INTRODUCCIÓN GENERAL AL CONCRETO
El concreto es un material durable y
resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede
adquirir cualquier forma. .Esta combinación de características es la razón
principal por la que es un material de construcción tan popular para
exteriores.
Ya sea
que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un
paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada
delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde
vivimos.
En la
forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar,
proporcionando un sendero confortable hacia la puerta.
Además
de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y
caminos, el concreto también es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar
la superficie adecuada para un patio.
El
concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres
componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente
se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo.
Al
mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de
concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado
por el aire.
La
mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa
plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero
gradualmente pierde esta característica hasta que al cabo de algunas horas se
torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de
un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente
resistente que es el concreto endurecido.
La
representación común del concreto convencional en estado fresco, lo identifica
como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados,
dispersos en una matriz viscosa constituida por una pasta de cemento de
consistencia plástica. Esto significa que en una mezcla así hay muy poco o
ningún contacto entre las partículas de los agregados, característica que
tiende a permanecer en el concreto ya endurecido.
Consecuentemente
con ello, el comportamiento mecánico de este material y su durabilidad en
servicio dependen de tres aspectos básicos:
Las
características, composición y propiedades de la pasta de cemento, o matriz
cementante, endurecida.
La
calidad propia de los agregados, en el sentido más amplio.
La
afinidad de la matriz cementante con los agregados y su capacidad para trabajar
en conjunto.
En el
primer aspecto debe contemplarse la selección de un cementante apropiado, el
empleo de una relación agua/cemento conveniente y el uso eventual de un aditivo
necesario, con todo lo cual debe resultar potencialmente asegurada la calidad
de la matriz cementante.
En cuanto
a la calidad de los agregados, es importante adecuarla a las funciones que debe
desempeñar la estructura, a fin de que no representen el punto débil en el
comportamiento del concreto y en su capacidad para resistir adecuadamente y por
largo tiempo los efectos consecuentes de las condiciones de exposición y
servicio a que esté sometido.
Finalmente,
la compatibilidad y el buen trabajo de conjunto de la matriz cementante con los
agregados, depende de diversos factores tales como las características físicas
y químicas del cementante, la composición mineralógica y petrográfica de las
rocas que constituyen los agregados, y la forma, tamaño máximo y textura
superficial de éstos.
De la
esmerada atención a estos tres aspectos básicos, depende sustancialmente la capacidad
potencial del concreto, como material de construcción, para responder
adecuadamente a las acciones resultantes de las condiciones en que debe prestar
servicio. Pero esto, que sólo representa la previsión de emplear el material
potencialmente adecuado, no basta para obtener estructuras resistentes y
durables, pues requiere conjugarse con el cumplimiento de previsiones
igualmente eficaces en cuanto al diseño, especificación, construcción y
mantenimiento de las propias estructuras.
CEMENTOS RECOMENDABLES POR
SUS EFECTOS EN EL CONCRETO
Las
condiciones que deben tomarse en cuenta para especificar el concreto idóneo y
seleccionar el cemento adecuado para una obra, pueden determinarse por la
indagación oportuna de dos aspectos principales:
1) las características
propias de la estructura y de los equipos y procedimientos previstos para
construirla.
2) las
condiciones de exposición y servicio del concreto, dadas por las
características del medio ambiente y del medio de contacto y por los efectos
previsibles resultantes del uso destinado a la estructura.
Existen
diversos aspectos del comportamiento del concreto en estado fresco o
endurecido, que pueden ser modificados mediante el empleo de un cemento
apropiado, para adecuar los a los requerimientos específicos dados por las
condiciones de la obra. Las principales características y propiedades del
concreto que pueden ser influidas y modificadas por los diferentes tipos y
clases de cemento, son las siguientes:
·
Cohesión y
manejabilidad
·
Concreto
Pérdida de revenimiento fresco
·
Asentamiento y
sangrado
·
Tiempo de
fraguado
·
Adquisición de
resistencia mecánica
·
Concreto
Generación de calor endurecido
·
Resistencia al
ataque de los sulfatos
·
Estabilidad
dimensional (cambios volumétricos)
·
Estabilidad
química (reacciones cemento-agregados)
En
algunos aspectos la influencia del cemento es fundamental, en tanto que en
otros resulta de poca importancia porque existen otros factores que también
influyen y cuyos efectos son más notables. No obstante, es conveniente conocer
y tomar en cuenta todos los efectos previsibles en el concreto, cuando se trata
de seleccionar el cemento apropiado para una obra determinada.
EFECTOS EN EL CONCRETO
FRESCO
COHESIÓN Y MANEJABILIDAD
La
cohesión y manejabilidad de las mezclas de concreto son características que
contribuyen a evitar la segregación y facilitar el manejo previo y durante su
colocación en las cimbras. Consecuentemente, son aspectos del comportamiento
del concreto fresco que adquieren relevancia en obras donde se requiere manipular
extraordinariamente el concreto, o donde las condiciones de colocación son
difíciles y hacen necesario el uso de bomba o el vaciado por gravedad.
