Manual del concreto

ANUALDEL

CONCRETOESTRUCTURAL

JOAQUÍN PORRERO S.CARLOS RAMOS R.JOSÉ GRASES G.

GILBERTO J. VELAZCO

Conforme a la Norma COVENIN 1753:2003“Proyecto y Diseño de Obras en Concreto Estructural”

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M A N U A L D E L C O N C R E T O E S T R U C T U R A L

MANUAL DEL CONCRETO ESTRUCTURAL

Joaquín Porrero S./ Carlos Ramos R./ José Grases G./ Gilberto J. VelazcoPrimera Edición DigitalCaracas, Junio 2014

HECHO EL DEPÓSITO DE LEYDepósito Legal lfi2522014620722ISBN 978-980-7658-00-3

COORDINACIÓN EDITORIALMiguel Angel Álvarez

PRODUCCIÓN GRÁFICA/PORTADAAbaco Arte

DISEÑO GRÁFICO

Cecilia Feo Figarella

PRODUCCIÓN DIGITAL

PAG Marketing Soluciones


PRESENTACIÓNEste Manual del Concreto Estructural (en formato digital) es un paso más en

la tarea iniciada el año 1975 con la primera edición del Manual del Concreto Fresco,auspiciada en aquel momento por el Comité Conjunto del Concreto Armado (CCCA).El rumbo de ese camino lo marcó, con la visión propia del Maestro que siempre fue, elDr. Joaquín Porrero Sampedro (1927/1992); lo secundaron en esa labor los ProfesoresCarlos Ramos R. y José Grases G. En 1979 se editó la segunda versión de aquel Manualy en 1987 la tercera; con tirajes de varios miles de ejemplares, todas esas ediciones nosólo se agotaron, sino que se multiplicaron ediciones no autorizadas, nacionales yextranjeras, lo cual no fue sino prueba de la utilidad de esa iniciativa.

A mediados del año 1990, el Dr. Porrero asomó la posibilidad de extender elalcance del Manual hacia las propiedades y características del concreto en etapasposteriores a su fraguado, idea ésta que contó con el infaltable y entusiasta respaldo deSIDETUR. Para cubrir áreas menos conocidas del acero y del concreto armado, elequipo de trabajo se fortificó con la incorporación del profesor Gilberto J. Velazco.Puestos a trabajar, la muerte sorprendió al líder de esta iniciativa en plena producciónde la idea por él concebida, con lo cual se perdió una insustituible experiencia.Invitamos entonces al profesor Rafael Salas Jiménez, hombre de vastos conocimientosen el tema por su labor en la Asociación Venezolana de Productores de Cementos(AVPC), hoy en España, y, en 1996, se publicó el Manual del Concreto en el cual seretuvo la experiencia del trecho andado desde 1975.

De nuevo la edición se agotó y, de nuevo, el libro fue reproducido en formasubrepticia para cubrir la demanda de profesionales de la ingeniería, estudiantes yconstructores. Paralelamente, en el país se actualizaba y publicaba un conjunto deNormas COVENIN, así como documentos elaborados por organismos especializadosen el acero y el concreto, relacionados con su mejor comprensión y buen uso. Todoesto fue estímulo para emprender un proyecto de mayor alcance que actualizó elcontenido, profundizó el tratamiento de los temas propios del concreto estructural y sevinculó más estrechamente con el empleo de ese material en su forma de concretoreforzado: El Manual del Concreto Estructural. La organización y presentaciónmantuvieron el formato que le supo dar el Profesor Porrero, a quien se le rendióhomenaje con esse nuevo aporte generosamente auspiciado por SIDETUR. en variasediciones desde 2004 hasta 2012.

Debido a la realidad actual, decidimos presentar la edición digital del Manualdel Concreto Estructural manteniendo igual, en esta primera aventura electrónica, elcontenido de la última edición en papel. Contamos, ahora, con la asesoría y laentusiasta dedicación de PAG Marketing Soluciones.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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“Estrictamente hablando, no hay investigación sistemáticaque no sea precedida de pruebas...hechas por el mismo investigador..., hechas por otros investigadores...o estar produciéndose /como/ fenómenos naturales”.

“El hombre aprende investigando;básicamente se entrena y cultiva por este procedimiento”...“Pasamos un muy considerable, y también justificado,

número de años `haciéndonos� profesionales” (1)

(1) Tomado del artículo: Porrero, J. (1975). La investigación, Boletín Técnico IMME XII:51, 33-57, Caracas.

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JOAQUÍN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADOR

Joaquín Porrero fue toda su vida y por encima de cualquier otro título,Investigador a Tiempo Completo. Nacido en Sama de Langreo, pueblo ubicado enla Provincia de Asturias, España, culmina su licenciatura en la Universidad deOviedo en 1952. A partir de allí, su experiencia en su tierra natal se desarrollacomo Profesor Ayudante en la Cátedra de Química Inorgánica, Universidad deOviedo, y Jefe de Control de Calidad de una fábrica de cementos de escoria de altohorno.

En el año 1957 presenta credenciales para optar al cargo de Jefe de laSección de Investigación Química del Instituto de Investigaciones y Ensayos deMateriales (IDIEM) de la Universidad de Chile, resultando seleccionado einiciándose desde ese momento su periplo por otras tierras. En Chile, dondepermanece casi 11 años, contrae matrimonio con Lidia Alfaro y nace Rogelio suprimer hijo; completaría la familia con Marilena, nacida en Venezuela, ambosprofesionales de la medicina hoy en día.

En Septiembre de 1967 el profesor José Grases, para aquel entoncesDirector del Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME), viaja a Chilepara asistir a una reunión de Rilem Latinoamericana. Allí conoce a Joaquín yconcreta una primera visita a Venezuela bajo el patrocinio del Consejo deDesarrollo Científico y Humanístico, y la Facultad de Ingeniería de la UniversidadCentral de Venezuela. En este primer viaje, desde Octubre de 1967 hasta Febrerode 1968, organiza el Laboratorio de Cementos del IMME, entrena al personal ydicta un curso a los técnicos de distintas plantas de cemento instaladas en el país.

Regresa Joaquín a Chile, pero ya los aires tropicales lo habían cautivadoy la gente del IMME había aquilatado su valía. En Julio de 1968 regresa aVenezuela con toda su familia y un contrato como Profesor Asociado. A partir de1971 ejerció el cargo de Jefe de la División de Estudio y Ensayo de Materiales delIMME. En 1974 obtiene el título de Doctor en Ciencias Químicas en laUniversidad Complutense de Madrid con el trabajo “Estudio de algunas de lasvariables que intervienen en la corrosión de las armaduras del hormigón”, dondepostula que: “el Mecanismo Corrosivo en Medios Homogéneos se desarrollainicialmente con un proceso electroquímico que consume metal, proceso queposteriormente se frena y sustituye al menos en parte, por reacciones,posiblemente hidrataciones, cristalizaciones y modificaciones cristalinas,responsables del deterioro del material a más largo plazo. La corrosiónposiblemente sea una función del contenido global de poros y del tamaño de losmismos”.

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Aun cuando fallece joven (65 años) el 11 de Julio de 1992, su producciónintelectual es amplia. Participa en proyectos de investigación en el área demateriales de construcción empleados en obras de ingeniería en toda su extensión:concretos, agregados, concretos especiales, control de calidad, cementos,polímeros, durabilidad, corrosión, reparaciones, baldosas, ladrillos, frisos,plásticos, cales, yesos y otros. Todo un espectro de problemas que fue objeto decuidadoso estudio. Profesor guía de más de 90 trabajos especiales de grado deestudiantes universitarios, también dejó una obra escrita de más de 40 títulospublicados en revistas técnicas y presentados en congresos. Autor líder del Manualdel Concreto Fresco en sus tres ediciones, del Manual del Concreto publicado pocodespués de su desaparición física, y del libro Preparación y Control de Concretos paralos Sistemas de Pared Delgada. Reconocido consultor en múltiples empresaspúblicas y privadas, nacionales y extranjeras. Como docente dictó, durantemuchos años, la Cátedra de Materiales y Ensayos (pregrado) y Tecnología delConcreto (postgrado). Adicionalmente, dictó unos treinta cursos de extensión deconocimientos y entrenamiento en diversas Instituciones principalmente elColegio de Ingenieros.

Toda esa labor forma parte del legado que Joaquín Porrero sembró,cultivó y enriqueció junto con sus alumnos y con los que disfrutamos el privilegiode su amistad.

A su memoria dedicamos esta publicación digital.

Los AutoresCaracas, Junio de 2014

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CONTENIDO

PRESENTACIÓNVJOAQUÍN PORRERO (1927/1992)SEMBLANZA DE UN INVESTIGADORVIIADVERTENCIAXXIIINOTACIÓNXXV

CAPÍTULO IGENERALIDADES31I.1 DEFINICIÓN Y DESARROLLO HISTÓRICO31I.1.1 Definición31I.1.2 Antecedentes31I.1.3 Concreto Reforzado32I.1.4 Inicios en Venezuela33I.2 COMPONENTES34I.3 PREPARACIÓN Y COLOCACIÓN35I.4 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO36I.5 TIPOS DE CONCRETO36I.6 CONTROL DE CALIDAD37I.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SU COMPOSICIÓN38I.7.1 La Relación Triangular38I.7.2 La Ley de Abrams40I.8 CALIDAD GRANULOMÉTRICA DE LOS AGREGADOS41I.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES41I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO43

CAPÍTULO IICARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO FRESCO45II.1 REOLOGÍA45II.1.1Fluidez45II.1.2 Compactibilidad46II.1.3 Estabilidad a la Segregación46II.2 TRABAJABILIDAD46II.2.1 Cono de Abrams47II.2.2 Otros Procedimientos48II.2.3 El Asentamiento como Índice del Contenido de Agua51II.3 RETRACCIÓN51II.4 MECANISMO DE LUBRICACIÓN52II.4.1 Características a considerar según el Mecanismo de Lubricación54II.4.2 Pasta54II.4.3 Cantidad de Agua (a)55II.4.4 Granulometría de los Agregados (�)55II.4.5 Tamaño Máximo del Agregado (P)56II.4.6 Rugosidad de los Agregados56II.4.7 Resumen56II.4.8 Conclusiones57

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II.5 ALTERACIONES DE LA REOLOGÍA58II.5.1 Tiempo58II.5.2 Temperatura58

CAPÍTULO IIIAGREGADOS61III.1 ORÍGENES61III.2 NIVELES DE CALIDAD62III.2.1 Agregados Controlados62III.2.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente62III.2.3 Agregados no Empleados con Anterioridad63III.3 REQUISITOS DE CALIDAD63III.4 GRANULOMETRÍA63III.4.1 Agregados por Fracciones64III.4.2 Combinación de Agregados66III.5 TAMAÑO MÁXIMO67III.6 SEGREGACIÓN71III.7 MÓDULO DE FINURA71III.8 ULTRAFINOS72III.8.1 Ensayos74III.8.2 Acción de los Ultrafinos74III.8.3 Requisitos y Precauciones75III.9 IMPUREZAS76III.9.1 Materia Orgánica76III.9.2 Sales Naturales77III.10 REACTIVIDAD Y DISGREGABILIDAD77III.11 RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS78III.12 FORMA Y TEXTURA DE LOS GRANOS79III.12.1 Forma79III.12.2 Textura Superficial80III.13 PESO POR UNIDAD DE VOLUMEN80III.13.1 Peso Unitario Suelto80III.13.2 Peso Unitario Compacto81III.13.3 Peso Específico81III.14 HUMEDAD81III.14.1 Secado al Fuego84III.14.2 Speedy-Vac84III.14.3 Potenciómetro84III.14.4 Ondas Ultrasónicas84III.15 RELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO84III.16 CONTROL DE CALIDAD85III.16.1 Grado de Control85III.16.2 Granulometría87III.16.3 Humedad88III.16.4 Otros Ensayos de Calidad89

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CAPÍTULO IVCEMENTO91IV.1 CONSTITUCIÓN91IV.2 HIDRATACIÓN DEL CEMENTO94IV.3 CLASIFICACIÓN. TIPOS96IV.4 CEMENTO CON ADICIONES97IV.5 CALIDAD98IV.6 TIEMPO DE FRAGUADO99IV.7 RESISTENCIAS MECÁNICAS99IV.7.1 Arena Normalizada102IV.8 FINURA103IV.9 DESARROLLO DE RESISTENCIAS104IV.10 CALOR105IV.11 CEMENTO CALIENTE106IV.12 OTROS CEMENTOS109IV.13 MANEJO110IV.14 RESISTENCIA A ATAQUES QUÍMICOS111IV.15 ENVEJECIMIENTO111IV.16 MEZCLA DE CEMENTOS111REFERENCIAS112

CAPÍTULO VAGUA PARA CONCRETO113V.1 INTRODUCCIÓN113V.2 AGUA DE MEZCLADO114V.3 AGUA DE CURADO114V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO115V.4.1 Carbonatos115V.4.2 Sales de Hierro116V.4.3 Otras Sales116V.4.4 Aguas Ácidas116V.4.5 Aguas Alcalinas116V.4.6 Azúcares117V.4.7 Partículas en Suspensión117V.4.8 Aceites117V.4.9 Algas117V.4.10 Efluentes Industriales117V.4.11 Sulfatos117V.4.12 Agua de Mar118V.4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias Industriales118V.5 CALIDAD DEL AGUA119V.5.1 Análisis Químico119V.5.2 Morteros de Prueba121REFERENCIAS122

CAPÍTULO VIDISEÑO DE MEZCLAS123VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES123

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VI.2 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE DISEÑO PROPUESTO124VI.3 CÁLCULO DE LA PROPORCIÓN ENTRE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS125VI.3.1 Límites Granulométricos125VI.3.2 Relación Beta (�)127VI.3.3 Precisión de �129VI.4 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEÑO DE MEZCLA130VI.4.1 Condiciones Ambientales de la Obra130VI.4.2 Tipo de Obra o parte de la Estructura130VI.4.3 Tipo de Agregado y Tipo de Cemento131VI.4.4 Resistencia Promedio Requerida(Fcr)132VI.5 LEY DE ABRAMS135VI.5.1 Enunciado y Cálculo135VI.5.2 Correcciones de �136VI.5.3 Límites de � por Durabilidad138VI.6 RELACIÓN TRIANGULAR139VI.6.1 Enunciado y Cálculo139VI.6.2 Correcciones del Cemento141VI.6.3 Dosis Mínima de Cemento por Durabilidad142VI.7 CÁLCULO DE LOS RESTANTES COMPONENTES142VI.7.1 Volumen de Aire Atrapado142VI.7.2 Volumen Absoluto de los Granos de Cemento143VI.7.3 Volumen Absoluto del Agua143VI.7.4 Volumen Absoluto de los Agregados143VI.7.5 Ecuación de Volumen y Cálculo de la Dosis de Agregados144VI.8 EXPRESIÓN DE RESULTADOS144VI.9 ESQUEMA DE DISEÑO145VI.10 DISEÑOS INVERSOS145VI.11 AJUSTE SEGÚN LA RESISTENCIA DEL CEMENTO145VI.12 CORRECIÓN POR HUMEDAD147VI.13 AJUSTES DE LA MEZCLA148VI.13.1 Ajustes de la Relación Triangular148VI.13.2 Ajuste de la Ley de Abrams149VI.14 DOSIFICACIÓN PARA OBRAS DE POCO VOLUMEN DE CONCRETO150VI.14.1 Receta Simple150VI.14.2 Receta Ampliada151VI.15 DOSIFICACIÓN EN VOLUMEN152VI.15.1 Dosis de Cemento152VI.15.2 Dosis de Agregados152VI.16 EJEMPLOS DE DISEÑOS DE MEZCLA153

