace necesario conocer el desüno y los materiales sobrelos cuales se va a aplicar, ya que se requiere una compatibilidad. por ejemplo, de nada serviríaaplicar un mortero tipo M para pegar ladrillo de cal de baja resistencia, porque la resistencia dela pega será tal que las grietas por sobrecarga aparecerán en los ladrillos y no por las juntas.

M{M%&



CAPíTUL0 9 | Pr*pi*$xri*r út:t Mv¡.*.t* | fgCHOt-OSÍn DEL c0NcRET0 - Tomo 1

Clasificación según sistema de producción

. Mortero mezclado en obra

El mortero mezclado en obra, requiere hacerse en un siüo protegido del sol, el viento y la lluviay de fácil acceso al almacenaje del cemento y arena. No es recomendable mezclar con pala, lo

menos que se necesita para proporcionar homogeneidad es emplear mezcladoras mecánicas y

dosificar la arena con el mismo grado de humedad.

Mortero dosíficado por silos

Dentro de las nuevastendencias para mezclar elmortero en obra, en Holanda, se han desarrolladounos silos con capacidad para almacenar la arena y el cemento necesario para producir

aproximadamente l-O m3 de mortero. Tienen un comparümiento para cada constituyente del

mortero y están diseñados para ser transportados en camiones especiales. Tienen acoplado en

la descarga un sistema de tornillo sin fin, en donde se adicionan y mezclan los materiales.

Mortero dosificado en camiones de bachada volumétrica

Los camiones de bachada volumétrica, tíenen compartimientos y tanques para almacenar

agua, arena, cemento, cal y aditivos, mediante los cuales se pueden dosificar diferentes tiposde mortero, de tal forma que se mezcla y descarga mediante un sistema de tornillo sin fin en

cada obra.

. Morteros premezclados o predosificados

Es posible conseguir morteros premezclados o predosificados en dos opciones: la primera

es hacer una combinación premezclada, mojada de cal hidratada o pasta de cal, arena,

adiüvosyagua, enviada a la obra en construcción que queda lista para ser utilizada cuando

se mezcla con cemento y agua adicional. La otra, es una mezcla empacada, seca querequiere únicamente la adición de agua y el mezclado. Se debe tener especial cuidado con

el sistema seco, debido a que los morteros resultantes pueden necesitar una mezcla más

prolongada para contrarrestar la mayor afinidad de la arena secada en horno con el agua y la

subsecuente pérdida de trabajabilidad del mortero. La utilización del mortero premezclado

va en incremento, porque pueden ser mezclas convencionales con características de

trabajabilidad adecuadas por 2%horas o mezclas de mayor duración,

Dentro de los morteros premezclados por vía húmeda se destacan los de larga vida, en los

cuales se retarda el tiempo de fraguado generalmente por períodos de tiempo mucho más

largos que los que se uülizan en el caso del concreto. Estos morteros, tienen la ventaja de

que pueden ser recibidos durante el día y almacenados durante la noche para seguir siendo

utilizados hasta por tres días. Los ensayos de laboratorio muestran que el mortero premezcladotiene mayor trabajabilidad, resistencia más uniforme y es más fácil de controlar que el morteropreparado en obra. Así mismo, la experiencia ha demostrado que las paredes construidas con

mortero premezclado son rnenos impermeables.

Los adiüvos que prolongan la vida en estado fresco del mortero, juegan un papel críüco en la

producción de él y generalmente son una combinación de retardantes, retenedores de agua,

reductores de agua e incorporadores de aire.

Dependiendo de la dosificación de los aditivos, es posible prolongar la vida del mortero entre

1- y 3 días, de tal forma que el mortero sin utilizar puede almacenarse en canecas debidamente

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cApíTuL0 I I Fi*üisrtad*$ **i r*¿¡ri*¡* | rrcruoloeín DEL CoNCRETo - Tomo 1

protegidas de la humedad. una vez es extendido y entra en cdntacto con las unidades demampostería comienza el proceso irreversible de fraguado.

Cuando el mortero es colocado entre las unidades demampostería, estas

absorben el agua y adiüvos dentrodel ella, lo cual causa que los aditivos para larga vidadejen de actuar, permitiendo que el mortero fragüecomo una mezcla convencional.

Este material puede ser suministrado en camionesmezcladores, empacado en recipientes o bultos imper_meables y transportados en vehículos apropiados. Enproyectos grandes, también es posible instalar plantasmóviles y reducir los costos por transporte.

En la obra, el mortero puede ser almacenado en canecasde 0,21- m3 (55 G). Los recipientes más grandes son muypesados y su manejo se hace difícil porque no se puedepasar por las ventanas ni puertas.

Algunos de los beneficios del mortero de larga vidas9n:

. Se evita el mezclado manual en la obra en cualquierlugar.

Figara 9.2. Mortero prenezclida

' se elimina el tener que mezclar mortero antes de iniciar las jornadas diarias de mampostería,con lo cual se gana üempo y rinde más eltrabajo.

' se elimina el tiempo de los mamposteros refrescando y remezclando el mortero.

' No es necesario tener un área para almacenar arena y cemento, así como tampoco unsitio de mezclado, lo cual permite que las obras sean organizadas y limpias. Este punto esespecialmente importante en aquellas que tienen limitaciones de espacio, como las de lasáreas urbanas, en que en algunos casos puede ser necesario arrendar paüos para almacenarmateriales y equipo.

' son de mayor uniformidad y calidad que los morteros mezclados a mano, puesto que enuna planta la dosificación está muy bien controlada. La calidad uniforme del mortero nosólo resulta en una mejor construcción, sino que aumenta el rendimiento de la obra porqueno hay que estar haciendo aiustes a la mezcla para que tenga la consistencia necesaria paralograr facilidad en la construcción.

Cuando se colocan ros radriilos o broques de absorción normar,ocasionar que el mo.rtero se rigidice y comience el proceso demortero sin usar permanecerá trabajable.

la succión que ocurre puedefraguado, no obstante que el

Propiedades del morteroLas propiedades del mortero plásüco determinan la facilidad de construcción de Ia mamposteríay del acabado de los elementos estructurales. De la misma manera que en el caso del concreto,

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CAPíTUL09 I I t': u;i^,:i i.'jr :;li;':' I TECNSL'G¡ADELG'NCRET'-Tomo1

las propiedades del mortero plástico influencian el comportamiento del mortero'endurecido.Entre las propiedades plásücas del mortero que ayudan a determinar su adecuada construcción,están la trabajabilidad y retención de agua. Las propiedades en estado endurecido que ayudan a

determinar el comportamiento final de la mampostería son la adherencia, durabilidad, elasücidad

y resistencia a la compresión.

Muchas propiedades del mortero no son cuantitativamente definibles en términos precisos,

debido a la carencia de especificaciones. Por estas y otras razones no hay normas completamentebasadas en el comportamiento del material y en la mayoría de los casos se ha conünuado la

evaluación del mortero con base en operaciones tradicionales que permiten conocer de manera

cualitaüva sus propiedades.

Mortero en estado fresco

Sus caracterísücas definen en primera instancia la calidad del material a uülizar. Por esto es

importante conocerlas para utilizarlas como criterio de aceptación o rechazo.

. Trabajabilidad o manejabilidad

Es dificil de definir e igualmente de medir. Esta depende de su habilidad para ser extendidomediante un palustre o adherirse a superficies verücales y a su resistencia para fluir cuando se

está colocando una unidad de mampostería. En los ensayos de laboratorio la trabajabiliad es

reconocida como una compleja propiedad reológica que incluye adhesión, cohesión, fluidez,plasticidad y viscosidad. Al igual que en el.caso del concreto no existe ningún método que por sí

mismo la mida, Dependiendo de la absorción y material de la

superficie sobre la que se esté colocando, esta propiedad varia.

La trabajabilidad, es el resultado de la lubricación de las

partículas de agregados con la pasta de cemento. El ajuste finalde la trabajabilidad, depende del contenido de agua, aunque

está ampliamente afectada por la gradación, dosificación y

contenido de aire. Esto puede ser esümado en el laboratoriomediante el ensayo de fluidez o del cono de penetración, este

último puede emplearse como criterio de aceptación en la

obra. La capacidad del mortero para mantenerse trabajablebajo la influencia de la absorción de la unidad de mamposteríay de la tasa de evaporación, dependen de la retención de agua

y de las caracterísücas de fraguado del mortero. Una buena

trabajabilidad es esencial para una adherencia máxima con las

unidades de mampostería.

Los ensayos que se utilizan para esümar el grado de trabajabili-dad son el de fluidez Y Penetración.

Fluidez

La fluidez inicial es una propiedad del mortero medida en

laboratorio, que indica el porcentaje de aumento en el diámetro

de la base de un cono truncado de mortero, cuando este se

coloca sobre una mesa de flujo, levantándola mecánicamente

12,7 mm y dejándola caer 25 veces en 15 s. (Figura 9.3)'

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CAPíTUL0 9 | pr*pi*dad*r d*t t¡}*rlrr* | frcnorceín DEL C0NCRET0 _ Tomo.l

En el laboratorio, la evaruación de ras propiedades der morterose hace utilizando morteros de la misma fluidez, sin embargoesto no significa que tengan la misma trabajabilidad desáeel punto de vista de un mampostero o arbañil. El mortero de

construcción normalmente requiere un mayor valor de fluidezque el mortero de laboratorio, y por consiguiente posee máscontenido de agua.

Penetración

La consistencia del mortero es medida a través der cono depenetración, el cual consiste en un aparato de Vicat modificado,que permite conocer la uniformidad de una bachada a otra.

La determinación de consistencia por er cono de pene-tración,permite medir el ajuste en la cantidad de agua para todoslos morteros y por lo tanto debe estar incluida en la serie de

ensayos prev,cs a la construcción.Así mismo, la consistencia por el cono de penetración puedeser usada como una referencia rápida para indicar ras variacio-n.es de una bachada a otra en los ingredientes de mezcla y enel tiempo de mezclado. Lecturas erróneas de consistencia, indi_can un contror deficiente durante ra dosificación y er mezcrado,pero esto no indica que las adiciones de cemento, arena o agua,sean inapropiadas. Se pueden usar otros métodos para aislár eidenüficar las proporciones o procedimientos de mezcrado in-satísfactorios, por ejemplo, relación cemento_agregado, aguaen el mortero o ensayos de contenido de aire.

Por otro lado, este método permite evaruar ra retención deconsistencia de ros morteros de mampostería en er sitio detrabajo, tal como se describe en er numerar más aderante. puedeser usado como base para la aceptación de los morteros. Losresultados están dados en Mpa (kg/cmz) de presión necesariapara penetrar Z.S4 cm en la muestra del mortero con un discode diámetro y masa determinados.

La ASTM está estudiando otro método para medir ra consistenciadel mortero como una alternativa de los procedimientosdescritos en Ia norma ASTM CTSO (NTC 3546), denominadométodo Conway.

Este uüliza un penetrómetro recalibrado paraser usado en mortero y el procedimiento consiste en colocarun anillo de 4L cm de diámetro sobre una mesa y llenarlo conmortero de mampostería, posteriormente enrasarlo y retirarlopara finalmente medir la fuerza de penetración de una aguja de59 mm de diámetro a una profundidad de 25 mm. La fuerza leídaes una medida relativa de la consistencia y rigidez del mortero,por lo tanto puede repetirse el ensayo a intervalos de L5 minutosy obtenerse la velocidad de endurecimiento. (Figura 9.4).

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CAPíTUL0 9 | iir*ie¿i***r ij*i ítsri4:¿:i I ffCHolOe ín DEL CoNCRET0 - Tomo 1

Retención de la consistencia

La retención de consistencia, empleando un penetrómetro de concreto modificado sobre

muestras de morteros alteradas e inalteradas, proveen un medio para establecer ias caracterísücas

de fraguado y endurecimiento a temprana edad. Puesto que los ensayos de laboratorio sonefectuados bajo condiciones climáticas estables, los resultados de los ensayos de retención de

consistencia, reflejan el comportamiento del sistema de morteros bajo ensayo. Se puede esperar

que ocurran las mismas relaciones durante los ensayos realizados en el sitio de construcción,

excepto cuando éstas sean influenciadas por las condiciones ambientales en el siüo de trabajo.

. Retención de agua

Refleja la habilidad que tiene el mortero para retener el agua de mezcla, cuando es sujeto a f uerzas

de absorción. Esta capacidad de retención de agua en campo, se evidencia cuando después de

puesto en contacto el mortero con una unidad de mampostería de alto grado de absorción este

conserva la trabajabilidad. Los morteros que tienen baja retención de agua pierden rápidamente

el agua de mezcla y hacen que la colocación de unidades de mampostería sea dificil, mientrasque los morteros de alta retenc¡ón hacen muy fácil la

colocación de las unidades de mampostería. La retenciónde agua y la absorción de las unidades de mampostería

deben ser balanceadas para prevenir que las unidadesqueden flojas y causen demoras en la construcción.

Esta' propiedad da üempo al mampostero o albañilpara colocar y ajustar una unidad de mampostería sin

que el mortero se endurezca. La retención de agua es

incrementada mediante la adición de cal, incorporadores

de aire, utilización de arena fina dentro de los límites degradación permiüda, o usando materiales retenedores de

agua. La retención de agua en laboratorio es una medida

que compara el flujo de un mortero antes y después de

aplicarle vacío.

. Contenido de aire

Esta propiedad incide sobre las demás características del

mortero, en estado fresco y endurecido, tales como la

trabajabilidad y durabilidad. Es un valor necesario para

cuanüficar la calidad de un pañete o pega, en razón a que

en exceso puede producir mortero desmoronable de malacalidad. La determinación del contenido de aire se hace

mediante el método de presión o volumétrico empleandoun equipo especial para mortero de l- litro de capacidad.(Figura 9.5).

Características de la rigidización del mortero

El endurecimiento del mortero plástico se refiere a características de fraguado, Elfraguado inicial,

tal como es medido en el laboratorio para materiales cementantes, indica el grado de hidratación

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CAPíTULo 9 | fr*pie****n {}*} #:{irt*íc I ffCHot_OCín DEL CoNGRETo. Tomo 1

o las características de fraguado de la pasta de cemento. Un endure[imiento rápido del morteroantes de su uso es perjudicial. Este se rigidiza a medida que pierde agua y se endurece medianteel fraguado normal del cemento. Esa transformación puede acelerarse con calor o retardarse confrío. Una velocidad consistente de rigidización le ayuda al mampostero en el acabado de juntas.

Además, las características de rigidización son afectadas por los ingredientes y las proporcionesde mezcla, condiciones ambientales, efectos de los adiüvos químicos y el üempo de mezcla.

Cuando se emplea el cono de penetración, se pueden establecer las características de fraguadoy endurecimiento a temprana edad del mortero.

El morteronormalizadodemaneracomúnrequiereunaretenciónmínimadeagua deT5To,conbase en la fluidez inicialde ti,ot5%. Estos materiales en la construcción, normalmente tienenuna fluidez inicial, aunque no es frecuente su medida, de 140 10%(50-60 mm mediante el conode penetración) con el propósito de producir una trabajabilidad saüsfactoria al mampostero.El requisito mínimo de flujo inicial para morteros mezclados en laboratorio fue establecidoarbitrariamente, debido a que los morteros de baja fluidez indican una estrecha relación con

la resistencia a la compresión en la mampostería, esto es porque la mayoría de las unidadespodrían remcver alguna canüdad de agua en el mortero una vez hacen contacto.

Mientras que puede haber algunas relaciones perceptibles entre la adherencia y la resistencia ala. compresión, la relación entre la fluidez del mortero y la resistencia a la adherencia es aparente.Para la mayoría de los morteros y con algunas excepciones, pero en todas las unidades demampostería de muy baja absorción, la adherencia se incrementa con el aumento de la fluidez yesto se detecta cuando comienza la salida de agua del mortero a la superficie (exudación).

Morteros endurecidos

. Adherencia

Es la propiedad fisica individual más importante en el mortero endurecido, como también lamás variable e impredecible. La adherencia üene tres facetas: resistencia, grado de adherenciay durabilidad. Debido a que existen muchas variables que la afectan, es dificil establecer unsolo ensayo de laboratorio que produzca resultados consistentes, que se aproximen a losresultados de obra. Estas variables incluyen contenido de aire, cohesividad, üempo transcurridodespués de ser extendido antes de la colocación de la unidad de mampostería, absorción de lasunidades de mampostería, retención de agua del mortero, presión aplicada a la junta durante lacolocación, acabado, textura de la superficie de pega de la unidad de mamposteria y condicionesde curado.

La resistencia a la adherencia es desarrollada entre la unidad de mampostería y el mortero, y enestado fresco el mortero debe ser capaz de fluir sobre la unidad y llenar

todas las cavidades dela superficie' La unidad de mampostería debe tener muchas irregularidades superficiales, paraproveer adecuada adherencia mecánica y suficiente absorción para 'thupar" el mortero dentrode esa superficie.

Esta propiedad se logra cuando el mortero entra en contacto con el ladrillo y conünúa aumentandocon la hidratación del cemento, su calidad es importante, no solamente para que resista lascargas aplicadas, sino también para absorber los esfuerzos originados por cambios volumétricosy de temperatura. En el laboratorio la resistencia a la adherencia es medida por la determinacióndel esfuerzo a cortante, flexión o tracción requerido para separar unidades de mampostería.

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CAPíTUL0 9 | *t*;:r**.**** det f,4errsr* | f¡CruOlOCín DEL C0NCRETo - Tomo 1

a) Norma NTC 3675. Montaje para el ensayo de adherencia por flexión

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b) Norma NTC 3691. Aparato para ensayo de adherencia por tracción

Platos y almohadillas

' Carga excéntrica

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Espécimen

Tornillos sujetadores

¿-ECtn 157 .



CAPíTULO 9 | ilr*p:e***e; **a $tfii't*:*I TECNOLOG|A DEL CONCRETO - TOMO 1

La adherencia puede ser medida empleandoel método de los dos ladrillos pegadostransversalmente, tal como se describe en lanorma ASTM C952.

El método de ensayo para determinarla resistencia a la adherencia por flexiónadherente de mampostería que está descritoen la norma NTC 3675, es el más común parala evaluación de esa propiedad del mortero.Este método consiste en cargar hasta la fallaun prisma de mampostería, ensayado comouna viga simple. Este reemplaza el ensayo delas unidades acopladas transversalmente.

La diferencia entre la norma NTC 3675 y la

NTC 3691, es que empleando la primera seobtiene la resistencia a la adherencia de unasola junta, mientras que con la segunda semide la resistencia a la adherencia de por lomenos cinco juntas, ver figura 9.6. Esto haceque la segunda norma sea mejor. Sin embargo,para poder hacer el ensayo se requiere deuna máquina especial para desprender losladrillos, actualmente se están desarrollandonuevos métodos de invesügación. Los dosensayos üenen la limitación que después deconstruidos los prismas

hay que esperar 2gdías para efectuar el ensayo.

