Tecnología del Concreto.pdf

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CONTENIDO Pág.

CAPÍTULO II. TEMARIO ... 9

2.1. Naturaleza del concreto ... 9

2.1.1. Generalidades ... 9

2.1.2. Historia y clasificación de cementos hidráulicos ... 10

2.1.3. Métodos de fabricación del cemento ... 13

2.1.4. Características y propiedades de los componentes del concreto ... 15

2.1.5. Propiedades y características de concretos especiales ... 33

2.2. Morteros ... 37

2.2.1. Introducción ... 37

2.2.2. Propiedades y características ... 38

2.2.3. Clasificación de los morteros ... 41

2.2.4. Dosificación de morteros ... 43 2.3. Diseño de mezclas ... 46 2.3.1. Conceptos fundamentales ... 46 2.3.2. Métodos de diseño ... 53 2.4. Concreto fresco ... 58 2.4.1. Conceptos fundamentales ... 58

2.4.2. Proceso de fabricación, transporte, colocación, compactación y acabado del asd concreto en obra ... 60

2.4.3. Pruebas de calidad ... 66

2.4.4. Procedimiento de muestreo ... 68

2.4.5. Interpretación de resultados ... 70

2.5. Concreto endurecido ... 70

2.5.1. Conceptos fundamentales ... 70

2.5.2. Curado del concreto ... 71

2.5.3. Pruebas de calidad ... 72

2

2.6. Patología del concreto ... 75

2.6.1. Conceptos fundamentales ... 75

2.6.2. Tipos de fallas patológicas ... 76

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CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN

1.1.

Generalidades

La transformación de los modelos educativos durante las tres últimas décadas surgen como una necesidad de adaptación ante los embates de la globalización económica y sus inseparables acompañantes como son el constante avance de la ciencia y la tecnología, los cambios en los procesos productivos, las nuevas tecnologías de la información y la comunicación, la movilidad de los centros de trabajo, los cambios en el medio ambiente que, entre otros, obliga, necesariamente, a buscar nuevas alternativas para responder a tales cambios.

Como una respuesta a los efectos producidos en todos los ámbitos del quehacer humano y como una necesidad para tratar de adaptarse a una economía global, tanto países desarrollados como no desarrollados, optaron por implementar nuevos modelos educativos con base en competencias, cuya finalidad, ha sido y es, la de formar individuos eficientes para el campo laboral, el campo educativo y a lo largo de la vida.

Durante la década de los años 90, diferentes instituciones a nivel mundial como la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), el BANCO MUNDIAL, y algunos otros profesionales especializados en las competencias como MORIN, PERRENOUD Y TOBON principalmente se dan a la tarea de revisar a detalle el aspecto laboral y educativo bajo el enfoque de competencias.

En los Estado Unidos de Norteamérica desde la década de los años 70 ya se había abordado hasta cierto punto el tema de las competencias; en Europa, durante la década de los años 90 surge el Proyecto Tuning, el cual enseguida es llevado a algunos países de América latina y, posteriormente, a México.

En México, fue el Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica (CONALEP) a finales de la década de los años 80 donde se inició el análisis para implementar el enfoque por competencias, desde el punto de vista laboral haciéndose más claro durante 1994. Como respuesta a estos cambios, también se origina una reforma educativa en el Instituto Politécnico Nacional en 1996; en la educación Normal en 1997; en Preescolar en 2004, en secundaria en 2006 y, en primaria y en bachillerato en 2008.

A finales de 1989, de acuerdo con los lineamientos del Programa para la Modernización Educativa (1989-1994) la Dirección General de Institutos Tecnológicos inicia la revisión curricular de los planes y programas de estudio de las carreras que ofrecía en el país, con la finalidad de modificarlos y adaptarlos a las exigencias del desarrollo científico y tecnológico de la Nación, a las necesidades del sector social y productivo y al encargo sectorial de elevar la calidad de la educación. A mediados de 1992 aparece el Programa de Reforma de la Educación Superior Tecnológica (PREST) y, una década después (abril 2003), da inicio el PROGRAMA DE EVALUACIÓN CURRICULAR con reuniones nacionales de información. El enfoque por competencias se empieza a aplicar en el Instituto Tecnológico de Oaxaca a partir del semestre agosto-diciembre/2010. Al respecto cabe comentar que, desde la perspectiva del capitalismo, caracterizada por una alta inversión de capital, la plena utilización de la capacidad productiva, el pleno empleo, un mayor consumo y una tasa elevada de benéfico para las empresas, hoy se requiere de un nuevo tipo de individuo, con una formación integral y para la vida, el cual se tiene que formar en todo en las instituciones educativas de todos los niveles, pero principalmente en las instituciones de educación superior, para acercar la escuela al campo laboral.

Dentro del Programa Nacional de Educación 2001-2006, se implementó el enfoque de la educación centrada en el aprendizaje y en las normas técnicas de competencia laboral, con un

4 fundamento constructivista. Posteriormente, en el Programa Nacional de Educación 2007-2012 a través de la Reforma Integral del sector educativo, se implementa el modelo educativo basado en competencias (Programa Sectorial de Educación 2007-2012).

Como parte de las exigencias o necesidades para implementar el enfoque por competencias en la educación podemos citar también los resultados obtenidos en la aplicación de la prueba PISA (Programa para la Evaluación Internacional de los Estudiantes), auspiciada por la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico).

En febrero del 2011, EL INSTITUTO NACIONAL PARA LA EVALUACIÓN DE LA EDUCACIÓN (INEE), presentó los resultados del PISA (2009). Este estudio se aplicó a estudiantes de 15 años de edad de 65 países, incluido México. Se evalúo el nivel de conocimiento y habilidades en lectura, ciencias y matemáticas. En lectura México se ubicó en el lugar 48 de 65 países, por debajo de chile Turquía, Grecia y España. En ciencias México obtuvo el lugar 50 de 65, superado por países de Asia, Europa, chile y Uruguay.

De acuerdo con la OCDE, el nivel promedio que deben tener los alumnos de 15 años, en cuanto a conocimiento científico es de 501 puntos, México obtuvo 416 puntos; en el desempeño en matemáticas, México se ubicó en el lugar 50 de los 65 países. El examen PISA, se aplicó en México a 38250 alumnos de secundaria.

Entre las conclusiones, México mantiene un alto porcentaje de estudiantes en nivel bajo en cuanto a desempeño y esto significa, según este análisis, que los alumnos mexicanos tendrán dificultades para aprender a lo largo de la vida. Se agrega que, de continuar esta tendencia, México no tendrá suficientes especialistas de alto nivel capaces de dirigir la vida científica, cultural y económica del país.

1.2.

Definición de competencias

La definición del término competencia resulta un tanto compleja y confusa esto debido a la infinidad de soluciones que se dan desde diferentes disciplinas (Lingüística, Psicología, Sociología, etc.) y también, a partir de los diferentes paradigmas ideológicos (constructivista, funcionalista, estructuralista, conductista y holístico). En menor medida crea confusión también las definiciones que se hacen relacionadas con el mundo del trabajo y la educación y otras con respecto al origen del término.

Aun cuando cada vez se habla más de competencias en el ámbito educativo, lejos de que tengamos mayor certeza y claridad respecto a este tema, parece que ocurre todo lo contrario es decir, se torna más confuso y ambiguo (MORENO, 2008, : 70). Por su lado, Díaz Barriga nos dice que el empleo del término competencias ha dado origen a un lenguaje muy amplio en el terreno de la educación. Esta diversificación lleva a promover clasificaciones distintas de las competencias y origina una enorme confusión (Díaz, 2006: 33.)

En este apartado usaré definiciones sobre las competencias con base a su aplicación en el campo profesional y con base en el aspecto educativo, mencionadas en Zabala y Arnau (2010).

EL DICCIONARIO LAROUSSE nos dice que “… los asuntos comerciales e industriales, la competencia es el conjunto de conocimientos, cualidades, capacidades y aptitudes que permiten discutir, consultar y decidir sobre lo que concierne al trabajo. Supone conocimientos razonados, ya que se considera que no hay competencia completa si los conocimientos teóricos no son acompañados por las cualidades y la capacidad que permita ejecutar las decisiones que dicha competencia sugiere.”

La OIT (Organización Internacional del Trabajo) define la competencia como una capacidad efectiva para llevar acabo exitosamente una actividad laboral plenamente identificada.

