ICI-309I·05

Compactación del concretoAC1309-0S

INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A.C.

Compactación del concretoACI309R-OS

Tir ulo o rigi na l en ingl é ~ :

C uide for Consolida t ion of C OIH.'I' t ' l e

.1> 2005 American Co ncre te lnstuutc

© 2007 Instituto Me xican o de l Ce me nto y del Co ncre to. A.C .

Revis i ón T cernea

Jng. Fe lipe de J. García Rod r fgu cz

Pro ducción ed itor ial:Ing. Ra úl Huerta ~Iar(incz

Este libro fue publicado or igi nalmente e n inglés. Por lo tanto . cuando ex istan dudas respec to de alg ún significado preciso. deberátoma rse e n c uenta la ve rs ió n e n ing lés. En esta pub licación se re spetan esc rupulosa me nte las idea s. pu ntos de vis ta yes peci fic a­c iones que presenta. Po r lo tanto e l Instituto Mexicano del Cemen to yde l Co ncreto. A.C. no asume respo nsabi lidad .ilgunu (inclu­yendo. pero no limitando. la que se de rive de riesgos. ca lidad de materia les. m étodos co nstructivos. c tc. ) P()J' la aplieae ion de losprincipios o procedimientos de este vo lumen.

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La prcsentaci án y d isposicíán en conjunto de CO MPAC TACION DEL CONCRETO 1\ e l J09 -R 05. .W fI propi edad del edito r.Ning una pa rte de esta obra pu ede ser reproducida o tran sm itida . por algun SIStC I1 1(1 ()método, clectráníco o IJI ccúnico (incluvcn ­do el foto copiado . la grabación u cualquier sis tema de almacenamiento y recuperación de infort nuciónJ. sin consannnicnto porescri to del editor.

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(e,: ~00 7 : l nst i lll to Mexicano de l Cemento y de! Co ncreto . A.C.AvInsurgc nrcs Sur rs.ro.Co l. Florida . ivléx. D.F. C.P. 0 1030

Miem bro de la Cá mara Nac ional de laIndustria Edi torial.

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Compactación del concretoComité ACI 309

Vrmcyc

Richard E. Miller Jr.Pres idente

Neil A. Cumming

Timo thy P. Dolen

Chiara F. Ferrari s

Steven H. Gebler

Glenn A. Heimbruch

Kenneth C. Hover

Gary R. Mass

~ Finado

Jerome H. FordPresidente del Subcomité

Bryant Mather"

Larry D. OIson

H. Celik Ozyildirim

Steven A. Ragan

Mike Thompson

Brad ley K. Violetta

Prólogo

La compactación es el proceso de remover el aire atrapado en elconcretoreciéncolado. Sonvarios los métodos y técnicas aplica­bles la elección depende principa lmente de la trabajabilidad de lamezcla, las condiciones de colado y el grado deseado de remo­

ción de aire. Por lo general se emp lea alguna forma de vibración .

Esta guia da recomendaciones e incluye inform ación sobre el

mecanismo de compactación y sobre las características delequipo así como los procedimientos para diversas clases deconstrucción.

\)tmcyc

Los valores en pares que se dan en un idades pulgada-libra yenunidades SI usualmente no son equivalentes exactos. Por 10

tanto, cada sistemadebe ser usado independientemente unodel

otro. Si secombinan valores de los dos sistemas, el resultadopuede no estar conforme con esta guía.

Palabras clave: aberturas; apisonado; colocación; compacta­ción; consistencia; compactación; paleado: reología; seg rega­ción ; varillad o ; v ibración : vibrad ore s ( maq u ina r ía )

trabajabilidad .

Indice

Capítulo 1. Generalidades. . . . . . . . 1

Capítulo 2. Efecto de las propiedades dela mezcla sobre la compactación2.1 Proporcionamiento de la mezcla 3

2.2 Trabajabilidad y consistencia 3

2.3 Requerimientos de trabajabi lidad 4

Capítulo 3 . Métodos decompactación3.1 Métodos manuales 5

3.2 Métodos mecánicos 5

3.3 Aplicación de métodos combinados 5

Capítulo 4 . Compactación deconcreto mediante vibración4.1 Movimiento vibratorio 7

4.2 Proceso de compactación 7

Capítulo 5 . Equipo para vibrado5.1 Vibradores internos 9

5.2. Vibradores para cimbra 12

5.3 Mesas vibradoras 15

5.4 Vibradores superficiales 16

5.5 Mantenimiento de los vibradores 17

Capítulo 6. Cimbras6.1 Datos generales 19

6.2 Superficies inclinadas 19

6.3 Manchas superficiales 19

6.4 Hermeticidad de la cimbra 19

6.5 Cimbras para vibración externa 20

Compaclación del Concreto AC1309R-05

\)Imcyc

Ca pítulo 7. Prácticas de vibraciónrecomendadas para laconstrucción en general7.1 Generalidades 23

7.2 Procedimiento para vibración interna 23

7.3 Adecuación de la vibración interna 24

7.4 Vibrado del acero de refuerzo 24

7.5 Revibrado 24

7.6 Vibración de la cimbra 25

7.7 Consecuenc ias de la vibración inapropiada 25

Capítulo 8. Co ncreto estructural8.1 Prerrequisitos de diseño y deta llado 29

8.2 Requerimientos de la mezcla 29

8.3 Vibración interna 29

8.4 Vibración de las cimbras 29

8.5 Revestimiento de túneles 30

Capítulo 9. Concreto masivo9.1 Requerimientos de la mezcla 3 1

9.2 Equipo de vibración 3 1

9.3 Cimbras 3 1

9A Prácticas de vibración 3 I

9.5 Concreto compactado con rodillos 32

Capítulo 10. Losas para pisos deconcreto de den sidad normal10.1 Requerimientos de la mezcla 35

10.2 Equipo 35

10.3 Losas estructurales 35

lOA Losas sobre el suelo 35

10.5 Pisos industriales para servicio pesado 36

10.6 Extracción de agua por vacio 36

VII

15.1 Genera lidades 47

"tm cyc

Capítulo 11. Pavimentos11.1 Generalidades 37

11.2 Requerimien tos de la mezcl a 37

11.3 Equ ipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1 l A Procedim ient os de vibració n . 39

Ca pítulo 16. Cont rol de ca lidad

y aseguramiento de la calidad16. 1 Generalidades . . 49

Capítulo 14. Concreto de alta

densidad14 .1 Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5

14 .2 Requ erimien tos de la mezcla . . . . . . . . . . . . .. 45

14.3 Té cn icas de colocac ión 45

Capítulo 12. Productos

prefabricados12.1 Ge ne ra lidades. . . . . . . . . . ·11

12.2 Req uerim ientos de la me zcla . . . . 41

12.3 Mat er ial para cimbras 4 1

12.4 Elección de l mét odo de compactación 42

12.5 M étodos de co locac ión 42

Ca pítulo 13. Concreto estructural de baja

densidad13.1 Ge neralidades 43

13.2 Requ er imientos de la mezc la 43

13.3 Comportamiento del concreto estructural debaja densidad durante el vibrado 43

13.4 Procedim ientos y equipo para la compactación 4 3

13.5 Pisos 44

11.5 Precauciones especia les. . 40 16.2 Esta do adec uado del equipo y proced imien tos 49

16.3 Verificación de l buen func ionamiento de l equipo 49

Capítulo 17. Compactación de

cspecímenes para prueba17. 1 Resisten cia . . . . . . . . . . . . . 53

17.2 Den sid ad 53

17.3 Contenido de aire 53

17A Compactac ión de co ncreto IllUY rígido en espec ímenesde laborator io 54

Capitu lo 18. Compactación en áreas

congestionadas18.1 Problemas comunes de colocación . . . . 5~

18.2 Técni cas de co mpactac ión . . 5~

Capítulo 19. Referencias19.1 Norm as y reportes de re ferenc ia 5

19.2 Refe rencias citadas 6

Apéndice. Fundamentos dela vibración

Ca pít ulo 15. Concreto de alta

densidad

VIII

A. I Prin cipi os de l mo vim ien to ar mó nic o simple (

A.2 Acción de l vibrador rota torio /

A.3 Movimiento vibrato r io en e l co nc reto 1

. 47

· 49 Capítulo 1. 49

. . 49 Generalidades

ormcyc

· . 53

· . 53

. . . 53

mes.. . 54

· . . 5~

. .. . 5 ~

. .. . 5

. . .. 6

.. ... t

. . .. . t

. . ... l

Ac t ) 091

El concreto recién colocado no co mpactado contiene unacantidad excesiva y perju dicial de aire atrapado. Si se permite

que endurezca en esta condición, el concreto será poroso ypobremente adherido al acero de refuerzo . Tend rá baja resisten­

cia, alta permeabil idad y pobre resistencia aldeterioro. Tambiénpuede tener una pobre apariencia . La mezcla debe compactarse

para que tenga las propiedades requer idas y esperadas en el con­

creto.

La compac tación es el proce so de inducir una disposición máscercana de las partícu las sólidas en el concreto fresco o mortero ,mezclados durante la colocación por medio de la reducción de

huecos, comúnme nte por vibración , centrifugación, (girado)

Figura 1(a.)Laagradableaparienciadel concretoenlaconstrucción deunaiglesia

Compactación del concreto ACI 309R-05

varillado, apisonado, o alguna comb inación de estas acciones .

Las mezclas más rígidas requiere n mayor esfuerzo para lograr

compac tación apropiada. Con el uso de ciertos aditivos quími­cos (AC J 2 J2.3R), las cons istenc ias que requieren esfuerzo re­

duc ido de compactac ión se pueden lograr a un contenido deagua más bajo . Conforme se reduce el contenido de agua de l

concre to, la calidad de éste (resistencia, permeab ilidad y otrasprop iedades deseables) se mejora, s iempre y cuando se compac­te apropiadamente . En forma alterna, el contenido de materiales

Figura I(b). Laagradableapar ienciadelconcreto en laconstruccióndeunedificio publico

oImcyc

---- ----Figura 1(e). Acercamiento de las superficies resultantes de una buenacompactación

2

cementantes se puede bajar. reduciendo el costo mientras semantiene la misma calid ad . Si no se proporciona la compacta­ción adecuada para estas mezclas más rígidas. la resistencia de l

concre to en su posición disminuye en form a rápida.

En la actualidad se dispone de equ ipo y métodos para una rápida yeficiente compactación de l conc reto en una variedad de condicio­

nes de colado . El concreto con contenido de agua relativamente

bajo puede mo ldearse con facilidad en una amp lia diversidad de

formas , por lo que resulta ser un material de construcción econó­

mico y de gran adaptabilidad . Cuand o los procedimientos ade­

cuados de compactación se combinan con buenas cimbras ybuenos agentes desrnoldantes. las superficies de concreto tienen

un aspecto muy agradable (véanse las figura s l a a le).

Co mpa¡;t.1.ción del Con creto ACI 3D9R·0 5

,1

y)­

:ele\-,-y,n

oImcyc

Capítulo 2

Efecto de las propiedades de la mezclasobre la compactación

2.1 Proporcionamiento demezclas

Las mezclas de concreto se propo rciona n a fin de que den la ca­pacidad .de trabajo necesaria para la construcción y las propie­

dades req ue ri das del concre to en d u recido . Elproporcionamiento de la mezcla se desc ribe con detalle en do­cumentos preparados por el AC1211.1 , 2 1L2 Y21 UR.

2.2 Trabajabilidad y consistencia

La trabajabilidad del concreto recién mezc lado determina la fa­

cilidad yhomegenei dad con la cua l puede mezclarse , colocarse ,compactarse y acabarse . La trabajabilidad es una función de las

propiedades reo lógicas de l concreto.

Como se muestra en la figura 2.1 , la trabajabilidad puede divi ­

dirse en tres aspectos principa les:

o Estabilidad (resistencia al sangrado y segregación)

O Facilidad de compactac ión

O Consistenc ia afec tada por la viscosidad y cohesión delconcreto y el ángulo de fricción interna

La trabajabilidad se ve afectada por la granulometría, la forma

de las particulas la textura de la superficie y las proporciones deagregado y cemento, el uso de puzo lana o escor ia de alto hornogranu lado y molido (GGBFS) adit ivos químicos o minerales, el

contenido de aire y de agua de la mezc la. La consis tencia es lamovilidad relativa o capacidad de flujo del concreto recién mez­

clado . También determi na, en gra n parte, la facilidad con quepuede compactarse el concreto. Unavez seleccionados los ma­teriales y las proporciones de la mezcla , el control primario so­

bre la trabajabilidad se lleva a cabo med iante variaciones en el

contenido de-agua o agregando un aditivo químico.

La prueba de revenimiento (ASTM C 143 ) se emplea en gran

medida para indicar la consistencia de las mezclas empleadas enla cons trucción comú n. La prueba Vebe (ASTM C 1170) se re­

comienda por lo general para mezclas más rígidas .

Los valores de reven imiento, factorde compactación, m-esa decaída y de tiempo de Vebe para toda la gama de consistenciasempleadas en la construcción, se dan en la tabla 2. J.

_ _ _ _ _ _ R_E_O_L_O_G_íA_D_E_L_C_1 NCRETO FRESCO

ESTAB ILIDA D COMPACTABILlDAD MOVILIDAD

ISANGRADO

ISEG REGACiÓN

DENSIDAD RELATIVA

VISCOSIDAD COHESiÓN ÁNGU LO DE FRICCiÓNINTERNA

09R-OS

Figura2.t Parámetrosdela reologla delconcreto fresco.

Compa ctac i ón del concretoACI 39QR-OS 3

\)Imcyc

Tabla 2.1 Consitencias usadas en la construcción *

Descripción de consistencia Revenimiento, cm

Extremadamente secaMuy rígida

Rfgida Oa2.SPlástica rfgida 2.5a 7.5Plástica 7.5 a 12.5Altamente plástica 12.5 a 19Fluyente 19 y más• El método de prueba es de valor limitado en esta variedad

Tiempo de vebe, seg

32 a 18

18 a 10

10 a5

5 a 3

3 a O·

Factor de compactación prom edio

0.70

0.75

0.85

0.90

0.95

Revoluciones de mesa de ufd.

de Th aulow

I J a256

56 a2828 a 14

14a 7

< 7

Existen otros métodos disponible s de medir la consistencia talescomo la prueba de remo ldeamie nto de Powers y los reómetrosrecientemente desarrollados. Estos métodos no se usan confrecuencia. Las diferentes pruebas de consistencia han s ido

discutidas por Nevi lle (1981), Vollick ( 1966), YFerraris (1999).

2.3 Requerimientos detrabajabilidad

El concreto debe ser suficientemente trabajable para que elequipo moderno de compactación, utilizado en la forma correc­

ta, prop orcione una compactación adecuada . Sin emba rgo, unalto grado de trabajabilidad pued e ser inconveniente, ya que

tiende a incrementar el costo de la mezcla y puede reducir la ca­

lidad del concreto endurecido. Cuando al alto grado de trabaja­bilidad es resultado de una consistencia demasiado fluida, lamezcla será también inestable y es probable que se segregue du­

rante el proceso de compactación.

En mezclas que son altamente plásticas a la fluidez (Tabla 2.1),frecuent emente se usa agregado de pequeño tamaño máximonominal y alto contenido de agregado fino debido a que el alto

grado de capacidad de fluidez significa menos trabajo en lacolocación. Mezclas como éstas pueden tener caracterlsticas

indeseables tales como alta co ntracción, agrietamiento, ypegajosidad. Por otro lado, tampoco es recomendable emplear

4

mezclas demasiado rigidas, ya que se requerirá gran esfuerzo de

compactación y, a pesar de todo, pueden no quedar adecuadamen­te compactadas. Con frecuencia, se requieren instrucciones,gulas y mezclas de prueba para lograr el uso de mezclas de infe­rior revenimiento o contenido deagregado fino, o un agregadode mayor tamaño máximo, con el objeto de lograr un uso máseficiente del cemento.

El concreto que contenga cien os aditivos qulmicos puede colar­

se encimbras conmenos esfuerzo decompactación. Refiérase alos informes del ACI Com ité 212 para información adiciona l

respecto a los aditivos. El uso de puzolanas o GGBFS puedeafectar la compa ctación del concreto al permitir su co locación

con menos esfuerzo de compactación requer ido para compactar

apropia damente el concreto. Remitase al AC1232 .2R, 233R, y

324R para mayor información respecto a estos materiales. Lacantidad de esfuerzo de comp actación que se requiera con o sin

el uso de aditivos químicos y puzo lanas o GGBFS deben serdeterminada pormedio de mezclas de ensayebajo condicionesde campo .

La trabajabilidad de la mezcla en la cimbra es la que determinalos requerimientos de compactación. Estos pueden ser conside­

rablemente menores que en la mezc ladora por la pérdida de re­venimiento debido a las altas temperaturas, el fraguado falso,

lasdemoras u otras causas.

Compactacióndel concreto ACI 390R·OS

oImcyc

Capítulo 3

Métodos de compactación

e

s,:-.0

is

.r­,araldeónlar

,yLasinsernes

Jinaide-

Debe elegirse un métodode compactación adecuado a la mezclade concreto que se va a emplear y a las condiciones de colado:por ejemplo, complej idad en las cimbras, cantidad y colocaciónde acero de refuerzo. Existe una extensa variedad de métodosmanuales y mecánicos.

3.1 Métodos manuales

Las mezclas plásticas, altamente plásticas, y de consistenciafluida (Tabla 2. l ), pueden ser compactadas por varillado. Aveces se usa el paleado en superficies moldeadas-se inserta y seretira repetidamente una herramienta plana adyacente al molde.Las partlculas gruesas se empujan fuera de la cimbra y esto fa­ciltael movimiento de los huecos de aire hacia la superficie, porlotanto, se reduce elnúmero y tamaño de burbujas en la superfi­cie del concreto.

El apisonamiento manual puede usarse para compactar mezclasrlgidas. El concreto se coloca en capas delgadas y cada capa seapisona cuidadosamente. Este es un método de consolidaciónmuyefectivo, pero laborioso y costoso.

Los métodos de compactación manual generalmente se usansólo en colocaciones pequeñas de concreto no estructural y re­quieren exhaustiva mano de obra.

3.2 Métodos mecánicos

Elmétodode compactación más empleado en la actualidad es elvibrado. El vibrado es un método especialmente adecuado paralas consistencias más rigidas, propias de los concretos de altacalidad. El vibrado puede ser tanto interno como externo.

Los compactadores de potencia pueden emplearse para comopactar concretos rigidos en unidades prefabricadas. Además desu efecto de apisonamiento, proporcionan una "vibración" debaja frecuencia que ayuda a la compactación. Las varillas deapisonamiento operadasen forma mecánicasonadecuadaspara

compactar las mezclas rígidas empleadas en algunos productosprefabricados, incluyendo los bloques de concreto.

Los equipos que aplican elevadas presiones estáticas sobre lasuperficiedeconcreto, pueden emplearse para compactar losasdelgadas de consistencia plástica o fluida. En este caso, el con­creto se exprime, prácticamente dentro de la cimbra, obligandoa salir al aire atrapado y a parte del agua de mezclado.

La centrifugación (girado) puede compactar concretos de reve­nimientos moderado y elevado, que suelen utilizarse en la fabri­cación de tuberias, pilotes, postes y otras secciones huecas deconcreto.

Existen muchos vibradores de superficie para cons trucción delosas, incluyendo reglas vibradoras, rodillos vibradores, apiso­nadoras vibradoras de placa o de rejilla, asi como herramientasvibradoras para acabado.

Lasmesas de impacto, también llamadas mesasde golpeteo, sonadecuadas para compactar concreto de bajo revenimiento. Elconcreto se deposita en capas delgadas (colados delgados) den­tro de moldes resistentes. Conforme se van llenando los moldes,se levanta a poca altura y se dejan caer sobre una base sólida. Aldetener bruscamente la caida libre del molde con concreto, elimpacto provoca que éste se compacte para formar una masadensa. La frecuencia varia en el rango de 150a 250 caldas porminuto, siendo la calda libre de entre 3 y 13 milímetros.

Comúnmente se usanrodillos vibratorios de tamborsuave paracompactar mezclas de concreto sin revenimiento.

3.3 Aplicación demétodos combinados

En ciertas condiciones,una combinación de dos o más métodos decompactación proporciona mejores resultados.

A veces es posible combinar la vibración interna y laexterna conbuenos resultados en trabajos prefabricados y. ocasionalmente,en concretos colados en obra. Algunas veces se aplican vibrado-

~90R.OS Compactación del Concreto ACJ309R-05 5

,UllCY<

res para ln compactación de ruti na y vibrado res intern os para cm­

pico IOG l.l CI1 secciones crít icas Ill UY reforzada s. pro pe nsas a los

vacíos y ti la adherencia de fic iente co n el acero de refuerzo. En

sec ciones en las que, por e l contra rio. la compa ctación principal

se lleva a cabo mediante vibradores interno s. tamb ién puede apli ­

carsc vibraci ón de c imbras para lograr el aspecto requ e rido en la

sup erfi cie ,

La vibraci ón puede aplicarse en forma simultánea en la cimbra y

en 1<1 super fic ie. pro cedi mie nto que se empica co n frecuencia

para hacer un idades prefabricadas sobre mesas vibradoras. La

c imb ra se vibra mie ntra s una placa o regla v ibrador a . aplicada

sobre la superfi cie . ejerce presión e impulsos vib rato rios ad i

nal cs.

Alguna s vec es la vibra c ión de la c imbra se combina co n pres

estát ica aplicada a la supe rfic ie. Es ta vibración bajo presi ómuy út il en unidades de mamposter ía y en la compactac ión elproducc ión de con cre to . en las que las mezc las tan rígidas qu

emplean no reaccionan en forma favorable a la so la vib rac i ó¡

A menud o se combinan la cent rifugaci ón (gi rado). la vibrac

y la compactación co n rodill os, en la producción de tuber ía

co ncreto de alta calidad y de otras secc iones hueca s.

cio-

siónm esdela

uese

In .

ición

as de

( ¡rmcyc

Capítulo 4

Compactación de concreto mediante vibración

En t érminos sencillos. el vibrado consiste en someterel concretofrescoa impulsos vibratorios rápidosquelicuanelmortero (véasela figura 4.1 ) Yreducen significativamente la fricción internaen­tre las partículas de agregado. Enestascondiciones el concretoseasienta porgravedad (algunas veces ayudado porotras fuerzas).Al detenerse la vibración se restablece la fricción .

4.1 Movimiento vibratorio

Los vibradores de concreto tienen un movimiento oscilatoriorápido que se transmite al concreto fresco. El movimiento osci­latorio se describe en términos de frecuencia (númerode oscila­ciones o cic los por un idad de tiemp o) y de amplitud (desviación

del punto de reposo)..

Los vibradores siguen una trayectoria orbital lograda, por lo ge­

neral,alhacergirar una masa noequilibrada, o excéntrico, den­tro de la funda del vibrado r. En es te caso la osc ilac ión es, en

esencia, un movimiento armónico sencillo, como se explicaenel apéndice. La ace leración, una me d ida de la intensidad de la

vibración, pued e calcularse a partir de la frecue nc ia y la am­

plitu d cuan do éstas se co nocen. Por lo ge ne ra l se expresa co n

una g, que es la relación en tre la ace leración de la vib ración y

la ace leración de la gravedad. La ace leración es un parámetro

útil para la vibración externa, pero no para la interna, en la

Figura4.1 Vibrado r interne "licuando" concreto debajorevenimiento

que la amplitud en el concreto no es susceptible de medirse con

faci lidad.