El grado de adherencia puede ser observadotambién bajo el microscopio. Así mismo, ladeficiencia de esta propiedad puede ser medidaindirectamente por ensayos de movimientorelativo del agua a través de la mamposteríaentre las caras de un muro, como está descritoen la norma ASTM E 514. Este método deensayo consiste en someter un muro de pruebaa presiones diferencíales y aplicar agua en ellado de mayor presión.

El üempo, localizacióny grado de filtraciones deben ser observadose interpretados. (Ver figura 9.7). Las juntasde morteros que están sujetas a fallas poradherencia permiten la penetración de lahumedad a través del muro en esas áreas. Uncontacto íntimo y completo entre el morteroy la unidad de mampostería es esencial para una buena adherencia. Esto se puede mejorar através del uso de morteros que tengan una apropiada composición, buena trabajabilidad, y conuna adecuada colocación.

Fígura 9.7. Montaje del ens;ayofiexión.

Figura 9.8. Esquema de la muquino defuerza centríJirga para detártninar Ia

adherencia del mortero

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CAPíTUL0 9 | ?r*pit.;úx*** d+: té#r1rjr* | ffCfOlOCín DEL C0NCRET0 _ Tomo I

el mezclado y el refrescado. En la mayoría de los casos es deseable dacrificar un poco la resistenciaa la compresión del mortero en favor del aumento de la adherencia, consecuentemente,se recomienda el refrescado dentro de límites de tiempo razonables para hacer mayor laadherencia.

No se depende únicamente de la resistencia como criterio para la selección del mortero. unabuena adherencia es generalmente más importante, así como una buena trabajabilidad yretención de agua. La resistencia a la flexión es también necesaria porque mide la capacidaddel mortero para resisür agrietamiento. Frecuentemente se subesüma la forma y tamaño de lasjuntas, debido a que la capacidad importante a la compresión de una junta horizontal de 9.5mm, es probablemente el doble delvalor obtenido cuando el mortero es ensayado en cubos de50 mm.

El mortero debe ser típicamente más débil que la unidad de mampostería, de manera que lasgrietas no ocurran en los ladrillos, sino en las juntas, donde pueden ser fácilmente reparadas.El ensayo de resistencia a la compresión de cilindros y cubos permite establecer las caracterísücasde desarrollo de la resistencia del mortero. Las medidas dependen tanto del contenido de aguaen el mortero en el momento del muestreo, como de otros factores y refleja la resistencia generalque podría ser obtenida por el mortero en la mampostería. sin embargo, el valor medido nodebe ser considerado como representativo del valor real del mortero en la mampostería.

El ensayo de prismas empleando el método B de la norma ASTM E 447 para determinar laresistencia a la compresión de los mismos, más que evaluar la calidad es una forma de analizarel comportamiento entre ros radriilos y er tipo de mortero sereccionado.

Por úlümo es importante anotar que la resistencia a la compresión obtenida en cilindros y cubos,refleja la resistencia aproximada del mortero, ya que es más probable que la relación agua/cemento de este sea menor en el muro, que la de los especímenes almacenados en condiciones

controladas de laboratorio.. Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción es bastante baja, pero más alta que la resistencia a la adherencia.Este punto no es críüco porque normalmente el mortero no es sometido a tracción y cuando sehace, se refuerza con acero.

Generalmente, se mide de forma indirecta (método brasileño) sobre cilindros de 50,g por 1_01_,6mm o76'2 por 152,4 mm, los cuales de la misma forma que en el concreto sirven para establecerlas caracterísücas del desarrollo de la resistencia a la tracción. La resistencia medida depende delcontenido de agua en el momento del fraguado, además de otros factores, y refleja la resistenciaen general que puede ser alcanzada por el mortero en la mampostería. Losvalorls medidos, sinembargo' no deben ser tomados como datos representativos de la resistencia real del morteroen la mampostería.

De la misma forma que la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción obtenida en ellaboratorio puede ser inferior a la que realmente se presenta en campo por cuanto la relaciónagua/cemento del mortero colocado es menor.

. Durabilidad

Es la habilidad para resistir las condiciones de exposición a las cuales es sometido el mortero. Losciclos de congelamiento y deshielo son consíderados el principal efecto de deterioro en los países

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CAPíTUL0 9 | tr*pi*da**r ¿ret i,,t*¡:s|a I ffcnOlOcÍn DEL CoNCRETo - Tomo 1

de estaciones, mientras que los ataques por sustancias agresivas, tales como sulfatos y ácidos,son los factores que afectan la durabilidad en climas tropicales.

La durabilidad es una caracterísüca de una combinación particular de materiales que incluye,

además de los consütuyentes del mortero, la calidad de las unidades de mampostería empleada.Los ensayos acelerados de durabilidad realizados en el laboratorio bajo condiciones agresivashan demostrado que el grado de saturación de los ladrillos es una variable importante en la

durabilidad de la mampostería.

La unión del mortero con cierta unidad de mampostería, diseñada sin consideraciones de

exposición, puede llevar la unidad o el mortero a problemas de deterioro. Esto generalmenteocurre en paredes de mampostería, expuestas al calor en un sólo lado, en las cuales se reduce la

vida potencial del mortero y se requiere de mantenimiento. Paredes expuestas en ambos lados,

representan una extrema exposición y necesitan de un mortero con mejores condiciones de

durabilidad.

. Cambios volumétricosLas características de libre contracción del mortero son evaluadas en el laboratorio empleandoespecímenes prismáticos de 25*25*286 mm. La longitud de los prismas es medida comofunción del üempo mientras permanecen almacenados al aire, ya que sufren contraccióncomo consecuencia de la pérdida de humedad. La información de los cambios volumétricos es

indicadora de las caracterísücas de contracción del mortero colocado en mampostería y puede

ser usada en análisis de los cambios de volumen de paredes y distribución de esfuerzos en

mampostería.

. Eflorescencia

Es un depósito cristalino de sal soluble en agua, en ocasiones blanco, en la superficie o en losporos de la mampostería. El principal inconveniente es la aparición en la superficie eflorescentede la sal y la dificultad para removerla. Bajo ciertas circunstancias, cuando se presenta en el

revestimiento exterior, la sal puede depositarse bajo la superficie de la unidad de mamposteríay causar la desintegración de esta.

Es necesaria una combinación de circunstancias para la formación de la eflorescencia. Primero,debe haber una fuente de sal soluble. Segundo, debe haber una humedad ascendente que llevelas sales solubles a la superficie. Tercero, la evaporación o presión hidrostática debe causar la

migración de la solución. Si algunas de estas condiciones es eliminada, no aparecerá.

Las sales pueden establecerse en la unidad de mampostería, en los componentes del mortero,aditivos o en otra fuente secundaria. La sal soluble en agua aparece en análisis químicos. La

cantidad y el carácter de los depósitos varían de acuerdo con la naturaleza del material solubley las condiciones atmosféricas. Preferiblemente los ensayos de grupos de mampostería ocombinaciones de componentes deben estar bajo investigación.

La probabilidad de eflorescencia en la mampostería está relacionada d¡rectamente con losmateriales y puede ser reducida con la selección estricta de los mismos. El potencial para la

eflorescencia decrece cuan{o el contenido de álcali en el cemento disminuye. Los adiüvos no

deben ser usados en estos casos. La arena debe ser limpia y lavada.

La humedad puede entrar en la mampostería de varias formas. Debe prestarse mucha atenciónal diseño e instalaciones hidráulicas y sanitarias, para minimizar la probabilidad de filtraciones.

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CAPíTULo 9 | ?r*;tit:;*+u1** **f i¡r*iter* | feCruOmCín DEL CoNCRETo - Tomo 1

Durante la construcción, materiales de mampostería o muros sin terlninar; deben estar protegidosde la lluvia o de la aplicación de agua de la obra. Un buen acabado de juntas y una compactaciónfinal a lo largo de la junta en forma cóncava del mortero, reducen la penetración del agua. Cuandola condensación ocurre dentro de la mampostería, es una fuente más de agua.

No obstante se seleccionen los materiales para la construcción de mampostería, es permitidoun mínimo de sal soluble, la prevención de la migración de la humedad a través de la pared,la retiene en gran parte y disminuye la eflorescencia. Diseños de unidades de mamposteríausando el principio de las presiones variables entre el exterior y el espacio vacío dentro de lapared, reducen en gran parte el chance de penetración del agua y consecuentemente reducenla eflorescencia.

La remoción de la eflorescencia de la superficie de la mampostería puede ser llevada a cabopor cepillado en seco. Siempre y cuando muchas sales sean altamente solubles en agua, estaspueden desaparecer por sí mismas bajo un proceso climático normal. Sin embargo, algunas salesrequieren un duro tratamiento fisico y algunas veces hasta químico para ser removidas.

Cada uno de los principales constituyentes del mortero hace una contribución definitiva para5u desempeño. El cemento Pórtland ayuda con resistencia y durabilidad. La cal en estadohidróxido proporciona, trabajabilidad, retención de agua y elasticidad. Ambos, contribuyen conla resistencia adherente. Como una alternativa a las combinaciones de cemento pórtland y cal,son usados frecuentemente cementos de mampostería. La arena actúa como relleno y permiteque mantenga el cuerpo y espesor bajo la masa de la siguiente hilada de mampostería. El aguaes el agente de mezcla que da fluidez y causa la hidratación del cemento,

Materia les cementa ntes

Como ya se ha dicho, el ingrediente cementante en morteros deque puede ser de mampostería o pórtland. El cemento pórtlanddel mortero, particularmente la resistencia inicial, lo cual esconstrucción.

Composición y efecto sobre las propiedades

mampostería es el cemento,contribuye con la resistenciaesencial para la rapidez de

La cal hidratada, que es un material cementante basado en la carbonatación, contribuye parala trabajabilidad, retención de agua y plasücidad. Los morteros con cal, sufren un proceso decarbonatación gradual bajo la influencia del bíóxido de carbono presente en el aire, procesoque se ve disminuido en üempo húmedo y frío. Debido a esto, el proceso de endurecimientoocurre de manera lenta en un largo período de tiempo, Esto permite corregir pequeñas fisurasy resanarlas.

La cal reacciona cuando el agua está presente y sale del mortero a través del agua de evaporaciónpor las fisuras y vacíos capilares.

Esto podrá causar algo de lechada, especialmente a edades tempranas. Depósitos sucesivospueden llenar eventualmente las fisuras. Dichos resanes curativos tenderán a reducir lapermanencia de agua.

Elcemento Pórtland produce aproximadamente el25% de su masa en hidróxido de calcio parauna completa hidratación. Este úlümo origina lo mismo que la cal durante la carbonatación,solubilizando y redepositando.

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CAPÍTULo 9 | frs*¡*d*dss {¡cl t,?ü}:*r* | feCHOt_OCín DEL C0NCRET0 _ Tomo 1

concreto' Los requerimientos de agua del mortero son bastante diferentes de los del concreto endonde se requiere una baja relación agua/cemento.

Debido a que no toda la mezcla de mortero se utilíza en una sola operación, se hace necesaria unaadición de aguapara refrescar el mortero recuperando Ia consistencia inicial. Esta adición dentrode un tiempo límite es permitida. A pesar de que la resistencia a la compresión del mortero sedisminuye cuando se le ha adicionado agua, usualmente la adherencia se ve incrementada.

En la figura 9'9 se muestran los resultados reportados por rsberber en un estudío para demostrarel efecto de la adición de agua sobre la resistencia a la compresión y la adherencia. En ella seobserva que una adición de agua se traduce en una mejor adherencia pero con una menorresistencia' La adición de agua causa en el flujo de esos morteros incrementos progresivos detoo%aL35%yaumentosenelcontenidodeairede i. ,g%a'r,3,S%.porestarazónelrefrescadosolo debe hacerse para sustituir er agua que se ha perdido por evaporación.

Debido a que el daño de esta adición de agua solamente se produce cuando el mortero hacomenzado a fraguar, todoel material debe colocarse en su posición finaltan pronto como seaposible, pero siempre dentro delas2%horas después delmezclado, sino es dá larga vida.

En la norma NTC 3329 para morteros de mampostería se especifica como requisito de mezcladoque se debe usar la máxima cantidad de agua para producir una consistencia trabajable. La' producción de morteros con altos contenidos de agua mejora la trabajabilidad y la adherencia aexpensas de la resistencia a la compresión, la durabilidad y lts cambios volumétricos. Los morteroscon alto contenido de agua fluyen más fácily permiten que las unidades de mampostería absorbanmás agua y que exista mayor cantidad de agua disponible para los procesos de hidratación.

Aditivos

Los aditivos están disponibles enuna amplia variedad y afectan ras propiedades tanto físicascomo químicas de los morteros frescos o endurecidos. Algunos aditivos químicos son esencialesen la producción de materiales básicos para el mortero. La inclusión de un adiüvo es tambiénnecesaria para la producción de mezclas de mortero premezclado. lndudablemente hay tambiénalgunas situaciones especiales donde el uso de adiüvos en ra mezcla podría ser provechosoadicíonándose en el sito de la mezcla.

una cuidadosa selección de la mezcla del mortero, el uso de materíales de buena calidad yuna buena práctica, usualmente pueden resultar en una mampostería sana, sin la necesidad detilizar aditivos.

Existe poca información acerca del efecto de los adiüvos sobre la adherencia del mortero,a resistencia a la compresión, o la retención deagua. Experiencias de campo muestran querecuentemente se presentan resultados desfavoratles. por estas razones los aditivos debener uülizados en la obra sólo después que estos hayan sido ensayados en el laboratorio bajoondiciones similares a las de uso, y la experiencia demuestra que esto mejora la mampostería.

. lncorporadores de aire

Los agentes incorporadores de aire adicionados al cemento durante su fabricación juegan un rolmportante a lo largo del período de mezclado, así como también, después del mismo. Durantel mezclado' estos agentes forman burbujas de aire, las cuares contribuyen a incrementar la

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cApíTUL0 9 | Frrgi***drrr dr:t i4*rtsfr I feCnorce Ín DEL CoNCRETo - Tomo 1

trabajabilidad, cohesividad y retencién de agua, adicionalmente en estado endurecido disminuyenla impermeabilidad y favorecen el comportamiento del mortero frente a agentes agresivos. Aligual que en las mezclas de concreto la inclusión de aire en el mortero de mampostería reducela resistencia a la compresión.

El uso descontrolado de agentes inclusores de aire debe ser prohibido. Para altos niveles deaire, existe definida una relación inversa entre el contenido de aire y las propiedades medídasen el laboratorio. En general, algún aumento en el contenido de aire, es acompañado por unadisminución en la adherencia así como la resistencia a la compresión. Resultados de ensayosindican que la disminución de esfuerzos de adherencia entre morteros de relleno (grouts) yrefuerzo de acero, está asociada con altos contenidos de aire.

Algunos sistemas de morteros con alta inclusión de aire pueden uülizar mayor canüdad de arenasin perder manejabilidad, la cual si se usa en exceso puede ser perjudicial para la mampostería. El

uso de un mortero que contenga materiales inclusores de aire o donde los niveles de contenidode aire son altos o desconocidos, debe estar basado en un conocimiento de las condiciones

locales, o en los ensayos de laboratorio de los morteros y prismas de mampostería.

La incorporación de aire es recomendable en clima frío (menos de 5 "C) porque reduce elcontenido de agua que podría congelarse a edades tempranas.

El contenido máximo de aire para el mortero que üene refuerzo embebido es del 2% si eselaborado con cemento Pórtland y con cemento de mampostería se permite el 18% (ver normaNTC 3329).

. Acelerantes

Reducen el tiempo de fraguado y aumentan la resistencia a edades tempranas, su uso se limita a

climas muy fríos en los cuales la demora enfraguar

delmortero disminuye el rendimiento de losmamposteros, quienes en muros altos no pueden colocar muchas hiladas de ladrillo hasta que

las de abajo soporten su masa.

. Retardantes

Aumentan el tiempo de manejabilidad del mortero hasta por 5 horas y ayudan para que seretenga el agua de mezcla eliminando la necesidad de refrescarlo. Contribuyen en el control dela contracc¡ón con lo cual se conserva el espesor de las juntas.

. Adiüvos para larga v¡da

Como ya se ha dicho, son una combinación de adiüvos que se uülizan en la producción demorteros de larga vida. Están compuestos por estabilizadores retenedores de agua y retardantesplastificantes. No hay que confundirlo con retardantes, puesto que lo que ocurre es que elfraguadose inicia tan pronto entra en contacto con la unidad de mampostería y toma prácticamente elmismo üempo que un mortero sin aditivo. La pérdida de manejabilidad y el fraguado se iniciauna vez los compuestos sorl absorbidos por las unidades de mampostería permitiendo que seproduzca el proceso normal de hidratación. De manera análoga a los retardantes, la dosis de estosaditivos se debe incrementar en la medida que aumenta la temperatura, porque la velocidad dela reacción química del cemento con el agua se aumenta con la temperatura.

¿fCtg' - teF:



CAPíTUL0 9 | *rcpi*t3'**** 4*1 rú*ra;*r* | rrcNome ín DEL C0NCRET0 - Tomo 1

. Repelentes de agua ¡ntegrales \

Pueden reducir la absorción de agua del mortero endurecido en un 60% sin disminuir la resistenciade diseño, por lo cual es recomendable para el mortero de pega y pañete de muros exteriores.Cuando se usa

esta clase de adíüvos, es conveniente remojar con él la superficie de los ladrillosque estarán en contacto con el mortero, porque se corre el riesgo de impedir la adherencia.

Esta clase de aditivos es muy sensible en la dosificación, por lo cual es importante seguir pasoa paso las indicaciones dadas por el fabricante. Una sobredosis puede reducir la adherencia yretardar el fraguado ya que los repelentes de agua reducen la transmisión de vapor, haciendoque este se condense en la junta entre el mortero y el ladrillo.

. Modificadores de adherencia

Mejoran la adherencia, así como la densidad superficial del mortero. son recomenclados paraaumentar la adherencia a las unidades de mampostería muy lisas y de baja absorción. Losfabricantes indican que no debe ser empleado en combinación con incorporadores

de aire.. Pigmentos colorantes

El mortero coloreado se uülíza con fines decoraüvos, bien sea cuando se utiliza como pega ocomo pañete (repello). Se puede agregar color al mortero uülizando agregados seleccionados ypigmentos inorgánicos. Estos últimos deben ser compuestos de óxidos minerales y no deberánexcederell'}%delamasa delcementoPórtland,limitandoelcarbónnegroa un2'o;paraevitaruna reducción en la resistencia' Los pigmentos deben escogerse cuidadoiamente y utilizarse encanüdades pequeñas que produzcan el color deseado.