5 Levoterf (2000) para este autor, competencia es la secuencia de acciones que combina varios conocimientos, un esquema operativo transferible a una familia de situaciones. La competencia es una construcción, es el resultado de una combinación pertinente de varios recursos (conocimientos, redes de información, redes de relación, saber hacer).

Dentro del ámbito educativo podemos citar por ejemplo al CONSEJO EUROPEO (2001) sobre la competencia y se nos dice que es la suma de conocimientos, destrezas y características individuales que permiten a una persona realizar acciones.

La OCDE (2002) Define la competencia como la habilidad de cumplir con éxito las exigencias complejas, mediante la movilización de pre requisitos psicosociales de modo que se enfatizan los resultados que el individuo consigue a través de la acción, selección o forma de comportarse según las exigencias. Añade que, cada competencia en la combinación de habilidades, prácticas, conocimientos (incluidos los tácitos, motivación, valores éticos actitudes emociones y otros componentes sociales y de comportamiento) que pueden movilizarse conjuntamente para que la acción realizada en una situación determinada pueda ser eficaz.

Perrenoud (2001). Este autor define que una competencia es la actitud para enfrentar eficazmente una familia de situaciones análogas, movilizando a consciencia y de manera a la vez rápida, pertinente y creativa, múltiples recursos cognitivos, saberes, capacidades, micro competencias, información, valores, actitudes, esquemas de percepción y de razonamiento.

1.3.

Tipos de competencias

Una competencia es una capacidad profesional que implica una construcción intelectual culturalmente diseñada, desarrollada en un proceso formativo. Se puede ver a la competencia como la combinación y desarrollo dinámico de conjuntos de conocimientos, capacidades, habilidades, destrezas y atributos de carácter intelectual y procedimental que se constituyen en un desempeño profesional producto de un proceso educativo.

Las competencias se entienden como:

La capacidad de conocer y comprender (conocimiento teórico de un campo académico). La capacidad de saber cómo actuar (la aplicación práctica y operativa del conocimiento de ciertas situaciones).

La capacidad de saber cómo ser (los valores como parte integrante de la forma de percibir a otros y vivir en un contexto social).

Se identifican dos tipos de competencias:

Específicas: Definen una cualificación profesional concreta al sujeto en formación; es decir: saberes, quehaceres y manejo de tecnologías propias de un campo profesional específico. Se refieren al saber hacer profesional que consiste en:

Manejo de conocimientos relativos a la ciencia, la tecnología y las humanidades en un campo profesional específico.

Conocimiento de las prácticas profesionales que se desarrollan, así como la evolución y trascendencia de la profesión.

Utilización precisa de terminología, simbología e instrumentos; así como el uso de lenguajes y algoritmos heurísticos.

Creación y diseño de aparatos, máquinas y de objetos tecnológicos en general.

Planificación, establecimiento, organización y desarrollo de procesos de distinta índole. Selección y uso de materiales, máquinas y herramientas.

Montaje de aparatos e instalaciones, así como de dar solución a problemas productivos y tecnológicos.

6 Actuación profesional, trabajar en equipo, apreciar el conocimiento y los hábitos de trabajo, cultivar la precisión y la curiosidad, así como el entusiasmo y el interés en su quehacer profesional.

Genéricas: Se pueden aplicar en un amplio campo de ocupaciones, condiciones y situaciones profesionales, dado que aportan herramientas intelectuales y procedimentales básicas que necesitan los sujetos para analizar los problemas, evaluar las estrategias, aplicar conocimientos a casos distintos y aportar soluciones adecuadas. Se pueden caracterizar tres tipos de competencias genéricas:

Instrumentales: Se relacionan con:

- La comprensión y manipulación de ideas y pensamientos (conocimientos generales básicos y de la carrera).

- Metodologías para manipular el ambiente (organización, planificación); toma de decisiones, solución de problemas y organizar el tiempo y estrategias para el aprendizaje. - Las destrezas tecnológicas relacionadas con el uso de maquinaria y equipo, así como de

las tecnologías de la información.

- Las destrezas lingüísticas (oral, escrita, segunda lengua), de investigación, de análisis y gestión de información de diversas fuentes, así como capacidad de síntesis.

Ruiz Iglesias (2010) hace la siguiente descripción dentro de las competencias instrumentales): 1. Capacidad de análisis y síntesis.

2. Capacidad de organizar y planificar. 3. Conocimientos generales básicos. 4. Conocimientos básicos de la profesión.

5. Comunicación oral y escrita en la propia lengua. 6. Conocimiento de una segunda lengua.

7. Habilidades básicas de manejo del ordenador.

8. Habilidades de gestión de la formación (habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas).

9. Resolución de problemas. 10. Toma de decisiones.

Interpersonales: Tienden a facilitar los procesos de interacción social y cooperación y se expresan en:

- La capacidad crítica y autocrítica. - El trabajo en equipo interdisciplinario. - Las habilidades interpersonales.

- La capacidad de comunicarse con profesionales de otras áreas. - La apreciación de la diversidad y multiculturalidad.

- La habilidad para trabajar en un ambiente laboral. - El compromiso ético.

Sistémicas: Conciernen a los sistemas como totalidad. Suponen una combinación de la comprensión, la sensibilidad y el conocimiento que permiten al individuo ver cómo las partes de un todo se relacionan, estructuran, agrupan, incluyen:

- Habilidad de planificar como un todo y diseñar nuevos sistemas. - Aplicar conocimientos a la práctica.

- Aprender.

- Adaptarse a nuevas situaciones. - Generar nuevas ideas (creatividad). - Liderazgo.

7 - Habilidad para trabajar de forma autónoma.

- Capacidad para diseñar y gestionar proyectos. - Iniciativa y espíritu emprendedor.

- Preocupación por la calidad. - Búsqueda de logro.

Reflexionemos en torno a los retos que implica este conjunto de competencias para nuestra práctica docente.

1.4.

El enfoque de sistemas

La utilización del enfoque de sistemas es muy importante para el análisis de problemas con una visión holística o de totalidad, con el fin de identificar soluciones integrales que consideran aspectos técnicos, operativos, administrativos, políticos, socioeconómicos y ecológico – ambientales, entre otros.

El enfoque de sistemas tiene como propósito hacer frente a los problemas cada vez más complejos que plantean la tecnología y las organizaciones modernas, problemas que por su naturaleza rebasan nuestra intuición pura y para los que es fundamental comprender su estructura y procesos (subsistemas, relaciones, restricciones del medio ambiente, etc.) (Zenón, 1987).

Por su parte, Gerez y Grijalva (1993), conceptualizan al enfoque de sistemas como una técnica nueva que cambia en forma efectiva la aplicación de conocimientos de otras disciplinas, a la solución de problemas que envuelven relaciones complejas entre diversos componentes.

Un aspecto importante del enfoque de sistemas es su aplicación al desarrollo y empleo de nuevas tecnologías, tan pronto como consideraciones técnicas y económicas lo permitan. El enfoque de sistemas difiere del diseño convencional en la mayor y en calidad de su metodología. Para acercarnos a la comprensión este enfoque, partiremos de un concepto general sobre lo que es un sistema. Desde hace tiempo, tal vez desde la época de los filósofos griegos, el concepto de sistemas se viene usando para referirse a un conjunto o disposición de componentes físicos o abstractos (máquinas, sujetos, conceptos), que están interconectados o relacionados entre sí, de tal forma que constituyen o actúan como una unidad o un todo complejo para conseguir objetivos o fines (Teleología).

Se dice que el enfoque de sistemas surge ante la ineficiencia del enfoque reduccionista o atomístico para tratar de resolver problemas complejos de la realidad, en los campos económico, social, político, y en la mayoría de los problemas relacionados con los fenómenos naturales. Este enfoque reduccionista, para abordar los problemas antes planteados, necesita de reducirlo a sus componentes más simples, analizar éstos como entidades separadas para explicar y terminar por explicarse el fenómeno como un todo. Se piensa que el reduccionismo ha influido en la especialización que han sufrido las Ciencias hasta hoy. Esta especialización gradual es producto entonces de la categorización de los fenómenos en clases cada vez más pequeñas, perdiéndose a la vez el conocimiento amplio de los problemas de la realidad y ganándose más profundidad.

