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Concretos para la Edificación


 



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INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se compendia de manera sintetizada los puntos importantes para tomarse en cuenta a la hora de trabajar o elegir el concreto en la edificación. Entre esos puntos podemos tomar como principales la trabajabilidad, importante si es que se quiere usar para lugares en los que es de difícil acceso para el vaciado; la resistencia, ya que si se emplea en lugares como puentes hará que de ello dependa su seguridad; la permeabilidad y hermeticidad, etc.
Esta obra está destinada principalmente a mostrar los beneficios que conlleva el usar el concreto como material en las construcciones, así mismo, tomar en cuenta todos los puntos negativos que de él se desprenden para que el resultado sea el esperado.
Como podremos observar más adelante, el uso de materiales para la construcción es tan antiguo como la necesidad misma de crear lugares no naturales más confortables para vivir. El hombre, por el paso del tiempo, ha ido perfeccionando y adecuando las posibilidades que tiene a su alcance a manera de que todo se optimice y evolucione, modificando hasta obtener las comodidades actuales que además tienen un alto grado de seguridad, algo que siempre es de vital importancia, más aún en nuestros días.


CAPÍTULO I


ANTECEDENTES, CONCEPTOS Y GENERALIDADES.

Para poder hablar del concreto es necesario referirnos en primera instancia al cemento, ya que de él se deriva el objeto de mi estudio.
El cemento incluye a todos los materiales que unen partes de otros que no son adhesivas entre sí para formar un todo cohesivo.
El origen de todos los materiales (básicos y compuestos) surge de la obvia necesidad del hombre para la construcción de diferentes obras. Los cementantes nacen de querer unir los materiales de los primeros muros del hombre.
Este material se ha ido perfeccionando día con día; por ejemplo, los babilonios usaban arcilla, en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro tiempo. Los egipcios, por su parte, ya usaban el mortero. Combinaron cementantes con arena que al ser mezclados con agua daban una mezcla pastosa que usaban como aglomerante, pero los que lo revolucionaron y dieron origen al concreto fueron los romanos. Su cementum (que significa burdo) era piedra y fragmento de mármol sin labrar a partir del cual se forma un mortero, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Los romanos hacían el cemento mezclando cal apagada con puzzolana (ceniza volcánica); este cemento también fraguaba bajo el agua. La dureza de este material hizo creer que había existido un procedimiento de fabricación secreto perdido.
Existen muchos tipos de concreto, cada uno tiene características diferentes según para las necesidades que los requieran.
El concreto armado fue descubierto en 1868 por un jardinero francés llamado Francisco Monier al combinar el hierro y el cemento para fabricar macetas espaciosas y resistentes. Anteriormente a esto, en 1855, el ingeniero Lambot había construido un barco con un material análogo. En 1861 otro ingeniero, Coignet, preveía el uso de estos materiales para la fabricación de techos, arcos, tubos, etc. Su principal uso es en toda clase de cimentaciones para diferentes tipos de estructuras por las ventajas que reúne. La más común es la estructura construida a base de columnas, trabes y losas, formando tableros horizontales de secciones regulares. Otro muy usado es el llamado de losas planas o “flatslabs”. Menos común es la aplicación en estructuras de grandes claros, resueltas por arcos y bóvedas de cañón y de cascarón, con ventajas en este tipo de construcciones por de su alta resistencia y bajo peso propio, presentando sólo problemas de cálculo y ejecución el la cimbra y el colado Pasando más a asunto de materia, el concreto es un material de construcción que se compone de mortero y agregados. Los dos son mezclados entre si, y se les permite solidificarse después de haber sido depositados. Se coloca en la obra con la consistencia de tierra húmeda, después de cierto tiempo se fragua el mortero y aprisiona las gruesas partículas sólidas. Como mortero se puede usar el cemento de varios tipos (Pórtland, siderúrgico, de altos hornos, etc.). El mortero es casi lo mismo que el concreto; difieren en que el primero no contiene grava. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. Generalmente se utilizan la gravilla, el grijo, la grava, los cascotes y escorias. La pasta esta compuesta de Cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concreto. El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso.
Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencias a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas. La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado esta completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de agregado.
Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua utilizada en la relación con la cantidad de cemento. A continuación se presentan algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua :
• Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.
• Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción.
• Se incrementa la resistencia a la intemperie.
• Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo.
• Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción.
Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto, a condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas mas rígidas; pero con vibración, aún las mezclas mas rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas mas rígidas son las mas económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía.
Para el concreto resistente a la compresión, no se deben de utilizar las piedras blandas y porosas, escoria con mucho azufre y agua impura.
El agua caliente acelera el fraguado, por lo que se debe de hormigonar con agua no inferior a 3° C. El calor excesivo provoca grietas de desecación y para evitarlo se debe de regar durante el fraguado.
Algunas veces se emplean elementos adicionales con diferentes propósitos como producir un color deseado, mejorar manejabilidad, entrampar aire, reducir la segregación o acelerar el fraguado.
En piezas de concreto se han observado grandes perturbaciones debido a la acción disolvente de aguas puras, ácidas, con sales metálicas, etc. Cuando el concreto es atacado por sulfato, se observa la formación de compuestos acompañada de expansión y se origina la desintegración completa del concreto en pocos años.
Cuando el cemento se mezcla con el agua, se inicia una reacción química: cada partícula de cemento adquiere un tipo de crecimiento en superficie, que gradualmente se extiende hasta unirse con otras partículas en crecimiento. Es esta unión la que da como resultado el progresivo endurecimiento y consolidación, y el desarrollo de resistencia del concreto. La consolidación de la mezcla puede reconocerse por la perdida de trabajabilidad; generalmente ocurre tres horas después del colado y la compactación del concreto, y depende de las proporciones de la mezcla y de las condiciones ambientales.
Subsecuentemente, una o dos horas después, el concreto se fragua y se endurece, auque en esta etapa tiene muy poca resistencia y puede ser dañado fácilmente. La reacción química continúa y, conforme lo hace, el concreto se vuelve más duro y resistente.
El aumento de resistencia continuara con la edad mientras este presente algo de cemento sin hidratar, a condición de que el concreto permanezca húmedo o tenga una humedad relativa superior a aproximadamente el 80% y permanezca favorable la temperatura del concreto. Cuando la humedad relativa dentro del concreto cae aproximadamente al 80% o la temperatura del concreto desciende por debajo del punto de congelación, la hidratación y el aumento de resistencia virtualmente se detiene.
Por su fatiga a la compresión es muy usado en cimientos de muros gruesos, estribos de puentes, etc., ya que un cubo de 20 cm de arista soporta un peso de 100 000 Kg. Para elementos sometidos a tracción debe de reforzarse con armaduras de acero.
El concreto posee grandes ventajas como lo son su bajo costo, la facilidad de su ejecución por medio de mano de obra no especializada y la gran versatilidad que presenta para adoptar las más diversas formas mediante el empleo adecuado de cimbras de madera, metálicas u otros materiales.
Así como tiene ventajas, también tiene desventajas como en la ejecución de estructura de gran altura o proyectadas para soportar grandes cargas, debido a su alto peso volumétrico y a la necesidad de utilizar mezclas científicamente diseñadas para obtener concretos de alta resistencia.


CAPÍTULO II


CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO.

Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se pueden modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma liquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, reducir la demanda de agua, aumentar la trabajabilidad, incluir intencionalmente aire, y ajustar otras propiedades del concreto.
Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación, mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construcción resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto también es un estupendo material de construcción porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un numero ilimitado de aplicaciones.
A continuación se citan algunas de las características más usuales del concreto.