Prácticamente,
la finura es la única característica del cemento que puede aportar beneficio a
la cohesión y la manejabilidad de las mezclas de concreto, por tanto, los
cementos de mayor finura como el portland tipo III o los portland-puzolana
serían recomendables en este aspecto. Sin embargo, existen otros factores con
efectos más decisivos para evitar que las mezclas de concreto segreguen durante
su manejo y colocación. Entre tales factores puede mencionarse la composición
granulométrica y el tamaño máximo del agregado, el consumo unitario de
cementante, los aditivos inclusores de aire y el diseño de la mezcla de
concreto.
ASENTAMIENTO Y SANGRADO
En cuanto el concreto queda en reposo,
después de colocarlo y compactarlo dentro del espacio cimbrado, se inicia un
proceso natural mediante el cual los componentes más pesados (cemento y
agregados) tienden a descender en tanto que el agua, componente menos denso,
tiende a subir. A estos fenómenos simultáneos se les llama respectivamente
asentamiento y sangrado, y cuando se producen en exceso se les considera
indeseables porque provocan cierta estratificación en la masa de concreto,
según la cual se forma en la superficie superior una capa menos resistente y
durable por su mayor concentración de agua. Esta circunstancia resulta
particularmente inconveniente en el caso de pavimentos de concreto y de algunas
estructuras hidráulicas cuya capa superior debe ser apta para resistir los
efectos de la abrasión mecánica e hidráulica.
¿POR QUÉ 28 DÍAS?
La edad de 28 días se eligió en los momentos en que se comenzaba a estudiar
a fondo la tecnología del concreto, por razones técnicas y
prácticas. Técnicas porque para los 28 días ya el desarrollo de resistencia
está avanzado en gran proporción y para la tecnología de la construcción
esperar ese tiempo no afectaba significativamente la marcha de las obras.
Prácticas porque 28 días es un múltiplo de los días de la semana y evita
ensayar en día festivo un concreto que se vació en días laborables. Pero las
razones técnicas han cambiado sustancialmente porque con los métodos
constructivos actuales 28 días puede significar un decisivo adelanto de la obra
por encima de los volúmenes de concreto cuya calidad no se conoce.
La velocidad de ganancia de resistencia
mecánica del concreto
depende de numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros
concretos. De esas variables, la más importante puede ser la composición
química del cemento, la misma finura, la relación agua cemento, que cuanto más
baja sea favorece la velocidad, la calidad intrínseca de los agregados, las
condiciones de temperatura ambiente y la eficiencia de curado. Esto hace que
los índices de crecimiento de la resistencia no pueden ser usados en
forma segura o precisa con carácter general para cualquier concreto.
Todos los comportamientos de la resistencia
mecánica del concreto han llevado a conocer día a día la
naturaleza del concreto:
El concreto es una masa endurecida que por su propia naturaleza es
discontinua y heterogénea. Las propiedades de cualquier sistema
heterogéneo dependen de las características físicas y químicas de los
materiales que lo componen y de las interacciones entre ellos. Con base en lo
anterior, la resistencia del concreto depende principalmente de la resistencia
e interacción de sus fases constituyentes:
– La resistencia de la
pasta hidratada y endurecida (matriz).
– La resistencia de las
partículas del agregado.
– La resistencia de la
interface matriz-agregado.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL CONCRETO
CONTENIDO DE
CEMENTO
El cemento es el material más activo de la mezcla de concreto, por tanto
sus características y sobre todo su contenido (proporción) dentro de la mezcla
tienen una gran influencia en la resistencia
del concreto a cualquier edad. A mayor contenido de cemento se
puede obtener una mayor resistencia y a menor contenido la resistencia del
concreto va a ser menor.
RELACIÓN
AGUA-CEMENTO Y CONTENIDO DE AIRE
En el año de 1918 Duff Abrams formuló la conocida “Ley de Abrams”, según la
cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto
completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la
relación agua-cemento. Este es el
factor más importante en la resistencia del concreto:
Donde:
A= Contenido de agua en la mezcla en kg
C= Contenido de cemento en la mezcla en kg
De acuerdo con la expresión anterior, existen dos formas de que la relación
agua-cemento aumente y por tanto la resistencia
del concreto disminuya: aumentando la cantidad de agua de la
mezcla o disminuyendo la cantidad de cemento. Esto es muy importante tenerlo en
cuenta, ya que en la práctica se puede alterar la relación agua-cemento por
adiciones de agua después de mezclado el concreto con el fin de restablecer asentamiento o aumentar el
tiempo de manejabilidad, lo cual va en detrimento de la resistencia del concreto y
por tanto esta práctica debe evitarse para garantizar la resistencia para la
cual el concreto fue diseñado.
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