IV Curso Titulacion Ing 2011 Completo

CONCRETO EN CONDICIONES CONCRETO EN CONDICIONES EXTREMAS DE TEMPERATURAEXTREMAS DE TEMPERATURA

ING. OMAR DUEÑAS ROSPIGLIOSI

IV CURSO DE ACTUALIZACION

PARA

OBTENER EL TITULO

PROFESIONAL DE

INGENIERO CIVIL

UNJBG

CONCRETO EN CONDICIONES EXTREMAS DE CONCRETO EN CONDICIONES EXTREMAS DE TEMPERATURATEMPERATURA

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Consideramos que se trabaja en condiciones normales cuando la temperatura ambiente varia entre 5ºC y 30ºC, y si esta excede los limites anteriores podemos decir que estamos en condiciones especiales de temperatura, debiéndose recurrir a practicas especiales para evitar que se produzcan variaciones en el concreto por los efectos de una baja o alta temperatura sobre la fragua del cemento y el agua de amasado.

La tecnología del concreto basa sus pautas en general en condiciones de temperatura de mezcla de alrededor de 20ºC por lo que se dan las recomendaciones a los ingenieros y/o técnicos responsables en la dosificación y manejo del concreto en obra, para tener un resultado deseado en calidad estructural, resistencia, durabilidad y acabado en condiciones especiales de temperatura.

DEFINICIONES

Se define como condiciones extremas de temperatura ambiental a las que están por debajo o por encima de valores críticos, y también cuando inciden en la mezcla combinaciones de temperatura ambiental, humedad relativa y velocidad del viento, por lo que se debe tener especial cuidado no sólo en el diseño de la mezcla sino en la preparación, transporte, colocación y curado de la misma, toma de testigos de prueba, almacenaje de materiales, incluyendo tipo de encofrado y el tiempo de desencofrado.

El ACI considera como tiempo frío: “Cuando la temperatura media diaria por más de tres días consecutivos es menor que 5ºC y si la temperatura sube por encima de los 10ºC por más de medio día ya no se considera tiempo frío”.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS

Si aún no se ha iniciado el proceso de endurecimiento y el concreto se congela, el agua de amasado aun libre se convierte en hielo y se detiene el proceso de endurecimiento, debido a que el aumento volumétrico del agua en estado sólido rompe la débil adherencia entre las partículas del concreto. Este aspecto es más grave en el caso de concreto reforzado, al romperse la adherencia con el acero.

Si el endurecimiento ha alcanzado a iniciarse este quedaría suspendido hasta que el concreto se descongele, reiniciándose el proceso en el punto en que se quedó; sin embargo habrá una merma en la resistencia final, grado de compactación y adherencia, tanto mayor como menor sea la edad a la que se inició el proceso.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS Como se

comprenderá el ciclo de congelamiento y deshielo puede tener efectos desastrosos en la calidad final del concreto, aún se haya iniciado el proceso de endurecimiento.

Lo importante es tener en claro que para lograr un óptimo resultado debemos cuidarnos de dos puntos saltantes:

Tener el control de la temperatura del concreto, manteniéndolo entre rangos previstos durante la preparación, transporte, colocación y curado.

Evitar que el concreto se congele, hasta que se logre el endurecimiento que evite la pérdida significativa de resistencia final, así como un deterioro en el acabado.


USO DEL CONCRETO

DOSIFICACIÓNCuando se estima que durante los días de colocación del concreto se produzcan temperaturas menores que el limite señalado anteriormente, es conveniente contar con mezclas de diseño alternativas, de tal manera que podamos proseguir los trabajos en forma normal.


En el diseño de las mezclas alternativas son aceptados los procedimientos para reducir tanto los tiempos de curado como de endurecimiento de la mezcla, pudiendo usarse alguno de los siguientes:

Mayores dosis de cemento, de alta resistencia o aceleradores de fragua.

Aditivos plastificantes para reducir la relación A/C

Aditivos incorporadores de aire cuando existen ciclos de hielo y deshielo.

El uso de Cloruros como aceleradores de fragua en proporciones menores al 2% dan resultados aceptables, ya que adicionalmente bajan el punto de congelación del agua, asegurando el endurecimiento del concreto.


ALMACENAMIENTO DE LOS MATERIALES

• La condición y la calidad de los materiales a ser usados en la preparación de la mezcla en tiempos fríos, son esencialmente importantes, por lo que se recomienda su almacenamiento de la sgte. manera:

• El cemento en silos o lugares cubiertos.• Los agregados en sitios secos y cubierto de lluvias, nieve y

vientos fuertes. En el caso de agregados que hayan sido lavados, especialmente arena , se recomienda el uso de mantas térmicas que retengan el calor del día, para evitar la formación de hielo entre las partículas.

• El agua deberá ser almacenada en estanques o depósitos cerrados, lo mas cerca posible al lugar de mezcla y tratando de evitar el mayor recorrido por tuberías.

PREPARACION DE LA MEZCLA

El ACI recomienda valores de temperatura mínimas de colocación de la mezcla, en función de la dimensión mínima del encofrado, tabla Nº2 por lo que la temperatura de los materiales en el momento de ingresar en el equipo de mezclado, es factor decisivo para que el concreto tenga la temperatura requerida en el momento de ser descargado.

Dependiendo del estado del cemento, agua y agregados así como el proceso de preparación del concreto, dependerá que para lograr la temperatura adecuada se tenga que calentar el agua o los áridos y en algunos casos ambos. No se acepta calentar el cemento o los aditivos.



La temperatura de los materiales al ingresar y la del concreto al salir de la mezcladora , no deben ser mayores que los valores dados en la tabla Nº1TABLA Nº 1

Tipo de cemento

Temperatura Máx. aceptada

Agua Agregados Concreto

Normal Pórtland o puzolánico

Alta resistencia

80

60

50

40

40

35


Es importante la secuencia de ingreso de los materiales , previamente calentados a la tolva de mezclado, recomendándose lo sgte.:

• Cuando el agua es calentada debe evitarse el contacto prematuro del agua caliente con el cemento, ya que esto puede producir un fraguado violento y la formación de grumos de cemento, por lo que deberá ingresarse junto con el agregado grueso, la mitad del agua de amasado, agregando posteriormente la arena, el cemento y el resto del agua.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS• Cuando se calientan los

agregados y el agua, se debe ingresar la grava, luego el cemento, la arena y por último el agua.

• El cemento no debe estar en contacto con agua o agregados a más de 60ºC

En general siempre es mas fácil y conveniente y en la mayoría de los casos más económico calentar el agua antes que los áridos debido a que el agua tiene un calor especifico de 4 a 5 veces mayor que la piedra y la arena, es decir que cada kg. de agua retiene de 4 a 5 veces más calorías que cada kg. de piedra o arena.


La sgte. fórmula da una estimación bastante exacta de la temperatura del concreto fresco, en función de las temperaturas de sus componentes:

T = 0.22(Ta.Pa + Tc.Pc)+ Ta.Ph + Tw.Pw 0.22(Pa + Pc)+ Ph + Pw

Donde:T = Temperatura del concreto

frescoTa = Temperatura de los agregadosPa = Peso seco de los agregadosTc = Temperatura del cementoPc = Peso del cementoTw = Temperatura del aguaPw = Peso del aguaPh = Peso del agua en los agregados


TRANSPORTE DE LA MEZCLA

• El transporte de la mezcla debe ser hecho de tal manera que la pérdida de temperatura sea mínima, por lo que no se acepta la transferencia a otros transportes hasta llegar al lugar de descarga final. Se debe tener especial cuidado en el transporte de vehículos descubiertos, sobretodo en tramos largos.