PRINCIPALES


TRABAJABILIDAD

La facilidad de colocar, consolidar y acabar al concreto recién mezclado, se denomina trabajabilidad.
El concreto debe ser trabajable pero no se debe segregar excesivamente. El sangrado es la migración del agua hacia la superficie superior del concreto recién mezclado provocada por el asentamiento de los materiales sólidos– cemento, arena y piedra dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto combinado de la vibración y de la gravedad.
Un sangrado excesivo aumenta la relación agua-cemento cerca de la superficie superior, pudiendo dar como resultado una capa superior débil de baja durabilidad, particularmente si se llevan acabo las operaciones de acabado mientras está presente el agua de sangrado. Debido a la tendencia del concreto recién mezclado a segregarse y sangrar, es importante transportar y colocar cada carga lo mas cerca posible de su posición final. El aire incluido mejora la trabajabilidad y reduce la tendencia del concreto fresco de segregarse y sangrar.
Para una trabajabilidad y una cantidad de cemento dadas, el concreto con aire incluido necesita menos agua de mezclado que el concreto sin aire incluido. La menor relación agua–cemento, que es posible lograr en un concreto con aire incluido, tiende a compensar las resistencias mínimas inferiores del concreto, particularmente en mezclas con contenidos de cemento pobres e intermedios.


RESISTENCIA

La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial.1
Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2).
Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas especimenes de mortero o de concreto. La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseños de puentes, edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm². Un concreto de alta resistencia tiene un aguante a la compresión de cuando menos 420 kg/cm².
La resistencia a la flexión2 del concreto se utiliza generalmente al diseñar pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, también llamada modulo de ruptura, para un concreto de peso normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión.
El valor de la resistencia a la tensión3 del concreto es aproximadamente de 8% a 12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión.
La resistencia a la torsión4 para el concreto está relacionada con el modulo de ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto.
La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de la resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre.
El modulo de elasticidad, denotando por medio del símbolo E, se puede definir como la relación del esfuerzo normal la deformación correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por debajo del limite de proporcionalidad de un material. Para concretos de peso normal, E fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm², y se puede aproximar como 15,100 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a compresión.
Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación agua– cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero.
Cuando se requiera de valores mas precisos para el concreto se deberán desarrollar curvas para los materiales específicos y para las proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo.


DURABILIDAD

Cuando el concreto no se deteriora con el paso del tiempo, se afirma que el concreto es durable.
La falta de durabilidad puede deberse al medio al que está expuesto el concreto o a causas internas del mismo. Las causas externas pueden ser físicas, químicas o mecánicas (temperaturas externas, acción electrolítica, abrasión, gases industriales, etc.). El grado de deterioro dependerá de la calidad del concreto, aunque en condiciones extremas, cualquiera que esté mal protegido se daña.
La permeabilidad es una característica importante para la durabilidad. La penetración de materiales en solución puede afectar el concreto, por ejemplo cuando lixivan con Ca(OH) o con ataques de líquidos agresivos. En si existen seis grandes grupos de factores que afectan la durabilidad del concreto:
• Características de los materiales en el concreto
• Propiedades físicas del concreto endurecido
• Condiciones a las que está expuesto el concreto
• Cargas transmitidas al concreto
• Procedimientos constructivos usados en la colocación del concreto
• Tipo de estructura en la cual se va a usar el concreto.
Como regla general se puede establecer que mientras menos poroso sea el concreto menos susceptible será al ataque de los agentes físicos o químicos.


PERMEABILIDAD Y HERMETICIDAD

La hermeticidad se define a menudo como la capacidad del concreto de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. La permeabilidad, a su vez, se refiere a la cantidad de migración de agua a través del concreto cuando el agua se encuentra a presión, o a la capacidad del concreto de resistir la penetración de agua u otras sustancias (liquido, gas, iones, etc.).
La penetración de materiales en solución puede afectar adversamente la durabilidad del concreto, especialmente cuando esta expuesto a líquidos agresivos. Esta penetración depende de la permeabilidad del concreto, determinado por la facilidad relativa con que el concreto puede saturarse de agua, muchas veces asociado con la vulnerabilidad del concreto a la congelación.
En el caso del concreto reforzado, el acceso de la humedad y el aire tiene como resultado la corrosión del acero de repuesto, que a su vez hace que aumente el volumen del acero, lo cual origina grietas y descascaramientos.
La permeabilidad va con relación a lo hermético de las estructuras que retienen líquidos y de otras. Además la penetración de humedad en el concreto afecta sus propiedades de aislamiento térmico.
Tanto la pasta de cemento como el agregado contienen poros, además el concreto tiene huecos causados por una compactación incompleta o por sangrado; dichos huecos pueden ocupar una fracción comprendida entre 1 y 3 Tensión: reacción de un cuerpo elástico ante las fuerzas que tienden a deformarlo.
4 Torsión: acción de torcer; girar, rotar, retorcer.
10% del volumen total, donde el segundo porcentaje corresponde a un concreto con grandes cavidades y de baja resistencia.
El concreto empleado en estructuras que retengan agua o que estén expuestas a mal tiempo o a otras condiciones de exposición severa debe ser virtualmente impermeable y hermético. Generalmente las mismas propiedades que convierten al concreto menos permeable también lo vuelven más hermético.
La permeabilidad total del concreto al agua es una función de la infiltración de la pasta, de la porosidad y granulometría del agregado, y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. La disminución de permeabilidad mejora la resistencia del concreto a la restauración, al ataque de sulfatos y otros productos químicos y a la penetración del Ion cloruro.
La permeabilidad también afecta la capacidad de destrucción por congelamiento en condiciones de saturación. Aquí la permeabilidad de la pasta es de particular importancia porque la pasta recubre a todos los constituyentes del concreto. La permeabilidad de la pasta depende de la relación agua–cemento y del agregado de hidratación del cemento o duración del curado húmedo. Un concreto de baja permeabilidad requiere de una relación agua–cemento baja y un periodo de curado húmedo adecuado.
La inclusión de aire ayuda a la hermeticidad aunque tiene un efecto mínimo sobre la permeabilidad que aumenta con el secado.
La permeabilidad de rocas comúnmente utilizadas como agregado para concreto varia desde aproximadamente 1.7 x10e9 hasta 3.5×10E-13 cm/seg.
La permeabilidad de un concreto maduro de buena calidad es de aproximadamente 1×10E- 10cm/seg5.
Los resultados de ensayes obtenidos al sujetar los discos de mortero sin aire incluido de 2.5cm de espesor a una presión de agua de 1.4 kg/cm cuadrado.
En estos ensayes, no existieron fugas de agua a través del disco de mortero que tenia relación agua–cemento en peso iguales a 0.50 o menores y que hubieran tenido un curado húmedo de siete días. Cuando ocurrieron fugas, estas fueron mayores en los discos de mortero hechos con altas relaciones agua–cemento. También, para cada relación agua–cemento, las fugas fueron menores a medida que se aumentaba el periodo de curado húmedo. En los discos con una relación agua cemento de 0.80 el mortero permitía fugas a pesar de haber sido curado durante un mes. Estos resultados ilustran claramente que una relación agua-cemento baja y un periodo de curado reducen permeabilidad de manera significativa.
Las relaciones agua–cemento bajas también reducen la segregación y el sangrado, contribuyendo adicionalmente a la hermeticidad. Para ser hermético, el concreto también debe estar libre de agrietamientos y de celdillas.
Ocasionalmente el concreto poroso (concreto sin finos que permite fácilmente el flujo de agua a través de sí mismo) se diseña para aplicaciones especiales.
En estos concretos, el agregado fino se reduce grandemente o incluso se remueve totalmente produciendo un gran volumen de huecos de aire. El concreto poroso ha sido utilizado en canchas de tenis, pavimentos, lotes para estacionamientos, invernaderos estructuras de drenaje. El concreto excluido 5 Ibidem, www.construaprende.com , p. 8. de finos también se ha empleado en edificios a sus propiedades de aislamiento térmico.


