TRANSPORTE Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

ING. JULIO RIVERA FEIJOO

Ingeniero Civil Graduado de la Universidad Nacional de Ingeniería,

Magíster en Ciencias de la Universidad Nacional de Ingeniería con Mención en Estructuras

Premio Nacional de Ingeniería «Santiago Antúnez de Mayolo» 1986 CIC-CDL-CIP

Ex – Presidente del Capítulo de Ingeniería Civil

Ex – Presidente del Capítulo Peruano ACI 1989 – 1990

Profesor Principal de la Universidad Nacional de Ingeniería y Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas

Consultor en Ingeniería

Decano Nacional de Colegio de Ingenieros del Perú 2001-2002

TRANSPORTE Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

1. MEZCLADO Se debe utilizar el equipo y métodos que sean capaces de mezclar eficazmente los materiales de concreto que tengan el mayor tamaño de agregado especificado, para producir mezclas uniformes con el menor revenimiento que sea práctico para el trabajo. Para la operación de mezclado, el agua deberá ingresar antes que el cemento y los agregados y continuará fluyendo hasta que transcurra la cuarta parte del tiempo mezclado. La medición del cemento, agua y agregados deberá ser en peso, la máxima tolerancia para la colocación del agua total, incluida el agua libre de los agregados, es según el ASTM C94 de + 3% Y en la relación agua-cemento (a/c) de + 0.02. Es preferible que el cemento se cargue junto con los otros agregados, pero debe entrar después de que aproximadamente el 10% del agregado haya entrado en la mezcladora. El material de una tanda no deberá comenzar a ingresar a la mezcladora antes de que la totalidad de la anterior haya sido descargada. El cemento deberá ser mezclado en cantidades para empleo inmediato. El concreto cuyo fraguado ya se ha iniciado en la mezcladora no deberá ser remezclado ni utilizado. 1.1. Tiempo de Mezclado El tiempo de mezclado debe basarse en la capacidad de la mezcladora para producir un concreto uniforme, para tal fin se debe seguir las indicaciones del fabricante de la mezcladora, algunas especificaciones usuales son las de 1 minuto por yarda cúbica más 1/4 de minuto por cada yarda adicional de capacidad (ver fig. 1). El tiempo de mezclado debe medirse a partir del momento en que todos los ingredientes estén dentro de la mezcladora. 1.2 Temperatura de la Mezcla Es importante que las temperaturas máximas y mínimas del concreto sean controladas. Los concretos mezclados, colocados y curados a elevadas temperaturas, normalmente desarrollan una resistencia inicial más alta que los producidos y curados a temperaturas normales, pero a los 28 días o después, la resistencia es, por lo general, más baja (ver fig. 2). El agua tiene una gran influencia en las propiedades del concreto, por consiguiente debe existir un cierto control en la temperatura del concreto ya que se ha visto que su cantidad está influenciada por el nivel de temperatura. En la fig. 3 se puede observar claramente el efecto de la temperatura del concreto en el revenimiento.

Fig. 1 Resultados de ensayos de tiempo de Fig. 2 La resistencia al primer día se incrementa con el Mezclado hechos en mezcladora de 4 y d3 aumento de la temperatura de curado, pero la

resistencia a los 28 días disminuye con el aumento de la temperatura de curado. Referencia “Structures and Physical Properties of Cement Pastes” (Verbeck and Helmuth, Simposio Japonés)

De todos los ingredientes del concreto, el agua de mezclado tiene el mayor efecto por unidad de peso en la temperatura del concreto, ya que tiene un calor específico que equivale a 4 ó 5 veces el del cemento o el del agregado y es más fácil controlar la temperatura del agua que la del resto de los componentes. El uso de hielo como parte del agua de mezclado resulta altamente efectivo para reducir la temperatura del concreto ya que sólo con derretirse absorbe calor a razón de 80 cal/g. la cantidad de hielo añadida no debe exceder los requerimiento del agua total. Se pueden utilizar las siguientes ecuaciones para el cálculo de las temperaturas del concreto recién mezclado. SIN HIELO T = 0.22 (Ta Wa + Tc Wc) + Tw Ww + Twa Wwa 0.22 (Wa+ Wc)+ Ww + Wwa CON HIELO T = 0.22(TaWa + Tc Wc) + (Ww - Wi)Tw + WwaTa-79.6Wi . 0.22 (Wa + Wc) + Ww + Wi + Wwa 0.22 (Wa+Wc )+ Ww + Wi - Wwa Donde: T : Temperatura del concreto recién mezclado en grados 4ºC. Ta, Tc, Tw : Temperatura del agregado, del cemento y del agua de mezclado en ºC. Wa, Ww, Ww, Wwa, Wi : Peso del agregado, del cemento, del agua del mezclado, del agua libre en el agregado y del hielo en Kg. Es conveniente también con fines de reducir la temperatura, mantener el agregado tan frío como sea posible por ejemplo manteniéndolo a la sombra o rociándolos de una manera pareja.