Colocación del Concreto :En la colocación del concreto se deben seguir las sgtes. recomendaciones :

• Observar antes de la colocación si sobre el terreno natural y/o en el interior de los encofrados hay presencia de hielo o si la temperatura de los mismos está bajo el punto de congelación. En estos casos deberán calentarse a temperaturas de por lo menos 10ºC por debajo de la temperatura del concreto y como mínimo 2ºC.


• Calentar el acero de refuerzo de diámetros de 1” o más a temperaturas por encima del punto de congelación por temperaturas menores de -10ºC.

• En el caso de juntas de llenado, se debe calentar el concreto antiguo previo a la colocación del concreto nuevo.

• El espesor de las capas deberá ser el mayor posible, de acuerdo al equipo de vibración, con el fin de retener la mayor cantidad de temperatura.


TABLA Nº 2 Temperatura de colocación del concreto en tiempos fríos

Espesor del elemento (cm.)

Temperatura mínima (ºC)

Menor que 30

Entre 30-80

Mayor que 80

13

10

5


Es recomendable que la temperatura del concreto fresco no sea mayor de 6ºC de las temperaturas mínimas indicadas en la tabla Nº 2, porque no necesariamente una temperatura muy alta del concreto fresco da mayor protección en el tiempo, pues la pérdida de calor, intercambio térmico, es mayor mientras más alta sea la diferencia entre la temperatura del concreto y la del ambiente. Por otro lado la mayor temperatura implicará mayor cantidad de agua de amasado, menor control sobre las variaciones de resistencia final y aumento de la retracción de fragua.

De igual manera es posible realizar vaciados con temperaturas ambientes debajo del punto de congelación del agua, para lo cual es necesario mantener una temperatura mínima en la mezcla.


En la tabla Nº 3 se muestran las temperaturas mínimas recomendadas:TABLA Nº3

Temperatura de Mezclado del Concreto en tiempos fríos

temperatura ambiente(ºC)

Temperatura mínina (ºC)

Menor que -18

Entre -18 y -1

Mayor que -1

21

18

16


CURADO Y PROTECCION DEL CONCRETODeberá incidir en dos puntos muy especiales :

a) Mantener la temperatura de la mezcla, impidiendo la pérdida del calor de fragua o suministrándole calor adicional

b) Mantener la humedad de amasado.

No se interrumpe la fragua cuando su temperatura está por encima de los 5ºC, controlar que no baje de ese valor. Usar termómetros en contacto con la parte interna del elemento.


Existen varios procedimientos para mantener la temperatura de fragua siendo los más usados los siguientes:

• En superficies horizontales si la temperatura ambiente no es sumamente baja, se recomienda colocar una capa de arena húmeda sobre la cual se colocan capas de paja. Normalmente es suficiente este procedimiento para impedir la pérdida de calor de fragua.


• Si la temperatura es demasiado baja que pudiera producir el congelamiento del agua de curado, se recomienda colocar mantas impermeabilizantes, dejando un espacio libre entre la superficie del concreto y la manta, por donde se hace ingresar vapor de agua, aire caliente o se colocan calefactores estacionarios.

• En superficies verticales es común el uso de calefactores estacionarios. La evacuación de los gases de combustión deberá ser hecha siempre hacia el exterior, asimismo se deberá tener especial cuidado al aplicar calor seco porque puede causar la pérdida excesiva de humedad en las superficies del elemento.


• El concreto deberá seguir en las condiciones antes descritas hasta que tenga la resistencia mínima y deberán asegurarse que el congelamiento del concreto no produzca reducción significativa de su resistencia final.

• Es recomendable cuando se prevé condiciones extremas de temperatura, la toma de testigos adicionales de control los cuales deberán ser curados en las mismas condiciones que el elemento principal.


DURABILIDAD EN EL CONCRETOCuando las bajas temperaturas no llegan a producir heladas, entre 10 y 0 °C el comportamiento del concreto fresco se diferencia del que presenta entre 20 y 30 °C.En un clima frío la trabajabilidad se incrementa, el fraguado final se retarda y la generación de resistencia de compresión se difiere considerablemente.

En el caso de producirse heladas durante la puesta en obra, de congelarse el concreto antes de fraguar se incrementa el volumen total y se retrasa el endurecimiento.Es también posible que no llegue a obtener resistencia. Si la congelación ocurre a edad temprana, la expansión causa la fractura del concreto.

Si el concreto alcanza resistencia previa, puede superar la acción de las heladas, dependiendo del número de ciclos de congelación, de la permeabilidad y del régimen de lluvias.

EL CASO PERUANOLos climas fríos y frígidos, ubicados a lo largo de la Cordillera de los Andes en Perú donde las temperaturas son inferiores a 10 °C son propias de ciudades como Abancay, Arequipa, Ayacucho, Cajamarca, Huancavelica, Huancayo y Huaráz.

Las ciudades donde la temperatura descienden a 0°C son Cerro de Pasco, Cuzco y Puno.

En alturas comprendidas entre los 1,500 y 3,500 m.s.n.m las temperaturas son bajas y excepcionalmente se producen heladas, generalmente entre noviembre y marzo.

Los inviernos son secos y sin lluvias.

DURABILIDAD EN EL CONCRETO

Por encima de los 3,500 nm.s.n.m. las heladas se producen durante los meses de mayo, junio, julio, agosto y septiembre.

En esta zona llueve con gran intensidad en los meses de verano. En zonas elevadas el clima es frío con ciclos de heladas y seco con precipitaciones de lluvia, granizo y nieve.

En las partes más altas, a 4 800 m.s.n.m. el clima es glacial permanentemente inferior a los 0° llegando en los casos extremos de 25°C bajo 0.


De acuerdo a esta descripción los climas fríos corresponden a las zonas de menor desarrollo relativo, donde el concreto se emplea eventualmente en contadas obras de infraestructura hidráulica y en muy pequeña proporción en obras de edificación.

Para los departamentos como Pasco, Cuzco y Puno, el consumo per cápita de cemento, es inferior al promedio del Perú de 148 k/hab, tanto en el porcentaje de consumo de cemento sobre el total nacional y el porcentaje de vivienda de concreto sobre el total en esos departamentos.


DE LAS REGIONES FRIAS

En las zonas con temperaturas entre 10 y 0°C, existe un comportamiento particular del concreto fresco, para lograr un mismo asentamiento ,se requiere de menor cantidad de agua que la usual para un mismo concreto entre los 20 y 30 °C. También el fraguado inicial se retarda y el fraguado final se posterga a manera significativa

En cuanto a las resistencias mecánicas se obtienen resultados diminutos en las primeras edades, si bien la recuperación es notable a los 90 días, alcanzando la que corresponde a un curado normalizado.


El Comité Europeo de Normalización en la norma ENV 206 define las siguientes condiciones óptimas:

Clases de exposición al entorno.

Clase y tipo de concreto, armado, no armado o pretensado para los cuales establece:

• El uso de agregados apropiados,• Dosaje de cemento mínimo,• Relación agua-cemento mínima,• Incorporación de aire según la dimensión del

agregado• Espaciamiento de burbujas de aire a 0.02

milímetros.


Las prescripciones del Código de Concreto Estructural del ACI, establecen los siguientes requisitos para el concreto en clima frío:

Relación agua-cemento inferior a 0.45Resistencia mínima del concreto 315 k/cm2


HELADAS

La experiencia informa que los concretos bien dosificados y construidos, que han adquirido, suficiente resistencia antes del proceso de hielo/deshielo, presentan adecuada durabilidad. Este comportamiento es más favorable en estructuras verticales que en las horizontales. La resistencia a las heladas depende entre otros que el concreto adquiera previamente una resistencia de 75 k por cm2; que el concreto no esté en estado de saturación de agua y de la estructura interna del concreto.