Para vibradores que no sean los de tipo rotatorio. (por ejemplo

lososcilatorios).no sonaplicables losprincipiosdelmovimien­to armónico. Sin embargo. los conceptos básicos descritos eneste libro siguen siendo útiles.

4.2 Proceso de compactación

Cuando el concretode bajorevenimiento sedeposita en lacim­bra, está encondición desegregación, lo que significa quecon­tiene partículas de agregado grueso recubiertas de mortero y

bolsas de aire atrapado distribu idas en forma irregula r. Reading

( 1967 ) estableció que el volumen de aire atrapado depende de la

trabajabilidad de la mezcla. la forma y el tamaño de la c imbra, la

cantidaddeacero derefuerzouotros elementos decongestión,yde l método por el que se depos ita el concreto. El volumen de

aire atra pa do puede es ta r en el rango del 5 a 20% . La

compactación debe remover prácticamente todo el aireatrapado, lo cual es importante debido a su efecto adve rso en las

propiedades del concreto.

La compactación por mediode la vibraciónse describemejorsilaconsideramoscompuesta por dosetapas: laprimera compren­de lanivelacióndelconcreto y la segunda. ladeareación (remo­ción de las burbujas de aire atrapado). Las dos etapas pueden

ocurrir enforma simultánea. presentándose lasegundacerca delvibrador antes que se haya terminado en lugares más alejados(Kolek. 1963).

Al comenzar el vibrado, losimpulsoscausan movimientosdesor­

donados y muy rápidosde laspartículasde la mezcla dentro delrad io de influencia del vib rador . Radio de influenciaes el áreade una vista plana donde un vibrador es capaz de producirs~ lfi c;cn!(' '' impu lso-, para compactar el conneto. [1 mortero sehc ua de momento. La fricción interna que pcrm itin al concreto1ll;1I 1h:lllT SC en su con di c ión original tal como se deposita se re­duú' en tonua d r ástica. La mczcln se vue lve inestable y buscaUIl nive l inferior y una condic ión má s den sa, Fluye hacia los la­dos. contra Incimbra y alrededor t1 ~1 acero de refuerzo y deac­

ccsor ios ahogad os.

7

' suquetras

tra­dadien.

oel

on-

R

Capítulo 5

Equipo para vibrado

Los \,ibradorl's de CllI1CI\.' fO pued en dividirse en dos c lases prin­

cipaIL's: ¡llIemo s: externos. l.os vibradores externos PUl,.'JL'11 clasi­ñcarsc a su vez. en vibradores para cimbra, \ ibrndorcs desuperficie y mcs:« vibradoras.

5.1 Vibradores internos

Losvibradores intemos. Ilamados con frecuencia vibradores de

escoplo o vibradores hurgadores. tienen una cabeza vibradora y

puedan tener una flecha flexible. l.a cabeza se sumerge en elconcreto y act úa en forma directa sobre é l. En la mayoría de 10 5

ca.05.105vibradores internos depe nden de l efecto enfriador de l

concreto que los circunda para evitar el sobrcca lenramicnto.

Todos los vibradores internos que se utilizan en la actualidad sonde tipo rotatorio (véase movimiento vibratorio en el cap ítulo an­

teriorsección 4,1). Los impulsos vibratorios emanan de la cabezadel vibrador en ángulo recto.

5.1. 1Tipo de tlecha tlexible

Este tipo de vibradores es, probabl emente. el mas ampliamenteusado. La masa exc éntrica generalmente est á controlada por

medio de un motor el éc trico o neum ático o por med io de un mo­

tor portátil de comb ustión interna (véase la figura 5.1 (a).

Enel caso de los vibradores con motor eléctrico, una flecha fle­

xible sale del motor hacia la cabeza del vibrador en donde mue­

ve la masa exce ntrica. El motor generalmente opera concorriem, alterna Ull i\ crsa! de I ~ O voltios (ocasiona lmcme 2-H1 )

monofá5ica. de 60 ~ Iz. En alguno s países se lisa corriente alterna

de 50 IIz. La frecuencia de este tipo de vibradores es bastantealtacuando se opt.'r;\ ~ 1I ai re -ucneralmente en el ranuo de 12,000

a 17.000 vibraciones por lll i~lIto (:200 a ::!83 Hz) (Il~Yor~s valo­

res paracabeza- de u1'".'11 0 1'tamañ o)- S in cmbaruo . cuando se tra­baja en COI1CI"I..'lo . la I"re CIICJlCI;-¡ pcucrahn c utc SI..' reduc e enaprOXilllad;;t ll1 enh.'1111;1quiu ta p.utc . ln e-,k inh ll"lllc Id frcc ucn­

cia se vxprcva cn \ ibr.rcionc-, l'llf 1I1l11l11 o a fin deud ccu.usc a ItI 'i

práClic<I\ en u-,o cu 1",> 1..... lado.. l ln idlh : ..in vmbareo. en el

I\P~lldi ce la !'rl 'U ll 'llcia ..t.: d a l' ll Ikil I a fi n lk' adapt :tl''iC a laslonnula, Jd te' '. "

I100CY C

P.:u-a Jos vibradores conmotor. tanto de ~;bol iJl il como dicsc l. lavelocidad delmismo es casi vicmprc de ] .()Oll revoluciones porminuto (ÓO ll z). SI..' lItil í/ a una banda \' o una tr.msuus ión de en­

granajc::-. íl fin de pasar esta velocidad a UIl lÚ\ el de frecuenciaace ptable. Otro tipo de uuidudc-, uti lizan UII motor de gasolina

de dos cic los que opera, sin carga. a una veloc idad de 12.000

RPM (figura. 5.1 (b» ) de modo que se elimina la necesidad deuna transmisión. Esta unidad es portátil y generalm ente se lleva

Cill a espalda. Una vez m ás una flecha ílcxi hlc entra en la cabeza

del vibrador. Al ser mas molestos y grande s que 10 \ vibradores

con motor eléctrico, los vibradores de 111 0 101' de gasolina sonsólo útiles cuando no se cuenta con energía el éctr ica.

Para la may0 1' parle de los vibradores de flecha flexible la fre­

cuencia es la misma que la velocidad de la flecha . Sin emba rgo.el de engranes de rodillo (péndulo cónico) es capaz de lograr

mayor frecuencia de vibrado con motores e l éctricos modestos ycon velocidades flexibles de la flecha. 1.:: 1extremo del p éndulotermina por dentro en un patrón en forma de estrella proporcio­nando a la cabeza del vibrador till a frecuencia mayor que la de laflecha que lo mueve. Las velocidades de l motor generalmente

son de cerca de 3.600 revoluc iones po r minuto con corriente de

60 Ilz (ca ca de 3.000 revolu ciones por minuto con corriente de

50 l lz). Generalmente se usa un motor de inducció n simple o detres fases. La baja veloc idad dela flecha fl cviblc es IllU: buenadesde el punto de vista del manrcninucuto.

5.1.2 Vibrador de 1I10tor eléctricoen la cabeza

Los vibradores con motor el éctrico 1.'11 la cabo;! han alcanzado

m ás popularidad durante los úlrimos ¡llJ OS (\ éa'il ' la tigura 5.2).Como elmotor esta situado en la cabeza del vibrador, no ex istemotor o flecha separados. De la cabeza sale un cable el éc trico

resistente que actúa tambi én como mango. Lo '> vibradores con

m otor el éctrico en la caboa '>IHl por lo gl'Ill.,.'ral de un diá metro

de 50 mm COIllO mínimo

Este (ipII de vibradores e,>l ;l lli"p(ll1 ihk l'lI dll '> d i '> l.,.'j-hh. 1 'llo dc l.,.' JJos

l: 1ilita 1I1l11ltlh ll" Ull i \ l.,.'r 'i;l l : el (lll"ll lllllllt I!llr tr ib'>in\ dt.' IXO Ilz (ci­

c1o ;¡IIIl) . Fn l' .... te últ illlo b l'Jll'rgb gl.,."lk'ral llll' llk· ld pr \lpOI"CiOlla un

')

(¡tmcyc

f

motor J gasolina port átil: s in embargo, puede usarse corr ien te co­mcrc¡al pasada a través de un convertidor de frecuencia. El diseño

utiliza un motor de inducción que provoca una pequeña dismi­

niuci ón de la velocidad a l sumergirse en el concreto. Puede rotar

COIl una masa exce ntrica mayor y desarro llar una mayor fuerza

centr ífuga que aquella que producen los modelos con motores

eléctricos en la cabeza de diám etro similar, En algun os paises se

util izan motores para vibradores de 150 o 200 Hz.

S.1 .3 Vibradores neumáticos

Los vibrad ores ne umát ico s (ve áse la figura 5.3) trabajan por

med io de a ire comprimido. e l motor neum áti co genera lmente se

encuentra en la parte interna de la cabeza de l vibrador. El tipo de

aspa s es e l más usu al , en es te. tanto e l motor como los e lementos

excéntricos se encue ntran soportados en apo yos. También hay

mod elos sin apoyos, que ge nera lmente req uieren menos mante­

nimiento. as í como al gu nos mo del os de flech a flexib le qu e tie­

nen e l mot or neumáti co fuera de la cabeza ,

El empleo de vibradores neum át icos es muy ventajoso cuando e l

aire comprimido es la fuente de energía de más fácil acceso. La fre­

cuencia depende en gran medida de la presión de l aire , por lo que

ésta siempre debe mantenerse a un nivel apro piado, en genera l el

recomendado por e l fab ricante. En a lgu nos casos es con venie nte

variar la pres ión del aire para obtener una frecuencia diferente.

S.lA Vibradores hidráulicos

Los vibradores qu e utili zan un motor hidráulico son mu y popu ­

lares en las máquinas de pavimentación . El vibrador es tá co nec­

tado al s istema hidráu lico de la paviment adora por medio de

ma ngu era s de alta presión . La frec ue nc ia de vibración puede re-

11)

Figura S.I a Vibradores de flecha flex ible : de ope ración eléc trica (ambaj.con motor de gusolina (centro). corte lo ngitudinal de la cabeza ( a!laWI

11

jI1I

Compa ctación del conc reto ACI J09 R·OS

Figura S.1 b Vibrador de dos ciclos con motor de gasolina que se pone a laespalda del operado

\\

\H o v , i n~

o1­

lf

esse

la r:se,de

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haylte­tie-

lo el1fre­. que

ral elienteite.

¡¡rrncyc

, ' '' ' '' 0( - o l " , .• . " "" ... ... .. . . , ,, 1( : 1 , " " I ~ .'

Figura .5.2 Vibrador eléctricocon motor en la cabeza: aspectoexterior (arriba), construcción interna de la cabeza (abajo)

popu­onec­

lio de.de re-

pone a Ia

C1309R·Ol

guiarse variando el flujo del fluido hidraúlico a trav és del vibra­

dor. La eficiencia del vibrador depende de la pres ión y el flujo

del fluido hidraúl ico. Por lo tanto , resulta importante que el sis­

tema hidráulico se revise con bastante frecu enc ia.

5.1.5 Selección de un vibrador internopara la obra

El requisito principal para un vibrador interno es su efectividadpara compactar el concreto; debe tener un radio de influenciaadecuado y ser capaz de "licu ar" y desaerear con rap idez el con­

creto. El vibrador debe ser tambi én de operación confiable, depeso ligero , fácil de manejar y manipular y resistent e al desgas­

te, y ser tal que no dañe los accesorios ahogados . Algunos de es­

tos requisitos sonopuestos entre sí, porlo que es necesariohacerconces iones. Sin embargo, algunos de los problemas pueden re­ducirse al mínimo o eliminarse con un diseño cuidadoso de: vi­brador: por ejemplo, las frecuencias muy elevada s tiend en a

incrementar los requisitos de mantenimiento y, por lo tanto,aco rtan la vida de los vibradores.

El ACI 309.1R señala continuamente que la efectividad de los vi­bradores internos depende ante todo del diámetrode lacabeza, dela frecuencia y de la amplitud. La amplitud es, en gran parte. una

Comp:lclaci(¡n dc l r nmn-tu ACI :lUCIR·05

función del momento excéntrico y del peso de la cabeza, como se

señala en el apéndice.

La frecuenc ia puede delerminarse con facilidad (véase la sec­

ción 16.3.1), pero, hasta la fecha, no existe ningún método sen­

cillo para determinar la amplitud de un vibrador al operar en elaire, la cual es un poco mayor que la amp litud en el concreto. La

amplitud puede medirse o calcu larse, como se describe en la

sección 16.3.2. Aunque esto no es estrictamentecierto enelcaso delas vibradores internos, la fuerza centrífuga puede usarse como unamedida de la capacidad de un vibrador. La figura A.2 del apéndiceexplica cómo llevar a caboestos cálculos.

El radio de influencia y, por lo tanto, el espaciamiento de las in­

serciones, dependen no sólo de las características del vibradorsino también de la trabajabilidad de la mezcla y el grado de con­gestionamiento.

La Tabla5. 1da la variedadcomún de las características, elcom­port am iento y las ap licac iones de los vibradores internos. (Al­

gunos vibradores para fines especiales quedan fuera de esterango.) Se proporcionan frecuencias recomendables, así comovaloressugeridos de momento excéntrico. amplitud promedio yfuerzacentrífuga. También se dan rangos aproximados del ra-

11

Qlmcyc

Compactación del concreto ACI 309j

Figura5.4Variosdelosdistintos tamañosy formasdecabezas para vibrado",Deizquierdaaderecba.cabeza corta, cabezaredonda,cabeza cuadrada,~hexagonal y cabeza cubierta de hule I

5.2.1 Descripción general

5.1.7 Datos que debe proporcionarel fabricante

les áreas superficiales y diferente distribución de la fuerza entreel vibrador y el concreto (véase la figura 5.4).

No se ha evaluadoa fondo el efecto de la forma sobre la eficaciadel vibrador. Para los fines de esta guía se debe tomar comodiá­metro equivalente de un vibrador de form a especial el diámetrode un vibrador redondo del mismo perímetro.

Enel catálogo del fabricante del vibradordeben aparecer las dimensiones físicas(largoy diámetro),y la masa total de lacabedel vibrador,elmomento excéntrico, la frecuencia enelaire y Ifrecuencia aproximadaen elconcreto, así como lafuerzacentrl

fugaenestas dos frecuencias. Elcatálogo también debe menci0lnar ciertos datos adicionales necesanos para la conexión ~

operación apropiadas de los vibradores. Deben proporcionarsilos requisitos de voltajey amperaje, asícomo los tamaños de calble (dependiendo de la longitud de lacarrera). En los Vibrador1de aire deben indicarse la presión y capacidad de tlujo de aicomprimido, así como los diámetros de la tubería o de las magueras (dependiendo también de la longitud de la carrera). Parlos modelos que funcionan con motor de gasolina, debeseñala)se la velocidad de operación. ILa informaci ón referente a los vibradores hidráulicos debe idcluirlas presiones de operac iónrecomendadas y unagráficaq~muestre las frecuencias, en vibraciones por minuto, a distint1'tlujos.

5.2. Vibradores para cimbra

12

Las recomendacionesde la tabla5.1se refieren a vibradores re­dondos. Otras form as de cabeza de los vibradores (cuadradas uotras formas poligonales. acanaladas, de aspas,) tienen difcren-

5.1.6 Formas especiales de cabezasde vibradores

Figura S.3 Vibradores de airepara construccióncomún(arriba)y para con­creto masivo (abajo)

dio de intluencia y la velocidad de colado del concreto. Son va­lores empíricos basados ante todo en experiencias previas.

Por logeneral, pueden lograrse resultados igualmente buenos eli­giendo un vibrador del tamaño mayor siguiente, que se dan en latabla 5.1. Al seleccionar el vibradory el procedimiento de vibra­ción debeconside rarseel tamaño delvibrador respecto altamañode la cimbra. El agrietamiento de las superfi cies de concrelo esagrabado por la contracción por secado que OCUITe con una altaconcentrac iónde pastade cemento traída a lasuperficie porunvi·brador demasiado grande para esa aplicación especifica.

Los valores de la Tabla5.1nodeben considerarse una garantíadebuenfuncionamiento entodo tipode condiciones.Lamejormedi­dadelrendimienlodeun vibradoressuefectividaden lacompacta­ción del concreto.

i­

'"la.(-

o-y

se.a­'esirem­

araar-

'luenos

\;Imcyc

Tabla 5.1 Va r ieda d de ca racterís ticas, comporta miento)' ap licaciones de los vibradores internos vibradores de flech asflexibles y con motor en la ca beza"

ValoresVa lores sugeridos de

aproximados deFrecuencia re-

Diámetro comendada ', Veloc idad

de la ca- vibracionesMomen lo de colado Aptlcaci únGrupo Amplitud Fue rza cen - Rad io de

beza, cm por minut oexcéntri- del concre-

prom edio! tr lfuga: accién' "( lIz)

cct, to* * ~ III l/hcm k~r cm

cm- kg por vibra -

do,

Co ncreto plástico y fluid o en elem entos muydel gad os 11 s it ios es trechos. Puede emplearse

:y., a I y! 90003 15.00000330.10

0.0153003 100 3 400 3a6(75a 1 3 5para complementar vibradores mas grandes, en

I (20.40) (150 - 250) (OA 30.S) (OA 3 LS) 150) ( 1 .4)especial en presfbrzados, en los quelos ca bles y

(OA 3 1.2) du et os ca usa n conge st ión en las cimbras .Ta mbién se emplean para fabricar mues-Iras par a pruebas de laborator io.

Concreto plástico en números delgados, co-I Yia

S50312.5OO O.OS3 0 25 0.02 . 0.04 300 3900 5. 10(125 3 a 10lumnas, vigas, pilotes prefabricados. losas del-

2 2 V2(30a(1403210) (0.93 2.9) (0.5 3 1.0) (1.3 3 4.0) .250) (23 S)

gadas y a lo largo de juntas de construcción.65) Puede emplearse para completar vibradores

más grandes en sitios estrechos.

Concreto plástico rigido (revenimientomenorde7.5 cm) en construcción general. como muros,

2 a 3 V2 SOOO 312,000 0.20 30.70 0.02530.05 70032000 7. 14( 175 6320columnas, vigas. pilotes presionados y losas pe-

3(50 3 90) (130 3 200) (2.33S.I) (00631.3) (3.1 3 S.9) 3 350) (53 15)

sadas. Vibrado auxiliar adyacente a las cimbrasde concreto masivo y pavimentos. Puede ser demontaje múltiple para proporcionar vibrado in-temoatodo loanchodelaslosasdepavimentos.

Concreto masivo y estructuralcon revenimien-to hasta de 5 cm,depositado encantidades has-

12320ta de 3 m' en cimbras relanvamentc abiertas de

4336 7000 3 10.500 0.70.2.5 0.03 3 0.06 1500 3 4000

(300 315 a40 construcción sólida (centrales de energía, pilas

(75 31 50) (1203 ISO) (S.13 29) (O.S 3 1.5) (6.73 I.S)500)

(1 I 33 1) para puentes y cimentaciones).También auxi-liar en la construcción de presas cerca de lascimbras y alrededor de los elementos empotra-dos y el acero de refuerzo.

Concreto masivo en presas de gravedad, pilas5 37

55003 S500 2.2533.50 0.0430.0S 25003600016 a24

25350grandes, muros masivos, cte. Se requieren dos o

5 (125 3 (400 3 másvibradoresque operen simultáneamente para175)

(903 140) (26340) ( 1.0 3 2.0) (11 327)600)

( 19 33S)colocar y compactar cantidades de concreto de 3m)o más,depositadas deunasola vaCJ1 lacimbra

Generalmente, el concreto extremadamente seco Ó muy rígido (Tabla 2.1) no responde bien para vibradores internos.Mientras el vibrador está operando en el concreto.

Calculadocon la fórmula de la figura A.2 del apéndice A.:aJeulada o medida comose describe en la sección 16.3.2. Estaes la amplitud máxima(la mitad dcl valorentre un máximoy otro) operando en el arre.

afculadacon la fórmula de la figura A.2 del apéndice. empleando la frecuencia del vibrador que opera en el concreto.)istancia sobre la cual el concreto se compacta por completo.

Estosrang~s reflejan no sólo la capacidad dcl vibrador,sino tambiénlas diferencias en la trabajabilidad de la mezcla.el grado de desnereacióndeseado. y otras condi­nes experimentadas durante la construcción.

~tesupone que el espaciamineto de las inmersiones es de 1-112vecesel radio de acción. y que el vibrador opera durante dos tercios del tiempo en queel concreto se

l09 R·05

os vibradores para cimbra son vibradores externos fijados aldo exterior de la cimbra o el molde. Hacen vibrar la cimbra, lale asuveztransmite las vibraciones al concreto. Los'vibradoresuacimbra son autoenfriantes. Pueden ser de tipo rotatorio o deción vertical.

mpactación del concreto ACl309R~05

Las secciones de concreto con espesor de 60 cm y hasta 75 cmhan sido adecuadamente vibradas por medio de los vibradoresde cimbra en la industria del concreto prefabricado. Para murosy colocaciones más profundas. puede ser necesario comple­mentar el vibrador de cimbra con una vibración interna para sec­ciones de mayor espesor que JOcentímetros.

13

\ilmcyc

5.2.2 Tipos de vibradores de cimbra

5.2.2. 1 Vibrador rotatorio . Los vibradores para cimbrade tiporotatorio producen esencialmente un movimiento arm ónicosimple como losvibradoresinternos. Losimpulsostienencom­ponentes tanto perpendiculares a la cimbra como en el mismoplano de ésta. Este tipo de vibrador puede ser de operación neu­mática. hidráulica o eléctrica (véase la figura 5.5).

En los modelos hidráulicos y en los modelos de operación neu­mática,la fuerza centrífuga se desarrolla por medio de un cilindrorotatorioo unamasaexcéntrica revolvente(similar a losvibrado­res internos). Estos vibradores suelen trabajar a frecuencias de6,000 a 12,000 vibraciones por minuto (100 a 200 Hz). La fre­cuencia se puede modificar cambiando la presión del aire, por logeneral ajustando la válvula de suministro de aire en los modelosneumáticos o la presión de fluido en los modelos hidráulicos.

Los modelos que funcionan mediante energia eléctrica tienenuna masa excéntrica en cada extremo de la flecha del motor,masas que por lo general son ajustables. En la mayoría de los ca­sos se emplean motores de inducción y la frecuencia es de 3,600vibraciones por minuto (60 Hz). (o 3,000 vibraciones por minu­to. para 50 Hz AC). También existen en Europa vibradores defrecuencia más elevada (120a 180 hz), que operan a 7,200 o 10,800 vibraciones por minuto [6,000, 9,000 ó 12,000 vibracionespor minuto (100, 150; o 200 Hzj], los cuales requieren un trans­formador de frecuencia. Además, hay vibradores para cimbraeléctricos de motor universal monofásico, con frecuencias de6,000, a 9,000 vibraciones por minuto ( 100 a 150 Hz).