Fig. 3a: Efectos de la temperatura del Fig. 3b: A edades tempranas, mientras concreto en el revenimiento y en el mayor sea la temperatura de curado, agua requerida con objeto de cambiar mayor será la resistencia. Sin embargo, dicho requerimiento altas temperaturas de curación pueden causar resistencia relativamente bajas en edades posteriores.

También se debe tener en cuenta la posibilidad de climas fríos, ya que debe esperarse un descenso de temperatura del concreto durante la entrega, el Instituto Sueco para Investigaciones del Cemento y el Concreto nos da las siguientes formulas que miden el descenso de la temperatura para un lapso de una hora de tiempo de entrega para:

Camiones de volteo cubiertos: T = 0.10 (tr - ta) Camiones de volteo abiertos: T = 0.20 (tr - ta) Mezcladora de tambor giratorio: T = 0.20 (tr - ta)

T: Descenso de la temperatura (ºC) este valor debe sumarse a tr, a fin de determinar la temperatura

requerida para el concreto en planta. tr: Temperatura requerida para el concreto en la obra, ºC. ta: Temperatura ambiente del aire, ºC.

1.3 Retemplado Podrá agregarse pequeñas cantidades de agua de retemplado para lograr el revenimiento deseado para compensar la pérdida de revenimiento como resultado de demoras en la entrega o en la colocación pero sin excederse en la relación agua-cemento del diseño. 1.4 Aditivo Los aditivos químicos deberán ser incorporados a la mezcladora en forma de solución, empleando de preferencia, equipo dispersante mecánico. La solución deberá ser considerada como parte del agua del mezclado. Cuando se use dos o más aditivos, estos deberán ser colocados separadamente. La incorporación de los aditivos retardado res deberá complementarse dentro de los 90 segundos de finalizada la adición del agua al cemento, o antes de comenzar los últimos tres cuartos del tiempo de mezclado requerido, cualquiera de las dos que ocurra primero. 2. TRANSPORTE El concreto puede ser transportado por diversos equipos y métodos, todos ellos deben prevenir la segregación

y pérdida de materiales garantizando una adecuada calidad del concreto. 2.1. Mezclado y transporte en camiones de tambor giratorio Algunas especificaciones limitan el tiempo de mezclado a un máximo de 1.5 horas a partir del momento en que el cemento haya entrado en el tambor y hasta que termine la descarga, otro método de especificación es no poner límites, mientras no se exceda el agua de mezclado especificada, no se agregue agua de retemplado o mientras el concreto conserve propiedades físicas plásticas satisfactorias, consistencia y homogeneidad para su colocación y consolidación, esta manera es preferida cuando el concreto tiene temperatura fresca o cuando no hace calor.

CONCRETO MEZCLADO EN CAMION: Cuando el tambor se está cargando, debe girarse a la velocidad designada por el fabricante y después de cargarse totalmente el camión debe mezclar los componentes empleando entre 70 y 100 revoluciones. El volumen absoluto total de todos los ingredientes no debe exceder el 63% de la capacidad del tambor.

CONCRETO DOSIFICADO EN SECO: Los materiales secos se transportan a la obra en el tambor y el agua de mezclado se lleva por separado. El agua se agrega a presión y el mezclado se competa con las usuales 70 y 100 revoluciones. En general se logran mayores tiempos de espera. Sin embargo, la humedad libre de los agregados provoca algo de hidratación en el cemento.

2.2 Transporte de concreto mezclado en planta En este caso el camión sólo sirve como unidad agitadora de transporte. El tambor se gira a velocidad de carga durante la carga y luego se reduce a velocidad de agitación o se detiene después de completar la carga. El tiempo transcurrido para la descarga del concreto es igual al descrito en 2.1 y el volumen transportado puede aumentar hasta el 80% de la capacidad del tambor. 2.3 Otros métodos Las fajas transportadoras deberán tener una pendiente que no origine segregación o pérdida del concreto. Durante el transporte el concreto deberá ser protegido contra el secado. Las canaletas de transporte deberán ser de metal y con una pendiente que no exceda la relación 1 vertical a 2 horizontal, ni sea menor de la relación 1 vertical a 3 horizontal. Cuando el transporte es por bombeo la pérdida de asentamiento del concreto no deberá exceder de 50mm.

FIG. 4 PROCEDIMIENTO ADECUADO EN LA DESCARGA DEL CONCRETO

2.4 Descarga El concreto mezclado deberá ser adecuadamente descargado sobre los camiones de transporte o fajas transportadoras. En la fig. 4 se puede apreciar las formas correctas de esta operación. FIG. 4.