Por otra parte se han efectuado diversos análisis termodinámicos para explicar el fenómeno. En breve síntesis la acción de la helada en el concreto causa la transformación en hielo del agua contenida en el interior y la presión que éste ejerce en el agua restante, lo que produce un estado de microfisuración interna. Los sucesivos ciclos de deshielo, humedificación del concreto y nuevas heladas tienen el efecto de ampliar y propagar las fisuras y el agrietamiento. En los casos que la presión es superior a la resistencia de tracción del concreto se produce la rotura.


Sin embargo, este problema es complejo e interviene la dimensión y disposición de las obras, su exposición al sol y la lluvia, el número e intensidad de los ciclos hielo y deshielo, el grado de saturación en el momento de la acción de las heladas, etc.


Las normas canadienses además de las prescripciones enumeradas por el ACI coinciden con la norma europea, en el factor de espaciamiento del aire inferior igual a 0.23.

La Asociación de Cementos Portland de los EE.UU. recomienda lo siguiente:

• Contenido mínimo de cemento 335 k por m3• Relación agua-cemento de 0.45. en caso de requerirse adicional

mente protección ante la corrosión de barras de acero 0.40.• Incorporación de aire de 6 a 8 % según el agregado.


CONCRETO EN CLIMAS CALIDOS

El Comité ACI 305 define clima

caluroso como “Cualquier

combinación de altas

temperaturas ambientales, altas

temperaturas del concreto, baja

humedad relativa, radiación solar

y velocidad del viento”. Los efectos

de las temperaturas altas, radiación

solar y baja humedad relativa del

concreto son más pronunciados con el

incremento en la velocidad del viento

(ver Figura 1) y pueden llevar a la

rápida evaporación de humedad, la

causa principal del agrietamiento por

retracciones plásticas en el concreto.

Vaciado El informe acerca del “Vaciado del concreto en climas cálidos” del ACI

305-91 plantea que “el concreto puede producirse en clima cálido sin

límites máximos en las temperaturas de vaciado y tendrá un

desempeño satisfactorio si se observan las precauciones apropiadas de

proporción, producción, entrega, vaciado y curado. Como parte de estas

precauciones, se deberá poner un esfuerzo especial para mantener la

temperatura del concreto tan baja como sea práctico.”


Los problemas potenciales del clima

caluroso pueden ocurrir en cualquier

momento del año en climas

tropicales o áridos y ocurren

generalmente durante el verano en

otros climas.

Los problemas asociados con el

concreto recién mezclado vaciado

durante climas calurosos incluyen el

incremento de:

Demanda de agua

Velocidad de pérdida de

asentamiento


Tendencia a remezclar

Velocidad de fraguado

Dificultad en el manejo

vaciado, compactación y

acabado

Presencia de

agrietamiento por

retracciones en estado

plástico

Necesidad de curado

temprano


El clima cálido puede incrementar lo

siguiente en el concreto endurecido:

Retracción por secado y agrietamiento

térmico diferencial

Permeabilidad y reducir:

Resistencia compresión y a flexión

Durabilidad

Permeabilidad

Uniformidad de la apariencia superficial


Curado Curar es mantener un contenido de humedad

y temperatura satisfactorios en el concreto

durante sus etapas tempranas para el

desarrollo de las propiedades deseadas (ver

figura 5). El periodo de curado mínimo

recomendado es de 7 días. El curado

inadecuado puede causar agrietamiento por

retracciones plásticas y afectar el desarrollo

de resistencias y durabilidad.

Fuente: PCA, “Diseño y Control de las Mezclas

de Concreto.”


Los métodos de curado incluyen:

Curado por humedad (inmersión, rociado continuo y

ligera pulverización)

Cubiertas mojadas (arpillera mojada, etc.)

Papel impermeable y láminas de plástico – hojas

blancas de curado

Membranas de curado


Soluciones La resistencia, durabilidad y otras propiedades

deseables del concreto pueden obtenerse en

climas cálido por medio del uso de las siguientes

técnicas:

Uso de ingredientes fríos para el concreto

Evitar el mezclado prolongado de los materiales

para el concreto

Protección de materiales y equipo contra el calor

Buena planeación (planear los vaciados en

climas cálidos)

Técnicas de ensayo apropiadas. (ASTM C-31)


Productos Misceláneos

El uso de un reductor de evaporación mejorará la calidad del concreto. Esta película monomolecular:

Reduce la evaporación de la humedad superficial Reduce el encostramiento y las grietas por retracción

plástica Aumenta la superficie de trabajo de cada acabador Reduce los costos de acabado totales No es un compuesto de curado para concreto


Resumen

Las dificultades con el clima cálido son causadas

principalmente por las altas temperaturas del concreto y

la evaporación rápida del agua del concreto. Estas

condiciones afectan negativamente la calidad del

concreto ya que se acelera la velocidad de fraguado, se

reduce la resistencia y pueden ocurrir agrietamientos en

el estado plástico o endurecido.


El curado es más crítico y la

inclusión de aire es más difícil de

alcanzar en climas cálidos, los

especímenes para ensayo de

resistencia en obra se afecta de la

misma manera que el concreto

colocado. Si se siguen todas las

precauciones y recomendaciones

del ACI, se logrará un vaciado de

concreto exitoso en climas cálidos.


CÓMO vaciar concreto en clima cálido?

La clave para un vaciado (colado) de concreto exitoso en clima cálido es:

Un reconocimiento de los factores que afectan el concreto, y

La planificación para minimizar sus efectos


Utilice las recomendaciones locales, ya probadas para ajustar las proporciones del concreto, tales como el empleo de aditivos reductores de agua y aditivos retardantes. Modifique la mezcla para reducir el calor generado por la hidratación del cemento, por ejemplo mediante el uso de un cemento Tipo II de moderado calor de hidratación conforme con ASTM y la utilización de puzolanas y escorias que pueden reducir los problemas potenciales con un concreto de alta temperatura. Es esencial adelantar el tiempo y la programación para evitar demoras en la entrega, el vaciado y el acabado.


Los camiones mezcladores deben poder descargar inmediatamente y debe estar disponible el personal adecuado para colocar y manipular el concreto. Cuando sea posible, las entregas deben programarse evitando la parte más cálido del día. El comprador puede descartar los límites sobre la temperatura máxima del concreto si la consistencia del concreto es adecuada para el vaciado y no se requiere una excesiva adición de agua.


En el caso de condiciones extremas de temperatura o con concreto masivo, la temperatura del concreto puede reducirse utilizando agua previamente enfriada o hielo como parte del agua de la mezcla. El productor de concreto utiliza otras medidas, tales como la aspersión de agua y la colocación a la sombra de los agregados antes del mezclado, para ayudar a bajar la temperatura del concreto.


Si se predicen fuertes vientos y baja humedad relativa, pueden ser necesarias barreras contra el viento, pantallas contra el sol, aspersión de agua (niebla), o retardantes de evaporación, para evitar la fisuración por retracción plástica en las losas.Siga estas reglas para la colocación de concreto en clima cálido

Modifique las mezclas de concreto apropiadamente. Retardantes, cementos de moderado calor de hidratación, materiales puzolánicos, cenizas y otras soluciones comprobadas localmente pueden utilizarse. Reduzca el contenido de cemento de la mezcla tanto como sea posible, cuando pueda asegurar que la resistencia del concreto será alcanzada.


Tenga una adecuada mano de obra lista para vaciar (colar), darle acabado y curar el concreto.

Limite la adición de agua hecha en la obra directamente. Agregue agua únicamente a la llegada a la obra únicamente para ajustar el asentamiento. La adición de agua no debe pasar de entre 2 y 2 1/5 galones por yd3 (10 a 12 litros/m3). La adición de agua al concreto después de 1.5 horas de haberse producido debe evitarse.

Las losas de concreto no deben vaciarse directamente sobre láminas de polietileno o otras barreras de vapor. Cubra la barrera con un mínimo de 4 pulgadas (100 mm) de una capa de material granular compactable de base.