CAPÍTULO VIIADITIVOS165VII.1 GENERALIDADES165VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS167VII.3 MODIFICADORES DE LA RELACIÓN TRIANGULAR168VII.3.1 Acción Plastificante168VII.3.2 Ahorro de Cemento171VII.3.3 Reducción de Agua173

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VII.4 MEJORADORES DE LA TIXOTROPÍA. PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES175VII.5 MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO176VII.5.1 Aditivos Aceleradores176VII.5.2 Retardadores178VII.6 IMPERMEABILIZACIÓN180VII.7 INCORPORADORES DE AIRE180VII.8 CONTROL DE LOS ADITIVOS182VII.8.1 Mezclas de Prueba182VII.8.2 Ensayos de Control182VII.8.3 Uso del Aditivo183VII.8.4 Combinación de Aditivos184VII.9 OTROS ADITIVOS184VII.9.1 Formadores de Gas184VII.9.2 Aditivos Adhesivos185VII.9.3 Facilitadores de Bombeo185VII.9.4 Aditivos Colorantes185VII.10 CONSIDERACIONES FINALES185REFERENCIAS186

CAPÍTULO VIIIPREPARACIÓN Y MEZCLADO187VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES187VIII.2 MODOS DE PREPARACIÓN187VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeños Volúmenes187VIII.2.2 Mezclado Central en Obra188VIII.2.3 Premezclado Comercial188VIII.3 CALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES188VIII.3.1 Agregados188VIII.3.2 Cemento189VIII.3.3 Agua189VIII.4 DOSIFICACIÓN189VIII.4.1 Dosificación por Peso191VIII.4.2 Dosificación por Volumen191VIII.5 MEZCLADO192VIII.5.1 Tipos de Mezcladoras192VIII.5.2 Capacidad de las Mezcladoras194VIII.5.3 Orden de Llenado195VIII.5.4 Tiempos de Mezclado195VIII.6 MEZCLAS DE LABORATORIO196VIII.7 CONCRETO PREMEZCLADO198VIII.7.1 Opciones de Premezclado199VIII.7.2 Dosificación y Resistencia199REFERENCIAS200

CAPÍTULO IXMANEJO DEL CONCRETO201IX.1 TRANSPORTE201IX.1.1 Carretillas y ‘Buggies’202

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IX.1.2 Canaletas y Tubos202IX.1.3 Elevadores203IX.1.4 Grúas y Torres Grúas203IX.1.5 Camión Transportador con Volteo204IX.1.6 Cintas Transportadoras204IX.1.7 Bombeo204IX.2 COLOCACIÓN O VACIADO207IX.2.1 Espesor de Capas207IX.2.2 Vaciados Verticales208IX.2.3 Tuberías y Conductos Embutidos210IX.2.4 Colocación Bajo Agua210IX.3 COMPACTACIÓN211IX.3.1 Vibración Interna con Vibradores de Inmersión214IX.3.2 Vibración Externa217IX.3.3 Mesa Vibrante217IX.3.4 Reglas Vibratorias218IX.3.5 Revibrado218IX.3.6 Otros Métodos218IX.4 CURADO218IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales219IX.4.2 Procedimientos Especiales220IX.5 DESENCOFRADO222REFERENCIAS224

CAPÍTULO XJUNTAS225X.1 GENERALIDADES225X.2 CLASIFICACIÓN226X.2.1 Juntas de Retracción o Contracción226X.2.2 Juntas de Expansión o Dilatación227X.2.3 Juntas de Acción Combinada229X.2.4 Juntas de Construcción229X.3 DISEÑO DE LAS JUNTAS231X.3.1 Cálculo de las Juntas231X.3.2 Selección de su Ubicación231X.4 FORMAS DE LA JUNTAS DE EXPANSIÓN232X.4.1 Juntas a Tope232X.4.2 Juntas Sobrepuestas o de Solape232X.5 ESTADOS TENSIONALES EN LAS JUNTAS233X.5.1 Juntas a Tope233X.5.2 Juntas de Solape234X.6 SELLADO DE LAS JUNTAS235X.6.1 Aislamiento del Medio Ambiente235X.6.2 Impermeabilización235X.6.3 Protección Mecánica235X.7 SISTEMAS Y TIPOS DE SELLADO236X.7.1 Sellantes Moldeables en Sitio236X.7.2 Sellantes Preformados238

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X.8 MATERIALES DE SELLADO238X.8.1 Rellenos Rígidos238X.8.2 Elastómeros de Reacción Interna238X.8.3 Elastómeros en Solventes239X.8.4 Materiales con Propiedades Plásticas239X.8.5 De Aplicación en Caliente240X.8.6 Otros Productos240X.8.7 Elementos Preformados para Relleno240X.8.8 Sellos Impermeabilizantes (‘Waterstops’)240X.8.9 Refuerzos Metálicos241X.8.10 Cedazos Desplegados241X.9 RECOMENDACIONES FINALES241REFERENCIAS242

CAPÍTULO XIRESISTENCIAS MECÁNICAS243XI.1 LEY FUNDAMENTAL243XI.2 CONDICIONES DEL ENSAYO A COMPRESIÓN245XI.2.1 Colocación de Remates de Azufre247XI.2.2 Aplicación Axial de la Carga247XI.2.3 Velocidad de Carga247XI.2.4 Tamaño y Forma de las Probetas247XI.3 DESARROLLO DE LA RESISTENCIA249XI.4 ENSAYOS ACELERADOS252XI.5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN252XI.5.1 Resistencia a la Tracción por Flexión253XI.5.2 Resistencia a la Tracción Indirecta253XI.5.3 Resistencia a la Tracción Directa253XI.5.4 Relación con la Resistencia a la Compresión253XI.6 RESISTENCIA AL CORTE256XI.6.1 Relación con la Resistencia a la Compresión256XI.6.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales256XI.6.3 Resistencia al Corte por Fricción259XI.7 MECANISMO DE FRACTURA259XI.7.1 Agrietamiento259XI.7.2 Rotura de las Probetas Normativas260XI.7.3 Aspecto de la Superficie de Falla261XI.8 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO262

CAPÍTULO XIIOTRAS CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO ENDURECIDO263XII.1 PESO UNITARIO263XII.2 POROSIDAD264XII.2.1 Ultramicroporos del Gel264XII.2.2 Poros entre Granos de Cemento264XII.2.3 Canalillos y Burbujas264XII.2.4 Porosidad del Agregado264XII.3 ESTANQUEIDAD265

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XII.4 PROPIEDADES TÉRMICAS Y CALOR DE HIDRATACIÓN265XII.5 DEFORMABILIDAD DEL CONCRETO. SIMPLE Y CONFINADO267XII.5.1 Coeficiente o Relación de Poisson (�)267XII.5.2 Relación Tensión-Deformación Unitaria (f -�)268XII.5.3 Módulo de Elasticidad269XII.5.3.1 Características Básicas del Módulo de Elasticidad (Ec)270XII.5.3.2 Tipos de Módulos de Elasticidad271XII.5.3.3 Variables que afectan el Módulo de Elasticidad273XII.5.3.4 Fórmulas de Cálculo273XII.5.4 Módulo de Rigidez274XII.6 RETRACCIÓN274XII.6.1 Definición274XII.6.2 Evolución de la Retracción275XII.6.3 Cálculo de la Retracción en el Concreto Endurecido275XII.6.4 Refuerzo contra la Retracción277XII.6.5 Retracción Impedida279XII.7 FLUENCIA279XII.7.1 Definición279XII.7.2 Cálculo de las Deformaciones por Fluencia279XII.7.3 Flechas Diferidas por Retracción y Fluencia282REFERENCIAS283

CAPÍTULO XIIICONCRETOS ESPECIALES285XIII.1 ALTA RESISTENCIA285XIII.1.1 Componentes285XIII.1.2 Diseño de Mezcla287XIII.1.3 Manejo, Colocación y Curado289XIII.1.4 Control de Calidad290XIII.1.5 Aplicaciones290XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS. FIBROCONCRETO291XIII.2.1 Orígenes y Evolución291XIII.2.2 Uso como Agregado del Concreto291XIII.2.3 Tipos de Fibras292XIII.2.4 Adherencia293XIII.2.5 Deformación293XIII.2.6 Falla293XIII.2.7 Fabricación del Fibrocemento294XIII.2.8 Usos y Aplicaciones295XIII.3 CONCRETO PROYECTADO295XIII.3.1 Metodos de Proyección296XIII.3.2 Materiales Componentes297XIII.3.3 Características297XIII.3.4 Diseño de Mezcla298XIII.3.5 Colocación298XIII.3.6 Control de Calidad298XIII.3.7 Futuro299

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XIII.4 CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL299XIII.4.1 Fabricación de los Agregados Livianos299XIII.4.2 Estructura del Grano300XIII.4.3 Características del Agregado Liviano300XIII.4.4 Usos del Agregado Liviano301XIII.4.5 Finos Livianos301XIII.4.6 Diseño de Mezcla302XIII.4.7 Resistencia a Compresión303XIII.4.8 Resistencia a Tracción303XIII.4.9 Módulo de Elasticidad, Ec303XIII.4.10 Rotura Frágil304XIII.4.11 Durabilidad304XIII.5 CONCRETOS PARA EL SISTEMA TÚNEL304XIII.5.1 Características del Concreto305XIII.5.2 Control de Calidad307XIII.6 VACIADOS BAJO AGUA308XIII.6.1 Colocación308XIII.6.2 Características del Concreto309XIII.7 CONCRETOS SIN FINOS309XIII.7.1 Agregados310XIII.7.2 Dosificación310XIII.7.3 Elaboración310XIII.8 CONCRETO CELULAR311XIII.8.1 Usos311XIII.9 CONCRETOS DE ASENTAMIENTO NULO311XIII.10 CONCRETOS EN MASA312XIII.10.1 Requerimientos Resistentes y Tamaño Máximo313XIII.10.2 Materiales Empleados313XIII.10.3 Plantas de Mezclado315XIII.10.4 Dosificación y Concreto Fresco315XIII.10.5 Control del Concreto Fresco y Muestreo316XIII.10.6 Transporte y Colocación316XIII.10.7 Juntas de Construcción317XIII.11 GROUTING317XIII.12 CONCRETOS EPÓXICOS318XIII.13 CONCRETO SIMPLE318XIII.13.1 Tipos de Miembros319XIII.13.2 Limitaciones319XIII.13.3 Juntas319XIII.14 CONCRETO ARQUITECTÓNICO319XIII.14.1 Concretos Coloreados320XIII.14.2 Concreto Texturizado321XIII.14.3 Concreto Impreso o Estampado321XIII.15 MORTEROS SUPEREXPANSIVOS321XIII.15.1 Procedimiento321XIII.15.2 Avances Recientes322REFERENCIAS322

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CAPÍTULO XIVEVALUACIÓN DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO323XIV.1 OBJETO323XIV.2 VARIACIONES DE LA CALIDAD DEL CONCRETO325XIV.3 ALCANCE DE LOS PRINCIPIOS ESTADÍSTICOS325XIV.4 SÍMBOLOS325XIV.5 PARÁMETROS ESTADÍSTICOS327XIV.5.1 Parámetros del Universo329XIV.6 LA DISTRIBUCIÓN NORMAL329XIV.7 APLICACIÓN334XIV.7.1 Resistencia Especificada en el Proyecto Estructural334XIV.7.2 Implicaciones del Control en la Seguridad335XIV.7.3 Mayoración de Resistencias335XIV.7.4 Desviación Estándar Conocida336XIV.7.5 Desviación Estándar cuando no hay Suficientes Antecedentes337XIV.7.6 Ajuste del Valor de la Desviación Estándar339XIV.7.7 Fracción Defectuosa o Cuantil339XIV.8 MEZCLAS DE PRUEBA339XIV.8.1 Mezclas de Prueba en Obra339XIV.8.2 Mezclas de Prueba en el Laboratorio340XIV.9 TIPOS DE DISPERSIONES340XIV.9.1 Variación dentro del Ensayo340XIV.9.2 Variación entre Mezclas de un mismo Concreto341XIV.9.3 Calificación de la Empresa341XIV.10 ASPECTOS DEL CONTROL342XIV.10.1 Muestreo342XIV.10.2 Dos Probetas por Ensayo343XIV.10.3 Edad del Ensayo344XIV.10.4 Eliminación de Resultados345XIV.11 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO347XIV.11.1 Criterios Generales347XIV.11.2 Criterios Específicos349XIV.11.3 Rechazo351XIV.12 REPRESENTACIÓN GRÁFICA353REFERENCIAS354

CAPÍTULO XVEVALUACIÓN DEL CONCRETO COLOCADO355XV.1 ALCANCE355XV.2 ENSAYOS EN SITIO DURANTE LA FASE DE CONSTRUCCIÓN356XV.2.1 Cilindros356XV.2.2 Criterios de Aceptación357XV.3 ENSAYOS EN SITIO EN ESTRUCTURAS EXISTENTES357XV.3.1 Núcleos357XV.3.2 Criterios de Aceptación para Núcleos358XV.4 ESTIMACIÓN DE RESISTENCIA CON ENSAYOS CUALITATIVOS NORMALIZADOS359XV.4.1 Determinación de la Velocidad de Pulso Ultrasónico359XV.4.2 Determinación del Número de Rebote o Ensayo Esclerométrico363

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XV.4.3 Ensayos de Penetración365XV.4.4 Ensayos de Madurez365XV.4.5 Muestras Moldeadas en Sitio366XV.4.6 Criterios de Aceptación367XV.5 RESUMEN DE MÉTODOS Y APLICACIONES368XV.6 LINEAMIENTOS PARA OBTENER UNA CORRELACIÓN CONFIABLE368XV.6.1 Velocidad de Pulso Ultrasónico369XV.6.2 Determinación del Rebote (Esclerómetro)371XV.6.3 Ensayos de Penetración371XV.6.4 Madurez372XV.6.5 Muestras Moldeadas en Sitio372XV.7 MÉTODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS372XV.7.1 Clasificación de los Métodos de Ensayo373XV.7.2 Limitaciones en el Uso373XV.8 EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES374XV.8.1 El Origen de la Deficiencia Resistente está bien Establecida374XV.8.2 EL Origen de la Deficiencia Resistente no está bien Entendida376XV.8.3 Problemas de Deterioro378XV.8.4 Estructuras Dañadas por Sismos Intensos378REFERENCIAS378

CAPÍTULO XVIDETERIORO FÍSICO379XVI.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO379XVI.1.1 Mecanismo Básico379XVI.1.2 Esquema del Tratamiento379XVI.1.3 Manifestación del Agrietamiento380XVI.2 CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO381XVI.2.1 Sobrecargas382XVI.2.2 Asentamientos Diferenciales383XVI.2.3 Sismos384XVI.2.4 Proyecto y Ejecución384XVI.2.5 Retracción de Fraguado386XVI.2.6 Retracción en Estado Endurecido387XVI.2.7 Temperarura388XVI.2.8 Causas Combinadas388XVI.2.9 Corrosión del Acero de Refuerzo389XVI.2.10 Otras Causas de Agrietamiento389XVI.3 REPARACIÓN DE LAS GRIETAS389XVI.3.1 Autosellado por Percolación390XVI.3.2 Autosellado por Cristalización390XVI.3.3 Inyección con Resinas Epóxicas390XVI.3.4 Resinas Acrílicas391XVI.3.5 Otros Recubrimientos392XVI.3.6 Sellos Elasto-Plásticos392XVI.4 DESGASTE392XVI.4.1 Abrasión por Tránsito392

xix


XVI.4.2 Abrasión Húmeda393XVI.4.3 Erosión393XVI.4.4 Causas Químicas393XVI.5 FUEGO394XVI.5.1 Características de los Incendios394XVI.5.2 Acción sobre el Concreto395XVI.5.3 Acero de Refuerzo396XVI.5.4 Interacción entre Elementos Estructurales397XVI.5.5 Estimación de Daños397XVI.5.6 Reparaciones399REFERENCIAS399