El reduccionismo se basa en experimentos aislados, donde el ambiente era controlado a través de un laboratorio o un campo experimental, buscándose relaciones causa – efecto, en forma mecánica, sin considerar que el ambiente es dinámico y teóricamente no puede manipularse ni fijarse. El considerar que todo efecto tiene siempre una causa es lo que se conoce como determinismo y considerar al mundo como una máquina que reacciona siempre igual frente a determinados impulsos, se conoce como mecanismo.

Partiendo de la frase aristotélica de que “el todo es mucho más complejo que la suma de sus partes”, a partir del primer cuarto del Siglo XX, empezó a reconocerse que el reduccionismo y el mecanismo no eran los enfoques adecuados para abordar o comprender la mayoría de los fenómenos naturales, especialmente los relacionados con el hombre, como la Sociología, la Psicología, la

8 medicina, etc., y surge así el expansionismo, la teleología y el proceso de síntesis que, progresivamente, han sido reconocidas como herramientas para entender el mundo, tratando de entender las estructuras de las partes a través del todo.

El expansionismo nos hace ver que cada componente del todo y cada función de los componentes pertenecen a su vez a una estructura de organización superior. También al poner énfasis en los componentes lo hacen el sentido de que son entidades interconectadas que forman un sistema indivisible. Por lo tanto, no puede interpretarse el funcionamiento del todo a partir de la estructura de sus partes consideradas aisladas.

Este modo expansionista de pensar, en forma de sistemas, conduce a la síntesis a través del enfoque de sistemas en donde las partes o fenómenos a explicar, comprender u operar se ven como integrantes de un todo bien definido, que no debe dejarse de lado como referencia por el solo hecho de querer profundizar en la comprensión de un integrante cualquiera del sistema.

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CAPÍTULO II. TEMARIO

2.1. Naturaleza del concreto

2.1.1. Generalidades

El concreto puede definirse como un sistema cuyos componentes, al mezclarse interactúan de tal manera que conforman una estructura semilíquida, la cual, después de pasar las etapas de fraguado inicial y final, adquieren características y propiedades semejantes a las de una roca.

El manual técnico de construcción 2008, nos da la siguiente definición: “el concreto hidráulico es una mezcla de agregados pétreos naturales, procesados o artificiales, cemento y agua, a la que además se le puede agregar algunos aditivos.”

Kosmatka 2004, definen que “el concreto (hormigón) es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava (piedra triturada, piedra machacada, pedrejón) creando una masa similar a una roca.

El concreto simple, de inicio, se trabaja en forma semilíquida, esto hace que pueda colocarse con relativa facilidad y adquirir cualquier forma, la cual al paso del tiempo se convierte en un material resistente y durable, razón por la que hoy en día es el material de mayor uso en la industria de la construcción a nivel mundial.

Método de prueba

Con base en lo anterior, la Norma Mexicana NMX-C-155-ONNCCE-2004 establece las especificaciones que debe cumplir el concreto fresco y el endurecido.

Usos y ventajas del concreto

Por su importancia dentro del mundo de la construcción, al concreto se le puede atribuir los siguientes usos y ventajas:

Usos

Puentes, túneles, edificios, vialidades, presas, aeropuertos, sistemas de riego, canales, muelles, embarcaderos, bodegas, pilas, cimentaciones, pilotes, materiales prefabricados, etc.

Ventajas

Resistencia a la compresión flexión, tensión, durabilidad, economía, adquirir diferentes formas, texturas diferentes, resistente al fuego, entre otras.

Para verificar las especificaciones que se establecen en esta norma, deben utilizarse los métodos de prueba siguientes:

a) Para los materiales componentes: o Cemento NMX-C-414-ONNCCE o Agregados NMX-C-111-ONNCCE

o Agua de mezclado NMX-C-122-ONNCCE o Aditivos NMX-C-255-ONNCCE

o Adicionantes NMX-C-146-ONNCCE b) Requisitos para el concreto en estado fresco.

o Revenimiento NMX-C-156-ONNCCE o Masa unitaria NMX-C-162-ONNCCE

o Temperatura del concreto NMX-C-435-ONNCCE o Tamaño máximo del agregado NMX-C-111-ONNCCE

10 o Volumen NMX-C-162-ONNCCE

o Aire incluido NMX-C-157,158,162-ONNCCE c) Requisitos para en concreto en estado endurecido:

o Resistencia a la compresión NMX-C-083-ONNCCE o Módulo de elasticidad NMX-C-128-ONNCCE o Ensaye de núcleos NMX-C-169-ONNCCE o Durabilidad NMX-C-403-ONNCCE

2.1.2. Historia y clasificación de cementos hidráulicos

Cementos portland o hidráulicos

El cemento portland o hidráulico es un material finamente pulverizado llamado clinker, proveniente de materias primas diversas que contienen cal, alúmina, fierro y sílice en proporciones establecidas para lograr las características deseables. Se le llama hidráulico porque tiene la propiedad de reaccionar en presencia de agua, para formar una pasta aglutinante.

La Norma Mexicana (NMX-C-414-ONNCCE-2004) define al cemento hidráulico como un material inorgánico finamente pulverizado que, al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbesto u otros materiales, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones química durante la hidratación y que, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad.

Clasificación de los cementos

En México, la industria de la construcción trabaja con seis principales tipos de cemento para la elaboración de concreto, bajo las especificaciones de la norma NOM-C-414-ONNCCE-2004, los cuales se pueden clasificar de acuerdo a lo planteado en la tabla 2.1.

Tabla 2.1. Clasificación del cemento por tipo.

TIPO DENOMINACIÓN DESCRIPCIÓN

CPO Cemento portland ordinario Es el cemento producido a base de la molienda de clinker portland y usualmente, sulfato de calcio. CPP Cemento portland puzolánico Es el cemento que resulta de la integración de

clinker portland, materiales puzolánicos y sulfato de calcio.

CPEG Cemento portland con escoria granulada de alto horno

Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, escoria granulada de alto horno y sulfato de calcio.

CPC Cemento portland compuesto Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, sulfato de calcio y una mezcla de materiales puzolánicos, escoria de alto horno y caliza. En el caso de la caliza, este puede ser único. CPS Cemento portland con humo de sílice Es el cemento que resulta de la integración de

clinker portland, humo de sílice y sulfato de calcio. CEG Cemento con escoria granulada de

alto horno

Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, sulfato de calcio y principalmente escoria granulada.

11 Tabla 2.2. Clasificación del cemento por clase resistente.

CLASE RESISTENTE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, N/mm2 RÁPIDA (3 DÍAS) NORMAL (28 DÍAS)

MIN. N/mm2 MIN. N/mm2 MAX. N/mm2

20 -- 20 40

30 -- 30 50

30 R 20 30 50

40 -- 40 --

40 R 30 40 --

Tabla 2.3. Clasificación del cemento por características especiales.

NOMENCLATURA CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LOS CEMENTOS RS Resistente a los sulfatos.

BRA Baja reactividad álcali-agregado. BCH Bajo calor de hidratación.

B Blanco.

Designación normalizada

Los cementos se deben identificar por el tipo y la clase resistente (véase tablas 2.1 y 2.2). Si el cemento tiene especificada una resistencia a tres días se añadirá la letra r (resistencia rápida). En el caso de que un cemento tenga alguna de las características especiales señaladas en la tabla 2.3, su designación se completa de acuerdo con la nomenclatura indicada en dicha tabla; de presentar dos o más características especiales, la designación se hace siguiendo el orden de la tabla 2.3, separándolas con una diagonal.

Ejemplos:

Un cemento portland ordinario de clase resistente 30 con alta resistencia inicial se identifica como:

Cemento CPO 30 R

Un cemento portland compuesto de clase resistente 30 con alta resistencia inicial y resistencia a los sulfatos, se identifica como:

Cemento CPC 30 R RS

Un cemento portland puzolánico de clase resistente 30, de baja reactividad álcali-agregado y bajo calor de hidratación, se identifica como:

Cemento CPP 30 BRA/BCH

Un cemento portland ordinario de clase resistente 30 con alta resistencia inicial y blanco se identifica como:

Cemento CPO 30 RB

Tabla 2.4. Componentes de los cementos (1).