Para minimizar las variaciones de una bachada a otra es recomendable uülizar materialescementantes a los cuales se les ha añadido el colorante en la fábrica o utilizar compuestos

colorantes del mismo lote para cada bachada de mortero. Así mismo, se recomienda mezclarla mayor cantidad de mortero que sea posible utilizar sin necesidad de refrescar, puesto queal adicionar agua se puede variar el color. Los procedimientos de mezclado deben permanecerconstantes para lograr la consistencia en el color.

. Inhibidores de corosión

Eliminan el efecto del ión cloruro y previenen la corrosión del acero. se emplea en los morteroscon armadura embebida que se colocan en ambientes marinos. pueden acelerar el tiempo defraguado y reducir el contenido de aire.

Factores que afectan las propiedades del morteroLos factores que afectan el comportamiento y las propiedades del mortero son: el diseño, losmateriales, los procedimientos y ra mano de obra sereccionados o utirizados.

La supervisión, inspección y ensayos necesarios para cumplir con los requerimientos deben serlos apropiados y estar determinados con anterioridad.

. Curado

Es recomendable un adecuado curado para prolongar el proceso de hidratación del cemento. Lacontinua aplicación de agua y el mantenimiento de medios ambientes húmedos, prolongan el

ffiMg6



CAPÍTUL0 9 | Fr::pierta;Íes &el ,**tt"*ra I feCHOtOe h DEL C0NCBET0 - Tomo 1

100

90

80

70

60

50

12 L5 20 24 28

Días de secado a23oC,50% H.R.

Centro de la junta

114 de profundidad

n{-{':rra' rrr:



CAPÍTULo I I Fr;rpi*riad*l ¡fei'}{*r[¿r*

| ffCHOLOCÍn DEL CoNCRET0 - Tomo 1

período de hidratación e incrementa las caracterísücas del cemerl,to y por tanto del mortero. Elcurado más efecüvo es el que se aplica en las edades tempranas.

La hidratación del mortero utilizado, se mejora adicionando agua y previniendo la evaporación

al menos durante los tres primeros días, especialmente en las zonas cercanas a la superficie dejunta con los ladrillos.

Medidas de la humedad relativa, tomadas inmediatamente detrás de una superficie de juntaexpuesta, muestran que el mortero puede perder suficiente agua en tres días para reducir suporcentaje de humedad al 80% (figura 9.10). Otras medidas muestran que la humedad en lamitad de la profundidad de la junta puede perderse a los l-5 días y un cuarto de la profundidadse pierde a los l_2 días.

La resistencia a la compresión de paredes de mampostería, reflejan probablemente un promediode estos üempos, mientras que la resistencia a la flexión de muros muestra sólo tres días dehidratación.

En la figura 9.11 se muestra el incremento en la adherencia del mortero cuando se efectúa unadecuado curado. La humedad ayuda a desarrollar resistencia de adherencia mucho más altaque la obtenida cuando no se cura. La aplicación de los compuestos curadores, inmediatamentedespués de la colocación, es parcialmente efectiva en el incremento de la resistencia.

Un secado prematuro puede afectar la calidad de la mampostería. Curar el mortero con la adiciónconsiderable de agua a la unidad de mampostería podría resultar menos eficiente que el curadodel mortero por retención de agua en el sistema. La adición excesiva de agua puede saturar lamampostería, produciendo movimientos que disminuyen la adherencia entre el mortero y launidad de ma m po_stería.

. Unidades de mampostería

Las unidades de mampostería son absor-bentes por naturaleza, y por tanto succ¡onan elagua de mezcla del mortero tan pronto se pone en contacto. La canüdad de agua absorbiday sus consecuencias, afectan la resistencia al mortero, la adherencia entre este y las unidadesde mampostería, y por lo tanto la resistencia del muro, así como también otras propiedadesconstructivas.

La succión ejercida por la unidad de mampostería constituye un factor externo muy importanteque afecta el mortero e inicia el desarrollo de la adherencia, el cualvaría ampliamente, de acuerdocon la velocidad inicial de absorción. Por lo tanto, es necesario que el mortero seleccionadotenga propiedades que sean compaübles con

laspropiedades

de la unidad de mamposteríaque se esté utilizando, como también con las condiciones ambientales actuantes durante laconstrucción y con las prácticas de construcción características a la obra.

El mortero generalmente se adhiere mejor a unidades de mampostería que tengan velocidadinicia I de a bsorción entre 19 y 93 l/min x r94 m2 en el momento de la colocación. Sin embargo,puede obtenerse una adherencia más adecuada con muchas unidades de mampostería quetengan menores o mayores velocidades iniciales.

La extracción de mucha o muy poca aguaunidad de mampostería y el mortero. Una

del mortero üende a reducir la adherencia entre lapérdida de mucha agua puede haber sido causada

1&&

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CAPíTULo 9 | ?r*pi*4***a 1tt lifterlxr* | feCUOl_oCíA DEt 00NCRET0 - Tomo 1

por un mortero de baja retención, unidades de mampostería de alta absorción o condicionesambientales secas o con mucho viento. Cuando esto ocurre, el mortero es incapaz de lograruna adherencia total con la unidad de mampostería adyacente. El üempo transcurrido entrela extendida del mortero y la colocación de la unidad de mampostería debe mantenerse en el

mínimo, cuando el humedecimiento previo de las unidades para reducir la succión ejercida porestas no sea el adecuado o no sea posible.

Cuando se utilice una unidad de mampostería de muy baja absorción, la unidad tiende a flotaryse dificulta su adherencia. El üempo transcurrido entre el espaciado del mortero y la colocaciónde la unidad puede tener que incrementarse, debido a que no se dispone de ningún medio paraincrementar la succión de una unidad de baja absorción.

Es deseable el uso de morteros que posean alta tasa de retención de agua, en condicionesextremas de temperaturas o cuando la absorción de las unidades es alta.

La calidad del mortero de pega puede verse afectada por cambios en.el volumen de las unidades.

Para prevenir excesivo humedecimiento, secado, calentamiento o enfriamiento, el mortero debeprotegerse hasta que alcance por lo menos su asentamiento final.

. Práctica de construcción

Una cuidadosa atención de la buena prácüca en el sitio de construcción es esencial para lograruna buena calidad. Los materiales cementosos y agregados deben protegerse de la lluvia,humedad y en general de cualquier contaminante.

Para la medida de la arena, se debe disponer de un recipiente de volumen conocido. Cuandosea necesario, las canüdades de arena se ajustarán teniendo en cuenta el hinchamiento deimaterial. No debe emplearse la medida por paladas cuando se desee un mortero de calidad

uniforme. Alternativamente una combinación volumétrica calibrada entre adiciones de bolsascompletamente llenas de cemento y adiciones de arena, asegurando el mismo volumen demortero en el mezclador, puede ser adecuada.

Se pueden obtener buenos resultados mezclando, rápidamente y a la vez, cerca de3/4 delaguarequerida, t/2 de arena con todo el cemento; agregando luego el resto de arena y agua. Paracada bachada, el mezclador debe cargarse hasta su máxima capacidad de diseño, desocupándolocompletamente antes de cargar la siguiente bachada.

Para asegurar homogeneidad y trabajabilidad del mortero, el üempo de mezclado debe estarentre 3 y 5 minutos, después de que la úlüma parte del agua de mezclado ha sido adicionada.Un sobremezclado produce cambios en el contenido de aire del mortero. El empleo de paletasgastadas y cucharas de caucho üene gran influencia en el üempo de mezclado. Se recomienda

el empleo en el mezclador, de controladores de tiempo automáücos. El tiempo de mezclado nodebe estar determinado por la demanda de la fuerza de trabajo.

. Condiciones climáticas

En climas calurosos, secos, con viento, el mortero debe tener una elevada retención de aguapara minimizar el efecto de lb pérdida de agua por evaporación. Para disminuir el riesgo de bajaadherencia en climas muy fríos, las unidades de mampostería, principalmente las superficiesque van a estar en contacto con el mortero, deben llevarse a unas temperaturas superiores a los0 oC antes de comenzar cualquier labor.

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CAPÍTUL0 I | ?r*pi*d*r*: {isi pf$rrei* | ffcNOt_ocín DEL CoNCRETO - Tomo l

. Mano de obra \

La influencia en la resistencia y adherencia que tiene la mano de oLrra es muy grande. El üempotranscurrido entre la colación del mortero y la de las unidades clebe ser el mínimo posible,

debido a que la fluidez de la primera tanda se reduce rápidamente. Este üempo normalmenteno debe exceder el minuto. En climas cálidos, secos y con vientos o cuando las unidades sonmuy absorbentes, este üempo debe ser menor. Si es mayor, la adherencia se,verá disminuida.Es esencial la eliminación de irregularidaJes profundas, así como la creación de juntas. Todorefuerzo de metal debe quedar completamente embebido en el mortero.

Una vez que el mortero ha comenzado a endurecer, cualquier movimiento gue selas unidades, origina una disminución en la adherencia, en razón a que el morterosuficientemente plástico para restablecerla.

La preparación de las juntas debe hacerse cuando su superficie está dura empleando un palelnde cualquier configuración de la junta diferente de la cóncava, que puede provocar un incrementoen la retención de agua. Las juntas de impacto con el mismo grado de dureza, producen una juntade apariencia uniforme. El acabado se hace no sólo por apariencia, sino para sellar la interfaseentre el mortero y las unidades de mampostería, densificando la superficie de la junta.

Los beneficios de las operaciones deacabado deben protegerse de una limpiezainadecuada. El empleo de químicos fuertesasí como de métodos fisicos ásperos o duros,puede afectar negativamente al mortero,especialmente los coloreados. La mayoríade los químicos usados, atacan el materialcementante del mortero y agrandan las fisurasentre este y la unidad de mampostería.

Mortero de relleno paramampostería

El mortero de relleno para mampostería ogrout está definido por el comité ACI 116como una mezcla de material cernentantey agua, con o sin agregados, proporcionadapara producir una consistencia fluida(autonivelante) sin segregación de susconsütuyentes, así mismo, se aplica a estetérmino las mezclas con otra composición

le haga a

ya no es

que producen la misma consistencia. El morteroentonces del mortero de pega o pañete, y en que

de relleno para mampostería se diferenciaes autonivelante.

La diferencia práctica entre el mortero y el de relleno de mampostería está en que el primero seusa como material de junta y pega mientras que el segundo fluye y rellena cavidades.

. Ensayos sobre el mortero de relleno para mampostería

La consistencia del mortero de relleno para mampostería se puede medir empleando el cono deAbrams de acuerdo con la norma NTC 396, con el cual se obüene un rango de asentamiento entre

ffiM,#



CAPíTULo 9 | Pr*¡rcda*** d*t f,t*r?rri: I f¡CHol_oCí¡ DEL CoNCRETo - Tomo 1

20 cm y 28 cm, Para fluidos que no contienen agregado o sólo contienen del fino (pasa TamizNs8) se debe seguir el procedimiento de la norma ASTM C939 que describe los ensayos para elrelleno empleado en el concreto de agregado precolocado.

Cuando el mortero de relleno para mam-postería se demora másde 35 segundos en fluir enel cono de Abrams se recomienda determinar la consistencia con la mesa de flujo haciendo 5

golpes en 3 segundos, independientemente del método utilizado para medir la consistencia,esta es un factor importante y debe hacer parte de las especificaciones.

Cuando se desea efectuar ensayos a la compresión del mortero de relleno para mampostería, nose recomienda emplear moldes cilíndricos normalizados para la toma de muestras de concreto.Esto se debe a que en la mampostería los ladrillos absorben parte del agua de mezcla y reducenla relación a/c , incrementando con ello la resistencia, de tal forma que la resistencia obtenidasobre cilindros es menor que la obtenida en una estructura, Para tomar muestras se pueden usarmoldes no absorbentes.

Las muestras de mortero de relleno para el ensayo de resistencía a la compresión se deben tomar

por cada 465 m2 de mampostería, así como cuando se presente un cambio en las proporcionesde la mezcla, o en el método de mezclado o en los materiales usados.

La norma ASTM C 942 describe el método de ensayo para determinar la resistencia a la compresiónde mortero de relleno expansivo, la toma de muestras se realiza en cubos confinados de 5 cmde arista.

Necesidad de control de calidad

De la misma manera que para el concreto, la evaluación previa de morteros involucra lapreparación de una o más mezclas de ensayo, elaboradas en el laboratorio, usando mezcladorasmecánicas. Estas mezclas son muestreadas y usadas para determinar las propiedades en estado

plástico y endurecido. Como todas las nlezclas de ensayo son dosificadas por masa, se puedecalculary analizar características adicionales de los morteros que pueden ser usadas en el análisisdel comportamiento del mortero.

Durante la ejecución de la obra es posible la evaluación de los morteros de mampostería pormuestreo de mortero en varias etapas de la construcción, realizando ensayos en estado plásticoy endurecido. Los resultados permiten además la verificación de los ensayos previos y reflejan deuna bachada a otra, las variaciones introducidas durante la producción del mortero y su uso enel sitio de construcción. La acción correcüva más inmediata sobre el procedimiento de mezcladoes por lo tanto viable.

Durante las evaluaciones previas a la construcción y durante ella, el uso de estos métodosde ensayo, establecen el comportamiento específico y completo de las

características para elsistema de mortero.

Los ensayos previos a la construcción de los morteros premezclados por masa, permiten laselección del sistema individual de mortero más adecuado para la mampostería. No obstante,el control de calidad del mortero en la obra no es usualmente practicado. Las propiedades delmortero deben revisarse dutante los procesos constructivos mediante ensayos de fluidez openetración, para esümar la trabajabilidad y contenido de aire. Por otro lado, se deben tomarmuestras que permitan conocer la resistencia a la compresión y hacer muretes para verificar quela adherencia es adecuada.

¿¿TSn n ?'t



CAPíTULo I I prsgi***das *el fvlerie¡* | ffCHOme ín DEt C01,¡CBFÍ0 _ Tomo 1

No existe norrna ASTM para medir la composición o plopiedades fisicas de morteros endurecidosen una estructura. En la tabla 9.7 se enumeran lasmortero:

normas para el control de calidad del

Tabla 9.7. Normas relativas al mortero

Agregados usados en morteros de mampostería

Mortero para unidades de mamposteríai NTC 3356 , I Mortero premezclado para unidades de mampost"if"

NTC 3546 Ensayos de laboratorio y obra para ra evaluación de morteros p",a uniJ.ou,de mampostería

NTC 2240

NTC 3329

1*zs

M{M



TECNOLOGÍA DEL CONCRETO . TOMO 1

Obtenga una muestra representatíva (por ejemplo agitando la olla de

mezclado)

Tome muestras en dos omás intervalos regularmente espaciados

durante la descarga de la porción media de la bachada

Pase el recipiente repeüdamente a través de la descarga del concreto

o desvíe toda la descarga hacia el recipiente para tomar muestras

Transporte las muestras al sitio de ensayo

Remezcle las muestras compuestas

Obtenga una mezcla compuesta dentro de un intervalo de 15 minutos

El tamaño mínimo de la muestra para ensaYos de resistencia debe ser

28 Litros

L¡STA$ $f,CHEOUE

t*pítutro 10

A conünuación se presentan las listas de chequeo para la realización de los siguientes

ensayos realizados sobre concreto: toma de muestras, elaboración y curado de cilindros,

asentamiento, temperatura, masa unitaria, contenido de aire, refrentado con mortero de

azufre y resistencia a la compresión y flexión. Estas listas pueden ser uülizadas para

verificar que durante la ejecución de ensayos se realicen los puntos claves de acuerdo con

las normas.

I

a

5.2.L.

5.2.1.

4.t.r.

4.t.7./5.2.1.

4.1.

5.1.

4.2.3

4.2.3

3.1.1

3.L.t/4.2.3

3.1

4.r

lnicie el ensayo de asentamiento y contenido de aire dentro de los5

minutos siguientes a la obtención de la muestra compuesta 4.I.2.

4.t.2. 3.r.2

I

i t.t.zi,-1-*------*-*--;

i.,-'*-t

'ji: lnicie el moldeo de los cilindros dentro de los 15 minutos siguientes a la

obtención de la muestra compuesta

i q. i, Proteja la muestra de la evaporación y contaminación\

f*.¡i3¡4trFrr 1*tr:*ryqrrriYsr:¡1e.{ir¿1É:i:iiilr ry¡r:*+¡:¡i¡:.1ry.n¡ry:{Ts.ri$¡ls*t:$if+1ri'i,iflief;'

t{Cn "l7g'



0APíTUL0 t0 | tis?es ** *l;rq$** | rfcHot_ocín DEL c0NcRETo - Tomo 1

Coloque los moldes en una superficie horizontal, nivelada,vibración o cualquier otra perturbación

Seleccione una muestra representativa, de acuerdo con laA5TM C 172 (NTC 4s4)

Descargue el concreto utilizando una cuchara, pala o palustre, moviéndo-la en el perímetro del molde

Distribuya el concreto usando Ia varilla compactadora

Para cilindros, siga el procedimiento descrito hasta el numeral 4 yadicionalmente:

Llene el recipiente en tres capas de igual volumen

. Compacte cada capa compactando 25 veces con el extremosemiesférico, distribuyendo los golpes de manera uniforme

. Compacte Ia capa inferior a través de su espesor sin golpear el fondodelmolde

. Compacte la capa intermedia y la superior, a través de su espesor,permiüendo que la varilla penetre aproximadamente 25 mm en lacapa previa

. Cuando se coloca la úlüma capa se debe adicionar la cantidad deconcreto necesario para que el molde quede lleno

. si la varilla compactadora deja huecos, golpee los lados del molde conel mazo o la mano abierta después de cada capa

.Enrase el nivel del concreto con la parte superior del recipiente

adicionalmentel

: Llene el recipiente en dos capas de igual volumen

' El número de golpes requeridos para compactar cada capa se carcuradividiendo el área superficial de la vigueta entre 13

' compacte cada capa con el extremo semiesférico de la varilla,distribuyendo los golpes de manera uniforme, penetrando 12 mm lacapa inferior

' compacte la capa inferior a través de su espesor sin gorpear el fondo

delmolde. Cuando se coloca la úlüma capa se debe adicionar la cantidad de

concreto necesario para que el molde quede lleno. Si la varilla compactadora deja huecos, golpee los lados del molde con

el mazo o la mano abierta después de cada capa

libre de7.1-.

9.2.

9.2.

9.4.1.

9.4.7.

9.4.1..

9.4.7.

9.4.1,.

9.4.2.

9.s.1.

8.2.1

8.3.2

8.7.2/8.3.2

8.3.2

8.2.1

8.3.2

8.4/8.4.7

8.1

5.1

8.2

8.2

9.4.7.

9.4.L

9.4.1.

Tabla 3

9.4.1.

9.4.2.

