José Díaz Farf á n
CAPITULO I
1.1.- INTRODUCCION Y GENERALIDADES
1.1.1.- BOSQUEJO HISTORICO
El concreto fue usado por las culturas del Asia y Egipto.
En Grecia existieron acueductos y depósitos de agua y cuyos vestigios aún se conservan.
Los romanos emplearon en sus grandes Obras Públicas, como en el Puerto de Nápoles, mandado a construir por Calígula; luego extendió por todo el Imperio e incluso encontrándose concreto de esa época en Inglaterra
El concreto que emplearon los romanos, los fabricaron con cales grasas en las obras corrientes, en las obras hidráulicas con puzolanas; tierras de santorín o ladrillos pulverizados. La forma le daban con moldes de madera o encofrados, también usaron en formas de bloques endurecidos.
Antes del descubrimiento del cemento Pórtland se emplearon como aglomerantes: la cal grasa, cal hidráulica y cementos naturales.
Desde mediados del siglo pasado se empezó a usar en obras marítimas y a finales del siglo, incluyen fierro, dando origen al concreto reforzado usado en puentes y posteriormente se extienden su uso en obras públicas y urbanas, y se ha llegado a construir puentes con arcos de 200m de luz en España y 260m en Suecia y estructuras de edificios de 125m como la Torre de Madrid.
En el transcurso del presente siglo, se ha registrado una rápida y continua generalización de las construcciones de concreto. Hoy día continúa esa tendencia y proseguirá igual en el futuro. Constantemente se requiere mejorar el comportamiento del concreto, tanto para soportar cargas como para resistir el intemperismo y otras exigencias del trabajo, por lo que cada vez es más necesario que las mezclas de concreto se fabriquen y se revuelvan bien y que los procedimientos para transportarlos, manejarlos, colocarlos y curarlos, sean los más adecuados.
José Díaz Farf á n
1.1.2.-
GENERALIDADES.-El concreto está integrado o constituido por 4 materiales o componentes, que son los siguientes:
Grava Arena Cemento Agua
Agregados o Inertes Pasta de CementoLa grava y la arena son conocidos con los nombres de inertes, agregados, hormigón, etc. El cemento con el agua forman una pasta conocida también con los nombres de agua de cemento, lechada, etc.
Los agregados generalmente se clasifican en finos y gruesos. Los gruesos pasan la malla 3’’ y son retenidos en la de 3/8’’y se consideran finos los materiales que pasan la malla de 3/8’’ y son retenidos en la malla 200 y el retenido en la cazuela es limo con arcilla.
Generalmente, la pasta de cemento constituye el 25% al 40% del volumen del concreto. Solamente el cemento constituye el 75 al 15%, es decir
209 a 460 Kg. por m3.
El agua constituye del 14 al 21% del volumen, es decir 130 a 460 litros
por m3
Cuando contiene aire incorporado, puede llegar a constituir aproximadamente el 8% del volumen de concreto.
Concreto sin aire incorporado
CEMENTO AGUA AIRE AG.
FINO AG. GRUESO TOTAL VOL. % % % % % % 15 21 3 30 31 100 7 16 0.5 25.5 51 100
José Díaz Farf á n
Concreto con aire incorporado
CEMENTO AGUA AIRE AG.
FINO AG. GRUESO TOTAL VOL. 15 18 8 28 31 100 7 14 4 24 51 100
1.1.3.- DEFINICION DEL CONCRETO
El concreto es la mezcla de dos componentes: pasta, agregados. La pasta está compuesta del cemento Pórtland, agua y aire. Los agregados son materiales Inertes como la arena, grava o piedra triturada. Los agregados se dividen en dos tamaños, fino o grueso. El fino es arena y el grueso es grava o piedra triturada.
Durante el mezclado, el cemento y el agua forman una pasta que rodea cada partícula de agregado.
A las pocas horas, el concreto comienza a endurecer debido a la hidratación, que es una reacción química entre el cemento y el agua. Al ocurrir la hidratación, la pasta une entre sí las partículas del agregado, formando una masa resistente, durable y sólida.
La calidad del concreto está directamente relacionada con la calidad de la pasta de cemento. A su vez, La calidad de la pasta está directamente relacionada con la cantidad de agua que se mezcla con cemento y el grado de curado. Al reducir la cantidad de agua, la resistencia de la pasta aumenta, haciendo el concreto más fuerte o durable.
1.1.4.- OTRA DEFINICION
El concreto es el resultado de mezclar dosificadamente, técnicamente y económicamente, materiales inertes (grava - arena) con el aglomerante (cemento Pórtland) y agua como vía del aglomerante para el proceso del fraguado.
El concreto se fabrica para garantizar:
Trabajabilidad.
Durabilidad.
Resistencia Mecánica.
Economía
1.1.5.- CLASES DE CONCRETO
Por los múltiples usos que se le da al concreto en la construcción, como son cimientos columnas, vigas, losas, muros de contención prefabricados, industriales o pesados, bases nucleares, etc. no satisface rían solamente como concreto a las diferentes exigencias de trabajo, por lo que se hace necesario
José Díaz Farf á n
adicionar otra clase de elementos con carácter técnico y económico, que mejoren o complementen el comportamiento del concreto, lo que originan diferentes tipos de concreto y estos son:
1.1.5.1.- Concreto Simple
Como su nombre lo indica, es mezcla dosificada en peso o volumen en condiciones técnica - económica de 4 materiales, que son la arena, grava, cemento y agua, sin otro elemento, material o producto que modifique su comportamiento final.
Este tipo de concreto es usado en pavimentos interiores y exteriores, falsos pisos, pilotes, etc. Es decir cuando trabajan más a la compresión, a la tracción o desgaste.
1.1.5.2.- Concreto Ciclópeo
Resulta de adicionar al concreto simple, piedra de construcción con la finalidad de incrementar su volumen y disminuir el costo, asegurando su resistencia. Estos concretos son usados en obras de sencillos requisitos técnicos como son cimentaciones, muros de contención, etc.
Las piedras que se adicionan al concreto, deben cumplir con las siguientes cualidades:
1.a El diámetro máximo, debe ser de 8’’de diámetro o tener 1/3 de la
distancia mínima entre las paredes interiores del molde.
1.b La resistencia a la compresión debe ser igual o mayor a la resistencia
buscada en el concreto.
1.c Debe tener estabilidad química para no alterar el proceso de fraguado
del concreto.
1.d La superficie debe ser rugosa y limpia para permitir la adherencia entre
la piedra y el cemento.
1.e La forma debe ser esférica en lo posible y no de forma laminar.
En el proceso constructivo, se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
1. El volumen máximo de las piedras que deben incluirse es el 305 del
volumen máximo del concreto"
2. Emplear piedras sanas, sin fracturas o grietas limpias, libres de polvo o
José Díaz Farf á n
3. Vaciar inicialmente una capa de concreto de 5cm de espesor. sobre la
cual se colocan las piedras distantes entre si, no menor del diámetro de las piedras, luego se vacía otra capa de concreto hasta ahogarlas completamente con un espesor mínimo de D/2 y así sucesivamente, la colocación .de la piedra se hará a mano.
4. No dejar vacíos debajo de las piedras, lo que se evita con el vibrador de
inmersión o varillado.
Piedras no recomendables y mal colocadas en el proceso constructivo (primer grafico), piedras recomendadas y perfectamente distribuidas en el proceso constructivo (segundo grafico).
1.1.5.3.- Concreto Reforzado
Conocido también con el nombre de concreto armado y resulta de colocar barras, armaduras, canastillas de varillas de acero de construcción. para luego vaciar el concreto y una vez consolidado, actúan juntos como una sola unidad.
Se fabrican este tipo de elementos estructurales para satisfacer esfuerzos de flexo compresión, es decir, elementos estructurales que trabajen simultáneamente a la compresión y a la tracción.
El concreto por sus propiedades soporta los esfuerzos a la compresión y solamente podrá asimilar hasta el 15% como máximo de su resistencia, los
José Díaz Farf á n
esfuerzos de tracción.
En cambio las varillas longitudinales de acero, son las que asimilan los esfuerzos de tracción.
Ejemplo de estos elementos estructurales son: zapatas, columnas, vigas, etc.