CAPÍTULO XVIIESTABILIDAD QUÍMICA DEL CONCRETO401XVII.1 AGREGADOS401XVII.1.1 Reactividad Potencial401XVII.1.2 Sensibilidad de Agregados Calizos a los Ácidos401XVII.1.3 Agregados con Yeso o Selenitosos402XVII.1.4 Agregados Contaminados con Cloruros402XVII.1.5 Materia Orgánica402XVII.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL ATAQUE A LA PASTA DE CEMENTO402XVII.3 MECANISMOS BÁSICOS DEL ATAQUE A LA PASTA403XVII.3.1 Deslavado403XVII.3.2 Disolución403XVII.3.3 Cristalización403XVII.4 CAUSAS DEL DETERIORO DE LA PASTA403XVII.4.1 Composición del Cemento404XVII.4.2 Cal Libre404XVII.4.3 Ácidos404XVII.4.4 Sulfatos404XVII.4.5 Carbonatación405XVII.4.6 Congelación y Deshielo405XVII.5 AGRESIÓN DEL AGUA DE MEZCLADO406XVII. 6 PREVENCIÓN DEL ATAQUE A LA PASTA406XVII.6.1 Impenetrabilidad del Concreto406XVII.6.2 Cementos Resistentes a la Agresión Química407XVII.6.3 Exposición a los Sulfatos407XVII.7 REPARACIÓN DE LOS DAÑOS POR ATAQUE DIRECTO409XVII.8 CORROSIÓN DEL REFUERZO METÁLICO409XVII.9 MECANISMO DE CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZO410XVII.9.1 Pérdida de Protección del Acero410XVII.9.2 Proceso Químico de la Corrosión411XVII.10 CAUSAS PRÁCTICAS DE LA CORROSIÓN412XVII.10.1 Condicionantes del Medio Ambiente412XVII.10.2 Factores que dependen del Material412XVII.10.3 Porosidad412XVII.10.4 Defectos413XVII.10.5 Espesor del Recubrimiento413

xx


XVII.10.6 Presencia de Sales414XVII.10.7 Calidad del Acero414XVII.10.8 Conductos de Aluminio415XVII.11 PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN415XVII.11.1 Protección Catódica416XVII.11.2 Resinas Epóxicas416XVII.11.3 Impermeabilización416XVII.11.4 Recubrimiento o Pintura del Acero417XVII.11.5 Limitaciones en el Uso de Aditivos417XVII.11.6 Inhibidores418XVII.12 REPARACIÓN418XVII.12.1 Remoción del Material Dañado418XVII.12.2 Limpieza de las Superficies419XVII.12.3 Material de Reposición419XVII. 12.4 Concretos y Morteros de Cemento419XVII.12.5 Látex no Emulsionable420XVII.12.6 Morteros de Expansión Controlada420XVII.12.7 Resinas Epóxicas420XVII.13 EFLORESCENCIA421XVII.13.1 Definiciones421XVII.13.2 Causas421XVII.13.3 Prevención422XVII.13.4 Reparación422REFERENCIAS422

CAPÍTULO XVIIIACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO423XVIII.1 EL ACERO423XVIII.1.1 Acero423XVIII.1.2 Acero al Carbono423XVIII.1.3 Aceros al Carbono Comunes423XVIII.1.4 Aceros Aleados424XVIII.2 PRODUCCIÓN DE ACERO424XVIII.2.1 Reducción del Hierro425XVIII.2.2 Fundición425XVIII.3 INFLUENCIA DE LAS ALEACIONES425XVIII.4 LAMINACIÓN426XVIII.4.1 Proceso427XVIII.4.2 Productos Laminados427XVIII.5 BARRAS DE REFUERZO428XVIII.5.1 Introducción428XVIII.5.2 Normas428XVIII.5.3 Clasificación428XVIII.5.4 Barras de Acero Comunes430XVIII.5.5 Barras con Tratamiento de Torsionado en Frío430XVIII.5.6 Barras Termotratadas430XVIII.5.7 Barras de Acero Microaleado430

xxi


XVIII.6 PROPIEDADES NORMATIVAS431XVIII.6.1 Resistencia a la Tracción (Fsu)431XVIII.6.2 Límite Elástico Convencional (Fy)431XVIII.6.3 Porcentaje de Alargamiento en 20 cm incluida la Estricción431XVIII.6.4 Doblado en Frío432XVIII.6.5 Composición Química432XVIII.6.6 Geometría de los Resaltes432XVIII.6.7 Requisitos Adicionales433XVIII.7 DESIGNACIÓN Y CLASIFICACIÓN433XVIII.7.1 Designación433XVIII.7.2 Clasificación434XVIII.7.3 Alargamiento en 20 cm435XVIII.8 MARCACIÓN435XVIII.8.1 Símbolo del Fabricante436XVIII.8.2 Designación de la Barra436XVIII.8.3 Clasificación del Acero436XVIII.8.4 Límite Elástico Nominal436XVIII.9 SOLAPES436XVIII.10 SOLDADURA437XVIII.10.1 Soldadura a Tope438XVIII.10.2 Soldadura con Solape438XVIII.10.3 Cálculo del Cordón de Soldadura440XVIII.10.4 Control de Calidad440XVIII.11 ALAMBRES LAMINADOS EN FRÍO441XVIII.11.1 Características441XVIII.11.2 Limitaciones de Uso442XVIII.12 MALLAS ELECTROSOLDADAS442XVIII.12.1 Fabricación y Uso442XVIII.12.2 Características Mecánicas442XVIII.13 CERCHAS ELECTROSOLDADAS443XVIII.13.1 Fabricación y Uso443XVIII.13.2 Características Mecánicas443REFERENCIAS446

GLOSARIO447DOCUMENTOS QUE RESPALDAN ESTE MANUAL461Referencias Generales461Contribuciones del Doctor Joaquín Porrero465Publicaciones de Comités del ACI467Normas COVENIN468Normas ASTM477ÍNDICE ANALÍTICO483

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ADVERTENCIAPor sus objetivos y alcance, el contenido de este Manual se encuentra

estrechamente vinculado con los resultados de ensayos, sean de campo o delaboratorio. Por tanto es necesario asegurar la naturaleza repetible o reproduciblede muchas de las conclusiones y recomendaciones; ésta se encuentra sustentadaen los procedimientos de ensayo y medición controlados, tal como se establece enlas Normas de ensayo y Especificaciones. En el texto se hace referencia a lasNormas COVENIN en sus versiones vigentes, anotando en lo posible susequivalentes ASTM, las cuales se listan en los Anexos; ocasionalmente se citanotras Normas o métodos de ensayo como RILEM, ISO u otras, así como laspublicaciones de varios de los Comités del ACI.

Sin duda que, entre las Normas de diseño y ejecución de obras deconcreto reforzado, la más relacionada con la temática del Manual es laCOVENIN 1753, que trata sobre el diseño y construcción de obras en concretoestructural. Para la fecha cuando se prepara esta edición digital, aún se encuentraformalmente en vigencia la versión de la Norma 1753 correspondiente al año1987, esencialmente coincidente con la del año 1985; este último documento sefundamentó en el código ACI 318 del año 1983. Sin embargo y gracias a lacolaboración de AVECRETO, en Mayo de 2003 circuló en el medio profesionaluna edición de estudio con el Articulado de un nuevo y actualizado documentoresultado de un Proyecto de Investigación patrocinado por FONACIT y elaboradopor SOCVIS, que fue sometido a escrutinio público durante un año, discutido enel Sub-Comité Técnico y finalmente aprobado y publicado como FONDONORMA1753:2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Éste se haelevado a la consideración de las autoridades competentes para actualizar laversión aún vigente de COVENIN 1753:1987, en cumplimiento de la disposicióntransitoria de la Norma COVENIN 1756 Sección 3.3.1. Las menciones que sehacen en este Manual del Concreto Estructural se refieren al documentoFONDONORMA 1753.

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NOTACIÓN

A = contenido de arena (kgf/m3); área de una sección (cm2)Ab = capacidad de absorción de agua del agregado, en porcentaje del

material secoAc = área que transmite el corte en el concreto (cm2)Aj = área de la junta o unión de miembros estructurales (cm2)As = área de la sección de acero sometida a la tracción (cm2)A's = área de la sección de acero sometida a la compresión (cm2)Bn = resistencia teórica al aplastamiento del concreto (kgf/cm2)C = contenido de cemento (kgf/m3)Cc = calor específico del concreto (kCal/kgf°C); valor corregido de CCt = factor de fluenciaD = diámetro de un cilindro (cm); diámetro de una barra de acero (cm o

pulgadas)Ec = módulo de elasticidad del concreto (kgf/cm2)Ed = módulo de elasticidad dinámico del concreto (kgf/cm2)Es = módulo de elasticidad del acero (kgf/cm2)

Eo = módulo de elasticidad tangente en el origen del diagrama f - � del concreto (kgf/cm2)

Fc = resistencia de diseño o de cálculo, del concreto a la compresión (Sustituye a f’c) ( kgf/cm2). Ocasionalmente identificada como resistencia característica ya en desuso

Fcr = Fc - z = resistencia promedio requerida en el diseño de mezclas (kgf/cm2). Equivale a R

Fct = resistencia a la tracción indirecta del concreto (kgf/cm2)

Fr = resistencia a la tracción por flexión (kgf/cm2). El subíndice r viene del

'módulo de rotura', actualmente en desusoFsu = resistencia especificada a la rotura del acero de refuerzo (kgf/cm

2)Fy = tensión cedente especificada del acero (kgf/cm2)G = contenido de agregado grueso en la mezcla (kgf/m3); módulo de corte

o módulo de elasticidad al corte (kgf/cm2)Gsss = peso del agregado saturado con superficie seca (kgf)Gw = peso del agregado húmedo (kgf)Kc = conductividad del concreto (kCal/m h°C)

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L = longitud de una probeta cilíndrica o prismática (cm); luz libre de una losa (m)

Ln = símbolo del logaritmo neperianoM y N = constantes auxiliaresNu = carga axial de compresión mayorada (kgf)P = carga aplicada (kgf); tamaño máximo del agregado grueso (cm o

pulgadas)PU = peso unitario del agregado, saturado con superficie seca (kfg/m3)R = resitencia media del concreto a la compresión (kgf/cm2)Rci = resistencia media a la compresión de un concreto preparado con el

cemento “i” (kgf/cm2)Rmi = resistencia media a la compresión de un mortero normalizado, con

el cemento “i” (kgf/cm2)Rmt = resistencia media a compresión de un mortero normalizado a los t

días (kgf/cm2)Rt = valor de R a la edad de t díasS = desviación típica o estándar, muestral (mismas unidades de la

variable)Sc = retracción del concretoSCon = desviación estándar atribuible al concretoSe = desviación estándar de los ensayosSp = retracción de la pastaT = asentamiento medido con el Cono de Abrams (pulgadas o cm);

resistencia a la tracción pura (kgf/cm2); temperatura en °CV = fuerza cortante (kgf); volumen de aire atrapado en %; velocidad de

propagación de pulsos ultrasónicos (cm/seg)Va = volumen absoluto de agua (litros)V(A+G) = volumen absoluto de agregado (m3 o litros)VC = volumen absoluto del cemento (m3 o litros)Vcon = contribución del concreto a resistir fuerzas cortantes (kgf)X ó Xi = valor individual de una muestra cualquieraX = media muestral de cualquier parámetro o variableW = peso unitario del concreto (kgf/m3)a = contenido de agua en la mezcla de concreto, (litros/m3)b = ancho de una sección rectangular (cm)d = distancia de la fibra extrema comprimida y el baricentro del acero de

refuerzo traccionado (cm)d = rango; igual a la diferencia entre el valor mayor y el menor del grupo de

datos que se está considerando: (Xmáx – Xmin)f = tensión de compresión o de tracción en el concreto (kgf/cm2)

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f'c = Fcfs = tensión en el acero de refuerzo (kgf/cm

2)h = difusividad del concreto (m2/hora)h = edad del concreto en horas medidas desde el inicio del mezcladoj = edad del concreto en díask = constantes obtenidas por regresión; factor de corrección por esbeltezkr = factor de ponderación del rango d para el cálculo de Slog = símbolo del logaritmo decimalm y n = variables auxiliaresn = número de ensayos o de datosq = cuantía mecánica = Fy / Fcr = D/2 = radio de una probeta cilíndrica (cm)t = edad de un concreto en días después de vaciadow = humedad presente en el agregado, en porcentaje del material secoz = variable tipificada o normalizada de la distribución estándar normal�L = cambio de longitud (cm)�� = cambio en la deformación unitaria�f = cambio en la tensión f� = a/C relación agua/cemento en peso�f = valor ficticio de � por el efecto plastificante de un aditivo

� = A / (A+G) = relación que denota el contenido de arena referido alagregado total

� = � / G = deformación unitaria por tensión de corte; (kgf/cm2)�A = peso específico del agregado fino o arena saturado con superficie seca

�A+G = peso específico ponderado del agregado saturado con superficie seca

�G = peso específico del agregado grueso saturado con superficie seca

� = masa específica del concreto� = deformación unitaria a la tracción o a la compresión� = variable empleada en el diseño de mezclas para ajustar variaciones del

contenido de cemento C� = factor de corrección del coeficiente de fricción� = coeficiente de fricción; micras; coeficiente de Poisson; media del

universo� = S/X = coeficiente de variación = As/bd = cuantía del acero de refuerzo longitudinal

= desviación típica o estándar del universo (unidades de la variable)� = tensión cortante en el concreto (kgf/cm2)� = coeficiente de dilatación térmica (1/°C) también empleado como q

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CONVERSIÓN DE UNIDADES (Redondeado al 3er Decimal)

Longitud1 m = 39,37 pulgadas 1 pulgada = 2,54 cm1 m = 1,094 yardas 1 yarda = 0,914 m1 km = 0,622 millas 1 milla = 1609 m1 m = 3,281 ft 1 pié = 12 pulgadas = 0,305 m

Densidad1 g/cm3 = 62 lb/ ft3 = 8,34 lb /USgal1 kgf/m3 = 0,0625 lb / ft3 1 lb/ft3 = 16,005 kgf/m3

Fuerza1 kgf = 2,205 lb 1 lb = 0,453 kgf1 N = 1 kgm - m/seg2 = 105 dinas 1 dina = 1 grm - cm/seg2 = 10-5 N1 kgf = 9,81 N 106 dinas = 1,019 kgf1 Ton = 0,984 long Ton= 2240 lb 1 Ton = 1,102 short Ton = 2000 lb

Área1 m2 = 10,764 ft2 1 ft2 = 0,0929 m2

1 cm2 = 0,155 pulg2 1 pulg2 = 6,452 cm2

Tensión y Presión1 kgf/cm2 = 14,223 psi 1 psi = 1 lb/pul2= 0,0703 kgf/cm2

1 Atmosf = 1,033 kgf/cm2 = 14,697 psi 1psi = 2048,2 lb/ft2

1 kgf/m2 = 0,205 lb/ft2

1 Atmósfera = 1,013 x 105 Pa = 1,013 bar 1 bar = 105 Pa1 Pa = 10 dinas/cm2 = 1N/m2

1 KPa = 102 kgf/m2 1 MPa = 10,2 kgf/cm2

Velocidad1 km/hora = 27,78 cm/seg = 0,911 ft/sec 1 ft/sec = 1,098 km/hora

Capacidad1 litro = 61,024 pulg3 1 pulg3 = 0,0164 lt1 m3 = 35,315 ft3 1 ft3 = 0,0283 m3

1 litro = 0,264 US galon 1 US galon = 0,134 ft3 = 3,792 lit

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Energía1 Joule = 107 ergios = 0,102 kgf-m 1 Ergio = 1 dina-cm =10-7 Joule

1 kgf-m = 7,234 ft-lb 1 ft-lb = 0,138 kgf-m1 Joule = 0,239 gr-calorías 1 gr-caloría = 4,84 Joule

Temperatura°C = 5 (°F -32) °F = 32 + 9°C

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SIGLAS

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation OfficialsACI: American Concrete InstituteASTM: American Society for Testing and MaterialsAWS: American Welding SocietyCCCA: Comité Conjunto del Concreto ArmadoCEB: Comité Euro Internacional del ConcretoCOPANT: Comité Panamericano de Normas TécnicasCOVENIN: Comisión Venezolana de Normas IndustrialesDIN: Normas Industriales AlemanasIMME: Instituto de Materiales y Modelos EstructuralesISO: International Standard OrganizationMINDUR: Ministerio de Desarrollo UrbanoMOP: Ministerio de Obras PúblicasPCA: Portland Cement AssociationRILEM: Reunión Internacional de Laboratorios de Ensayo de MaterialesUCV: Universidad Central de Venezuela

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CAPÍTULO I GENERALIDADES

I.1 DEFINICIÓN Y DESARROLLO HISTÓRICO

I.1.1 DefiniciónEl concreto u hormigón es un material que se puede considerar

constituido por dos partes: una es un producto pastoso y moldeable, que tiene lapropiedad de endurecer con el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedanenglobados en esa pasta. A su vez, la pasta está constituida por agua y un productoaglomerante o conglomerante, que es el cemento. El agua cumple la doble misiónde dar fluidez a la mezcla y de reaccionar químicamente con el cemento dandolugar, con ello, a su endurecimiento.