ELASTICIDAD

Se dice que un material es perfectamente elástico si sufre deformaciones unitarias en el momento de aplicar un esfuerzo y desaparecen al quitarlo. Esta definición no implica una relación lineal de esfuerzo-deformación unitaria. Un comportamiento elástico con una relación no lineal de esfuerzo-deformación unitaria se presenta, por ejemplo, en el vidrio y algunas rocas.
Las propiedades del agregado también influyen sobre el módulo de elasticidad aunque por lo general no afecta la resistencia a la compresión: mientras más alto sea el módulo de elasticidad del agregado mayor será el módulo del concreto resultante.
La magnitud de las formaciones unitarias observadas y la curvatura de la relación esfuerzo-deformación unitaria depende al menos de una parte, de la velocidad de aplicación de la carga. Cuando el esfuerzo se aplica con rapidez extrema, las deformaciones unitarias se reducen mucho y la inflexión de la curva de esfuerzo-deformación unitaria llega a ser muy pequeña.
Las magnitudes de contracción y fluencia son del mismo orden que de la de deformación unitaria elástica dentro de los límites usuales de esfuerzo, de modo que los diversos tipos de formación unitaria deben tomarse en cuenta.
Por tanto la deformación unitaria se incrementa mas rápidamente que la aplicación del esfuerzo.
Bajo carga sostenida, sin embargo la deformación unitaria se deforma con el tiempo o sea, el concreto presenta una fluencia. Independientemente de que esté sometido a carga el concreto se contrae al secarse, y este proceso es conocido como contracción.
Aún después del fraguado ocurren cambios de volumen en forma de contracción o dilatación. Una continua hidratación cuando hay abastecimiento de agua puede llegar a una expansión, pero cuando no se permite el movimiento de humedad ya sea hacia dentro o hacia fuera del concreto, se produce una contracción.


EXPANSIÓN

La pasta de cemento o el concreto curado continuamente en agua desde el momento de la colación presentan aumentos en volumen y peso. Esta expansión se debe a la absorción de agua por el gel de cemento: las moléculas de agua actúan sobre las fuerzas de cohesión y tienden a forzar las partículas del gel y apartarse unas de otras resultando una presión de expansión. La expansión va acompañada de un incremento en el peso del orden del 1%.6 El incremento en peso es por lo tanto considerablemente mayor que el aumento en volumen, ya que el agua ocupa los huecos creados por la disminución de volumen en la hidratación.


CONTRACCIÓN

La contracción del sistema conservador se conoce como cambio de volumen autógeno o contracción autógena, en la práctica esto se produce en el interior de una gran mesa de concreto. El cambio de volumen autógeno con un alto contenido de cemento y con el uso de cementos finos tiende a incrementarse a temperaturas elevadas. La magnitud del movimiento está entre 40×10, a la edad de un mes, y de 100×107, después de 5 años (medida como deformación unitaria lineal).
Por lo tanto, la contracción es relativamente pequeña y en la práctica (excepto estructuras de concreto masivo) no es necesario tomarlo como factor de contracción por secado externo.
El cambio en el volumen del concreto no es igual al volumen de agua retirada. La pérdida de agua libre que tiene lugar al principio causa contracción muy pequeña o nula.


FLUENCIA

El incremento en la deformación unitaria mientras actúa la carga completa o parte de ella, se debe a la fluencia del concreto. Podemos definirlo como un aumento en deformación unitaria bajo esfuerzo sostenido y como dicho aumento puede ser varias veces mayor a al deformación unitaria debida a la carga, la fluencia reviste considerable importancia en la mecánica estructural.
De otro punto de vista, si las restricciones son tales que una muestra de concreto bajo esfuerzo se ve sometida a una deformación unitaria constante, la fluencia aparecerá como la reducción progresiva del esfuerzo con el tiempo.
La dependencia de una deformación unitaria instantánea respecto a la velocidad de carga dificulta mucho la demarcación entre las deformaciones unitarias elásticas y las de la fluencia.
En condiciones normales de carga la deformación unitaria instantánea observada depende de la rapidez de la aplicación de la carga de modo que no solo incluye la deformación unitaria por carga, sino también algo de fluencia.


RESISTENCIA AL DESGASTE

Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas están sujetos al desgaste; por tanto, en estas aplicaciones el concreto debe tener una resistencia elevada a la abrasion. Los resultados de pruebas indican que la resistencia a la abrasion o desgaste esta estrechamente relacionada con la resistencia la compresión del concreto. Un concreto de alta resistencia a compresión tiene mayor resistencia a la abrasion que un concreto de resistencia a compresión baja.
Como la resistencia a la compresión depende de la relación Agua – Cemento baja, así como un curado adecuado son necesarios para obtener una buena resistencia al desgaste. El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el tratamiento utilizado también tienen fuerte influencia en la resistencia al desgaste. Un agregado duro es mas resistente a la abrasion que un agregado 7 Idem, Tecnología del concreto. blando y esponjoso, y una superficie que ha sido tratada con llana de metal resistente mas el desgaste que una que no lo ha sido.


SECUNDARIAS


VERSATILIDAD

Todas las obras de concreto se diseñan a la medida de las necesidades del usuario. Ya sea que se utilice como un elemento estructural importante de un edificio o se emplee para fabricar elementos decorativos en jardinería ornamental, tiene la facilidad de diseñarse específicamente para satisfacer el uso previsto.
Para producir el concreto necesario para un trabajo en particular, el proyectista puede variar la resistencia, peso volumétrico, color, trabajabilidad y tiempo de fraguado del concreto, entre muchas otras de las múltiples posibilidades. Los aditivos también permiten dotar al concreto de características específicas.


FORMA DE PARTÍCULA Y TEXTURA SUPERFICIAL

Para producir un concreto trabajable, las partículas elongadas, angulares, de textura rugosa necesitan mas agua que los agregados compactos, redondeados y lisos. En consecuencia, las partículas de agregado que son angulares, necesitan un mayor contenido de cemento para mantener la misma relación agua-cemento.
La adherencia entre la pasta de cemento y un agregado generalmente aumenta a medida que las partículas cambian de lisas y redondeadas a rugosas y angulares.


PROPIEDADES ACUSTICAS

Aquí se considera solamente las propiedades del material, pues la influencia de la forma estructural y de los detalles de construcción son de otro tema especializado.
Se pueden distinguir dos propiedades acústicas de un material de construcción: absorción y transmisión del sonido. Cuando la energía de las ondas choca contra la pared, una parte se absorbe y la otra se refleja, y se puede definir un coeficiente de absorción como la medida de la proporción de energía del sonido absorbida por una superficie con respecto a la energía total que incide sobre ella.
La diferencia de acústica se relaciona con la variación en porosidad y textura, y es posible que en una estructura que haga fluir el aire aumente mucho la absorción del sonido al convertir en calor la energía del sonido, por alrededor del obstáculo del sonido, pero en lo que se refiere al muro divisorio mismo, existen otros factores además del peso: la hermeticidad, la rigidez a la flexión y la presencia de cavidades.