En días secos y/o cálidos, cuando las condiciones sean propicias para un agrietamiento por retracción plástica, humedezca la base, moldajes (formaletas) y el refuerzo, pero no agregue demasiada agua para que no se inunde.

Empiece las operaciones de acabado final tan pronto como el brillo del agua halla dejado la superficie del concreto. Empiece el curado tan pronto la operación de acabado concluya.


Continúe el curado por lo menos por tres días; cubra el concreto con una manta húmeda o una lámina de plástico para prevenir la evaporación; o utilice un compuesto curador de membrana, o realice el curado con agua .

Utilizar un compuesto curador de membrana pigmentado de color blanco ayudará a verificar el cubrimiento que se está dando con el mismo y relejará el calor de la superficie de concreto.


Proteja los cilindros de prueba en el sitio de trabajo bajo sombra previniendo la evaporación. Los sitios de curado en obra con hielo o refrigeración deben ser utilizados para mantener la temperatura requerida entre 60° a 80°F (17 a 27°C) de curado inicial de los cilindros.

No utilice aditivos acelerantes a menos que en la práctica común se pueda evitar el agrietamiento por retracción.


AGREGADOS

Los agregados ocupan alrededor de las 3/4 partes del volumen total de la mezcla por lo que es importante conocer sus características:

AGREGADO FINO: El agregado fino será arena natural o manufacturada, sus

partículas serán limpias de perfil profundamente angular, duras compactas y resistentes.

Deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u otras sustancias perjudiciales.

La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua con valores retenidos en las mallas Nº 4 a Nº 100 de la serie Tyler.

El agregado no deberá retener mas de 45% en dos tamices consecutivos cualesquiera.

En general es recomendable

que la granulometría se encuentre dentro de los siguientes límites:

El reglamento Nacional de Edificaciones especifica la granulometría de la arena en concordancia con las Normas ASTM C-33 y con los límites establecidos en la Norma ITINTEC 400.037

MALLA

% QUE PASA

ACUMULATIVO

3/8”

Nº 4

Nº 8

Nº 16

Nº 30

Nº 50

Nº 100

100

95 a 100

80 a 100

50 a 85

25 a 60

10 a 30

2 a 10

AGREGADO FINO

0

3/8”

100

200 100

El control de la granulometría se aprecia mejor mediante un grafico en la que las ordenadas representan el % acumulado que pasa la malla y las abcisas las aberturas correspondientes de las mallas.

0.075 9.5 m.m

AGREGADO FINO:

AGREGADO FINO:

El porcentaje indicado por las mallas Nº 50 y Nº 100 podrá ser reducido a 5% y 0% respectivamente, si el agregado es empleado en concreto con aire incorporado cuyo contenido de cemento es mayor de 300 Kg/m3, o si se emplea en aditivo mineral para suplir la deficiencia.

Es recomendable que el valor del modulo de fineza este entre 2.35 y 3.15.

Si el agregado fino no cumple con los requisitos arriba señalados podrá se empleado previa autorización escrita de la Inspección, si el constructor demuestra que los concretos preparados con dicho agregado tiene propiedades por lo menos iguales a los concretos preparados con agregado fino que cumple con los requisitos.

AGREGADO FINO:

Se recomienda que las sustancias dañinas no excederán los porcentajes (%) que se señala a continuación:

1. lentes de arcilla y partículas deleznables 3%

Material mas fino que la malla Nº 200 3% a 5%3% para concretos sujetos a abrasión5% para los demás

Carbóna) Cuando la apariencia superficial del concreto es

importante

0.5%b) Otros concretos 1.0%

AGREGADO GRUESO

El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida, etc., conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular o semiangular, duras compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa.

Las partículas deben estar libres de tierra, polvo, limo, humos, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.

El agregado grueso deberá estar graduado dentro de los limites establecidos en la Norma ASTM C-33 o en la Norma ITINTEC 400.037.

la granulometría seleccionada será preferentemente continua y no deberá tener mas del 5% del agregado retenido en la malla de 1 ½” y no mas de 6% del agregado que pasa por la malla de 1/4".

AGREGADO GRUESO

El tamaño máximo nominal del agregado grueso no deberá ser mayor de:

Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrado

Un tercio del peralte de las losas

Tres cuartos del espacio libre mínimo entre barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barra, terrones o ductos de preesfuerzo.

Las limitaciones anteriores podrán ser obviadas si a criterio de la Inspección, la trabajabilidad y los procedimientos de compactación utilizados en el concreto, permiten colocar el concreto sin formar vacíos o cangrejeras.

AGREGADO GRUESO

5. Se recomienda que las sustancias dañinas no excedan de los porcentajes máximos siguientes:a) Arcilla 0.25%

Partículas deleznables de 2% a 10% (1) Material más fino que la malla Nº 200 1% Carbón y lignito 0.5% a 1% (2)

(1) 2% y 3% para concreto estructural en clima severo y moderado 3% para losas y pavimentos expuestos a humedecimiento

5% en estructuras interiores y 10% en zapatas y columnas interiores

( 2) 0.5% en concreto exterior y 1% en el resto.

El agregado cuyos límites de partículas perjudiciales exceden los indicados, podrá ser aceptado siempre que el concreto preparado con ese agregado tenga características satisfactorias cuando es ensayado en el laboratorio.

PARÁMETROS BÁSICOS DE LOS MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

a) PRINCIPIO DE LOS VOLÚMENES ABSOLUTOS

Todos los métodos de diseño de mezclas exactas se basan en el principio de considerar en el cálculo los volúmenes de los componentes sin incluir los vacíos entre ellos, de manera que sumadas conjuntamente con el aire que atrapa el concreto suministran la unidad de medida que le este adoptando que es usualmente 1 m3

En consecuencia se trabaja en los cálculos con el peso específico de los sólidos llamado también gravedad específica o peso específico de masa, sea en condición seca o saturadas superficialmente seca

Vol + Vol + Vol + Vol + Vol = Vol(1m3)

Arena Piedra Cemento Agua Aire Concreto


b) RESISTENCIA EN COMPRESIÓNUn parámetro ineludible en el diseño de mezclas es la relación agua/cemento ya que este parámetro regula la resistencia en compresiónLas resistencias corresponden a probetas cilíndricas estándar de 6” x 12” curadas en condiciones controladas y concreto con agregado grueso de tamaño máximo entre ¾” a 1”c) LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS Y EL TAMAÑO MÁXIMO DE LA PIEDRAEl criterio de utilizar la granulometría o gradaciones de agregados para el mejor acomodo entre las partículas creando una estructura muy resistente e impermeable y favoreciendo la trabajabilidad, esta generalizado mundialmente.


No se pueden establecer criterios absolutos por la variedad de opciones en cuanto a como evaluar dichas gradaciones y como combinarlas, por lo que de alguna manera se usa el Módulo de Fineza ya explicado anteriormente y que constituye un parámetro que de alguna manera esta ligado al diseño.

Esta confirmado científicamente según el libro de diseño de mezclas de concreto de Enrique Rivva Lopez y el Comité ACI – 211 (91) que el criterio tradicional de que las mezclas con el mayor tamaño máximo de agregado grueso producían los diseños mas resistentes, solo es válido para mezclas de resistencia media y tamaño máximos entre ¾” a 1 ½”, pero para mezclas ricas las mayores resistencias se logran con tamaños del orden de ½” a 3/8” concluyéndose en que el agregado grueso mayor de 1 ½” contribuiría a mejorar resistencias cuando se trata de mezclas pobres.


No es inusual en nuestro medio el requerir resistencias superiores a 350 Kg/cm2 y excepcionalmente a 420 Kg/cm2 para los proyectos convencionales.