TIPO DENOMINACIÓN COMPONENTES

CLINKER PRINCIPALES MINORITARIOS

(2) PORTLAND + YESO ESCORIA GRANULA DA DE ALTO HORNO MATERIALES PUZOLÁNIC OS (3) HUMO DE SÍLICE CALIZA CPO Cemento 95-100 ---- ---- ---- ---- 0-5

12 portland ordinario CPP Cemento portland puzolánico 50-94 ---- 6-50 ---- ---- 0-5 CPEG Cemento portland con escoria granulada de alto horno 40-94 6-60 ---- ---- ---- 0-5 CPC Cemento portland compuesto (4) 50-94 6-35 6-35 1-10 6-35 0-5 CPS Cemento portland con humo de sílice 90-99 ---- ---- 1-10 ---- 0-5

CEG Cemento con escoria granulada

de alto horno

20-39 61-80 ---- ---- ---- 0-5

Nota 1. Los valores de la tabla representan el % en masa.

Nota 2. Los componentes minoritarios deben ser uno o más de los componentes principales, assdefr

representados en la tabla.

Nota 3. Los materiales puzolánicos incluyen: puzolanas naturales, artificiales y/o cenizas volantes.

Nota 4. El cemento portland compuesto debe llevar como mínimo dos componentes principales,

a excepto cuando se adicione caliza, ya que ésta puede estar en forma individual en conjunto con clinker + yeso.

Tabla 2.5. Especificaciones de los cementos con características especiales. NOMEN-CLATURA CARACTERÍS TICAS ESPECIALES EXPANSIÓN POR ATAQUE DE SULFATOS (MÁX. %) EXPANSIÓN POR REACCIÓN ÁLCALI AGREGADO (MÁX. %) CALOR DE HIDRATACIÓN (MÁX.) (kj/kg)(Kcal/kg) BLANCURA (MÍN.) 1 AÑO 14 DÍAS

56 DÍAS 7 DÍAS 28 DÍAS RS Resistencia a los sulfatos 0.10 BRA Baja reactividad álcali agregado 0.020 0.060 BCH Bajo calor de hidratación 250 (60) 290 (70) B Blanco 70

Tabla 2.6. Especificaciones mecánicas y físicas del cemento. CLASE RESISTENTE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (N/mm2) TIEMPO DE FRAGUADO (min) ESTABILIDAD DE VOLUMEN EN AUTOCLAVE (%) 3 días 28 días Inicial Final Expansión Contracción mínimo mínimo máximo mínimo máximo máximo máximo

20 -- 20 40 45 600 0.80 0.20

13

30 R 20 30 50 45 600 0.80 0.20

40 -- 40 -- 45 600 0.80 0.20

40 R 30 40 -- 45 600 0.80 0.20

Nota 1. La resistencia inicial de un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los 3 días. A Para indicar que un tipo de cemento debe cumplir con una resistencia inicial especificada, se a le agrega la letra R después de la clase. Sólo se definen valores de resistencia inicial a 30 R y asd 40 R.

Cemento portland blanco

Es un cemento que casi tiene las mismas características del cemento gris, con la diferencia de que durante su proceso de fabricación se eliminan el óxido de hierro y el manganeso, lo que lo hace ser más caro. Se usa principalmente en fachadas arquitectónicas, concretos prefabricados, concreto reforzado con fibra de vidrio, plafones con yeso, mortero para ladrillos y concreto decorativo, lechadas o morteros blancos coloridos.

Cementos hidráulicos adicionados (mezclados y compuestos)

Los materiales principales de estos cementos portland, escoria granulada de alto horno, ceniza volante, humo de sílice, arcilla calcinada, puzolanas naturales y artificiales, y cal hidratada entre otros. Se usan en obras donde se requiere un bajo calor de hidratación, desarrollo lento de la resistencia, menor permeabilidad y mayor durabilidad, adicionados con un 80% de escoria en México, le agrega otros beneficios al concreto para usarse en presas y en agua con sulfatos.

Se fabrican también cementos modificados con escorias y puzolanas, cuyos contenidos son entre un 25-35% las primeras y del 15-30 % con puzolanas.

2.1.3. Métodos de fabricación del cemento

Fabricación, usos, manejo y presentación

Respecto a su fabricación, dependiendo de la tecnología y el equipo de cada país, se elabora el cemento a partir de un proceso seco y un proceso húmedo. Los materiales básicos son: uno calcáreo (piedra caliza, conchas, greda o marga); y otro arcilloso (sílice, arcilla, pizarra, escoria de alto horno). En ocasiones estos materiales se encuentran en depósitos naturales.

Esta materia prima, mezcladas y molidas con cierta finura, se fusionan y calcinan a temperaturas, entre 1400 °C y 1500 °C, en grandes hornos giratorios que pueden llegar a medir más de 200 m de longitud y 5.50 m de diámetro. El material resultante es el clinker, el cual una vez frio y nuevamente molido con un tamaño aproximado de partículas de 45 micrómetros, se adiciona con sulfato de calcio o yeso, (3%-5%) para controlar el fraguado, dando como resultado el cemento portland comercial.

Es importante mencionar que durante la calcinación del clinker, el óxido de calcio (cal) se combina, a través de una reacción química con los otros materiales, dando lugar a los cuatro componentes fundamentales que constituyen el 90% del peso del cemento, cuyas fórmulas químicas y abreviaturas se representan en la tabla 2.7.

Tabla 2.7. Compuestos principales del cemento portland.

COMPUESTO FÓRMULA QUÍMICA ABREVIATURA

Silicato tricálcico 3CaOSiO2 C3S

Silicato dicálcico 2CaOSiO2 C2S

Aluminato tricálcico 3CaOAl2O3 C3A

Aluminoferrito tetracálcico 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF

14 El silicato tricálcico (C3S) es de hidratación rápida y responsable en gran medida del fraguado inicial y la resistencia temprana, esta resistencia temprana del concreto de cemento portland, aumenta en proporción al porcentaje de C3S, generalmente durante el primer mes.

El silicato dicálcico (C2S) es de endurecimiento e hidratación lenta, lo cual implica en el incremento de la resistencia del concreto a edades mayores a una semana. Su fracción al 50% puede ser a los 180 días.

La característica del aluminato tricálcico (C3A) es que libera grandes cantidades de calor en los primeros días de hidratación y endurecimiento, contribuyendo en cierta medida al desarrollo de la resistencia temprana. Aquí la cantidad de yeso es importante para controlar la velocidad de hidratación ya que sin este material, el C3A fraguaría rápidamente provocando fisuras en el concreto. En bajas cantidades este compuesto le da resistencia a los concretos en presencia de suelos y aguas sulfatadas.

El control de la temperatura del clinker para su manufactura o envase es una de las funciones del (C4AF) aluminato tetracálcico. También posee características de hidratación rápida y en poco contribuye a la resistencia del concreto; además, los hidratos del C4AF son responsables en gran medida del color del cemento.

Tocante a los usos, por la diversa variedad de cementos disponibles, es importante distinguir entre los de uso general y los de uso especial. La diferencia está en función de la resistencia mecánica desarrollada a la durabilidad que presenta cada uno con respecto al tiempo y los diferentes agentes agresivos del medio ambiente.

Económicamente, será más recomendable optar por un cemento de uso general, a reserva de que por los requerimientos del cálculo estructural o por un proceso constructivo específico en el manejo del concreto, se requiera de un cemento de uso especial.

Por lo anterior, la norma NMX-C-414-ONNCCE-2004 nos aconseja utilizar siempre que se pueda, un cemento de uso general como los cementos CPP, CPO y CPC, con la clase resistente requerida.

Dentro de las razones que nos da para elegir cementos con características especiales, nos señala: La resistencia a sulfatos del terreno, agua de mar o a otros medios agresivos.

La reactividad de los agregados con los álcalis del cemento.

Obras masivas de concreto donde la temperatura pueda ocasionar agrietamientos por cambios térmicos.

El color (blanco) del concreto.

Agrega además, que las propiedades y el comportamiento del concreto dependen en gran medida del cemento, por lo que la elección del tipo más adecuado en cada caso, tiene una influencia muy importante en los aspectos técnicos y económicos de la fabricación y uso del concreto.

En cuanto al manejo y presentación, el Manual técnico de construcción HOLCIM-APASCO, nos da las siguientes recomendaciones generales:

Se debe usar en la obra un cemento cuya marca o fabricante respalde un proceso de fabricación, muestreo, evaluación, y envasado de acuerdo a la Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2004.

El cemento debe llegar a la obra debidamente empacado y etiquetado de fábrica y permanecer así hasta su utilización (Norma Mexicana NOM-050-SCFI-2004).

El contenido neto del cemento es de 50 kg es aceptable una variación de +/- 0.60 kg (Norma Mexicana NMX-002-SCFI).