I.1.2 AntecedentesSe conocen evidencias históricas de productos parecidos al concreto, con

varios milenios de antigüedad. Durante el Imperio Romano se desarrolló unaespecie de concreto utilizando el aglomerante que llamaban `cementum�. Elconcreto, tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda mitad delsiglo XVIII, con las investigaciones sobre cales de John Smeaton y Joseph L. Vicat.A principios del siglo XIX se desarrolla el cemento Portland y, a comienzos delsiglo XX, se estudian y establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernanel comportamiento del material. Su evolución y avance es permanente, habiendologrado adelantos tecnológicos importantes (véase Capítulo XIII). Algunosejemplos son: El concreto precomprimido, el concreto liviano, el uso de losaditivos químicos, los concretos ultrarresistentes, los de exigente comportamientoy otros.

Los romanos usaron con gran éxito cementos puzolánicos, que son unamezcla de cal y materiales volcánicos que reaccionan entre sí y con el agua, dandoorigen a productos en cierto modo similares a los componentes hidratados de loscementos actuales. Algunas imponentes obras romanas de concreto se conservanen buen estado. Un ejemplo impresionante es el Panteón de Roma (27 a.c.),antiguo templo pagano convertido posteriormente en iglesia cristiana. Fue hechocon concreto aligerado, empleando piedra pómez liviana como agregado, y tieneun domo de 43,3 metros de diámetro, abierto circularmente en la cumbre.

Las diferencias fundamentales entre los concretos primitivos y losactuales provienen del tipo de aglomerante. Inicialmente se usaron yeso o cal. El

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yeso deshidratado por el calor de, por ejemplo, una fogata sencilla, absorbenuevamente el agua y endurece. La cal, obtenida en hornos especiales o bajo laacción directa del fuego, se descarbonata, con resultados similares. Sin embargo,las características del yeso y de la cal aérea (que endurece por reacción con elanhídrido carbónico de la atmósfera) difieren de las que tienen los actualesaglomerantes, los cuales han permitido el empleo masivo del concreto.

Dentro del mundo de la construcción el concreto es, en sus diversasvariantes, el material de uso más extendido en zonas urbanas. Se estima, engeneral, que este material es el segundo en cantidad que usa el hombre, despuésdel agua; donde hay actividad humana organizada, hay concreto. Cada año seproduce un tercio de tonelada de concreto por cada ser humano en el planeta,unos 2.000 millones de toneladas de concreto en el año 2002.

El cemento Portland que se usa hoy día como conglomerante es una calhidráulica perfeccionada. Hidráulica quiere decir que tiene capacidad paraendurecer tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboración del anhídridocarbónico, como sucedía con las primitivas cales. Lo económico del material sedebe a que las materias primas que emplea son relativamente abundantes en lanaturaleza, y a las ventajas competitivas que ofrece frente a otros materiales deconstrucción.

I.1.3 Concreto ReforzadoEl concreto puede ser reforzado mediante la colocación de barras de

acero embebidas en su masa, dando origen al llamado concreto reforzado. Elconcreto también ha sido reforzado con otros elementos, tales como fibrasvegetales, metálicas o plásticas. Las primeras no han dado tan buenos resultadoscomo las otras, debido a su menor durabilidad.

Desde sus inicios, el concreto reforzado se constituyó en una soluciónpara la construcción económica y rápida de estructuras de envergadura y calidad,en las cuales sustituyó históricamente a la piedra. Se puede considerar el concretocomo una especie de piedra artificial. Con piedra se hicieron construcciones degran belleza y calidad. Sin embargo, el proceso de extracción, cortado, traslado ycolocación de los bloques de piedra hace sumamente oneroso el procedimiento. Elconcreto u hormigón, por el contrario, se elabora y vierte en estado pastoso dentrode los moldes que le darán forma definitiva al endurecer posteriormente, cosa quepuede ser hecha en la propia obra. Otra importante ventaja sobre la piedra es queésta trabaja por gravedad, piedra sobre piedra, mientras que el concreto reforzadoqueda `cosido� con las barras de acero que le sirven de refuerzo o armadura, lo cualpermite formas, luces y voladizos imposibles con aquélla. La baja resistencia a latracción de la piedra o del concreto simple, se compensa con la presencia delrefuerzo metálico.

La gran ventaja de los concretos modernos es que se disponen barras de


acero (véase Capítulo XVIII), en las áreas donde se generan tensiones de tracción.Hasta que no se dispuso del acero no se logró reforzar adecuadamente el material.Se había ensayado antes el refuerzo con barras de bronce, pero la diferencia entrelos coeficientes de dilatación de los dos materiales, concreto y bronce, hacía quese perdiera la adherencia entre ambos y no trabajaran solidariamente. Dentro delos límites de temperaturas de trabajo habituales, el acero y el concreto tienencoeficientes de dilatación térmica muy similares, lo que les permite trabajar comoun todo.

I.1.4 Inicios en VenezuelaEl cemento, desconocido en Venezuela hasta la época de Guzmán (1869),

se emplea por primera vez en Caracas en la pavimentación de la Plaza Bolívar. Paraenseñar a usarlo vino enviado por la fábrica francesa de VICAT el técnico JoséCouleau. La industria cementera nacional comienza con la fundación en 1907 dela planta de La Vega, en Caracas, la cual inició su producción en 1909; sucapacidad inicial fue de 30 toneladas métricas por día, aproximadamenteequivalente a unos 700 sacos, suficiente para producir poco más de 100 m3 deconcreto al día. Para el año 2003, la capacidad instalada de producción nacionales de alrededor de 27.000 toneladas por día.

Entre las primeras estructuras de concreto reforzado hechas con cementonacional, se cita el edificio del Archivo de la Nación (Veroes a Carmelitas) cuyaconstrucción se inicia en 1912; con anterioridad, ya en 1895 se usaron pilotes deconcreto reforzado en la construcción de los muelles de Puerto Cabello, así comopilas para puentes de las líneas férreas que se ejecutaron durante el siglo XIX. Apartir de los años 20 del siglo XX se conocen contribuciones técnicas de autoríavenezolana sobre el `cemento armado� como se conocía en esa época, así comoobras de infraestructura hechas por el Ministerio de Obras Públicas; en su sala decálculo se elaboraron las primeras normas técnicas del país a finales de los años 30.

A raíz de la demanda de barras de refuerzo para la construcción, comenzóla producción de acero en Venezuela. La primera iniciativa, de un grupo deinversionistas del país en 1946, fue la Fábrica Nacional de Cabillas, la cual noprosperó y pasó a producir faroles de hierro fundido que, por muchos años,adornaron las calles de Caracas. Pocos años después, en octubre de 1948, seregistra la empresa Siderúrgica Venezolana Sociedad Anónima (SIVENSA) la cualproduce su primera colada en su planta de Antímano, el año 1950. Esa colada, decinco toneladas, provenía de un horno con capacidad para cuarenta toneladas aldía; la planta duplicó su capacidad de producción en 1953. Siete años después,SIVENSA alcanzaba a cubrir el 4% de los requerimientos del país con suproducción de cincuenta mil toneladas métricas. La demanda nacional creció detal forma que el Estado decide explotar los grandes yacimientos del Bajo Orinoco,para lo cual crea la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) cuya primera colada se logró

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en julio de 1962 en su planta de Matanzas, con capacidad instalada de 900 miltoneladas anuales. Para 1990, la capacidad instalada nacional alcanzó unos 5,3millones de toneladas anuales.

En la Figura I.1 se muestra la distribución geográfica de las plantasproductoras de acero y de cemento en Venezuela.

FIGURA I.1DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS PLANTAS PRODUCTORAS DE CEMENTO Y DE ACERO (MAPA BASE:AVECRETO)

I.2 COMPONENTES

Aproximadamente un 80% del peso del concreto u hormigón estácompuesto por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, materialdenominado usualmente como agregados, áridos o inertes. Por esa razón lascaracterísticas de esos materiales son decisivas para la calidad de la mezcla deconcreto. La calidad de los agregados depende de las condiciones geológicas de laroca madre y, también, de los procesos extractivos. Es por lo tanto, a las empresasproductoras (canteras, areneras, saques) a quienes corresponde el primer controlen el proceso de la calidad de los agregados. Es recomendable que esa calidad delos inertes sea comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo.

Se acostumbra añadir a la mezcla esos materiales pétreos en dosfracciones diferentes, de acuerdo con su tamaño; una, que se denomina agregado

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grueso (usualmente piedra picada, canto rodado natural, o canto rodado picado),y la otra agregado fino (arena natural o arena obtenida por trituración). A veces seusan más de las dos fracciones indicadas, con tamaños intermedios. Unacaracterística fundamental de los agregados es el diferente tamaño de todos susgranos, lo cual se conoce como granulometría. En principio, debe haber unasecuencia gradual o escalonamiento de tamaños, desde los granos más gruesos delagregado grueso, hasta los más finos de la arena (véase Capítulo III).

El cemento más frecuentemente usado es el cemento Portland y seobtiene en complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar elcontrol del producto y la garantía de su calidad (véase Capítulo IV).

Además de los agregados (piedra y arena), del cemento y del agua (véaseCapítulo V), es cada vez más frecuente añadir a la mezcla ciertos productosquímicos que, en muy pequeña cantidad, son capaces de modificar de maneramuy importante algunas propiedades del concreto; se les suele llamar aditivos(véase Capítulo VII).

I.3 PREPARACIÓN Y COLOCACIÓN

Mediante algunas reglas establecidas, cuya complejidad depende de lacalidad requerida por el concreto que se vaya a usar, es posible estimar lasproporciones de los componentes de la mezcla que resulten más adecuados paracada situación. Esto se conoce como diseño de la mezcla (véase Capítulo VI).

El mezclado se efectúa en máquinas llamadas, precisamente,mezcladoras, las cuales son rotores que agitan y envuelven los materiales hastalograr una masa homogénea, con la pastosidad o la fluidez deseada (véaseCapítulo VIII). También se pueden hacer las mezclas a mano, generalmente parapequeñas cantidades de concreto.

El concreto ya mezclado, o concreto en estado fresco, es transportado alos moldes o encofrados previamente preparados y con el acero de refuerzo yacolocado en su interior en la posición en que debe quedar; se efectúa entonces laoperación que conocemos como vaciado, colado o moldeado, que consiste enverter la masa dentro de los moldes y proceder posteriormente a su compactación(véase Capítulo IX). Esa densificación se efectúa por medios manuales o medianteel vibrado de la masa de concreto. Como consecuencia de la vibración, la mezclase fluidifica y se acomoda al encofrado, ocupando todos los espacios y rodeandocompletamente las armaduras metálicas.

Después hay que esperar el tiempo necesario para que el concreto fragüey se endurezca. En su momento se inicia el curado y se retiran los encofrados. Elcurado es el proceso de mantener o reponer la humedad que pudiera perder elmaterial por evaporación de agua, necesaria ésta para que se desarrollen lasreacciones de hidratación del cemento (véase Capítulo IX).

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I.4 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO

Son muchas las características del concreto que interesan; algunas de ellasse hacen críticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un punto devista general, son dos las características o propiedades principales de mayorconsideración. La primera es la relativa a la consistencia o grado de fluidez delmaterial en estado fresco, la cual se conoce también como manejabilidad,docilidad, trabajabilidad, asentamiento y otros (véase Capítulo II). En estosconceptos, no todos exactamente sinónimos, se engloban las característicasrelativas a la mayor o menor facilidad para colocar el concreto. La segundapropiedad es el grado de endurecimiento o resistencia que es capaz de adquirir elconcreto (véase Capítulo XI).

La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan el grado de plasticidadde la mezcla. La resistencia se determina por medio de ensayos mecánicos decompresión o tracción sobre probetas normalizadas. Con los resultados a lacompresión el conocedor puede hacer estimaciones sobre la resistencia a otrostipos de tensiones, tales como flexión, corte o tracción. En casos necesarios estascaracterísticas, así como la deformabilidad bajo carga o módulo de elasticidad,también pueden determinarse directamente (véase Capítulo XII).

I.5 TIPOS DE CONCRETO

El concreto es un material con una amplia gama de posibilidades, biensea por el uso de diferentes componentes o por la distinta proporción de ellos. Deeste modo es posible obtener diversas plasticidades, resistencias y apariencias,logrando así, satisfacer los particulares requerimientos de la construcción. Esaversatilidad es una de las razones que permite explicar la creciente expansión deluso del material. Hay concretos que difieren de los convencionales (véase CapítuloXIII).

El concreto se usa profusamente en elementos estructurales deedificaciones tales como: Columnas, vigas, losas, cerramientos, muros, pantallas,así como en pavimentos, pistas aéreas, zonas de estacionamiento, represas,acueductos, canales, túneles, taludes, adoquines, tanques, reservorios, barcos,defensas marinas, y en otros múltiples usos.

Los agregados pueden ser granos de gran tamaño, como en el caso derepresas o estribos de puentes, o de pequeño tamaño, para los morteros. Puedenser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto puede ser muyseca, como en el caso de los elementos prefabricados, o puede lograrse muy fluida,como se recomienda para elementos de poca sección y mucha armadura. Susresistencias mecánicas pueden ser de niveles muy variados, de acuerdo con lasnecesidades. En la Figura I.2 se agrupan rangos de resistencias a la compresión,

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representativos de diferentes denominaciones frecuentemente empleadas en latecnología o uso del concreto.

I.6 CONTROL DE CALIDAD

La industria de la construcción, al igual que todas las actividadesproductivas, ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y prácticas delcontrol de calidad, tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructorde la misma. Los planteamientos generales, tales como: `Calidad Total�, `Garantíade Calidad�, y otros, tienen perfecta aplicación a la actividad de elaborar y manejarconcreto, mediante la adecuación de los principios a esquemas operativos relativosa cada caso.

La calidad de un concreto dado va a depender de la calidad de suscomponentes, de la calidad de su diseño de mezcla y su posterior preparación ymanejo, de los cuidados de uso y mantenimiento, y del grado de satisfacción delas exigencias de su uso.