El tamaño máximo esta relacionado con la disposición y facilidades de colocación del concreto en los encofrados así como el tipo de estructura por lo que se recomienda que no sea más de :

1/3 del espesor de las losas, 1/5 de la mínima dimensión de los encofrados, ¾ del espacio mínimo en el acero de refuerzo, pero esto no es limitativo si se puede demostrar en obra la eficiencia de diseños con mayor tamaño


d) LA TRABAJABILIDAD Y SU TRASCENDENCIALa trabajabilidad es el parámetro más manejado por los que diseñan, producen y colocan concreto, sin embargo es más difícil de definir, evaluar y cuantificar en términos absolutos.

Se define como el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los diferentes procesos de fabricación, transporte, colocación, compactación y acabado.

Usualmente se recurre al slump o asentamiento como evaluación de esta característica pero la experiencia demuestra que es una manera sumamente limitada de evaluarla ya que sólo resulta un indicador de la cantidad de agua en la mezcla.


Se recomiendan diferentes asentamientos en relación con el tipo de estructura siendo solo referenciales y no limitativos.

Hay que tener siempre presente en relación a los parámetros y las tablas recomendadas que los diseños de mezclas se hacen inicialmente asumiendo que las condiciones de temperatura y humedad son los estándar (20ºC, 70% de humedad relativa) lo cual difiere por lo general de las condiciones reales por lo no hay que perder de vista nunca estos factores al diseñar y evaluar un diseño de mezcla ya que pueden trastornar nuestras premisas y resultados.

EL MÉTODO TRADICIONAL DEL ACI

El método original del ACI data del año 1944 habiendo experimentado relativamente muy pocas variantes hasta la última versión emitida por el Comité 212.1 el año 1991.

Está basado en que los agregados cumplan con los requisitos físicos y granulométricos establecidos por ASTM C-33, define el agua de mezcla empíricamente en función del tamaño máximo del agregado y del asentamiento como medida de trabajabilidad establece de manera empírica el volumen de agregado grueso compactado en seco en función del tamaño máximo de la piedra y del módulo de fineza de la arena exclusivamente y correlaciona la relación agua/cemento en peso con la resistencia en compresión.

Queda a criterio del diseñador su aplicación recordando sus limitaciones (no concebido para agregados marginales, ni condiciones constructivas especiales, etc.)

MÉTODOS BASADOS EN CURVAS TEORICAS

Su validez reside en que aborda la granulometría integral del agregado en la mezcla de concreto ajustándola a gradaciones teóricas que producen estructuras densas y compactas.

La mecánica de cálculo para el diseño es similar a la del ACI con excepción del paso referente al cálculo del volumen de agregado grueso en base al módulo de fineza de la arena que se reemplaza por la proporción que se obtenga del análisis con la curva elegida.

REQUISITOS PARA EL CONCRETO

Para determinar las proporciones de la mezcla, el diseñador debe tomar en cuenta que uso se le dará al concreto, así como las condiciones de exposición a la intemperie. Una vez satisfechos estos requisitos, la calidad del concreto depende de los siguientes factores: materiales apropiados, proporciones correctas, métodos adecuados de mezcla y colocación, y suficiente protección durante el curado.

CURADO

Se ha comprobado experimentalmente que el desarrollo de la hidratación se cumple a máxima velocidad cuando el agua, produce en los capilares una presión de vapor superior a la que corresponde al 0.8 de la presión de saturación.Siendo el concreto un material moldeable en estado fresco, tiene características de material húmedo, variando el contenido de humedad con el equilibrio que guarda necesariamente con el entorno, por relaciones termo higrométricas. Es decir, la evaporación del agua en el concreto, especialmente en los primeros días de su colocación, será mayor en ambiente seco que húmedo; y menor conforme disminuya la temperatura.Resulta equivocado, por lo tanto, pensar, como ocurría tiempo atrás, que no es peligrosa la desecación del concreto cuando tiene agua en exceso.

CURADO

Curado húmedo:Los métodos para el curado con agua tienen la ventaja de permitir el incremento de humedad interna. A continuación damos una breve síntesis de los más utilizados:

CURADO

El procedimiento de inundación o inmersión, teóricamente el más eficiente, sólo se emplea en determinadas estructuras aparentes para ello, por ejemplo: pavimentos, losas y placas para alcantarillas, donde es factible formar un estanque de agua mediante un pequeño dique de tierra impermeable a lo largo del perímetro de la losa.El empleo de atomizadores o rociadores de agua es conveniente cuando es posible mantenerlos en servicio continuo y no hay limitación para el gasto de agua. En estructuras verticales se han empleado con éxito mangueras agujereadas.Cubrir el concreto con textiles húmedos, con alta capacidad para retener el agua, como tejidos de algodón y yute.

Los materiales polvorulentos, como la arena y la tierra mojada, son utilizados en el curado de elementos horizontales, exigiendo el control de la desecación para su riego oportuno.

CURADO

Materiales sellantes:Un procedimiento de curado consiste en aplicar materiales sellantes sobre el concreto, a fin de impedir su desecación. Este procedimiento tiene la limitación de no ser aportador de agua, como ocurre con los métodos humedificantes pero, en contrapartida, no requiere de atención permanente. Los procedimientos más conocidos son, en breve síntesis, los siguientes:

• Películas plásticas de 13 micrones de espesor en adelante. Se comercializan en hojas transparentes, blancas para di-mas cálidos y negras para climas fríos. La película plástica debe aplicarse lo más temprano posible sobre el concreto de manera que cubra todas las caras expuestas.

CURADO

Existe discrepancia sobre el uso de película plástica en concretos coloreados y aparentes, debido a la posibilidad de formación de manchas, por la distribución dispareja del agua en el concreto.

CURADO

Se ha utilizado el procedimiento de aplicar películas plásticas sobre textiles absorbentes humedecidos en la superficie del concreto.

En el mercado se encuentran películas plásticas, reforzadas con fibra de vidrio para aumentar su durabilidad y un mayor número de usos.

Otro producto sellante es el papel impermeable, constituido por dos láminas de papel kraft, unidas con un adhesivo reforzado. Eventualmente, algunas láminas de papel tienen superficie blanca para reducir la absorción de calor.

CURADO

Las hojas de papel pueden reutilizarse, si mantienen su capacidad de retener la humedad, sin perjuicio de las rasgaduras o huecos, que pueden parcharse con los mismos materiales.

Se utilizan compuestos líquidos, del tipo de cera, resinas o caucho clorinado, que se aplican con disolventes de alta volatilidad, convirtiéndose así, rápidamente, en membrana protectora.

CURADO

En la aplicación de !os compuestos líquidos deben respetarse las disposiciones de las normas. Además, es conveniente recordar lo siguiente:

El rendimiento de los compuestos varía entre 3.5 y 5.2 m' por litro

La aplicación puede realizarse con un dispositivo atomizador manual o con rociador mecánico, siendo más indicado este último para grandes superficies por la distribución uniforme y mayor productividad.

No es recomendable la aplicación de membrana sobre superficies que pueden recibir concreto adicional o pinturas que deban adherirse al soporte.

CURADO

Los compuestos de membrana se aplican cuando el agua libre sobre la superficie del concreto ha desaparecido, lo que generalmente ocurre cuando pierde el brillo superficial.

Sin embargo, en climas cálidos se aplica de inmediato el terminado, para evitar fisuras.

Los compuestos pigmentados, blancos o grises, deber aplicarse según la especificación de la obra.

CURADOEvaluación del curado:

La evaluación de los procedimientos de curado se efectúa mediante la prueba de cilindros de ensayos de compresión, curado en las mismas condiciones que la edificación, a pie de obra.

Se considera que el curado, en un tiempo dado, es satisfactorio cuando los especímenes de prueba en condiciones de obra, dan a la edad determinada el 85°0 o más de la resistencia obtenida con especímenes similares curados en laboratorios. Asimismo, si las resistencias de los cilindros curados a pie de obra exceden en más de 35 kg/cm2 la resistencia especificada, también se considera correcto el curado.