CONSOLIDACIÓN

En una mezcla de concreto plástico todos los granos de arena y las piezas de grava o de piedra que eran encajonados y sostenidos en suspensión. Los ingredientes no están predispuestos a segregarse durante el transporte; y cuando el concreto endurece, se transforma en una mezcla homogénea de todos los componentes. El concreto de consistencia plástica no se desmorona si no que fluye como liquido viscoso sin segregarse.
La vibración pone en movimiento a las partículas en el concreto recién mezclado, reduciendo la fricción entre ellas y dándole a la mezcla las cualidades móviles de un fluido denso. La acción vibratoria permite el uso de la mezcla dura que contenga una mayor proporción de agregado grueso y una menor proporción de agregado fino. Empleando un agregado bien graduado, entre mayor sea el tamaño máximo del agregado en el concreto, habrá que llenar de pasta un menor volumen y existirá una menor área superficial de agregado por cubrir con pasta, teniendo como consecuencia que una cantidad menor de agua y de cemento es necesaria. Con una consolidación adecuada de las mezclas mas duras y ásperas pueden ser empleadas, lo que tiene como resultado una mayor calidad y economía.
Si una mezcla de concreto es lo suficientemente trabajable para ser consolidada de manera adecuada por varillado manual, puede que no exista ninguna ventaja en vibrarla. De hecho, tales mezclas se pueden segregar al vibrarlas. Solo al emplear mezclas mas duras y ásperas se adquieren todos los beneficios del vibrado.
El vibrado mecánico tiene muchas ventajas. Los vibradores de alta frecuencia posibilitan la colocación económica de mezclas que no son fáciles de consolidar a mano bajo ciertas condiciones.


HIDRATACIÓN, TIEMPO DE FRAGUADO, ENDURECIMIENTO

La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a la reacción química entre el cemento y el agua llamada hidratación.
El cemento Pórtland no es un compuesto químico simple, sino que es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o más del peso del cemento Pórtland y son: el silicato tricalcico, el silicato dicalcico, el aluminiato tricalcico y el aluminio ferrito tetracalcico8. Además de estos componentes principales, algunos otros desempeñan papeles importantes en el proceso de hidratación. Los tipos de cemento Pórtland contienen los mismos cuatro compuestos principales, pero en proporciones diferentes.
Cuando el Clinker (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Pórtland) se examina al microscopio, la mayoría de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos más pequeños evaden la detección visual. El diámetro promedio de una partícula de cemento típica es de aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento fueran las promedio, el cemento Pórtland contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto rango de tamaños de partículas. Las partículas en un kilogramo de cemento Pórtland tiene una área superficial aproximada de 400 metros cuadrados.
Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ultimo es con mucho el componente cementante más importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto, - fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional - principalmente depende del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto.
La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2, el área superficial del hidrato de silicato de calcio es de unos 3000 metros cuadrados por gramo. Las partículas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar también se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia.
Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no tienen resistencia alguna. La resistencia esta en la parte sólida de la pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las fases cristalinas.
Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho más resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria para fabricar un concreto plástico y trabajable. Aún entonces, el agua empleada es usualmente mayor que la que se requiere para la completa hidratación del cemento. La relación mínima agua–cemento (en peso) para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.259.
El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se hidrató puede ser útil para planear la construcción. En invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño provocado por temperaturas de congelación. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras masivas, tales como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. El cemento Pórtland de bajo calor de hidratación, se debe de tomar en consideración donde sea de importancia fundamental contar con un bajo calor de hidratación.
Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque la velocidad determina el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que conceda tiempo al transporte y colocación del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es deseable tener un endurecimiento rápido. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del Clinker, actúa como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Pórtland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado.
Si se vuelve a saturar el concreto luego de un periodo de secado, la hidratación se reanuda y la resistencia vuelve a aumentar. Sin embargo lo mejor es aplicar el curado húmedo al concreto de manera continua desde el momento en que se ha colocado hasta cuando haya alcanzado la calidad deseada debido a que el concreto es difícil de resaturar.


VELOCIDAD DE SECADO

El concreto ni endurece ni se cura con el secado. El concreto (o de manera precisa, el cemento en el contenido) requiere de humedad para hidratarse y endurecer. El secado del concreto únicamente esta relacionado con la hidratación y el endurecimiento de manera indirecta. Al secarse el concreto, deja de ganar resistencia; el hecho de que este seco, no es indicación de que haya experimentado la suficiente hidratación para lograr las propiedades físicas deseadas.
El conocimiento de la velocidad de secado es útil para comprender las propiedades o la condición física del concreto. Por ejemplo, tal como se menciono, el concreto debe seguir reteniendo suficiente humedad durante todo el periodo de curado para que el cemento pueda hidratarse. El concreto recién colado tiene agua abundante, pero a medida de que el secado progresa desde la superficie hacia el interior, el aumento de resistencia continuara a cada profundidad únicamente mientras la humedad relativa en ese punto se mantenga por encima del 80%.
La superficie de un piso de concreto que no ha tenido suficiente curado húmedo es una muestra común. Debido a que se seca rápidamente, el concreto de la superficie es débil y se produce descascaramiento en partículas finas provocado por el transito. Asimismo, el concreto se contrae al secarse, del mismo modo que lo hacen la madera, papel y la arcilla (aunque no tanto). La contracción por secado es una causa fundamental de agrietamiento, y el ancho de las grietas es función del grado del secado.
En tanto que la superficie del concreto se seca rápidamente, al concreto en el interior le lleva mucho mas tiempo secarse.
El contenido de humedad en elementos delgados de concreto que han sido secado al aire con una humedad relativa de 50% a 90% durante varios meses es de 1% a 2%10 en peso del concreto, del contenido original de agua, de las condiciones de secado y del tamaño del elemento de concreto.
El tamaño y la forma de un miembro de concreto mantiene una relación importante como la velocidad de secado. Los elementos del concreto de gran área superficial en relación a su volumen (tales como losas de piso) se secan con mucho mayor rapidez que los grandes volúmenes de concreto con ares superficiales relativamente pequeñas (tales como los estribos de puentes).
Muchas otras propiedades del concreto endurecido se ven también afectadas por su contenido de humedad; en ellas incluye la elasticidad, flujo plástico, valor de aislamiento, resistencia al fuego, resistencia al desgaste, conductividad eléctrica, durabilidad.


ADHERENCIA DEL CONCRETO AL ACERO DE REFUERZO

Cuando se especifica acero de refuerzo en una estructura de concreto, resulta necesario que el concreto forme una liga mecánica sumamente estrecha con este acero; a esta propiedad del concreto se le llama resistencia por adherencia.
En una estructura de concreto reforzado, la mezcla endurecida de concreto se adhiere al acero de refuerzo y proporciona resistencia al deslizamiento o movimiento del acero.
Como podemos observar, esta adherencia al acero es una propiedad del concreto que permite que las construcciones tengan bases más sólidas, permitiendo así la elaboración de construcciones fuertes.


PESO ESPECIFICO

El peso especifico (densidad relativa) de un agregado es la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión). Se usa en ciertos cálculos para proporcionamiento de mezclas y control, por ejemplo en la determinacion del volumen absoluto ocupado por el agregado.