No es aceptable, ni aun para uso no estructural, el cemento que tenga más de tres meses almacenado a pesar de las medidas tomadas, a menos que pase por una verificación de calidad en una prueba de laboratorio. Si se acepta su utilización, el cemento no debe

15 contener piedras o grumos originados por fraguados parciales debido a la antigüedad o a la humedad.

Es aconsejable tener almacenado el cemento en obra por lote o remisión, a fin de identificarlo de acuerdo a la calidad obtenida en los muestreos y pruebas. Si es rechazado, debe ser retirado inmediatamente de la obra.

El lugar de almacenamiento debe cumplir con las condiciones de seguridad que propicien la inalterabilidad del cemento. Esto es, debe estar colocado a una altura suficiente del suelo (10-15 cm) sobre un entarimado, para evitar el contacto con la humedad; el techo debe ser impermeable; debe estar separado de los muros y apilado a una altura no mayor a 1.50 m (de 8 a 10 bultos por pila).

Para transportar el cemento por bultos, no se aceptan pilas mayores de 8.

Es aceptable que el cemento se encuentre almacenado a la intemperie, pero sólo la cantidad programada para utilizarse durante la jornada de trabajo; debe estar cubierto si hay riesgo de lluvia y sobre una base lejos de la humedad.

2.1.4. Características y propiedades de los componentes del concreto

Componentes básicos

De manera esquemática, podemos observar la estructura interna del concreto simple o sea sus componentes básicos.

Figura 2.1 Componentes del concreto.

*Estos componentes pueden ser adicionados a la mezcla básica, dependiendo de las características que se le quieran imprimir al concreto con base en su resistencia, durabilidad y economía.

En algunas ocasiones este esquema básico de componentes se puede simplificar más, desde el punto de vista de su participación dentro de una mezcla de 1 m3. Por un lado, generalmente la pasta está compuesta de cemento portland y agua, más un pequeño porcentaje de aire atrapado de manera natural (2%-3%), y constituye entre el 25% y 40% del volumen total del concreto, lógicamente el resto, entre el 60% y el 75%, lo conforman los agregados pétreos. Cabe mencionar que los aditivos y las fibras son materiales que se pueden incorporar en cantidades que vienen especificadas por el fabricante.

Cemento portland o hidráulicos

El cemento portland o hidráulico es un material finamente pulverizado llamado clinker, proveniente de materias primas diversas que contienen cal, alúmina, fierro y sílice en proporciones establecidas

concreto *Aditivos Agua Arena *Aire *Fibras Grava Cemento Hidráulico

16 para lograr las características deseables. Se le llama hidráulico porque tiene la propiedad de reaccionar en presencia de agua, para formar una pasta aglutinante.

Algunas propiedades físicas del cemento

Las especificaciones del cemento limitan las propiedades físicas de acuerdo con el tipo de cemento. Como principales propiedades tenemos:

La finura es una propiedad de los cementos que tiene que ver con el desarrollo de la resistencia y con el desarrollo de calor.

La densidad del cemento es una propiedad que se obtiene en los laboratorios de las empresas fabricantes, dependiendo del tipo de cemento, sus valores están entre 2.9 y 3.2 grs/cm3. Para determinar el tiempo de fraguado y la estabilidad volumétrica de la pasta, se presenta en los cementos otra propiedad conocida como consistencia.

En el concreto endurecido se puede observar un cambio en su volumen, generalmente después del fraguado, tiene relación también con el proceso de hidratación del cemento. A esta propiedad se le conoce como estabilidad volumétrica.

Otra propiedad de los cementos es el tiempo de fraguado, o sea, es el paso de la pasta del estado fluido a un estado sólido.

El calor de hidratación es otra propiedad del cemento donde interviene su composición química, la finura y la temperatura de curado.

Se conoce que la resistencia de un mortero o concreto depende de factores tales como la cohesión de la pasta, su adhesión a las partículas de los agregados y en cierto grado de la resistencia del agregado mismo. Esta propiedad se le conoce como resistencia del cemento. La masa unitaria o densidad aparente del cemento es otra de sus propiedades definida por la masa de sus partículas más el aire entre dichas partículas por unidad de volumen. Esta masa unitaria depende del manejo y almacenamiento del cemento. Si el cemento está suelto, puede pesar sólo 830 kg/m3, si está consolidado, ya sea por vibración u otro medio, el mismo cemento puede pesar hasta 1650 kg/m3.

Normatividad para los cementos

La Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2004 establece las especificaciones y métodos de prueba aplicables a los diversos tipos de cemento hidráulico de fabricación nacional o extranjera que se destinen a los consumidores en México.

NMX-C-059-ONNCCE Determinación del tiempo de fraguado.

NMX-C-061-ONNCCE Determinación de la resistencia a la compresión. NMX-C-062-ONNCCE Determinación de la sanidad.

NMX-C-031-ONNCCE Determinación del análisis químico de cementos hidráulicos. NMX-C-151-ONNCCE Determinación del calor de hidratación.

NMX-C-180-ONNCCE Determinación de la reacción álcali-agregados.

NMX-C-185-ONNCCE Determinación de la expansión potencial debida a la acción de los sulfatos.

NMX-C-273-ONNCCE Determinación de la actividad puzolánica de las adiciones cemento portland ordinario.

NMX-C-418-ONNCCE Cambio de longitud de morteros con cemento hidráulico expuesto a una solución de sulfato de sodio.

NOM-002-SCFI Contenido neto (expansión por ataque de sulfatos). NOM-030-SCFI Declaración de la cantidad en la etiqueta.

17 Agregados para concreto

Los agregados para el concreto son materiales granulares resistentes con contenido mineral, la gran mayoría se encuentran en estado natural, aunque puede haber otros procesados o artificiales. Estos materiales al mezclarse con un cementante o aglutinante hidráulico dan como resultado concreto o mortero.

Dentro de los minerales más comunes contenidos en los agregados podemos encontrar cuarzo, feldespato, mica, calcita, dolomita, arcilla, entre otros.

Neville y Brooks, 2010 señalan que la calidad del agregado es de suma importancia ya que le corresponden, aproximadamente, tres cuartas partes del volumen del concreto, sino que sus propiedades pueden afectar enormemente su durabilidad y desempeño.

El peso unitario es una de las características importantes del concreto, pues indica algunas propiedades que influyen en el empleo que se le da. Al respecto, kosmatka (2004) señalan que los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del concreto (70% al 80% de la masa) e influyen fuertemente en las propiedades, tanto en estado fresco como endurecido, en las proporciones de la mezcla y en la economía del concreto. Tocante este último aspecto Neville y Brooks, (2010) comentan, desde el punto de vista económico, es ventajosos emplear una mezcla con el mayor contenido posible de agregado y al menor posible de cemento, aunque el costo debe balancearse con las propiedades deseadas del concreto en estado fresco y endurecido.

Dentro de las propiedades del concreto, ya sea fresco o endurecido, influyen también, el buen manejo y el almacenamiento adecuado de dichos agregados. B. Mather y C. Ozyildirim, (2002) indican que el manejo erróneo o excesivo y el almacenamiento inadecuado del agregado procesado puede dar lugar a uno o a los tres problemas principales que pueden afectar las propiedades de las mezclas de concreto. Enseguida señalan que tales problemas son, en primer lugar, la segregación, la cual destruye la uniformidad de la granulometría; en segundo término la contaminación y, finalmente, el de la uniformidad y estabilidad de la humedad de los agregados.

Como vemos, el conocimiento de las características y propiedades de los agregados pétreos, tiene grandes influencias en la producción de concretos y morteros resistentes, durables y económicos. Así mismo, se debe considerar que algunos agregados pueden contener, tanto interna, como externamente, algunos elementos inconvenientes como sulfuros, polvos finos o pizarras en descomposición latente, los cuales al reaccionar con otros componentes del concreto, fresco o endurecido, afectan su estructura interna y su durabilidad.

Clasificación de los agregados

Generalmente, no existe un criterio unificado para una clasificación de los agregados pétreos, a juicio personal, considero adecuada la clasificación que hace el ing. Gerardo A. Rivera L.

Clasificación según su procedencia.

Agregados naturales: Son los que provienen de la explotación de fuentes naturales. Se originan a través de los procesos de intemperismo, abrasión y erosión, o mediante la trituración mecánica de rocas ígneas, sedimentarias o metamórficas.