9.s.1.sando la varilla, si es necesario, afine con una llana o palustreCubra el espécimen con una lámina no absorbente Nota 6Para viguetas, siga el procedimiento¿Á@

8.2.1

8.3.2

8.3.2

8.7.2./8.3.2

8.2.1

8.3.2

8.4/8.4.t

Cubra el espécimen con una lámina no absorbente Nota 6 : 9.1

9.1

. Enrase el nivel del concreto con la parte superior del recipienteusando la varilla, si es necesario, afine con una llana o palustre

Ív4

ñffi



cApíTULo 10 | Llsr*s ** rh*qar* | recuoloein DEL coNcRETo - Tomo 1

. j. Humedezca el cono y colóquelo sobre una superficie horizontal, rígida, i i

plana, húmeda y no absorbente. i 7.1.. i 6.i

' :.:' permita ninsún movim'rento_durante el llenado '- --- -- '-i

7 'r'i

u't*¿,----.--.-

Llene el cono en tres capas de aproximadamente igual volumen, lai 3. i primera a una profundidad de 67 mm,la segunda a una profundidad de

i155 mm y la tercera hasta el tope del conoi

Nota 5/7.2. i Nota 1/6.1

, Compacte cada capa con 25 golpes de la varilla de compactación distribui- :' dos uniformemente en la sección transversal, a través de su profundidad i

Compacte la segunda y tercera capa permitiendo que la varilla penetre

Cuando compacte Ia última capa, mantenga exceso de concreto porencima del tope del cono todo el tiempo

Enrase y alise la superficie de concreto usando la varilla de compactación i

apoyada sobre el tope del cono

Levante el molde en un solo movimiento suave hacia arriba, sin girarlo, enI un üempo de 5 t 2 segundos

El ensayo debe realizarse en un üempo máximo de 2 minutos y 30segundos.

Mida con .proiirriion a;lñ "t;;;;i;.¡eni" aéiá" l.J"-rt";üñiló¡del cono hasta el centro original desplazado de la muestra

1. Obtenga una muestra de concreto de acuerdo con la ASTM C 172(NTC 4s4)

,, Use un termómetro con precisión de + 0,5 "C dentro de un rango de¡ temperatura de 0 "C a 50 "C.

,, Coloque el termómetro dentro de la muestra con un recubrimientoi mínimo del sensor de 75 mm.

¡ "1^.. Presione suavemente el concreto alrededor del termómetro para que laia-:'-' temperatura ambiente no afecte la medición

Realice la lectura de la temperatura después de dos minutos o cuandola lectura se estabilice.

Complete la medición de la temperatura dentro de los 5 minutossiguientes a la obtención de la muqstra.

i Registre Ia temperatura con una aproximación de 0,5 oC.

¡rYryFYSr?sff+sry4ry,ffi

b.:

:

I7.2. 1 6.2

7.3.

6.3

6.3

-t1- .* u-t,

7.4./8.L. i 6.4/7.7

6.2.2

7.3

¿{Cm

8.1

:1?5i



cAPiTULo 10 | t-í$rs$ ele e treq*eo I ffcNorce íl DEL coNcRETo - Tomo 1

i Determine la masa del molde de medida desocupado

Coloque el concreto en el molde de medida en tres capas de igualt volumen compactadas por apisonamiento

Compacte cada capa con la varilla de compactación 25 veces en losmoldes de 14 L o 50 veces en los moldes de 28 L

6.3.

2

7.2

7.

Compacte la capa inferior a través de su espesor sin golpear el fondo delmolde

Compacte la capa intermedia y la superior, a través de su espesor,perrnitiendo que la varilla penetre aproximadamente 25 mm en la capaprevia

Distribuya los golpes uniformemente sobre la sección transversal délmolde por cada capa

7.2

Después de apisonar cada capa, golpee de 1.0 a L5 veces el molde con elmazo

Retire cualquier exceso de concreto con una llana o palustre, o adicioné

¡ :ll-0.,rr

i una pequeña cantidad de concreto para corregir la deficiencia despuésde la compactación de la última capa

Enrase el concreto proporcionando una superficie plana con el platoenrasador

Limpie los excesos de concreto y determine la masa del molde delrecipiente totalmente lleno

Calcule la masa neta en kg

Calcule la masa unitaria en kg/m3

6.5.

6.7.

7.1.

#W



cApíTuLo 10 | Li$:#s út *t|*q'st I rrctome ín DEL c0NcRET0 - Tomo 1

Seleccione una muestra representativa de acuerdo con la ASTM C 172(NTC 4s4).

Llene el recipiente en tres capas de igual volumen, dejando ligeramentealta la última capa

Si utiliza medidor Tipo A, siga el procedimiento descrito hasta elnumeral.S y además:

. 1 Adicione agua sobre el concreto hasta que ésta ascienda cerca de la mitad:: de la escala

Use el fondo del recipiente como pivote y describa varios círculoscompletos con la parte superior de la columna y golpee ligeramente, almismo tiempo, la tapa

Coloque nuevamente el recipiente en posición horizontal. Llene la

i 3 : columna ligeramente por enc¡ma de la marca del cero y golpeesuavemente las paredes del recipiente.

Remueva la espuma, si es necesario, para identificar claramente el,4..* I'lili'9:-

. Lleve el nivel de agua a la marca cero antes de cerrar el respiradero

6. Golpee suavemente los lados del medidor

, _' , Cuando el manómetro indique la presión de ensayo, registre el nivel de': .1.:"' aeua (h1)

g. Libere gradualmente la presión mientras golpea los lados del recipientedurante 1 min \

7. 7.t

2. i ol1I o. ¡.¿,I

I

i 8.L.2.I

8.L.4.

8.2.1.

8.2.7.

8.2.1,.

8.2.7.

8.2.3.

8. .2

8.L.2

8.L.2

8.L.2

8.1.2

8.1.4

8.2.1

8.2.1

8.2.1.

8.2.1

8.2.7

8.2.1

8.2.3

8.2.3

8.2.3

... Compacte cada capa con 25 golpes de la varilla de compactación3. : distribuidos uniformemente en la sección transversal, a través de su

profundidad.

Compacte la capa inferior a través de su espesor sin golpear el fondo del I ^ - ^) 4.1 .).molde. i

mm en la capa previa.

e. . Después de compactar cada capa, golpee de 10 a 15 veces el molde conel mazo.

7. Enrase y alise la superficie de concreto usando la varilla de compactaciónapoyada sobre el borde del recipiente.

Limpie completamente los bordes del recipiente y de la cubierta8. i ensamblada, de tal forma que cuando la tapa se ajuste en su lugar, se

obtenga un sello hermético.

i2.

I ?: i Registre le nivel de agua (h2) 8.2.3"l

i10.; Calcule elcontenido aparente de aire (A1. h1-h2) | S.z.:. I s.z.fi...--"i¡..

8.2.1".

8.2.7.

¡ \(-/f''m<t j 177



cApíTULo r 0 | L'sr*s de c :eq**a I rrcilolocín DEL c0NcRETo - Tomo 1

Repita el procedimiento, sin adicionar agua, para obtener una segundalectura. Los dos resultados de contenido aparente de aire deben estardentro del intervalo del 0,2 %

8.2.4 8.2.4

8 y además:

1, i cierre la válvula de aire entre ra cámara de aire y el recipiente de medida:8.3.1| 8.3.1

2. ; Abra los dos grifos de la cubierta 8.3.1 i 8.3.1

l, i lnyecte agua por un grifo hasta que sarga por er otro j ;3, --l 83:; a : continúe inyectando agua dentro der grifo mientras somete el medidor a i ---**--i--

+' r,il--^i:- ---- i o ¡ . i ^ ^ -': ' vibración suave para asegurar que todo el aire es expulsado i g.:.f i 8.3.1l

5. I Bombee aire hasta la línea inicial de presión , :¡ ro ,rrEo ,rLrdr ue presrun i 9.3,2 i A,:.2

t9; i Espere unos pocos segundos para que el aire comprimido se estabilice j ;.;.t ----..

fJ.f--,7.,; Ajuste el manómetro a la presión inicial 8.3.2 i 8.3.2

i 8. i Cierre los dos grifos 8.3.2 i 8.3.2

:10.i Golpee los lados del recipiente de medida con un mazo 8.3.2 ¡ s.3.2

.1,i. Lea el porcentaje de aire después de golpear con la mano suavemente elmanómetro

¡tí.;, c¡erre ti vaüuili;'ñ.i*ry;o;üFña;ú;bü;; ,"iü Já ¿árt*' ',-" parla

13.: Calcule el contenido de aire. Use el factor de corrección

Its-t:x93:.iwl# ñn#+¡riA:tp:ll3¡rgqte 4:r:ra\a:rn

j8.3.2 i a.z.zIi

i8.3.2 i 8.3.2¡

9.1 9.1

'Í?8i

ÑM



cApíTULo 10 | t-isr*s de rhrq*** | recHolooíl DEL coNcREIo - Tomo I

i L.i Llene el recipiente en tres capas de igual volumen 6.1

a Z.I Compacte cada capa 25 veces con la varilla de compactación 7.1. 6.1

r . Después de apisonar cada capa, golpee de 10 a 15 veces el molde conJ.... i el mazo

¿, Enrase el nivel del concreto con la parte superior del recipiente usando:'.' la varilla

. i , Ajuste la parte superior dentro del recipiente y adicione agua usando el-l embudo

7.3.

o: del menisco esté en la marca del cero

11:'', Enrosque la tapa

8. lnvierta y agite la unidad hasta que el concreto se separe de la base

: g. Gire y ruede la unidad con el cuello arriba para liberar el aire atrapado

¡ié.; Coloque el aparato derecho, sacúdalo y déjelo quieto hasta que el aireascienda hasta la parte más alta

+ii.¡, Repita los pasos 9 y L0 hasta que no se observen burbujas en la colum-:1r; na de agua

.a"1 . Agregue alcohol isopropílico en incremento de una probeta hastaL¿.

, orslpar la espuma

l13.i Registre el nivel del líquido en el cuello con una aproximación deO/% 6.6

ii"4.; Calcule el contenido de aire 8.1 7.1-

ri-li.;'\ewi,x,q*1 És.&#€{t$¿,9tiqs4rylffiÉttrF1rryqisrry $lqifriia{.qqry¡s@rys$E3l*ef+qq$Trctry{ry¿E'.#:4r;¡]wr:

6.1

I

i.JiI

I

_LI

7.2. 6.2

6.3

6.3

6.3

6.4

6.4

6.4

5.4

6.5

ziCf -+_no I r?si



GAPíTUL0 10 | tisras ** *h*q*** | ffcHomeín DEL coNcRETo - Tomo l

6.2.3evise que la temperatura del mortero de azufre esté a la temperatura

adecuada y seco en el momento en que se coloque en el recipiente

2.",'

3.

Asegúrese de que la placa y el equipo de refrentado estén a unatemperatura adecuada antes de su uso

lnspeccione la placa de refrentado para garantizar que no tengaabolladuras

^r,ñ;;;;;;;;;;;;,,;; o* ¿","u;J;---- -- +-_ --¿ ; ; *-"-; ;---i

6.2.4 6.2.3

4.1

i

6.2.4 . 6.2.3

6.2.4 6.2.3

3.1

4.,

5. ; Revuelva el mortero de azufre inmediatamente antes de verür cada'' refrentado

Asegúrese de que el espécimen esté lo suficientemente seco para

evitar que se afecte el refrentado

7.Adicione azufre derretido en el plato e inmediatamente alinee elcilindro, con el extremo limpio hacia abajo, sobre el plato utilizando lasguías del refrentador

6.2.4 6.2.3

I 8.1espécimenReüre el cilindro del plato de refrentado y limpie el otro lado del

' o.z.q 't6.2.3

q., Limpie nuevamente el plato de refrentado con aceite, \r refrente el otroextremo del cilindro, revisando siempre que estén bien alineados t 6.2.4 t,

6.2.3

i10.Revise que el refrentado tenga una adecuada adhesión golpeando o

rrr1 Revise que el refrentado sea plano con una regla y con un calibrador

Proteja el espécimen refrentado del secado cubriéndolo con una capadoble de lona húmeda o devolviéndolo al cuarto húmedo (no por másde 4 horas)

si el espécimen se almacena en un ambiente húmedo, ras superficiesrefrentadas se deben proteger contra el goteo sobre sus superficies

raspando con un implemento metálico liviano Nota 13

l

irr¡ota

tt:

i 6.7.3/6.2.4i- *- - *-* -'i

I

ij7.r j

I

f &{¡



cApíTULo 10 | tist?r *s r¡':*q**+ | r¡cHoloeín DEL coNcBETo - Tomo 1

El ensayo debe realizarse tan pronto como sea posible después de la

remoción del sitio de curado:

, 2.', El espécimen se debe mantener húmedo, para ensayarlo en esta condición 1 7.2.i

i 3. I Revise la perpendicularidad del eje del espécimen , O.Z. 6.2

Determine el diámetro hasta los 0,25 mm más cercanos promediando dosi

diámetros medidos en ángulos rectos el uno con respecto al otro cerca dei

la mitad de la altura del espécimen j

Limpie las superficies de apoyo de los cojinetes de apoyo superior einferior

Coloque el espécimen de ensayo sobre el cojinete de apoyo inferior

Alinee el eje del espécimen con el centro de carga del cojinete superior(con asiento esférico)

Acerque el cojinete superior hasta que apoye suavemente sobre el espéci-men mientras rota suavemente la porción movible con la mano paraobtener contacto uniforme

Aplique la carga continuamente sin golpear hasta que el espécimen se

rompa (Velocidad = 1,3 mm/min para máquinas tipo tornillo o de 0,14 a

0,34 MPals para máquinas operadas hidráulicamente7.s.1,/7.6

. No haga ajustes en la velocidad de movimiento de la plaqueta enningún momento mientras el espécimen se esté deformando rápida-

mente inmediatamente antes de la falla

Registre la carga máxima 7.6

',17.: Anote el tipo de falla y la apariencia del concreto 9.1.6

7.1

7.4

7.4

7.4

7.4

7.4

7.4

6.2.

7.5.3

7.2

7.s/7.6

7.5.3

7.6

8.5

:, i12.i Calcule la resistencia a la compresión y repórtela con la precisión requerida I S.f/fO¡

wqeE{j{.qqe.rñ3r¡swrytlqtrret:ry'=re

8.s/ro

¿.{Cm'

81



cAPíTuLo 10 | Li$ra$ de clleq¡¡ss I recmr_ocíl DEL coNcRETo - Tomo 1

: cargue el espécimen hasta aproximadamente el 50% de la carga de falla

Después, aplique la carga conünuamente a una velocidad que aumentaconünuamente el esfuerzo de la fibra extrema entre g62 y 1206 kpa

Tome tres medidas a través de cada dimensión (una en cJ¿á uoroe v en etcentro) con aproximación al 1,0 mm más cercano

5.2

6.1

6.2

6.2

6.3

6.3

7.1

1\_

i 8.l

5.1

5.2

r.l

:'):

Proteja el espécimen de la pérdida de humedad {numeral 9.3.2 de lanorma NTC 550, o numeral 7.4 de la norma NTC 1377)

Gire el espécimen de ensayo sobre su lado con respecto a su posición demoldeo y céntrelo sobre los cojinetes de apoyo

Centre el sistema de carga en relación con la fuerza aplicada

Ponga en contacto los cojinetes aplícadores de la carga con la superficiedel espécimen en los tercios entre los apoyos

Registre el ancho promedio, la altura promedio y la localización de la falla

'fg?l

ffiM



Alcance

r¡cxoLooÍn DEL coNcRETo - Tomo 1

*gs€ru* pH ÍwEze L&$pE cor¡cRe ?0 $E pESo

NORMALeapítr.rlo 1L

El conocimiento de las propiedades del concreto tanto en estado fresco como en estadoendurecido tiene como finalidad primordial la de determinar el diseño de la mezcla.

Para el proporcionamiento de los ingredientes de una mezcla de concreto se han sugeridomuchos métodos dentro de los cuales se cuentan los analíticos, experimentales, semianalíticosy empíricos. Estos métodos han evolucionado desde los volumétricos arbitrarios (por ejemplomezclas 1-:2:4) de comienzos del presente siglo, al método de peso y volumen absoluto actual,propuesto por elACl.

El método estudiado en el presente capítulo tiene como base los procedimientos del AmericanConcrete lnsütute elaborado por el Comité ACl2L1" y el de la Road Note Laboratory (RNL).

El método americano ACI es el más conocido y ampliamente usado. Se fundamenta en elprincipio básico de la relación agua/cemento desarrollado por Abrams. Consiste en seguir enforma ordenada una secuencia de pasos y determinar la cantidad de cada material en peso y en

volumen, para Lm3 de concreto.

Sin embargo el método ACI ha sido concebido de tal manera que el proporcionamientode los agregados se hace teniendo en cuenta que estos cumplan con las recomendacionesgranulométricas de la norma ASTM C33; en consecuencia, se puede emplear el procedimientoalterno propuesto por la RNL de la Gran Bretaña, que consiste en hacer una optimización

granulométrica.

La prácüca sugerida no pretende profundizar los principios en que se basó el método sinomostrar los diferentes pasos que deben seguírse, aplicando los conceptos estudiados en loscapítulos anteriores. Adicionalmente, es conveniente anotar que algunas tablas y gráficasuülizadas han sido extractadas de experiencias realizadas con materiales representativos delmedio colombiano, pero el procedimiento base sigue siendo el del ACl.

Como aplicación del método se presentan dos ejemplos típicos. El primero muestra elprocedimiento cuando los agregados cumplen con las especificaciones granulométricas y el

segundo cuando hay que efectuarle una optimización a los agregados disponibles.

Conceptos básicos

El objeüvo que se persigue en el diseño de las mezclas de concreto es determinar la combinaciónmás práctica y económica de materiales disponibles para producir un concreto que saüsfaga sus

requerimientos bajo condiciones parüculares de uso.

Una mezcla se debe diseñbr tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las

principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada en estado

fresco son las de maleabilidad y economía, y para concreto endurecido son las de resistencia,

durabilidad, acabado y en algunos casos el peso volumétrico.

tdó r,Itj

¿fDm



OAPíTUL0 11 | *irsti* d* ¡n*:*ias ** a**r¡*t* ** s$rs ft*rijlai I fecruomeÍn DEL c0NcRETo - Tomo 1

Por lo común, las propiedades del concreto fresco se rigen por bl tipo de estructura a fundir(vigas, muros, zapatas, etc.) y por las técnicas de colocación y transporte (bomba, bandatransportadora, carretilla, etc.); así mismo, las propiedades del concreto en estado endurecidose establecen para las caracterísücas mecánicas y de durabilidad especificadas en el Diseño

Estructural. En el primer caso, la resistencia específica a la compresión f ' se involucra dentrodel análisis estructural como un parámetro que determina el material, dLpendiendo del üpode estructura que se vaya a crear. En el segundo caso, se trata de definir aspectos del concretorelacionados con la afectación por exposición ambiental.