Los requerimientos normativos sobre la calidad que deben satisfacer losmateriales a ser empleados en obras de concreto reforzado, se establecen en elCapítulo 3 de la Norma COVENIN 1753, “Estructuras de concreto reforzado paraedificaciones. Análisis y diseño”.

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FIGURA I.2RANGOS APROXIMADOS DE RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN DE DIFERENTES TIPOS DE CONCRETO

Se mide la calidad del material con los ensayos previos sobre loscomponentes, con las observaciones y pruebas del concreto fresco, y con losensayos sobre el concreto endurecido, bien en el laboratorio o en la propia obra.El análisis, conservación y empleo de los registros de todos los ensayos yobservaciones, dice mucho de la calidad profesional de quienes han intervenido enla ejecución de una obra con concreto (véase Capítulo XIV).

I.7 RELACIONES ENTRE LA CALIDAD DEL CONCRETO Y SUCOMPOSICIÓN

Las propiedades del concreto dependen, primordialmente, de lascaracterísticas y proporciones de sus componentes constitutivos. En la práctica, sejuega fundamentalmente con las proporciones entre los principales componentespara hacer variar la calidad del concreto, adaptándola a las necesidades específicasde cada caso. Esas proporciones suelen expresarse en unidades de peso o devolumen por cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; enel segundo litro/m3. Sin embargo, en la tecnología del concreto es frecuente oconveniente expresar estas relaciones como sigue:

• El cemento directamente en kgf/m3 (o en sacos/m3), lo que se conoce como dosis de cemento.

• El agua indirectamente, a través de la conocida relación agua/cemento (�), en peso.

• El agregado queda dado implícitamente, al conocer las cantidades de cemento y de agua, considerando que todos los componentes forman siempre un volumen fijo de concreto según sus pesos específicos.

Entre estas proporciones de los componentes y los índices de calidad dela mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una formaesquemática gráfica, tal como se hace en la Figura I.3, donde las flechas dan aentender la existencia de esas relaciones, que han sido separadas en dos áreasvinculadas entre sí (véase Capítulo VI): una que enlaza la relación agua/cementocon la resistencia, representando así una de las leyes más trascendentales de latecnología del concreto (Ley de Abrams); y la otra, o zona triangular, que une larelación agua/cemento con la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto,medida por el Cono de Abrams.

I.7.1 La Relación TriangularManteniendo una rigurosa constancia de todas las otras condiciones y

parámetros del concreto, no expresados en este sencillo esquema, si quisiéramosvariar la resistencia del concreto tendríamos forzosamente que modificar la

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relación agua/cemento, y para lograrlo es necesario cambiar la dosis de cemento,o la trabajabilidad, o ambas. Si las exigencias de colocación de un concreto en susmoldes precisaran una trabajabilidad mayor de la prevista por el diseño de lamezcla, y se deseara mantener la misma resistencia del concreto (relaciónagua/cemento fija), sería necesario aumentar la dosis de cemento, yproporcionalmente la de agua, para lograr mayor trabajabilidad.

Es decir, las tres variables de la zona de relaciones del triángulo semueven en conjunto: si se varía una cualquiera de ellas, se modificará también otrao las dos restantes. Analíticamente estas tres variables se pueden considerar comoligadas, con bastante exactitud, por una fórmula exponencial de origen empírico,del tipo:

C = k . Tn/ �m (1.1)

donde:

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FIGURA I.3RELACIONES BÁSICAS DEL CONCRETO

C = dosis de cemento (kgf/m3);� = a/C = relación agua/cemento en peso;T = asentamiento en el Cono de Abrams (cm);k, m, n son constantes, dependientes de los otros factores no considerados en el gráfico.

Por ejemplo, para una piedra caliza triturada, de una pulgada de tamañomáximo (Canteras del Este, en Caracas) y una arena silícea (Río Tuy, EstadoMiranda), mezcladas en proporción adecuada, se puede tomar con bastanteaproximación los valores:

k = 117,2 si T se expresa en cm; 136 si T se expresa en pulgadas.m = 1,3n = 0,16

con lo cual la fórmula queda:

C = 117,2 . T0,16 / �1,3, en kgf/m3 (1.1.a)

I.7.2 La Ley de AbramsEs bien sabido que, a igualdad de todas las otras condiciones, la relación

agua/cemento en peso (� = a/C), y la resistencia media a la compresión (R) puedenrelacionarse mediante la siguiente fórmula:

R = M / N� (1.2)

donde:

R = resistencia media a la compresión (kgf/cm2);M, N = constantes que dependen de los otros factores no considerados.

Para los materiales citados anteriormente y con la resistencia normalizadaa los 28 días, determinada según la Norma COVENIN 338, “Concreto. Método parala elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto”, los valoresaproximados de las constantes son:

M = 902,5 (con R expresada en kgf/cm2)N = 8,69

Desde el punto de vista práctico el sistema señalado en la Figura I.3, consus dos áreas de relaciones, es útil y válido dentro de los límites en que se muevenla mayoría de los concretos estructurales, con asentamientos entre 2,5 cm y 17 cm

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medidos con el Cono de Abrams. En este sistema se fundamenta el diseño prácticoque se desarrolla en este texto, y en él se originan la mayor parte de los métodosde diseño de mezcla, ábacos, gráficos y tablas usuales en Venezuela.

No se debe olvidar, sin embargo, que en este esquema se estárepresentando el concreto con cuatro variables, considerando parámetros fijos atodos los otros numerosos factores que están siempre presentes, con un grado uotro de variabilidad tales como calidad del cemento y de los agregados, presenciade aditivos y otros. Estos parámetros, además de su variabilidad normal, son aveces variables fundamentales (cambio de la marca de cemento o de las fuentes desuministro de los agregados) y, por lo tanto, deben ser incluidos en el sistema. Entodo caso debemos saber, para cada circunstancia, la cuantía de la modificaciónque pueden introducir en el esquema general de las relaciones entre variables.

I.8 CALIDAD GRANULOMÉTRICA DE LOS AGREGADOS

Uno de los factores que en la práctica debe considerarse con másfrecuencia como variable, es la calidad granulométrica de los agregados,entendiendo por tal la granulometría y el tamaño máximo (véase Capítulo III).

Se puede introducir esta nueva variable, en la forma como se hace en laFigura I.4 considerando, como primera aproximación, que su principal influenciase ejerce sobre las restantes variables indicadas en el círculo. En lo relativo a lagranulometría ello es cierto con bastante aproximación, siempre que ésta seconserve dentro de los límites establecidos. Sin embargo, en lo relativo al tamañomáximo del agregado, además de influir sobre las relaciones indicadas en el círculo,modifica otras, tales como los valores de las constantes de la curva `Resistencia Vs.Relación agua/cemento�, debido a su influencia sobre el mecanismo de fractura delconcreto. Esto se indica en la Figura I.4, mediante la línea punteada.

De manera similar, la rugosidad y forma de los agregados puedenmodificar la calidad del concreto e influir sobre algunas o todas las relacionesestablecidas. Finalmente, la calidad del concreto no se limita a su resistenciamecánica normativa; factores tales como el fraguado, retracción y otras, no quedanbien representados por el valor de dicha resistencia y se deben establecer nuevasrelaciones que liguen directamente estos índices de calidad con los parámetros dela mezcla de los cuales dependen.

I.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONES

Algunos de los importantes aspectos comentados han tratado deenglobarse en el esquema de la Figura I.5 que resulta algo más complejo debido alo numeroso de los factores en juego y lo múltiple de sus interrelaciones. El mismodista mucho de ser exhaustivo, pues solamente considera los parámetros y

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relaciones más interesantes. Tratar de englobarlos todos resultaría utópico por sugran complejidad.

Este esquema es una especie de índice gráfico de las principalesrelaciones y permite identificar rápidamente qué características del concreto semodificarán al variar la calidad de sus componentes o su proporción en la mezclao, por el contrario, qué parámetro será preciso modificar para cambiar la calidaddel producto.

Así, por ejemplo, se puede apreciar que las características de losagregados incluidas en el recuadro más interno afectan de manera importante larelación triangular, mientras que otras características, enmarcadas con llaves,afectan de forma específica a grupos de propiedades del concreto, tambiénenmarcadas con llaves. Las impurezas afectan de manera más específica alfraguado, y la granulometría a la exudación y a la retracción que, por otro lado,

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FIGURA I.4ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAS VARIABLES QUE USUALMENTE INFLUYEN EN EL CONCRETO

dependen además de la finura del cemento.

I.10 ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO

La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una verdadera rocaartificial, se debe a la reacción entre el agua y el cemento. Ésta es una reaccióninterna que se produce aunque el material esté encerrado herméticamente bajoagua (de ahí viene el nombre de `cemento hidráulico�).

En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante entre losgranos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser moldeada. Perodesde el mismo momento en que entran en contacto el agua y el cemento se inicianlas reacciones de hidratación que conducirán al endurecimiento final del material.

La Figura I.6 es una interpretación de cómo transcurre el fenómeno. Hayun primer tramo de la curva que corresponde al período durante el cual la mezclaestá fluida (estado plástico). Luego hay una subida brusca de la curva, quecorresponde al atiesamiento que conocemos como fraguado y luego, al finalizaréste, un tercer tramo con crecimiento más moderado correspondiente al desarrollode resistencias propiamente dicho (el eje de las ordenadas se supone graduado enforma logarítmica). Técnicamente, el fraguado y el desarrollo de resistencias son,

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FIGURA I.5ESQUEMA GENERAL DE LAS RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL CONCRETO

por lo tanto, diferentes fenómenos.No es frecuente medir en obra los tiempos de fraguado del concreto. En

cambio, el asentamiento y la resistencia, determinados mediante ensayosnormalizados en muestras preparadas con concreto fresco, se miden o se deberíanmedir prácticamente en todos los casos, ya que son los índices fundamentales deaceptación o rechazo del concreto (véase Capítulo XIV).

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FIGURA I.6PRINCIPALES ESTADOS POR LOS QUE PASA EL CONCRETO EN EL DESARROLLO DE SU RESISTENCIA

CAPÍTULO IICARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO FRESCO

Se denomina `concreto fresco� al material mientras permanece en estadofluido, es decir desde el momento cuando todos los componentes son mezcladoshasta que se inicia el atiesamiento de la masa (período plástico). En ese lapso elconcreto es transportado, colocado en moldes o encofrados y luego compactadomanualmente o por vibración (véase Capítulo IX).

Ese estado de plasticidad tiene una duración diferente entre unas y otraslocalidades, y entre una y otra época del año, ya que las condiciones del climatienen gran influencia. En lugares cálidos y secos el estado fresco dura menostiempo que en localidades húmedas y frías.

Son muchas las propiedades del concreto fresco que interesan y puedenllegar a ser críticas. No sólo por su relación con el manejo del concreto en eseestado, sino porque pueden servir como señal anticipada de las propiedades quepueda tener el material al endurecer posteriormente. Indicios de algúncomportamiento atípico del concreto en este estado inicial avisa, en muchos casos,que en estado endurecido también puede ser impropia su calidad. En esemomento temprano, y antes de completarse los vaciados del material, es cuandose deben ejecutar las correcciones. El comportamiento del concreto fresco dependede: sus componentes, de las características del mezclado, de su diseño, del medioambiente circundante y de las condiciones de trabajo.

II.1 REOLOGÍA

Bajo el término `reología del concreto� se agrupa el conjunto decaracterísticas de la mezcla fresca que posibilitan su manejo y posteriorcompactación. Desde el punto de vista físico, estas características dependen de lasvariaciones de la viscosidad y de la tixotropía de la mezcla a lo largo del tiempo.

En la práctica, se define la reología del concreto con base en trescaracterísticas: Fluidez, Compactibilidad y Estabilidad a la segregación.

II.1.1 FluidezLa fluidez describe la calidad de fluido o viscosidad que indica el grado

de movilidad que puede tener la mezcla. En un sentido general, la palabra`trabajabilidad� también se emplea con el significado de fluidez. Consistencia es lacondición de `tieso� y se puede considerar el antónimo de fluidez.

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CAPÍTULO IIIAGREGADOS

Los agregados, también denominados áridos o inertes, son fragmentos ogranos, usualmente pétreos, cuyas finalidades específicas son abaratar la mezcla ydotarla de ciertas características favorables, entre las cuales se destaca ladisminución de la retracción de fraguado o retracción plástica.

Los agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya quealcanzan a representar entre el 70% y el 85% de su peso, razón por la cual laspropiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad final de lamezcla.

Las características de los agregados empleados deberán ser aquellas quebeneficien el desarrollo de ciertas propiedades en el concreto, entre las cualesdestacan: la trabajabilidad, las exigencias del contenido de cemento, la adherenciacon la pasta y el desarrollo de resistencias mecánicas.

Los conceptos sobre agregados se complementan en los Capítulos II y VI.

III.1 ORÍGENES

Los agregados suelen considerarse como constituidos por dos fraccionesgranulares: Una formada por las partículas más finas del conjunto, denominadaarena o agregado fino, y la otra formada por los granos grandes, que pueden sertrozos de rocas trituradas a los tamaños convenientes, o granos naturalesredondeados por el arrastre de las aguas, que se designa como agregado grueso; enéstos suelen distinguirse, también, fracciones de varios tamaños que reciben muydiversos nombres, generalmente locales, que no siempre tienen el mismo significado:Piedra picada, triturada, chancada, canto rodado, grava, gravilla, arrocillo, etcétera.

La arena de uso más frecuente está formada por granos naturalesdepositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientosque pueden encontrarse hoy día lejos de cursos de agua, en estratos a mayor omenor profundidad pero que, posiblemente, constituyeron ríos o lagunas enanteriores eras geológicas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las arenas seextraen de lugares próximos a los cursos actuales de agua: Meandros y lechos deríos, lagunas, etc.

El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o lasrestricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez delmaterial, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración derocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus

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CAPÍTULO IVCEMENTO

El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas lascaracterísticas de este material. Sin embargo, el cemento constituyeaproximadamente sólo un 10 a un 20% del peso del concreto, siendo el 80 a 90%de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de que se desarrollen laspropiedades del concreto. En la práctica, también son decisivas la calidad de losagregados y las proporciones entre los componentes.

De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por unidadde peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cementoes un material relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material sedebe considerar el costo de: La extracción de los minerales, de dos moliendas a unalto grado de finura; una cocción a elevada temperatura (unos 1.450ºC), el controlestricto de los procesos, la homogeneización, los cuidados ambientales, etc.

El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en lanaturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, endonde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda en su calidad y en laconfiabilidad que sobre él pueda tener el usuario.

IV.1 CONSTITUCIÓN

Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cementoPortland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productosaglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales. Para otrosaglomerantes distintos, también empleados en construcción, se suele añadir a lapalabra cemento, alguna otra que los especifique (cemento de escoria, cementopuzolánico, cemento supersulfatado, etc.).

El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de calhidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen químicamenteunas materias de carácter ácido (sílice y alúmina principalmente) provenientes dearcillas, con otras de carácter básico (primordialmente cal) aportadas por calizas.Esta reacción tiene lugar entre las materias primas, finamente molidas, calentadasen hornos a temperaturas de semifusión. El producto resultante no es una especiequímica o mineralógica única, sino una mezcla compleja de minerales artificialescuyas denominaciones y fórmulas se dan en la Tabla IV.1. A los efectos prácticos,se puede considerar esta mezcla como formada por los cuatro primeroscomponentes de esa tabla.

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CAPÍTULO VIDISEÑO DE MEZCLAS

VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Se conoce como diseño de mezcla el procedimiento mediante el cual secalculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los componentes queintervienen en una mezcla de concreto, para obtener de ese material elcomportamiento deseado, tanto durante su estado plástico como después, en estadoendurecido. Los requisitos que una dosificación apropiada debe cumplir son:

a) Economía y manejabilidad en estado fresco;b) Resistencias, aspecto y durabilidad en estado endurecido.