PESO UNITARIO

El peso volumétrico (también llamado peso unitario o densidad en masa) de un agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario especificado.
El concreto convencional, empleado normalmente en pavimentos, edificios y en otras estructuras, tiene un peso unitario dentro del rango de 2,240 y 2,400 kg/m³. El peso unitario del concreto varia, dependiendo de la cantidad y de la densidad relativa del agregado, de la cantidad del aire atrapado o intencionalmente incluido, y de los contenidos de agua y de cemento, mismos que a su vez se ven influenciados por el tamaño máximo del agregado. Para el diseño de estructuras de concreto, comúnmente se supone que la combinación del concreto convencional y de las barras de refuerzo pesa 2400 kg/m³.
El peso del concreto seco = al peso del concreto recién mezclado - el peso del agua evaporable.11 Una parte del agua de mezclado se combina químicamente con el cemento durante el proceso de hidratación, transformando al cemento en gel de cemento. También un poco de agua permanece retenida herméticamente en poros y capilares y no se evapora bajo condiciones normales. La cantidad de agua que se evapora al aire a una humedad relativa del 50% es de aproximadamente 2% a 3% del peso del concreto, dependiendo del contenido inicial de agua del concreto, de las características de absorción de los agregados, y del tamaño de la estructura.
Además del concreto convencional, existe una amplia variedad de otros concretos para hacer frente a diversas necesidades, variando desde concretos aisladores ligeros con pesos unitarios de 240 kg/m³, a concretos pesados con pesos unitarios de 6400 kg/m³, que se emplean para contrapesos o para blindajes contra radiaciones.


ESTABILIDAD VOLUMÉTRICA

El concreto endurecido presenta ligeros cambios de volumen debido a variaciones en la temperatura, en la humedad en los esfuerzos aplicados.
Estos cambios de volumen o de longitud pueden variar de aproximadamente 0.01% hasta 0.08%. En le concreto endurecido los cambios de volumen por temperatura son casi para el acero.
El concreto que se mantiene continuamente húmedo se dilatara ligeramente.
Cuando se permite que seque, el concreto se contrae. El principal factor que influye en la magnitud de la contracción por el secado aumenta directamente con los incrementos de este contenido de agua. La magnitud de la contracción también depende de otros factores, como las cantidades de agregado empleado, las propiedades del agregado, tamaño y forma de la masa de concreto, temperatura y humedad relativa del medio ambiente, método de curado, grado de hidratación, y tiempo. El contenido de cemento tiene un efecto mínimo a nulo sobre la contracción por secado para contenidos de cemento entre 280 y 450 kg por metro cúbico.
Cuando el concreto se somete a esfuerzo, se forma elásticamente. Los esfuerzos sostenidos resultan en una deformación adicional llamada fluencia.
La velocidad de la fluencia (deformación por unidad de tiempo) disminuye con el tiempo.


CAPÍTULO III


TIPOS DE CONCRETO.


CONCRETO LIGERO

Este concreto tiene características propias que, mediante el empleo de áridos porosos o provocando artificialmente su porosidad, es más ligero que el concreto convencional de cemento, arena y grava y que por mucho tiempo ha sido el material más usado en las construcciones.
Es un concreto cuya densidad superficialmente seca no es mayor de 1600 kg/m³. En caso de que el concreto ligero sea con refuerzo, el peso cambia a 1840 kg/m³ o mayores. A pesar de su gran peso, sigue siendo ligero a comparación del normal que oscila entre 2400 y 2560 kg/m³, esto (su densidad) lo hace su principal característica.
Este tipo de concreto muestra muchas ventajas de uso, como lo son la reducción de cargas muertas, asegurar el aislamiento térmico y acústico, mayor rapidez de construcción y mayores costos de acarreo y transporte. Su uso hace posible la construcción de edificios altos por el peso de gravitación sobre la cimentación.


Concretos ligeros naturales.

En estos, el peso, la resistencia y el aislamiento depende de la porosidad del árido y de la cantidad de cemento.
La reducción de peso tiene un límite, impuesto por la resistencia mínima que debe exigirse al material con un consumo moderado de conglomerante.
El tamaño más adecuado del árido se determina dé acuerdo con el elemento que se fabrica.
Concretos naturales más frecuentemente empleados:
• Concreto de piedra pómez.
• Concreto de lava.
• Concreto de escorias.


Concretos ligeros artificiales.

Entre ellos se distinguen el concreto celular, el esponjoso y el de virutas.


CONCRETO REFORZADO

Algunas veces, al concreto se le añaden aditivos o adicionantes con el fin de que se mejoren o modifiquen algunas propiedades, sin embargo, el concreto simple sin refuerzo es resistente a la compresión pero débil a la tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural. Para resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma de barras, colocado en zonas en las que se prevé que se desarrollarán tensiones bajo solicitaciones de servicio. El acero restringe el desarrollo de las grietas originadas por la poca resistencia a la tensión del concreto.
El concreto se fabrica en estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras adquiere resistencia suficiente para que la estructura se autosoporte; lo anterior constituye una ventaja ya que da libertad de moldeabilidad y facilidad para lograrse la continuidad en la estructura.
Una estructura puede pensarse como un sistema de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función dada, como por ejemplo: salvar un claro como en los puentes; encerrar un espacio, como en los distintos tipos de edificios o contener un empuje, como en los muros de retención, tanques o silos. La estructura debe de cumplir la función a la que está destinada con un grado razonable de seguridad y de manera que tenga un comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio, además de mantener el costo dentro de los límites de economía y satisfacer determinadas exigencias de estética
La elección de una forma estructural dada implica la elección del material con que se piensa realizar la estructura, teniendo en cuenta las características de mano de obra y el equipo disponible, así como el procedimiento de construcción.
La primera condición que debe satisfacer un diseño es que la estructura resultante sea lo suficientemente resistente. En términos de las características de acción-respuesta, se puede definir la resistencia de un estructura o elemento a una acción determinada como el valor máximo que dicha acción puede alcanzar12.
Así como cualquier otro tipo de concreto, el reforzado también tiene distintos tipos de características, como por ejemplo, la contracción, el flujo plástico, el efecto de la permanencia de la carga, fatiga, deformación por cambios de temperatura, elasticidad, etc., esta características son iguales o muy similares a las características del concreto común citada en el capítulo anterior.


CONCRETO PRESFORZADO

En Europa, en el periodo de extrema escasez de materiales que siguió a la Segunda Guerra Mundial, se demostró las posibilidades de este nuevo diseño y se estableció la etapa de desarrollo para los años siguientes.
Hasta tiempos recientes, el interés principal había estado en las unidades precoladas pretensadas de claro corto a mediano, que podía llevarse a producción en masa con grandes economías en los costos de la mano de obra. Sus usos se aplican en pisos, muros y techos entre otros.
El presforzado se puede definir en términos generales como el precargado de una estructura, antes de la aplicación de las cargas de diseño requeridas, hecho en forma tal que mejore su comportamiento general. Aunque los principios y técnicas del presforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño del concreto estructural.
En esencia, el concreto es un material que trabaja a compresión. Su resistencia a la tensión es mucho más baja que a la compresión, y en muchos casos, se deja afuera esta consideración. Por lo tanto, el presforzado del concreto implica naturalmente la aplicación de una carga compresiva, previa a la aplicación de las cargas anticipadas de diseño, en forma tala que se reduzcan o se eliminen los esfuerzos de tensión que de otra forma ocurrirían.
El concepto original del concreto presforzado consistió en introducir en vigas suficiente precomprensión axial para que se eliminaran en el miembro cargado todos los posibles esfuerzos de tensión que obraran en el concreto.
En la práctica actual de diseño se permite que haya esfuerzos de tensión en el concreto y hasta cierto agrietamiento limitado, igualmente puede controlarse la deflexión del miembro.
Los primeros diseñadores del concreto presforzado dirigieron sus esfuerzos a la eliminación completa de los esfuerzos de tensión en los miembros sujetos a cargas de servicio normales. Esto se define como presforzado completo. A medida que se ha obtenido experiencia con la construcción de este concreto, se ha llegado a ver que hay una solución intermedia entre el concreto completamente presforzado y el concreto armado ordinario que ofrece ventajas. A tal solución intermedia, en la cual se permite una cantidad controlada de tensión en el concreto a la carga plena de servicio, se le llama presforzado parcial13.