El catálogo del fabricante debe incluir las dimensiones fisicas,la masay el momento excéntrico. Para los modelos de operaciónneumática deben señalarse la frecuencia en el aire y la frecuen­cia aproximada bajo carga; en los modelos eléctricos debe índi­carse la frecuencia con la carga eléctrica estipulada. Tambiéndebe proporcionarse la fuerza centrífuga con los valores de fre­cuencia dados. Además, las instrucciones del fabr icante debenproporcionar los datos necesarios para la conexión apropiada delos vibradores (como en la sección 5.1.7).

5.2.2.2 Vibrador reciprocante. En este lipa de vibrador se aceleraun pistón en una direcci6n, se detiene (por impactocontra una pla­ca de acero)y,después, se aceleraendirecci6n opuesta (véase la fi­gura 5.6). Estos vibradores se operan por medios neumáticos. Lasfrecuencias están, por lo regular, entre 1,000 Y5 ,000 vibracionespor minuto (de 20 a 80 Hz).Estos vibradores producen impulsosque actúanen sentido perpendicular a la cimbra. Los principios demovimiento ann6nico simple no se aplican en este caso.

5.2.2.3 Otrostiposde vibradores. Entre los vibradores paracimbramenos empleados se encuentran lossiguientes:

o El electromagn ético.que suele desarrollar una forma de ondacombinada de diente de sierra sinusoidal, y

14

Figura S.S Vibradores rotatorios para cimbra: de aire (a1rl ba). el~(abajo)

o Martillos manuales neumáticos o eléctricos, que al,veces se emplean para compactar unidades pequeconcreto.

5.2.3 Selección de vibradores externospara cimbras verticales

Para mezclas muy rígidas se prefiere, por lo general, laci6n de baja frecuencia y gran amplitud. Esta vibración Ifrecuencia y gran amplitud gcneralmemepermite una mej~

pactación y mejores superficies (co n menos agujerosIños) para consistencias más plásticas. En esta guia. Idivi soria entre la baja y la alta frecuencia para la vioexterna se considera arbitrar iamente en las 6.000 vibrJpor minuto ( 100 IIz). y entre baja y alta amplitud. a 11

ruil ímetros. respectivamente. ICompactacion del co ncreto"1

po

La eficacia de un vibrador de cimbra es. en gran parte, una funciónde laace leración impartida al concreto por la cimbra. Las ace lera­

eiones en el rango de I a 2g (1 g = q .8 1 111/ 52 = 383 pulgadas/51) serecomiendan generalmente para mezclas plásticas y de 3 a 5 g para

mezclas rigfdas. Además. la ampl itud no deb e ser menor a 0.025

mm para mezclas plásticas o 0.050 mm para mezclas r ígidas.

Latlce!Cr;lCi 01l de una cimbra es tina función de la fuerza centri­fuga del vibrador en relac ión con la masa de la cimbra y el COI1­

c r~ l o activad o . La s s ig u ie n te s fórmula s . empírica s.recomcndadas por Forssb lad ( 197 1), han mostrado su utilidadpara estimar la fuerza centrífuga del vibrador de cimbra, necesa­

ria para prop orcionar una consol idación adecuada :

l . Para mezclas flu idas en ci mbras de vigas y muros

CF = 0-5 ( MF + 0.2 MC)

Donde CF = fuerza centnfuga : MF ~ masa del mo lde; y MC =

masa del concreto

2. Para mezclas rígidas en tub erías y otras cimbras rígidas:

ermcyc

CF = 1 5 (MF + 0.2 MC) . Fig 5.6 Vibrador de acción reciprocame para cimbra

Cualquier fórmulaempleada debe cotejarse con la ex perienc ia en

elcampo. Se sugiere qu e el usuario se po nga en contacto con e l

fabricante del vibrador para proporcion arl e planos de la estructu­

ra que se pretende vibrar y solicitar su co nsejo en cuanto al tama­110, cantidad y ub icación de las unidades vibradoras. La d istancia

adecuada entre los vibradores de c imbra generalmente se encuen­

traenel rango de 1,5 a 2,5 m, y puede llegarse a reque rir vibrac ión

interna suplementaria para secc iones de espeso res mayores a los30 centímetros.

marco están ais lados de la base mediante resort es de acero, em­paques ai slantes de neopreno u ot ros medios.

La mesa puede formar parte de la cimbra. Sin embargo, lo más co­mún es que una cimbra separada descan se sobre la superficie de la

mesa. La vibrac ión se transmit e de la mesa a la cimbra y de ésta al

co ncreto. La convenienci a de sujetar el mo lde a lamesa está abiertaal debate.

CT == (2 a-l ) ( ivlT · 0.2 ~ I F , 0.2 ~I Cl

Por lo reg ular se prefieren vibrac iones de baja frec uenc ia (me ­

nos de 6,000 vibracion es por minuto (100 Hz)] y de gra n ampli­

tud (más de 0.13 mm) , por lo meno s para las mezc las másr ígida s.

La eficacia de la mesa de vibración depende en gran parte de la

aceleración impart ida a l concreto por la mesa. Generalmente se

recom iendan ace lerac iones en el rango de 3 a 10 g. 30 x 100m /scg-, para mezclas más r íg idas se necesitan val ore s mayores.

Ademá s, la ampl itud no debe ser menor a 0.025 mm para mez­

clas plásticas. o de 0.050 mm para mezclas rígid as.

o Mesa vibrad ora rígid a o vigas vibradoras. COIl la cimbraasentada libremente sobre la mesa :

La ace le rac ió n de la me sa es tá e n fun c ión de la fuerza v ibrato­

ria rel acionad a con la masa de la ci mbra y del concr eto activa­

do . Las s igu ientes fórmula s empír ica s han s ido muy útiles

para es timar la fuerza ce ntr ifuga req uer ida en los vibradores(Fo rssblad, 1971 ):

Donde C F .-c=. fu erza ce ntr ifuga : MT = ma sa de la mesa ; MF =

masa de l molde : y MC = ma sa eleI concreto.

La frecuencia y la amplitud deb en revi sarse en vario s puntos de

lacimbra con un vibrógra fo ti otro apa rato adecuado (ve ánse las

secciones 16.3.1 y 16.3.2). A partir de estos va lores, la acelera ­

ción real puede calcularse usando la fórmu la en la figura A.2.

Las med icion es de frecu encia y amplitud también pueden ser

muy útiles para establece r el espaciam iento y las orientaciones

óptimas de los vibrad ores de moldes. Se deb e recon ocer que

siempre existe la posibilidad de que ocurran puntos muertos en

los moldes. Así pues, es import ante utili zar vibrad ores externos

para reducir lo s in c rem ent o s de pun to s mu ert o s , o

complementar esto con vibrado res internos..

Cuando en la vibració n exte rna se ut ilizan vibradores e léctrico s

sobre membranas delgadas de la c imbra, se debe ten er precau­ción para evitar qu e se qu em en .

Una mesa vibrado ra cons iste, por lo gene ral. en una mesa de

acero o de concreto reforzad o COIl vibradore s externos monta­

dos en clmarco de soporte (véase la figura 5.7). La mesa y e l

o

la 'd,

,ajl)J1l'

utnel 5.3 Mesas vibradorasiól

n~

1.1:

15.._----------------

,im cy c

Figura 5,7 Mesa vibradora

o Apisouadores vibradores de placa n de rej illa, Consisten enuna pequeña placa o reji lla vibradora {pur 10 general de 0.2m:! de superficie) que se mueve sobre la superficie de lalosa. Estos vibradores trabajan mejor sobre concretos deconsistencia rígida.

gran amplitud, en especial para co nsistencias mas rígid as. a finde lograr la compactación a la profundidad adecuada , Se ha ob­serva do que las frec uenc ias ent re 3.000 y 6.000 (50 a 100 Hz)

vibraciones son las más satisfactorias. En genera l, las reglas vi­

bradoras trabajan mejor con aceleraciones de 5 g aproximada­ment e ( lg> 9.8 mis' ~3 86 pul g/s-) , Las investigaciones de

Kirkham ( 1963) han demostrado que la compac tac ión es pro­

porcional al produc to de la masa por 1<1 amplitud por la frecuen­cia. divid ido entre la velocidad de avance eh? la máquina.

i\lasa Amplilud Frecuencia

VelocidadConsolidació n o

o Vibrudoru dt' rodillos. Esta unidad empareja Y' compacta almismo t iempo, Uno de los modelos con sta de tres rodillos:el rodillo frontal actúa C0l110 excéntrico y es el rodillo vibra­dor que gira a lOü o -too revoluciones por minuto 1.7 a 6.7Il z regulado de acuerdo con la cousisrcucin<k la mezcla endirección opuesta a la direcci ón del movimiento. Abate,empareja y proporc iona vibración ligera. Este equipo eS

adecuado para mezclas pl ásticas.También ex istcn vibradores man uales de madera o de me­tal y peq ueños d isposi tivos vibradore-, de operaci ón cléc­trien o de aire . que se fijan a Iils he rriUllicll tas estándar deacabado par a tacili mr esta Opl'l'il riúll

Los vibradores superficiales se apl ican a la superficie super ior y

conso lidan el concreto de arriba hacia abajo manteniendo con­

creto en frente de ellos , Su efecto nivelador ayuda a las opera­

ciones de acabado. Se usan principalmente en la construcciónde losas.

5.4 Vibradores superficiales

;:l ~ksa \ ibradora r ig i d~L co n la c imbra lijada a la mesa :

o Vibrador de llana, Este co nsiste en una viga sencilla o do­ble qu e atrav iesa el anc ho de la losa (ve áse la lig o5.8 (a) y(bj). Los vibradores de llana son más adecuado s para SlI­

perficies horizontales o cas i horizontales. Debe tenerseprecaución al usar vibradores de llana en superficies incli­nadas. En la punta de éste puede n ponerse uno o mas ele­mentos excéntricos , depe ndiendo del largo del vibrador.Los elementos excentricos se conectan a un motor decombu stión externa o a motores el éctricos o neumáticos.I.a viga se apoya en las cimbras o en rieles ade cuado s: estopermite con trola r la elevación de la llana de modo qu e noac túe sólo como un compactado r sino que también ayudeen el acabado final , Los vib radores de llana ge nera lme ntese operan en forma manual en trab ajos peque ños y 1.' 11 for ­ma mec ánica en trabajos grandes.

el' = (0 .5 a l) ( ~ I T · O.e ~ IC)

.:t ~tI..' S '1 \ ihrador.r flex ible . continua sobre varios apo yos:

Si la mesa vibradora esta equipada co n un elemento vibrador

que contiene un solo excé ntr ico. puede presentarse un movi­miento vib ratori o c ircular, que impartirá al concreto un mov i­

miento rotatorio perjudicial. Esto puede evitarse mont ando dos

vibradores. uno junto al otro, con sus Hechas girando en direc­

ciones opuestas; esta operac ión neutraliza el componente hori­zontal de vibración. por lo que la mesa queda sometida a un

mov imiento armónico simple. sólo en sentido vertical. De este

modo pueden lograrse grandes amplitudes.

Hay tres tipos principales de vibradores supe rfici ales:

Cuando haya que vibrar secc iones de C0 I1CI"('10 de diferent es la­

mafias. la mesa debe tener una amp litud variable. La frecuencia

variable es una ventaja ad icional.

La vibración producida por las osci laciones de la viga se rrans­

mite al concreto alrededor de l e lemento vibrador. Se req uiere

el' (e a ~ ) (~lT ' ~ lF . O.e ~I C)

La elecci ón de los vibradores y el espa ciamiento entre ell os

debe basarse 1.'11 las fórmulas ant eriores yen la expe rienc ia pre­

via. La trecu..rucia y la amplitud deben revisarse en varios P UIl ­

tos de la mesa con UlI vibrógrato LI otro dispositivo ade cuado; de

esta man era puede ca lcularse la acelerac ión real. Los vibradores

deben moverse hasta que se hayan eliminado todas las burbuja sy se haya logrado 1I1W. vibració n lo más uniforme posible .

16

oImcyc

Pieza Frecuencia del mantenimiento

Motor eléctrico

Lubricación Reemplazo

Chicote Ilexible

Cabeza del vibrador

Limpiezae

inspección

SellosCojinetesCambios deaceite

Eje

Modelo--------·-·----·--------·-·----··· ·· Número de serie-···-··_· _··Fecha de adquisición----- -------··-Fechaderetiro delalmacén de equipo -------------.-.. -- .Empleo estimado, horas por día m ......._m _u.m.__...... ._

FiltroEscobinasInterruptorArm adura y campoCojinetes

Tabla 5.2 Muest ra de una bitácora de servicio para unvibrador de eje flexibl e

Figura 5.8{b) Llanavibradora paratrabajos pequeños.Tipo dedoble viga.

servicio se obtienen principalmente del manual de servicio delfabricante asl como la lista de refacciones. El archivode tarjetaspodría'contener algunos o todos de los siguientes datos:

O Marca, número de serie y fecha de compra

O Voltaje y amperaje requerido en el caso de los vibradoreseléctricos; volumen de aire consumido por las unidades de

5.5.1 Programas de mantenimientopreventivo

Debe establecerse un archivo con los datos de uso y requeri­mientos de servicio para cada vibrador. Los requerimientos de

Elequipo de vibración utiliza una masaexcéntricao fuera de ba­lance; por lo tanto se imponen cargas mayores a las normales cnpartes tales como soportes.

Sin importar el tipo de vibrador, debe tenerse cuidado en sumantenimiento. Los fabricantes generalmente incluyen manua­lescon instrucciones para darservicio a sumaquinaria. Sinem­bargo, siempre debe haber vibradores de repuesto.

Enel caso de vibradores eléctricos, debe tenerse precaución afin de evitar choques eléctricos accidentales.

Deben tomarsemediciones periódicas de la energla eléctricaenlas distintas partes del sistema vibrador (motor, flecha flexible[si se usa] y cabeza del vibrador). Esto puede resultar muy útilparadetectar posibles fallas y asl prevenirlas.

El mantenimiento preventivo es un sistema de inspecciones,ajustes, reparacionesy exámenes planeados. El mantenimientopreventivo del equipo de vibración es necesario para que opereatodasu capacidady para prevenir fallas. Ciertos elementosdelvibrador requieren cuidados diarios, otros requieren cuidadosmenos frecuentes, tal como lo recomienda el fabricante.

Generalmente, el contratista es responsable del mantenimientode los vibradores. Algunas veces, sin embargo (especialmenteen el caso de ciertos vibradores para concreto masivo), el con­tratista lleva a cabosólo el mantenimiento diarioy los otros ser­vicios se dejan a cargo del fabricante.

Figura5.8(a)Llana vibradora para trabajospequeños.Tipo deviga sencilla.

5.5 Mantenimiento de losvibradores

a

[as, a fo

Se ha ob100 Hz

-eglas ~

"imad!.iones d.n es pnl frecuertina.

era o delf

ración e~

cstílndal

msistenteral deOoficie de.ncretos

:ompacU-es rodilk,dillo viII1I01.7a/amezcla'1110. Able cquípO

Compactación del concretoACJ 309R·OS 17

"rm cyc

aire; tamaños de cable o tuberías mínimos y otros datospertinentes.

o Refacciones que puedan insta larse rápidament e. Si es difí­cil conseguirlas deben tenerse almacenadas.

o Unacarta de servicio señalando los requerim ientos de ser­vicio desde la fuente de poder hasta la punta del vibrador.Pan es que se desgastan, panes que se deben lubricar e ins-

t8

peccionar en cada etapa y los lubricantes recomendados.asícomo la frecuencia de lubricación.

LaTabla 5.2 es una bitácora de servicio que podría usarse paraun vibrador de flecha flexible. Empezando por la fecha en quese saca de l almacén de equipo. puede fijarse un calendario real

para los puntos enumerados. Para mejores resultados.este pro­grama debe ser llevado a cabo por un equipo de manteni mientoaparte, en vez de la línea operativa.

Compactaci ón del concreto ACI 309R-05 I

dos,

paraI que, realpro ­

ientoCapítulo 6

Cimbras

Las cimbras, los aditivos desmo ldantes, el proporcionamiento

de la mezcla y la compactación son algunos de los factores clave

en la apariencia del trabajo con concreto. La apariencia de la super­fi~ie de concreto es reflejo de la superfici e de la cimbra, siempre

que se compruebe que la compactación se ha llevado a cabo en for­

maadecuada Puesto que las reparaciones en una superficie defini­tiva son costosas y rara vez totalmente sat isfactorias, debenevitarse, estableciendo y manteniendo un cimbrado y proceso de

compactación de calidad.

6.1 Datos generales

La resistencia de la cimbra, el diseño y los otros requ erimientos

se cubren en el AC1.347 y (Hurd, 1995). Estas publicaciones serefieren principalmente a cimbras para concreto que se vibra en

forma interna. Se da muy poca dirección al d iseño de las cim­bras para vibración externa .

6.2 Superficies inclinadas

Es diflcil comp actar concreto que tenga una superficie inclina­

da. Cuando la inclin ación sea de aproximadamente 1.5: 1 (verti­cal con respecto a la hori zontal) o mayor, la compactac ión se

asegura mejor proporcionando cimbras de apoyo temporal o lla­

nas de cimbra deslizante para prevenir que el concreto se salga ofluya durante la vibración. Una ventaja de la cimbra de apoyo

temporal o de la llana de cimbra deslizante es la eliminación dela necesidad de enrasar la superficie superior (Tuthill, 1967) . La

cimbra de apoyo puede quitarse antes de que el concreto haya

alcanzado su fraguado final de modo que los daños superfic ialespuedan quitarse en forma manu al. Cuando la cimbra deslizante

no pueda quitarse antes de que el concreto haya fraguado, lacimbra debe quitarse lo más pronto posible a fin de permitir elsaneado de las partes dañadas.

6.3 Defectos superficiales

Algunos defectos superficia les se relacionan con una combina­

ciónde factores referentes al proceso de compactación y a los de-

oImcyc

talles de la cimbra. Las consideraciones respecto a la cimbra se

dan en el AC1347, mientras que el ACl303R proporciona infor­mación acerca del uso de los aditivos desmoldanles para cimbra.

El acabado del concreto cimbrado debe observarse cuando lacimbra esté ensam blada de modo que puedan realizarse las me­

didas correctivas necesarias. En el AC 1309.2R se puede encon­tar información adic iona l acerca de las manchas superficia les.

6.4 Hermeticidad de la cimbra

Las cimbras de toda constru cción de concreto debe n ser hermé­ticas al mortero y herméticas a la pasta cuando el acabado sea

important e. Cuando hay agujeros, grietas o juntas abiertas en lasuperficie de la cimbra, la presión hidro stát ica hará que fluyanhacia afue ra cantidade s cons iderables de mortero y que se píer­

dan cuando la vibración lo convierta momentáneamente en lí­

quid o. Esta pérdida de mortero causa bolsas de agregado o vetas

de arena en los sitios mencionados (véase la figura 6.1). As ímis­

mo, puede ocurri r succión de aire en los puntos de escurr imien­

to, lo cual ca usará más huecos en la superficie de l concreto.Estas imperfecciones perjudican en form a considerable el as­

pecto de la superficie de concre to y, en algunos casos, puedendebi litar la estruc tura. Además, es prácticamente imposi ble re­pararlas a la perfecci ón.

Las cimbras tambi én pueden perder mort ero en el Fondodurantela vibración si la placa del Fondo no está firmemente unida a la

base. Las cimbras también pueden ocasionar esta pérdida al flo­tar hacia arr iba durante la vibración , espec ialmente si uno o amo

bos lados tienen talu d. Las cim bras deben estar firmemente fijas

y ca lafateadas a fin de ev itar estos esc urr imiento s. Para prevenir

los escurr imientos resu lta útil sujetar a la parte interna de la pla­ca una tira de 2.5 x la cm de caucho de cé lulas apretadas o espu ­

ma de cloruro de poli vinilo. Es importante asegurarse de que las

superficies a las cua les se unirá la placa estén planas y rectas .

La pérdida de mortero en las un iones de la cimbra entre páne les

yen el fondo de los muros puede minim izarse extendiendo el re­

vestimiento cerca de 3 mm o más en alguno s casos, más allá de

los elementos de apoyo de la cimbra. Este arreglo permite que

los extremos relativamente delgados del revestimi ento se con -

el 3D9R-05 Compactación del concreto ACI 309R·D5 19

oImcyc

~

Figura 6.1Vetas de arenacausadas por escape de: mortero

forme n más fáci lmente a las superficies adyacente s de lo que loharfan los mismos elemento s de apo yo de la cimbra. Cuando se

desea disimular las juntas deben usarse tiras rústicas.

Debe evitarse el paso de la humedad a través de juntas de

construcción y de control rellenando las juntas con se lladores,tal como se recomienda en el ACI S04R . Las hoj as de triplay

con lengüetas y ranuras deben usarse y sellarse cuand o sea muy

importante la prevención de la decoloraci ón.Las madrin as de­

ben traslaparse por debajo del concreto y deben sujetarse firme­

mente a los elementos colados anteriormente. Se recomiendananclajes o pernos en los colados hechos con anterioridad .

6.5 Cimbras para vibraciónexterna

6.5.1 Generalidades

Al igual que para el vibrado interno, las cimbras para vibrado ex­

terno deben soportar la presión lateral del concrelo "licuado". Sinembargo, las cimbras para vibrado externo deben tambi én ser ca­

paces de resistir los repetidos esfuerzos reversibles inducidos por

20

los vibradore s sujetos a ellas. Además. deben transmitir lavibración sobre un área considerable y de manera más o menosuniforme. En 10 posible. es convenientecoordinar el diseño de lacimbra y los requ isitos de vibrado antesde adquirirlas.

Lavibraciónde baja frecuencia y granamplitud tiene mayor im­pacto, y su acción sobre las cimbras es más intensa que la de altafrecuenciay baja amplitud. Se requieren cimbras muyresistentescuando se emplea vibración de alta frecuencia y gran amplitud.

6.5.2 Material para .cimbras

El material preferidopara cimbras es el acero.porque tienebue­na resistencia estructural y buenas propiedades de fatiga; esadecuado para fijar los vibradores y. cuandoestá debidamentereforzado, proporciona una transmisión buenay uniformede lavibración. Las cimbras de madera. plástico o concreto reforzadoson, por lo genera l. menos adecuada s, perodan resultados satis­factorios cuando se respetansus limitaciones y se obedecen lastolerancias aprop iadas,

6.5.3 Diseño y construcc ión

Las cimbras deben diseñarse para resistir la presión delconcretosin sufrirdetlexiones excesivas, así como para transmitirle aaquéllos impulsos vibratorios. La placa de acero de S a 10 mm (o más),

reforzada con atiesadores horizontales o vert icales. o ambos, de­sempe ña bien estas funciones. La oscilación (flexión) de la placa

de acero entre los atiesadores es, por lo regular. mayor que la queejercen éstos, pero no es excesiva si no están demasiado espacia­dos. Debe ponerse especial atención a las uniones cuando se va autilizar vibración externaa fin de asegurarque no se presentende­flexiones excesivas en la cimbra.

Los elementos especiales tales como las vigas en " !" o los cana­

les de acero deben co locarse cerca de la placa. pasando a lravésde los atiesadores de manera continua. En general, es recomen­dable soldar los atiesadores a dichos elemento s, Los vibradores

externos debensujetarse con firmeza a los elementos especiales(véase la figura 2) ya que si el vibrador se suelta. puede dañarse

y causar danos tambi én a la cimbra .