1.1.5.4.- Concreto Ligero.
Para la obtención de estos concretos, se usa como agregados, material inerte de baja densidad, se tiene corno ejemplo, las puzolanas, toba volcánica.
Estos concretos se usan para aliviar los pesos de los elementos que se fabrican, por los que se usan de rellenos, como tabiques, adornos, cascarones, voladizos, etc.
Para ser preparado, requiere de mayor cantidad de pasta, para compensar la mayor cantidad de absorción de los agregados.
1.1.5.5.- Concreto de Cascote.
La necesidad de producir concreto en la selva peruana, donde es difícil conseguir materiales inertes naturales, se fabrican los agregados a base de suelos arcillosos, amasando y construyendo pequeños bloques, para hacerlos secar y finalmente coccionarlos, posteriormente se reducen sus volúmenes por chancado o trituración.
Es posible seleccionar el agregado grueso y fino tamizado, el material coccionado y triturado, en las mallas de 3’’ para obtener el hormigón y con la malla de 3/8’’ se separa la grava de la arena.
José Díaz Farf á n
1.1.5.6. - Concreto Pesado o Denso.
Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que varía entre 2.8 a
6 Tn/m3 a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a
2.3 Tn/m3.
La fabricación de los concretos pesados se realiza con los cementos Pórtland normalizados y con agregados, naturales y artificiales, cuyas masas volumétricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas características pueden comprenderse más de 50 elementos. Sin embargo, generalmente sólo alguno de ellos, son utilizados por razones de disponibilidad económica.
Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia, mecánica y compatibilidad con el cemento Pórtland. Generalmente se usan agregados como la magnetita, limonita, hematita. También agregados como las varitas, mineras de fierro, también agregados artificiales como el fósforo de hierro y partículas de acero, como subproducto industrial.
La aplicación principal de los concretos pesados, lo constituye la protección biológica contra los efectos de las radiaciones nucleares. También se utiliza en paredes, bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos que sirven de contrapeso, en la fabricación de contenedores o depósitos para desechos radiactivos.
1. 1. 5. 6. 1.- REQUERIMIENTOS DE LA PROTECCIÓN.
Los materiales de protección requieren:
a. Absorber los rayos gamma, para lo cual deben ser los más pesados posibles.
b. Disminuir la velocidad de los neutrones rápidos y transformarlos en neutrones térmicos, para lo cual deben tener átomos ligeros como el hidrógeno.
c. Absorber los neutrones térmicos, para tal efecto deben tener cuerpos de gran sección eficaz.
Gracias a su elevado peso volumétrico ya su alto contenido de átomos de hidrógeno; y en especial cuando se le adicionan materiales como el boro,
José Díaz Farf á n
para absorber los neutrones térmicos, el concreto cumple las tres condiciones expuestas.
Si bien el concreto descrito, reúne los dos primeros requisitos, por su alto peso volumétrico y por contener una importante cantidad de átomos de hidrógeno. ,
La necesidad de hidrógeno se satisface con un, contenido de agua del 0.40% del peso del concreto, que se encuentran tanto en forma de agua combinada, como dentro de su masa; eventualmente el agregado puede soportar agua de cristalización. El contenido de hidrógeno es un concreto seco, es aproximadamente, 0.25% del peso. La adición de materiales como el boro, tiene el inconveniente de reducir la resistencia.
Al absorber la energía de radiación, el concreto incrementa su temperatura, de manera no uniforme, de acuerdo a la distancia de la fuente de radiación. Esta situación origina tensiones internas que deben ser previstas para evitar fallas. Las tensiones térmicas se originan no sólo por la energía absorbida, sino también por el enfriamiento de las superficies y las propiedades térmicas intrínsecas del concreto.
1. 1. 5. 6. 2.- EL CONCRETO EN EL CENTRO NUCLEAR DEL IPEN
El Instituto Peruano de Energía Nuclear, edifica en la meseta de Huarangal, en la Provincia de Lima, el Centro Nuclear de Investigaciones del Perú, construyendo en concreto el block del reactor RP-10. El concreto se ha diseñado para actuar como elementos estructurales, de blindaje biológico, contra la acción de radiaciones nucleares.
Las características de la edificación son las siguientes:
1. El concreto pesado tiene una densidad seca mínima de 2.7 gr/cm3., una
resistencia a compresión a los 28 días de 280 Kg/cm3 un espesor
promedio de la pantalla de 250 cm. y en el diseño de la estructura se ha considerado la posibilidad de un sismo de magnitud 8.4.
2. El cemento elegido fue el Andino, Tipo V de la clasificación ASTM C-150, la elección tomó en consideración su pequeño porcentaje de aluminato tricálcico; el cual garantizaba un lento y bajo desarrollo de calor de hidratación. Los estudios efectuados en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la UNI, garantizaron el cumplimiento de las especificaciones de la resistencia dentro de los niveles de calor de hidratación deseada.
3. Como agregado fino se empleó una arena natural de cantera limpia, la cual cumple con las especificaciones de la Norma C.33 del ASTM, y los requisitos especiales.
José Díaz Farf á n
4. Se emplea como agregado grueso, el mineral de hierro clasificado magnetita, proveniente de los yacimientos de Marcona. Esta magnetita, además de garantizar la densidad deseada, actúa como aportador de hierro y elementos pesados que contribuyen al control del flujo de radiaciones gamma. La magnetita seleccionada. cumple con las recomendaciones de las normas C-637 y C-638 del ASTM.
5. El agua empleada es potable y se ha trasladado en camioneta cisterna desde Lima.
Se ha utilizado dos aditivos.
Un plastificante, para lograr retardo de fraguado, con reducción de agua, sin pérdida de resistencia y un súper plastificante, para garantizar fluidez de la mezcla durante el tiempo de colocación.
6. La dosificación de la mezcla se ha hecho en proporciones en peso. Las proporciones seleccionadas fueron comprobadas primero en el LEM-UNI y luego ajustadas en obra, por la firma contratista. En la selección de la resistencia promedio se consideró que no más de una el1 cada 20 muestras. estaría por debajo de la resistencia especificada.
La relación de agua - cemento fue limitada a un máximo de 0.55, el contenido de aire atrapado al 1% y adicionalmente, se fijó la composición química por elementos de la unidad cúbica de concreto en función del flujo de radiaciones gamma del reactor.
7.1 Para el control de calidad, del concreto pesado, se ha establecido
especificaciones muy rigurosas, controlándose los materiales, la apariencia y la calidad del concreto fresco, su temperatura y el ambiente, el peso unitario, la consistencia, el contenido de aire, la resistencia en comprensión, el módulo de elasticidad y la pérdida de resistencia después de exposición a una. temperatura determinada.
1.1.5.7.- Concreto Pre – Esforzado.
Resulta de reforzar el Co.So, con un sistema de cables que sustituya el
refuerzo metálico de barras corrugadas. Toma el nombre de pre - esforzado porque el elemento estructural antes de ser sometido a las cargas, que deben soportar ya se encuentra esforzado por la reacción de los cables.
José Díaz Farf á n
Existen dos tipos:
1.5.7.1.- Pre - tensados.
Los cables de retuerzo son tensados antes de vaciar el concreto en las formas o encofrados del elemento estructural.
1.1.5.7.1.- Post - tensados.
Previamente al vaciado del concreto se dejan los ductos, una vez fraguado el concreto se hace el pase o cableado, finalmente se tensa los cables con gatas hidráulicas.
Una vez tensado se inyecta mortero grueso en los ductos, para lograr una mejor adherencia entre el concreto, ducto y cable.
Ventajas de concreto pre-esforzado sobre el concreto reforzado.
1. Se logra mayores luces, sobrepasando los 9.00 metros con facilidad, es
posible llegar a los 40 mts.
2. Se reduce el peralte de las vigas.
3. Todo el concreto del elemento estructural trabaja a la comprensión, por
lo que cumple su finalidad.
1.1.5.8.- Concreto Rodillado.
Este concreto se utiliza hace dos décadas en los países desarrollados, en nuestro país es nuevo.
Como características principales tenemos que es un concreto simple pero denso, mediante el uso de aditivos plastificantes la manipulación del concreto se vuelve manejable, también se le introduce aire incorporado artificialmente.