PROCEDIMIENTO ADECUADO EN LA DESCARGA DEL CONCRETO 3. COLOCACION Deberá preverse suficiente capacidad de colocación, mezclado y transporte, de manera que el concreto pueda mantenerse plástico y libre de juntas frías mientras se coloca. Debe colocarse en capas horizontales que no excedan de 50 cm de espesor. Para construcciones monolíticas, cada capa debe colocarse cuando la capa subyacente todavía responda a la vibración, y las capas deben ser lo suficientemente poco profundas como para permitir su unión entre si, mediante una vibración apropiada. Se deberá evitar la segregación del concreto durante la colocación del mismo. En las figuras 5, 6, 7 y 8 se muestran las formas adecuadas de colocar el concreto bajo diferentes condiciones de las obras, así como también los errores más frecuentes que se cometen en algunas obras. Deberá transcurrir cierto tiempo después del vaciado de columnas y muros esperándose al menos hasta que el concreto de ellos pase del estado plástico al sólido antes de vaciar los elementos horizontales que apoyan en ellos. 3.1 Precauciones en Climas Severos. En épocas lluviosas deberá eliminarse el agua acumulada en las zonas donde se colocará el concreto fresco y se cubrirá el área de trabajo con coberturas adecuadas hasta que el concreto frague. De acuerdo al ACI 306-88 (Cold Weather Concreting) se define que el "clima frío" cuando por mas de 3 días consecutivos existen las siguientes condiciones: 1) el promedio diario de la temperatura del aire es menor que 5aC y 2) la temperatura del aire no es mayor a 10º C por mas de la mitad de un período de 24 horas. El promedio diario de la temperatura del aire es el promedio de la mayor y menor temperaturas que ocurren durante el período de media noche a medio día. En climas fríos, la temperatura del concreto en el momento de su colocación debe ser:

Mayor a 13º C si el espesor de los elementos es menor a 30 cm Mayor a 10º C si el espesor está entre 30 y 90 cm Mayor a 7º C si el espesor está entre 90 y 180 cm

Antes de la colocación del concreto deberá retirarse la nieve, granizo o hielo de las armaduras, encofrados y superficies donde se vaciará el concreto. En climas cálidos deberá regarse con agua fría los encofrados, armaduras y superficies donde se vaciará el concreto, el mismo que preferentemente será colocado en la noche. 4. CONSOLlDACION Inmediatamente después de colocado el concreto, este deberá ser consolidado hasta alcanzar la máxima densidad, lograr una masa uniforme y adecuada colocación en los encofrados, alrededor del refuerzo elementos embebidos. Esta consolidación deberá iniciarse tan pronto como el concreto sea colocado, operación que debe efectuarse antes que el concreto inicie su proceso de fraguado. En la figura 9 se observa que el tiempo disponible para esta operación depende del tipo de cemento y de la temperatura del concreto.

FIG. 5 METODOS CORRECTOS O INCORRECTOS

DE COLOCACIÓN DE CONCRETO

FIG. 6: METODOS CORRECTOS E INCORRECTOS

DE COLOCACIÓN DE CONCRETO

FIG. 7: CONTROL DE LA SEGREGACIÓN DEL CONCRETO

EN EL EXTREMO DE LA BANDA TRANSPORTADORA

FIG. 8: VACIADO DE CONCRETO MEDIANTE

TUBO DE DESCARGA VERTICAL

La consolidación puede ser manual, por vibración y por fuerza centrífuga. 4.1 Consolidación manual Es aplicable sólo a mezclas con asentamientos mayores de 10 cm., especialmente en secciones estrechas o con grandes concentraciones de refuerzo. Se usará varillas metálicas de sección circular con uno de sus extremos en forma de semiesfera, que se introducirán en la altura total de la capa compactada alcanzando a unirla al concreto de la capa inferior. 4.2 Consolidación por vibración Este es el procedimiento más recomendable, con el que se logra mejores niveles de compactación. Las capas de mezcla a vibrarse deben estar entre 10 cm y 50 cm., con tiempos de vibrado de 3 a 15 segundos cada 30 ó 45 cm.

FIG. 9 EFECTO DEL TIPO DE CEMENTO Y LA TEMPERATURA EN EL FRAGUADO DEL CONCRETO

El equipo tendrá una frecuencia no menor de 7,000 RPM. Este equipo no deberá ser empleado para mover el concreto ni entrar en contacto con el encofrado. Los vibradores podrán tener motores eléctricos a gasolina o accionados por aire comprimido. Estos últimos no son recomendables en zonas en las que la temperatura ambiente es cercana a 0 ºC. Existen tres tipos de vibración: internos, externos y vibradores de superficie.