Cuando se emplean unid ades rotalorias eléctricas. la firmeza de l

montaje puede verificarse con facilidad midiendo la toma deamperaje. Si éste excede del indicad o en la placa. las unidades

no están sujetas con suficiente firmeza, las unidades de aire nose pueden evaluar tan fácilmente, pero la observación del movi­mientode las cimbras da una idea de la rigidez. Es muy impor­

tante que los herrajes de la cimbra estén bien sujetos. Puesto que

las cunas tienden a aflojarse con la vibrac ión. resulta más segurofij arlas con tornillos. Debe prestarse particular atención a la re­sistencia de las soldaduras.

Compactación del concreto ACl 3ü9R-05

oImcyc

Figura6.2 Montaje devibradores:en cimbra de madera para muros y encimbra para tubos (intercaJación)

lanose la

im­altantestud.

bue-1; eslentede lazadosatis­m las

rcretoaquélmás),

is, de­I placalaqueipacia­se vaatende-

s cana­Ltravés.ornen­'adores.ecíalesdañarse

rezadelama denidades:aire no,1rnovi­I ímpor­estoque5 seguron a la re

Las cimbras verticalesdeben colocarse sobre cojinetes de hule odeotro material elástico, a fin de evitar el desperdicio de vibra­ciónal transmitirse ésta a la cimentación de apoyo, asi como lapérdidade mortero.

Esdificil lograr y mantener un junteado hermético de la cimbracuando el vibrado es externo; aún las pequeñas aberturas de lacimbra permitirán la pérdida de lechada. Pueden emplearse se­lladores de hule o de otro material adecuado para evitar dichapérdida a través de las cimbras de acero.

Lafijación de vibradores exteriores directamente en la cimbraporlogeneral no es satisfactoria, ya que lasuperficie de contac-

to puedeabombarse o formar unaacción de diafragma. Este mo­vimiento hace que la fuerza vibratoria sea localy algunas vecesda como resultado fallas prematuras en la cimbra. Sin embargo,los vibradores portátiles pequeños, montados sobre ménsulassujetasa las cimbras metálicas, se han empleado conéxito en al­gunos trabajos de prefabricación y, en ocasiones. en construc­ción general. Uno o más de los vibradores se mueven de unaménsula a otra sobre la cimbra conforme progresa el colado.Este método debe emplearse con mucha precaución y sólo conunidades de baja amplitud y elevada frecuencia.

:1309R-05 Compaclaci6n del concreto ACI 309R-05 21

etmcyc

Capítulo 7

Prácticas de vibración recomendadas para laconstrucción en general

7.1 Generalidades

Después de haberseseleccionado el equipo de vibraciónadecua­do (véase el capitulo 5), éste debe ser manejado por operariosconscientes y bienentrenados. El operador del vibrador debe te­ner la capacidad de determinar el tiempo necesario que debepermancer el vibrador en la mezcla a fin de asegurar una com­pactación adecuada. Por medio de una revisión sistemática desutrabajo previo, el operador y su supervisor deben poder de­terminar el espaciamiento del vibrador y el tiempo de vibra­ción necesario para producir concreto denso sin segregación.

Elvibrado interno es, por lo general, el más adecuado para laconstrucción normal, siempre que la sección sea lo bastantegrandepara poder manipular el vibrador. Sin embargo, puedesernecesario el vibrado externo para completarel interno enáreas congestionadas de acero de refuerzo o poco accesibles(véase el capitulo 18). En muchas secciones delgadas, en es­pecial en trabajos de prefabr icación y losas, el vibrado exter­no debe constituir el principal m étodo de compactación.

7.2 Procedimiento para vibracióninterna

El concreto se debe depositar en capas compatibles con el traba­joque se ejecute. En grandes capas y secciones pesadas, la pro­fundidad máxima de la capa debe ser de un máximo de 50 cm.La profundidad debe ser casi igual a lo largo de la cabezadel vi­brador. En murosy columnas, la profundidad de las capasgene­ralmente no debe exceder los 50 cm. Las capas deben estar lomásniveladas posible,para que elvibrador no se use paramoverel concreto hacia los lados, ya que esto puede causar segrega­ción. Se pueden obtener superficies bastante niveladas deposi­tando el concreto en la cimbra a intervalos cortos; el empleo de"trompas de elefante" es, en ocasiones, un buen auxiliar.

Aunque el concreto se haya depositado con cuidado en lacimbra, probablemente haya algunos pequeños amontona­mientos o elevaciones. Puede ejec utarse una pequeña nivela-

Compactaci6ndel concreto ACI 309R-05

ción insertando el vibrador en elcentro de estas elevaciones afin de aplanarlas. Debe ev itarse el mov imiento excesivo. eS 6

pecia lmente en los elementos estructurales co n grandes can­tidades de refuerzo.

Despuésde haber nivelado la superficie, el vibrador debe siste­máticamente insertarse verticalmente con unespaciamiento uni­forme sobre toda el área de colocación. La distancia entre lasinserciones debe ser de aproximadamente 1.5 veces el radio deinfluencia, y debeser de tal modo que el áreaque se vea afectadapor el vibrador se traslape algunoscentimetros alárea adyacenterecién vibrada. Enelcasode losas, un vibrador de largo normalsedeberá inclinarhacia la vertical, o un vibrador corto de 13cm. delargo se tendrá que sostener verticalmente. Ambos se deberánconservar 5 cmseparados del fondosi la losaes unpanel"tilt-up"y cuandoelpanelde"tilt-up" tiene una cara de concreto arquitec­tónico. La vibración deberá ser suficiente para cerrar las orillasdel fondo de las capas de concreto colocadas.

Un método allemo que se ha usado con gran éxito es el siguien­te. El vibrador debe penetrar rápidamente hasta el fondo de lacapa, al menos, 15 cm dentro de la capa precedente. El vibradordebe ser manejado con un movimientohacia arribay hacia aba­jo, generalmente de 5 a 15 segundos, a fin de unirentre si ambascapas. El vibrador debe retirarse en formagradual, igualmentemediante una serie de movimientos hacia arriba y hacia abajo.El movimiento hacia abajo debe ser rápido a fin de aplicar unafuerza al concreto, la cual, a su vez, incrementará la presión in­terna en la mezcla fresca recién colocada.

Saque rápidamente el vibrador del concreto cuando la cabezaquede lan sólo parcialmente inmersa en elconcreto. Elconcretodebe llenar elespaciodejado por el vibrador. Enelcaso de mez­classecas endonde el hoyo no se cierre almomento de retirarelvibrador, algunas veces el problema se soluciona conreinsertarel vibradorno más que 112del radio de influencia; siesto no re­sulta, se debe cambiar la mezcla o el vibrador. Las losas delga­das soportadas sobre vigas se deberán vibrar en dos etapas;primero,despuésde habercolocado el concreto de laviga,y otravez cuando el concreto se lleve a grado de acabado.

23

El vibrador ejerce fuerza hacia afuera del hueco de la inmersión.Lasbolsas de aire yaguaque se encuentren pordebajo o al mismonivelde la cabezatienden a seratrapadas. Por lo tanto, las bolsas deaireyag uadebenser trabajadas hacia arriba enfrentedel vibrador.

Cuando elcolado consta de variascapas, cada capa debe colarsecuando la precedente esté aún en estado fluido, a fin de evitarjuntas frias. Cuando la capa subyacente ha sobrepasado el puntode endurecimiento en el que todavía puede penetrarel vibrador.puede lograrse buenaadherencia vibrando intensa y sistemáti­camente el concreto nuevo en contacto COIl el anterior; no obs­tante, al retirar la cimbra se observará una línea de juntainevitable en la superficie.

7.3 Adecuación de la vibracióninterna

No hay un medio totalmente seguro y rápido que nos ayude a de­terminar lo adecuadode lacompactacióndel concretoreciénco­locado, La adecuabilidad de la vibración interna se ju zgaprincipalmente por la apariencia superficial de cada capa. Losprincipales indicadores de un concreto bien compactado son:

o Empo tramiento de los agregados de gran tamaño. Excep­to enelconcreto arquitectónico consuperficies de agrega­dos expuestos; para obtener la nivelación general de lamezclay la adecuada unión del per ímetro de la mezcla conla mezcla colocadaanteriormente, se requerirá una delga­da capa de mortero en la superficie superior y pasta de ce­mento en la unión del concreto y la cimbra.

O Cese general de la aparición de las burbuj as grandes deaire atrapado en la superficie superior. Las capas gruesasrequieren mayor tiempo de vibrado que las capas delgadas,ya que las burbujas que están en el fondo tardan más en lle­gar a la superficie.

A veces el sonido o tono del vibrador es un buen indicio, Cuandoun vibrador de inmersión se inserta en el concreto, por lo generalse aprecia una reducción de la frecuencia; después, ésta se recu­pera y, por fin, el tono se hace constante cuando el concreto estálibre de aireatrapado. Eloperario desarrolla con laexperiencia lasensibilidad necesaria para notar, a través del sonido que emite elvibrador, cuándo la compactación total se ha logrado.

Ocasionalmente los operadores de vibradores sin experienciaaplastan el concreto solamente; la compactación completa sólopuede garantizarse cuando se procuran y se logran los demásfactores que hacen evidente un vibrado adecuado.

7.4 Vibrado del acero de refuerzo

Cuando el vibrador no puede llegar hasta el concreto, como ocu­rre en áreas congestionadas por el acero de refuerzo, resulta

24

muy útil vibrarlas porciones expuestasde las varillas de refuer,

zo. El refuerzo no debe ser vibrado después de que el concretose haya transformado de un estado plásatico a uno rígido. Elconcreto de revenimiento normal. en el estado plástico.compactado de esta manera no debe experimentar una pérdidaen la resistencia de adherencia del concreto al acero (Chan,Chen, y Liu 2003), Para este fin debe emplearse un vibradorpara cimbra fijado a la vari lla medianteun dispositivo apropia.do. Adaptar un vibrador de inmersi ón a una vari llade refuerzopuede dañar el vibrador.

7.5 RevibradoEl revibradoes el proceso mediante el cualse vu elve a vibrar con.creta que ya ha sido vibrado. En realidad, la mayor parte del con.creta se revibra involuntariamente cuando. al colar capassucesivas, el vibradorpenetra hasta la capasubyacente que ya hasido vibrada. Sin embargo, el t érmino revibrado, tal como se em­pleaenestasección,se refiere al revibrado intencional y sistemáti­ca, efectuado poco despuésde concluir elcolado (Vollick, 1958).

Elrevibrado puede llevarse acabo encualqu iermomento enque elvibradorse hunda porsupropio peso enel concreto y lo licue mo­mentáneamente. Ofrece mejores resultados cuando se efectúa lomás tarde posible.Esta revibración es másefectiva cuando se hacejustoantesdel fraguado delconcreto para mezc las conrevenimien­to de 7.5 cm o más.

El efecto de la revibración en la resistencia a la adherencia con­creta-acero no es tan claro. La revibración parece mejorar la re­sistencia a la adherencia en varillas superiores colocadas enconcreto de alto revenimiento.Sinembargo. la revibraci ón puededañar severamente la resistenciaa la adherenc iade varillas cola­das enconcreto de bajo revenim iento que estébien consolidado.La revibracióncasi siempreresulta perjudicial para la resistenciaa la adherencia delacerode refuerzo del fondo. Antesque nada, larevibración tiende a reducir las diferencias en la resistencia a laadherenciaocasionadas porlas diferencias de revenimientoy po­sición de las varillas (Altowaiji, Darwin y Donahey, 1984).

La revibración es más benéfica en los primeros centímetrosdela parte superior, 0.5 a J m, de cualquier colado, en donde lasbolsas de aire prevalecen. La revibración de las partes superio­res de los muros norm almente da por resultado una aparienciamás uniform e de las superficies verticales.

Larevibración puede ser muy efectiva para minim izar las grie- /tas en la parte superior de vanos de puertas, arcos, etc. El proce­dimiento consiste en demorar de I a 2 horas la colocación delconcreto adicional, dependiendo de la temperatura, después dealcanzarla linea dearranque y lacabecerade lapuerta o unionesentre columna y piso. etc, a fin de permitir la contracc ión porasentamiento que ocurre antes de la revibrac iónde los materia­les en su lugar, y proseguir con la colocación.

Compactación del concreto ACI309 R.05 I

------- ...fIIIi

\1Imcyc

efuer- 7.6 Vibración de la cimbraterete

El vibrado de la cimbra durante el descimbrado es en ocasionesútil.El ligero movimientode toda la superficie de la cimbraayuda adesprenderla del concreto y permite retirarla con facilidad sin da­ñar la superficie del mismo.

Este defecto ocurre cuando el mortero no llena el espacio entrelas partículas de agregado grueso (véase la figura 7. la). La pre­senciade segregación indica que la primera etapa de la compacta­ción no se completó(véase la sección4.2). Cuando apareceen lasuperficie, es necesario picarel área y repararla. Dichas reparacio­nes debenser lasmenos posibles, porque afectanen formanegati­va el aspecto de laestructuray reducen la resistenciadel concreto.Por lo regular, la segregación es la consecuencia del empleo devibradores inadecuados y defectuosos, o bien de procedimien­tos incorrectos de vibrado. Las inmersiones desordenadas enángulo al azar causan acumulación de mortero en la capa de su­perficie, mientras la porción inferior puede resultarcon vibradoescaso (figura 7.1b). El apanalamiento debe manlenerse a unmínimo. ya que ello reduce la resistencia del concreto y lasreparaciones echan a perder la apariencia de la superficie. En elcapítulo 9 del AC/ 3/1./R. SP-2 (Manual del ACI para Supervi­sión de obras de Concreto), pueden encontrarse los lineamientosreferentes a las técnicas de compactación adecuadas para minimi­zar la separación del mortero de los agregados gruesos.

Laspropiedadesde la mezcla de concretoque contribuyena la forma­cióndecavidades enel concreto son principalmente:una cantidad depasta insuficiente para rellenar los huecos entre los agregados. unacantidad de arena inadecuada en relación con el total de agregados,

7.7.1 Apanalamiento

Los defectos más serios que resultan por falta de vibración son elapanalamiento, excesivos huecos de aire atrapado (cavidades),vetasde arena, agrietamiento porabatimiento y líneas decolado.

Puesto que casi todo el movimiento que imprimen los vibra­dores para cimbra es perpendicular al plano de la cimbra, éstatiende a actuar como una membrana vibradora con efecto de

bombeo hacia arr iba y hacia abajo . Esto es particu farmentecierto cuando la vibración es de gran amplitud y la placa esdemasiado delgada o carece de rigidez. Este movimiento ha­cia adentro y hacia afuera puede hacer que las cimbras bom­been aire dentro del concreto. en especia l en los centímetrossuperiores (50 a 100) del colado de un muro o columna,creando una abertura entre e l concreto y la cimbra. En estecaso no existen las capas subsecuentes de concreto que ayu­den a rellenar dicha abertura; por lo tanto, a veces es conve­niente emplear un vibrador interno en estas áreas.

7.7 Consecuencias dela vibración inapropiada

El concretocompactadopormediode vibradode lacimbradebeco­larse en capas de 25 a 40 cm de espesor, vibrándose cada capa por5Cparado.Eltiempo devibrado debeserbastante mayorqueenelcasode vibrado intemo, con frecuenciahastade 2 minutos, pudiendo lle­gar hasta 30 minutos o más en algunas secciones de gran peralte.

Elvibrógrafo hace posible obtener valores confiables de la am­plitud en distintos lugares de las cimbras vibradas en forma ex­tema. Generalmente también proporcionan la frecuencia yamplitud de onda.

Lafrecuencia puede determinarse con facilidad con un tacóme­trodeaguja (véase la sección 16.3.1). Sin embargo, las amplitu­des pequeñas han sido, dificiles de medir. Una amplitudinadecuada significa compactación, en tanto que una amplitudlocal excesiva no sólo constituye un desperdicio de la potenciadelvibrador, sino que, en algunos casos, puede provocar que elconcreto se "enrosque" y no se compacte en forma correcta. Alpasar la mano sobre la cimbra pueden localizarse áreas de vibra­ción muy débilomuy fuerte(amplitud bajao elevada) opuntosconvibraciónnula. El tacómetrode aguja puede proporcionarindiciosmásconfiables; lasdiferencias de laoscilaciónde laaguja en diver­sos puntos indicauna aproximaciónde ladiferencia de amplitud.

Serecomienda comenzarcon unespaciamiento,generalmentede 1.2 a 2.4 m, basado en los lineamientos de la sección 5.2.3 yenlaexperiencia previa. Cuando este patrón no produzca la vi­bración uniforme adecuada, los vibradores deben volverse -acolocar cuantas veces sea necesario para obtener los resulta­dosesperados. Para lograr un espaciamiento óptimo se requie­reel conocimiento de la distribución de frecuencia y amplitudsobrela cimbra, así como el de la trabajabilidad y facilidad decompactación de la mezcla.

El tamaño y el espaciamiento de los vibradores de cimbra de­ben ser tales que la intensidad de la vibración adecuada sedistribuya sobre el área deseada de la cimbra . El espacia­miento está en función del tipo y forma de la cimbra, profun­didad y espe sor del concreto , potencia del vibrador,capacidad de trabajo de la mezcla y tiempo de vibración.

metros!

donde ~

:s supenaparien< Otro procedimiento que ha dado buenos resultados en trabajos

prefabricados es el colado continuo de cordones de concreto de5a \O cmde espesor, acompañadode vibrado también continuo.

ar las gJI Puede producir superficies casi totalmente libres de agujeros.:. El prO<.cación Es conveniente tener posibilidad de cambiar la frecuencia y arn­después, plitudde los vibradores. En los vibradores externos eléctricos, lasa o unio' amplitudes puedenajustarsea diferentes valores fijos con bastan­racciónf te facilidad. En los vibradores externos de aire la frecuencia pue­os mater de modificarse variando la presión del aire, en tanto que la

amplitud puede cambiarse reemplazando la masa excéntrica.

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) ACI309~ Compactación del concreto ACI 309R-OS 2S

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Figura 7.t8 Apanalamiento

una pobre granulometria de los agregados o un inadecuado reveni­miento para las condiciones de colocación. Un espacio insuficienteentre elacerode refuerzoesunacausa importanteparaqueocurran lascavidadesenelconcreto(véase la figura 7.6.1e).Para establecereles­paciamiento del acero, tanto el diseñadorcomoel constructor tienenque tener en mente que el concreto se debecompactar.

7.7.2 Exceso de huecos debidosal aire atrapado

Los concretos que ya no presenten segregación aún tienen hue­cos, pues raravezes posibleeliminar por completo elaire atrapa­do (véase lasección4.2). Lacantidaddeaireatrapado que quedaenel concreto después del vibrado es, en gran parte, una conse­cuencia del equipo y procedimiento de vibrado, pero tambiénse ve afeclada por las propiedades de la mezcla de concrelo,por la colocación durante el colado, as! como por otros facto­res (Samuelsson, 1970). Cuando no se emplean el equipo y losprocedimientos adecuados, o cuando existen condiciones des­favorables, el contenido de aire atrapado será elevado y esprobable que los huecos (comúnmente llamados agujeros de in­sectos "hormigueros") sean excesivos (véase la figura 7.2).

Para reducir los huecos en la superficie del concreto debe acor­tarse la distancia entre las inmersiones de los vibradores inter­nos y aumentarse el tiempo de cada una de ellas. También debehacerse una hilerade inmersiones cerca de la cimbra, pero sintocarla. Cuando el contacto con la cimbrasea inevitable, la puntadel vibrador debe protegerse con hule, pero, aun en este caso,debe evitarse en lo posible el conlacto, ya que se puede dañar lacimbra y desfigurarse la superficie del concreto. Resulta criticoque lasposicionesde los lugares dondese va a insertarel vibradorestén bien traslapadas.

26

Figura 7.1(b) Los procedimientosaplicadosalalarpuedendarcomoresul­tado laacumulacióndemorteroenlasuperficie y dejar abajo "paquetes" deagregado en la periferia del colado

Deben evitarse los recubrim ientosde gran viscosidad en las ci

bras, así como aquéllos que se aplican en capas gruesas, yatienden a retener aire y burbujas de agua.

Los vibradores para cimbra tienden a moverel mortero haciamismay, cuando se empleanen combinaciónconvibradores iternos, handemostrado eficaciapara reduc irel tamaño y númro de huecos en la superficie.

En condiciones muy difíciles y cuando el aspecto del concrsea muy importante. el paleadojunto a lacimbra resultaa medo de gran ayuda para reducir los huecos.

Es casi imposible eliminar los huecos en lasuperficie internalas cimbras inclinadas, y los diseñadores deben tener en cueeste hecho. No obstante, estos huecos pueden reducirseal m'IDO si se evitan las mezclas pegagosas y con exceso de arenel concretose cuela en capas, de 30 cm de espesoro menos,

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Figura 7.1( e) Un mal diseño delacerode refuerzocrea congestionemiy hace muy difi cil la compactación

Compactación ¡JeI concreto ACI3

oImcyc

Los concretos de densidad normal, bien dosificados y con el re­venimiento recomendado, no se ven afectados por el exceso devibrado. Por lo tanto, cuando exista alguna duda en cuanto a lasuficiencia de la compactación, el problema debe resolverseaplicando vibrado adicional.

7.7.7 Es mucho más común la falta que elexceso de vibrado.

Figura 7.3 Vetasde arenacausadas porsangrado mtenso a lo largode la cimbra

7.7.6 Agrietamiento por abatimiento

El agrietamiento por inmersión resulta a partir del desarrollo detensiones cuando el concreto se asientaen forma mecánica cercadel tiempo de fraguado inicial. Para eliminar este tipode agrieta.miento,elconcretodebe revibrarse hasta la últimaocasión en queel vibrador se hunda en el concreto bajo su propia masa.

del fraguado inicial. En demoras inusualmente largas durante lacolocación, el concreto debe mantenerse fresco revibrándolo pe.riódicamente. El concreto debe vibrarse aproximadamente en in­tervalos de 15 minutos o menores, dependien~o de lascondicionesde trabajo. Sin embargo, el concreto no debe tampo­co sobrevibrarse hasta el punto de que se produzca segregación.Además, conforme se aproxime el tiempo de fraguado inicial, lavibración se debe descontinuar y se debe permitir que endurezcael concreto, de lo contrario se produciría unajunta friay se debe­rlan tomar las medidas de reparación adecuadas.

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Laslineas de colado son lineasoscuras (véase la figura 7.4) queaparecen en la superficie cimbrada y que hacen evidentes los li­mites entre los colados de concreto adyacentes. Por lo generalindican que, alvibrar una capa, el vibrador no se introdujo losu­ficiente para penetrar en la capa subyacente.

7.7.5 Juntas frías

Figura72 Exceso dehuecosdeaire enlasuperficiedecontacto con lacimbra

Las demorasen lacolocación pueden ocasionarjuntas frias. Paraevitar éstas, la colocación debe reducirse sustancialmente antes

7.4 Líneas de colado

7.7.3 Vetas de arena

Las vetasde arena son el resultado del sangrado intenso a lo lar­gode la cimbraque; a su vez, es consecuenciade las característi­cas y proporciones de los materiales y de los métodosempleados para colar elconcreto (véase la figura 7.3). Las mez­clas muy fluidas, ásperas, con poco cemento y que contenganagregados malgraduados - en especial aquéllascondiferenciaenIostamaJIosdelnúmero50al 100(de300a 150mm) y en fiaccionesmenoresdelnúmero 100(menoresde 150mm) - pueden causarve­tas dearena, aslcomo otrosproblemas. Elcoladodel concretoa tra­vés delacerode refuerzoy su colocación en capasmuy gruesassinvibrndo adecuado, también puedecausarvetasy segregación. Otradelas causas esfijarvibradores a cimbrascon fugas,locualproduceuna acción de bombeo quedacomoresultado lapérdidade finoso laentrada de airepor lasjuntas.

el vibrador se sumerge lo más cerca posible de la cimbra. Losbuecos pueden reducirse en forma considerable, fijando un vi­bradorexterno a la cimbra inclinada y reduciendo el espesor dela capa a 5 centimetros.