Comúnmente, estos materiales se encuentran es lechos de ríos, lagos o incluso en el mar; también se localizan en minas, bancos de cantera o roca y en depósitos glaciares.

Agregados artificiales: Se obtienen a partir de productos y procesos industriales. Se encuentran dentro de este tipo las arcillas expansivas, escorias de alto horno, clinker, limadura de hierro, entre otros. Su densidad puede ser mayor o menor respecto a los agregados naturales.

18 En la actualidad, se están usando estos materiales en concretos ligeros y ultra ligeros producidos con arcilla y pizarra expandida en países como Alemania y España (arcilla expandida llamada comercialmente arlita).

Clasificación según su densidad

Depende de la masa por unidad de volumen y del volumen de los poros, ya sean agregados naturales o artificiales. Esta distinción es necesaria porque afecta la densidad del concreto (ligero, normal o pesado) que se desea producir como lo indica la tabla 2.8.

Tabla 2.8. Clasificación de los agregados según su masa unitaria. TIPO DE CONCRETO MASA UNITARIA APROX. DE CONC. Kg/m3 MASA UNITARIA DEL AGREGADO kg/m3

EJEMPLO DE UTILIZACIÓN EJEMPLO DE AGREGADO

Ultraligero 500-800 --- Concreto para aislamiento. Piedra pómez agregado ultraligero. Ligero 950-1350 1450-1950 480-1040 Rellenos y mamposterías no estructurales, concreto estructural.

Perlita, agregado ultraligero.

Normal 2250-2450 1300-1600 Concreto estructural y no estructural.

Agregado de rio o triturado. Pesado 3000-5600 3400-7520 Concreto para protección de rayos

gamma, X y contrapesos.

Hematita, barita, coridón y magnetita. Clasificación según su tamaño

Una manera muy general de clasificar los agregados pétreos es por el tamaño de las partículas. La manera como están distribuidas estas partículas en un cuerpo de agregados se llama granulometría.

La Norma Mexicana NMX-C-111-ONNCCE-2004, clasifica a los agregados según su tamaño en; agregado fino y agregado grueso. Nos dice que el agregado fino o arena es un material obtenido de manera natural o de la trituración de rocas, escoria volcánica, concreto reciclado o una combinación de estos u otros; que es retenido por la criba 4.75 mm (malla N° 4) y que retiene la criba 0.075 mm (malla N° 200).

Al agregado grueso lo define casi de la misma manera, pero la diferencia es que el material debe ser retenido por la criba 4.75 mm (malla N° 4) y que pasa por criba 90 mm (malla N° 3 1/2”).

En las siguientes tablas se puede apreciar de mejor manera las especificaciones de dicha norma, respecto al agregado fino y grueso.

Tabla 2.9. Requisitos granulométricos del agregado fino.

CRIBA DE ABERTURA CUADRADA PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO

G 9.5 (3/8”) (9.530 mm) 0 G 4.75 (4”) (4.750 mm) 0 a 5 M 2.36 (8”) (2.360 mm) 0 a 20 M 1.18 (16”) (1.180 mm) 15 a 50 M 0.600 (30”) (0.590 mm) 40 a 75 M 0.300 (50”) (0.300 mm) 70 a 90 M 0.150 (100”) (0.150 mm) 90 a 98 Charola 100

19 Tabla 2.10. Módulo de finura del agregado fino.

MALLA No. PORCENTAJES INDIVIDUALES RETENIDOS PORCENTAJES ACUMULADOS RETENIDOS 4 1 1 8 18 19 16 20 39 30 19 58 50 18 76 100 16 92 Charola 8 0 Totales 100 285

Nota 1. Si el módulo de finura (M. F. = 285/100 = 2.85) varía en más de 0.20 del valor determinado al a seleccionar las proporciones para el concreto, el agregado fino, debe desecharse. Es posibleaceptar el uso de este agregado fino sólo si se hacen los ajustes respectivos en las proporciones para compensar esta deficiencia. Fuente: ASTM E11

Tabla 2.11. Límites máximos de sustancias nocivas en el agregado fino.

CONCEPTO MÁXIMO % EN MASA DE LA MUESTRA TOTAL.

Grumos de arcilla y partículas deleznables 3.0

Materiales finos que pasan la criba F 0.075 (200). En concreto sujeto a abrasión.

En otros conceptos. 3.0 5.0 Carbón y lignito. En concreto aparente. En otros concretos. 0.5 1.0

Tabla 2.12. Límites granulométricos del agregado grueso (porcentaje de masa que pasa por los tamices). TAMAÑO NORMAL (mm) 100 (4”) 90 (3 ½”) 75 (3”) 63 (2 ½ ”) 50 (2”) 37.5 (1 1/2 ”) 25.0 (1”) 19.0 (3/4”) 12.5 (1/2”) 9.5 (3/4”) 4.75 (No. 4) 2.36 (No. 8”) 1.18 (No. 16”) 90 A 37.5 (3 ½” a 1 ½ ”) 100 90 a 100 --- 25 a 60 --- 0 a 15 ---- 0 a 5 --- --- --- --- --- 63.0 a 37.5 (2 ½ “ a 1 ½ “) --- --- 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 --- 0 a 5 --- --- --- --- --- 50.0 a 25.0 (2” a 1”) --- --- --- 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 --- 0 a 5 --- --- --- --- 50.0 a 4.75 (2” a No 4) --- --- --- 100 95 a 100 --- 35 a 70 --- 10 a 30 --- 0 a 5 --- --- 37.5 a 19.0 (1 ½“ a ¾“) --- --- --- --- 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 --- 0 a 5 --- --- --- 37.5 a 4.75 (1 ½“ a No 4) --- --- --- --- 100 95 a 100 --- 35 a 70 --- 10 a 30 0 a 5 --- --- 25.0 a 12.5

20 (1” a ½ “) --- --- --- --- --- 100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5 --- --- --- 25.0 a 9.5 (1” a 3/8”) --- --- --- --- --- 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5 --- --- 25.5 a 4.75 (1” a No 4) --- --- --- --- --- 100 95 a 100 --- 25 a 60 --- 0 a 10 0 a 5 --- 19.0 a 9.5 (3/4” a 3/8”) --- --- --- --- --- --- 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 0 a 5 --- --- 19.0 a 4.75 (3/4” a No 4) --- --- --- --- --- --- 100 90 a 100 ---- 20 a 55 0 a 10 0 a 5 --- 12.5 a 4.75 (1/2” a No 4) --- --- --- --- --- --- ---- 100 90 a 100 40 a 70 0 a 15 0 a 5 --- 9.5 a 2.35 (3/8” a No 4) --- --- --- --- --- --- --- --- 100 85 a 100 10 a 30 0 a 10 0 a 5 Fuente: Norma NMX-C-111-ONNCCE-2004.

Tabla 2.13. Límites máximos de sustancias nocivas en el agregado grueso.

USO TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULA S DELEZNABL ES PARTÍCULAS DE SÍLICE ALTERNADA CON MENOR DE 2.4 SUMA DE LOS CONCEPT OS ANTERIO RES MATERIAL FINO QUE PASA LA CRIBA F 0.075 CARBÓN Y LIGNITO PÉRDIDA POR ABRASIÓ N PÉRDIDA EN LA PRUEBA DE SANIDAD CON SULFATO DE SODIO EN 5 CICLOS 1M No expuestos a la intemperie: zapatas de cimentación, columnas, vigas y pisos interiores con recubrimiento.

10.0 ---- ---- 1.0 1.0 50.0 ----

2M

Pisos anteriores sin

recubrimiento.

5.0 ---- ---- 1.0 0.5 50.0 ----

3M

Expuestas a la intemperie: muros de cimentaciones, muros de retención, pila, muelles y vigas.

5.0 8.0 10.0 1.0 0.5 50.0 12.0

4M

Sujetas a exposición frecuente de humedad: pavimentos, losas de puentes, autopistas, andadores, patios, pisos de

entrada y estructuras marítimas. 5.0 5.0 7.0 1.0 0.5 50.0 12.0 5M Expuesto a intemperie: concretos arquitectónicos. 3.0 3.0 5.0 1.0 0.5 50.0 12.0

REGIÓN DE INTEMPERISMO NO APRECIABLES, N 1N

Losas sujetas a tránsito abrasivo: puentes, pisos, andenes y pavimentos. Concreto arquitectónico.