OTROS CONCRETOS ARMADO (HORMIGÓN)



Este es un concreto con acero de refuerzo destinado para elementos estructurales (trabes, losas, columnas, etc.) El armado le proporciona al concreto mayor resistencia a la tensión.
Es un material -mezcla de cemento, agua, arena y grava- que al fraguar y endurecer adquiere una consistencia similar a la de las mejores piedras naturales.
Puede considerarse como el conglomerante pétreo artificial que resulta de agregar grava a un mortero.
Mientras se mantiene en su estado plástico la mezcla recibe el nombre de concreto fresco y después de fraguar y endurecer el de concreto endurecido.
En todos sus estados, este material es siempre concreto en masa, del que se diferencian el concreto armado y el concreto pretensado, ambos de concreto en masa reforzado con armaduras de acero.


COMPACTADO CON RODILLO (CCR).

Concreto con revenimiento nulo, casi seco, que se compacta durante su colocación usando equipos con rodillos vibratorios. Se caracteriza por ser un método rápido y económico para construcción de pistas de rodamiento de aeropuertos, pavimentaciones, etc..


CON AIRE INCLUIDO.

Es un concreto con burbujas de aire muy pequeñas, incluidas al concreto mediante un aditivo, ya sea durante la fabricación del cemento o durante las operaciones de dosificación y mezclado del concreto normal. Su propósito: aumentar la trabajabilidad, la durabilidad y mejorar la resistencia a la congelación.


DE ALTA RESISTENCIA

Este es un concreto con resistencia a la compresión a 28 días superiores a 420 kg/cm2. Su uso logra reducir las dimensiones de los elementos estructurales, incrementando el área de servicio por niveles.


DE GRAN PESO

Este concreto se produce usando agregados de densidad elevada y se emplea para blindajes contra radiaciones (rayos x, rayos gamma, etc.). Este concreto alcanza densidades de hasta 6400 kg/cm3


DE REVENIMIENTO NULO

Concreto cuya resistencia corresponde a un revenimiento de 0.5 cm o menor, es decir, a la de un concreto muy seco pero lo suficientemente trabajable. Se utiliza cuando se requiere lograr gran desarrollo de resistencia a temprana edad, para su colocación es necesario el uso de equipo especial como vibrocompactadoras o rodillos.


ENDURECIDO Y FRESCO

El primero es un concreto cuyo tiempo de elaboración ha sobrepasado el tiempo de fraguado y en consecuencia se encuentra en estado rígido. El segundo es un concreto recién mezclado con agua, formando una masa plástica y fluida, capaz de ser moldeada.


LANZADO

Concreto o mortero que se arroja a gran velocidad, mediante un equipo neumático, sobre algunas superficies, generalmente aquellas de difícil acceso o cuando no se requiere de cimbra tal como los recubrimientos para evitar derrumbes.


MASIVO

Concreto que se cuela para obras de grandes dimensiones y que por su cuantioso volumen puede generar gran cantidad de calor de hidratación que obligue a tomar medidas especiales para minimizar los agrietamientos en la obra.


SECO

Es un producto listo para añadirle agua y usarse de la misma manera que el concreto normal, contiene cemento, grava y arena, en proporciones adecuadas.


FLUIDO

Concreto super fluido que facilita la colocación y disminuye las necesidades de vibrado dando una excelente compactación y acabado superficial.
.Diseñado para fluir con un mínimo esfuerzo dentro de cimbras que plantean dificultades por la cantidad de acero incluido o por el espesor reducido del elemento que se va a colar. Su trabajabilidad se debe a la adecuada combinación del cemento, aditivos químicos y el control granulométrico de gravas y arenas logrando así una integración óptima de todos sus componentes, dando como resultado una mezcla fluida y cohesiva. La acción fluidificante se mantiene en condiciones normales durante el colado.


ULTRA RÁPIDO

Concreto diseñado para alcanzar la resistencia del proyecto requerida a las 24, 48 ó 72 horas después de colado. Es un concreto capaz de acelerar el desarrollo de su resistencia, alcanzando el 100% del valor especificado en un periodo relativamente corto gracias a una rigurosa selección de agregados pétreos, cemento y aditivos químicos. Este rápido desarrollo, no afecta negativamente las características básicas como: cohesión, trabajabilidad, revenimiento y tiempo de fraguado.
Tiene como ventajas:
• Medición correcta y calidad controlada de todos los materiales.
• Uniformidad en aspecto, color y resistencia.
• Permite acelerar el ritmo de la construcción.
• Permite descimbrar más temprano optimizando su uso.
• Menores costos de construcción por la rápida puesta en servicio de los elementos colados.


ESTRUCTURAL

Concreto diseñado para cumplir con los más estrictos requisitos de seguridad, especialmente en obras localizadas en zonas con alta actividad sísmica, como la Ciudad de México, Acapulco y Manzanillo entre otras, donde son necesarios valores superiores de resistencia a la compresión, densidad y módulo de elasticidad. Elaborado con agregados densos y de características óptimas controladas, da como resultado un producto que satisface la más alta exigencia de calidad en la industria de la construcción. El Concreto Estructural cumple como Grado de Calidad B (Norma NMX-C-155) y como concreto Clase 1 (Normas Técnicas Complementarias del D.F.) especificado para la construcción de obras y estructuras de concreto de gran importancia, en las cuales se requiere de niveles de seguridad superiores para resguardar vidas humanas, valores, obras de arte, documentos y medio ambiente, entre otros.


Aplicaciones

El Concreto Estructural es utilizado en la construcción de edificios, puentes, bancos, oficinas gubernamentales, escuelas, museos, teatros, auditorios, embajadas, hospitales y torres, entre otros. De acuerdo con sus características, los elementos a colar pueden incluir: Losas, trabes, columnas, cimientos, zapatas, muros.


PARA CLIMA CÁLIDO

Concreto desarrollado para colados en sitios con temperaturas elevadas, evitando perjudicar la calidad del mismo en estado fresco o endurecido. Evita que factores como: Temperatura ambiente, temperatura del concreto, humedad relativa del ambiente, velocidad del viento, que perjudiquen la calidad del Concreto.


CONCLUSIONES

Como pudimos observar, el concreto en la obra tiene grandes beneficios para las construcciones a gran escala principalmente, ya que es seguro (más aún si es concreto reforzado), económico y durable lo que lo hace un material netamente práctico para su uso.
Tenemos los testimonios que nos llegan desde nuestros antepasados del uso del concreto, así pues muestra que es un elemento que ha dado excelentes resultados en su aplicación lo que nos lleva a pensar que si de ventajas hablamos, el concreto es una buena opción para tomar en cuenta.