En algunos casos puede ser importante el color, peso unitario, texturasuperficial y otros. Las cantidades de los componentes sólidos, agregados ycemento, suelen expresarse en kilogramos por metro cúbico de mezcla. El aguapuede expresarse en litros o kilogramos entendiendo, para el diseño de mezclas,que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua.

Un método de diseño de mezcla puede llegar a ser muy complejo siconsidera un gran número de variables y una gran precisión o exactitud en laexpresión de sus relaciones. Pero debe al mismo tiempo, ser de fácil manejo yoperatividad. Lo acertado es lograr un equilibrio entre ambos extremos.

Existen numerosos métodos para diseñar mezclas, que puedenasemejarse o pueden diferir entre sí profundamente, de acuerdo con las variablesque manejen y las relaciones que establezcan; esto indica que ninguno de ellos esperfecto. De acuerdo con las condiciones reales de los materiales y de la tecnologíadel concreto, pueden ser preferidos unos u otros.

Además de cumplir su propósito específico de establecer las cantidades ausar de cada componente, el diseño de mezcla es una importante herramienta parael análisis teórico de la influencia que ciertos cambios en los materiales o en lasproporciones de uso pudieran tener sobre el concreto. Esto abre la puerta a la tomade decisiones sobre aspectos relativos a materiales, equipos, costos, controles yotros.

Inevitablemente, los diseños de mezclas tienen cierto grado deimprecisión debido a que las variables que condicionan la calidad y elcomportamiento del concreto son numerosas y difíciles de precisar. Los ajustes

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que pueden dar más exactitud a las proporciones de los componentes sólo puedenconseguirse mediante `mezclas de prueba�, tanto de laboratorio como de obra.

En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario precisar ladosificación del concreto, o donde las exigencias al material no sonparticularmente críticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, o generales, paraestablecer las proporciones entre los componentes, empleando `recetas� aplicablesa esos casos. Hay que advertir que esas fórmulas deben ser tomadas sólo como unpunto de partida, sobre el cual, la experiencia y los conocimientos de losresponsables de la obra, podrán añadir los ajustes que sean necesarios para lograr,en definitiva, el concreto deseado. Como ejemplo de lo citado, en la Sección VI.14se presentan dos formulaciones del tipo `receta� para obras de poco volumen deconcreto.

VI.2 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE DISEÑO PROPUESTO

El método que se presenta en este texto tiene carácter general. Ha sidoprobado en laboratorios y en plantas de preparación comercial de concreto, conexcelentes resultados, y ha sido concebido especialmente para el caso de empleode agregados poco controlados y el de profesionales con relativa poca experiencia.De allí lo organizado y sistemático del procedimiento.

El método considera, en primer término, un grupo de variables queconstituyen su esqueleto fundamental: dosis de cemento, trabajabilidad, relaciónagua/cemento y resistencia. Éstas se vinculan a través de dos leyes básicas: RelaciónTriangular (véase Sección VI.6.1) y Ley de Abrams (véase Sección VI.5.1).Mediante factores de corrección, también toma en cuenta la influencia de variablesque tienen carácter general, tales como tamaño máximo y tipo de agregado. Lacalidad del cemento se considera de manera especial en la Sección VI.11 y elefecto reductor de agua de los aditivos químicos se presenta en la Sección VII.3.Otros factores que en determinadas circunstancias pueden llegar a ser muyimportantes, pero que resultan ocasionales, no están considerados en el método,como es el caso de: i) incorporación de aire; ii) presencia elevada de ultrafinos, o;iii) empleo de más de dos agregados.

Una ventaja del método es que no impone limitaciones a la granulometríani a las proporciones de combinación de los agregados. A diferencia de otrosmétodos la combinación granulométrica puede ser variada a voluntad (con lasrestricciones impuestas sólo por los agregados disponibles) a fin de alcanzar elobjetivo propuesto que, en la mayoría de los casos, es máxima compacidad yeconomía pero que puede ser otro. Por ejemplo: Mezclas apropiadas para bombeo,o para una estructura de concreto à la vista� (obra limpia), o para concretos de altaresistencia, que no pueden ser diseñadas con el criterio de máxima compacidad yeconomía.

La proporción entre agregado fino y grueso y, por lo tanto, la

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que es la expresión de una familia de rectas paralelas, con pendiente igual a `- m�,separadas entre sí una distancia equivalente a `n log T�. Los valores de lasconstantes: k, n y m dependen de los agregados. Para los mismos materialesseñalados anteriormente, es decir, agregado grueso triturado de 25,4 mm detamaño máximo, arena natural (ambos en condición de saturado con superficieseca) y cemento Portland Tipo I se obtienen buenos ajustes con:

C = 117,2 . T0,16 / �1,3 (6.10)

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FIGURA VI.3RELACIÓN ENTRE LA TRABAJABILIDAD (T), EL CONTENIDO DE CEMENTO (C) Y LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO �

CAPÍTULO VIIADITIVOS

VII.1 GENERALIDADES

Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que seañaden en pequeña proporción a los componentes principales de los morteros ode los concretos, durante su mezclado, con el propósito de modificar algunas delas propiedades de las mezclas en estado fresco o en estado endurecido. Laslimitaciones y especificaciones para el uso de aditivos se presentan en el Artículo3.5 de la Norma COVENIN 1753, “Proyecto y diseño de obras en concretoestructural”.

Los aditivos representan un gran adelanto dentro de la industria de laconstrucción con concreto. Muchos de los concretos de los últimos veinte años nohubieran tenido cabida sin los aditivos. Si bien estos productos históricamentecomenzaron con comportamientos erráticos y con una composición variable y malconocida, en la actualidad se ha llegado a efectividades muy favorables yconstantes, conociendo perfectamente los fundamentos en los que se basan. Laindustria de la construcción, que fue cautelosa en la aceptación de los aditivos, hoydía los emplea abundante y confiadamente.

En Venezuela los aditivos llegan a finales de los años cuarenta. En ladécada de los setenta se comienza su fabricación en el país, incorporandoprogresivamente mayor proporción de materias primas nacionales. En la actualtecnología del concreto, los aditivos han perdido su primitivo carácter misteriosoy con ellos se pueden obtener concretos de mayores exigencias. No resultaexagerado afirmar que, en muchos casos, un aditivo permite el uso deprocedimientos constructivos menos costosos.

Los aditivos no siempre han sido usados en forma racional. Convienedestacar que tales productos tienen un campo específico de acción y no debenconsiderarse como una panacea de carácter general. Un mismo aditivo puedeactuar de manera cuantitativa muy diferente con mezclas distintas en su diseño oen sus materiales componentes.

Al evaluar la conveniencia o no del uso de un determinado aditivo sedeben tomar en cuenta, no sólo las ventajas que se supone reportará su empleo,sino también las precauciones adicionales a respetar durante todo el proceso.Además del incremento de costo directo que supone la incorporación de uncomponente adicional, hay que evaluar el costo del control de calidad máscuidadoso que su empleo obliga. Dosis excesivas de aditivos pueden generarreacciones imprevistas (fraguados instantáneos, concreto que no endurece,

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CAPÍTULO VIIIPREPARACIÓN Y MEZCLADO

VIII.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Los lineamientos establecidos en los Capítulos anteriores concluyen enun conjunto de recomendaciones de cuyo cabal cumplimiento dependerá lacalidad final del concreto y por ende de la estructura que con él se construya.

En primer término destaca la importancia de mantener invariables losparámetros del diseño de la mezcla, en particular la relación agua/cemento: Añadirmás agua de la establecida, además de disminuir la resistencia, aumenta laretracción por secado, puede inducir mayor agrietamiento en la superficie,disminuyendo la resistencia del material frente a los agentes agresivos externos.

De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida porque:i) Incrementarla, además de encarecer el concreto, inducirá aumentos detemperatura de la mezcla durante el proceso de hidratación obligando a mayoresprecauciones de curado para evitar agrietamientos superficiales. ii) Por el contrario,àhorrar� cemento desconociendo las cantidades establecidas en el diseño de lamezcla, conducirá a concretos de menor resistencia y durabilidad de la deseada.

Toda modificación en los constituyentes pre-establecidos de la mezcladebe responder a causas plenamente justificadas durante la ejecución de la obra ydebe contar con la aprobación del profesional responsable de la misma.

VIII.2 MODOS DE PREPARACIÓN

Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia obra, biensea para pequeños volúmenes o para grandes cantidades, y los concretoselaborados en plantas de premezclado que luego son trasladados a la obra.

VIII.2.1 Mezclado en Obra para pequeños VolúmenesLa mezcla se prepara en una zona de la obra, de fácil acceso a los

componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de vaciados. Lamezcla puede ser preparada con mezcladoras sencillas y de relativa pocacapacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no por ello deben estarexentos de control. Si los componentes no se dosifican por peso, se deben emplearmedidas de volumen precisas, tales como: Gaveras para los agregados, latas pocodeformables para el agua y cemento en sacos enteros, no en fracciones.

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VIII.2.2 Mezclado Central en ObraEn obras de gran volumen suele ser aconsejable la preparación del

concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de unaplanta, o de varias, en el área geográfica de la obra, desde donde se distribuye lamezcla a los lugares de vaciado.

VIII.2.3 Premezclado ComercialEmpresas especializadas preparan y trasladan el concreto, directamente al

sitio de obra. El permanente despacho de mezclas otorgaría a tales empresas unconocimiento y una experiencia en la tecnología del concreto que permitagarantizar la calidad y economía en el uso del material. En países con pocatradición en el servicio del premezclado, se hace recomendable una previaevaluación del suministrador. Los premezcladores tienen en sus manos poderososrecursos técnicos y económicos debido a los grandes volúmenes de materiales quemanejan, al empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.Tales características explican el auge del empleo de premezclados que, en algunospaíses, alcanza el 70% o más del mercado del concreto.

VIII.3 CALIDAD Y ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES

De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los materialesconstituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es una funciónimportante. Con relación al almacenamiento deberá cumplirse con la Sección3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, según la cual: “El cemento y los agregadospara el concreto, el agua, los aditivos, el acero de refuerzo y, en general, todoslos materiales a usarse en la preparación del concreto o a ser embebidos en él,deben ser almacenados en forma tal que se prevenga su deterioro o la intrusiónde materias extrañas. Cualquier material que se haya deteriorado ocontaminado, no deberá usarse para la preparación del concreto”.

VIII.3.1 AgregadosAdemás de lo señalado en el Capítulo III, los cuidados se deben orientar

a evitar la segregación y contaminación del material, a estabilizar el contenido dehumedad particularmente en los agregados finos, a evitar cambios degranulometría como consecuencia de incremento de finos en el caso de losgruesos, o disminución de los mismos en el caso de los finos.

Para prevenir la segregación en los agregados gruesos se recomiendadividirlo en fracciones siendo las más frecuentes las que van desde el cedazo #4hasta 3/4 de pulgada (4,76 a 19,1 mm) y desde el cedazo de 3/4 hasta 11/2 pulgada(19,1 a 38,1 mm). Aun así, dentro de cada fracción pueden producirsesegregaciones durante el transporte, apilado y extracción, las cuales deben

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IX.4.1 Fundamentos y Procedimientos UsualesEl curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo de las

reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial del agua dereacción por efecto de la evaporación superficial. Si al haberse completado lacompactación y las operaciones posteriores de alisamiento de las superficiesvisibles, se abandonan las piezas recién elaboradas, se producirá un proceso deevaporación del agua contenida en la masa de concreto, tanto más veloz ypronunciado cuanto mayor sea la capacidad desecante del medio ambiente, la cualdepende de: La temperatura, la sequedad y el viento. Cuando la evaporación supera1 kg/m2/hora se deben tomar medidas para evitar pérdida excesiva de humedad enla superficie del concreto no endurecido (ACI 308 R-97). Esa pérdida de aguainduce grietas en el concreto por retracción plástica o de fraguado y abre la puertaa los agentes agresivos. Para evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoranlas resistencias mecánicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia aldesgaste y la abrasión y se logra mayor durabilidad. En el Artículo 5.8 de la NormaCOVENIN 1753 se establecen los requerimientos para el curado del concreto tantoen condiciones ambientales como bajo condiciones de curado acelerado.

La preservación del agua en la masa se puede realizar de dos maneras. Ose evita su salida, o se repone la cantidad perdida. En el primer caso se acude amétodos de cobertura de las piezas y, en el segundo, a métodos de riego superficial.

El propio encofrado sirve como cubierta provisional en algunas de lascaras de los elementos. Pero para aquellas caras desnudas, o para todas una vezretirados los moldes, hay que procurar algún elemento protector. En las etapasiniciales se acostumbra regar suavemente la o las caras descubiertas y, al contar conun endurecimiento suficiente, cubrirlas con papel, o arpillera, o tejidos suaves, queestén siendo humedecidos periódicamente durante un cierto tiempo, el cualdependerá de la agresividad climática del medio ambiente. Modernamente serecurre al rociado sobre tales superficies, de ciertos productos químicos queplastifican instantáneamente, generando una lámina impermeable protectora queimpide la salida del agua. La mayoría de estos compuestos o líquidos curadoresprovienen de ceras, resinas naturales o sintéticas o de solventes de gran volatilidad.No deben reaccionar con el cemento.

El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos recursostecnológicos pues se limita, fundamentalmente, a regar las superficies expuestas.El riego debe tomar la precaución de no erosionar las caras y de ser frecuente enel comienzo del curado para ir haciéndose esporádico conforme el concreto vayaendureciendo. Cuanto más se atrase el arranque del curado menos ganancia habráde resistencias. La duración del proceso de curado depende de las condicionesclimáticas, del tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Varía desde 14días para cemento Tipo II, 7 días para Tipo I y 3 días para Tipo III. Para obtenerun máximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo hastaestimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia especificada. En

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climas cálidos, la necesidad de un buen curado se hace más evidente en losprimeros días de edad del concreto.

La influencia que tiene el curado sobre el desarrollo de la resistencia delconcreto es sustancial. En la Figura IX.5 se muestran los resultados correspondientesa probetas de concreto curadas bajo techo, en ambientes de laboratorio, después dehaber sido sometidas a un curado húmedo preliminar durante tiempos variables de:3, 7, 14 y 28 días.

IX.4.2 Procedimientos EspecialesEl incremento de resistencia del concreto es una función del tiempo y la

temperatura cuando se impide el secado prematuro (véase Sección 5.8.2 de laNorma COVENIN 1753). La estimación de la resistencia desarrollada por elconcreto en la estructura puede realizarse relacionando el tiempo de curado y losincrementos de temperatura con la resistencia de cilindros del mismo concretocurados bajo condiciones estándar de laboratorio. Esa relación se obtiene medianteun factor de madurez M cuya expresión matemática es la siguiente:

Madurez = � (T + 10) x t (9.4)

donde:

T = Temperatura en grados centígrados.t = Duración del curado a la temperatura T, expresado en horas o días.

Este concepto de `madurez�, conocido como la Ley de Saúl, es válidosiempre que T no exceda 50ºC durante las primeras 1,5 horas y T no exceda100ºC desde ese momento hasta 6 horas. Experimentalmente se ha comprobadoque, a igualdad de otros factores, los concretos con igual madurez tienenresistencias similares. El principio de madurez en el concreto ha sido usado comoherramienta para el control de su calidad, permitiendo la toma de decisiones deaceptación o rechazo, en horas tempranas. En el comentario de la Sección C-6.3de la Norma COVENIN 1753 se emplea un concepto similar a la madurez,denominado `curado acumulado�. Éste representa la suma de los intervalos detiempo, no necesariamente consecutivos, durante los cuales la temperatura del aireque rodea al concreto está por encima de 10ºC. Como criterio general, paracementos y condiciones ordinarias, cuando este tiempo excede de 12 horas seconsidera que el concreto ha alcanzado una resistencia suficiente para retirar losencofrados laterales dentro de los cuales fue vaciado, manteniendo los puntales yotros apoyos del encofrado en su lugar.