VIBRADORES INTERNOS.- Son los más efectivos porque al estar sumergidos en el concreto fresco le transmite toda su energía (ver fig. 10). Estos vibradores trabajan a frecuencias de cinco a diez mil RPM. Las cabezas vibrantes varían en diámetro de 3/4". Estos vibradores deben introducirse en todo el espesor de la capa penetrando 3 a 5 centímetros en la inferior, a fin de eliminarse las juntas de vaciado. Cuando se retiren debe hacerse lentamente a la velocidad aproximada de 8 cm/seg. La vibración debe suspenderse cuando comience a aparecer en la superficie una capa de agua o mortero con apariencia brillante. Los vibradores nos deben ser empleados para mover lateralmente el concreto. No se recomienda este tipo de vibradores en losas de menos de 15 cm de espesor cuando el concreto es de consistencia seca ni de 10 cm de espesor cuando el concreto es de consistencia fluida

VIBRADORES EXTERNOS O DE ENCOFRADOS.- Estos vibradores se fijan a la parte exterior del encofrado mediante mordazas, el mismo que absorbe parte de la energía. Se deben usar solo en los casos en que no sea posible consolidar el concreto por otro procedimiento, además siempre deben colocarse en las zonas en que el encofrado está en contacto con el concreto.

VIBRADORES DE SUPERFICIE.- Se usan generalmente para compactar losas, pisos y pavimentos ya que dejan de ser efectivos cuando el espesor es mayor de 30 cm. Pueden ser en forma de planchas, generalmente de 1 metro cuadrado con un motor encima que tiene entre 3 a 6 mil RPM. Sin embargo, las más usados son las reglas vibradores, generalmente uno por cada dos metros de regla. La frecuencia está en el orden de 4,000 RPM cuando son halados a mano y de 3,000 RPM cuando son operados mecánicamente.

4.3 Vibración de túneles El concreto de los arcos y paredes del revestimiento de Túneles deberá compactarse, de preferencia empleando vibradores de encofrados, complementándose, cuando sea posible con vibradores internos. Los vibradores de encofrados deben colocarse cerca del punto de entrega de la tubería de descarga y operar por períodos cortos de vibrado durante el vaciado del concreto, hasta que el arco esté casi lleno y justo hasta antes del retiro de la tubería de descarga, a fin de evitar el asentamiento y flujo del concreto del arco sin posterior posibilidad de relleno del mismo. 4.4 Revibración Es la vibración adicional de un concreto parcialmente endurecido ya consolidado, y mientras que el concreto se encuentre en rango plástico. La revibración permite eliminar las grietas formadas por asentamiento y de los defectos internos debido a la exudación, elimina también las burbujas de aire y/o agua que puedan haber quedado entre los agregados o bajo el acero de refuerzo. La revibración permite un incremento aproximado en la resistencia del concreto del 15% de f´c. El mayor inconveniente además del costo adicional es que el aspecto del concreto puede lucir manchado en el caso de concretos cara vista. 5. CURADO DEL CONCRETO El curado tiene por finalidad mantener en el concreto el contenido de agua adecuado para alcanzar la máxima hidratación del cemento. El concreto deberá ser curado por lo menos los 7 primeros días después de su colocación en el caso de concreto de alta resistencia inicial este tiempo podrá reducirse a 4 días, si se usa cemento tipo 1 P ó 1 PM el tiempo será de 10 días, pero en ninguno de los casos el curado se suspenderá antes que el concreto de las probetas curadas bajo condiciones de obra alcancen una resistencia del 70% de la resistencia especificada. La excesiva evaporación de agua desde el vaciado del concreto fresco, puede retardar significativamente el proceso de hidratación del cemento en edades tempranas. La pérdida de agua también causa contracciones en el concreto, creando así esfuerzo de tensión en la superficie de secado. Si estos esfuerzos se desarrollan después que el concreto ha alcanzado una resistencia adecuada, pueden ocurrir grietas superficiales debidas a la contracción por secado. El proceso de hidratación del cemento en una mezcla de concreto es función de la temperatura del medio

ambiente. Se sabe que a temperaturas muy bajas 5º C o menos el desarrollo de resistencias se ve retrasado seriamente.

Las temperaturas altas incrementan notablemente la velocidad de hidratación del cemento, dándose el caso de que es posible obtener la resistencia esperada a 28 días, luego de unas cuantas horas de inmersión del concreto en agua en ebullición. Sin embargo, es también conocido que someter el concreto a temperaturas muy altas (60º C o más) durante el endurecimiento inicial, trae como consecuencia resistencias a edades tardías menores que las obtenidas curando el concreto a 21º C. En la fig. 11 se muestra la gran importancia que tiene la operación de curado, se observa claramente que el dejar de efectuar la operación de curado hace que la resistencia a la compresión disminuya considerablemente.