En el caso de pavimentos generalmente se instalan con rieles en los extremos del área a vaciar, por la cual se desplaza una regla vibratoria, luego se pasa el rodillo de computación en plantillas, se da el nivel deseado a la loza y es interesante por que no necesita juntas de construcción
1.1.5.9.- Concreto Polimerizado.
Este concreto tiene una década de utilización en nuestro país. El polímero es un aditivo que logra una impermeabilización en el concreto, se
José Díaz Farf á n
logra un material térmico y acústico.
La resistencia a la compresión es mayor en un 120% y la resistencia a la tracción en 60%, datos usuales en promedio.
El polímero hace que los vacíos que deja el agua sean rellenados con una película que crea vacíos. Este concreto hace que se reduzca en un 60% la utilización de fierro.
1.1.5.10.- Concreto Fast – Track.
Se produce como respuesta a la necesidad de rehabilitar y reforzar pavimentos, con una mínima reducción del transito vehicular y ser puesta en funcionamiento a las 24 horas o en menos tiempo. Mediante el proporcionamiento adecuado del concreto y técnicas de curado el resultado es de excepcional calidad con un costo relativamente bajo y ocasionando un mínimo de inconvenientes.
El C.F.T. es usado en la reparación de pavimentos de aeropuertos, en vías urbanas, en avenidas y calles etc. que se quiera disminuir las pérdidas que un dilatado proceso de reparación ocasiona.
Materiales Usados:
Cemento: Debe ser Pórtland normado de los tipos I, II y III.
A los cementos del tipo I y II se le adiciona en el diseño de mezclas
aditivos acelerantes teniendo en cuenta la proporción del C3S que incrementa:
la resistencia inicial y C3A que disminuye, como también los álcalis que actúan
de la misma manera, además la mayor finura del cemento favorece la resistencia inicial que debe ser menor a los 10 micrones.
La finura de los cementos I y II es de 3400 a 4000 cm2/gr y del cemento
III es de 4500 a 6000 cm2/gr.
Adiciones: Debe adicionarse cenizas volantes (fly - ash) en un 10% del peso
del cemento el tipo debe ser el F de las normas ASTM-C618-91
Aditivos: Según sea la altitud geográfica o fatiga del CFT se usaran
incorporador de aire y reductor de agua del tipo A de las normas ASTM-C494-90.
Aditivos: Que aceleran el endurecimiento en el caso de usar cementos del tipo
José Díaz Farf á n
cloruro de calcio o aditivos de composición orgánica y soluble como la Trietanomina y el Formiato de calcio.
1.1 .5. 11. - CONCRETOS SEGUN EL LUGAR DE FABRICACIÓN.
1.1.5.11.1.- Concretos fabricados a pie de Obra o In situ.
Son los que se producen en el mismo lugar de la obra, a base de mezcladores o a pulso.
1.1.5.11.2.- Pre - fabricado.
Porque el concreto se fabrica en plantas o instalaciones permanentes y el producto o concreto es transportado por camiones mezcladores hasta el lugar de la Obra.
Este sistema de producción se lleva a cabo en los países industrializados, en el país su uso es limitado, solamente existe en la capital.
1. 1. 6. - VENTAJAS DE CONCRETO PRE-MEZCLADO SOBRE LOS FABRICADOS EN OBRA.
1. La capacidad de producción de las fábricas es mayor o cualquier
instalación clásica de producción a pie de Obra, por consiguiente se pueden incrementar la colocación diaria de concreto y disminuir los plazos de ejecución.
2. El Ing. Residente o Constructor, pueden dedicarse a su actividad
fundamental, sin aumentar persona1 para los vaciados.
3. El costo del m3. de concreto pre-mezclado es plenamente conocido por
el usuario, mientras el costo del preparado en obra, es difícil de conocer con precisión.
4. Economía, en material de fabricación, en almacenamiento y en gastos
para el mantenimiento del concreto en Obra.
5. Precisión en la dosificación de mezcla y regularidad de control de las
materias primas y el concreto.
1.1.7.- FORMA DE COMPRA DEL CONCRETO.
José Díaz Farf á n
plástico, homogéneo y puesto en obra.
El volumen del concreto fresco se calcula con la relación: real peso total peso fresco VCo
Peso Total: Es la suma de los pesos de todos los materiales que conforman el
concreto.
Peso Real: Peso del concreto fresco en el momento de la entrega.
Para mayor precisión en la obtención del volumen del concreto fresco, es recomendable trabajar con un metro cúbico o pie cúbico.
CONCRETO PARA PAVIMENTO DESCRIPCION
Concreto certificado y especialmente diseñado para soportar las cargas a la flexión y abrasión propias de las estructuras de pavimentos.
USOS
Todo tipo de pavimentación con diferentes solicitudes de tráfico y cargas tales como:
Vías urbanas y carreteras.
Pistas de aeropuertos. Parqueaderos. Bodegas. VENTAJAS Calidad certificada. Rendimiento y economía. Control de costos.
Menos tendencia a la fisuración.
Durabilidad.
Diseño a la flexión.
Control de calidad en las características de los agregados.
RECOMENDACIONES
José Díaz Farf á n
Control en los requisitos de diseño de bases y sub-bases.
Control en el tiempo mínimo para dar al servicio.
Cumplir con las normas básicas del manejo de concreto certificado.
CONCRETO NORMAL DESCRIPCION
Concreto diseñado, dosificado y mezclado en planta y transportado bajo un estricto control de calidad con el fin de obtener especificaciones propias de un concreto certificado.
USOS
El concreto normal tiene una amplia utilización en elementos estructurales que no requieran ningún tipo de característica especial de transporte, manejo, colocación tales como:
Cimentaciones poco profundas.
Vigas y columnas de estructuras convencionales.
Placas de pisos.
VENTAJAS
Calidad certificada.
Estabilidad volumétrica.
Control de costos y desperdicios.
Excelente manejabilidad y trabajabilidad.
Mezcla homogénea y consistente.
Mínima segregación.
RECOMENDACIONES
Cualquier adición de agua, cemento o aditivo en obra alterará su diseño y puede ser perjudicial para la calidad del concreto.
CONCRETO BOMBEABLE DESCRIPCION
José Díaz Farf á n
Concreto certificado especialmente diseñado para ser conducido a presión a través de tubería permitiendo alcanzar largas distancias verticales y horizontales, según los requerimientos de colocación.
USOS
Estructuras con fácil acceso y espacios limitados.
Todo tipo de elemento estructural que requiera rapidez y eficiencia.
VENTAJAS
Calidad certificada.
Rapidez y eficiencia.
Rentabilidad por rendimiento en la obra.
Facilidad de colocación.
Excelente manejabilidad y trabajabilidad.
RECOMENDACIONES
Control en la colocación y equipo de bombeo.
Control en la preparación de formaletas para soportar la presión de
bombeo.
Cumplir con las normas básicas del manejo de concreto certificado.
CONCRETO FLUIDO DESCRIPCION
Concreto certificado especialmente diseñado con una elevada fluidez para incrementar la manejabilidad y colocación de las mezclas.
USOS
Elementos donde existe congestionamiento de acero de refuerzo.
Elementos esbeltos y/o partes de difícil acceso.
Columnas. Concretos arquitectónicos. VENTAJAS Calidad certificada. Elevada fluidez. Autonivelante.
José Díaz Farf á n
Incremento de manejabilidad.
Facilidad de vaciado.
Excelente acabado.
RECOMENDACIONES
Deben cumplirse estrictamente las normas referentes a manejo,
protección, curado y control del concreto.
Tener precauciones en el momento de la toma de muestra para evitar
segregación del concreto.
CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA DESCRIPCION
Concreto certificado especialmente diseñado con avanzada tecnología en sus características y composición de los materiales que bajo condiciones adecuadas de colocación, compactación y protección, desarrolla resistencias superiores a 6.000 PSI.
USOS
Donde los requerimientos estructurales así lo exijan.
Elementos estructurales expuestos a condiciones ambientales severas.
VENTAJAS
Rendimiento y economía por menor tiempo de utilización de formaletas.
Optimización en el diseño estructural por reducción de secciones o
cuantía de acero.
Alta densidad, baja permeabilidad, por lo tanto mayor durabilidad.
Niveles bajos de segregación, contracción y exudación.