El costo de la elaboración de una mezcla de concreto está consütuido básicamente por el costode los materiales, equipo y mano de obra. La variación en el costo de los materiales se debea que el precio del cemento por kilo, es varias veces mayor que el de los agregados y de allí,que el proporcionamiento debe minimizar la canüdad de cemento sin sacrificar la resistencia ydemás propíedades del concreto. La diferencia en costo entre los agregados generalmente essecundaria; sin embargo, en algunas localidades o con algún tipo de agregado especial puedenser suficientes para que influya en la selección y dosificación. El

costo del agua usualmente noüene ninguna influencia, mientras que el de los adiüvos puede ser importante por su efectopotencial en la dosificación del cemento y los agregados.

El costo de la mano de obra depende de la trabajabilidad de la mezcla y de los métodos decolocación y compactación. Una mezcla poco trabajable con un equipo de compactacióndeficiente aumenta los costos de mano de obra.

Datos previos

Antes de dosificar una mezcla de concreto además de conocer los datos de la obra o estructuraque se va a construir y de las condiciones de transporte y colocación, también se deben conocer

las propiedades de los materiales con los que se va a preparar la mezcla.

Datos de la obra

Los datos que se deben conocer de la obra son:

. Máxima relación agua/cemento

. Tamaño máximo nominaldel agregado

. Asentamiento(consistencia)recomendado

. Mínimo contenido de cemento

. Dimensión mínima del elemento a construir. Espaciamiento del acero de refuerzo

. Condiciones a que estará expuesta la estructura

' Resistencia a la compresión mínima necesaria por consideraciones estructurales

' Densidad mínima para pesas de gravedad y estructuras símilares

Generalmente la totalidad de estos datos se obüene de planos y especificaciones de la obra y lanorma sismo resistente.

i&e



CAPíTUL0 11 | *í***:: {"* t**x,;l*s gr ff*r}{:f*i* *e grrs+ **r*:*iI TECNOLOGÍA DEL CONCRETO - TOMO 1

Datos de los materiales

De las propiedades de los materiales que se van a utilizar se debe conocer:

Granulometría

Módulo de finura de la arena

Tamaño máximo de la grava

Densidad aparente de la grava y de la arena

Absorción de la grava y de la arena

Masa unitaria compacta de la grava

Humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas

Densidad del cemento

Método de dosificación

Se puede apreciar que para el diseño de mezclas se recurre tanto a datos reales como a datosempíricos o de experiencia que con la ayuda de tablas, gráficas y ábacos, se obtiene una guíapara alcanzar combinaciones ópümas de los materiales.

La optimización de las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con las característicasdeseadas con los materiales disponibles, se logra mediante el sistema de ajuste y reajuste, Dichosistema consiste en preparar una primera mezcla de prueba con unas proporciones inicialescalculadas por los métodos que se explican a continuación. A la mezcla de prueba se le efectúa el

ensayo de asentamiento y si su valor es diferente del recomendado, se reajustan las canüdades.Cuando se logra el asentamiento requerido con las proporciones reajustadas, se elaboranmuestras de cilindros a los que se les determine su resistencia a la compresión; se comparacon la resistencia especificada y si son diferentes, se vuelven a ajustar las canüdades. Una vezreajustadas las canüdades, se elabora otra mezcla que debe cumplir con el asentamiento y laresistencia requerida; si por algún motivo no se cumple alguno de los requerimientos debido apeculiaridades que no se detectan con los ensayos corrientes que se efectúan a los materiales,se pueden hacer ajustes similares a los indicados hasta lograr los resultados deseados.

El método de dosificación se basa en la secuencia mostrada en la figura 1-L.L.

Elección de asentam¡ento

Los valores de asentamiento recomendados se muestran en la tabla Ll_.1.

Hay que tener en cuenta que los valores de asentamiento indicados, se usan cuando el métodode compactación utilizado eq la vibración. Cuando se empleen otros métodos diferentes a losdatos de la tabla 11.1-, se deben aumentar en 2,5 cm. Cuando el asentamiento no se encuentraespecificado en la tabla mostrada, se puede adoptar un valor apropiado para la obra, recordandosiempre que se deben usar mezclas con la mínima consistencia que permitan una colocacióneficiente.

z il-1-)rn"t i rnc:



cAPíTUt0 11 | Di$s*s de mezclas se É8*$atg da pes* normat I recHomeíl DEL cot{cREf0 - Tomo l

Elegir el asentamiento1?4$rffii:i.ry.rqéFririA'itfrry?e5*",.F :1 -ópe+ivT"

f-? +. .'\. ffiqiMII

ü

i Elegir eltamaño máximo nominal (TMN) .:

: \---"."'l,-,,-

,"ir..... ...j, :.-..";"I

+

Esümar el contenido de aire

I Esümar la cantidad1',r.*t,.::::¡+;:': lirtt-r.. :,r¡y¡g :\ :.:: ;a:trry? y j&; Í i ,.: :::j:r¡¡:;r:sf

: Estimar la relación agua/cemento (a/c)-r?Fia+atrs: :1i¡ra:rys:JT.jffis:::

-@, Éry%r

ItCalcular el contenido de cemento

'rrÉ':gri.;:Irxi.yip,a.i.r¡rffi tal:{I

Verificar si los agregados cumplen lasrecomendaciones granulométricas NTC 174

',:qr.r1r:1iij:t:1;.i4jr?;iri:.T¡ :iüHearn* q:r¿JF¿:Trü:ii*¡r_ÍTT:ff¡qircT:::fe:1 ¡-wr¡,dlTtp¡.r¡:rt€str¡:fti:

Si cumplen | ruo cumplen

Esümar el contenido deagregado grueso

tl Optimizar la granulometría

agregado finoEstimar el contenido

de arena y grava

Ajustar la cantidad de agua por el contenidode humedad del agregadoi "e rlurneqas oet agregaoo j

tI Ajustar las mezclas de prueba]-:9*r¡tffilq+ru;lii.tty:'iÍr:arr,:,..:étijÍtry;:lr9s*l1(*lgry,f,ai*ellE9is:'t:q*ru5:.ierys.j5itsf*f+:fffi*:

de agua de mezclado

Figura 11.1. Secuencia de pasos para la dosifcación de mezclas.

ÑM

- '--'-:

lresl



0APíTULO 11 I *¡ra,;* *e ¡**e;lar ** ${ri:*r*i* d* pese r¡{xNi}ai I r¡c¡lo¡-och DEL coNSRETS - Tomg 1

Tubla Il.L Valores de asentamiento recomenelados para diversas clases de construcción.

a-2,0

2,0 - 3,5

3,5 - 5,0

5,0 - 10,0

Muy seca

Seca

Semi - seca

Media

Húmeda

Muy pequeño

Pequeño

Pequeño

Medio

l

i

I

tI

ll

i

Ita

,

Vigas o pilotes de alta resistenciacon vibraciones de formaleta

Pavim entos vibrados conmáquina mecánica

Construcciones en masasvoluminosas. Losas medianamentereforzadas con vibraciónFundaciones en concreto simplePavim entos con vibradoresnormales

Losas medianamente reforzadasy pavimentos, compactados a

a mano. Columnas, vigas,fundaciones y muros, convibración

I

a

I 1

10,0 - 15,0

Secciones con mucho refuerzo.Trabajos donde la colocación sea

dificil. Revestimiento de túneles.No recomendable para

compactarlo con demasiadavibración.:i*rÉ::*\Jr,-ri::re ,ee¿,:,s1,@"@

Elección deltamaño máximo nom¡nal (TMN)

El TMN está limitado por las dimensiones de la estructura teniéndose presente que ningúncaso debe exceder de un quinto la menor dimensión entre los lados de la formaleta, de untercio el espesor de las losas, ni de las tres cuartas partes del espaciamiento libre entre varillasindividuales de refuerzo, haces de varillas o cables pretensados. Estas restricciones se puedenevitar, si a juicio del ingeniero, la trabajabilidad y los métodos de compactación son tales que elconcreto se puede colocar sin que se produzcan hormigueros o vacíos.

De otra parte, los agregados con una buena granulometría y con mayor TMN tienden a formarmasas más compactas y con menos vacíos que los de menor TMN; en consecuencia, si seaumenta el TMN de los agnegados en una mezcla de concreto para un asentamiento dado,tanto el contenido de agua cómo de cemento se dismínuyen, con lo que se consiguen concretosmás económicos y con menor retracción por fraguado. Sin embargo cuando se desea obtenerconcreto de alta resistencia, se debe reducir el TMN de los agregados, debido a que estosproducen mayores resistencias con una determinada relación agua /cemento.

*ffib: tgr l



r;¡ ?¡l i.::::

0APÍTUL0 11 | *'s*?lü d* *r*:*ie¡ ** r.s*r;t*l* ** p*** r:*rmai I rec¡omeín DEL cgNcBETg - Tomo j

Tabla ll.3.Contenido aproximado de ait'e en el concrelo pare vat'ios grados de exposicíón

5:9,11t¡*::i9i{..,q:4*:n r:,,:,ii¡Í:,fl edi¿tid-:,,::i i:i; i:r::.t,.:i :, i I ir-: ::: iii ;ii ;..-l

9,51

12 s9

19,10

?s:a]938,1_0

5-018

6,1152,4

'/e

%

%

1,

1%

2

3

6

i

3,0

2-,5

2,4

L,5 ,1,0

9,5

0,30,2

t

t

4,5

i,g3,5

3,0

2,5

?'a

r,51",0

6,0

5,5

5,0

atj4,5

3,53,0

4,0 5,0

7,5

7,4

6,0:

9,_0...._._,,,qq

4\¿.,a

. '"-

. ,'..,. ...j.

Es importante anotar que cuando se prevea que la estructura no estará expuesta a ambientesseveros, la incorporación de aire incluido es notoriamente menor. El aire incluido beneficiala manejabilidad y la cohesión de la mezcla (Ver Tabla 1L.3), con la mitad de los valores decontenido de aire que se recomienda para concretos con aire incluido.

Estimación de la cantidad de agua de mezclado {a)Resumiendo algunos aspectos estudiados anteriormente, se puede anotar que la canüdad deagua por volumen unitario de concreto que se requiere para producir un asentamiento dadodepende del tamaño máximo del agregado, la forma y textura de las partículas así como de lagradación de los agregados, de la canüdad de aire incluido y de los aditivos reductores de agua(cuando son uülizados).

Como se puede apreciar, son muchos los factores que intervienen para determinar este parámetroy de allíque su esümación exacta sea dificil. Sin embargo, se han desarrollado algunos estudiosque tienen en cuenta algunos factores más importantes y que proporcionan valores que puedenser mayores o menores a los requisitos reales del agua en la mezcla, pero que ofrecen suficienteaproximación para una primera mezcla de prueba.

Las diferencias de la demanda de agua no se reflejan necesariamente en la resistencia, puestoque pueden estar involucrados otros factores compensatorios. Tal es el caso de un agregado deforma angulosa y textura rugoso y otro de forma redondeada y textura lisa, ambos con la mismagradación y calidad. Para obtener una trabajabilidad determinada, se requiere un poco más deagua en las partículas angulares y rugosas que en las redondeadas y lisas, debido a que estasúlümas se deslizan más fácilnrente unas sobre otras (para una cantidad dada de cemento); sinembargo, las angulares y rugosas presentan una mayor adherencia con la pasta de cemento loque hace que la posible disminución en la resistencia por mayor contenido de agua se compensecon este factor.

r i(-r'i'lel **8 l



OAPÍTUL0 11 | *¡$sr¡* *e ¡:r*zclae dr cs¡lcrsl* *e *era $$rrria¡ | rfcHomeín DEL coNcRETo - Tomo 1

De la figura 11.2 se pueden obtener estimativos aproximados de la cantidad de agua de mezclado.Las curvas que aparecen están en función delTMN del agregado, del asentamiento deseado y dela forma y textura de las partículas de agregado.

Otro criterio es el suministrado par el ACI y mostrado en la tabla 11.4. Los valores allí indicadosestán en función del asentamiento, TMN de los agregados y del contenido de aire en la mezcla.

Es necesario hacer hincapié en que al valor encontrado bien sea por la figura LL.2. o por la tabla1-L.4', hay que sumarle el agua de absorción de los agregados o restarle el agua libre de losmismos. Esto se debe a que la canüdad de agua calculada asume que los .gr"gido, son lisos yno absorbentes, o sea que están en la condición saturada y superficialmente seia (sss). De allí laimportancia de medir el contenido de humedad de los agregados con la mayor exactitud posibleinmediatamente antes de colocarlos en la mezcladora.

De otra parte, cuando se hacen mezclas de prueba para establecer relaciones de resistencia o paraverificar la capacidad de producción de resistencia de una mezcla, se debe usar la combinación

ÑM



CAPÍTULO 11 | *í*t;r* d0 e1e¡*l*e ge **;l4l*is *r ¡,¡tso "ur*u' I feCnOlOein DEL CSNCRET¡ - Tomo 1

menos favorable de agua de mezclado y contenido de aire. En otras palabras, se debe uülizarel máximo contenido de aire permitido o el que probablemente ocurra, y el concreto se debecalcular con el asentamiento más alto permisible. Con estas precauciones se evita que se hagauna estimación demasiado optimista de la resistencia, bajo la suposición de que las condicionespromedio más que las extremas son las que predominan en el campo.

Tabla 11.4. Requeriruientos aproximados de agua de mezclado 1t contenido de air.e paradiferentes asentamientos y TMN del agregado ( I I.I0)

(uL

oñ:o q.¡

CE:9().9pECcooyubU

o.=rucoo'5EE)'-coU

Asentarnientocm

3a58a1015a18

Canüdad aproximada deaire atrapado en concretosin aire incluido, por ciento

3a5

8a1"015aL8Promedio recomendable

de contenido totalde aire por ciento

10 12,5 20

205

22s240

3

185

200210

2

165

180190

6

200215230

2,5

180 : 175

200 j 1"902t5 1 205

i

:

8i 7

180i160i 155195:I75;17O205i185i 180

i

1:0,5l

160 t45)740i:

175:160; 155185: L7O i L65

:l

:i5: 4,5¡ 4

145 , 1,25

160 L40170 ,

135 : 12A

150 i 135160 i

3,5

1,5 0,2,3

c,.:(o

c^o:U.Yo6P()co(J

,

* Estas cantidades de agua de mezclado deben uülizarse en los cálculos de los factores de cemento para mezclasde prueba. Son las máximas para agregados gruesos angulares razonablemente bien formados graduados dentrode los límites de las especificaciones aceptadas.

** Los valores de asentamiento para un concreto que contenga un agregado mayor de 40 mni están basados enpruebas de asentamiento efectuado después de remover las partículas mayores de 40 mm por medio de cribado

húmedo.

Elección de la relación agualcemento (a/c)

La relación agua/cemento, Jedida en peso, es uno de los factores más importantes en el diseñode mezclas de concreto y por lo tanto se le debe prestar mucha atención a su escogencia, larelación a/c requerida se determina básicamente por requisitos de resistencia, durabilidad,impermeabilidad y acabado.

,l(7'Lqqr 1Sl i



Puesto que los diferentes agregados y cementos producen g"n"rLlr"nte resistencias disüntascon la misma relación agua/cemento y además cuando no r. i" ejerce un control a la durabilidad,la selección de la relación a/c se debe hacer .on u.r" ";; ;;rrrollo de gráficas en donde serelacione la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento, tal como se muestraen lafigura 1L'3' para un cemento Pórtland tipo L En tales casos, si es posible, las pruebas se debenefectuar con los materiales que van a ser uülizados en la obra. si por el contrario, los datos delas pruebas de laboratorio o registros de experiencia para llevar a cabo esta relación no puedenser obtenidos por limitaciones de tiempo o por algún otro moüvo, se pueden usar los de la tabla1L'5' o los de la figura 11.3. que aunque aproximados, son relativamente seguros para concretoselaborados con cemento Pórtland tipo l. Los valores tabulados y graficados deben cumplir lasresistencias mostradas, las cuales están basadas bajo condiciones normalizadas de laboratorio.

De otro lado, cuando se prevean condiciones severas de exposición, la elección de la relaciónagua/cemento debe ser lo más baja posíble, aún cuando los requisitos de resistencia puedancumplirse con un valor más alto. En la tabla LL.6 se indican estos valores límites.

cnpírum 11 | *i$strr d* m*¿*ias se s**er*r+ ** ;:*a* *rr*:af I rrcruoloeín DEL coNcBETo - Tomo 1

i&A I

ffi{M



cAPíTuL0 11 | *is*ire de r*sz*1*s se **:¡*rsl* *e $e$s i1*rr üi I TEcNoLoGÍA DEL cg¡SRETS - Tomo 1

Tabla 11.5. Relación entre la resistencia a la compresión y algunos valores de la relación a/c ( I I .3)

17s ( 2 s0o)

210 (3 000)

24s (3 s00)

280 (4 000)

31s (4 s00)

3so (s ooo)

0,65

0,58

0,52

0,47

o,43

0,40

0,56

0,50

0,46

0,42

0,38

0,35

Silljaill4.i9iFSÉtÉs$É4il:¡¡i '' -,,.,rr,.'u*.r,.r"ar,,",.,"",rar**or,,,uo'*., oatuaarr.*'&*ruta*Esia¡rrs.l'¡{ rr-?. Er:Í:rófff.1¡ia,:r.7jr'

Cálculo del contenido de cemento

El cálculo de la canüdad de cemento por metro cúbico de concreto es muy sencillo. Comoya se tienen la relación agua/cemento y el contenido de agua, calculados en los dos pasos

inmediatamente anteríores se despeja el contenido de cemento (C). O sea,

C= v,.rr.. .,aaiot t,, *ar,,.,,.,,a""- ,- ,r,,'

Verificación de las espec¡ficac¡ones granulométricas

Un buen concreto fresco y endurecido depende en gran medida de la granulometría de losagregados. Por este moüvo, antes de dosificar las canüdades de arena y grava es necesarioverificar que su distribución de tamaños esté comprendida dentro de un rango preestablecido yno obtener proporciones de agrado grueso y fino, no convenientes.

La verificación se lleva a cabo bien sea elaborando una curva granulométrica de los agregadosde que se dispone y compararla con la recomendada en la norma ASTM C33 (NTC 174), o bientabulando. Dependiendo de si están o no dentro del rango granulométrico recomendado, la

dosificación de grava y arena se puede lograr por uno de los métodos siguientes:

. Método ACI: Se utiliza cuando los agregados cumplen con las recomendacionesgranulométricas ASTM C33.

' Método de la Road Note Laboratory: Se utiliza cuando los agregados no cumplen con las

recomendaciones granuldmétricas.