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Figura 7.4. Líneas decolado

7.7.8 El exceso de vibrado

Puede ocurrir cuando, debido a una operación descuidada o alempleo de equipo demasia do grande, la vibración es varias ve­ces mayor que la cantidad recomendada. El exceso de vibraci ónpuede dar como resultado las siguientes anomalías:

O Segrega ción - La mecánica de la segregac ión entra enjue­go cuando las fuerzas de gravedad y de vibrac ión tienentiempo suficiente para actuar. Con un tiempo de vibraciónexcesivo, las fuerzas cohesivas en el interiordel concretoson sobrepasadas por la gravedad y la vibración ocas ionaque los agregados más pesados de la mezcla se hundan ylos más Iígeros se vayan hacia la parte superior de la pastamatriz. Un examen durante o después de este tipo de colo­cac ión mostrará una capa de lechada, una capa de morteroque contiene una prop orción menor de agregados grandesy una acumulación de agregados grandes en el fondo de lacapa de colocación. Esta condición es más probable en elcaso de mezclas de alto revenimiento y cuando hay gran­des diferencias en las densidades de los agregados y delmortero, y cuando las mezclas tienen una proporc ión de­masiado alta de mortero respecto al agregado grueso. El

28

agregado de baja de nsidad es una cuestión separada queno tiene relación con el proporcionamiemo de l mortero .

O Velas de arena - se dan más frecuentemente e n mezclaspobreso ásperasy con el concreto quese mueve horizon­talmente por el vibrador.

a Pérdida del aire atrapado en el concreto con aire incluido- Esto puedereducir la resistenciadelconcreto a los ciclosde congelamiento y deshielo. El problema generalmentese presenta en aquellas mezclas COI1 contenido de aguaexcesivo. Si el concreto contiene la cantidad de aireatrapado recomendada originalmente por el comité22 1 de l AC I y la trabajabilidad está en e l rango ade­cua do , es muy poco probable quc ocur ra una gran pér­dida de aire atrapado; Una mezcla de co ncretoapropiadamente proporcionada con una dosis de aditivoinclusor de aire para dar un contenido de aire del 7%puede ser vibrado hasta que el contenido de aire sea del3%sinreducción ensu resistenciaacongelacióndebido aque el factor de espaciamiento de burbujas. 0.005 a 0.007pulgad as (130 a li SO urn) es todavía menor que O.OOSpulgadas (200 urn) (Lielenz el al. 1955). Demasiadas in­sercionesdel vibradoren puntos muy cercanos entre sí, enconcreto con alto revenimiento puedenocasionar que fa­lle el sistema de aire incluido, lo cual puede provocarunareducción en la resistencia al congelamiento-deshielo.

O Deflexion excesiva o cimbra dañada - Éstos son más fre­cuentes con la vibración externa.

O Falla de las cimbras - La inmersión del vibrador pordemasiado tiempo en el concreto en la misma ubicaciónpuede producirpresiones hidrostáticas internas excesivasque pueden dar como resultado una falla en el mol­de Cuando se vibra internam ente el concreto a unaprofundidad excesi va (más profu ndo que el rangodiseñado y el concreto es licuado) . este procedim ientopuede causar que el molde falle instantáneamente. Lasfue rzas d inám icas pro ven ie ntes de la vibrac ió nprolongada puede n tener serios efectos en la calidad delconcreto en el sitio en forma de segregación localizada.

Compactación del concreto ACI309R.OS

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Capítulo 8

Concreto estructural

8.1 Prerrequisitos de diseñoy detallado

Al diseñar elementos estructurales y al detallar la cimbra y elacerode refuerzo, debetenerse en cuentaque el concreto reciénmezclado debe colocarse en un lugar lo más cercano posiblea suposición final a modo de disminuir la segregación, las cavidadesy otras imperfecciones internas y superficiales. También el m é­todo de compactación debe analizarse cuidadosamente cuandose detalle el acero de refuerzo y la cimbra. Por ejemplo, para vi·bración interna, las aberturas en el refuerzo deben permitir la in­serción de los vibradores. Normalmente se requieren aberturasde 10 x 15 cm con centros espaciados a 60 cent ímetros.

Estos elementos requieren que se ponga especial atención en eltamaño de miembros, tamaño del acero estructural, localiza­ción, espaciamiento y otros factores que influyan en la coloca­ción y compactación del concreto . Esto resulta especialmentecierto-enaquellasestructuras diseñadasparacargasslsmicas, endonde el acero de refuerzo a veces está muy congestionado y re­sulta imposible la compactación efectiva de las mezclas de con­creta convencionales.

Eldiseñador se debe comunicar con el const ructor en las prime­rasetapas del diseño estructural. Se deben buscar las áreas pro­blema cuando aún haya tiempo de tomar las medidas prácticasnecesarias como serían los empalmes, acero estructural en pa·quete, modificación de los espacios de los estribos y aumentodel tamaño de las secciones.

Cuando las condiciones de compactación están por debajo delos estándares, se debe tomar una o más de las siguientes mediodas: rediseñar el elemento, rediseñar la colocación del acero derefuerzo, modificarlamezcla, en algunos casos paraqueseaau­tocompactanteutilizar pruebas en maquetas a fin de desarrollarun procedimiento alterno y alertar al constructor acerca deaquellas condiciones que pudieran resultar críticas.

La colocación del concreto en áreas congestionadas se discutecon más detalle en el capitulo 18. Debe prestarse consideraciónaluso de conexiones mecánicas en lugar de traslape del refuerzopara minimizar la congestión.

CompaClación delconcreto ACI309R·OS

oImcyc

8.2 Requerimientos de la mezcla

Las mezclas de concreto estructural se debenproporcionara finde obtener la facilidad de co locación, durabilidad, resistencia aldeterioro y otras propiedades requeridas respecto a las cond i­ciones de colocación. El concreto se debe trabajar rápidamenteen las esquinas de la cimbra y alrededor del acero de refuerzousando el método 'de compactación adecuado, sin que se pro­duzca segregación ni se acumule mucha agua libre en la superfi­cie. Algunas gulas respecto al proporcionamiento puedenencontrarse en el capítulo 2; además, el ACI 30 I proporcionauna gula para la resistencia con respecto al proporcionamiento.En áreas de congestionamiento del acero de refuerzo, se debentener en cuenta los procedimientos señalados en el capitulo 18.

Una consistencia plástica (Tabla 2. 1) revenimiento de 7.5 cm espor lo general suficiente para concreto estructural debidamentevibrado en las cimbras. Lo que puede considerarse una necesi­dad para concretos más fluidos, en muchos casos se satisfacemejor mediante vibrado adicional. El concreto para elementosestructurales pesados y losas puede colarse de modo satisfacto­rio con revenimiento más bajo, cuando está bien vibrado.

En aquellas áreas donde no pueda lograrse una vibración comple­ta debido al congestionamiento del acero de refuerzo u otras obs­trucciones, puede ser deseable incrementar el revenimientousando aditivos qulmicos o tales como aditivos reductores deagua de alto rango (HRWRA: high-range water-reducingadmixtures) produciendo una mezcla más fluida que pueda com­pactarse de modo más adecuado. Sin embargo, el uso del concre­to fluido no evita la necesidad de utilizar la vibración.

8.3 Vibración interna

En la mayoría de los concretos estructurales el vibrado se lleva acabo con más eficacia mediante vibradores estándar de inmersiónque se ajusten a las recomendaciones de la tabla 5.1. Elvibradoele­gido debe ser adecuado para la mezcla y para las condiciones decolado.

El procedimiento recomendado para vibrado internoes el descri­to en la sección 7.2. En muros y vigas, por lo general deben utili-

29

,iIm cyc

zarse dos vibradores. lino para nivelar la mezcla inmed iatamente

después del colado y otro para la compactac ión. En obras de ma­

yor importancia y tama ño es útil un tercer vibrador. que puede ser

menos potente que los otros dos. Se debe usar una linea de inmer­

sión poco espaciada. a aproximadamente 10 centímetros de d is­

tancia de la cimbra y tamb ién en la capa superior del colado. para

ay udar a que las burbujas de aire suban y escapen .

Las losas co ladas monol üicamcntc COIl las vigas se deben co lar

de la siguiente manera : las vigas se deben colar y vibrar . Se es­

perará un lapso de aprox imadam ente una hora a fin de perm itir

que e l sangrado se presente en las vigas. antes de proceder a co­

lar el co ncre to de la losa. La losa de conc reto se debe co lar y vi w

bra r antes del fraguado inicia l de las v igas de concre to. Los

vibradores deb en penetrar. a través de la losa. en las vigas d e

concreto coladas previamente a fin de compactar y unir los e le­

mentas estructurales.

8.4 Vibración de las cimbras

El vibrado de lascimbrases adecuado para muchas secciones del­gadas yes un complemento útil del vibrado interno en sitios en que

el acero de refuerzo está muy congestionado, donde e lco ncreto no

puede colarse en forma directa sino que debe desplazarse hasta su

posición final, o bien..cuan do no es posible utilizar un vibrador in­

terno. Sin embargo, la vibración puede ocas ionar, en la cimbra pre­

siones, sustancialmente mayores que las normal es: por lo tanto.

debe darse especial importancia al diseño de las mismas para resis­

tir estas presiones.

Los procedim ientos par a el vibrado de las cimbras se describen

en la sección 7.6. Cualquiera que sea el empleo de vibradores

JO

para c imbra . es imp ortante evita r la vibrac ión excesiva en cual­

qu ier plinto determ inado. Los vibradores deben moverse con­

farole sea necesari o para man tene rlos operando j usto debajo dela superfic ie del co ncreto y no en áreas vacía s.

8.5 Revestimiento de túneles

Los vibradores de cimbra se usan para la compactación del con­

creto en los revestim iento" de túnel. Frecuentemente, la vibración

de las cimbras se complementa con vibradores de inmersión que

se usan por atrás de la cimbra o mediante ventanas de acceso en la

misma. El concreto para revestimientos de túneles se co loca más

comúnmente por medio de bombeo. con líneas de bombeo colo­

cadas en los muros latera les y en las coronas. Es importante tener

una mezcla fluida , aunque co hesi va, que responda bien al proce­

so de vibrac ión. El revenimiento debe ser de cerca de 13 cm en el

extremo de descarga de la línea de bombeo.

Cuando elnivelde concreto por atrás de la cimbraalcanza laco­rona. se produce un a pendi ente en el concre to . Esta pendiente

ge neralmente va riará de 2 1/2 a l . y co mo máximo de 5 a I en re­

lación horizonta l a vert ical. Los vibradores de cimbra deben

ope rarse a unos poc os cent ímetros de la pen dient e y deben mo­

verse hacia adelan te, frecuentemente en forma hori zontal. Se

debe poner especial atención a la vibración de la cimbra en lacorona, de modo que el concreto que se haya bombeado en lospuntos más altos dentro de la cim bra no se baje a causa de la vi­

brac ión . Confo rme se lleva a cabo la co locac ión de l co ncre to. Ia

retirada de la línea de bomb eo, la posición y el tiemp o de vibra­

c ión deben aseg ura r un má ximo rellenado de la cimbra .

Co mpactación del concreto ACI 3ü9R-OS

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Capítulo 9

Concreto masivo

El concretomasivo se define como cualquier volum en de con­creto condimensiones lo suficientementegrandes para requerirque se tomen medidas a finde manejarlageneración de calordehidratación del cementoy los consecuentes cambios volumétri­cos y, así,minimizar el agrietamiento. Para reducir el aumentode temperatura y lograr ahorros, se utilizan bajos conlenidos decementoy agregados grandes a findemantenerunrevenimientobajo. Estas medidas generalmente requieren de atención espe­cial respecto a la compactación. La cuadrilla debe trabajarestrechamente uniday moverse como una un idad,en vezde quecada operador trabaje separadamente con inserciones aleatoriasmuy espaciadas.

9.1 Requerimientos de la mezcla

El proporcionamiento adecuado y el uso óptimo de los ad iti­vos químicos, cen izas volantes y GGBFS en el concreto ma­sivo facilitan una compactación adecuada. Consúltese el ACI21I.I para información acerca del prop orcionamient o de lamezcla. En el ACI 207.1R se puede encontrar informac iónadicional respecto al concreto masivo.

9.2 Equipo de vibración

El concreto masivoque tenga agregados de tamaño mayor a 1 ¡12pulgadas (40 mm)y un bajocontenidode cemento representaunes­pecial problemade vibración cuando se utilizan consistencias de re­venimiento bajo . Esta condición requiere que, para unacompactación adecuada, se cuente con un poderosoequipoque sa­tisfaga los requerimientosdelgrupo5del cuadro 5.1 . En los EstadosUnidos generalmentese utilizan vibradores neumáticos. Laentradade aire debe ser grandey la potencia del vibrador debe ser la sufi­ciente para permitir una compactación adecuada. En áreas densa­mente reforzadas se pueden necesitar vibradores con diámetrospequeños a fin de penetrarentre las varillasy lograr una compacta­ción adecuada.

Compactación del concreto ACI 3D9R-OS

\;uncyc

9.3 Cimbras

Para economizar en cimbrasy tener un mejor controlde la tem­peratura, el concretomasivo se debecolocar encapaspoco pro­fundas de 1.5 a 3 metr os de esp esor. Además de losrequerimientos usuales de las cimbras (véase el capítulo 6), lascimbras para concreto masivo casi siempredependen de los an­clajesempotradosenelconcretopara una colocación firme y se­gura. La profundidad de empotramiento para estos anclajesdebe proporcionar el anclaje suficiente para soportar el impactodel concreto que caigade granaltura, así como las presiones or­dinarias del concreto durante la vibración.

9.4 Prácticas de vibración

Las capas se deben construir mediante capas múltiples de 30 a50 cm, dependiendo del tamaño de los agregados.Tales capas sepueden compactar bien si hay cierta penetración del vibrador enlascapas inferiores. Lasseccionesmuy reforzadaspueden nece­sitar capas más delgadas y requerir de mayor atención a fin deasegurar que el acero de refuerzo quede totalmente cubierto porel concreto.

Cada capa está conformada por franjas de 1.8 a 3.6 m de ancho.Elextremo de cada capa superior debe apoyarse 1.2 a 1.5 men lacapa de abajo, de modo que no se muevan cuando se vibre lafranja adyacente o las capas inferiores colocadas a lo largo delextremo. Este procedimiento produce un efecto escalonado enlas capas (véase la figura 9.1). Luego se completa la colocaciónen todo su espesor y áreacon unaexposición mínima de la su­perficie. Esta práctica disminuye el calentamiento del concretopreenfriado y el problema de las juntas frías entre las capas enclimas calurosos. También facilita la colocación en climas hú­medos. Los detalles referentes a la colocación y fabricación delconcreto masivo pueden encontrarseademásen el u.s. Bureau

01 Recíomation. 1988; ACI 207.1R.

Para una compactación efectiva del concreto masivo, el personalque maneje los vibradores debe seguir un procedim ientosistemático. El vibrador debe insertarse en forma casi vertical enlas partes más altas de las pilas depositadasde concreto con espa­cios uniformes y luego reinsertarsecomo sea necesario para apla-

3 t

Figura 9.1(3) Construcción escalonadausada para construcción de concretomasivo. (Fotócortesíade O.S. BureauofR eclamation)

nar el concreto a la profun didad adecuada y a lo largo de toda el

área (véase la figura 9. 1 b). Luego las sucesivas colocaciones de­

ben vibrars e en forma sistemática permitiendo que el vibrad or pe­

netre en tod a la profundidad de la capa ante r ior pero

manteniéndose alejado de los extremos delanteros (véase figura

9.1e). Los extremos queesténencontacto conlas franjasanterioresque ya hayan sido coladas deben entretejerse completamente.

Cada operador de vibrador debe tener un área especial de trabajo.

El vibrado debe continuar en cada punto hasta que deje de salir

a ire atrapado . Dep endi end o de la mezcla y del reven imiento,

esta operación toma de lO a 15 segundos. Las inmersiones de­ben espaciarse y prolongarse durant e lapsos de tiempo suficien­

temente largos para que no quede duda de que la compactación

está completa , no sólo cerca de la superfic ie sino en todo 'e l

espesor de la capa y aún debajo de ella.

Figura 9.I(b) Nivelado de unadescarga de concreto masivoreciéndeposi­tado en la cimbra

32

La pan e superior del bloque termin ado debe quedar nivelada y

sin huellas de pasos, con el objeto de faci litar la limpieza subse­cuente de lasjuntas. La vibración final debe efectuarla un opera­dor de vibrador calzado con "zapatos de triplay para nieve",empleandounvibradormás pequeño sies necesario. Al concluir­se la compac tac ión, la parte supe rior del agre gado grueso debe

estar aproximadamente al nivel de la superficie del concreto.

La cantidad de concreto que se puede manejar con un vibradordepende de la capacidad de este último, de la experiencia y la di­

ligencia del opera do r y de la respu esta del vibrad or a la mezcla

part icularde concretoque se está compactando. En condicionesóptimas, una cuadrilla efic iente puede compactar hasta 40 m'

por hor a por vibr ador. A Ircdedor de las piezas ahogadas y cuan­

do se em plean cimbras co mp licad as, dicha cantidad puede redu­

cirse hasta menos de la mi tad .

En Euro pa, Japón y Canadá se han empleado con éxito vibrado­

res múltiples a base de cuadrillas de niveladoras, grúas y monta­carga s hidraúlicos. Un a de las niveladoras extiende y nive la el

concreto listo para compactarse; le sigue otrocon tres o más vi­-bradores montados en el frente. El empleo exitoso de este proce­

dimiento requiere c imbras abiertas con un mínimo deseparadores. Se debe tener cu idado a l voltear la prim era nivela­

dor a de empuje para que las orugas de la segunda no excaven

dent ro del co ncreto.

9.5 Concreto compactadocon rodillos

El concreto masivo puede compactarse pormediode rodillos vi­bradores. El Concreto Compactado con Rodillos (CC R) es un

concreto con "cero reven imiento" que se transporta, coloca ycompactaen capas horizontales usando el mismo equipo que seutiliza para la construcción de carreteras y construcc iones relle­nas de roca y tierr a. Puesto que la fase de compactación de laconstruccióndelCCRse ejecuta conequipo para movimiento detierras. el t érm ino compactaci ón se ha usadoen lugardel t érm inoconsolidacion paraconcreto. El AC I 207 .5R, AC1309.5R YAC I

325. 10 R contienen información detallada sobre el CC R.

El co ncreto compactado con rodillos (CC R) que se usa en los

Estados Unidos. ge nera lmente se coloca en capasde 20 a 30 cmaunque cn algunos casos se han llegado a usarcapas de hasta I111 . Para capascon espesores de más de 30 cm, el concreto debedepositarse y esparcirse cnvarias capas delgadas antes de llevara cabo la compactación. En áreas abiertas, las capas se compac­

tan por medio de aplanadoras vibradoras de tambor con unamasa estática lineal dc 1.800 a 4.500 Kg/m de anchode tambor.En algunas ap licacioncs, el acabado se completa por medio derodillos con ruedas neum áticas con una masa estática hasta de26 toneladas (2ó.OOO kg), En áreas estrechas y áreas adyacentesa muros u otro tipo de obstáculos, pueden usarse aplanadoras

Compactación del concreto ACI309R-OS

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Figun 9.1 (e) Vibraci6n .isternMica de l. cap. de concreto

manuales y apisonadorasmecánicas a tin de compactar el CCR.Cuandose utilice esteequipo debe tenerse cuidado de colocar elCCRen capas más delgadas a fin de asegurar su compactación.Lacolocacióny compactaciónse hacen generalmente en capas_horizon:.les. Sin emb,,!g.o!-:1 CCR se ha colocado y compacta:doen capas con rnode- rada pendiente en donde se ha utilizadouna líneapara facilitar el viaje del rodillo a lo largo de la pen­diente.

Generalmente, para'el caso de mezclas más plásticas y ricas, laprimera pasada del rodillo se hace de modo estático(sin vibra­ción), seguida por una serie de pasadas en posición vibratoria.Permitirque el concreto repose una hora antesde realizarelaca­bado ha demostrado reducir eficazmente el agrietamiento su­perficial. Los operadores deben asegurar un traslape de almenos 15 cmentre las franjas adyacentes y al final decada pasa­da.Sedebe poner especial atención a lacompactación de la jun­ta a lo largo de las líneas de colocación, si especialmente elconcreto de la linea previa ha alcanzado el tiempo de fraguado

Compactación delconcretoACI J09R-OS

inicial.Esto se logra compactando losextremos de las líneasconuna pendientede2 a 1,ó cortando unextremo vertical en el con­creto bien compactado con un nivelador.

Laselección de los rodillosvibratoriosno se haestudiado aún losuficiente y laselección del equipo sedebe establecerpormediode pruebas de campo. Los rodillos vibradores generalmentepertenecen a una de las siguientes dos categorías:

O Rodillos de alta frecuencia y baja amplitud - 1,800 a3,200 vibraciones por minuto (30 a 50 Hz), 0.38 a 0.75mm -uti lizados para la compactación de asfalto.

O Rodillos de menor frecuencia y mayor amplitud - 1,200 a1,800vibracionesporminuto(20 a30 Hz)0.75a 1.5mm-ut­ilizados en la compactación de tierray rellenos rocosos.

Los parámetros de construcción y lascaraeteristicas de lamezcla deconcreto tales comoespesorde lacapade colado, tama/lonominalmáximode los agregados y contenidode agua,pueden influir sobrela selección de los rodillos.

Se debe tenerespecial cuidado en el proporcionamiento de lamezclade CCRy en lastécnicas decompactacióna fmde evitar lasegrega­ción o contaminación en la caparecién colocada y para asegurar unabuena unión queal mismo tiempo seaimpermeable.0m00 seooIocalamezcla fresca de CCR en una superficie endurecida, ésta debeestar limpia y hay que colocar sobre ella una capa delgada demorterode 75 a 125mm de una mezclamásplástica antes decu­brirla con la capa regular de CCR. Generalmente es suficientecon 4 a 6 pasadas con un rodillovibratorio de tamaño adecuadoafinde producirun concretodenso y biencompactado. Sinembar­go, conforme se incrementan el espesor de lacapay la rigidezdela consistencia, las mezclasdeCCRpuedenrequerirdemáspasa­das con el rodillo. Se deben llevar a cabo pruebas de campo paradeterminar el número de pasadasdel rodilloquese requieren paralograr una buena compactación.

33

oImcyc

Capítulo 10

Losas para pisos de concretode densidad normal

10.1 Requerimientos de la mezcla

Elconcretopara la construcción de losasdebedosificarse de ma­nera que proporcione las condiciones requeridas para el colado,el acabado, la resistencia mecánica, a la abrasión y durabilidad.La norma ACI 302.1 R indica el proporcionamiento adecuadopara los pisos y losas,y los procedimientos de construcción.