Fácil colocación y compactación.
RECOMENDACIONES
Deben cumplirse estrictamente las normas referentes a manejo,
protección curado y control del concreto.
José Díaz Farf á n DESCRIPCION
Mezcla de cemento, arena, agua y aditivos técnicamente formulados para mantener el mortero en estado fresco durante horas o días, en condiciones adecuadas de almacenamiento, que al ser utilizado desarrolla las propiedades de un mortero convencional.
USOS
Su uso es igual al de un mortero convencional.
VENTAJAS
Mejor calidad en los acabados.
Mayor rentabilidad por rendimiento del tiempo de ejecución de la obra.
Menor desperdicio de material.
Aumenta el rendimiento en la mano de obra hasta un 20%.
Aprovechamiento del espacio en la obra.
Minimiza almacenamiento de materiales.
Ahorra el tiempo de preparación de la mezcla.
Permite el control real de costos.
José Díaz Farf á n
CAPITULO II
2.1.- ESTUDIO DE LOS AGREGADOS O ARIDOS
Cuando se va ha preparar concreto en lugares no conocidos por el constructor, es el caso de las Provincias de la Sierra, Selva, etc. del que hay poca o ninguna información, con respecto a sus agregados, es conveniente que el propio Ingeniero seleccione la cantera para la extracción de los áridos.
De otra parte se ha visto con carácter de información en el Capítulo anterior, el mayor porcentaje en volumen y en peso de los agregados frente a los otros constituyentes del concreto.
Por las razones anteriores, es necesario identificar con todas sus cualidades y desventajas que puedan tener los agregados que se usarán en la producción del concreto. Al reconocerlos se debe sacar el máximo provecho de sus cualidades y tomar muy en cuenta sus deficiencias para superarlas o subsanarlos hasta cumplir con las normas.
Para un mejor estudio se hará la siguiente clasificación:
2.1.1.- PROCEDENCIA GEOLOGICA.
Los agregados son fracciones de rocas formadas geológicamente de la siguiente forma.
2.1.1.1.- De origen o Volcánico
Estas rocas se originan por el enfriamiento y petrificación del magma volcánico, y según sea el lugar de enfriamiento o consolidación de este material se sub -clasifica en:
José Díaz Farf á n
2.1.1.1. - Plutónicos.
Los que petrificaron a grandes profundidades de la superficie terrestre, tienen estructura granular o eolítica, sin dirección determinada, las más importantes son granito, sienita, diorita, gabro, peridoto, serpentina, etc.
2.1.1.1.2.-
Filonéo.-Los que consideraron a mediana profundidad de la corteza terrestre, aprovechando los vacíos existentes entre los estratos geológicos y brechas existentes en las rocas, de este tipo son: pórfido, granítico, pórfido sienítico, pórfidos dioríticos, aplitas, pegmatita, etc.
2.1.1.1.3.-
Efusivas.-Son las que petrificaron sobre la superficie terrestre y de estas son: pórfido cuarzoso, o felsita, riolitas o liparitas, traquita, fenolita, diabasa, basalto, etc.
2. 1. 1. 2. - De Origen
Sedimentario.-Se forma al depositarse las partículas de las rocas efusivas y metamórficas, por cristalización de sustancias disueltas en el agua. Acumulación de restos orgánicos o productos de las explosiones volcánicas.
Se presentan formando capas o "estratos" superpuestos, separados por superficies paralelas, representando cada estrato un período de sedimentario, y cada plano, una interrupción del depósito o cambio de la naturaleza del sedimento.
La composición química depende de la naturaleza de las rocas que las han originado, no estando reguladas por leyes químicas, sino por el agente de transporte y la naturaleza del cemento que las aglomera.
Considerando las diferentes formas, como se produjeron las sedimentaciones se clasifican:
2. 1. 1. 2. 1. - Sedimentación Mecánica.
O rocas clásicas, están formadas por partículas de otras rocas acumuladas por las aguas (rocas hidratógenas), por el viento (rocas eólicas) y por los glaciares. Sus partículas pueden estar disgregadas, compactadas por simple presión o aglomeradas por un cemento calizo, silíceo, etc.
Es posible sub - clasificarla en:
José Díaz Farf á n
Se originan al resquebrajarse las rocas: dando lugar, primero fragmentos de aristas vivas, llamadas bloques y cascajos, según su tamaño, acumulándose al pie de los picos de las montañas. Al ser arrastradas por las aguas de los torrentes y ríos, chocan unas contra otras y con las laderas, fragmentándose, redondean, pulimentan y transfom1an en cantos rodados, gravas, arenas, etc. según sean las dimensiones de los ejes mayores se clasifican en:
Bloques 500 mm. Cantos o guijarros 500 a 100 mm. Gravas de 10O a 30 mm. Gravillas de 30 a 15 mm. Garbancillo de 15 a 5 mm. Arena de 5 a 0.2 mm. Polvo y limo de 0.2 a 0.002 mm. Arcilla de 0.0O2 a 0.0000001mm. Coloide de 0.0001 a 0.0000001 mm.
2. 1. 1 .2. 1 .2. – Rocas Sedimentarías Compactadas.
Las rocas incoherentes se transforman en compactas simplemente por comprensión o aglomeradas por una pasta cemento de diversa naturaleza que se expresa en segundo lugar, siendo más o menos poroso, según que el cemento aglutine o rellene sus huecos y de estos se tiene como ejemplos, los conglomerados, las areniscas.
2.1.1.2.2. - Rocas Sedimentarías de Precipitación Química.
Las aguas de los mares, lagos y ríos contienen disueltas ciertas sales como los cloruros sódicos, potásicos, magnésicos, sulfatos cálcicos y magnésicos y bicarbonatos que por evaporación en los lugares secos y cálidos, sobresaturación, doble, descomposición e influencia de ciertos organismos las depósitos, formando yacimientos de gran espesor por su acumulación durante muchos años o por hundimientos tectónicos. De esta formación son el yeso o algez (CAS04SH2) la caliza (CaCO2), Magras, Dolonia, etc.
2.1.1.1.3. - Rocas Sedimentarias de Origen Orgánico.
Estas rocas se transforman por la acumulación de restos de animales y vegetales, dando origen a las calizas formadas por caparazones de animales acuáticos y cementadas por la caliza, las rocas silíceas constituidas por cuarzo, calcedonia y ópalo, solos o mezclados en proporciones variables. Los carbones que son usados como combustible.
2.1.1.2.4. - Rocas Sedimentarías de Origen Volcánico.
Las emanaciones volcánicas lanzadas al espacio. Diversos productos: cenizas, puzolana, bombas, acumuladas en determinados lugares y cementadas por
José Díaz Farf á n
calizas, arcilla y Sílice, originan tipos de rocas de diferentes nombres y son:
2.1.1.2.4.1.- Conglomerados volcánicos.
Formados por fragmentos redondos, cementados por una pasta natural variable, estratificada, según la clase de los cantos se designan como basálticos, andésicos, etc.
2.1.1.2.4.2.- Brechas Volcánicas.
Sus fragmentos son angulosos. Al ser arrancados por la explosión de la chimenea volcánica, son empastados por la lava y se llaman brechas traquíticas, basálticas, etc. según Sea la pasta cementada.
2.1.1.2.4.3.- Tobas Volcánicas.
Formados por productos de la explosión, como cenizas, puzolanas, etc. solos o mezclados, que se acumularon en el fondo del mar o lagos, presentan claras estratificaciones, y según la clase de lava de que procede, se llama tobas porfídicas, basálticas, etc.
2.1.1. 3. - Rocas Metamórficas.
Se formarán a expensas de las eruptivas y sedimentareas, por transformaciones en su composición mineralógica y estructura. A causa de las grandes presiones, temperaturas elevadas de las capas profundas de la corteza terrestre y de las emanaciones gaseosas de las magmas. Como estas transformaciones o metamorfismos afectan lo mismo a las rocas filoneas que a las sedimentareas. Existen rocas metamórficas de uno y otro origen.
La composición química y mineralógica es muy parecida a las rocas igneas, por estar formado principalmente de cuarzo y silicatos, pero también poseen minerales característicos como el talco, clorita, serpentina, mica, etc.
2 .1 .1 .3.1. - Metamórficas Ígneas.