Las recomendaciones granulométricas que da el ASTM en su capítulo C33 se indican en las tablastL.7 y 11.8, para agregado grueso y fino respectivamente.

d.fCtrr' ; '¡sr ¡



cAPiTuL0 11 | *i$s** de m*r¡:las ll* c*i $reg* ** ¡l*e* xorr**l I rrcruomcín DEt coNcBETo - Tomo i

Tabla 11.6. valores máximos de las relaciones a/c para diferentes tipos de

construccióny grados de exposición (11.3)

Tipo de estructura

i Número superior; clima severo, amplio margen de variación¡ en la temperatura ++

. Número inferior, clima suave, lluvioso o seco

: Concreto en el agua o al alcance de niveles oscilantes; de aguai-"--" --'**-..'--

En el aire Agua dulce ' Agua salada o en: COnCfetO COn

: sulfatos +

Secciones delgadas, concreto :

ornamental , pilotes reforzados,i

tuberías, secciones conl

recubrimientos menores de 2,5 cm.

:

Secciones moderadas como muros,

de contención, estribos, pilas, vigas

o,4g0,53

0,53

0,44o,4g

o,4g0,53

0,49 i0,53:

0,400,40

0,44o,44

0,44 :,

0,44

Partes exteriores de estructurasmastvas

Concreto protegido contra lameteorización, inferior de edfi cios,

concreto en el subsuelo

Losa sobre el piso : 0,53*

++ Debe tratar de usarse aire incorporado.* Las relaciones agua/cemento deben seleccionarse con base en los requisitos de resistencia.+ Para concentraciones de sulfatos mayores deO,2%del suelo o del agua.

i t*s',

ffiM



CAPíTULo 11 | 3¡sffio de xcaclas de s*itrre{* ds p*s? :}*r*]a' I TEGNOLOGíA DEL CONCRETo - Tomo I

Tabla 11.7.'Recontendaciones granulométricas para ag"egado grueso segun ASTM C33 (NTC 174)

Tabla 1L8. Recomendaciones granuloméfricas para agregado.fino según ASTM C33

o Método ACI:

Esümqción del contenido de agregodo grueso

El método ACI consiste en hhllar el volumen de agregado grueso por metro cúbico de concreto.Se basa en elvolumen unitario de concreto (m3), expresado por la relación b/bo, en donde b es el

volumen de las partículas de agregado grueso por metro cúbico de concreto y b" es el volumen

de las partículas del agregado grueso por metro cúbico de agregado grueso.

195i.trLlF.



CAPÍTUL0 11 | *¡$*n* da *e:s¡las de c*$*rs * de pe*e xor*e1 | ffClOmeÍn DEL CoNCBETo - Tomo 1

De la referencia 1L.15 se han extractado los valores bfb., en funbión del TMN y del módulode finura de la arena (MF), los cuales se muestran en la tabla 11.9. Dichos valores se basanen agregados que cumplen con la granulometría recomendada por la norma ASTM C 33 (NTCt74).Por este motivo, el método sirve únicamente cuando la arena y la grava cumplen con este

requerimiento.

Tabla 11.9. Volumen de gravilla por unídad de volumen de concreto (b/b)

9,51

12,5

t9,t25,4

38,1

50,8

Elvolumen de las partículas de agregados gruesos por metro cúbico de concreto se puede calcularmulüplicando el valor de b/bo, obtenido de la tabla 11.9, por elvalor de b", (volumen de partículasde agregado grueso por metro cúbico de agregado grueso). El valor de b, se obüene a partir de lamasa unitaria compacta (MUc) y de la densidad aparente de la grava (dg), puesto que

MUCbo, = tL.2de

De tal manera que:

0f 50

0f 59

0,66

4,71

0,75

a,7g

0182

0,87

0,48

0,57

of40,69

0,73

o:76

0f 80

0,85

$ :loro"l*o:,

0,46

0f 55

0,62

0,67

0,7L

0,74

0,78

0,83

0t44

0153

0160

0,65

o,69

ot72

0,76

0,81

11.3

: i&8

ffiM



CAPÍTUL0 11 | Sirrr,r cn n.e:.{Íé$ ** r**¿r*l* d* pr** :r*;i*;ri I ffCruOmeÍn DEL CoNCRET0 - Tomo 1

Para obtener un concreto más manejable, como el que se requiere en unas ocasionescuando se usa una bomba para la colocación o cuando se coloca el concreto en zonas muycongestionadas con acero de refuerzo o en estructuras de dificil compactación, se recomiendareducir hasta un L0% el contenido estimado de agregado grueso que se había determinado

anteriormente. Sin embargo, se debe tener cuidado en que el asentamiento resultante, larelación agua/cemento y las propiedades de resistencia del concreto, sean compatibles con las

recomendaciones proporcionadas anteriormente y que saüsfagan Ios requerimientos aplicablesen las especificaciones del proyecto.

Esümoción del contenido de agregado fino

Una vez calculado el contenido de grava, se han esümado todos los ingredientes del concretocon excepción de la arena. Tal vez el método más exacto para calcular esta cantidad se basa en

el uso de los volúmenes de los materiales; en cuyo caso, el volumen total de los ingredientesconocidos (agua, aire, cemento y agregado grueso) se resta del volumen requerido de arena.

Para facilitar el cálculo de las proporciones a medida que se van hallando los valores de cada unode los ingredientes se va llenando un cuadro como el mostrado en la tabla 11.10.

df

l-.00 m3

* El cociente m3 significa que está calculado para 1 m3 de concreto.

El procedimiento se basa en la definición de densidad (d).

Peso de la masaj= 1r.4, Volumen

Como se conoce la dens'lhad de los materiales (obtenidos en el laboratorio o por datossuministrados) y teniendo el peso o el volumen de los ingredientes por metro cúbico de concreto,se puede calcular elvalor desconocido despejándolo en la ecuación 11.4 que está calculado para

l- m3 de concreto.

Tablu 11.10. Proporciones de los materiales de la mezcla en peso y en volumen para I m3 de concreto

Agua

A re

CementoAgregado grueso

klw0

WcWe

1,000

0

dcdg

Agrgsado in9Total iwt

¿,EC-m 1s7 I



OAPíTULO l1 | *ise¡'* de nezclas d* ¡:s$crei* dc pesc **rm*f I rrcnomcín DEL coNcRET0 - Tomo 1

' Método de ta Road Note Laboratory (RNL) \

Optimización de la granulometría

Es muy común que ní la arena ni la grava de que se dispone paraelaborar el concreto cumplancon la recomendación granulométrica. Sin embargo, se puede hacer una optimización mezclando

la arena y la grava que se üenen en una proporción tal, que se puedan lograr relacionesagregado fino - agregado grueso convenientes. Para lograr esto, es necesario hacer uso de unaespecificación que involucre todo el agregado del concreto, desde las partículas más finas de laarena hasta las parfículas más grandes de la grava.

Tal vez, la gradación más usada es la de Fuller y Thompson, cuya expresión matemáüca es:

11.5

En la que p representa el porcentaje de materiales que pasa el tamiz de abertura d, de una masade agregados cuyo tamaño máximo es D. Los valores de esta curva se presentan en la tabla1,L. L

sin embargo, las mezclas elaboradas con la granulometría de Fuller y Thompson tienden a sermuy ásperas debido a la deficiencia de arena, y cuando las mezclas son pobres, el problema sehace más notorio, especialmente para concretos con menos de 350 kg/m, de cemento.

t t:u i

ffiM

Tabla 11-n. Granulometría de Fuller y Thompson para los tamaños máximos mostrados



GAPÍTUL0 11 | $1$rriü ds *ir}¿*¡s$ ** r*21*r*l* rle pee* x*rmat I TEoNoLoGÍA DEL CoNCRET0. Tomo 1

En vista del inconveniente anotado, se han desarrollado algunos ensayos con base en los estudiosde Fuller y Thompson con el fin de encontrar un rango granulométrico que además de obteneradecuadas manejabilidades, sin segregación ni exudación, con el mínimo de huecos posibles,económica y que con la mayor densidad de empaquetado, proporcione altas resistencias a la

compresión, se encontraron límites indicados en la tabla 11-.\2.

Tabla 1 I. I 2. Rango granulo métr ico reco mendado

i

* 3'/, , 9O16

3 :76,I

2% , 64,O

2 ; 50,8

% r 38,1... i-..-."...--

100

94 97 100,

8983¡9497 I 1-00 j : : i :.''8273i8780;9288 L00 i

,ti7462 i1868 1837sje08si6450'6855 7260:7868:

.. . ¡

5842 6247 6551:7158

100i

azs ,7868i

50 34

a5 téa6 )nz.g tl229

i1 a744irs

187i4iirá

208isitz4

62 47

56 40

4q zi34 í8)tn

itgrisB4

jqsss: 6':2 7i4832,3822;3015

i 23 10i187:145

, 7-8 69

:7159i564014427:3418

| 27 1_3

i 2L9117 6

;8780i 100:tl_- __ - :- - - : -_- --- -j7898;s91l:199.i6247t7758j7868

'I

: 4832 i 55 40 : 61 46': i i:3822i442714832i::

j3015i3419:38221::

23 10 27 73, ¡O rS.''';:t87:2L 9;23L0

Escogida la especificación granulométrica según eltamaño máximo, se opümiza la granulometríadeterminando cual es la mejor mezcla de arena y de grava para lograr un concreto de buenaspropiedades de manejabilidad y resistencia para un contenido de cemento dado. Esto puedeefectuarse por medio de cálculos o gráficamente utilizando el método de la Road Note LaboratoryNo.4 (RNL).

En la práctica, el método más utilizado es el gráfico que consiste en lo siguiente:

. Se dibuja un cuadro de 10 divisiones en ordenadas y 10 divisiones en abscisas, tal como se

aprecia en la figura 11.4.

. Se enumeran los ejes de las ordenadas de abajo hacia arriba de 0 a 100 y los ejes de las

abscisas, el superior de Qa 100 de izquierda a derecha y el inferior de derecha a izquierda, deeste modo cualquier valor de arriba sumado al correspondiente valor de abajo da 100.

. Se escoge el eje superior como eje de porcentajes de arena y al inferior como eje de porcentajesde grava.

rsg¡1

.. i..... -.*..--.. . i.

%,9151,

No.4 , 4,76 iaa

No.8 , 2,36 i

i¡ No,1-5 ; 1,1-8 j

No.30 : 600p;

No. 50 : 300¡r i

:s3 77 :77 41

:48 32 , 51 35'¡3822'qOZq'. 1.3015 i3276i123 10 )25 1.L

¿ iC-f -+_q"r



GAPíTULO 11 | *is*ti* d* r*e¡c?¿s de **:r¿¡*t* ** pes* *armal I ncruolocín DEL c¡NcRETg - Tomg 1

' Sobre el eje de las ordenadas correspondientesal lOO% de la arena se coloca la granulometríade la arena y sobre el eje correspondiente alL00% de la grava se coloca la granulometría de

dicho material.

' Se unen por medio de líneas rectas los puntoscorrespondientes a cada tamiz en las dosgranulometrías. Se tienen entonces líneasinclinadas que representan los posiblesporcentajes de mezcla de agregados que puedenpasar por cada uno de los tamices.

. Sobre las líneas inclinadas se colocan los puntoscorrespondientes a la especificación elegida.

. Se traza un eje verücal que separe los puntoshallados en igual canüdad a izquierda y derecha.A este eje le corresponde un porcentaje dearena y un porcentaje de grava que representala mezcla óptima.

El siguiente ejemplo ilustra el procedimiento:

En la tabla L1'L3 se indícan las granulometrías de dos agregados. Se desea saber cuál es lamezcla ópüma para elaborar concreto.

Tablu II.l3. Ejemplo de optimización de granulometrías

19.0 3t* -l -

1,2.7 1/

9,51"7?

19'99l6L 994,76t/6- j No,4 j 2 85 462,36 , No. g ¿g 37

1,L8 Ño.1er'-- . ¡ : J4 2801q00 ; No,30i0,300 No.50 , Zg 150,150 No.10O : , 9

La solución gráfica se enseña en la figura Ll-.4 de donde se tiene que la combinación óptimase encuentra proporcionando el 51% de arena y 49% de grava los valores correspondientes acada tamiz del material combinado se muestra en la tabla 1.r.1,4, teniendo en cuenta que laespecificación elegida corresponde a ra reracionada en ra tabra 11.13.

Arena

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

100

90

80

60o

'.s06

E_940:

¡oo

20

10

0

100

90

80

P70 o60 .9

6s0F 1/""

=409¡o

20 /'"

10

0 No.4

%"

%'

No.4

No.8

No. 16

No. 30

No. 50

No.100

80706050403020100Grava

g&&



CAPÍTULO 11 | *isrrirl ** *u:r*l¿s vlt ****r¡\t* ** ys**rs **r*,,*l I ffCHOt-OCÍA DEL CSNCRETS - Tomo 1

Tabla 11.14. Granulometría del agregado gruesa del ejemplo II.l

50,8

38,1

2

1%

0

3

0

3

100

9725,4:1,17:2080

12,5 ; Y, 30 : 70 309,51 % 10 80 204,76 No.4 16 96

Fondo ', 4 100 0 vttuv l

-*'W¡7rü]l{4trfFfF€g1ry'?ñ+1¡4- ffiwt:.::,Ya$:4.:.ci:.'q.ryj:.1ry::n*&:.":t'|"'f.r:::.ai4',1 '.sffi¡"*4iry'l1:

Como se puede ver, la solución gráfica es muy sencilla y rápida. Es conveniente tener en cuentaalgunos aspectos. En primer lugar las especificaciones de las normas están dadas en funcióndelTMN, mientras que los estudios granulométricos que involucran todo el agregado están enfunción del TM, y de acuerdo con lo estudiado, estos dos valores algunas veces no coinciden. Deallí que, al tener la granulometría de las masas de agregados a opümizar, se debe definir el TM yeITMN de la grava, que para el caso del ejemplo son iguales (TMN=Tt l=25,4 mm).

En segundo lugar, el método es muy aproximado, depende de la precisión de la gráfica y dela localización de la línea vertical. Por ello se recomienda efectuarlo con cuidado. Por último,vale la pena mencionar que la granulometría hallada cumple con las especificaciones.

De la misma manera como se aplica para dos masas de agregados, se puede utilizar para más de

dos, combinando primero las porciones gruesas y la granulometría resultante se combina con lafracción fina.

Esümación del contenido de grova y arend

El contenido de grava y arena por metro cúbico de concreto se calcula en forma similar al métodoACl. Como se tiene el volumen por metro cúbico de concreto del cemento, del agua y del aire,la suma de estos tres valores restándolos a 1 m3, se obüene el volumen de las partículas deagregado (grava + arena).

Conocido el volumen de agregados y calculada la densidad aparente promedio de los mismos,puede determinarse la masa de la grava y de la arena.

La densidad aparente promedio de agregados es un promedio ponderado con base en losporcentajes obtenidos del cuadro granulométrico; se calcula por medio de la expresión L1.6 u1'1.7. La expresión 11.6 se uüliza cuando la diferencia entre las densidades de la arena y de lagrava es grande, mientras que si los valores son parecidos, caso muy frecuente, puede utilizarsela fórmula L1.7.

(de)x (df)I dprom =

::r:a::ri:::,i:r::a:::,,.".'LL:11,-1" 1:]:l-:ll:i:]

L1_.6

il{-{^.+s izori



CAPÍTUL0 1'l | 8:eefir d& mezs¡as d* ***rrats d* prsa n*rr*alI TECI'IOLOGíA DEL CONCRETO . TOMO 1

\

: d prom = (%f) x (df)+ (%e)x (de)i

itt.7

Siendo:

dg = Densidad aparente de la gravadf= Densidad aparente de la arenad prom = Densidad aparente promedio%f = Porcentaje de la arena, en forma decimal%g = Porcentaje de la grava, en forma decimal

Con los datos anteriores se tienen ya la totalidad de los ingredientes de la mezcla para 1 m3 deconcreto. Para facilitar los cálculos se elabora un cuadro similar a la tabla 11.10. Teniéndose encuenta que:

d prom = 11.8,Vt

De dondeWt = masa total de agregados por m3 de concreto.Vt = volumen total de agregados por m3 de concreto.O sea que: (d prom)x (Vt) = ¡ry1.

De otra parte se sabe que Wg = (Wt) x(%g), de dondeserá:

se tiene que la masa de la grava (Wg )

Wt

I We = (d prom)x (Vt) x(%el i

y por consiguiente la de la arena (Wf), será:

11.9

j Wf = (d prom)x (Vt)x (%f)11.10

De manera tal que queda completo el cuadro.

un cálculo más preciso se logra de la siguiente manera: conocida la masa total de agregados (Mt)y como se puede calcular el peso retenido en cada tamiz (a parür de los porcenta.¡Á que pasan),entonces se puede calcular las proporciones requeridas de cada tamaño específico.

¿z*zl.

ñ@



Le1üi$rnen<?

cmírum 11 | *is*rie d* ::re¡clcs d* ci]nrrsi* da F*c$ ]reiínal I r¡cNoloe ín DEL CoNCRETo - Tomo 1

Ajuste de la cantidad de agua de mezclado debido a la humedad de losagregados

Las partículas de agregado, debido a la porosidad de los granos, siempre tendrán algún grado

de humedad, recordándose que el secado total se logra únicamente mediante un horno a L10'Clas 24 horas. De otra parte la esümación de la cantidad de agua de mezclado, se hizo tomandocomo base que los agregados están en condición sss (saturada superficialmente seca), lo cual nose logra sino en el laboratorio.

En consecuencia, con respecto a la condición sss, siempre tendrá un exceso de agua (agua libre)o un defecto, canüdad que no es independiente del agua de mezclado y por lo tanto se le deberestar la canüdad de exceso o sumar la canüdad en defecto.

Para determinar el sobrante o faltante de agua se puede uülizar la siguiente expresión propuestapor el lngeniero Diego Sánchez:

i t' t , A t- ^t 71.1-t, A = M(HtAbs) ,

-qW4{+

De dondeA = Agua en exceso o defecto respecto a la condición sss

M= Peso de la muestra seca, en kg

H= Humedad del agregado en tanto por unoAbs= Absorción del agregado en tanto por uno

La humedad se determina con la siguiente fórmula:

': u - Mo-M :n = Í'r2i¡vti@

Donde:H= Humedad de la muestra en tanto por unoMh= Peso de la muestra húmeda en gramosM= Peso de la muestra seca, en gramos

El cálculo de la absorción se puede lograr mediante la expresión:

Msss - MAbs. =

M'i-:gryxf

11.13

Donde:Abs = Absorción de la muestra en tanto por unoM = Peso seco de la muestra, en gramosMsss = Peso de la muestra en estado sss, en gramos

n ;Tt]re :203i



OAPíTUL0 11 I *is*:re ¿ e ¡*-:s¿*i*s *c **::*:*i* de $+*e :¡*r¡:.¡*l I rrcuomcín DEL cgNcRETg - Tomo I

Cuando la humedad es mayor que la absorción, indica que el agiegado tiene agua en excesoy está aportando agua a la mezcla, de tal forma que hay que restarle agua a la mezcla y por lotanto se debe usar el signo menos (-). Por el contrario, cuando la absorción es mayor que lahumedad indica que el. agregado necesita más agua para llegar a la condición sss, entonces hayque agregarle agua a la mezcla puesto que hay defecto de esta, por lo tanto hay que usar el signoposiüvo (+).