Las mezclasmásrígidas se usan mucho puestoquesus superfi­cies son mucho más durables y resistentes a la abrasión. Estasrequieren de una compactación por vibración o por otro métodoque resulte efectivo,Las recomendaciones de esta guía se refie­ren principalmente a este tipo de construcción.

10.2 Equipo

Paracompactar losas hasta de 15 cm de espesor se recomienda el. vibradosuperficial, siempre que noestén reforzadas o que tengan

sólo una malla ligera. El medio más empleado es el de las reglasvibradoras, soportadas po..cimbras, tablones o rieles. Deben serdebaja frecuencia, de 3, 000 a 6, 000 vibraciones por minuto (de50 a 100Hz), y de gran amplitud para reducir al mínimo el des­gastede la máquina; deben proporcionar la profundidadde com­pactaciónadecuada, sincrear en lasuperficie unacapa nociva definos. Es aceptable el uso de vibradores de alta frecuenciay bajaampl itud cuandose aplican sólo para acomodar las operacionesdeacabado. Las losas sin refuerzo de20 cm de espesorse puedencompactar por medio de vibración interna o de superficie.

Elvibrador interno empleando el equipo descrito en latabla5.1.serecomienda para toda losa de más de 20 cm de espesor. Tam­bién es aconsejable para losas de espesor menor, cuando éstastienen acero de refuerzoy tubería para instalaciones. Tambiéndebe proporcionarsevibrado interno adyacente a los dispositi­vos de transfe- rencia de carga y las cim bras.

Compac taci ón del concreto ACI :\09R-OS

10.3 Losas estructurales

Las losas estructurales que contienen acero de refuerzo y obje­tos ahogados tales como tubería, conductos, camisas de tubos,etc; para instalaciones se deben vibrar internamente. Puedenusarse en este caso reglas vibradoras para facilitar laoperaciónde acabado de alta frecuencia y baja amplitud.

A veces en laslosasse presentan columnas, conductos o varillasde refuerzoque sobresalen y que impiden lacolocaciónde cim­bras o tablones necesarios para el empleo de reglas vibradoras.Estos pisos deben nivelarse en forma manual, para lo que se re­quieren revenimientos de más de 5 cm. Conestosrevenimientosse obtiene la compactación adecuada mediante vibrado internoy el acabado con regla y manual.

10.4 Losas sobre el suelo

Los procedimientosdescritos en el capítulo 11 debenseguirse enobras importantes, siempre que sean aplicables. Sin embargo,muchas losas de piso son pequeñas, de forma irregular o de sec­ciones no uniformes, por lo que no es posible emplear procedí­mientas demasiado mecanizados. Este tipo de construccionesquedacubiertopor losprocedimientosexpuestosenestecapítulo.

1004.1 Vibrado interno

La cabeza del vibrador debe quedar totalmente sumergida du­rante el vibrado; en losas gruesasse puede íntroducirel vibradoren sentido vertical, en tanto que en losas delgadas se deben su­mergir en ángulo o en sentido horizontal. No se debe permitirque el vibrador entre en contacto con la base, ya que esto puedecontaminar el concreto con materiales extraños.

El empleode reglas vibradoras, cuando pueden utilizarse aristas de lacimbrao rielesmaestros, facilitalasoperaciones denivelado despuésdeque la losasehacompactado mediante vibrado interno. Siseemplea laregla vibradora, puede util izarse concreto de menor revenimiento.

35

Cirmcyc

10.4.2 Vibrado superficial

Por lo gen era l se recomi en dan revenim iento s entre 2.5 y 5 cm

para co ncr etos compactados co n reglas vib radoras. Para los re­

ve nimientos que excedan de 7.5 c m. las reg las vibradoras se de ­

ber án usar co n cuidado ya que esto s conc reto s most ra ran

acumulación de mortero en la superfici e acabada después del vi­

brado.

Las reg las vibradoras nivelan y alinean e l concreto. además de

prop orcion ar buena co mpactac ión . Para logr ar una buena com­

pactación , la ar ista de nivel ación debe esta r en ángulo co n la su­

perfic ie y la so breca rga apropiada (a ltura del co ncreto no

co mpactado requerida para producir una superfici e termin ada

co n la e leva ció n apropiada) al frente de la nivel adora prin cip a l.

Cuando no sea posible colocar tabl on es maest ros o c imbras para

las reglas vibradoras u otro s vibradores de superficie. sera nece­

sa rio incrementar el reven imie nto en tre 7.5 y 10 cm y logr ar la

compactac ión primar ia a través de las op eraciones de alineado y

acaba do . El vibrado intern o sera necesar io para compactar en

forma adecuada el concreto que queda a lrededor del acero de re­

fuerzo. de los d ispositivos de transferencia de carga. de lasmu esca s y las aristas de las cimbras.

10.5 Pisos industriales paraservicio pesado

La superficie de desgaste de pisos indu str iales para servicio pesa­

do debe ser de concreto de alta resistencia a abrasión. Para infor­

mación con respecto a las varias clas ificac iones y req uer imie ntos

de pisos, véase la Tabla 2.1 en el ACI 302. 1R para información

con respe cto a las var ias clasificaciones de pisos y sus requisitos.

Mu chos pisos industria les se colocan en do s cap as, con concreto

convencional en la capa inferior y un conc reto de alta resistencia

en la capa de arr iba. l.a ca pa de arriba se deberá coloca r, prefer i­

blemen te. antes de que la capa inferior alcance el frag uado final.

El uso de sistemas de piso de dos capas proporciona economía yun uso mas e fi c iente de materiale s.

La superfic ie de be enrasarse Ull poco más a lto que e l nivel de aca­

bado : la capa de desgaste de baj o revenimiento debe compacta rse

mediante rod illos. pisones o algún otro tipo de vibrado superfi­

c ial. El empleo de una máquina de discos flotado res pro vista de

mart ine tes pro po rc iona compac tac ión adic ional en la zona cerca­

na a la superficie. En es tos con cret os, la máquina de disc os debe

empicarse poco despu és de pasar la reg la niveladora si es necesa­

rio llevar a la superficie suficiente mortero para llenar bien los

huecos. Los aditivos químicos se pueden usar para incre mentar la

trabajabilidad de la mezcla y fac il itar la compactación .

10.6 Extr-acción de agua porvacío

El proceso de vacío es un método que mejora la ca lidad de l co n­

creta ce rca de la superfic ie y consis te en quitar parte del agua de

la mezcla despu és de haber colocado e l co ncre to; s in emba rgo,

siempre se involucra algo de recompactación (véase la figura

10.1). A la superficie se aplica una lona o estera después que se

ha logrado la compactación norma l y se co nectan a bombas de

vacio. La succ ión aplicada por las bombas y la presión atmosfé­

rica (una fuerza compacta nte) ac túan simultánea mente sobre la

lon a o este ra. quitando el ag ua y e l a ire atrapado de la región cer­

cana a la superficie y cerrando los esp acios qu e ocupaba el ag ua.

Cuando se hace ligeram ent e más tarde qu e en el mom ento

óptimo , los huecos por aire atrapado pueden ser concentrad os

como discos ap lanado s justo por deb ajo de la superficie,

produciendo una fa lta de resistenc ia a la ab rasión .

Figura 10.1 la extracc ión de agua por vacío de losas de concreto se muestra justo después de la ope ración de acabado del piso.

36 Compa ctaci ón del concreto ACI 309R·05

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Capítulo 11

Pavimentos

11.1 Generalidades

Los trabajos de pavimentaciónde carreterasy pistas de aeropuer­tos incluyenaplicaciones tales comopavimentos conrefuerzo con­tinuo y cubiertas de puentes. en los que se puede usar concreto arazones de másde 400 m' por hora. Generalmente, para la coloca­cióny acabados, se utilizan equipos automáticos capacesde colo­carconcretosconrevenimientos de 2.5 a 5 cm. En el otro extremo,los desarrollos residenciales pueden requerir menos de 80 m' deconcreto pordía. Generalmente, cuando se utilizan revenimientosen el orden de 5 a 10cm, se requiere de mucho trabajo manual.

Este capituloseenfoca a la construcciónde carreteras y campos deae­ropuertos. Los procedimientosaquídescritos seaplican tanto a los pavi­mentosdecimbra fija como a losdecimbras deslizantes, Losconcretospara pavimentos derevenimientocero se colocan mediante el métododecompactaciónconrodillos asítalcomofuedescrito enlasección 9.5.

11.2 Requerimientos de la mezcla

La mezcla de concreto se debe colocary acabar apro- piadamen­te para lograr la compactación y el acabado necesarios. El reve­nimiento debe serde 5 cm o menos, a fin de obtenerel mínimode segregación y mantener la calidad del concreto.

El concreto quese recibaen el punto de colocacióndebeser uniforme.Las variacionesen la mezcla pueden resultar en una segregación o enuna compactación inadecuada, ocasionando que el pavimento sea demalacalidad ydepobreresistenciaaldeterioro. Paraelcasodelconcre­toreforzadoconfibras, los vibradores internossedeben usarcon unes.paciamientomenory durnnte mayor tiempoa fin deobtenerresultadossatisfactorios. (Véase ACI 544. lR)

11.3 Equipo

i 1.3.1 Selección del tipo de equipo

Es recomendable que todos los pavimentos se compacten me­diante vibrado completo. El tipo de vibrado-interno o externo- lo

Compactacióndel concreto ACI 309R.OS

ormcyc

determinan el espesor de la losa, la velocidad de ejecución, laconsistencia y otras características de la mezcla de concreto.

Losvibradores internos,porlo general automontados enserie yque reúnen los requisitos del cuadro 5.1, pueden emplearsecuando el espesor del pavimento sea de 20 cm o más. Cuando elequipo se mueve rápidamente sobre las losas a fin de obteneralta producción. puede necesitarse vibración interna en pavi­mentos tan delgados como de 10cm. Losvibradores hidráulicoshan ganado mucha popularidad en los últimos años, especial­menteporque la frecuencia es ajustable y los requerimientos demantenimiento son bajos.

Pueden emplearse vibradoresde superficie en pavimentos de espe­sor inferior a20 cmy se usan conéxitoenpavimentos demásde25cmde espesor usando un esfuerzo vibratorio mayor.Sinembargo, larazón de ejecución será menorque cuando se emplean vibradoresinternos.Asimismo,elvibrado superfic ialencombinaciónconapIa­nado y nivelación a reglatiende a llevardemasiados finos a lasuper­fic ie, dependiendo del diseño de la mezcla. Esto puede sucedercomoresultadode proporciones demezclainadecuadas osobretra­bajado de la superficie o de ambos.

La velocidad delequipo de pavimentación controlaeltiempo devibrado. El diseño de dicho equipo y el de la mezcla deben sercongruentes.

11.3.2 Req uisitos generales

Los vibradores, tanto de superficie como internos. deben con­trolarse mediante un interruptor de "encendido-apagado" queopereen fonnasimultánea todos los vibradoresy sólo cuando lamáquina pavimentadora esté en movimiento hacia adelante.

Lacapacidad de variar la frecuencia es necesaria para perm itirajuste en cuanto a condiciones de la obray a los materiales em­pleados.

Deben tenersedisponibles variosvibradorespara elcasode que serequ iera vibrado adicional, o como repuestos.

37

\

11.3.4 Vibradores superficiales

Los vibradores de inmersión del tipo usado en la compactaciónde concreto estructural pueden ser muy útiles en áreas irregula-

res.

La pavimentadora es una unidad de propósitodobleque compactael concreto y daunacabadoa lasuperficie. Los extremos delallanageneralmenteno cuentan con ruedas(ensamblessobre ruedas)(fi­gura11.2a).Algunosequiposantiguospueden tenerruedas(figura11 .2b) con acción tipo leva. de modo que la llana puedalevantar­se de la superficie de concreto sintener que moverse hacia atrás enun segundo paso.Las pavimentadoras pequeñas pueden levan=en forma manual. Normalmente se requiere una unidad para cadacarril de ancho. Laspavimentadoras deben podervariarla freeuen­ciade 3.000a 8.000vibraciones porminuto (50 a 130Hz). La pavi­mentadora vibradora es el único vibrador de superficies queseusa exc lusival11~nte para compactación. La regladebe montarSesobre un marco horizontal que pueda levantarse del concretooque pueda sostenerse a la altura deseada. Lapavimentadora vi·bradora debe poderse ajustar a una frecuencia de entre 3,000a

6,000 vibraciones por minuto (50 Y 100 Hz).

Los vibradores se deben ajustar en fonna angulary mantenerse

así durante la vibración.

La frecuencia se debe ajustar entre 8.000 Y12.000 vibracionespor minuto (130 Y200 Hz). y debe ser uniforme en todos los vi-

bradores.

Elmarcu debetener lacapacidad paraespaciarde lOa 14vibrado­res sobre un ancho de pavimentación de 7.3 m. Asimismo, debetenermovimiento vertical para que los vibradores puedan reti­rarsc por completo del concreto o bajarse hasta la profundidadnecesariadentro delconcreto. para obtenerunvibradoóptimo.

En la construcción de pavimentos de concreto se emplean trestipos de vibradores de supcrficie: el de artesa, la regla vibradora

y el vibrador de rodillos (véase la sección 5.3).

Los vibradores mencionados están, por lo general, montados enseriesobreun marco horizontal (véase la figura 11.1 ) que debe es­tarcolocadojustodelante de la primera regla o placadeaplanado.Elmarcadebeserajustablehaciaadelante ohaciaatrás para compensarlasdiferenciasde consistencia del concreto de una obra a otra.

pavimentos.Estos estánespecialmentediseñados para compactarlosas delgadas Y para operar por encima de las mallas en pavi-

mentos reforzados.

•

••

.11

Figura t1.2(b)Niveladora antigua concamionesque permitela acción delevaafinde Izar laniveladora delasuperficiedeconcreto mientras se mue­

ve para realizar la segunda pasada

Fig.ur:¡ Il .:!ib) i"i\'cI3JllT;l antiguacon camiones que permite la acción deleva a fin de i..ar la nivelador3 de la superficiede concrete micntra" se mue­

ve pararealizar la segunda pasada

Figura 11.1 vibradores de escoplo monlados en serie para compaclaóón de

pavimentos de ('01\..:r('10

oImcyc

11 .3.3 Vibradores internos

Además de los vibradoresinternos nannules (descritos enelcapí­tulo 5) existenvibradoresenformade "L"paralaconstrucciónde

Otro tipo de vibrador de superlicie es el vibrador de rodilloS,que 10 mismo enrasa que compacta. Sufrecuencia debe serajUS­

table, el modelo que se utiliza con más frecuencia es de 100a400 vibraciones por minuto (2 a 7 Hz). Este equipo se utilizaen

Compactación del concreto ACI 309R.(IS

38

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9R.oS

concreto con revenimiento de más de 5 cm y su empleo debe li­mitarse a áreas irregulares y a colados manuales.

11.4 Procedimientos de vibración

11.4. 1 Vibrado interno por mediode vibradores internosmontados en serie

La fuerzacentrífuga y el espaciamíento de los vibradores debedeterminarse tomando en cuenta el agregado a emplear, las ca­racterísticasde la mezcla, la velocidadde descargadelconcreto,elmétododecolocacióndel acero de refuerzoy larapidezde laspavimentadoras. Para las mezclas con agregado grueso peque­ño y elevado contenido de agregado fino, deben emplearse vi­bradores con fuerza centrifuga cercana al límite inferior delorden que aparece en el cuadro 5.1, grupo 3. Por lo general, elespaciamiento de pruebadebe ser entre 50 y 75 cm. Cuandoseamenor la fuerza centrífuga y el espesor de la losa, debe habermenor distancia entre los vibradores. La colocación de los vi­bradoresexternos esespecialmentedificilcuando la pavimenta­ción se hace con cimbras deslizantes.

Cuando se produzcan desuniformidades o irregularidades enlos patrones del vibradormientrasse esté trabajando a velocida­des de vibración normales, deben bajarse los vibradores en elconcreto, cambiar la angularidad, incrementar o disminuir lafrecuencia, cambiar la amplítud (generalmente cambiando lamasaexcéntrica),o añadir vibradores adicionaleshasta eliminarlas irregularidades. La compactación adecuada se logra gene­ralmente cuando lasuperficie delconcretotieneuna textura uni­forme y lustrosa y los agregados gruesos apenas son visibles enla superficieo por debajo de la misma.

En pavimentos de menos de 25 cm de espesor, los vibradoresdeben operarse paralelos a la sub-base, o formando con ésta unpequeñoángulo.En pavimentos más gruesos, los vibradoresde­berán estar cercanos a la vertical, quedando de preferencia lapunta del vibradora 5 cm de la sub-base y la parte superior delvibrador de 2 a 4 pulg (50 a 100mm) centímetros debajo de lasuperficie del pavimento.

Durante laoperación de colado debe soportarse una sobrecargade 10 a 15 cmde concrelo sobre los vibradores. Es posibleque lassobrecargas mayores causen ondularniento detrás de la regla o de lazona dedesplazamientodelconcreto, locual impide la liberacióntotaldel aire atrapado.

Enel caso del pavimento reforzado que tenga espesores meno­resa25 cm, los vibradores debenestar colocados en forma para­lela a la sub-base y lo más cerca posible dcl acero de refuerzo,pero almenosdosdiámetros del vibradorpordebajo de lasuper­ficie. Cuando el acerode refuerzo esté cerca de lasuperficie, el

Compactacíon del concreto ACI J09R·OS

oImcyc

concretodebe colocarse en multicapas a finde permitir la com­pactación. Si se descubre una compactación inadecuada en elfondode la losa pordebajo del acero, los vibradoresdeben estarmenos espaciados y debe incrementarse el esfuerzo de vibra­ción o disminuir la velocidad de la pavimentadora. Puesto quees comúnque la unidad vibradoraesté unidaal equipoque llevaacabo el primerenrase transversal, el ajusteadecuadodelvibra­dor dependerá de la velocidad de avance de este equipo.

En losas reforzadas en lasqueel aceroderefuerzo se colocame­diante vibrado después de colarel concretoen todoelespesor,serequiere una compactacióninicial antes de lacolocacióndelace­roderefuerzo. En pavimentosderefuerzocontinuo, en los que elrefuerzo se coloca con silletas antes del vaciado del concreto,debetenersecuidadodeverificarqueelconcreto debajodelacerode refuerzo esté recibiendolacompactación adecuada.Cuandoelacero derefuerzose colocaconun depresor de mallas, se requieremenos vibrado adicional que cuando la mallasecoloca sobre sille­tas o cuando elconcretose coloca en dos capas. En las losasreforza­dasycoladas endoscapas, los vibradores deben emplearse sóloen laúltimacapa; noserecomiendavibrarlaprimerapor la posibleforma­ción de un plano sin resistencia entre los doscolados.

Olsem Winny Ledbetter el al.( 1984) proporcionaron informa­ción adicional acerca de la compactaciónde los pavimentos deconcreto.

11.4.2 Vibrado superficial

11.4.2.1 La unidad vibradora debe situarse detrás del equipoque nivela la superficie. Su frecuencia debe determinarse deacuerdo con la velocidad de avance del equipo en el que estámontada. No debe permitirse una sobrecarga delante de la uni­dad vibradora, ya que esto entorpecería las vibraciones. Puederequerirse un vibrador internode flecha paraayudara compac­tar a lo largo de cada cimbra.

11.3.2.2 .Cuando no se usa pavimentadora por lo general se re­comienda dardos pasadas con la regla o el rodillo.Laprimeraespara nivelary compactarel concreto y la segunda, para propor­cionar el acabado de la superficie. En la primera pasada debeaplicarse la frecuencia máximay en la segunda, debe reducirse.Eneste caso, el aspectode la superficie noes una muestra satis­factoria de la suficiencia de la compactación, por loque es nece­sario comprobar la calidad de ésta bajo la superficie.

11.4.3 Vibrado manual

Deben emplearse vibradores manuales de inmersión en sitiosadyacentes a muros de contencióny ensambles dejuntas. a me­nos que se emplee un v ástago vibratoriode aspas, o vibrado in­terno atodo 10 ancho.Tambiéndebenutilizarse enotras áreasen

39

Quncye

las que nosea posible el empleo de vibradores montados en se­rie. Lacabezadel vibrador debe estarsumergidaporcompleto ylo más vertical posible, para evitar la segregación y el veteadodel mortero. Elconcreto debe vibrarse a la profundidadrequeri­da mediante vibrado sistemático de las áreas traslapadas. El es­paciamiento de las inmersiones debe ser,en general, de 50 a 75cm, alrededor de \- \12veces el radio de influencia efec tivo . Es

preferible que haya poca distancia entre las inmersiones. a queestén demasiado separadas.

El vibrador debe operar en un so lo sitio hasta que el concreto esté

bien compactado; después, se debe retirar despacio para asegurarque se cierre la cavidad que resultade la inmersión. El tiempo necesa­

rio para efectuaruna compactacióncompleta varia según la trabajabi­lidad del concreto y la fuerza centrifuga del vibrador. El tiempo de

vibrado puede ser de 5 a 20 segundos por PW1l0 de aplicación.

11.5 Precauciones especialesAl co locar conc reto con aire incluido, se deberá veri ficar el con­

tenido de aire del concreto compactado en su lugar . Ciertos mé­todo s de compactar y de acabar pavimentos afectar án las

características del sistema de vacío de aire. Cuando se requiereinclu sión de aire para obtener resistencia a heladas, los parárne­tros de vaclo de aire del concreto endurecido se deberán ratifi car. Si la propi edad pretendida del sistema de huecos de aire cae por

debajo del nivel necesario, se deberán hacer cambios en los pro­cedimi entos de vibración o en la cantidad o tipo de adi tivo de in­clusión de aire que se esté usando por ejempl o, disminu ir la

amplitud. La profundidad y la ubicación del acero de refuerzo sedeberá verificar detrás de los vibradores para asegurar que el re­fuerzo no se ha movido.

Cuando se emplean cimbras fijas debe hacerse una inspección

del borde del pavimento al retirarlas para determinar la efec tivi­dad de los vibradores. Si se observa segrega ción, debe hacerse

alguno de los siguientes cambios a fin de evit ar su formación:

O acercar los vibradores a las cimbras;

O aumentar la frecuencia o amplitud de los vibradores;

O disminuir la velocidad de avance del equipo de pavimen-tación .

En pavimentación con cimbra deslizante, el equ ipo se deberámover hacia adelante tan continuamente como sea posible, es­pecialrnente si el tiempo atmosférico es cálido. Los retardos,arranques y parad as de pavim entadora, pueden producir desga­

rres de la superficie y de las orillas del concreto ya compactado.Los desgarres se pueden extender a una profundidad de 15 a 20

cm y dar por resultado una pérdida de compactación . La condi­ción es causada por el desarrollo de fr icción excesiva entre la

40

cimbra superior o lateral de la pavimentadora y el concreto. Losfactores que pueden contr ibuir a desgarres incluyen el espesor

de la losa, concreto con revenimi ento demasiado bajo, la tempe­

ratura del concre to, el viento y la humedad, las proporciones demezc la, e l tamaño de las part ícul as de los agregados, la razón depérdida de revenimiento, el ajuste y la operac ión de la pavimen­

tadora de cimbra des lizante . Una vez que ha ocurrido el des­garre el único medio de restaurar la integridad del concretoesusarvibradores de inmersión y volvera vibrar el área afectada.Si el desgarre está cerca de la orilla.se puede requerir instala­

ción de cimbras laterales para retener el concreto durante la vi­bración.