La composición química y mineralógica es muy parecida a las rocas ígneas, por estar formado por cuarzo y silicatos, además poseen minerales característicos como talco, clorita, serpentina, mica, etc.
2. 1. 1. 3.2.- Metamórficas Sedimentareas.
En su constitución se encuentra un mayor porcentaje de partículas sedimentareas, como las pizarras, mármoles, esquistos cristalinos, etc.
2.1. 2. - POR SU ORIGEN
José Díaz Farf á n
su composición química y materiales que lo acompañan, lo que hace necesario la clasificación siguiente:
2.1.1.1.- Origen Natural
Son materiales que se encuentran en la naturaleza y que se formaron por la descomposición o por los diferentes fenómenos telúricos que penl1itieron la fractura y trituración de las rocas, dando origen a los agregados y pudiendo encontrarlos como:
2.1.2.1 .1. - Canto rodado
Las rocas fraccionadas fueron transportadas por corrientes eolíticas o hidráulicas, el transporte rodado le da forma aproximada de una esfera y es más redonda cuanto más ha rodado, esta clase de material se encuentra en lechos de ríos, lagos, en la playa, mares etc.
Por el tipo de transporte, las piedras se van reduciendo de tamaño y eliminándose las que tienen menor resistencia al impacto y desgaste, se desintegran a menos recorrido, llegando a mayores distancias, aquellas que proceden de rocas duras. En las playas se encuentran hormigón heterogéneo de procedencia geológica.
2.1.2.1.1.- Triturado natural
Se encuentra en las canteras de piedra formadas por la fractura y la trituración de las rocas que sufrieron efectos de los movimientos telúricos. Se le encuentra en forma de hormigón homogéneo de procedencia geológica por provenir de una misma roca, su forma, es completamente irregular, con aristas completamente filas y superficies rugosas.
2.1.2.2.- Origen Artificial.
Son los materiales o agregados que se fabrica para sustituir la deficiencia o falta de los hormigones naturales que no se encuentre en el lugar de producción del concreto, es el caso de la Cordillera o la Selva.
Estos materiales se producen de la siguiente forma:
2.1.2.2.1.- Material Chancado.
Son agregados producidos con equipo mecánico. Los equipos o máquinas que se usan para la reducción del tamaño de las piedras son las trituradoras de mandíbulas, chancadoras de bolas o las chancadoras de martillo.
José Díaz Farf á n
angulosas, superficie rugosa.
El hormigón obtenido es homogéneo de procedencia geológica, si la matriz roca o cantera es la misma y será heterogéneo el hormigón, si la materia prima son rocas diferentes.
Por la forma de producción del hormigón, es posible fabricar grava y arena perfectamente regulado su granulometría, según el reglamento.
2.1.2.2.2.- Material fabricado a base de Arcilla.
En los lugares que no se encuentra el Hormigón natural o rocas para poder triturar es necesario fabricar los agregados, para el caso se usa la arcilla existente en el lugar.
En nuestro país se presenta este caso en la selva y su forma de fabricar consiste en amasar bloques y en forma de ladrillos con la arcilla, para luego ser coccionados y machucados con el fin de reducirlos de volumen, finalmente es tamizado o zarandeado para seleccionar la grava como la arena, el material producido en la forma descrita, se le conoce con el nombre de cascote.
En los países industrializados existen equipos ó fábricas rodantes que producen los agregados en base a las arcillas de la zona, el producto final tiene la forma de esfera, pero con superficies rugosas para permitir una perfecta adherencia entre la pasta y los agregados.
2. 1. 3. - POR LA INTERACCION CON EL CEMENTO.
Los agregados naturales o artificiales por su constitución química que adquieren en su origen geológico, actúan o reaccionan directamente con la pasta de cemento en el proceso de fabricación y curado del concreto, en dos formas diferentes como:
2.1.3.1 Agregados Inertes.
Son los que no modifican el tiempo de desarrollo de los fenómenos químico, físico y mecánico en el proceso de fabricación y curado del concreto, debido a que los agregados permanecen inalterables a la reacción química exotérmica iniciada al hacer contacto el cemento con el agua de mezcla y que concluye a los 28 días del endurecimiento buscado.
Es considerado como material, con estabilidad química a los agregados que no alteren el desarrollo del fenómeno químico físico y mecánico del concreto, generalmente están constituidos por piedras ígneas.
José Díaz Farf á n
2.1.3.2.- Agregados Activos.
A comparación con la anterior descripción estos agregados si modifican o alteran el proceso de fraguado la resistencia y durabilidad del concreto.
La modificación es de dos formas, dependiendo del origen geológico de los agregados para alterar en:
2.1.3.2.1.- Forma Negativa
Cuando los agregados prolongan o retardan, acelera, neutraliza el procesó de fraguado, como es el caso las pizarras, del algez o piedra yesera, etc.
2.1.3.2.2. Forma Positiva
Cuando regular y mejora el proceso de fraguado, la propiedad hidráulica del concreto, es el caso de los tubos volcánicos o puzolanas.
Las puzolanas están compuestas de silicatos alumínicos, alcalinos hidratados, análogos a las arcillas en forma vítrea o cristalina, y su constituci6n química no esta perfectamente aclarada todavía, algunos estudiosos afirman que sus propiedades se deben al sílice y alúmina que contienen. Se afirma también que estos, materiales poseen por si mismos propiedades hidráulicas de intensidad variable, ya que los elementos químicos que los integran, son los mismos de los aglomerantes hidráulicos, con defecto de cal.
La composición química de las puzolanas naturales o artificiales, deben estar dentro de los parámetros.
COMPUESTOS PORCENTAJES Sílice 43 a 66 Alúmina 14 a 20 Oxido de hierro 5 a 20 Oxido de calcio 3 a 10 Oxido de magnesio 1 a 6 Alcalis 2 a 10 Agua combinada 1 a 15
En el departamento de Cusco, Provincia de Canchis, Distrito de San Pedro. Paraje de Quimsachata se encuentra puzolana de origen volcánico
José Díaz Farf á n
piroclásticos formado por grandes masas de piedra pómez y cenizas volcánicas, distribuidos en estratos de diferentes colores; estas masa informes se hallan al rededor del volcán apagado Quimsachata, originalmente de forma cónica.
ANALISIS QUIMICO DE LA PUZOLANA DE SAN PEDRO. CONSTITUYENTES PORCENTAJES Pómez Gris Cenizas Si 02 52.26 52.76 A1203 18.16 16.77 Fe2O3 4.44 6.35 CaO 6.58 6.20 MgO 6.51 6.12
2 .2. - CANTERAS DEL CUSCO Y LA REGION 2.2.1.- CANTERA DE HUACOTO.
Localizado en la región de San Jerónimo, utilizado durante la época Pre Inca, lnca y colonial. Con éstas piedras se elaboraron los adoquines de la Plaza de Armas, el templo de Coricancha; predomina la andesita de origen ígneo.
2 .2 .2. - CANTERA DE RUMICOLCA (Depósito de piedras)
Tiene el predominio de la andesita o clasita es de color gris, fue explotado durante la época Pre Inca, Inca y Colonial, se utilizaron para construir parte de la ciudad del Cusco.
2.2.3- CANTERA DE RACCHI
Ubicada en la localidad de Oropesa, comunidad de Pinagua: rocas andesitas, -existe desde la Pre lnca hasta la actualidad.
José Díaz Farf á n
Localizada en las cercanías de la localidad de Corao, existencia de andesita de color rosado utilizado para la construcción del grupo arqueológico del mismo hombre.
2.2.5. - CANTERA DE PISAQ
Cantera con predominio de andesita, utilizado para la construcción de Pisaq.
2.2.6.- CANTERA DE TIPÓN.
Predominio de la andesita, utilizado para la construcción del mismo Tipón.
2.2.7. - CANTERA DE HUCHUYQOSQO
Localizado frente a Calca, con predominio de andesita y pórfido rojo, en la parte inferior, utilizada para la construcción del mismo sitio arqueológico.
2.2.8- CANTERA DE CACHICATA
Con predominio de pórfido rojo, utilizado para la construcción del templo de Ollantaytambo.
2. 2. 9. - CANTERA DE HUAMANORQO (Limatambo).