BIBLIOGRAFÍA

• Gonzalez Cuevas, Oscar M., et al., Aspectos fundamentales del concreto reforzado, México, Editorial Limusa, 1974, 415 pp.
• Neville, M. A., Tecnología del concreto, 2ª edición, México, Editorial IMCYC, 1977, Tomo II, 394 pp., Tomo I, 415 pp.
• Park, R. y Paulay, T., Estructuras de concreto reforzado, México, Editorial Limusa, 1978, 796 pp.
• Peurifoy, R. L., tr. Jaime Sando, Métodos, planeamiento y equipos de construcción, 12ª edición, México, Editorial Diana, 1978, 597 pp.
• Plazola Cisneros, Alfredo, et al., Enciclopedia de Arquitectura, México, Plazola Editores, 1996, tomo 3C, 688 pp.
• Thil, Ferguson M., Teoría elemental del concreto reforzado, México, Editorial CECSA, 1969, 786 pp.
• Short, Andrew y Kinniburgh, William, Concreto ligero, 2a edición, México, Editorial Limusa, 1980, 669 pp.
• Control del agrietamiento de estructuras de concreto, México, Editorial IMCYC, 1981, 192 pp.
• El concreto en la obra, México, Editorial IMCYC, 1982, tomo I, 124 pp.
• Materiales y procedimientos de construcción, México, Editorial Diana, 1974, tomo I, 134 pp.
• Pequeño Larousse ilustrado, México, Ediciones Larousse, 1979, 1663 pp.
• Páginas en la Internet:
• Alvarado Rodríguez, Jassit Neftalí, www.construaprende.com.
• www.apasco.com.mx
• www.arquba.com
• www.arquitectura.com
• www.cemex.com
• www.cimex.com
• www.noticreto.com
• www.soloarquitectura.com
• En los buscadores:
• www.altavista.com
• www.arquitectura.com
• www.google.com
• www.yahoo.com.mx
• Gracias al ingeniero civil Juan José Zaizar Soto y a la arquitecta Rosario Fuentes por su colaboración en los cuestionarios.


ANEXOS
GLOSARIO



A
* Aditivo


Es un producto químico que se dosifica en baja proporción en el concreto, para modificar alguna de sus propiedades y adecuarlo al fin que se destine.


* Agua

El agua es vital para la elaboración del concreto, ya que al mezclarse con el cemento y demás elementos permite a la mezcla la propiedad de fraguado.


* Aglutinante Hidráulico o Cementante

Es el cementante que al agregarle agua, ya sea sólo o mezclado con arena u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar tanto al aire como bajo el agua y formar una masa endurecida.


* Agregados

Son grava y arena que se extraen de las canteras y se usan para dar al concreto premezclado el volumen necesario e incrementar su resistencia. Bajo circunstancias normales, un metro cúbico de concreto fresco contiene dos toneladas de grava y arena.


* Agregado fino

Arena u otro material inorgánico en un rango de tamaño de partícula menor a 1 cm.


* Agregado grueso

Grava u otro material pétreo en el que la mayoría de sus partículas quedan comprendidas en un tamaño máximo de 1.9 cm a 2.5 cm.


* Aire Incluido

Burbujas de aire incorporadas intencionalmente en el mortero o concreto durante el mezclado, usualmente empleando un agente químico.


* Aplanamiento de concreto

Apariencia en forma de panal de abejas, de los agregados del concreto, como resultado de una consolidación deficiente.


* Arena

Agregado que pasa la criba G 4.75 (malla No 4) y se retiene en la F 0.075 (malla No. 200).


C
* Cemento Portland


Es un agente aglutinante hidráulico con una composición por peso de no menos de 95% de Clinker y de cero a cinco por ciento de un componente menor (generalmente sulfato de calcio). Puede fraguar y endurecer bajo el agua y, al mezclarse con agregados y agua, produce concreto o mortero.


* Cimbra

Molde temporal para el concreto fresco, que se retira una vez que el concreto logra la resistencia suficiente para sostenerse a si mismo. El costo de la cimbra puede llegar a ser el 60% del costo del concreto.


* Colado

Acción de vaciar el concreto fresco en la cimbra o molde.


* Concreto

Es una mezcla de cemento como un medio aglutinador, agregados finos (arenas), agregados gruesos (gravas) y agua.


* Consistencia del concreto

Es el grado de plasticidad del concreto fresco o del mortero para fluir. La forma usual de medirlo es revenimiento para el concreto, flujo o lechada para el mortero y resistencia a la penetración para la pasta de cemento.


* Consolidación del concreto

Es el proceso que consiste en compactar al concreto fresco para amoldarlo dentro de las cimbras, evitando los apanalamientos y las cavidades del aire atrapado.


* Cotracción por secado

Propiedad del concreto que tiende a contraerse por secado. Conduce a agrietamientos cuando existen restricciones que impidan la contracción libre.


* Corazón

Muestra que se extrae de elementos de concreto, a través de procedimientos especiales, con el fin de estudiar y comprobar las propiedades del concreto ya endurecido.


* Curado

Tratamiento que se da al concreto recién colado, para asegurar la disponibilidad permanente de agua que permita el progreso de las reacciones químicas entre el cemento y el agua. Este importante proceso, nos permite obtener buena durabilidad en el concreto.


D
* Dosificación del concreto


Proceso que consiste en pesar o medir volumétricamente los ingredientes del concreto (arena, grava, cemento y agua), e introducirlos al mezclador.


E
* Esfuerzo


Magnitud de fuerzas internas por unidad de área producidas por cargas externas. Cuando las fuerzas son paralelas al plano, el esfuerzo es llamado esfuerzo cortante. Cuando las fuerzas son normales al plano, el esfuerzo es llamado normal. Cuando el esfuerzo normal está dirigido hacia la parte en que actúa, es llamado esfuerzo de compresión. Cuando está dirigido hacia afuera de la parte en que actúa, es llamado esfuerzo de tensión.


F
* Fraguado


Período en el cual se genera un cambio de un estado plástico, trabajable de la mezcla, a un estado rígido.


* Fraguado falso

Endurecimiento temporal que se presenta después del mezclado del cemento con el agua y se elimina volviendo a batir la mezcla.


G
* Granulometría


La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado determinada por una separación a través de tamices, generalmente expresado en porcentaje.
Los tamices son redes de alambre que permiten el paso sólo de gravas de acuerdo a su tamaño.
Podemos entender que para cada diseño de concreto necesitamos tener una granulometría, es decir un tamaño específico de la grava y de la arena.


* Grava

Agregado grueso que se detiene en la criba M 4.75.


* Grieta

Abertura en el concreto de magnitud importante que puede ser el inicio de una falla estructural.


H
* Humedad superficial


Agua libre en exceso en la superficie de las partículas del agregado, humedad no absorbida por el agregado y que se considera como parte del agua de mezclado del concreto


J
* Juntas de control


Método más efectivo para el control del agrietamiento por contracción por secado.


M
* Membrana de curado


Membrana o cubierta que se coloca sobre el concreto recién colado, para retardar o reducir la evaporación de la humedad superficial, y con ello la tendencia a agrietamientos.


* Mezclado

La acción de revolver los componentes del concreto o mortero con el fin de formar una masa homogénea.


* Módulo de Elasticidad o de Young

Relación entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria correspondiente para esfuerzos de tensión o compresión antes de su límite de destrucción.