Debentomarse muestras periódicas para verificar la suficienciade la compactación; las muestras tomadas para revisarel espe­sor del pavimento también pueden servir para este fin. Debeexaminarse la parte superiorde las muestras para determinar elespesor de la capa de mortero sob re los agregados gruesos. Unespesor de mortero mayor de 3 mm indica exceso de vibrado o

de acabado. El superv isor debe regi strar tambi én los puntos de

interrupción, demoras u otras circunstancias anormales que ha­

yan tenido lugar y debe pedir que se tomen muestras adicionales

en estas áreas.

La den sidad del concreto fresco inmediatamente después de lavibración se puede determinar usando calibradores nucleares(ASTM C 1040). Estos calibradores miden la densidad relativa,la cua l es el peso en estado plástico medido de modo normal(AST M C 138). Este procedimiento puede proporcionar un mé­

todo útil para indicar cuánd o se ha logrado el grado de compac­tació n adec uado. Se pueden obtener resultados útiles en obras

grandes en las que los cos tos puedenjustificarse, con el personalde laboratorio entrenado y certificado, instrumentos bien cali­

brados y una mezcla de concreto razonablemente uniforme.

La prese ncia de demasiadas cavidades en las muestras indica la

necesidad de un vibrado adic ional o de un cambi o en la ubica­

ción o espaciamiento de los vibradores. La penetración de mate­

rial de la sub-base en el concreto puede ser el resultado de que

los vibradores internos se hayan introd ucido demasiado o en án­gula incorrecto.

El superviso r debe tener presente que las condi cione s variablesde la obra, tales como el clim a, la velocid ad de avance, los cam­bios de equipo, el revenimiento, etc. , pueden determinar ciertoscambios en las características o la posición de los vibradores.Debe estar siempre pendi ente de la unifonnidad que queda de­trás de los vibrado res. Es sabido que las irregularidades causa­das por el empleo inad ecuado de los vibradores montados en

serie han producido linea s de falla que pueden derivar en grietas

longitudinales.

Compactación del concreto ACI 309R-05

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Capítulo 12

Productos prefabricados

12.1 Generalidades

Elmétodo de compactacióndebe seleccionarse al iniciar el traba­jo y tomandoen cuentael uso que se va a dar al producto, la mez­cladel concreto, el material de las cimbras, asi como las técnicasdeproducción, de maneraque pueda diseñarse y coordinarsetodala operación. En el capítulo 12 se reúnen los datos pertinentespara los principalesproductos prefabricados de concreto.

12.2 Requerimientos de la mezcla

Esimportante considerar la trabajabílídad de lamezcla paraselec­cionarelmétododecompactación paraelementos prefabricados.

Entrabajos de elementos prefabricados, con frecuencia se utili­zan las consístencias desde plástico rígido hasta fluido:

A)Mezclasplásticas rigidas conrevenimiento deentre 25a 75 mm(1 y 3 pulgadas) - estasmezclas son cohesivasy plásticas; hasta

Figura 12.1 Vibrado de cimbrasempleado en la producción de vigas prefabricadas.

Compactacióndel concreto AC1309R·05

Qrmcyc

B) Mezclas fluidas con revenimiento superior a 190 mm (7.5pulgadas) - fluyen fácilmente, y tienen un potencial para la se­gregación si se aplica vibración excesiva. En trabajos dee lemento s prefabricados usando concreto fluido yautocompactante (SCC) puede ser necesario ajustar lasproporciones de la mezcla, dentro de limites razonables, paraproporcionar compatibil idad con el equipo de precoladodisponible.

12.3 Material para cimbras

El método de compactación debe ser compatible con el materialempleado para las cimbras o moldes. Suele preferirse el acero, lamaderao elconcreto reforzado. Estos materiales pueden revestir­se con fibra de vidrio o algún otro material plástico para producirsuperficies especiales. También se ha empleado el hule.

Se debe tener cuidado en verificar que las cimbras no se dañendurante la compactación; por ejemplo, las puntas de los vibra-

41

"rmcycdores deben protegerse con hule y evitar el contacto entre el vi-

brador y la cimhrn.

\2.4 Elección del métodode compactación

En la industria de prefabricados suele preferir se el vibrado ex­tern o de las cimbras (véase la figura 12.1) o el empleo de mesasvibradoras al vibrado interno. Estos métodos proporcionilll uncontrol mas unifomlc Ypemlit cn adoptar técnicas más econó­micas en la producción diaria de unidades similares. En los ca­sos en que la zona por vibrar comprenda grandes masas deconcreto que queden alejadas de los vibradores externos. éstos

pueden completarse con vibradores internos.

El apisonado es un método efectivo de compactar concreto rígi­

do colado en capas delgadas. El vibrado a pres ión es adecuadopara mezclas rigidas. En este caso , un volumen dado de concre­to se cuela en un molde y se le aplica presión en la part e superior,

al mismo tiempo que el vibrado.

El método de curado puede afectar la elecc ión Yopera- ci ón delequipo de compactación. Los vibradores externos para cimbras,cuando se someten al vapor °a la humedad requieren alto costo

de mantenimiento, en especial cuando son eléctricos.

\2.5 Métodos de colocación

El método empicado para la colocación es importante para lacompactación . Para cxpulsar la mayor cantidad posible de aireatrapado Ymantener al mínimo cl numero de huecos en las su­perficie s. se recomienda que el vibrado se aplique en forma con­

tinua mientras se cuela el concreto .

Debe evitarse dejar caer el concreto en montones intenni tentes .Las mezcladora s portátiles y los camiones mezcladores debendescargar en una banda continua directamente en la cimbra envez de descar gar en cubetas y arrojar montones intemlitentes de

concreto .

Cuando se emplean mesas vibradoras o de golpeteo, debe colarseuna capa unifonne de concreto en el molde antes de poner a fun­cionar lamesa.Cuandose fabrican losas delgadas, lacimbradebeestar llena antes de iniciar el vibrado. Cuando elespesorsea mayorde 30 cm. es mejor emplear dos capas o más. La consistencia del

concreto y la superficie deseada también afectan el método que sevaya a emplear~ mientras menor sea la relación agua/material ce­mentante (w/cm). menos profundo debe ser el espesor del colado.

COlllpaCl:lÓÓn del co ncre to I\ e l :\09R·05

ormcyc

Capítulo 13

Concreto estructural de baja densidad

5

13.1 Generalidades

El concreto hecho con agregados de baja densidad reduce elpeso muerto, lo que da por resultado elementos estructurales ycimientos máspequeños. El concretoestructural de baja densi­dad proporciona mayor resistencia al fuego y como agente ais­lante a la transmisión del sonido y de calor.

13.2 Requerimientos de la mezcla

La mayoría de los agregados gruesos estructurales de bajadensidaddisponiblesen elmercado tienen t3 11131105máximos de13 o 19 mm. El agregado fino puede ser arena de densidadnormal, o una combinación de ambas, una vez probado que elconcreto satisface los requerim ientos de peso y resistencia.

Para laconstrucción normal esadecuado unrevenimiento de5 a7.Scm.Con revenimientos más altos, los trozos más grandes delagregado de baja densidad pueden flotar en la superficie duranteel vibrado. A menudo se emplean mezclas más rígidas en traba­jos de prefabricación.

El aire incluido es muy conveniente en concretos de bajadensidad, ya que proporciona cohesión al mortero de maneraque las partículas más gruesas tienen menos tendencia a flotardurante el vibrado.

13.3 Comportamiento del concretoestruc tural de baja densidad duranteel vibrado

Durante el vibrado, las burbujas de aire atrapado emergen porflotación y se disipan al igual que en el concreto de densidadnormal. Sin embargo. con la inferior densidad de la mezcla, lasburbujas tienen menos tendencia a flotar. Es importante vibrarel tiempo suficientepara eliminarlas burbujas, sinembargo si sevibra durantemucho tiempo, se puede perdergran parte delaire

Compactaci ón th:l concreto ACI 30lJ R·05

incluido y provocar la flotación de algunas partículas del agre­gado de baja densidad.

La segregación de los componentes de cualquierconcreto duran­te el vibrado es causado en gran parte por las diferencias en susdensidades. Enelconcreto de densidad normal,el agregado grue­so tiene unadensidadmás alta que el mortero y, por lotanto, tien­de a hundirse durante el vibrado cuando sus partículas estánsuspendidasen elmortero. Enel concreto estructuralde baja den­sidad (ligero)ocurre locontrario, aunque la tendenciaa flotar delagregadogrueso es menorcuandoel mortero contienearenafinade baja densidad.

13.4 Procedimientos y equipopara la compactación

El equipo recomendado para compactar concreto de densidadnormal tambi énes adecuado para elconcreto de baja densidad.

Al igual que en el caso del concreto de densidad normal, el con­creta baja densidaddebe colarse lo más cerca posible de su posi­ción final, para evitar segregación. No deben emplearsevibradores para mover el concreto lateralmente. con frecuenciaes más útilelempleode palaspara depositar omoverelconcreto.

En elcaso del concreto de baja densidad, debe aplicarse la mayo­ría de las prácticas recomendadas para vibrar concreto de densi­dad normal, Sin embargo, debido a la menor flotabilidad de lasburbujas de aire atrapado en elconcreto de baja densidad, es con­veniente reducirel espesorde las capasaproximadamentea 80 %

del espesorrecomendado en la sección 7.1. Es necesario que losvibradores se introduzcana distancias cortas y que penetrenen lacapa previamente colada. Debe darse encada inserción el tiemposuficiente para lograrunacompactacióncompleta; por lo general10 segundos serán suficientes, aunquealgunas mezclas no rígi­das pueden requerir algunos segundos más.

Desde el punto de vista de laapariencia sonobjetables los huecos enla superfic ie de los muros. porlo que sesugiere seguir,Cil ioposible,

43

"rm cycel :,¡:;uiente procedimiento: cada capa se vibra de manera normal ydespw:s se revibrade inmediatoantes de colar lasig.uiente. Sise dejaun período de 30minutos (o lo mas largo posible)entre las operacio­nes de vibrado. este procedimient o puede ser muy efectivo. Como

altemat iva al segundo vibrado. que puede requerir vibradores adi­

cionales. el paleado y apisonado manual es contra la superficie de la

cimbra son bastante efectivos.

13.5 PisosLas operac iones de compactación y acabado deben recib ir espe­

cial atención cuand o el concreto de baja den sidad se use en la

con stru cc ión de pisos. Aunque la mayorí a de las recomendacio­

ne s del capítulo 10 son aplicab les, se rán de gran ayuda algunas

precauci ones adiciona les .

Se vuelve a insist ir en que el empleo de aire incluido en la mez­

cla y un revenimiento mí nimo son convenientes para los pisos,

pue s impiden que las partículas gruesas de baja de nsidad de

ag regado lleguen a la superfic ie .

Se logra una mejor compactación arra strando el vib rador a través

del concreto en posició n casi hori zontal Ycon el mismo espacia­

mien to empleado para las inmersiones vert icales . El arrastre a

una velocidad constante proporciona un vibrado mas uniforme

que los movimientos esporad icos. En vez de vibradores internos

pueden emplearse reglas vibradoras para pisos delgados, siempre

que no existan obstrucciones que impid an su operación .

Cuando se obse rve segregac ión puede emplearse una apisona­

dora de rejilla o un rodillo de malla manu ales. para empujar los

ag regados gruesos flot ant es de baja den sidad ligeramente hacia

abajo de la superficie.

Comp :\Clación del con creto ACI 3ü9R-O

s,le

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alelS

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oImc)'c

Capítulo 14

Concreto de alta densidad

a­,sia

.05

14.1 Generalidades

El concreto de alta densidad hecho con agregados pesados seemplea, ante todo, en protectores contra la radiación y en con­trapesos.Cuando se utilizacomoprotector contra radiaciones esesencial que sea compacto, que esté libre de huecos y grietas yque sea homogéneo.

14.2 Requerimientos de la mezcla

Los agregados para concreto de alta densidad que comprendenproductos de hierro (densidad de 7500 a 8000 kglm'[470 a 500lb/pie' D, escoria de alta densidad (densidad superior a 5000kg/m' [310 lb/pie'[ ), y minerales hidratados o mineralesmetalíferos [densidad de3500a 4800 kglm' [220 a 300 lb/pie' D.Estosmaterialespueden emplearseen forma individualo combi­nados paraobtenerdensidades de concreto de 2,600 hasta más de6,100 kg/rn'. (Véase ASTM y C638)

Las proporcionesnormales de una mezcla van de 1:6y 1:10 pormasa de cemento en relación con los agregados finos y gruesoscombinados. La relación w/cm (agua /material cementante) ge­neralmente se encuentra entre 0.45 y 0.65.

Elasentamiento puede minimizarse por medio de un proporcio­namiento adecuado y la incorporación de aditivos quimicosadecuados.

14.3 Técnicas de colocación

El concreto de altadensidad se fabrica por métodos comunesdemezclado y colado, por inmersión de agregados o mediante elprocedimiento de precolocación de agregados (ACI 304.3 R).Debe prestarse especial atención a las cirnbras, puesto que elconcreto pesado ejerce presiones bastante mayores que el con­cretode densidadnormal, La presión de las cimbras puederedu­cirse colocando el concreto en pequeñas capas de poca altura.Sedebe lenercuidado a fin de evitar cargas excesivas en elequi­po de manejo de concreto debido a la mayor densidad del con­creto pesado. Es una práctica común reducir a la mitad las

cargas del camión mezclador y de la cubeta.

Compactacióndel concreto ACI 309R-OS

14.3.1 Técnicas de colocaciónconvencionales

Pueden emplearse métodos comunes de colado para concretosque contienenagregados pesados,siempre que la mezclasea tra­

bajabley que las cimbrasestén libres de piezasahogadas.Sinem­bargo, este concreto presenta problemas especiales debido a lalendenciaa la segregación de las particulasde agregado de altadensidad. Estasegregación es másgrande,enespecialcuando losagregados no son de granulometriao densidad uniformes, cuan­doel contenido deagua excesivoo cuando el revenimiento es ex­cesivo. El revenimiento debe, por logeneral,estar entre4.0 y 7.5cm para mezclasde agregado mineral de altadensidad. Elcoladoy la compactación se deben controlar muy de cerca, a fin de ga­rantizar densidad uniforme y ausencia de segregación.

La vibración interna casisiemprese complementa pormediode vi­bración externa. pero deben tomarse precauciones suplementariascuando los agregados de alta densidad se rompan fácilmente. Lasfrecuenciasde los vibradoresempleados paraconcretonormalson,en general, satisfactorias para concreto de alta densidad. No obs­tante, enocasiones se haobservado quefrecuencias superiores. dealrededorde 11 ,000 vibraciones por minuto (180 Hz), junto conperiodos de vibrado más cortos, reducen la tendencia a la segrega­ción, en especial cuando se utilizan troquelados de acero u otrosagregados de muyaltadensidad. Elpotencialdesobrevibración seincrementa con el uso de agregados pesados, los cuales puedenocasionar el asentamiento de las partículas pesadas. El radio deinfluencia del vibrador en el concretode alta densidad es menorqueen el concreto común, por lo que se requiere menos espacia­miento entre las inserciones.

14.3.2 Técnicas de colocaciónespecia les

Cuando no pueda evitarse la segregación, o cuando las piezasahogadas o las restriccionesno permitanuncoladocomún, debeemplearse un método especial de colado, como son el de con­creto agregado precolocado.

45

En el caso del método de agregado precolocado (ACI 207 .1R,AC13ú4 .1R. y 304 .3R) . los objetos ahogados como son el acerode refue rzo pesado. los tubos y los conductos, deben vibrarse

durante lacolocación delagregado para minimizar los hoyos sinrellenar. Cuando la vibración en los elementos empotrados nopueda to lerarse, el agregadodebecolocarse manualmente o serrodadohasta su posición. Debe evitarse la vibración durante elbombeo, excepto cuando se desee una superficie con acabado

46

\)Imcyc

fino . Hurd (1995) ind ica que las cim bras pueden vibrarse ligera­

mente cerca de la lechada superfic ial.

En la técnica de agregado s colocados con posterioridad que se

utiliza rara vez . se coloca una capa de lechada de alta densidad enla cimbra y los agregados de alta dens idad se empotran en ella.Los agregados gruesos se trabajan en su mismo lugar pormediode rodillado. Debe evita rse la vibració n interna, especia lmentedonde la lechada contenga agregados finos de alta densidad.

Compactación del concreto ACI 309R-

oImcyc

Capítulo 15

Concreto autocompactante

15.1 Generalidades

)\

\

\II

Elconcreto autocompactante (SCC: self-consolidating concrete)es unconcretoque. sin la influenciade energíaadicionalde com­pactación, fluye y llena completamente los espacios entre el re­fuerzo y las cimbras únicamente bajo la influencia de su propiamasa. El SCC debe ser proporcionado para que no se segregue,es decir, minimizar el agua de sangrado y la sedimenta

Compactación del concreto ACI 3D9R·OS

cióndelagregado grueso. También es común incluir huecos deaireen el SCCque incrementan la resistencia al daño porcongelación ydeshielo. Una característicade la composicióndelSCCesquesiem­pretiene uncontenidomásaltode finos,yutilizaaditivosquimicosymateriales cementantes suplementarios para controlar laconsisten­cia (Okamura y Ouchi 1999; Daczko y Attiogbe 2003).

47 \

oIm cyc

Capítulo 16

Control de calidad y aseguramientode la calidad

16.1 Generalidades

Una buenacompactación es el resultado de:

LJ Buenas especificaciones y su puesta en vigor.

O Buendiseñorelativoa lageometríay alacerode refuerzo.

(J Buen proporcionamiento de la mezcla.

O Usodeequipoadecuadoy mantenimiento delmismoa findeconservarlo en buenas condiciones de servicio.

O Procedimientos de campo adecuados. Los trabajadores de­ben estar entrenados y entender por qué están compactandoel concretoy las consecuencias que acarrearía hacerlo mal.

O Procedimientos de control de calidad (ACI3 11.4R)reali­zados por el contratista.

O El aseguramientode la calidad para que el propíetario veaquese siguen los procedimientos apropiadosdecontroldecalidad. Elpersonalempleadodebe estar certificadoen lasespecialidades apropiadas y la agencia usada debe estaracreditada ante el ASTM E 329.

16.2 Estado adecuado delequipo y procedimientos

Debeadmitirseque latrabajabilidaddel concretono es constan­te,aunconelmejorcontrol. Las variaciones en lagranulometríade los agregadosy tambiénen la consistenciadebidas a la pérdi­da de trabajabilidad en el trayecto entre lamezcladora y la cim­bra, deberán compensarse mediante ligeros cambios en elprocedimiento de compactación. Debe haber suficiente flexibi­lidad -en el tiempo de vibrado, el espaciamiento de los vibrado­res y, en ocasiones, en las propiedades del vibrador- para poderajustarse a estas condiciones cambiantes.

Elrevenimiento debeser lomásbajoposible para lascondicionesde trabajo. Es esencial el empleode vibradores del tamañoapro­piadoy en buenas condiciones de operación. También es irnpor­tantepara lacalidad del productofinal cumplircon el espesor de

Compactación delconcreto ACI3D9R-05

capa especificado, el espaciamiento correcto de los vibradores,aslcomoeltiempode vibrado y lapenetraciónde los mismos.

Se deben tener disponibles vibradores de repuesto en el punto decolado paramantener laproducciónencasodealguna interrupción, ocuando losque están enuso seretiren paro darles mantenimiento y hacer­les reparnciones de rutina

Elequipo mecánico de compactación no puede operar apropia­damente si no se dispone de la energía adecuada. Con los vibra­dores eléctricos se espera que el voltaje varle de modoapreciable, por loque debe verificarse regularmente. Cuando seemplean vibradores neumáticos es preciso revisar con regulari­dad la presión del aire en el regulador, ya sea instalandoen la li­neaunmanómetro común de carátulao mediante la insercióndeun manómetro de aguja en la manguera de aire.

Puesto que los vibradores intemos se utilizan en sitios húmedos(conductivos), todas las unidades eléctricas debentener conexio­nes a tierra. Los generadores que suministran la energla tambiéndeben estar conectados a tierra, a fin de mantener la continuidaddel sistema. En Estados Unidos, los vibradores eléctricos es­tán sujetos a las especificaciones del articulo 250-45 del Na­tional Ele ctric Code (/990) . (National Fire ProtectionAssociation 1990).

16.3 Verificación del buenfuncionamiento del equipo

Todas lasunidades de vibrado deben revisarse antes de comen­zar el trabajo,y en forma periódica durante laconstrucción, paragarantizarque están trabajando correctamente.

16.3.1 Frecuencia de los vibradoresinternos

El tacómetro de varilla vibratoria (véase la figura 16.1) es undispositivo sencillo para verificar la frecuenciade los vibrado-

49

res internos. La frecuencia debe determinarse, bastante a menu­do, cuando el vibrador esté operando en el aire; pero la másimportante es la que se registra al operar dentro del concreto yéstadebe revisarse con regularidad. Dicha frecuencia puede de­terminarse sosteniendo el dispositivo contra el extremo poste­rior del vibrador, cuando éste se encuentra casi sumergido; enlos vibradores neumáticos se logra sosteniendo el dispositivocontra la manguera de aire, y también es satisfactorio. Esta me-

Figura 16.1 I aco rnen o de vanlta vibradora

50

oImcyc

dición debe tomarse justo antes de retirar el vibrador y el resul­tado siempre será la mayor velocidad que alcance el vibradorcuando operaenelconcreto. El tacómetrode varillade resonan­ciaes un instrumento máscostoso. queproporcionavaloresmásexactos de la frecuencia.

16.3.2 Amplitud de los vibradoresinternos

Laamplituddel vibrador interno varia linealmente a lolargode lacabeza, peroel valormáximose registra en la punta. La amplitudpromedio aprox imada de la mayoría de los vibradores internos aloperarenelairepuedecalcularsecon la fórmula queapareceen lafigura A.2del Apéndice.Con cuidado, los vibradores internosal­canzan una precisión de alredeor de 0.13 milímetros.

La amplitud real también debe determinarse pormedición;sirvecomo comprobación de los datos del fabricante e indicasi el vi~

I 1 , '

I 1

. 02 .04 .06 .08 ,1O .12 . 14(0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5)

Amplitud. mm

ESCALA EN REPOS O

toou-enoo amplitud de '.4 MM

u.055 in. (1.4 11m)

ESCALA DURANTE LA VIBRACiÓN

INSTRUCCIONES PARASU EM PLEO: fíjesela escaladel vikbrador

enel pumto que se desealaampl itud,conlalineacentral"V"paralelaal

eje del vibrador. Al vibrar la cabeza se forma un triángu lo negroen el

vértice de la··V". Lalecturade laesacalaen lapunrta deltriánguloes la

amplitud máxima(desplazamiento total de máximo a máxim.o). Una

lupa manual (2 a j aumentos) mejora laprecisiónde la lectura.Concui­

dado, este dispositivo alcanza una precisión de a1rededpor de 0.13

milímetros

FIgura 16.2 Escaladeefectovisualparamedirlaamplituddelvibradorope­rando en el aire

Compactaci ón del concreto ACI 309R-

brador trabaja en la forma correcta. Asimismo, proporcionaotros datos útiles. porejemplo: la amplitud máxima y la distri­bución de la amplitud a lo largo de la cabeza. Para este fin puede

emplearse una escala de efecto visual (cuña óptica) (CRD­

C52 1). Vario s fabricanles de vibradores han hecho escalas en

etiquetas engomadas que pued en fijarse con faci lidad en la ca­

beza del vibrado r (véase la figura 16.2.)