Frente a la Comunidad de Tarahuasi, y para la construcción de la misma, predominio de pórfído rojo.
2.2.10.- CANTERA DE MACHUPICCHU.
Cantera que está vigente hasta la actualidad, tiene predominio de granito de la forma de bartolito de Vilcabamba dentro de ésta se encuentra la ramificación de las siguientes canteras:
Sallacmarca, Toronto, Patallacta, Wyñaywayna, Intipata, Palcay, Paucarcancha.
2. 2. 11. - CANTERA DE RACCHI - QUINSACHATA (3 VOLCANES).
En la zona de Sicuani, cerca a Tinta se encuentra ésta Cantera, con cuyas piedras se construyó el templo de Wiracocha de la época colonial.
2.2.12.- CANTERA DE CHEQUEREC.
Cantera que se encuentra camino a Urubamba, predominio de Andesita de origen ígneo.
José Díaz Farf á n
2.2.13.- CANTERA DE RACCHI (OROPESA).
Para Choquepujio.
2.2.14.- CANTERA DE PIÑIPAMPA.
Cantera que pertenece a la formación de Rumicolca, se viene explotando desde la época Pre Inca, predominio de andesita.
2.2.15.- CANTERA DE POMATALES:
I
Ubicado en la quebrada del cerro Sacsayhuaman, predominio de andesita, se viene utilizando hasta nuestros días.
2. 2. 16. - CANTERA DE MESARUMIYOC O CHUNCAPUNTA.
En las alturas de Urquillos, Yucay, Cusco, predominio de andesita, se utilizó en
la época Pre Inca e Inca. .
2 .3. - SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN LOS AGREGADOS.
Los materiales o agregados extraídos de la naturaleza a diferencia de los obtenidos artificialmente vienen acompañados en menor o mayor cantidad de sustancias nocivas o perjudiciales para la fabricación del concreto.
Las sustancias perjudiciales modifican el proceso de fraguado acelerado o retardando el tiempo de endurecimiento, en los casos que estas sustancias sean cantidades superiores a las establecidas por normas, pueden paralizar et proceso químico exotérmico de la pasta.
La acción de las impurezas o sustancias perjudiciales sobre los morteros o concretos, afecta en el concreto fresco como en el concreto endurecido y los efectos son de dos clases:
2.3.1.- Efectos Físicos
Las sustancias perjudiciales afectan el concreto fresco y el endurecido.
a. Las impurezas se presentan corno material fino que acompaña a los agregados, desde la cantera o que posteriormente se contamine en la Obra
José Díaz Farf á n
por efecto del polvo y a través del tiempo
El material contaminante pasa la malla número 200 de 74 micrones y está constituido por limos y arcillas que se encuentran cubriendo la superficie externa de los agregados, cuando es mayor al 15% en peso, los finos llegan a cubrir la porosidad de los agregados, lo que impide la adherencia plena entre las partículas de los agregados y la pasta del concreto.
El fino en un porcentaje menor al 3% en peso de acuerdo al Reglamento, mejor la trabajabilidad del concreto fresco, pero disminuye la resistencia del concreto endurecido.
Resulta completamente desventajoso el incremento de agua para superar el exceso de finos en el preparado del concreto, porque disminuye la resistencia y durabilidad del concreto endurecido.
El procedimiento para determinar el porcentaje que acompañan a los agregados, es lavar la muestra y hacer pasar el agua a través del tamiz número 200 de 74 micrones.
La pérdida de masa resultante del lavado se calcula como un porcentaje de la masa de la muestra original.
El peso de la muestra para el análisis está en función del tamaño nominal máximo y según el cuadro siguiente:
TAMAÑO NOMINAL MAXIMO PESO MINIMO
PULGADAS MILIMETROS GRAMOS
NO8 2.380 100.00 NO4 4.760 500.00 3/8 9.925 2000.00 ¾ 19.050 2500.00 1 ½ 38.100 A MAYORES DIAMETROS 5000.00
b. Al presentarse los mismos materiales finos como grumos o terrones, inicialmente en el proceso del mezclado. Los grumos permanecen inalterables Por cubrirse con la pasta y posteriormente durante el lapso de la hidratación o curado del concreto endurecido, se descompone por la presencia del agua abundante, hasta desaparecer, malogrando la resistencia y apariencia por dejar vacíos, que a su vez puede cambiar la coloración del concreto por efecto de los manchones, según sea el dominio del óxido metálico en las arcillas.
José Díaz Farf á n
La determinación de las partículas deleznables se realiza de la forma siguiente: El material cuestionado debe sumergirse en agua 24 horas antes de realizar un frotado con los dedos, para desintegrar las partículas o grumos.
La rotura de las partículas desintegrables debe efectuarse por comprensión y deslizamiento entre los dedos pulgar e índice. Las partículas no deben romperse con las uñas ni comprimirse contra superficies duras.
Realizado el frotado de los agregados hasta lograr la desintegración de todas las partículas, se debe tamizar por vía húmeda.
Para realizar el análisis se debe considerar la relación del peso de la muestra con el tamaño máximo del agregado, según se muestra en el cuadro siguiente:
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS AGRAGADOS PESO (gr) MILIMETROS PULGADAS 4.76 a 9.51 NO4 A 3/8 1000 9.51 a 19.00 3/8 A ¾ 2000 19.00 a 38.10 3/4 A 1 1/2 3000 MAYOR A 38.10 MAYOR A 1 1/2 5000
Deben usarse los tamices Nº 20 o el de 8.41 micrones para la arena y el No 4 ó el de 4.76 micrones para la grava.
2.3.2.- Efectos Químicos.
1
Los agregados obtenidos en la naturaleza eventualmente pueden estar contaminados con materias orgánicas, originadas por la descomposición de restos vegetales o animales, en forma de margas.
La acción de las margas es directa al fenómeno químico exotérmico de la pasta, modificando el tiempo de endurecimiento, pudiendo actuar como retardador o acelerante del lapso de consolidación del concreto lo que está en función de la calidad de las sustancias perjudiciales y de su origen.
El control inicial del agregado se realiza de manera cualitativa mediante una prueba calorimétrica, aplicable especialmente a las arenas. El valor de este ensayo es indicar la presencia a las arenas. El valor de este ensayo es indicar la presencia potencial de compuestos orgánicos nocivos, permitiendo así la realización de ensayos adicionales de mayor precisión.
José Díaz Farf á n
color patrón con la coloración de líquido que sobrenada, después de una periodo de 24 horas, sobre una muestra de arena, de aproximadamente 500 gr. luego de mezclada con una solución al 3% de hidróxido de sodio en agua. La solución de referencia, debe ser preparada en cada caso, disolviendo bicromato de potasio (K2Cr2O7 grado de reactivo) en ácido sulfúrico
concentrado (peso especifico 1.84) a razón de 0.25 gr por 100 cm3. de ácido.
Cuando el calor del líquido de la muestra de ensayo es más oscuro que el color de la referencia, puede inferir la presencia de materia orgánica.
En los casos en que el ensayo sea positivo se establece una prueba adicional, consistente en comparar la resistencia a la comprensión de morteros, fabricados con la arena cuestionada y otra reconocida como sana. En el caso de que la resistencia obtenida estuviera por debajo del 95% de la alcanzada con la arena patrón, no deberá emplearse el agregado por inadecuado.
Existen materiales livianos o de baja densidad como el carbón, corcho, madera y otros materiales fibrosos y que según sea su incidencia en los agregados afecta la durabilidad del concreto. Estas partículas pueden ser separadas por suspensión en líquidos de alta densidad.
Los compuestos utilizados son los siguientes:
Reactivo Densidad Tetrabromoetano 2.97 Benceno 0.88 Bromoformo 2.88 Tetracloruro de Carbono 1.58 Mobromobenceno 1.49
Para realizar la separación debe tenerse en cuenta la relación tamaño máximo y peso de los agregados cuestionado.
Tamaño máximo Peso en gramos
Arena 200
19.00 mm 3000
38.10 mm 5000
76.10 mm 10000
2.3.3.- Regiones Climáticas (1)
Las regiones climáticas son definidas como sigue, en términos del índice climático:
(S) Región climática severa.
José Díaz Farf á n
(M) Región Climática Moderada.