CURADO

De no alcanzar los límites señalados anteriormente, se deberán proseguir con el curado y, en caso necesario, intensificarlo. En previsión de esta eventualidad, es recomendable curar en las mismas condiciones de la edificación dos serles de cilindros de prueba.

El tiempo de curado varía entre siete y catorce días, según el tipo de la obra y las características del cemento.

CURADO

Otros métodos de curado:Métodos de curado enérgico, se emplean generalmente en la industria del concreto prefabricado, o en condiciones de concretado en tiempo frío. Generalmente se aplica calor húmedo, pues al elevar la temperatura se potencializan las reacciones químicas de la hidratación, incrementándose las resistencias iniciales. Un método efectivo de curado es el empleo del vapor a presión atmosférica o el de vapor a alta presión.

Climas extremos:En los casos de concretado en clima cálido o excesivamente frío, es necesario adoptar precauciones especiales de curado, en armonía con el sistema constructivo y de colocación de concreto que se hubiera adoptado

ADITIVOS PARA EL CONCRETO

RAZONES PARA SU EMPLEO • Aumentar la trabajabilidad , sin modificar el

contenido del agua.• Retardar o acelerar el tiempo de fraguado

inicial.• Acelerar el desarrollo de la resistencia en la

primera edad.• Modificar la velocidad de producción de

calor de hidratación.• Reducir la exudación.• Incrementar la durabilidad o resistencia en

condiciones severas de exposición.• Reducir la permeabilidad a los líquidos.• Disminuir la segregación.• Reducir la contracción.• Incrementar la adherencia del concreto

viejo y nuevo.• Mejorar la adherencia del concreto con el

refuerzo en reparaciones estructurales.


CONCRETO CON AIRE INCORPORADODesde hace más de 50 años la protección del concreto a la acción de las heladas consiste en la incorporación intencional de aire, mediante la inclusión de aditivos en la mezcla. El aire incorporado está constituido por pequeñas burbujas de 10 a 300 micrones uniformemente distribuidos. Los aditivos incorporadores de aire tienen efectos secundarios en los concretos frescos, mejoran la trabajabilidad y homogeneidad pero disminuyen la resistencia del concreto endurecido.


• Los vacíos creados por la incorporación del aire cortan la estructura de canalículos dentro de la pasta, generando el volumen disponible para expansión del agua presionada por el hielo formado en el concreto o para la dilatación del agua al pasar al estado sólido, reduciendo la presión hidráulica y permitiendo una mejor repartición de los esfuerzos.

• Los agentes incorporadores de aire están normalizados así como los métodos de ensayo para asegurar su eficacia.


• La cantidad de aire incorporado varía entre 6 y 8%, dependiendo de la severidad del clima y del tamaño de los agregados. El volumen de aire se modifica en el diseño por el tipo de cemento. La relación agua/cemento y la granulometría. Además factores de construcción son: el mezclado, transporte, consolidación y otros, por lo que es aconsejable determinar el % de aire a pie de obra.


• Existen diferentes procedimientos normalizados para apreciarlo. La tendencia moderna lleva a determinar el factor de espaciamiento o distancia que separa los vacíos de aire incorporado en el concreto. En efecto, cuando esta distancia es diminuta,(aproximadamente a 250 micrones) la presión del agua que es empujada por el hielo será pequeña e inversamente si la distancia es grande la pasta no soportará esta presión que va en aumento.


• La determinación del espaciamiento entre burbujas se efectúa por la norma ASTM C 457- 98. El método consiste en examinar bajo el microscopio una sección pulimentada de una muestra de concreto endurecido. Por conteo se obtiene la curva granulométrica, el espaciamiento y si se quiere se calcula el volumen de aire total. Este método inicialmente lento, en la actualidad se efectúa con presión y rapidez mediante aparatos integradores automáticos.


ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE EN EL MERCADO NACIONAL

• Air Mix 200Líquido en cilindros y baldes de 20 y 200 kilos. Fabricado por The Euclid Chemical Company, distribuye Química Suiza, Av. República de Panamá 2577.Telef. 211 4066, fax: 211 4050.

• EntrampaireLíquido en recipientes de 1,5 y de 55 galones. Producido por Chem Masters del Perú S.A. Importadora Técnica Industrial y Comercial S.A. Lima, Av. Industrial N° 765 Lima 1. Telef.: 336-8407 1 336-8407, fax: 336 8408.


• FroBe - SikaLíquido en galoneras de 5 kilos y en cilindros de 200 kilos. Producido por Sika Perú. Av. Los Frutales 665. Ate Vitarte.Lima, telef. 437 7055 6 437 5888 fax: 435 9541.

• Micro AirLíquido en tambores de 208 litros y a granel en producido por Master Builders Technologies (USA), distribuido por Unicón Carretera Panamericana Sur Km. 11.400. San Juan de Miraflores, telef. 276 3390, fax: 466 9947.


NORMAS SOBRE ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE

• EspecificacionesNTP 334.089-1999 Cementos. Aditivos incorporadores de aire en pastas, morteros y hormigón (concreto); especificaciones.

• Evaluación del aditivoASTM C 233-97 Standard test method for air-entraining admixtures for concrete.

ADITIVOS PARA EL CONCRETO• Espaciamiento de vacíos

ASTM C 457-98. Microscopical determination of parameters of the air-void system in herdened concrete.

Ensayos de volumen de aire (alternativos)• NTP 339.080-1981. Hormigón (concreto), Método por

presión para la determinación del contenido de aire en mezclas frescas, ensayo tipo hidráulico. NTP 339.081-1981. Hormigón (concreto), Método de Ensayo Volumétrico para determinar el contenido de aire del hormigón fresco.

• NTP 339.083-1981. Hormigón (concreto), Método por presión para la determinación del contenido de aire en mezclas frescas, ensayo tipo neumático.

ADITIVOS PARA EL CONCRETORECOMENDACIONES Y NORMAS

• La experiencia norteamericana está contenida en dos recomendaciones de buena práctica de Comité 306 del ACI y en normas para evaluación del concreto adoptadas por la ASTM.

Recomendaciones ACI; prescripciones de buena práctica constructiva.

• Cold weather concreting – ACI 306R-88• Standard specifications for cold weather concreting (ACI

306.1-90)

ADITIVOS PARA EL CONCRETONormas ASTM; para la evaluación del concreto sometido a ciclos de congelación y deshielo.

• ASTM C 666-97: Test method for resistance of concrete to rapid freezing and thawing.

• ASTM C 671-94: Test method for critical dilation of concrete specimens subjected to freezing.

• ASTM C 672/C 672-98: Test method for scaling resistance of concrete surfaces exposed to deicing chemicals.

• ASTM C 682-94: Practice for evaluation of frost resistance of coarse aggregates in air-entrained concrete by critical dilation procedures.


RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN• Las obras sujetas a ciclos de heladas y deshielo requieren

por lo general atender las siguientes condiciones:

• Apropiado diseño de la estructura, evitando zonas de acumulación de agua en las superficies horizontales y en la solución de continuidad con las verticales.

• Selección cuidadosa de agregados y formulación de la dosificación atendiendo a las regulaciones existentes.

ADITIVOS PARA EL CONCRETOFabricación

• Selección de aditivos apropiados• Dosaje estricto en la incorporación del aire• Acelerar el fraguado y el endurecimiento• Retardar la disminución de temperaturas

en el concreto.• Mezclado potente, con duración

suficientemente larga.• Acortar el plazo entre la mezcla y la

puesta en obra Vibración durante la colocación, evitando la exudación.

• Curado asegurando temperaturas del concreto a un mínimo de O°C, por lo menos durante siete días.


LAS NORMAS• El ASTM tiene tres normas para evaluar el desempeño del

concreto sujeto a la acción de ciclos de hielo/deshielo y una para calificar la actitud a la durabilidad de los agregados del concreto. La norma más usada es la ASTM C 666, que recoge una mayor experiencia. La norma ASTM C 672, se aplica para evaluar el comportamiento de concreto con aire incorporado, sujetos a la acción de las sales de deshielo.