5.0 ---- ---- 1.0 0.5 50.0 ----

21

Otras clases de concreto

Fuente: NMX-C-111-ONNCCE-2004.

Clasificación según su forma y textura superficial

La forma de las partículas de agregado puede tener efectos sobre la trabajabilidad (planas y alargadas), la resistencia (redondas) y la durabilidad de los concretos.

La textura superficial del agregado influye en la manejabilidad (lisa) y la adherencia (rugosa) entre la pasta y el agregado; lo que a su vez, puede tener efectos sobre la resistencia (en especial a la flexión).

Tabla 2.14. Clasificación de las partículas de agregado según su forma.

FORMA DESCRIPCIÓN EJEMPLO

Redondeadas Totalmente desgastada por el agua o completamente limada por frotamiento.

Grava de rio o playa. Arena del desierto o playa. Irregular Irregularidad natural o parcialmente limitada

por frotamiento y con orillas redondas.

Otras gravas, pedernal del suelo o de excavación.

Escamosa Material de espesor pequeño en relación con las otras dimensiones.

Roca caminada. Angular De orillas definidas formadas en la

intersección de caras más o menos planas.

Roca triturada de todo tipo, escoria triturada.

Alongadas Material angular con longitud considerablemente mayor a las otras dimensiones.

Roca triturada de todo tipo, escoria triturada.

La clasificación de las partículas de agregado según su textura superficial es en base a la superficie pulida o mate, suave o áspera. La textura depende de la dureza, tamaño de grano y no poroso de la roca original.

Tabla 2.15. Clasificación de las partículas del agregado según su textura superficial.

TEXTURA CARACTERÍSTICAS EJEMPLO

Vítrea Fractura concoidal. Pedernal negro, escoria vítrea. Lisa Desgastada por el agua o lisa por la

fractura de la roca laminada o de grano.

Gravas, pizarras, mármol, algunas reolitas.

Granular Fractura mostrando granos más o menos uniformemente redondeados.

Arenisca. Áspera Fractura áspera de roca con granos finos

o medianos con cristales no fácilmente visibles.

Basalto, felsita, pórfido, caliza.

Cristalina Contiene constituyentes cristalinos fácilmente visibles.

Granito, grabo, gneis.

Aplanada Con poros y cavidades visibles. Pómez, escoria espumosa, arcilla expandida.

22 El conocimiento de las propiedades físicas y químicas de los agregados es de suma importancia para un diseño de mezclas adecuado, que permita pronosticar lo mejor posible, el comportamiento del concreto fresco y endurecido.

Estas propiedades se determinan mediante pruebas de laboratorio, cuyos resultados nos permiten conocer que tanto los materiales pétreos nos pueden garantizar un diseño para un concreto resistente, durable y económico.

Se contemplan dentro de las principales propiedades físicas:

La granulometría, se refiere a la distribución de los tamaños de las partículas que constituyen una masa de agregados. Se determina a través del análisis granulométrico de la arena y la grava. Normalmente los resultados se representan en una tabla o por medio de una gráfica, donde se dibuja una curva granulométrica. Los tamices y mallas usadas para el agregado fino y grueso son adecuados a la designación de la ASTM y las normas mexicanas.

Granulometría fina: Tamiz N° 4, 8, 16, 30, 50, 100 y 200.

Granulometría gruesa: Mallas 3/8”, ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 2”, 2 ½”, 3”, 3 ½”. La ASTM considera además las mallas 4”, 4 ½”, 5” y 6”

Módulo de finura: es un factor empírico que permite estimar que tan fino o grueso es un material. Está definido como la centésima parte del número que se obtiene al sumar los porcentajes detenidos acumulados en los tamices 150 mm (N° 100), 300 mm (N° 50), 600 mm (N° 30), 1.19 mm (N° 16), 2.38 mm (N° 8) y 4.76 mm (N° 4).

Es más recomendable obtener el módulo de finura sólo para el agregado fino, pues el del agregado grueso casi no tiene utilidad en el diseño de mezclas de concreto. Para el agregado grueso se obtiene el tamaño máximo del agregado (TMA). El cual se define como la menor abertura del tamiz que permita el paso de la totalidad del agregado. De manera práctica representa el tamaño de la partícula más grande que tiene el material.

Es importante mencionar que no siempre es posible que la distribución granulométrica del agregado cumpla con las especificaciones granulométricas dadas; por lo tanto, se aconseja combinar los agregados disponibles a modo que la granulometría resultante garantice un mínimo de vacíos.

Masa volumétrica o masa unitaria. En un agregado, es la masa o el peso necesario para llenar un recipiente con un volumen unitario específico. Se refiere al volumen ocupado por los agregados y por los vacíos entre las partículas de los agregados.

Los agregados de peso normal, tienen una masa volumétrica aproximada de 1200 a 1750 kg/m3. La cantidad de vacíos entre las partículas afecta la demanda de pasta en el diseño de mezcla. La determinación de esta masa viene determinada por la norma NMX-C-073.

Densidad relativa o gravedad específica. También recibe otros nombres como densidad aparente o volumen aparente absoluto. En los agregados es la relación entre su masa y la masa de agua con el mismo volumen absoluto. El dato de esta propiedad de los agregados es útil para cálculos de proporcionamiento y control de mezclas, para conocer el volumen ocupado por agregado (s) en el método de volumen absoluto de diseño de mezclas de concreto (ACI-211).

La mayoría de los agregados naturales tiene masa específica relativa entre 2.4 y 2.9, con masa específica correspondiente de las partículas de 2400 a 2900 kg/m3 (Kosmatka, 2004).

23 Absorción y humedad superficial. Estas propiedades se dan en base a que la estructura interna de las partículas de agregado contienen materia solida y vacíos que pueden o no contener agua.

Las condiciones de humedad se representan como:

ESTADO SECADO AL

HORNO

SECADO AL AIRE SATURADO CON

SUPERFICIE SECA HÚMEDO HUMEDAD TOTAL Ninguna Menor que la absorción potencial Igual a la absorción potencial Mayor que la absorción potencial

Figura 2.2. Condiciones de humedad de los agregados. 1. Secado al horno: totalmente absorbente.

2. Secado al aire: la superficie de las partículas está seca, pero su interior contiene aaahumedad y, por lo tanto, aun es ligeramente absorbente.

3. Saturado con superficie seca (sss): no absorben ni ceden agua al concreto. 4. Húmedos: contiene un exceso de humedad sobre la superficie (agua libre).

Los agregados grueso y fino tienen niveles variables de absorción que van del 0.2% al 4% y del 0.2% al 2% respectivamente. El agua libre o humedad varían del 0.5% al 2% para el agregado grueso y del 2% al 6% para el agregado fino.

El desconocimiento de estos porcentajes de humedad y absorción en los agregados, puede alterar las condiciones del concreto, tanto fresco como endurecido; por tanto, dentro del diseño de mezclas se tiene que hacer un ajuste en agua inicial.

Existen otras propiedades físicas importantes como la resistencia a la congelación y deshielo, propiedades de humedecimiento y secado, de abrasión y resistencia al derrapamiento, resistencia y contracción, resistencia a ácidos y sustancias corrosivas, entre otras. Para los propósitos de este texto, solo consideramos y explicamos brevemente las relacionadas con las prácticas que se efectúan en el laboratorio.

Dentro de las propiedades químicas de los agregados, considero que la más importante es la resistividad álcali-agregado (RAA). Esta reactividad (RAA) se debe a que los agregados contienen ciertos constituyentes que pueden reaccionar con los hidróxidos alcalinos es el concreto, manifestándose principalmente en una expansión en el concreto, en un cambio de color, grietas o fisuras.

La RAA se presenta en dos formas: como reacción álcali- sílice (RAS) y como reacción álcali-carbonato (RAC). La primera es más preocupante ya que se considera como una fuente de deterioro potencial del concreto. Dentro de los factores que inciden en la ocurrencia del RAS tenemos:

1. Una forma reactiva de sílice en el agregado. 2. Una solución en el poro altamente alcalina (PH). 3. Humedad suficiente.

La ocurrencia del RAL es menos común.

24 De lo anterior, podemos concluir que es de suma importancia una selección adecuada de los agregados pétreos para el concreto; así como también un manejo y almacenamiento acordes con la importancia de la obra o proyecto. Si fuese necesario, darles un beneficio a dichos agregados para incrementar la calidad de los mismos, a través de un tamizado, lavado y triturado complementarios.