Índice Climático de 100 a 500 días-pulgadas. 254 - 1270 días-cm.
(N) Región Climática suave.
Índice Climático menor de 100 días-pulgadas. 254 días-cm.
Las limitaciones de estabilidad de tales agregados deben estar basadas en registros de comportamiento en el ambiente en el que ha de emplearse.
Este porcentaje puede ser incrementado bajo una de las siguientes condiciones:
2. 4. - MUESTREO DE LOS AGREGADOS.
En construcciones distantes a los centros de producción de agregados, el Ingeniero deberá seleccionar la cantera o mina para la explotación eventual del yacimiento, teniendo en cuenta la potencia aprovechable, estabilidad química y dureza de los posibles agregados:
Los agregados ofrecidos por la naturaleza y los artificiales, por no cumplir con las normas, requieren ser identificados y analizados para obtener resultados cuantitativos y cualitativos para poderlos modificar y mejorar la calidad de los agregados, lo que beneficia directamente en la resistencia y durabi1idaa del concreto.
Para la recolección del material como muestra, previamente se eliminará en forma proporcional a 1as áreas determinadas en el yacimiento, en el caso de no existir frente abierto, las muestras deberán extraerse excavando hoyos o calicatas en profundidad y distancia definida y de acuerdo al volumen requerido.
Cuando se requiere conocer la calidad de un producto que se ofrece en el mercado, se procede a la toma de muestras en la planta de producción. Se recomienda extraer las muestras de manera intermitente, mientras se carga el material a los vehículos. De no ser posible, se puede obtener muestras separadas de los silos. Tomándolas de la parte superior y de la boca de descarga.
En los procedimientos de muestreo en Obra, para el control directo de la producción del concreto, se toman muestras durante la descarga de los vehículos de transporte, actuando separadamente sobre la parte superior media o interior de la tolva.
José Díaz Farf á n
yacimiento o dar conformidad al material beneficiado por un proveedor. En la producción diaria del concreto, el número de ensayos que se efectúa es más reducido y de variable periodicidad, la que muchas veces se regula según las modificaciones del material que se observan durante la inspección.
Las pruebas de rutina, están destinadas a dar información sobre problemas potenciales en el proceso de control de calidad.
En las plantas de producción de concreto, las muestras se toman por lotes en cada turno de operación de la planta, en las tolvas de pesaje.
Tipo de Muestra.
Muestra Simple
Muestra Compuesta
Cuando la inspección indica diferencias sustantivas en los materiales, en tamaño, textura o color (lo que ocurre generalmente en el yacimiento) deberá ensayarse independientemente cada una de las muestras que se obtengan, las que se denomina "Muestras Representativas Simples".
Cuando no se observa diferencias en el material, las muestras simples se mezclan debidamente de manera que representen la condición media de agregados denominándose "Muestra representativa compuesta"
Para su envío a Laboratorio, las muestras representativas, pueden reducirse hasta llegar al volumen mínimo adecuado, según los requerimientos de ensayo. Las muestras representativas no deberán ser menores a los 60 gr. en caso del agregado grueso y 100 Kg. en el caso del hormigón.
Para el seleccionamiento de la Muestra representativa de yacimiento y sirva para los análisis de laboratorio, se procederá como se muestra en las figura 5. Con las muestras representativas se forma un cono sobre una lona gruesa impermeabilizada, cuyo monto se extiende con una pala hasta darle una base circular y espesor uniforme. Se divide entonces el material diametralmente en 4 partes aproximadamente iguales. Se toman 2 partes opuestas, se mezclan y se recomienza la operación con el material restante. La operación debe repetirse hasta que la cantidad de muestras quede reducida a la requerida en laboratorio.
Para el envío de la muestra deberá usarse cajas metálicas o bolsas impermeabilizadas que no permitan la pérdida del material fino, limo, arcillas, y la humedad, para lo que deberá cerrarse herméticamente y colocarle una etiqueta en la que se vayan los siguientes datos:
José Díaz Farf á n
Tipo de material e identificación de procedencia.
Ubicación y denominación del yacimiento, depósito o planta.
Estimación del volumen aproximado que representa la muestra.
Empleo posible.
MUESTREO DE LOS AGREGADOS
En construcciones distantes a los centros de producción de agregados el Ingeniero deberá seleccionar la cantera o mina para la explotación eventual del yacimiento, teniendo en cuenta la potencia aprovechable, estabilidad química y dureza de los posibles agregados.
Los agregados ofrecidos por la naturaleza y los artificiales por no cumplir con las normas, requieren ser identificados y analizados para obtener resultados cuantitativos y cualitativos para poderlos modificar y mejorar la calidad de los agregados, lo que beneficia directamente en la resistencia y durabilidad del concreto.
Para la recolección del material, como muestra previamente se eliminará el suelo orgánico o superficial, luego deberá tomarse las muestras en forma proporcional a las áreas determinadas en el yacimiento, en el caso de no existir frente abierto, las muestras deberán extraerse excavando hoyos o calicatas en profundidad y distancia definida y de acuerdo al volumen requerido.
Cuando se requiere conocer la calidad de un producto que se ofrece en el mercado, se procede a la toma de muestras en la planta de producción. Se recomienda extraer las muestras de manera intermitente mientras se cargue el material a los vehículos. De no ser posible, se puede obtener muestras separadas de los silos, tomándolas de la parte superior y de la boca de descarga.
En los procedimientos de muestreo en obra, para el control directo de la producción del concreto, se toman muestras durante la descarga de los vehículos de transporte, actuando separadamente sobre la parte superior, media e inferior de la tolva.
Las exigencias de muestreo, son más amplias cuando se necesita evaluar un yacimiento o dar continuidad al material beneficiado por un proyectos. En la producción diaria del concreto el número de ensayos que se efectúa es más reducido y de variable periodicidad la que muchas veces se regula según las modificaciones del material que se observa durante la inspección.
Las pruebas de rutina, están destinadas a dar información sobre problemas potenciales en el concreto.
Los ensayos y análisis que se realizan sobre los agregados, podemos agruparlos de la siguiente manera:
José Díaz Farf á n
2.4.1. - ENSAYOS PARA DETERMINAR SU CONFORMIDAD CON LA NORMA DE REQUISITOS:
ASTM - ITINTEC
C 136 400.012.76 Análisis Granulométrico.
C 140 400.013.76 Método de ensayo para determinar cualitativamente las impurezas orgánicas del agregado fino.
C 142 400.015-77 Método de Ensayo para determinar los terrones de
arcilla y partículas friables, en el agregado.
C-88 400.016-77 Determinación de la inalterabilidad de agregados por medio de sulfato de sodio o sulfato de magnesio.
C131 400-019-77 Determinación de la resistencia al desgaste en agregados gruesos de tamaño pequeño con la máquina de los Ángeles.
C535 400.020- 77 Determinación de la resistencia al desgaste en agregados gruesos de gran tamaño con la máquina de los Ángeles.
C123 400.023-79 Método de ensayo para determinar la cantidad de partículas livianas en los agregados.
C-87 400.024-79 Método de ensayo para determinar el efecto de impurezas orgánicas del agregado fino sobre la resistencia de morteros y concretos.
2.4.2.- ENSAYOS DE CARACTER EXCEPCIONAL.
C-289 Método de ensayo para determinar la reactividad potencial de
agregado (método químico).
C-227 Métodode ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones cemento-agregados
D-2419 Equivalente de arena en el agregado fino.
C-851 Procedimiento para estimar la dureza del agregado grueso.
2 .4 .3. - ENSAYOS UTILIZADOS EN OBRAS PARA EFECTO DE DISEÑO DE MEZCLAS.
C-29 400.017 77 Método de ensayo para detem1inar el peso unitario de los agregados.
C-127 400.021 79 Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción del agregado grueso.
C-128 400.02279 Método para detem1inar el peso y la absorción del agregado fino.
José Díaz Farf á n
2. 5. GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS
La selección de los agregados para su uso en la fabricación del concreto requiere especial cuidado por su influencia en el resultado final con sus características físicas, químicas y mecánicas.