• La norma ASTM C 671 aprecia el desempeño por la dilatación del concreto y la norma ASTM C 682 es un procedimiento para evaluar la actividad del agregado en la durabilidad del concreto en ciclos de hielo/deshielo, que hace uso de la norma ASTM C 671 para medir el desempeño. Todas las normas mencionadas requieren de equipos en los cuales pueda programarse las variaciones de temperatura, dentro de límites adecuados, con amplia capacidad para mantener los especimenes de prueba requeridos.


• Existen en el mercado aparatos especialmente diseñados para cada norma. Las mediciones en los concretos sometidos a ensayos se efectúan por registros computarizados. En el caso de la norma ASTM C 666 se determina el módulo elástico no destructivo del concreto, por el método de la frecuencia de resonancia.


• En Perú no se cuenta en la actualidad con equipos para pruebas de durabilidad según la norma ASTM. Sin embargo, al inicio de la década del 60' el Laboratorio Central de Caminos, del antiguo Ministerio de Fomento, tenía una instalación para pruebas de durabilidad según ASTM y el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la UNI contaba con un aparato para determinar la frecuencia de resonancia del concreto; equipos hoy retirados u obsoletos. Esta situación debiera ser motivo de reflexión, en especial por el monto de las inversiones efectuadas, en obras hidráulicas en altura.

ADITIVOS PARA EL CONCRETO• La Norma ASTM C 666-97 para evaluar la resistencia del

concreto a la acción rápida de los ciclos de heladicidad implica, la determinación de la resistencia a los especímenesde concreto a ciclos rápidamente repetidos de congelamiento y deshielo en el laboratorio mediante dos procedimientos:

Procedimiento A, congelamiento rápido en agua y Procedimiento B, congelamiento rápido en aire y deshielo en agua. Se pretende que ambos procedimientos se utilicen en la determinación de los efectos de variaciones en las propiedades del concreto y en la resistencia del concreto a los ciclos de congelamiento y deshielo especificados en el procedimiento particular.

ADITIVOS PARA EL CONCRETONinguno de los dos procedimientos pretende proporcionar una medida cuantitativa del desempeño, que se puede esperar para tipo específico de concreto.Los parámetros principales de esta norma son los siguientes:

• Especímenes: primas o cilindros Curado 28 días en agua a 20 ± 20°C

• Ciclos de hielo y deshielo en número de 300 de + 6°C a

- 18°C

• Duración de 4 a 6 horas


• Método A: helada y deshielo dentro del agua

• Método B: helada en el aire y deshielo en el agua

Evaluación:• Expansión• Frecuencia de resonancia• Las normas ASTM C 671 y C 682 no han

sido usadas extensivamente. Pese a su equipo comparativamente más económico y que permite procesar mayor cantidad de especimenes que con el equipo de la norma ASTM C 666, que requiere mayor capacidad de almacenamiento.


• Los procedimientos de la norma ASTM C 682 son extensos y complejos, en gran medida debido a los requerimientos para una amplia gama de condiciones potenciales de exposición. Se pretende que los agregados y el concreto "se mantengan bajo las condiciones de humedad representativas que se pueden esperar en la práctica". Sin embargo, se observa que los estados de humedad de los agregados que no sean secos o saturados son muy difíciles de mantener durante la preparación de los especimenes.


• La reproductibilidad de todos los resultados de las pruebas es probable que se vean afectados adversamente debido a la variabilidad en la humedad de los agregados".

• La norma ASTM C 671 se dice que "es adecuada para clasificar los concretos de acuerdo a su resistencia al congelamiento y deshielo para procedimientos de curado y condicionamiento definidos". Tanto la norma ASTM C 671 y la C 682 advierten que "el significado de los resultados en términos del desempeño potencial en la práctica dependerá del grado en que las condiciones reales puedan ser correlativas con aquellas empleadas en el laboratorio.

(*) Ing. Manuel Gonzales De La Cotera, Graduado de la Universidad Nacional de Ingeniería, Ex - Presidente Capitulo Peruano ACI, Director Ejecutivo ASOCEM(**) Continuación del trabajo publicado en el Nro. 20 de esta revista.

PROBLEMAS ESPECIALES EN LA CONSTRUCCIÓN

ESTUDIO SOBRE LAS EFLORESCENCIAS EN OBRA CONOCIDO COMO CALICHE

1º.- INTRODUCCIÓNEn general buscamos que la presente resistencia frente a esfuerzos mecánicos y a los agentes externos, y a la vez que ambos sean durables a lo largo del tiempo.En las obras de ladrillo en particular, buscamos que ésta presente solidez, inalterabilidad, durabilidad y belleza, cualidades que normalmente se consiguen en muy buena medida pero que a veces estas se ven atenuadas porque aparecen las eflorescencias, de modo que el ladrillo deja de ser ese elemento durable y resistente frente a los agentes externos, observándose que la obra ha cambiado a un color pálido y pobre pudiendo perder algunas de sus características físicas, solidez y durabilidad.

Las eflorescencias son manchas superficiales exteriores o abombamientos interiores de los revestimientos o muros, debidos a sales solubles que, arrastradas por el agua de amasado o de lluvia, precipitan al evaporarse ésta. Si el precipitado es en el exterior en forma de mancha se llama eflorescencia normal, y se producen cuando la red capilar está bien desarrollada y hay agua suficiente para arrastrar las sales, o bien la evaporación es moderada. Cuando la red capilar es escasa, hay poco agua disponible o la evaporación es muy intensa. Las sales precipitan a cierta distancia de la superficie, en depósitos que presionan la capa exterior y producen abombamientos. Si se forman en la zona de contacto entre la pared y el recubrimiento pueden provocar la caída de éste, ya que, generalmente, sufren grandes cambios dimensionales y expansiones por hidratación. Así el Na2SO4, estable por encima de 32,5 ºC, en presencia de humedad y a temperaturas inferiores a la citada pasa a sal hidratada con volumen cuatro veces mayores que la anhidra.

Las eflorescencias pueden ser debidas a cualquier sal soluble, pero las más frecuentes son las producidas por sulfato, nitratos y cloruros.Las sales más frecuentes así como las propiedades son las siguientes: SAL PROPIEDADES SOLUBILIDAD

(gr./100ml)

CaCO3 Aspecto de velo blanco(exudación). Provienen de la carbonatación del agua de cal. No peligrosa

0,0014

K2CO3 Producidas por la carbonatación de los álcalis libres del cemento. No peligrosas.

112,0

Na2CO3 7,1

CaSO4 Poco soluble, pero susceptible de expansionar por formación de etringita con los aluminatos del cemento.

0,209

Na2S04 Soluble, fácilmente cristalizable con expansión. Muy peligrosa. 19,5

K2SO4 Soluble, fácilmente cristalizable con expansión 12,0

MgSO4 Soluble, fácilmente cristalizable. Se presenta con escasa frecuencia. Todos los sulfatos solubles pueden dar lugar a la formación de etringita.

26,0

NaNO3

KNO3

Constituyen el salitre. Solubles, fácilmente cristalizables. Provienen de materia orgánica en descomposición. Son en nuestro medio muy comunes

NaCI Soluble, fácilmente cristalizable. Proviene de suelos o ambientes marinos.

35,7

CaCI2 Soluble, delicuescente. Proviene de aditivos o de reacciones del NaCI con la cal del mortero. Ataca a los pigmentos y favorece la formación de mohos.

59,5

Cualquiera de las sales solubles citadas que se halle presente en la obra puede producir eflorescencias. Salvo algunos casos específicos de contaminación exterior, lo normal es que las eflorescencias provengan del ladrillo, del mortero o de ambos, aunque como veremos los primeros tienen grandes probabilidades de ser los principales causantes de las eflorescencias.