En los vibradores eléctricos de flecha flexible y en la mayoría delos neumáticos debe efectuarse una medición cerca de la punta y

otra cerca del extremo posterior de la cabeza, para obtener el pro­

medio de las dos.

En los vibradores de motor en la cabe za y de péndulo, en los

cua les el excé ntrico se encuentra cerca de la pu nta, la amplitud

es mayor en ésta , decrece con rapidez hasta a lcanzar un nodo

(punto de amplitud cero) cerca de l extremo posterior, para au­

mentar des pués hasta un valor relat ivamente pequeño en el ex­

trem o posterior terminal. El nodo pued e co mprobarse y

localizarse pasando la mano sobre la superficie del vibrado r.

Cuando el nodo se encuentra a una dista ncia de men os de la

quinta parte de la longitud de la cabeza de l extremo pos terior, la

amplitud prom edio puede tomarse como la mitad de la amplitud

medida en la punta. Cuando el nodo se encuentra a mayo r dis ­

tancia de l extremo posterior debe medirse de nuevo (quizá cerca

de l ex tremo posterior). La amplitud prom edi o puede determi­

nars e entonces como la media de las dos med idas.

16.3.3 Frecuencia y amplitud paravibrado externo

La frecuencia y amplitud de las cimbras y mesas vibradoras

debe determinarse en suficientes puntos para establecersudis­tribución sobre la superficie.

1 Compactación del concreto ACI 309R-05

oImcyc

La frecuen cia puede definirse mediante una varill a vibradora o

un tacómetro de varilla de resonancia.

f

Figura J6.3 Empleo delvibrógrafo paradeterminar laamplitud de lañe­cuencia de la cimbra durante el vibrado

La amplitud puede determinarse mediante e l empleo de un vi ·

br ógrafo, El mod elo portátil que se muestra en la figura 16.3

mide con prec isión amplitudes de alrededor de 0.0 13 mm . Asi­

mismo, registra la forma de la ond a, que suele ser importante y

proporciona la frecuencia y es portáti l.

51

olmcyc

Capítulo 17

Compactación de especímenes para prueba

17.1 Resistencia

Las normas de la ASTM (C31, CI92 y C 10 18) para reali zarmuestras de control para pruebas de resistencia indican:

o Los concretos con revenimientos de más de 7.5 cm. re­quieren vari llado . Se prohibe el vibrado por el riesgo deeliminar el aire incluido y ocasionarsegregación.

o Los concretos con revenimientos entr e 2.5.y 7.5 cm. pue­dencompactarse yaseamediante varillado o porvibrado.

O Los concretos con revenimientos menores de 2.5 cm. re­quieren vibrado.

o Para concreto con contenidode aguamuy bajo, se requi e­re vibración por mesa externa o por medio de tablonescombinadacon unacarga superimpuesta, o incluso apiso­namiento y

o Para concreto que contenga fibra de refuerzo, segú n elASTM C 1018, se requi ere v ibración externa.No se puedeconsolidar el concreto con fibra s que tenga un reveni ­miento extremadamente bajo en los espécimenes deprueb a.

Para vibradores interno s, ASTM espec ifica una frecuencia mí­

nima de 7,000 vibraciones por minuto (12 0 Hz) y un diámetro

de cabeza entre 20 y 40 mm (véase la figura 16.1) . El cuadro 5.1

recomienda un mínimo de 9,000 (150 Hz) vibraciones por mi­

nuto para los vibradores internos en elementos delgados. Paramesas vibradoras se requ iere una frecuenc ia minima de 3,600vibraciones por minuto (60 Hz), sugiriéndose frecuencias máselev adas.

La intensidad y el tiempo de vibración para los especímenes delaboratorio nose regulaestrechamente. Los estándares sugierenque la compactac ión se ha logrado tan pronto como la superficie

del espécimen está lisa.

Puesto que la mayoria de los especimenes de prueba se cuelan

horizontalmente, no se igualan a los que es tán en laconstrucción. Si se desea igualaral concreto de laboratorio. de­ben seguirse procesos de compactación adecuados. Algunosprefieren emplearlaresistenciade los corazones o la resistenciade los cubos extra ídos del concreto obtenido de la estru ctura

Compactaci ón ckl concreto ACJ 309R-OS

como un medio para estimar la resistenciadel concreto en laes­tructura.

17.2 Densidad

Las pruebas de densidad de concreto recién mezclado (ASTM C138) se emplean, en gran medida, para determinar la masa del

concreto por unidad de volumen, lo cual se usa para determinar elcontenido de aire y de cement o o como método para controlar la

densidad del concreto estructural de baja densidad endurecído.La densidad del concreto está re lacionada estrechamente con elcontenido de aire y, por tanto, con el grado de compactación.

El ASTM C 138 requiere que la com pactación se efectúe deacuerdo con la sección 17.1 a hasta c. Para revenimientos ma­yores a 7.5 cm (3 pulgadas), e l procedimiento de apisonam ien­to con varilla debe produc iruna compactación esencialmentecompleta, pero en el caso de revenimientos menores, el gradode compactación puedesermenor que en el caso de unaestruc­tura en dond e el con creto se compacta por med io de vibrac ión.Los ci lindros conso lidados co n so brecarga usando el ASTM e1176 tam bién han s ido usados para determinar la densidad de

mezc las ríg ida s hasta extremadamente secas. Este método

ut iliza una sobrecarga de 9.1 kg (20 libra s). Se han usado otros

métodos no esta ndar izados para co nsolidar cilindros por

medio de equipo de apisonado o martillos vibratorios de

compactación.

17.3 Contenido de aire

La ASTM C 231 propo rc iona los datos referentes a la compacta­ción por rodill ado para reven imientos de 25 cm, a los 7.5 cm (3pulgad as) por vibrac ión para revenim ientos menores a 2.5 cm( 1

pulgada ). La ASTM C 173 proporciona datos para la compacta­ció n sólo mediante rod illado manual y apisonamiento.

Pud ierasermás razonable seguir los procedimientos recomen­dados en la sección 17.1. El emp leo de vibradores internos es sa­ti sfactorio cuando el revenimiento es mayor de 13 mmaproximadamente.Condichas mezclas, laaplicaciónde presiónsobre la superficie del concreto puede no resu ltar en la compre-

53

ÜImcycsión del aire esperada del sistema de vacio. El método volumé­trico ASTM e 173 no está sujeto a esta limitación y puedeproducirresultados más exactos aunsobre concreto extremada­

mente seco.

La ASTM 1170 da un método para determinar la densidad de mezo

c1as de concreto desde rígidas hasta extremadamente secas usando

una mesa vibratoriacon una sobrecarga de 22.7kg para compactar lamuestra. El método eRDe 160 usa una sobrecarga de 12.5 kg. Es­tos métodos se pueden adaptar a un medidor normal de presión de

aire para detenninar el contenido de airedel concreto.

17.4 Compactación de concretomuy rígido en especímenesde laboratorio

En cilindros compactados con sobrecarga que se usan para laASTM e1176, tambi én se han usado para determin ar la densi­

dad de mezclas desde rigidas hasta extremadamente secas. Estemétodo emplea una sobrecarga de 9.1 kg. Otros métodos no es­tándar se han usado para compactar cilindros por equipo de apio

sonado o mart illos vibradores de compactación.

La densidad del concreto de laboratorio es cercana a la del con­creto estructural que representa y requerirá que se utilicenidénticas técnicas de colado . Esto puede requerir una modifica­ción del esfuerzo de compactación. Durante las primeras etapasde un proyecto puede ser deseab le comparar las densidades de los

cilindros con las densidades de los corazones, a fin de determinarla cantidad adecu ada de compactación que se ha de emplear.

54Compactación del concreto ACJ3D9R-OS

oImcyc

Capítulo 18

Compactación en áreas congestionadas

Figura 18.1Congestionamiento debidoalosdetallesdelacero derefuerzo

18.1.3 Las aberturas

Lasaberturasdentrode muros y losaspuedencrearzonasconges­tionadasdebidoa que el flujo del concretose veobstruidopordi­chas aberturas y las aberturas adyacentes en la cimbra. Estasituación puedealiviarseañadiendojuntasdeconstruccióno aña­diendo aberturas de accesodentrode las cajas de salida(véaselafigura 18.3).

18.1.1 Congestión del acero de refuerzo

El congestionamiento ocurre en muchas formas; por ejempo, eldisenoantislsmicode estructuras requiere múltiples anillos en lapartesuperior e inferior de las columnas. Enaquellas partes don­de los requerimientos de diseno sobrepasan las consideracionesde compactación, el espaciamiento de los anillos horizontalescasisiempreresulta reducido, de modo que los agregados de ma­yor tamaño en la mezcla ven limitados sus movimientos horizon­taleshacia la carade la cimbra. El congestionamientodeacero derefuerzo también se presenta en aquellas áreas en donde hay re­fuerzo adicionalalrededorde las aberturasen lacimbra, especial­mente en secciones de muros delgados o columnas que hacenintersección con otros elementos (véase la figura 18.1).

18.1 Problemas comunes decolocación

Lasáreas congestionadas son aquellas en donde el movimientolateraldel concretoreciéncolocadose ve restringido o limitado.Para lograr un concretocon solidez estructural y una aparienciaestéticamente agradable, debe ponerse especial atención enaquellas técnicas que permitan una compactación adecuadaenáreas congestionadas.

18.1.2 Conductos eléctricos, tuberías y otroselementos ahogados 18.2 Técnicas de compactación

Los diseñadores de instalaciones eléctricas casi siempre especi­fican conductoscondiámetros múltiplos de2.5a 15 cmen áreaslocalizadas paraalimentación eléctrica. Las forros de tuberlas yempotramientos estructurales complejos también pueden pro­vocar barreras que afecten la colocación y compactación delconcreto (veáse la figura 18.2):

La compactación en áreas congestionadas puede mejorarse po­niendo especial atención a las prácticas de construcción en tresáreas especificas:

o Técnicas de colocación y compactación

O Uso de aditivos químicos; y

O Uso de aditivos modificados

Compactación del concreto ACI 309R-OS 55

oImcyc

Fig. 18.2 Congestionamiento debido a untubo que pasa por la losa deconcreto

18.2.1 Técnicas de colocacióny compactación

primera serie de accesos, éstos se cierran y los vibradores se subena lasiguientehilerade accesos. Elaccesovisualadicionalpuede lo­grarse usando placa transparente plásticacomo una carade lacím­

bra enaquellas áreascongestionadas. Estopermite, sies necesario,quelos encargados de lacolocación tomen lasmedidasnecesariasparasolucionar los problemas en las áreascongestionadas.

Para lograr una compactación adecuada del concreto por mediode vibración interna en áreas congestionadas, se necesita unes­pacio de sección transversal de 10 x 15 cm, vertical y libre deobstrucción, a fin de permitir la inserción de los vibradores. Elespaciamiento horizontalde estos huecos verticales no debe ex­ceder los 61cmo 1-. t l2 veces el radio de influencia indicado enel cuadro 5.1. Tampoco estas aberturas deben ser mayores a 30cm, o 3/4 de veces el radio de influenciaa partir de lacimbra. Sinopuedecontarse con tales espaciossincomprometerla integri­dad estructural, el ingeniero debe especificar los detalles deconstrucción y/o los procedimientos necesarios para lograrunacompactación adecuada.

18.2.2 Uso de aditivos químicos

La compactación adecuada en áreas congestionadas puedeme­jorarse generalmente incrementando la fluidezde lamezclame­diante el uso juicioso de aditivos químicos para concreto. Losaditivos químicostales como HRWRAs (Reductoresde aguadealto rango) proporcíonan un concreto de alto revenimientosinalterar la relación seleccionada w/cm i.,fonnaci6n adicionalacerca del uso de aditivos para lograr cuncreto fluido puedenencontrarse en el informede ACI Comrnittee 212-3R. El uso deaditivos químicos no reemplaza los requerimientos para unabuenacompactación por mediode vibración, tal comoseseñalóen el capítulo 7.

IIIIII

Fig. 18.3 Lasgrandesventanasdeacceso dentrode un muro con tubos I travésdel acceso permiten el colado y la vibración.

El primer principio para una buena compactación en áreas con­gestionadas es colocar el concreto lo más cerca posible de su po­sición final . En aquellas aplicaciones por medio de grua ycangilón se debe considerar eluso de tolvas y trompas de elefan­te. Cuandose usenbombas de concreto, la manguera de hule re­forzado con alambre que se encuentra unida a la tuberia de labombaconstituye un método excelente para llevar el concreto asu posición final. En casos extremosse recomienda el uso de unamanguera plana. La manguera debe adecuarse a los espacios va­riables a través del acero de refuerzo. También puede cortarsepara facilitar la remoción conforme avance la colocación en lacimbra.

Enseccionesde muros congestionados. la provisión de accesosde colocación en un lado de lacimbra del muropermite una eom­paetación adecuada. Los accesos se colocan en un patrón de red afinde identificar las áreas congestionadas y necesitan ser aproxi­madamente cuadros de 60 cm. Conforme el concreto alcanza la

1(',

\

III,

IIflfIIr JIr---'fI

\ \

56 Compactación del concreto ACI309R·OS

18.2.3 Uso de aditivos modificados

En aquellas situaciones en que no se pueda garantizar que lamezcla proporcionada permita el flujo a lacara de la cimbra de­bido a la congestión, se recomienda eluso de aditivos modifica­dos. La mezcla modificada, que contiene agregados de untamafto máximo reducido que pueden usarse para obtener unconcreto altamente fluido o plástico, debe caer en el grupo l y 2del cuadro 5.1 para la selección de vibradores. La mezcla modi­ficada debe ser proporcionada a fin de que tenga una resistenciaigual o mayor que la de la mezcla original.

Compactación del concreto ACI 309R-OS

oImcyc

18.2.4 Conclusión

Las técnicas discutidas anteriormente proporcionan al diseñador,

alcontratistay alproveedormétodosque permiten mejorar lacom­pactación a la vez que mantienen la calidad. La necesidad de unconcreto fluido y de calidad esespecialmente importante en aque­lloscasos enqueexisteuna muy grandecongestiónyes inevitable.

57

I¡

19.1 Normas y reportes de referencia

1¡I Capítulo 19

) Referencias

1

\American Concrete Institute

207 .1R Mass Concrete

309-2R Identificación and Control of Visual Effec ts

of Consolidat in ob Formed Conc rete Surfaces

309.3R Guide for Consolidati on of Concrete inCongested Areas

ormcyc

(

207.5R Roller Compac ted Mass Co ncrele

2 11.1 Standard Practice for Selecting Proportions

for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete

2 11.2 Standard Practice for Selecti ng Proportionsfor No-S lump

Concrete

211.3 R

Guide for Selecting Proportions for No-Slump

Concrete

2 12.3R

Chem ical Admixtures for Concrete

233RSlag Cement in Concrete and Mortars

234RGuide for the Use of Silica Fume in Concrete

30 1 Specifications for Structural Concrete

309.5R

Compaction of Roller- Compacted Concrete

311.1R

. ACI Manual of Concrete Inspection (SP-2)

311AR Guide for Concrete !nspection

325 .IORState-of-the-Art Report on Roller Cornpacted

Concrete Pavernents

347 Guide to Fonnwork for Concrete

504R Guide to Joint Sealant s for Concrete

Structures

544.1 R State-of-the-Art Report on Fiber ReinforcedConcrete

A S T M International

C 143 Test Method for Slump of Portland

Ce rnent Concrete

C 138 Test Method for Unit Weight, Yield , andAir Content (Gravirnetric) of Co ncrete

C 173 Tesl Method for Air Conten t of FreshlyMixed Conc rete by Volumetric Method

302. 1R Guide for Concrete Floor and Slab Co nstruc

tion

303R Guide to Cast-in-Place Architectural ConcretePractice

304 . IRGuide for Use of Prep laced Aggregate Co ncrete for Structural and Mass Concrete Applica

tions

304 .3R

Heavyweight Concrete: Measuring , Mixing,

Transport ing. and Placing.

309.1R Behavior of Fresh Concrete Durin g Vibration

C3 1Test

C 192

Test

C231

Practice for Making and Curing Concrete

Specimens in the Field

Practice for Making and Curin g Concrete

Specimens in the Laboratory

Test Method for Air Content of FreshlyMixed Concrete by Pressure Method

59

¡I

I

orm cyc

C 637 Standard Specifi cati on for Aggre gate s for

Rad iat ion-Shielding Concrete

e 638 Descriptive Nornenclature of Con tinue nts of

Aggregates for Radiation-S hieldi ng Co ncrete,

C 1018 Test Method for Flexural

Tou ghness and

FirSI- Crack Strenght of Fi

ber-Reinfo rced

Con crete(U sing Beam with

T hird-Point Loading)

C 1040 Test Method for De nsity of Unha rdened and

Hardened Concrete in Place by Nuclear

Methods

C 1170 Test Method s for Determinin g

Con sistcncyand Den sity of Ro ller-Compacted

Concrete

Using a Vibrating Table

C 1176 Practice for Maki ng Roller-Compac

ted

Con

crete in Cy linder Molds Using a

Vibrating Table

E 329 Standard Specification for Agencies Engaged

in the Testing anelJor Inspec tion of Ma terials

Used in Construction

U. S. Anny Corps of Engineers

CRD C-160

Stand ard Practice for Making

Roller-Compacted Co ncrete in Cy linde r

Mo lds Using a Vibrating Table

CRD C 52 1

Standard Tes t Met hod for Freq uency and

Amplitude of Vibrators for Co ncrete

Estas publicaciones pueden obtenerse en las organizaciones si­

guientes;

Am erican Co ncrete Institute

38800 Cou ntry Club RoadFarm ington Hills, Michigan 48333-9094

E .U.A.

American Society for Te sting and Materials

100 Barr Harbor Drive

West Co nshohocken, Pen silvania 19428-2959

60

U.S. Army Corps of Engineers

U-S. Arm y Waterways Experiment Sta tion

3909 Halls Ferry Rd .

Vicksburg, Miss. 39 180-6 133

19.2 Referencias citadasAltowaiji. W. A. K.; Darwin. D.: and Donahey, R.C.• 1984. "Preliminary Srudyof the Effect of Revibration on Con crete-Steel Bond Suength." I.SRepon No.84-2. Universüyof KansasCenter for Research.Láwrence. Kans., Nov. 29 pp.

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oImcyc

Apéndice

Fundamentos de la vibración

A.l Principios del movimientoarmónico simple

El movimiento de un vibrador rotatorio interno para concretoes, esencialmente, un movimiento armónico caracterizado poruna forma de ondasinusoidal,como se muestra en la figura A.l .(De hecho, losarmónicos están a vecessobreimpuestos, pero unmovimientoann6nico simple coincidede forma razonable condatos experimentales.) Esta figura muestra la trayectoria decualquier punto en la cabeza de un vibrador en operación, y larelación entre la frecuencia, amplitud y aceleración.

A.2 Acción del vibrador rotatorio

La rotación del excéntrico dentro de la cabeza o caja del vibra­dor hace que la cabeza gire en una órbita; es decir. cualquierpunto de la caja sigue una trayectoria circular, cuyo radio es laamplituddel vibrador. La figura A.2 muestra la acción de un vi­brador rotatorioy proporciona losparámetros importantes: porejemplo. lamasa,el momento excéntrico. la frecuencia. la fuer­za centrífuga y la amplitud promedio calculada.

La fuerza centrífuga calculada de esta manera no es estríctamentecorrecta puestoquecorrespondea casohipotético en que la cubiertadel vibrador tiene amplitud cero, en tanto que el rotor (excéntrico)

Trayectoria real del punto B

f------t --..1

Desplazamiento vertical del punto B con el nemeo

B= punto al azar en el escoplo vibrador

1:: tiempode unarevolucióncompleta o ciclode vibración, en segundos

n= l it'" frecuencia, ciclos de vibracióno vibraciones por segundo (Hz)

a > Amolilud (desviación del puntode reposo):2 2 ,. 2

A = 4 n n a= aceteracón . mmlseg

l l 2Aceleracióng s = 4K " a . donde g es 9. 810 mmlseg

9

• Cabe señalar quelaamplitud, talcomoaquíse utiliza (y enel restodeeste libro).es laamplitudmáxima,queeslamitaddemáximoamáximo,oel desplazamiento

empleadopor algunos autores al describir vibraciones.

Figura A.I. Principiosdelmovimientoarmónico simple aplicadosa unvibrador rotatorio

61

osmcyc

w

w=peso de la cubierta y otra s partes inmóviles, kg

w =peso de l excéntrico, kg

W " w =peso tetar de l vibrador

e =excentricidad , es deci r, dis tancia desde el cen tro de gravedad

del excéntrico a su centro de rotación, mm

we = momento excéntrico. rnm-kq

n =frecuencia. ciclos por segundo (Hz)

"" :2 2 . (n4:1 1n1(' ) •F= - 4 :1 n e =fuerza centrifuga . kN ( -- = fuerza centrifuga. ( X)

g ti 1 " IO~

a' =1<"-'- = amplitud promedio calculada, mmII ' .. l\'

Eje

de rotación

Figura A.2. Acción de un vibrador rotatorio

gira sobre sus cojinetes. Sin embargo, a pesar de estas limitaciones,

los valoresasíobtenidos son útilescomo indicadoraproximado de laefectividad relativa de diferentes vibradores.

A.3 Movimiento vibratorioen el concreto

C uando es tá sumergida en el concreto, la cabeza en órbita (aho­

ra bajo ca rga) tiene una ampl itud algo menor que cuando opera

en el aire. El conc reto está sujeto a impulsos vibratorios que pro ­

ducen un movimiento ondulatorio que emana en ángulo recto

respecto de la cabeza . Es tas ondas de presión so n la cau sa prin­

cipal de la compac tación .

Las ondas decaen co n rap idez al aumentar la distancia desde su

fuente, debido a la expansió n del área del frente de la onda y la

absorción de energía (amor tiguamiento) ejercida por el concre­

to. Este decaimi ento (red ucción de la amplitud) causa una re­

ducc ión en la aceleración (intens idad de la vibración). Cuando

la acelerac ión en el concreto es aproxi madamente inferior a l g

(mis' ) (véase el factor de conversión tal como se da en la

Secc ión 5 .2.3. ) en mezcla s plásticas, o alrededor de 3 g en mez­

cla s rígid as, la vibración deja de ser efectiva . Se requi ere de

conside rable amplitud en el vibrado r para alcanzar un rad io de

influencia satisfactorio.

La respuesta del concreto fresco a la vibración es en gran parte

una función de sus propiedades reo lógicas (flujo) . Se requiere

más investigación sobre e l tema.

62

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A. C.

Insurgentes sur 1846, Col. Florida , C.P. 01030Delegación Álvaro Obregón, México , D.F.

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