El hormigón o agregado también conocido con el nombre de material inerte, se divide según su granulometría o tamaño, como se muestra en el
cuadro: CLASES DE
MATERIALES SUB - CLASES ABERTURA DE LAS MALLAS
PIEDRA PIEDRA DE CONSTRUCCION PULGADAS MILÍMETROS MAYORES A 3” 76.200 Grava o material grueso Grava gruesa 3” 76.200 2 ½” 63.500 2” 50.800 Grava de grano medio 1 ½”1” 38.10025.400 ¾” 19.050 Confitillo ½” 12.700 3/8” 9.525 Arena o material
fino Arena de granogrueso N
O 4 4.760 NO 6 3.360 NO 8 2.300 NO 10 2.000 Arena de grano mediano NO 16 1.190 NO 20 0.804 NO 30 0.590 NO 40 0.426 Arena de grano fino NO 50 0.279 NO 80 0.177 NO 100 0.149
José Díaz Farf á n
NO 200 0.074
Limo Material fino que pasa la malla 200
El hormigón es un material que se obtiene en las canteras o playas y para usarlo en la fabricación del concreto garantizando su resistencia a la comprensión, es necesaria la compacidad de los agregados por separado como grava y arena.
La separación del hormigón en grava y arena se logra a través del tamiz o zaranda de 3/8", considerando que lo retenido es grava y lo que pasa es arena.
2.5.1. - GRANULOMETRIA DE LA GRAVA.
Es importante estudiar la granulometría de los agregados gruesos para garantizar la calidad del concreto. El proporcionamiento de los materiales fino y grueso para producir mezclas de la más alta compacidad y obtener mayor resistencia a menor costo.
Compacidad es el ordenamiento proporcionado de los agregados' de diámetro menor para cubrir los vacíos dejados por los agregados mayores cuando se agrupan en la fabricación del concreto.
Este ordenamiento proporcionado es controlado por parámetros normados, cuya bisectriz es la curva ideal que regula la compacidad.
En el análisis de la compacidad se ha comprobado que los agregados de la misma dimensión producen el mayor número de vacíos, mientras que de existir una determinada diferencia entre los tamaños, su acomodación se produce con la máxima compacidad. Este concepto ha llegado a proponer como prototipo las denominadas granulometrías discontinuas que presentan carencia de ciertos grupos granulométricos intermedios a diferencia de las granulométricas, continuas o tradicionales, que contienen todos los tamaños normalizados.
José Díaz Farf á n
La estructura de la briqueta A demuestra el uso de un agregado homogéneo en diámetro y el resto es pasta. En cambio la estructura de la briqueta B, demuestra el uso de agregado con compacidad.
Problema NO 1: Se tiene una muestra representativa de hormigón natural de
canto rodado de 1500 gramos y se desea saber: 1.- Peso y porcentaje de la grava.
2.- Peso y porcentaje de la arena.
3.- Peso y porcentaje del limo y la arcilla.
José Díaz Farf á n
1.- Para efectuar el tamizado, el hormigón debe estar seco. 2.- Seleccionar los tamices para el ensayo de:
3" Separar las piedras si las hubiera.
3/8" Separar la grava (retenido) de la arena (material que pesa).
200 Separar la arena (material retenido) del limo y arcilla (material que pasa).
Cazuela, recipiente que permite acumular el limo y la arcilla. 3.- Realizada la prueba se tiene los siguientes resultados:
4. - CALCULOS. MALLA NO PESO RETENIDO (gr) PESO QUE PASA (gr) PORCENTAJE PESO RETENIDO PORCENTAJE PESO PASA 3” 0.00 1500.00 0.00 100.00 3/8” 980.00 520.00 65.33 34.67 200 518.75 1.25 34.58 0.58 CAZUELA 1.25 0.00 0.09 0.00 Σ = 1500.00 5. – RESULTADOS
a) Para la Grava Peso 980.00 gr.
% 65.33
b) Para la Grava Peso 518.00 gr.
% 34.58
c) Para la Grava Peso 1.25 gr.
% 0.09
Problema 2: Controlar el análisis granulométrico realizado en laboratorio con
los siguientes resultados. Peso de muestra representativa P = 1300 grs.
N Tamiz Peso Retenido Gr. Peso Retenido Corregido Peso Retenido Corregido 2 2 ½ 2 1 ½ 1 3/4 1/2 3/8 4 30.00 20.00 150.20 139.70 185.40 364.00 277.20 116.50 30.00 20.00 150.20 139.70 185.40 381.00 277.20 116.50 30.00 37.00 150.20 139.70 185.40 364.00 277.20 116.50 1283.00 1300.00
José Díaz Farf á n
= P1 – P2 1300 – 1283 = 17 gr. reglamento de 1% de variación (alto
fe)
1300 --- 100%
17 --- x x = 1.3%
1% - 3% (concreto de baja fe) Correcciones:
1) Si el error debe corregir en el material o tamiz de mayor valor N tamiz
P retenido gr
½ 364.00 + 17 381.00 = 381.00
2) El error debe corregir en el mat. o tamiz de menor valor.
N tamiz D. Corregido D. Ret. Corregido
2 20 + 17 3700
3) El error debe distribuirse proporcional en todos los tamices.
N Tamiz Peso retenido Peso retenido Corregido 2 ½ 2 1 ½ 1 3/4 1/2 3/8 4 30.00 20.00 150.20 139.70 185.40 364.00 277.20 116.50 30.392 20.261 152.164 141.527 187.824 388.760 380.825 118.023 0.39 0.40 0.26 0.26 1.96 2.19 1.83 1.55 2.42 7.86 4.76 8.82 3.62 0.87 1.52 8.04 E 1283.00 1299.770
José Díaz Farf á n
Corrección = P retenido (1 + error) P total
El módulo de fineza es un factor empírico que se obtiene de a suma de los porcentajes totales de La muestra de arena retenido en cada uno de los tamices especificados y dividido la suma por l00.
DEL REGLAMENTO.
EL Reglamento Nacional de Construcciones determina 13 parámetros o zonas de evaluaci6n para los agregados gruesos o grava muy similares a las normalizadas por el ASTM.
Estos parámetros o franjas granulométricas son amplias y la mediatriz es la curva ideal. Este tipo de especificación es admisible si se tiene en cuenta que los agregados son materiales de producción barata que no debe tener costo excesivo en su manejo, siendo prudente utilizar aquellos que estén en obra o muy cerca.
Los parámetros o franjas granulométricas deben ser elegidos teniendo en cuenta el tamaño máximo de obra o el tamaño nominal máximo, asegurando la trabajabílidad y la consolidación del concreto sin mayor esfuerzo mecánico.
Tamaño máximo de obra es el agregado de mayor diámetro del hormigón que se selecciona en función de la geometría del encofrado o forma y del esfuerzo metálico. El diámetro del agregado corresponde a la malla menor por el que pasa toda la grava, arena u hormigón.
El tamaño nominal máximo, es el primer retenido en la malla más pequeña que produce el primer retenido de la grava, arena u hormigón.
José Díaz Farf á n
El Reglamento Nacional de Construcciones establece los siguientes tamices o mallas.
El cuadro del análisis granulométrico está constituido de dos ejes perpendiculares que se intersecan y el punto de intersección vale cero, el eje de las ordenadas tiene una escala natural graduada de cero a cien y expresado en porcentaje del material que pasa por las mallas. El eje de las abcisas está graduado logarítmicamente, y permite ubicar ordenadamente los diferentes tamices de la piedra, grava. Arena, limo y arcilla. Los ejes paralelos a los dos anteriores descritos permite limitar el cuadro de análisis granulométrico en el caso de la ordenada, con la escala invertida por ser el porcentaje de los materiales retenidos en las mallas y en el de las abcisas es la misma con la diferencia que está mencionada en el sistema métrico, por lo que las aberturas de las mallas está en milímetros.
Para graficar cualquiera de los parámetros dados por el Reglamento Nacional de Construcciones o el ASTM se procederá ubicando los puntos de acuerdo al porcentaje del material que pasa y el numero del tamiz, una vez ubicado los puntos se puede observar que
En las ordenadas de los diferentes tamices se ha graficado dos puntos, uno mayor en porcentaje al otro, luego el parámetro será la unión de los puntos mayores con los mayores y del mismo modo los menores con los menores, con líneas rectas.
En el cuadro siguiente, se puede observar la gráfica de los parámetros números 3 y 4.