2º.- ORIGEN DE LA EFLORESCENCIAS:Como hemos dicho antes, las sales y sobre todo los sulfatos, pueden provenir de distintos elementos, sobre los que se deben estudiar la potencialidad de eflorescer:

2.1.- Eflorescencias debidas al mortero:Las eflorescencias que pueda aportar el mortero en obras pueden provenir de:•El agregado•El cemento

El Agregado:Utilizado podría provocar eflorescencias por contenidos de sales solubles No es el caso para un agregado silicio lavado que está extento de tales sales.

Naturaleza química del agregadoAlgunos agregados naturales o artificiales pueden entrar en reacción química con los constituyentes del cemento, especialmente con los álcalis, dando origen a múltiples problemas originados por la reacción y expansión álcali-agregado.

El cemento:Para un mortero normal como el nuestro se utiliza un cemento que tiene unos contenidos de sales solubles escasísimo. El contenido total de álcalis Na2O+K2O no suele alcanzar el 1%.

El Na2O se encuentra fijado e inmovilizado en gran parte en forma de disolución sólida con el aluminato tricálcico C3A. También el K2O se encuentra fijado e inmovilizado en gran parte, sino en su totalidad, en forma de disolución sólida con el silicato dicálcico C2SPuede haber una parte muy pequeña de los óxidos alcalinos formando los correspondientes sulfatos.

NATURALEZA QUÍMICA DE LA PASTA

El aluminato Tricalcico un compuesto indeseable pero inevitable de la pasta es fácilmente atacado por soluciones de sulfato, en presencia del hidróxido de calcio y la humedad para formar sulfoaluminato de calcio. Los agentes más enérgicos son las soluciones de sulfato de sodio y magnesio.

El proceso químico mediante el cual los silicatos y aluminatos cálcicos así como el sulfato de calcio, que componen el cemento, reaccionan con el agua y parcialmente unos con otros, para formar la pasta se denominan genéricamente proceso de hidratación.Este proceso es extremadamente complejo, pudiendo continuar por meses o años.

En general los productos de hidratación del cemento son estables frente a las aguas ordinarias y a muchas soluciones.De no ser así el cemento no hubiese llegado a ser el importante material de construcción que es. Igualmente con algunas excepciones, son estables frente a la acción de bases y soluciones.El óxido de sodio y el oxido de potasio constituyen los álcalis en el cemento.

2.2.- Eflorescencias debidas al ladrillo:También se puede considerar que las eflorescencias aparecen por el hecho de usar ladrillos tanto de arcilla cocida como el de cemento, porque ambos ladrillos contienen elementos causantes de dicha eflorescencias como es el caso del salitre.

2.3.- Eflorescencia debida a los suelos:Las cercanías a zonas industriales y los próximos a zonas agrarias o que fueron terrenos de chacra con alta utilización de abonos que presentan alta concentración de sulfato de solubles. Estos ascienden por capilaridad a través de los muros de fundación y se evaporan en la zonas expuestas al aire dando lugar a eflorescencias y cripto florescencias.

De este tipo son también las producidas por nitratos procedentes de abono y humos orgánico o las producidas por cloruros en terrenos salinos.

DAÑOS POR PRESENCIA DE SALITRE Y HUMEDAD:

INTRODUCCIÓNLos materiales de construcción absorben agua proveniente de la lluvia, de filtraciones, de instalaciones sanitarias rotas, de condensación de humedad ambiente o de la humedad del terreno que asciende por zonas sin impermeabilizar o con impermeabilización deficiente.La captación de humedad en estos materiales produce alteración de sus características que pueden llegar a su destrucción.

JUSTIFICACIONEs explicar las razones del problema y argumentar.La presencia de humedad por capilaridad se debe a 2 razones principales.La Capilaridad.- Se denomina capilaridad a aquella que asciende por las paredes de un edificio desde sus cimientos. La humedad consigue avanzar por las paredes debido a que la gran mayoría de los materiales de construcción contienen pequeños poros. El ascenso de la humedad en las paredes se origina por una vinculación directa entre la tierra y la mampostería. Las piedras naturales, los ladrillos o los bloques de construcción fabricados con métodos industriales poseen, a similitud con una esponja, poros en los cuales la humedad pueden acceder.

La Electroósmosis.- La electroósmosis se define como el movimiento de un liquido bajo la influencia de un campo eléctrico, a través de una membrana porosa, el agua fluye desde el polo positivo al polo negativo, el carácter bipolar de las moléculas de agua permite que dicho fenómeno se produzcan de forman natural en muros.

IMPORTANCIA.- Es de nuestra valoración y trascendencia conocer este tipo de problemas; ya que en el futuro cuando nos proyectemos a edificar una obra civil tengamos la precaución y el conocimiento exacto del suelo en el cual se trabajara en la utilización de materiales de calidad garantizada, para evitar así la presencia de salitre y humedad en las obras civiles.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.-Cuando se construye una vivienda se lo aísla de la tierra por medio de capas impermeables horizontales y verticales. De esta manera la construcción tiene un potencial positivo propio con respecto a la tierra.

Con el transcurso del tiempo, tanto las capas impermeables verticales como las horizontales se deterioran por acción combinada de las condiciones climáticas, los movimientos de suelo y la acumulación de sales.

La humedad de la tierra tiene ahora la posibilidad de migrar a la mampostería, arrastrando las sales que se acumularán en ella.Esta migración se ve favorecida por la presión osmótica y por la capacidad de absorción de los materiales de construcción.

A) ¿CUAL ES LA SOLUCIÓN A LA HUMEDAD EN LOS MUROS POR CAPILARIDAD?

a) Solución:Electroósmosis Activab) Objetivos:Quitar el ascenso de la humedadSustituir los revestimientos afectadosEnfrentar con base científica al problema

MARCO TEORICO CIENTÍFICO

ANTECEDENTES DEL PROBLEMA.-El ascenso de la humedad en las paredes se origina por una vinculación directa entre la tierra y la mampostería. Las piedras naturales, los ladrillos o los bloques de construcción fabricados con métodos industriales poseen, a similitud con una esponja, poros en los cuales la humedad puede ascender (proceso llamado capilaridad).

BASE TEORICA.-

Base teórica de la Electroósmosis activa.- El sistema de electroósmosis activa se base en el principio físico-químico de la electroósmosis, el dispositivo emite una señal que invierte la polaridad entre el suelo y la pared, consiguiendo que la humedad cambie de dirección y descienda por el muro en lugar de ascender.

Base teórica de la capilaridad.- La capilaridad es una propiedad física del agua por la que ella puede avanzar a través de un canal minúsculo (desde unos milímetros hasta micras de tamaño). La capilaridad define el conjunto de fenómenos que tienen lugar en la interacción de líquidos y sólidos de pequeños espesor.

HIPOTESIS.-El proyecto de una hipótesis descriptiva y explicativa.El agua sube desde el suelo por la pared debido a la acción capilar. Se desarrolla de esta forma una diferencia de potencial eléctrico natural entre la pared y el suelo. Cualquier modificación ejercida sobre este fenómeno natural deprimirá la humedad ascendente.º

MEDIO AMBIENTE.-El equipo emite en una frecuencia de 141.7 KHerz, con una potencia máxima de 26 mW, lo cual lo hace totalmente inofensivo para cualquier género de vida (humana, vegetal o animal) y tampoco genera interferencias con ningún medio de comunicación o equipo eléctrico/electrónico, (como referencia podemos mencionar que emita 100 veces menos que un televisor y que a 30 cm. la emisión es indetectable).

INSTRUMENTOS.-Es donde se registra la información del problema. Es decir formularios, fichas, inventarios, wincha, etc.

GRACIAS. . .

IV Curso Titulacion Ing 2011 Completo

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