El efecto del calor húmedo sobre el concreto fresco ha permitidodesarrollar métodos de curado acelerado entre los cuales se encuentra el curado

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con vapor. En este procedimiento el material dentro de su molde es llevado a unacámara con presión ligeramente superior a la atmosférica, donde la temperatura esaumentada en una proporción de aproximadamente 15ºC por hora, procurandono alcanzar los 90ºC antes de las seis horas. Estudios realizados por el Bureau ofReclamation cuyos resultados se reproducen en la Figura IX.6, permiten analizarla variación de resistencia en las primeras 72 horas, cuando el concreto se someteinicialmente a un curado a vapor a las temperaturas allí indicadas. Se puedeconcluir que, si la temperatura inicial es superior a un cierto valor, se produciráuna ganancia demasiado acelerada, lo que afecta la capacidad resistente a edades

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FIGURA IX.5INFLUENCIA DEL CURADO HÚMEDO EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

más avanzadas. Los prefabricadores suelen curar con temperaturas inicialesrelativamente altas (de 50 a 90ºC) por períodos entre 12 y 72 horas.

El principio de la ganancia de resistencia por la aplicación de calor esempleado en algunos de los métodos de ensayos acelerados. En éstos las probetasson sometidas a calentamiento, generalmente por inmersión en agua, unas veces atemperaturas medias (50-60ºC) y, en otros métodos, a temperatura de ebullición.

Los procedimientos de curado con vapor, al tiempo que se aplican altaspresiones, son variantes del mismo principio. En 24 horas, se puede alcanzar laresistencia que correspondería, con curado normal, a los 28 días.

IX.5 DESENCOFRADO

El tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, protegiendo

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FIGURA IX.6RESISTENCIA DEL CONCRETO CURADO CON VAPOR A DIFERENTES TEMPERATURAS

algunas de las caras de las piezas vaciadas, dependerá de la resistencia del material,del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el elemento. Un retiroprematuro de los encofrados puede provocar daños en el concreto.

Tomando en consideración que el tiempo de desencofrado es una funciónde la resistencia del concreto, el método preferido es el ensayo de muestras deconcretos curados en obra. Sin embargo, cuando las resistencias mínimas no hansido especificadas, las estimaciones de la Tabla IX.3 son útiles. Allí se recogen lasrecomendaciones usuales para los tiempos de desencofrado en función de larelación que haya entre las cargas actuantes al momento de desencofrar, y el pesopropio (carga muerta), siendo lo usual que este último excede las primeras.

Como una orientación general se acepta el principio de que el encofradopuede retirarse cuando la relación entre la resistencia obtenida por la probetacilíndrica normativa para ese momento y la resistencia de cálculo especificada Fc,sea igual o mayor a la relación entre carga muerta más sobrecarga actuante y lasobrecarga total de diseño no mayorada. En cualquier caso se recomienda que elconcreto tenga, al menos, una resistencia superior al 50% de la resistenciaespecificada y, en caso de piezas horizontales de cierto vano, el 70%.

Las recomendaciones del Comité 347 del ACI, revisadas en 1999, señalanque los tiempos de retiro de los encofrados deben ser especificados en el contratode la obra. Cuando se retiran los encofrados antes de culminar el lapso de curadoestablecido, éste debe continuarse.

Dadas las actuales tendencias a exigir concretos de especialcomportamiento bien sea por su elevado nivel de resistencia o por los particularesdetalles de su apariencia, el aspecto del montaje y desmontaje de los encofradosdebe ser tema de tratamiento entre los profesionales del diseño, construcción ysupervisión de obras.

En términos generales se acepta que los moldes de piezas verticales, comocolumnas y muros se retiren antes que los de vigas y losas, permitiendo que losprimeros se quiten a las 24 horas. En el proceso de desencofrado no debe dañarse

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TABLA IX.3TIEMPOS RECOMENDADOS PARA EL DESENCOFRADO

TIPO DE ELEMENTO CARGA ACTUANTE > CARGA ACTUANTE <CARGA MUERTA CARGA MUERTA

TIEMPO MÍNIMO (DÍAS) TIEMPO MÍNIMO (DÍAS)VIGAS CON LUZ LIBRE:Menor de 3 metros 7 4De 3 a 6 metros 14 7Mayor de 6 metros 21 14

LOSAS Y PLACAS:Luz menor de 3 metros 4 3De 3 a 6 metros 7 4Mayor de 6 metros 14 7

la calidad de la pieza o su apariencia, por prácticas indebidas en el desmolde.El avance de las técnicas constructivas va exigiendo cada vez más, el

desencofrado a edades tempranas como es el caso del llamado `sistema túnel�, elsistema de encofrados deslizantes, o los prefabricados. A veces se requieredesmoldar antes de las 12 horas, con lo cual el concreto debe tener, a esa edad,suficiente capacidad resistente. Esto, a su vez, va a significar que la resistencianormativa a los 28 días tendrá que ser más alta que la realmente necesaria porcondiciones estructurales.

Los controles para la toma de decisiones en el desencofrado a pocas horaspueden basarse:

• Un cabal conocimiento previo de los tiempos de fraguado.• Ensayos normativos a esa edad.• Uso de la esclerometría o de la velocidad de pulso ultrasónico; cualquiera

de estos métodos debe estar respaldado por cuidadosos estudios de correlación sobre concretos similares.

REFERENCIAS

ACI 117 -90 Tolerances for Concrete Construction and Materials.ACI 304 R 00 Guide for Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete.ACI 304 2R-96 Placing Concrete by Pumping Methods.ACI 304 4R-95 Placing Concrete with Belt Conveyors.ACI 304 5R-91 Batching, Mixing and Job Control of Lightweight Concrete.ACI 305 R-99 Hot Weather Concreting.ACI 308 R-97 Standard Practice for Curing Concrete.ACI 309 R-96 Guide for Consolidation of Concrete.ACI 309.1R-98 Behavior of Fresh Concrete during Vibration.ACI 309.2R-98 Identification and Control of Visible Defects of Consolidation Informed Concrete Surfaces.ACI 309.3R-97 Guide to Consolidation of Concrete in Congested Areas.ACI 309.5R-00 Compaction of Roller Compacted Concrete.

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CAPÍTULO XIRESISTENCIAS MECÁNICAS

En una estructura el concreto se encuentra sometido a solicitaciones muyvariadas (compresión, corte, tracción, flexotracción, agentes agresivos y otras). Noes práctico llevar a cabo ensayos de control que analicen todos esos estadostensionales, por lo que se ha establecido la costumbre de realizar el ensayodestructivo a compresión simple, sobre probetas normalizadas e inferir, a partir desus resultados, los valores de otras características mecánicas tales como resistenciaa la tracción o al corte.

Las correspondientes normas de cálculo de estructuras de concretoofrecen relaciones de tipo empírico que correlacionan: La resistencia del concretobajo los diversos estados de solicitación, con el valor de la resistencia en compresiónsimple. De aquí la gran importancia que tiene el conocer esa propiedad y lanecesidad de definir criterios de interpretación.

XI.1 LEY FUNDAMENTAL

La principal ley que relaciona la resistencia del concreto y la composiciónde su mezcla es la conocida Ley de Abrams, expresada por ese investigadornorteamericano en 1918. Según esa ley, la resistencia del concreto dependefundamentalmente de la proporción entre el peso del agua de mezclado y el pesodel cemento presente, relación que se suele simbolizar con la variable �.

Para determinados componentes de la mezcla, manteniendo el tamañomáximo y las mismas condiciones de preparación, de ensayo y de edad, se estableceuna relación algebraica, suficientemente exacta a los efectos prácticos, que vinculael valor de la resistencia con el valor � en la siguiente forma:

R = M/N� (11.1)

donde:

R = resistencia promedioM y N = constantes� = relación agua/cemento, en peso

Tomando logaritmos, la expresión anterior pasa a tener la forma:

log R = log M - � log N (11.1a)

que corresponde a la ecuación de una recta con variables log R y �. Llevando esasvariables a un sistema de coordenadas cartesianas, se obtiene la Figura XI.1.

En general, los valores M y N dependerán de todos los parámetros quecondicionan esa relación fundamental, principalmente de: (i) la edad del concreto;(ii) del tipo y calidad del cemento; (iii) de las características de los agregados, y;(iv) de los aditivos presentes. Para cementos Portland Tipo I, con agregados

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FIGURA XI.1REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LEY DE ABRAMS

XII.6.5 Retracción ImpedidaEl refuerzo contra la retracción y cambios de temperatura que se señalan

en la Sección XII.6.4 y en la Tabla XII.5, ha sido efectivo en aquellos casos dondelos desplazamientos asociados a esas causas ocurren en miembros cuyos extremospueden desplazarse libremente. Cuando estos efectos actúan sobre elementoscuyos extremos están impedidos de desplazarse por la presencia de muros,columnas de gran rigidez, muros divisorios vinculados a paredes externas de siloscirculares u otros elementos de gran rigidez, puede ser necesario incrementar lascuantías del refuerzo normal al refuerzo principal.

De igual modo, las fuerzas generadas por la retracción requierenconsideración especial en edificios de gran altura (véase Sección 8.2.3 de la NormaCOVENIN 1753 y su Comentario). Ocasionalmente, en el cálculo de tensionesdebidas a la retracción, ésta ha sido simulada como un enfriamiento del material.

XII.7 FLUENCIA

XII.7.1 DefiniciónSe entiende por fluencia el incremento de las deformaciones que

experimenta el concreto endurecido al ser sometido a cargas permanentes osostenidas, en función del tiempo. Las deformaciones por fluencia se deben a unreacomodo interno de los componentes del material, principalmente del agua y delgel que, bajo los efectos de la carga, se desplazan tratando de ocupar vacíos queestén próximos. Su cuantía depende de la magnitud y duración de la carga, de laedad del concreto cuando la carga es aplicada, y de las características del concretoy del medio ambiente. Las variables correspondientes a las dos últimascaracterísticas, son las mismas señaladas en el caso de la retracción aunque,cuantitativamente, actúen de manera diferente.

Las deformaciones que sufren los elementos de concreto en función deltiempo y que han sido denominadas fluencia y retracción, son dos aspectos de unmismo fenómeno y se consideran por separado, únicamente por razones deconveniencia.

XII.7.2 Cálculo de las Deformaciones por FluenciaAl igual que lo señalado para el caso de la retracción, el American

Concrete Institute, a través de su Comité 209, ha desarrollado una metodologíasimplificada para estimar las deformaciones por fluencia utilizando la siguienteexpresión:

Ct = Cu . t0,60 / (10 + t0,60) (12.16)

donde:

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XIII.2 CONCRETO CON FIBRAS FIBROCONCRETO

Se denomina así al concreto reforzado con fibras cortas, que pueden serde diversos materiales.

XIII.2.1 Orígenes y EvoluciónHistóricamente, el uso de fibras cortas para reforzar matrices de barro o

arcilla para mejorar su resistencia a la deformación y al agrietamiento, es muyremoto. Los constructores babilonios y egipcios, hacia el año 3000 a.c., fabricabanladrillos con paja, secados al sol (primeros materiales compuestos artificialesconocidos). A comienzos del siglo XX apareció el asbesto-cemento, que sepopularizó rápidamente. Posteriormente se planteó su relación con posibles dañospulmonares y, a partir de la década de los sesenta, se impulsó la búsqueda de fibrassintéticas.

En la década de los setenta se produjo un auge de materiales reforzadoscon fibras, no sólo en matrices cerámicas, sino en metálicas y plásticas. El éxito delas fibras de vidrio en matrices de plástico indujo a ensayarlas también en morterosde cemento, pero su medio altamente alcalino reaccionó desfavorablemente con lasílice del vidrio, obligando a preparar vidrios con compuestos de boro y zirconio,más resistentes a los álcalis, que tienen todavía aplicación. Paralelamente se hadesarrollado la elaboración de fibras plásticas (polipropileno, nylon y otros) ymetálicas (lisas o corrugadas).

También se han ensayado fibras vegetales cuya principal ventaja es el bajocosto y cuyo principal inconveniente es la degradación biológica, con disminuciónde la adherencia fibra-matriz y la consiguiente pérdida de calidad del producto.

XIII.2.2 Uso como Agregado del ConcretoUna característica general del concreto es su agrietamiento por

alteraciones volumétricas (véase Sección XVI.2.5). La adición de fibras cortas a lamezcla, distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar elfenómeno, evitando la concentración de grietas. Esto favorece la redistribución detensiones en toda la superficie, con lo cual se obtiene un mayor número de grietasde mucho menor abertura y profundidad. Con éllo, entre otras cosas, se disminuyela posibilidad de agresión de agentes externos.

Mediante este procedimiento se mejora el comportamiento del concretoa algunas solicitaciones, especialmente: Tracción, desgaste y flexión (véase TablaXIII.2). Más que una alternativa para el refuerzo convencional con barras de acero,se pueden considerar como un complemento muy valioso en algunos casos. Paracierto tipo de vaciados, como por ejemplo: Cascos de embarcaciones, paredessinuosas, cáscaras delgadas, pavimentos y otros, su mejoramiento es evidente.

Las ganancias en la resistencia a la tracción y reducciones en los valores

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Dentro de este grupo de concretos sin asentamiento, deben incluirse losconcretos compactados con rodillo, CCR, de reciente uso en pavimentos (añossetenta hacia acá) que con muy escaso contenido de cemento, pero con alta energíade compactación de rodillos estáticos y vibratorios, han producido excelentesejemplos de pavimentos, no para autopistas de alta velocidad sino para víasurbanas, estacionamientos, patios de carga y descarga, terminales aéreos omarítimos, de autobuses, plataformas de albergue o de maniobra de equiposmilitares y otros. Se evita en pavimentos de alta velocidad porque su acabado esligeramente rugoso y la circulación de vehículos con neumáticos produce unaincómoda y perceptible vibración de baja frecuencia.

XIII.10 CONCRETOS EN MASA

Se denominan así los concretos empleados en la construcción de represashidráulicas, más en las de gravedad que en las de arco, así como a los destinadosal vaciado de piezas de grandes proporciones volumétricas, tales como: Estribos depuentes, fundaciones de gran tamaño y similares. Son elementos en las cuales laproporción entre su superficie expuesta y su volumen es muy baja.

Por esa limitación para liberar el calor de hidratación, generado en elinterior de su masa, por su superficie, estos concretos pueden sufrir tensiones deorigen térmico con capacidad de inducir agrietamientos que, en el caso de lasrepresas, constituyen un grave peligro. Ocasionalmente son reforzados con barrasde acero.

Para evitar o armonizar esos gradientes térmicos en su masa, se acude adiversos recursos entre los cuales destacan los siguientes:

• Uso de cementos con bajo calor de hidratación, o con adiciones, o bien con aditivos ahorradores de cemento e incorporadores de aire para control de la exudación (véase Capítulos IV y VII).

• Bajas dosis de cemento.• Incorporación del agua de mezclado en forma de hielo pulverizado o en

escamas, lo cual rebaja la temperatura de reacción y la retarda.• Incorporación del agregado grueso previamente refrigerado por el paso

de corrientes de aire frío.• Inclusión dentro de la masa de concreto de un sistema de tuberías o

serpentines embutidos, por los cuales se hace circular agua fresca como elemento de compensación térmica al calor producido en el interior.

Dentro de los concretos en masa se distingue el denominado concretociclópeo, en el cual se incorporan, a mano, agregados de gran tamaño y peso (hasta50 kgf). Este tipo de concreto contiene dosis de cemento muy bajas, entre 120 y150 kgf/m3, y no son reforzados.