* Módulo de Ruptura

Es el valor obtenido mediante el procedimiento indirecto para determinar la resistencia a la tensión del concreto por el ensaye a flexión de una viga estándar.


* Mortero

Mezcla de cemento, agregado fino y agua.


* Mortero hecho en obra

Es la mezcla del cementante, del agua y la arena, que se prepara en la obra para realizar trabajos de albañilería. Difiere del concreto porque no contiene grava.


* Mortero seco

Es un producto que contiene cemento portland y una proporción adecuada de arena, listo para añadir agua en la obra y usarse en trabajos de albañilería.


P
* Pasta de cemento


Constituyente del concreto que esta formado por cemento y agua


* Pavimento de Concreto

Una capa de concreto empleada como superficie de rodamiento para tránsito vehicular.


* Plasticidad

Propiedad de la pasta de cemento, concreto o mortero recién mezclados que determina su facilidad de moldeado.


* Prueba de penetración

Prueba que se realiza presionando, contra la superficie del concreto endurecido, una esfera con carga constante. El diámetro de la impresión resultante se usa como una medida de la magnitud de penetración e indica la resistencia del concreto.


* Prueba de rebote

Prueba que consiste en golpear las superficies del concreto endurecido, ya sea con un péndulo pesado o un martillo accionado por resorte con un elemento de medición que nos señala el porcentaje de rebote, indicador de la resistencia del concreto.


* Puzolana

Un material silíceo o sílico aluminoso que por sí solo posee poco o ningún valor cementante. Pero en forma finamente dividido y en presencia de humedad, es químicamente reactivo con hidróxido de calcio a temperatura ordinaria para formar compuestos que poseen propiedades cementantes.


R
* Reacción Alcali-Agregado


La reacción entre los álcalis (sodio y potasio) del cemento Portland y ciertas rocas de origen silíceo o carbonatadas presentes en algunos agregados, principalmente la caliza dolomítica. Los productos de la reacción pueden ser la causa de una expansión anormal y de una desintegración del concreto en servicio.


* Relación agua/cemento (r a/c)

Relación que se obtiene de dividir el peso del agua, entre el peso del cemento de la mezcla. A mayor relación menor resistencia mecánica y menor durabilidad del concreto.


* Resistencia a la compresión

Capacidad máxima de carga que soporta un material antes de llegar a su limite de ruptura, se expresa en kg/cm2


* Resistencia a la tensión

Máximo esfuerzo de tensión que puede soportar un material antes de llegar a su limite de destrucción


* Resistencia al fuego

La propiedad de un material de resistir al fuego aplicado. En los elementos de construcción, es la propiedad de continuar realizando una función estructural después de estar expuesto al fuego.


* Resistencia mecánica

Es la capacidad máxima de los materiales para soportar cargas o tensiones sin llegar a su limite de destrucción.


* Revenimiento

Prueba de laboratorio que indica el nivel de consistencia o capacidad de flujo del concreto. A menor revenimiento(el mínimo es revenimiento cero) menor capacidad de flujo. Revenimientos cercanos al máximo valor de 30, indican concretos muy aguados o muy fluidos.


* Revolvedora

Equipo que se usa para mezclar los agregados, el cemento y el agua, para la producción de un concreto fresco.


S
* Sangrado


Se llama así al fenómeno de separación natural del agua hacia la superficie del concreto fresco antes de su endurecimiento.


* Sanidad

Capacidad de la mezcla de conservar su volumen original, durante su paso del estado fresco al endurecido, sin que se contraiga o se expanda.


* Segregación

Tendencia a la separación natural de los ingredientes de la mezcla, por ejemplo: los mas pesados se depositan en el fondo y los más ligeros en la superficie de la mezcla.


* Sulfatos

Sales de azufre, abundantes en los suelos y aguas naturales, así como en los desechos industriales, domésticos o municipales. Estos compuestos químicos pueden dañar considerablemente la durabilidad del concreto


T
* Textura


Es la separación de los constituyentes de un todo ordenado, de modo que la distribución de los tamaños de partículas deja de ser uniforme.


* Trabajabilidad

La propiedad de la mezcla de concreto que determina su facilidad de ser moldeada, colada y acabada.


V
* Vibrado


Acción de vibrar el concreto fresco con el objeto de expulsar el aire atrapado durante el mezclado de la revoltura.


* Vibrador

Equipo de agitación empleado para facilitar la consolidación del concreto mediante el acomodo de las partículas y la eliminación del aire atrapado.


CUADRO DE LA HISTORIA DEL CONCRETO.


Edad de Piedra:

- Recientemente se descubre cerca del Danubio, que
hace 7,600 años, una pequeñísima metrópoli
(Lepenski Vir) empleaba el concreto en los suelos de
sus chozas.


Antiguo Egipto:

- Los egipcios usaron yeso calcinado para pulir o
alisar sus estructuras de ladrillo o piedra.


Antigua Roma:

- Los romanos frecuentemente usaron agregados de
ladrillo quebrado fijados en una mezcla de cal con
polvo de ladrillo o ceniza volcánica.


1756:

- John Smeaton, en Inglaterra, fue el primero que
empleó el concreto utilizando una mezcla de cal viva,
arcilla, arena y escoria de hierro en polvo.


1824:

- James Parker, Joseph Aspdin patentan al Cemento
Portland, materia que obtuvieron de la calcinación de
alta temperatura de una Caliza Arcillosa.


1845:

- Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento
moderno quemado, alta temperatura, una mezcla de
caliza y arcilla hasta la formación del “clinker”.


1867:

- El invento del concreto armado se ha atribuido
generalmente al francés J.Monier.


1868:

- Se realiza el primer embarque de cemento Portland
de Inglaterra a los Estados Unidos.


1871:

- La compañía Coplay Cement produce el primer
cemento Portland en los Estados Unidos.


1902:

- August Parret diseña y construye el primer edificio
hecho enteramente de concreto y pensado en “estilo
concreto”


1904:

-La American Standard For Testing Materials (ASTM),
publica por primera ves sus estandares de calidad
para el cemento Portland.


1906:

- En Cd. Hidalgo Nuevo Leon se instala la primera
fabrica para la producción de cemento en Mexico,
con una capacidad de 20,000 toneladas por año.


1925:

- El concreto armado se afirma como un material
polimorfo capaz de responder a las exigencias de
libertad de la arquitectura moderna.


1940:

- Se constituye como la etapa de la industria de la
construcción en México.


1950:

- Es a partir de 1950 cuando surgen algunas
empresas dedicadas a la elaboración de concreto
premezclado; así mismo, surge como industria de
servicio para la construcción.


1969:

- Aparece en el mercado de manera formal el servicio
de concreto bombeado.


1970:

- Apasco adquiere 2 compañías productoras de
concreto premezclado con el fin de obtener una
integración vertical del negocio.


1977:

- Nace la división CONCRETOS APASCO, tras la
fusión de Concretos Premezclados, S.A. y Concretec,
S.A. de C.V. que contaba con 53 revolvedoras en
Toluca, Puebla y D.F.


1985 – 1990:

- Se produce una rápida expansión de la operación
de concreto premezclado al abrir y adquirir varias
plantas en diversos lugares de la República entre las
que se encuentran la empresa Decar del Valle (D.F.),
Concretos de la Frontera (Cd. Juárez) y Concretos
Cotita del Interior, S.A.


1992:

- CEMEX se considera como el cuarto productor de
cemento a nivel MUNDIAL con una producción de
30.3 millones de toneladas por año14.


 





 

 

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