5.1 Métodos de curado Básicamente existen tres sistemas de curado que permiten mantener cierto nivel de humedad en el concreto:

- Curado con agua. - Uso de materiales sellantes o de compuestos curadores líquidos. - Curado a vapor.

5.1.1 Curado con agua

Dentro de este sistema se contemplan varios procedimientos:

a. Por inmersión: es el método que produce los mejores resultados, pero presenta inconvenientes de tipo práctico, pues implica inundar o sumergir completamente el elemento de concreto.

b. Mediante el empleo de rociadores o fumigadoras: Con este método se consiguen buenos

resultados y es fácil de ejecutar. Tiene el inconveniente de la intermitencia que puede conducir a un curado deficiente.

c. Coberturas húmedas: Estos tejidos como el yute, mantienen la humedad en superficies tanto

verticales como horizontales, pero deben ser humedecidos periódicamente, con el riesgo de que si no se mantiene el nivel de humedad el curado es deficiente. Además, presentan el problema de absorber, eventualmente el agua útil del concreto.

d. Curado con arena, tierra o aserrín: Se emplea con algún éxito el curado mediante el cubrimiento del

concreto con alguno de los citados materiales; es muy útil cuando se presentan vientos fuertes. Tiene, además de los inconvenientes de los tejidos como el yute, el problema de que puede manchar el concreto o deteriorarlo como sucede con aserrín proveniente de maderas con alto contenido de ácido tánico.

5.1.2 Materiales sellantes Incluye esta categoría las láminas y los compuestos curado res líquidos que forman membrana, a continuación se describen algunos:

a. Películas de plástico: Son livianas y se extienden fácilmente en superficies horizontales; en elementos verticales es más complicada su utilización. La película de plástico debe tener un espesor mínimo de 0.1 mm

b. Papel impermeable: su uso es similar al de las películas de plástico. Cuando se usa papel para

cubrir placas debe proveerse cierta holgura para que sobresalga de las mismas; además, se hace necesario colocar en los bordes materiales pesados (arena, tablas, etc.) para evitar que el viento lo desplace.

c. Compuestos de Curado: Los compuestos de líquidos de curado que forman membrana deben

cumplir las especificaciones de la Norma ASTM C309-81. Entre las materias primas que normalmente se usan en la fabricación de compuestos de curado se pueden citar: cera, resinas, caucho dorado y disolventes altamente volátiles. Dichos compuestos deben estar diseñados de tal manera que formen un sello poco tiempo después de haber sido aplicados; además, no deben reaccionar con la pasta de cemento.

Fig. 12 Comparación de Compuestos Curadores

Basados en Diferentes Tipos de Materiales Normalmente se le adiciona un pigmento (blanco, gris, rojo...) a dichos compuestos de curado, con el fin de provocar la reflexión de los rayos solares; además el pigmento hace visible el compuesto al aplicador, facilitándole el control de cubrimiento. Los compuestos que forman membrana normalmente se aplican con fumigadora manual o rociadores mecánicos, se recomienda aplicarlos en dos capas, la segunda de los cuales deben aplicarse en dirección perpendicular a la primera para garantizar la uniformidad del sello. El momento óptimo para la aplicación de los compuestos líquidos es aquél en que se observa que ha desaparecido el agua libre de la superficie del concreto, aunque sin demorar la aplicación tanto que el compuesto sea absorbido por los poros superficiales del concreto. En condiciones ambientales críticas: alta temperatura, además de prever la utilización de barreras para el viento y pantallas que proporcionen sombra, se debe combinar el curado con agua con la aplicación del compuesto líquido. El procedimiento incluye rociar agua continuamente sobre la superficie del concreto por un lapso aproximado de 2 horas y proceder luego a aplicar el compuesto curador líquido.

5.1.3 Curado a vapor El curado a vapor puede ser usado con ventaja cuando es importante ganar resistencia inicial en el concreto o cuando se requiera de calor adicional para completar la hidratación, como es el caso de concretos en climas fríos. Actualmente se usan dos métodos de curado a vapor para ganar resistencia inicial en el concreto: curado a vapor a la presión atmosférica (para estructuras vaciadas en sitio o unidades de concreto prefabricadas) y curado a vapor en autoclaves a altas temperaturas (para pequeñas unidades prefabricadas). Un ciclo de curado a vapor consiste de: (1) una demora inicial previa al vapor; (2) un período de incremento de temperatura; (3) un período de mantenimiento de la temperatura máxima constante; y (4) un período de decrecimiento de temperatura. En la fig. 13 se presenta el ciclo típico de curado a vapor. El curado a vapor a la presión atmosférica se hace en una cámara de vapor u otro cerramiento para minimizar las pérdidas de calor y humedad. Frecuentemente se usan lonas para formar estos cerramientos. La aplicación de vapor dentro del cerramiento debe ser demorado al menos dos horas después de la colocación final del concreto para permitir algún endurecimiento del concreto recientemente colocado. Sin embargo, un período de demora de 4 a 5 horas previo al vapor, alcanzará la máxima resistencia inicial como se muestra en la fig. 14. La resistencia no se incrementará significativamente si la temperatura máxima se eleva de 65 a 80º C. Las temperaturas de vapor máximas arriba de 80º C deben ser evitadas, ellas son antieconómicas y pueden resultar en una indebida reducción de la resistencia última.