Como el material húmedo pesa más que el seco, la corrección de peso seco a húmedo se realizapor medio de la expresión 1.1..j,4.

71.1,4Mh M(1,+H)

Ajustes a las mezclas de prueba

El diseño explicado anteriormente para calcular las proporciones de los diferentes materialesque componen el concreto, permite conocer unas cantidades que teóricamente producen unconcreto con las propiedades deseadas. Sin embargo, existen algunos factores de los materialesque nos detectan en los ensayos y que traen como consecuencia un concreto con propiedadesa1go diferentes a las esperadas. Por esto es necesario comprobar las canüdades teóricas pormedio de mezclas de prueba.

La mezcla de prueba se debe efectuar de acuerdo con la norr. ASTM C31. A dicha mezcla sele verifica el peso unitario y el rendimiento volumétrico del concreto (norma ASTM C13g) asícomo el contenido de aire (ASTM C173 y c231). También se debe observar que el concretotenga la trabajabilidad y el acabado adecuado y que no se presente exudación ni segregación. De

acuerdo a ello, se pueden llevar a cabo los ajustes pertinentes con las proporciones Je las mezclassubsecuentes siguiendo el procedimiento sugerido por el ACI y que se indica a continuación:

Se estima de nuevo la canüdad de agua de mezclado necesaria por metro cúbico de concreto,dividiendo elcontenido neto de agua de mezclado de la mezcla de prueba entre el rendimientode la mezcla de prueba en metros cúbicos. si el asentamiento de la mezcla de prueba no fueel correcto, se aumenta o se disminuye la cantidad reestimada de agua en 2 kg por cadacentímetro de aumento o disminución del asentamiento requerido.

Si el contenido de aire que se obtuvo no es el deseado (para concreto con aire incluido), seestima nuevamente el contenido de adiüvo requerido para el contenido adecuado de aire, yse aumenta o se reduce el contenido de agua indicado en el párrafo (a)

en 3 kg/m, por cada1% de contenido de aire que deba disminuirse o aumentarse en la mezcla oe piueoa previa.

Se calculan los nuevos pesos de la mezcla partiendo de la elección de la relación agua/cemento. Si es necesario, se modifica el volumen de agregado grueso mostrado en la tablaLL.9 con el objeto de lograr una trabajabilidad adecuada.

' Cálculo del peso unitario rendimiento volumétrico

El peso unitario del concreto consiste en determinar el volumen del concreto producido a partirde una mezcla de cantidades conocidas de los materiales componentes con el fin de verificar la

a-.

b.

c.

&&&

ffi¿a



CAPíTUL0 11 | ;]i$*ti* *e w*r$ias 8* tn|r|qrct* ú* *Ít& **r*1'¿ | feCHOUOCin DEL CoNCRETo - Tomo 1

correcta dosificación y rendimiento de los materiales. El peso unitario se determina por medio

de la expresión 11.15 y el rendimiento volumétrico por la 11.16.

W (Wmat. + recip - Wrecip) / Vrecip (kg/m') 1l_.15

DondeW - peso unitario del concretoWmat + recip - peso de la mezcla fresca + peso del recipiente de medida

Wrecip = p€so del recipiente de medida.V = Volumen del recipiente de medida

, f = w,/w(m') 11'16

Donde:y= Volumen de concreto producido por dosificación (rendimiento volumétrico)

W = Peso unitario del concretoW, = Peso total de todo el material dosificado (Wagreg + Wcemento + Wagua)

Ejemplos de aplicación

Ejemplo 11.1Teórico. Datos generales de la obra

Se está construyendo una carretera en la que se requiere fundir muros de contención reforzados'

Los estudios indican que la estructura no estará expuesta a intemperismo ni a condiciones

agresivas. El diseño estructural exige una resistencia a la compresión a los 28 días de 28MPa

(4061 psi). El diseño del elemento en lo que se refiere al espaciamiento de acero de refuerzo y la

dimensión mínima del elemento, obligan a que eITMN sea de 38.1 mm (L%1.

. Datos de los mater¡ales

De los materiales disponibles para elaborar el concreto se conoce:

Del agregado grueso

Gronulometrío: El ensayo granulométrico muestra los valores enseñados en la tabla 11.14

De donde se tiene oue: T\ = 50'8 mm (2") y TMN = 38'L mm (L%"1

Masas unitariasMasa unitaria compacta: MUC = L560 kg/mtMasa unitaria suelta: MUS = 1540 kg/m3

4nR l¿.{Cm



OAPíTUL0 11 | *iselio de meacf** de s¡*rr*lr d* p0F0 ¡rsrilral I rrcHot-ooín DEL cgNcREtg - Tomo 1

Densidad aparente: 2470kg/ m3

Absorción: Abs.g = 2.57o

Humedad natural: Hg= 4o/o

Origen aluvial: Textura lisa y forma redondeada

De la drena

Granulometría: Elensayo granulométrico muestra los valores enseñados en la tabla 11.15

1Y¡ = (98 + 85 + 70 + 40+ 10 + 2l/tOO

De donde se tiene que: MF=3.05

Masas unitorias:

Masa unitaria suelta MUS= t460kg/m3

Masa unitarias compacta MUC= 1590 kg/m3

Densidad aparente: 2540 kg/ m3

Absorción: Abs.f L3%

Porcentaje de arcilla: 1.4%

Ensayo calorimétrico: No. 2

Humedad natural Hf:8%

Origen aluvial: Textura lisa de forma redondeada.No se requiere el uso de

aditivos, el agua a uülizar es del acueducto y el tipo de cemento esPórtland tipo I con una densidad de 3,10 g/m3 (31_00 kg/m.)

Tabla 11.15. Granulometrías del ag,egadofino del ejempto II.l

ffiM



cAPíTuL0 11 I *i*e'is ** r,-*zr,las *6 s$rsvc;ti *i* p*t* nalr*l*i I recuolooin DEL coNCRFT0 - Tomo 1

. Procedimiento de dosificación

Elección del asentamiento

Con base en la tabla 11.1 se puede elegir el rango de asentamiento entre 5 y 10 cm. Como se tratade un elemento esbelto (no es un muro de gravedad), se requiere de un grado de trabajabilidadmedio con tendencia a ser alto, de tal manera que se puede adoptar un asentamiento de 10

cm.

Elección deltamoño máximo nominal TMN

El TMN, limitado por las dimensiones de la estructura, está esüpulado en 1/2" (38,L mm). De

acuerdo con la granulometría de la grava de que se dispone se aprecia que cumple con este

requisito. En el caso de que fuera mayor habrá que hacer una redistribución del material.

Esümación del contenido de aire

El muro no estará expuesto a ambientes agresivos ni a ciclos de congelamiento y deshielo portanto no se requiere del uso de incorporador de aire. En cuanto a la estimación de la cantidad de

aire atrapado, de la tabla 11.3. para un TMN de 38,1 mm (1%"1, se üene una canüdad aproximada

de L,OTI, o sea de l-0 litros (0,01 m3).

Esümación de Id cantidad de aguo de mezclado (a)

Para un TMN de 38,1 mm (Lyr"l, agregados de forma redondeada y textura lisa, asentamiento de

10 cm y concreto sin aire inducido, se tiene: de la figura 7'J,.2., I7'J,I y de la tabla L1.4., 175 litros.

Se adopta este úlümo valor (0,L75 m3 ).

Elección de la Reloción ogua/cemento (a/c)

La elección de la relación agua/cemento depende básicamente de la resistencia y la durabilidad.No se prevén condiciones de exposición y por inconvenientes de üempo no se pueden obtenercurvas de resistencia vs relaciones agua/cemento (como se recomienda). Por estas razones se

utilizan los valores mostrados en la tabla L1.5 de donde se consigue para una resistencia de 280

kg/cm'zy para concreto sin aire incluido, una relación agua/cemento de 0,47.

Cálculo del contenido de cemento

Con la relación agua/cemento (en peso) elegida y la cantidad de agua, se logra la cantidad (en

peso) de cemento por metro cúbico de concreto.

r = 0,47, a = 75 kgf mr, entonces-á,c

,= 2 / n'=372kslm,0,47

Elvolumen de cemento pol metro cúbico de concreto será:

vr=3723100

kg/m'=o.r2oms/m:kg/m'

¿S'C'n207



GAPíTULO 1l | *¡$els te r,¡€e*¡*$ de s*É*r*ts rle pcse nerm*l I reclot-ocín DEL cgNcRETg - Tomo 1

Verificación de las especificaciones granulométricos \

Plesto que los agregados cumplen con las especificaciones granulométricas, se uüliza el métodoACI 211 para dosificar la arena y la grava.

i100.100;oE.''' -- . - - ¡-:

. --,35;:

-100

2-0_

4

- 9-,ork

o'k

o..k

o.k

97

9060

30

100

'-,'

7A

:30

5o.4

Esümación del contenido de grava

Para un módulo de finu.ra de ra arena de 3,05 y un TMN de 3g,r. mm (r/2,,),se obüene de ra tabra11.9. un valor de b/b,de O,70.

De la fórmula LL.Z. se tiene que:

b.. =MUC _ 1560 kg / r¡'

"" - dg 2470 kg / rnr=o,632

Por lo que el volumen de grava por metro cúbico de concreto (b), será:

_ bxb.o = b "' = 0,69 xO,632 = 0,436 mt f mz

cv&

áfffi

Tabla 11.16. Verificación granulométrica del ejemplo II.I



GAPíTULO 11 | Fise¡¡s fs mszcias de r*rcr*to d* p*s* aorrnal I ffCruOmcín DEL CoNGBET0 - Tomo 1

Esümación del contenido de arena

El volumen de arena será el complemento de la suma del volumen de los ingredientes ya

encontrados para un metro cúbico

O sea,

Elvolumen de arena (VA)

VA = L - (0,0L0 + O, 7 5 + 0,120 + 0,436) = 0,259m3 I m3.

Las cantidades en peso y en volumen por metro cúbico de concreto se presentan en formaordenada en la tabla tt.L7.

Tsblu 11.17. Cantidades para I m3 de la mezcla deleiemplo I1.l

Cemento

AlreAgua

Grava

Arena

17_2

0,

171

1077

658

2282kg/m3

310q

0

1000

24702540

,Q.1290r010

otT75

0,436

0?2-59

372

Pesos húmedos de los agregados

Empleando la fórmula 1L.I4, se tiene:

Peso húmedo de la gravo:Mhg = 1.077(1, + 0,04) = LL2O kglm'

Agua en exceso o en defecto para la grava

Hg = o,o4Abs.g = 9,625

Como la humedad es mayor que la absorción entonces la grava tiene agua en exceso o agualibre. Empleando la fórmula 11".L1se üene,

Ag = O77 (0,04 - 0,025) = L6,L6 kgPara la arena:Hf = 0,08 \Abs.f = 0,013

Peso húmedo de la orena:Mha = 658(1+ 0,08) =7tLkg/m3

j 209i

1-,00 m3



CAPíTULO 11 | *¡seús de ,?e¡stñs d* *s*ü¡*t& do peco ii*r*r*lI TECNOLOGíA DEL CONCRETO - TOMO 1

También tiene agua en exceso. \

Af = 658 (0,08-0,013) = 44,09 kgAgua totalen exceso (A):A = Ag+Af

= 16,1.6 + 44,09 = 60,25 kg

De tal manera gue la canüdad de agua de mezclado será: 75 - 60,25 = L3_4,75 kg/m,

Ajuste a la mezcla de prueba

Suponiendo que en la primera mezcla de prueba se obtuvo un asentamiento de 8 cm y como eldeseado es de 10 cm, entonces se debe hacer el respecüvo ajuste.

Ajuste de agua de mezclado

La mezclade

pruebase elaboró con 20 litros (0,20 m3) de tal forma que la canüdad en peso delos ingredientes fue de:

Agua (añadida)CementoGrava (húmeda)Arena (húmeda)

2,30kg7,44 kg

22,40kg14,20kg

Peso del material dosificado (W)46,34 kg.

En el cálculo del peso unitario del concreto fresco (expresión 11.i-5) se obtuvo un valor de 23g0kg/m'.

Puesto que el rendimiento de la mezcla de prueba fue de:

' = t :l = 0,0195 m3 (Expresión 11.16)2380

Y en el contenido neto de agua de mezcrado de la mezcla de prueba fue de:

2,30 (agua añadida)+I6,1-G x 0,02 kg (por agua libre en la grava)+60,25 x 0,02 kg (por agua libre en la arena)

-=Frra-La canüdad neta de agua de mezclado que se requiere para un metro cúbico de concreto con elmismo asentamiento de la mezcla de prueba debe ser:

#t = e6,4kelm..

Como se anotó anteriormente, esta cantidad se debe incrementar en 2 kg por cada cm de defectoen el asentamiento. Para aumentar el asentamiento de 8 a l-0 cm es necesario agregar 4 kg de agua,o sea que requiere de una canüdad total de agua de mezclado de Ig6,4 + 4 = 200,4= 20okg/m3.

l¿rsi



CAPíTULo 11 | Si$er¡0 de ¡¡e¡ela* d* ssxe¡*l* de pesa *grmelI TECNOLOGíA DEL CO}ICBETO - TOMO 1

Ajuste de lo canüdad de cemento

Al aumentar el agua de mezclado es necesario agregar cemento adicional para mantenerconstante la relación agua/cemento deseado de0,47. La canüdad de cemento reajustado es

de:

2oo= 426ke/m3

o.47

Ajuste de la cantidad de grava

Debido a que se ha encontrado satisfactoria la trabajabilidad, se pudo conservar la cantidad degrava por volumen unitario de concreto utilizado en la mezcla de prueba. Así pues, la canüdadde grava por metro cúbico es de:

??f= = tt4e ks/m'(húmeda)0.01"9s

La cantidad de peso seco es de:

tt49= 1105 kglmt

\.o4

Y la canüdad de peso sss es:

1".105 x 1,025 = 1133 kg/m3 (sss)

Ajuste de lo cantídod de arena

La cantidad requerida de arena se determina por diferencia de pesos. Puesto que se conoce el

peso volumétrico del concreto y los pesos del cemento, del agua y de la grava.

Peso volumétrico del concreto 2380 kg/m3

De tal forma que la cantidad de arena es, por tanto:

2380 - (426 + 200 + 1133) = 621 kg (sss)

En peso seco es:

621' = 575 ks /m31,08

Los pesos de la mezcla por metro cúbico de concreto son:

Peso del cementoPeso del aguaPeso de la grava (sss)

Agua neta de mezclado \

CementoGrava (seca)

Arena (seca)

426ke/m320Okg/mz1133 kglm3

200 kg /m3426kg /m31133 kg /m3575ke /m3

¿ELln



OAPíTULO 11 | Fi$en$ d* ¡vrerclas de rüncr¿tü d* p*sa nor*at I recHoloein DEL co¡c¡Erg - Tomo 1

Ejemplo 1.2. gráhco \

Se necesita elaborar concreto para construir las columnas de un puente que estarán expuestasal agua dulce en un clima severo: El diseño estructural especifica una resistencia a la compresióna los 28 días de 21MPa (3OO0psi). Las

condiciones de colocación permiten el uso de agregadogrande, pero se uülizará el único de calidad saüsfactoria y económicamente disponible.

. Datos de los materiales

Granulometría (Ver tobla Il.18).

2420 2590

Grava ArenaDensidadAparente(ke/m')Masa unitaria

(ke/mu)Forma AngularHumedad 3% 5%

L%bsorción 2%*Humedad libre = humedad - absorción

Del cemento

se uülizará cemento Pórtland üpo l, que tiene una densidad de 3,L0 g/cmt, (3100 kg/m3).

Del aguo

Se empleará agua del acueducto de la localidad.

25,4 i 1 10019,0 1%,95

L2.7:%,709.51 ;3/g:40iioo4 76 i No'4 , 12 j 78

65

.-0,?0 j No. 50 i*- I --- "lc-ó,ts,ño.'roo"'i;

1l@$:1+ax:yrr1o?x

Mffi

Tabla 11.18 Granulometría de los agregados del ejempto t 1.2



cAPÍTuLo 11 | 8i$**s d* me¡*las de rü$rret¡ d* p*s* n*rnat I recNot-ocÍn DEL c01,¡cRET0 - Tomo 1

Ejemplo Lt.2. gráhco \

Se necesita elaborar concreto para construir las columnas de un puente que estarán expuestasal agua dulce en un clima severo: El diseño estructural especifica una resistencia a la compresióna los 28 días de

2LMPa(3Ooopsi).

Las condiciones de colocación permiten el uso de agregadogrande, pero se uülizará el úníco de calidad saüsfactoria y económicamente disponible.

. Datos de los materiales

Gronulometría (Ver tablo 1I.18).

GravaDensidad

Arena

Aparente(ke/m')Masa unitaria

2420 2590

Compacta MUC1620(ke/m')

Forma AngularHumedad 3%Absorción Z%*Humedad libre = humedad - absorción

1550

s%1%

Del cemento

se uülizará cemento Pórtland tipo l, que tiene una densidad de 3,10 g/cmr, (3100 kg/m3).

Del agua

Se empleará agua del acueducto de la localidad.

7Ft4iL,Loo19,0:%i9lT2.7 I % 709,51

I

3/'/s,40i100. . ¿vvA 7F,,'v No.4 12 79... :- to

L,19 r No. 16 '- ..r 'AE

,+Jda^

"¡rye5*w.ry"'^Wv ry***1*..,ry.*- F@.***"* ** * *%" rys*w. q.qe",w. *- **;. *" :6 f #

ffiffi

Tabla 11.18 Granulometría de los agregados del ejemplo t 1.2

212



CAPíTULO 11 | *isr*c *r sztr.*Ía* de c+*cr*r* ** yrts* rnr*z* | feCHOLOOín DEL CoNCRETo _ Tomo i

. Procedimiento de dosificación

Eleccíón del asentamiento

Las condicionesde colocación y el tipo de estructura permiten un asentamiento entre 3,5 y 5,0cm. Para obtener una mezcla con una adecuada trabajabilidad y que no presente problemas a la

compactación se adoptará un asentamiento de 5 cm.

Elección del TMN

El TMN disponible es de 19 mm (3/4,,).