Normatividad para los agregados

Algunas normas relacionadas con el estudio y análisis de los agregados aparecen a continuación. NMX-C-30-ONNCCE-2004 Agregados. Muestreo.

NMX-C-71-ONNCCE-2004 Agregados. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables.

NMX-C-72-1997-ONNCCE Agregados. Determinación de partículas ligeras.

NMX-C-73-ONNCCE-2004 Agregados para concreto. Masa volumétrica, método de prueba. NMX-C-75-ONNCCE-2006 Agregados. Determinación de la sanidad por medio de sulfato de

sodio.

NMX-C-76-ONNCCE-2002 Agregados. Efectos de las impurezas orgánicas en los agregados finos. NMX-C-77-1997-ONNCCE Agregados para concreto. Análisis granulométrico, método de prueba. NMX-C-84-ONNCCE-2006 Agregados. Partículas más finas que la criba 0.075 por medio de

lavado, método de prueba.

NMX-C-88-ONNCCE-1997 Determinación de las impurezas orgánicas en agregado fino. NMX-C-111-ONNCCE-2004 Agregados. Especificaciones.

NMX-C-164-ONNCCE-2002 Agregados. Determinación de la masa específica y absorción de agua del agregado grueso.

NMX-C-165-ONNCCE-2004 Agregados. Determinación de la masa específica y absorción de agua del agregado fino.

NMX-C-166-ONNCCE-2006 Agregados. Contenido total de humedad del secado, método de prueba.

NMX-C-170-1997-ONNCCE Agregados. Reducción de muestras del agregado obtenidas en campo, al tamaño requerido por las pruebas.

NMX-C-180-ONNCCE-2001 Agregados. Determinación de la reactividad potencial de los agregados con los álcalis del cemento por medio de barras de mortero.

NMX-C-196-1984 Agregados. Resistencia a la degradación por abrasión e impacto de agregado grueso usando la máquina de los ángeles, método de prueba.

NMX-C-244-1986 Agregado ligero termoaislante para concreto.

NMX-C-265-1984 Agregados para concreto. Examen petrográfico, método de prueba. NMX-C-270-1985 Agregados. Resistencia al rayado de las partículas del agregado

grueso, método de prueba.

NMX-C-271-ONNCCE-1999 Agregado para concreto. Determinación de la reactividad potencial, método químico.

NMX-C-282-ONNCCE-2004 Agregados para concreto. Cambio de volumen de combinaciones cemento agregado, método de prueba.

NMX-C-299-1987 Agregados ligeros. Especificaciones.

NMX-C-305-1980 Agregados para concreto. Descripción de sus componentes minerales naturales.

NMX-C-329-ONNCCE-2002 Método de prueba para la determinación de la granulometría de la arena sílice.

25 NMX-C-331-1964 Método de prueba para la determinación de sílice en arena de sílice. NMX-B-131-1990 Cribas de laboratorio para clasificación de materiales granulares.

Especificaciones. Agua para el concreto

El agua es un insumo importante dentro de la elaboración de concretos, morteros, lechadas y otras actividades relacionadas a dicho proceso, razón por la cual, este líquido debe mantener hasta donde sea posible, sus características naturales, inodora, incolora e insípida.

Aunque normalmente se piensa que el agua tiene o cumple dos funciones dentro de la elaboración del concreto, ya sea para la elaboración de la mezcla y para el curado del concreto endurecido, también nos sirve ocasionalmente para lavar los agregados; humedecer el piso o la cimbra (si fuese madera) sobre la que va a depositarse el concreto, y además para lavar las herramientas y el equipo utilizado.

En relación con su empleo en el concreto el agua tiene dos diferentes aplicaciones: como ingrediente en la elaboración de las mezclas y como medio de curado de los elementos estructurales recién construidos. Puede decirse que el agua tiene un uso interno y externo a la vez. Normalmente, en las especificaciones para concreto se hace referencia a los requisitos que debe cumplir el agua para elaborar concreto, porque sus efectos son más importantes respecto a los que puede ocasionar el agua par el curado.

Dentro del concreto convencional, el agua representa entre el 10% y el 25% del volumen del concreto recién mezclado, dependiendo del tamaño máximo del agregado, de la finura del cemento y de la arena y del revenimiento requerido. Generalmente, la calidad del agua de mezclado se relaciona íntimamente con el comportamiento y las propiedades del concreto, pues cualquier sustancia dañina que contenga, aun mínima, representa efectos adversos en el concreto.

Dentro de las sustancias e impurezas cuya presencia es relativamente frecuente encontramos algunas sales inorgánicas (cloruros y sulfatos) sólidos en suspensión, materia orgánica, carbonatos y bicarbonatos alcalinos, cuya presencia puede determinarse a través del análisis del agua y proponer ciertos límites para poder usarse en las mezclas de concreto. También el agua puede contener otras sustancias más prejudiciales como son grasas, aceites, azucares y ácidos, cuya presencia en el agua es signo de contaminación, por lo tanto el agua con alguna (s) de esta sustancias se desecha.

Enseguida, se presenta una tabla con límites máximos tolerables de algunas sustancias comunes en el agua.

Tabal 2.16. Valores característicos y límites máximos tolerables de las sales e impurezas. SALES E IMPUREZAS CEMENTOS RICOS EN CALCIO

LÍMITES EN P. P. M.

CEMENTO SULFORESISTENTES Sólidos en suspensión

En aguas naturales (limos y arcillas)

2000 2000

En aguas recicladas (finos de cemento y agregados )

50000 35000

Cloruros como CL (a)

Para concreto con acero de preesfuerzo y piezas de puentes.

400(c) 600 (c)

Para otros concreto

preesforzados en ambientes húmedos o en contacto con

26 metales como aluminio.

Fierro galvanizado y otros similares.

Sulfatos como SO4 = (a) 3000 3500

Magnesio como Mg (a) 100 150

Carbonatos como CO3 600 600

Dióxido de carbono disuelto, como CO2

5 3

Álcalis totales como NA 300 450

Total de impurezas en solución 3500 4000

Grasas o aceites 0 0

Materia orgánica (oxígeno consumido en ácido medio)

150 (b) 150 (b)

Valor del PH No menor de 6.0 No menor de 6.5

Nota 1: Las aguas que exceden los limites para cloruros, sulfatos y magnesios, pueden emplearse si se aaaaaademuestra que la concentración calculada de estos compuestos en el agua total de la mezcla, aaaaaaincluyendo el agua de absorción de los agregados o otros orígenes, no exceden dichos límites. Fuente: NMX-C-122-ONNCCE-2004.

Recomendaciones:

Sólo en casos excepcionales, cuando no se tenga la posibilidad de efectuar el análisis de calidad de agua, o aún después de haber realizado las pruebas y cuyos resultados no hayan sido satisfactorios y que por circunstancias económicas sea incosteable o muy impactante en los costos directos de obra, se puede usar agua de otra fuente que sea aprobada después del muestreo. Las pruebas se deben realizar usando cilindros de concreto elaborados de la misma manera, con los mismo insumos, las mismas características (agregados, cemento, proporcionamiento, proceso de mezclado, curado, etc.) con los tipos de agua: la de referencia debe ser potable y la de dudosa calidad, propuesta para su uso. Los resultados de estas pruebas se comparan entre sí. La resistencia obtenida en los cilindros de concreto fabricados con el agua dudosa no debe ser menor que el 90% de la resistencia obtenida con los otros cilindros de concreto fabricado con el agua potable.

Se sugiere complementar la información sobre este tema, consultando las Normas Mexicanas.

NMX-C-122-ONNCCE-2004 Agua para concreto.

NMX-C-277-1979 Agua para concreto. Muestreo.

NMX-C-289-1982 Agua para concreto análisis.

Aditivos para concreto Generalidades

Sabemos que el concreto hidráulico normal tiene como componentes básicos al cemento, el agua, agregado fino y agregado grueso, cualquier otro ingrediente incluido en su elaboración, literalmente hablando, puede ser considerado como un aditivo. Sin embargo, en la práctica del concreto hidráulico convencional, no se consideran como aditivos a las puzolanas y las escorias cuando son parte del cemento portland, ni tampoco las fibras de refuerzo utilizadas en los concretos especiales.

Nevill y Brooks, (2010) citan al respecto que los términos aditivo e ingrediente suelen usarse como sinónimos, aunque en el estricto sentido de la palabra aditivo se refiere a una sustancia que se