FIG. 14 RESISTENCIA A LAS 18 HORAS DE

CONCRETO CURADO A VAPOR

FIG. 15 RALACIÓN ENTRE LA CONTRACCIÓN, EL CONTENIDO DE CEMENTO Y EL CONTENIDO DE AGUA

FIG. 16 EFECTO DEL CURADO DEL CONCRETO SOBRE LA CONTRACCIÓN PLÁSTICA

Las velocidades excesivas en el incremento o decremento de temperatura durante el curado a vapor deben ser evitadas para prevenir cambios de volumen que dañen al concreto. Las temperaturas en los cerramientos que rodean al concreto no deben ser aumentadas ni disminuidas en más de 22º C/ hora. La máxima temperatura de vapor en el cerramiento debe ser mantenida hasta que la resistencia deseada para el concreto se haya alcanzado. El tiempo requerido depende de la mezcla del concreto y la temperatura de vapor. 5.2 Protección contra la Fisuración Plástica Los agregados del concreto tienden a asentarse por acción de la gravedad, originalmente un ascenso a la superficie de la lechada de cemento. A este fenómeno denominado EXUDACION, se acentúa con la temperatura de concreto. En la fig. 15 se observa que el componente del concreto que más influye en la contracción por secado es el agua. En la fig. 16 se observa que el grado de curado y velocidad también tienen mucha influencia. Cuando la temperatura es elevada o existen fuertes vientos y la humedad relativa no es elevada, la velocidad de evaporación es mayor que la exudación, originando tensiones superficiales de tracción que producen la fisuración del concreto. Esta fisuración plástica es muy peligrosa en losas no protegidas, principalmente cuando la evaporación es mayor de 0.5 Kg/m2/hora. En la fig. 17 se presenta un gráfico que permite evaluar el grado de evaporación del agua superficial del concreto. Las fisuras plásticas se presentan en forma desordenada con profundidades de hasta 0.5 cm y de 0.2 a 0.3 cm de ancho. En el cuadro siguiente se presentan datos climatológicos para algunas regiones peruanas.

FIG. 17 EFECTO DE LA TEMPERATURA DEL CONCRETO Y EL AIRE, HUMEDAD RELATIVA Y VELOCIDAD DEL VIENTO EN EL GRADO DE

EVAPORACIÓN DE LA HUMEDAD SUPERFICIAL. Cuando la evaporación se aproxima a 0.5 kg/cm2/hora deben tomarse precauciones contra el agrietamiento por contracción.

Datos Proporcionados por SENAMHI

5.3 Condiciones Especiales de Curado y Protección Se debe planear con bastante anticipación a su ocurrencia, las técnicas de curado y protección para el caso de climas extremos.

5.3.1 Curado en Climas Fríos Cuando es probable que la temperatura diaria esté por debajo de 5º C, resulta necesario proteger de la congelación al concreto recién colocado, sólo durante las primeras 24 horas. Cuando la evaporación se aproxima a 0.5 Kg/m2/hora deben tomarse precauciones contra el agrietamiento por contracción. Cuando la temperatura ambiente promedio diaria sea menor que 5º C el concreto deberá fabricarse con aire incorporado y tendrá que ser curado y mantenido sobre los 10º C por lo menos los 6 primeros días después de su colocación, en el caso de usar concretos de alta resistencia el tiempo de abrigo se recomienda que no sea menor de 4 días y cuando no se use aire incorporado estos tiempos deberán ser duplicados. Al finalizar el período de curado, habrá que discontinuar la calefacción artificial y remover los elementos de abrigo de tal manera que la caída de temperatura en cualquier punto del concreto sea uniforme y no exceda de 3º C por hora o de 28º C en 24 horas para evitar la ocurrencia de agrietamiento. En la fig. 18 se muestra una gráfica que muestra el descenso máximo de temperatura al que puede estar sometido un muro al quitarle su abrigo, a fin de evitar el agrietamiento por cambio brusco de temperatura.