Estimación del contenido de oire

Puesto que la estructura estará expuesta a ambientes severos, se empleará un adiüvo inclusorde aire. De la tabla L1.3, para un TMN de 19 mm (3/4") y un grado de exposición severo, setiene promedio total de aire de 6%o, de los cuales aproximadamente el2%o esaire naturalmente

atrapado.

Estimación de lo contidad de agua de mezclodo

Como se trata de una mezcla con aire incluido, la canüdad de agua se puede esümar de la tabla11".4; se obüene luego, una cantidad de 165 kg/m' para un TMN de 19 mm y un asentamientode3a5cm.

Elección de la relacíón agua/cemento

De acuerdo con la tabla 11.5, la relación agua/cemento necesaria para producir una resistenciáde 2L Mpa (3'000 psi) en un concreto con aire incluido, se estima aproximadamente en 0,5. Sinembargo la tabla 11.6, para estructuras en agua dulce y

en clima severo, indica que la relaciónagua/cemento no deberá exceder de 0,44. El valor que se uülizará para los cálculos será esteúlümo (0,44').

Cálculos del contenido de cemento

Conocidas la relación agua /cemento y la cantidad de agua de mezclado, el contenido requeridode cemento será de:

e = ++ = 375 kslm,0,44

Y el volumen que ocupará esta masa de cemento será

Vc=375

3100= O,I21, m3/¡¡:

Verificación de los específícociones granulométrícas

Como se puede apreciar en la tabla LL.1g, algunos de los tamaños no cumplen con los requisitosgranulométricos NTC 174. Por esta razón se debe opümizar la granulometría por medio delmétodo expuesto anteriormente (Ver figura 11.5).

uig;ffi



GAPíTULO 11 | *tse¡:ü de rn*¿clas dE sr$*r*i* rl* pe*e **rmal I rrcNomeín DEL c0NcRET0 - Tomo 1

100

90

20

100

95

7.0-

40

o'kork

o.k

L00

100

:5" _ _ _".

5

De acuerdo con lo anterior, la mezcla ópüma estará compuesta 55% de arena y 45% degrava conla distribución de tamices mostrada en la tabla L.20.

El volumen de agregados por metro cúbico enconcreto será de:

Vagrega = l-- (0,06 + 0,1_65 + 0,I2I) = 0,654 mr/m.

Para calcular los pesos secos respectivos se debeconocer la densidad aparente promedio. Comola densidad aparente de la grava (dC = 242O ke/m3) difiere muy poco de la densidal Oe la arena(df = 2590 kglm') se puede emplear la expresión1.1.77.

Dprom = 0,55 x 2590 + 0,45 x2420=251,4kg/m'

Empleando las expresiones j.1.9 y 11.10 respecüva_mente, se obtiene que los pesos secos de la grava yde la arena serán de:

Wg = 251¿ x 0,654 x 0,45 = 74O kg/m3Wf = 2514 x 0,654 x 0,55 = 904 kg/m3

Tsblu 11.19 Verificación especificaciones granufoméfricas del ejemplo I1.2

No.4

:xai



cApíTULo 11 | *isen* ds *l*¿*ies de ¿*xc¡et* d* p*s* ru*rmal I ffCHOlOeÍn DEL C0NCRETO - Tomo l

De esta forma quedan determinados todos los ingredientes de la mezcla los cuales se aprecian

mejor en la tabla 1-1.21

Ajustes por humedad de los ogregados

Pesos húmedos de los agregados

Peso húmedo de la grava

Mhg = 740 (1+0,031= 762 kg/m'

Peso húmedo de la arenaMhf = 904 (1-+0,05) = 949 kg/m3

Agua en exceso o en defecto

Para la grava Ag = 740 {0,03 - 0,02) = 7 ,4 kg

Para la arena Af = 904 (0,05 - 0,01) = 36,L6 kg

Tubla 11.20 Granulometría óptima del ejemplo 11.2

i:ii:ilii

i No.4 . No.8 i No.16

97

/2

86

%

73

A=7,4+36,16=43,56k9

La cantidad total de agua de mezclado será l-65-43 ,56 = 1^2L,44 kg/mu

Thbta It.2I Cantidades para I mi de conu"eto del ejemplo II-2

¿EDm i215j



0APíTUL0 11 I sisarlo ¡fe r4caelas de c*rrcretc d* p*sa rierr*rel I rrcnolocín DEt coNcRETo - Tomo I

Ajustes a la mezclo de pruebo \

Con las cantidades de ingredientes calculados anteriormente, se elabora una mezcla de pruebay se mide el asentamiento y el peso unitario del concreto fresco. Con estos datos se puedenrealizar los ajustes pertinentes en forma similar al ejemplo anterior.

Referencias bibliográficas capítulo 1 L

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áüB



TECNOLOGÍA DEL CONCRETO - TOMO 1

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Universidad Nacional. 1984' 276 p'

:21Vt

ü{i{).w



TECN0LOGIA DEL C0NCRET0 - Tomo 1

&1ffi$&ffiKffi

Abastecimiento: suministroAcabado: a I isado, revesti m iento, te rm i n ado, term i na ción su perfi cia I

Acelerador: aceleranteAditivos: adiciones, agenteAditivo inclusor de aire: incorporador de aire

Aditivo plastificante: aditivo fluidificante o fluidizanteAditivo reductor de agua de alto rango: adiüvo de alta acüvidad, aditivo de alto efecto

Aditivo retardador: reta rd a nteAfi nado: fratasado, revoq ue

Aglomerante: conglomeradoAgregado: áridoAgregado friable: agregado disgregable o desmenuzable

Agregado grueso: grava

Agregado ligero: agregado liviano, leve o ligero

Agua de mezclado: agua de amasado o de amasamientoAhogados: embebidosA¡re atrapado: aire ocluidoAire incorporado: aire incluido

Alabeo: pandeo, curvadoAlberca: piscina

Alisado: froteado, allanado, aplanado

Allanado: alisado, aplanado, froteadoAmasadas: tandasAmasado: roladoAmasar: pastar

Anticongelante: descongela nte, a gente de desh ielo

Apisonador: pisón

Apisonar: aplastar, comprimirAplanado: allanado, alisado

Aplomo: plomada, perpendicularidadApoyo: descanso, impostaApuntalar: a punta I a pontoca t espora r, esta nta la rApuntalamiento: entibación, contraventeado, arriostramientoArenar: enarenarArmadura: refuerzoAsentamiento: asiento, revénimientoÁspera: granular

Atomizadores: nebu lizadoresAutopista: carretera

A

ú{-J)E izrs I



GLOSARI() I TE0NOLOGíA DEL CONCRETO - Tomo 1

B

Balde: cubo, cubeta, tolvaBanda:

tiraBanda transportadora: cintaBarra: varillaBarras metálicas pasantes: pasadores de carga, barras de transferencia, barras pasajuntasBarrera de vapor: elemento aislante impermeableBolas de cemento: terrones de cementoBombeo: curvaturaBorde: acotamiento

c

Cabeceo: refrentado

Cal rápida: cal viva o calvirgenCamada ultra delgada de concreto: whitetopping ultra delgadoCamión mezclador: m ixer, horm igonera, revolvedora, mezcla doraCanal: chute, almenaraCanalón de descarga: canalCarga muerta: peso propio, carga permanenteCarretilla: Buggy, bugui, coche manualcemento adicionado: cemento mezclado, cemento compuesto, cementoadición, cemento combinado.Cementos combinados: cementos adicionados, cemento mezclado, cemento compuesto,cemento de adición.

cemento de alta resistencia inicial: cemento de alta resistencia tempranaCemento de escoria: cemento siderúrgicocemento expansivo: cemento de retracción compensada o de contracción compensadaCementos de albañilería: cemento de mamposteríaCilindros de prueba: probetas de pruebaCimbra: formero, encofrado, forma letaCimentar: apoyar, carga6 basarCimentación: fundación, cimientoCimiento: embasamento, fundación, cimentaciónCisallamiento: corte o cizalladuraClínker: clínquerClinkerización: clinquerización, cocciónCoeficiente de Poisson: relación de poisson, razón de poissonCohesión: coherencia, consistenciaColar: fundirColocación: hormigonado, puesta en obra, colado, vaciadoCompactación por almacenamiento: compactación de bodegaCompactado: rodillazoCompactador: a pisonadorConcreto: hormigónConcreto arquitectónico: concreto a la vista

mezcla, cemento de

x&{3



GLoSART0 | TECN0L0GIA DEL CoNCRETo _ Tomo 1

Concreto certifi cado: hormigón preparado

Concreto de contracción compensada: concreto de retracción compensada, concretocompensador de contracción.Concreto de densidad elevada: concreto de gran peso, concreto de alta densidad

Concreto lanzado: hormigón proyectado, gunitadoConcreto liviano: concreto ligero

Concreto masivo: hormigón masivo

Concreto pórtland polimerizado: concreto modificado con polímeros

Concreto postensado: postensa do, postensionado, p retensado por a rmad u ras postesas

Concreto prefabricado: concreto premoldeado, precolado, hormigón preparado

Concreto premezclado: hormigón elaborado, concreto preparado, concreto industrializado

Concreto Pretensado : preesf u erzo, preesfo rzado, precom pri m i do

Concreto tremie: hormigón armado, concreto reforzadoCongelamiento - deshielo: congelación - deshielo, hielo - deshielo

Congluünar: reunir

Cono de Abrams: cono de asentamientoConservación: mantenimientoConsistencia rígida: consistencia seca

Construir: fabricar, eregirContrabombeo: badénContracción: retracción, encogimientoConservación: manteni mientoConsistencia rígida : consistencia seca

Corazón: tesügo, núcleoCoronar: terminar, remata r

Corredor: pasillo

Corte:aserrado

Criba: cedazo

Cuarteado: agrietadoCuarteadoras: fisuras finas superficiales, craze cracks

Cubierta: cobertura, tejado, cubiertoCubo: baldeCuchara: pal ustre, paleta

Cuela: fundeCulata: recámara, cara lateral (en edificios)

Dado: netoDala: vertedero, derramaderoDelimitar: contornearDecantador: depósitoDeclive: pendienteDecorar: ambientar \

Decoloración: descoloramientoDeformación unitaria: deformación específica

Deforme: disforme

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GL0SAR|0 | TECN0L0GÍA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Demoler: derribar; destruir, derruir, derrumbar \Densidad: peso volumétrico, peso unitario, masa unitaria, peso específico, densidad a granelDensidad relativa : de nsidad a bsol uta, gravedad específi caDesagüe: atarjea, dren

Desaplomar: desplomari caerDescanso: descansillo, a poyo, impostaDescascaram iento: descasca ri I lado, astil lad u ra, desconcha d ura, d esposü I lad u ra,engalletamiento, desmoronamiento, escamación, descamación, descantilladura.Descimbrado: desencofradoDesmoldante: desencofrante, desmoldea nteDesencofrar: desmonta rDesgastar: da ñar, ga lguea rDesherrumbrar: limpiarDesperdicio: mermasDespiece: despezar; aparejo

Desplazamiento: desviación, declinaciónDesviación: desvíoDiseñadores estructurales: estructu ristasDragar: excavar, ahonda rDrenaje: drenes, desaguar

Embasamento: cimiento, embasamientoEmbebidos: ahogadosEmpalizar: construirEmpalmar: ensamblar

Emparrillado: zampeadoEmpedrado: adoquinadoEmpenada: alabeada, curvadaEmpernar: clavarEmpotrar: embarbillarEncabillar: sujetarEncadenar: enlazarEncanalar: acanalaq canalizarEncofrado: formaleta, moldaje, cimbraEncofrar: armarEnfilar: alinearEngauchido:

inclinadoEngrapado: asegurarEnlazar: uni; atarEnsayo: experimentación, pruebaEnsayo acelerado: ensayo rápidoEnsayo de coulomb: ensayo "Rápido de permeabilidad a los cloruros"Entrepiso: entresueloEpóxia: epóxicaEpóxica: epóxiaErección: levantamiento

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GL0SAB|0 | TECI{oLoGíA DEL Cot'lCREfo - Tomo 1

Escavón: zanja, excavación

Eslabonar: trabarEspesor: grosorEsquisto: pizarra

Estanquidad: hermeticidadEstera transportadora: banda, cintaEstantalar: apuntalarEstribo: enübo, entilbo, contrafuerte, apoyo, fundamento, ürante, elemento de amarreExpande: dilataExudación: sangrado

Fila: hilera, hilada, filadaFilme: capa

Fisura: grieta, rajaduraFisuración: agrietamiento o fi suramientoFlama: llamaFlecha: deflexiónFleje: estriboFluencia: flujo plástico o deformación deferidaFluidez: flujoForja: fraguaForma: cimbra, camónFormaleta: forma, enconfrado, molde, cimbra

Fraguado: fragüe

Freático: subálveoFresco: plástico

Fricción: rozamientoFundación: cimientoFundar: estribat apoyarFunde: cuelaFundidos ln Situ: verüdos en el lugar

Fundir: colar

G

Gavera: gravilla, tapialGofrar: grabarGradadas: graduadasGraduadas: gradadasGranulometría : gradación, graduaciónGrava: casquijo, glárea, guijárro, piedra machacadaGravilladora : cribadoraGrieta: agrietadura, raja, fisuraGrosor: espesor

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GLOSABIO I TECNOLOGíA DEL COI,ICRETO. TOMO 1

H

Henchir: rellenar, llenarHilar: linear

Hincar: fincarHinchamiento: abulta miento, a bundamientoHorma: moldeHormigón: concretoHormigón aireado: hormigón aeroclusoHormigón celular: hormigón aerocluso, aireadoHormigón premezclado: hormigón elaborado, concreto premezcladoHormigonado: vertido del hormigónHormigonar: colocar el hormigón en obra, vaciar el concretoHormiguero: coqueraHundimiento: asentamiento

lmpastar: amasarlnclinado: engauchadolncorporador de aire: inclusor de aíre

Junta: acopladura, ensambladura, uniónJuntura: junta

L

[ámina: hojasLechada: groutLevantamiento: erecciónLevantar: construir, fabricaI edifi carUana: receba, tolacha, trulla, frata, flotaLlosa: losaLona: manta[osa: piso, placa o pavimentoLuz: longitud del vano, claro

M

Machacar: quebrantar, triturarMadero: arigueMallo: mazoMampostería: calicanto, a lbañileríaMáquina niveladora: cuchillo motorMasa específica: peso específico, densidad absoluta

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GL0SAB|0 | TECN0LoGíA DEL Cot{cRET0 - Tomo 1

Masa específica relativa: densidad relativa, gravedad específicaMasa volumétrica: masa unitaria, densidad aparente, peso unitario, peso volumétrico, densidada granel

Masar: amasar, pastar

Matamora: siloMaterial cementante: materia I cementoso, materia I cementicioMaza: mazo

Media caña: cavaduraMermas: desperdicioMesa de fluidez: mesa de caídas, mesa de sacudidasMezcla: argamasa, morteroMezclado: amasadoMezcladora: hormigoneraMezclar: amasar, pastarMortero de cemento sin retracción: grout

Morrillo: grava gruesaMorro: gravilla

Morterete: morteroMuro: pared

Neumático: llantaNivelar: alinear, allanarNiveladora: allanadora, topadoraNorma: estándar

Normal: perpendicularNormativa : i nstrucciónNúcleos: corazonesNuégado: hormigón

N

o

Obra : chapería, construcciónOlla mezcladora: cuba hormigonera

P

Palas: aspas, paletasPalear: remover, elevar, transportar, paleoPañete: enlucido, paramento, repello, revoque, frisoParales: costerosPasta: masa \

Pavimento: solado, carreteraPavimento de rápida habilitación al tránsito: fast trackPegamento: cola

¿ESm .225



GL0SARI0 I TECN0LoGíA DEL C0NCRETo - Tomo 1

Pelo: fisura, grieta \Pendiente: declive, inclinaciónPérdida de calcinación: pérdida por ignición o pérdida al fuegoPeriodo de incubación: periodo de inducción

Pervibrador: vibradorPetral: viga

Piedra: guijarroPiedra triturada: piedra partida, piedra machacada o pedrejónPilar: columna, pila, estribo, machón, pilastraPipa: tuboPisar: apisonarPiscina: albercaPisos brillantes: pisos lustrososPisos Lustrosos: pisos brillantesPisüo.'cancha

Pizarra: esquistoPlana: llanaPlasticidad: docilidadPlomo: plomadaProbeta: muestra de prueba, muestra de ensayo, espécimen de pruebaPromedio: valor medio, mediaPulir: alisat afilar

a

Ras: a nivel

Rasar: enrasarRebotante: riostra, tornapuntaRecalcar: ajustarRecalzar: rehabilitarReceba: llana

Reforzado: armadoRehundido: vaciadoRejola: ladrillo, baldosaRelleno de juntas: sello de juntasResistencia a compresión: resistencia en compresiónResistencia a cortante: corteResistencia a la Abrasión:

resistencia al desgasteResistencia a la Tensión: resistencia a tracción o resistencia en tracciónResistencia al derrapamiento: resbalónResistencia de diseño: resistencia de cálculoResistencia especifi cada: resistencia ca racterísücaResquebrajamiento: cuarteoRestr¡cc¡ón: coacción, sujeción o fijezaReta rdador: reta rda nteRevenimiento: asentamiento en cono de Abrams, asentamientoRevoltura: bachada, amasada, pastón

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GL0SARIO I TEoNoLocíA DEL C0NcRErf) - Tomo 1

Reunir: conglutinarRevesür: revocarRodillado: compactadoRolado: amasado

Rozamiento: fricciónRuptura: roturaRotura: ruptura

Sacos: bolsas

Sangrado: exudaciónSecado: desecaciónSeísmo: sismoSellador: sellante

Sentamiento: asiento, asenta mientoSolado: limpieza, baseSolapar: traslaparSoporte: apoyo, sostén, apeosSubstrato: lechoSuperficie: paramentosSuperplasüfi cante: su perfl u id ifi cante, su perfl uid iza ntes

T

Talocha: llana

Tamiz: cedazo, malla, cribaTamizar: cribarTensión: esfuerzoTiempo frío/caliente: cl ima frío/ca lienteTongada: capa, dómida, tongaTopadora: cabeceadoraTorre grúa: bongoTorta: tortadaTrabajabilidad: manejabilidad, docilidadTronco de Abrams: tronco de revenimientoTrulla: llana

U

Unión: junta

V

Vaciado: rehundido, vertido, colado, fundidaVaciar concreto: hormigonar, colocar el concreto

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GtosARto I TEor{omGÍA DEr coilcnETo - Tomo 1

Varilla: redondo \Varillado: compactadoVelocidad de desecación: velocidad de secado, tasa de secadoVerificación:'chequeo

Vertedero: dala, derramaderoVibrador: aguja vi branteVida útil: vida de servicio, vida de proyecto

Tecnologia Del Concreto Tomo 1

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