FIG. 18 DESCENSO MÁXIMO DE TEMPERATURA A FIN

DE EVITAR AGRIETAMIENTO TÉRMICO EN MUROS 5.3.2 Curado en Climas Cálidos En este caso se deben tomar precauciones para que la temperatura del concreto no exceda lo señalado en el item 1.2, debiendo efectuar un control muy estricto del curado y protegiendo al concreto mediante rompevientos y otros sistemas. 6. VARIACION EN LA CALIDAD DEL CONCRETO POR DEFICIENCIAS EN LA COLOCACION DEL

CONCRETO En este capítulo se presentan dos casos en los que se produce una reducción en la resistencia y calidad del Concreto. 6.1 Disminución de la Resistencia del Concreto Retemplado El concreto debe colocarse lo más pronto posible después de su elaboración porque corre el riesgo de perder su trabajabilidad, más aún cuando el clima es caluroso. Esto se manifiesta claramente cuando se observa una pérdida en el asentamiento (slump). Al proceso de añadir agua al concreto ya preparado y que está en proceso de mezclado se denomina «retemplado», este hecho produce la disminución de la calidad del mismo. En este reporte se cuantifica este

hecho. Si se añadiera agua para «recuperar» el slump inicial, nos encontraríamos ante la situación de que la relación agua/cemento (a/c) también crecería y esto produciría un concreto de menor resistencia. Por consiguiente ésta situación no debería aceptarse ya que significaría disminuir la calidad del concreto. Algunos trabajos de investigación recientes nos permite cuantificar los efectos del retemplado. En el cuadro siguiente se puede observar el rango aproximado en que debe incrementarse la cantidad de agua para aumentar el «slump» una pulgada. Cantidad de agua para incrementar el «slump» en una pulgada.

RANGO DEL SLUMP

Agua a ser añadida para aumentar el slump en 1”

< de 3” de 3” a 5” de 5” a 6”

7.2 a 10.5 Kg/m3 4.8 a 6.0 Kg/m3 1.2 a 3.0 Kg/m3

*Obtenido del trabajo de Burg. «Concrete Retempering Studies» (ACI Journal No. 4-1983) En un artículo elaborado por H.K. Cheong y S.C. Lee presentado en el ACI Materials journal de junio '93 se analiza la variación de resistencia que se obtiene en el concreto debido al retemplado, esto se observa en la figura No. 1 y se puede cuantificar mediante la siguiente fórmula:

(f´c) / (fc) = 3.265 x (0.321)(a/c)'/(a/c) Donde: (fc) = resistencia a la compresión antes de añadir agua. (f´c) = resistencia a la compresión después de añadir agua (retemplado). (a/c) = relación agua/cemento antes del retemplado. (a/c)' = relación agua/cemento después del retemplado. APLICACIÓN PRACTICA A continuación se relata el caso de un concreto que al salir de la planta dosificadora tenía las siguientes características: «slump» de 4", resistencia a compresión medida en los cilindros estándares de f´c = 245 Kg/cm2, preparado con 340 Kg/m3 de cemento y 170 litros/m3 de agua, lo que daba una relación agua/cemento de 0.50. El transporte demoró tres horas, tiempo en el cual se seguía batiendo en el camión mezclador (mixer). En el momento de colocar el concreto se verificó que el slump se había reducido y sólo marcaba 1". El constructor añadió 30 litros de agua por metro cúbico lo que provocó que el slump subiera nuevamente a 4", de esta manera la nueva relación agua/cemento subió hasta:

(a/c)' = (170 + 30)/340 = 0.591

De esta manera, al aplicar la fórmula para determinar la nueva calidad del concreto, posterior al retemplado, se obtiene una resistencia de fe menor que la inicial, según se observa a continuación:

Esto significa que la resistencia del concreto «retemplado», en este caso, tiene una resistencia del 85% de la resistencia esperada antes de añadirle agua.

FIG. 19 VARIACIÓN DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

POR EFECTO DEL RETEMPLADO

6.2 Variación de la resistencia en elementos verticales por efecto del incremento de la relación a/c en las capas superiores Durante la construcción de columnas o muros, se procede a efectuar la colocación del concreto por capas de aproximadamente 30 cm de alto para que el vibrado sea eficaz y se eliminen las «juntas frías», producidas éstas generalmente por una deficiente vinculación entre una capa superior de concreto contra la inferior. Durante el proceso de vibrado se produce el «revenimiento» que consiste en la afloración espumosa en la superficie de una «Iechada» formada principalmente por agua y cemento, esta agua va mezclándose con las capas superiores del concreto colocado y por consiguiente la calidad y resistencia del concreto en las capas superiores de las columnas o muros va teniendo una resistencia menor que en las inferiores debido a que al existir en ellas agua adicional, aumenta la relación agua cemento. En un trabajo recientemente publicado en el ACI Materials Journal de junio de 1993, elaborado por Miao, Aitcin, Cook y Mitchell se presenta los resultados obtenidos en una investigación que consistió en preparar columnas de concreto de 2 metros de altura para evaluar la variación que existe en la calidad del concreto medidas en la parte superior; media e inferior de ellas. Para este fin se obtuvieron 254 probetas de concreto y muestras cilíndricas logradas con perforadora diamantina (corazones) obtenidos con perforadora diamantina. Los resultados ofrecen una visión muy clara e interesante de la variación de la resistencia a lo alto de las columnas. Las muestras ensayadas tuvieron las siguientes características:

a. Probetas curadas en agua de 10 cm., de diámetro y 20 cm de altura, que fueron ensayadas conforme indican las normas ASTM y ACI. El tamaño adoptado es para que los resultados tengan correlación con las probetas señaladas en item «c».

b. Probetas similares a las anteriores pero sin curar en agua, mantenidas a la intemperie en las mismas condiciones que las columnas.

c. Probetas obtenidas con perforadora diamantina (corazones) de 9.5 cm de diámetro y 19 cm., las que fueron obtenidas en tres niveles de las columnas. En la parte inferior, a la mitad de la altura y en la parte superior.

El concreto utilizado tenía las siguientes características: Resistencia prevista

(a/c)' /(a/c) = 0.59/0.50 = 1.18 f´c/fc = 3.265(0.321 )1.18 = 0.85 f´c =0.85 x 245 = 208 Kg/cm2

f´c = 350 kg/cm2

Cemento = 355 kg/cm3

Agua = 161 L/m3

Slump = 3.7” A continuación se ha procedido a clasificar los resultados obtenidos en el trabajo de investigación, de manera que permita tener una visión de la variación de la resistencia a lo alto de las columnas. En el presente trabajo, que viene ha de ser simplemente de recopilación e interpretación de información, no se transcriben los resultados individuales de los ensayos ni los cuadros y gráficos presentados por el ACI, sino que se hace una presentación orientada sólo a los fines que se persiguen en éste reporte; es decir, mostrar la variación de la resistencia del concreto en elementos verticales.

TIPO DE ENSAYO

Parte de la columna (kg/cm2)

f´c

%

a. PROBETAS curadas 28 días en agua b. PROBETAS sin curar c. CORAZONES obtenidos con perforadora diamantina

Parte superior Parte media Parte inferior Promedio

382

334

316 347 385 349

100

87.4

82.7 90.8

100.8 91.4

En el siguiente cuadro y figura se presentan las resistencias promedio del concreto con 28 días de edad obtenidas del trabajo de investigación. Como se puede observar, las columnas de 2 metros de altura tienen en lea parte superior resistencias promedio que representan sólo el 82.7% de la resistencia obtenida en el borde inferior, mientras que en éstas últimas coinciden aproximadamente con la resistencia de probetas curadas en agua. También es importante notar que las probetas no curadas en agua alcanzaron resistencias promedio de 87.4% de las curadas en agua.

FIG. 20 VARIACIÓN DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

7. BIBLlOGRAFIA

1. RECOMMEND PRACTICE FOR MEASURING, MIXING, TRANSPORTING, AND PLACINGN , CONCRETE. ACI-30.

2. HOT WATHER CONCRETING. ACI-305

3. COLD WEATHER CONCRETING. ACI-306.

4. ESTÁNDAR PRACTICE FOR CURING CONCRETE. ACI-308.

5. MANUAL OF CONCRETE INSPECTION. ACI-SP2.

6. CONCRETE MANUAL. A Water Resources Technical Publication. 1981.

7. RECOMENDACIONES PARA EL PROCESO DE PUESTA EN OBRA DE ESTRUCTURAS DE

CONCRETO. Por Enrique Riva López.- Primer Premio Nacional de Ingeniería Civil, Perú 1986.

8. BOLETINES TECNICOS DE CEMENTO NR. 2 y 3. Asociación de Productores de Cemento «ASOCEM».

9. HOT WEATHER CONCRETING. Report by ACI committee 305.

10. COLD WEATHER CONCRETING. Reported by ACI committee 306.

11. RECOMMEND PRACTICE FOR MEASURING, MIXING, TRANSPORTING, AND PLACING

CONCRETE. Reported by ACI committee 304.

12. PLACING CONCRETE BY PUMPING METHODS. Reported by ACI- Committee 304.

13. RECOMENDED PRACTICE FOR CURING CONCRETE. Reported by ACI-Committee 308.

14. CONCRETE RETEMPLADO. Por H.K. Cheony y S.C. Lee. ACI Materials Journal. Junio 1993.

15. VARIACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO EN COLUMNAS Y MUROS. Por Miao, Aitcin, Cook y Mitchell. ACI Materials Journal. Junio 1993.

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