312


CAPÍTULO XIVEVALUACIÓN DE LOS ENSAYOS DE RESISTENCIADEL CONCRETO

El concreto es un material heterogéneo cuya calidad depende de numerosasvariables entre las cuales se han señalado:

a) Las características de cada uno de los materiales componentes por los queestá formado;

b) Las proporciones en que esos materiales son mezclados entre sí;c) Los procedimientos de mezclado;d) El transporte;e) La colocación y compactación, y;f) El curado.

Todo ello da lugar a que, aun para una misma clase y tipo de concreto, elmaterial presente una cierta variabilidad en sus propiedades. Hay que añadir que,en general, los métodos que se disponen para determinar las propiedades delconcreto también son poco precisos, puesto que tanto en la preparación de lasprobetas como en sus ensayos, se considera que se producen variaciones. De modoque en la evaluación de la calidad del concreto se deben incluir dos aspectos: Elconcepto de valor promedio y el de la dispersión o variabilidad.

El control de calidad es el instrumento con el que se trata de disminuir lavariabilidad de todas y cada una de las facetas del concreto; desde su dosificaciónhasta el producto final. Hoy en día se entiende por control de calidad no sólo elplan correctivo de medidas, comparaciones y enmiendas, sino los planes globalesorganizativos que tienen que ver con el material, con los procedimientos, con laempresa y con las condiciones generales. Cuanto más eficiente sea ese control,mejor calidad dentro de su escala tendrá ese producto.

Sin embargo, debido a la naturaleza heterogénea del concreto, lascondiciones de los equipos de producción y de medición, y las características delos procedimientos empleados, la variabilidad tiene un límite práctico por debajodel cual no puede ser disminuida. Tal variabilidad debe ser aceptada y consideradaal evaluar el concreto como un material estructural.

XIV.1 OBJETO

El propósito esencial de este Capítulo es establecer procedimientos con

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CAPÍTULO XV EVALUACIÓN DEL CONCRETO COLOCADO

XV.1 ALCANCE

En este Capítulo se presenta una revisión sobre procedimientos, ensayosy análisis de resultados para la evaluación del concreto: (i) colocado en laestructura durante su fase de construcción, y; (ii) en estructuras existentes.

El primer caso comprende la evaluación de la resistencia en compresión,mediante el ensayo a 28 días de edad de muestras cilíndricas de concretoelaboradas, compactadas, curadas y ensayadas de conformidad con la NormaCOVENIN 338, “Concreto. Método para la elaboración, curado y ensayo a compresiónde cilindros de concreto”. En algunos casos la información suministrada por esteensayo puede no ser oportuna en el tiempo, por ser tardía, o no reflejar cabalmentela verdadera resistencia del concreto colocado en sitio.

El segundo caso trata sobre el concreto en estructuras existentes en lascuales por diversas razones sea necesario conocer su resistencia en sitio. Entre estasrazones pueden citarse: Análisis de fallas ocurridas durante la fase deconstrucción (véase Capítulo XIV), efectos de sismos, incendios, evidencias dedeterioro físico o químico (véase Capítulos XVI y XVII), necesidad de cambiar eluso de la estructura original y otros.

Dos trabajos resumen el estado del arte en este campo: El primero bajo eltítulo “In Place Methods to Estimate Concrete Strength” ACI 228.1R-95, revisa losmétodos de ensayo aprobados por ASTM (American Society for Testing andMaterials) e ilustra al usuario sobre los aspectos de planificación, ejecución einterpretación de estos ensayos, y el segundo, “Nondestructive Test Methods forEvaluation of Concrete in Structures” ACI 228.2R-98, donde se revisa la práctica dela determinación de propiedades físicas del concreto endurecido, diferentes a laresistencia a compresión, por procedimientos no destructivos.

En este Capítulo, además de utilizar algunos de los conceptos, gráficos ytablas de esos trabajos, se incorpora experiencia adquirida en el Instituto deMateriales y Modelos Estructurales (IMME) la cual complementa y amplía lainformación de la literatura sobre el tema.

Finalmente, es importante señalar que aun cuando se ha avanzadosustancialmente en el desarrollo de métodos de ensayo normalizados para laevaluación del concreto colocado, no se dispone de procedimientos estandarizadospara la obtención de correlaciones válidas entre los resultados obtenidos condichos métodos y la resistencia del material en sitio, que sustente criterios de

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aceptación y rechazo aceptados contractualmente. No obstante, se han establecidodiversos criterios estadísticos para el muestreo e interpretación de resultados quepermiten, en cada caso particular, obtener información valiosa para la toma dedecisiones.

A los efectos de la evaluación de la resistencia, su análisis se ha separadoaquí en dos grandes grupos: Ensayos en sitio durante la fase de construcción yensayos en sitio sobre estructuras ya existentes.

XV.2 ENSAYOS EN SITIO DURANTE LA FASE DE CONSTRUCCIÓN

XV.2.1 CilindrosEl ensayo de control más utilizado para evaluar la resistencia del concreto

suministrado a la obra ha sido el ensayo en compresión de probetas cilíndricasnormalizadas (véase Sección XIV.11). Este ensayo sencillo, evalúa 'la resistenciapotencial' del concreto suministrado y sus resultados, al ensayarlo a los 28 días,permiten verificar el cumplimiento de las especificaciones normativas ycontractuales de cada obra.

Estos resultados no pretenden cuantificar a plenitud la resistencia delconcreto colocado en el sitio. La metodología de la toma de muestras, sucompactación cuidadosa, curado y ensayo normalizado, no responden a losmismos procedimientos de transporte, vaciado, compactación y curado delconcreto colocado en la obra. Lo importante de señalar es que, en la medida enque se cumplan todas las recomendaciones y especificaciones en la elaboración delmaterial, así como en su posterior endurecimiento y curado en los encofrados, enesa misma medida el valor de resistencia obtenido por intermedio del ensayoestandarizado de las muestras representativas de ese material, asegurará elcumplimiento de las premisas implícitas en la confiabilidad de la obra establecidapor el proyectista.

Sin embargo, es evidente que la edad de referencia de 28 días, en algunoscasos puede resultar inconveniente por lo tardía, sobretodo cuando se utilizantecnologías constructivas de alto rendimiento que obligan al rápido retiro deencofrados (tipo deslizantes o tipo túnel), aplicación de cargas en el caso depostensados o uso intensivo de moldes en elementos prefabricados. Es posible, sinembargo, obtener correlaciones entre la resistencia cilíndrica a 28 días y a otrasedades, las cuales suelen ser confiables para edades superiores a los 3 días (véaseSección XI.3). Cuando se requieren estimaciones a edades más tempranas, ladispersión de los resultados de ensayo del cilindro normalizado hace pococonfiable la proyección. De allí la necesidad de desarrollar procedimientos alternosque permitan cubrir esta deficiencia durante la fase de ejecución.

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CAPÍTULO XVIIIACERO DE REFUERZO PARA EL CONCRETO

En el concreto reforzado, el material de construcción más extensamenteutilizado en el mundo por su moldeabilidad y durabilidad, el concreto aporta sucapacidad resistente a la compresión y el refuerzo de acero, su ductilidad y mayorresistencia a la tracción.

Las formas más comunes del acero para servir como refuerzo al concretoson: La barra con resaltes o corrugada (cabilla en Venezuela) y la mallaelectrosoldada. La primera se usa en todo tipo de elemento estructural, recta odoblada; el empleo de barras lisas está limitado a diámetros pequeños, para elrefuerzo transversal y el refuerzo por retracción y temperatura, en obras localizadasen zonas de baja sismicidad. Las mallas se utilizan en miembros planos tales como:Losas, muros, pavimentos, paredes prefabricadas y otros.

El presente Capítulo se refiere, principalmente, a barras y mallas pero,primero, se harán algunas consideraciones de tipo general.

XVIII.1 EL ACERO

En su acepción más amplia el acero es una aleación de hierro y carbono,conformable en caliente y que puede tener presente, en forma intencional o no,pequeñas cantidades de otros elementos. En la Norma COVENIN 803, “Aceros.Definiciones y clasificación”, se encuentran las siguientes definiciones:

XVIII.1.1 AceroAcero es toda aleación de hierro-carbono, capaz de ser deformado

plásticamente; con tenores mínimo y máximo de carbono del orden de 0,008% y2,0%, respectivamente, pudiendo contener otros elementos de aleación, así comotambién impurezas inherentes al proceso de fabricación.

XVIII.1.2 Acero al CarbonoEs una aleación de hierro-carbono que contiene, además, otros elementos

cuyas proporciones no excedan los límites indicados en la Tabla XVIII.1.

XVIII.1.3 Aceros al Carbono ComunesAceros cuyo principal elemento aleante es el carbono y contiene

manganeso hasta 1,0% máximo. Dentro de este grupo se consideran:

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• Con bajo contenido de carbono.(C � 0,25%)• Con medio contenido de carbono.(0,25% < C � 0,50%)• Con alto contenido de carbono.( C > 0,50%)

XVIII.1.4 Aceros AleadosSon aceros que contienen elementos de aleación en porcentajes

superiores a los establecidos para el acero al carbono, con el fin de conferirledeterminadas propiedades particulares.

Todos los aceros contienen carbono pero se utiliza el término de àcerosal carbono� para referirse a las aleaciones cuyas propiedades están básicamentedeterminadas por los contenidos de carbono y manganeso. En los àceros aleados�intervienen, de manera importante, otros elementos como: cromo, vanadio, niobioo molibdeno.

XVIII.2 PRODUCCIÓN DE ACERO

La materia prima para la elaboración del acero es el mineral de hierro quese extrae, directamente, de las minas naturales. El mineral está constituido por una

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TABLA XVIII.1CONTENIDOS MÁXIMOS DE ELEMENTOS ADMISIBLES EN EL ACERO AL CARBONO

ELEMENTO PORCENTAJE MÁXIMO

Manganeso + Silicio 2,00

Manganeso 1,65

Silicio 0,50

Cobre 0,40

Plomo 0,40

Níquel 0,30

Cromo 0,30

Aluminio 0,10

Vanadio 0,10

Tungsteno 0,10

Cobalto 0,10

Bismuto 0,10

Zirconio 0,10

Selenio 0,10

Telurio 0,10

Molibdeno 0,08

Niobio 0,05

Titanio 0,05

Lantánidos 0,05

Otros (excepto C, P, S, N y O) 0,05

Boro 0,008

GLOSARIO

En la elaboración de este Glosario se ha consultado la obra: Terminologíade las Normas Venezolanas COVENIN-MINDUR de la Construcción, cuyo autor es elProfesor Doctor Joaquín Marín, documento base de la Norma COVENIN2004:1998. Igualmente la publicación ACI SP-19 R-2000 Cement and ConcreteTerminology del Comité ACI 116.

ABRASIÓN HÚMEDA: Acción mecánica sobre la pasta húmeda del concreto, por elpaso a gran velocidad de agua con arena en suspensión.ABSORCIÓN: Proceso mediante el cual un líquido penetra y trata de ocupar losvacíos permeables existentes en un sólido poroso.ACABADO (TERMINADO): Aspecto final que se le da a la superficie de un concreto omortero por medio de un tratamiento adecuado.ACERO DE REFUERZO: Conjunto de barras, mallas o alambres que se colocan dentrodel concreto para resistir tensiones conjuntamente con éste. También denominado:ARMADURA.ADIABÁTICA: Condición en la cual ni entra ni sale del sistema.ADICIONES: Productos tales como puzolanas, escoria y otros que se mezclan con elcemento para modificar algunas de sus propiedades.ADITIVO: Materiales diferentes del cemento, agregados o agua que se incorporan enpequeñas cantidades al concreto, antes o durante su mezcla, para modificaralgunas de sus propiedades sin perjudicar su durabilidad.ADITIVO ACELERADOR: Aditivo que produce incrementos en la velocidad dehidratación del cemento, disminuyendo el tiempo de fraguado, acelerando eldesarrollo de resistencias o ambas.ADITIVO INCORPORADOR DE AIRE: Aditivo que desarrolla un sistema demicroscópias burbujas de aire en el concreto, mortero o pasta durante el mezclado.Usualmente mejora la trabajabilidad, la exudación y la resistencia a ciclos decongelación y deshielo.ADITIVO REDUCTOR DE AGUA: Aditivo que incrementa el asentamiento en elconcreto fresco sin aumentar la cantidad de agua o mantiene el asentamientopermitiendo reducciones de la cantidad de agua.ADITIVO REDUCTOR DE AGUA DE ALTO RANGO: Aditivo capaz de permitir grandesreducciones de agua o grandes aumentos en la fluidez del concreto sin producirretardos de fraguado o incorporación de aire indeseable.ADITIVO RETARDADOR: Aditivo que produce disminución en la velocidad dehidratación del cemento y prolonga el tiempo de fraguado.

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AGREGADO: Material granular, generalmente inerte, natural o no, el cual se mezclacon cemento hidráulico y agua para producir morteros y concretos.AGREGADOS CON YESO O SELENITOSOS: Pueden reaccionar internamente con elaluminato tricálculo (C3A) del cemento, produciendo sulfoaluminatos altamenteexpansivos y destructivos.AGREGADOS LIVIANOS: Agregados de baja densidad con un peso seco suelto nomayor que unos 1.100 kgf/m3.AIRE ATRAPADO: Aire que no llega a escarpar de la mezcla, predominantemente enforma de burbujas planas, aun con una adecuada compactación del concreto.AIRE INCORPORADO: Pequeñas burbujas esféricas obtenidas mediante la adición deciertos aditivos, que alcanzan un volumen total entre 3% y el 7% del volumen dela pieza de concreto.ARENAS DE MINA: Yacimientos de arena que pueden encontrase lejos de cursosactuales de agua.ARROCILLO: Fracción de agregado grueso.ASENTAMIENTO: Medida de la consistencia del concreto fresco, evaluada medianteel ensayo con el Cono de Abrams.BARRRA DE REFUERZO: Acero de refuerzo que cumple con las especificaciones de laNorma COVENIN 316.BOLA DE KELLY: Aparato utilizado para evaluar la consistencia del concreto fresco.BUGGIES: Equipo de dos ruedas empleado para el transporte del concreto fresco ode sus componentes; puede ser propulsado por un motor.CABILLA = BARRRA DE REFUERZO.CALOR DE HIDRATACIÓN: Calor desarrollado por reacciones químicas con el agua,tales como las producidas durante el proceso de fraguado y endurecimiento delcemento Portland.CALORÍMETRO: Instrumento utilizado para medir el intercambio de calor queocurre como consecuencia de reacciones químicas tales como la cantidad de calorliberada durante la hidratación del cemento.CAMBIO INTRÍNSECO DE VOLUMEN: Variación de volumen de un mortero oconcreto, debido a una causa que no es una solicitación externa que provoquetensiones en el material.CANGREJERA: Oquedad o vacío manifiesto, en una masa o pieza de concretoendurecido.CANTO RODADO: Trozos o partes de roca natural, redondeados por el arrastre delas aguas.CAOLIN: Roca generalmente blanca constituida por minerales arcillosos del grupokaolítico, principalmente hidro-aluminosilicatos de bajo contenido de hierro,utilizado como materia prima para la fabricación de cemento blanco.CAPILARIDAD: Es el movimiento de un líquido en los intersticios del concreto,suelos o material poroso, debido a tensiones superficiales.

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ÍNDICE ANALÍTICO

Abrams. Véase: Ley de Abrams; Cono de Abrams Abrams, aplicación de la ley, VI.5Abrams, ley, XI.1Abrasión, agregados, Tabla III.10Abrasión, índice, Tabla XIII.2Abrasión húmeda del concreto, XVI.4.2Absorción de los agregados, III.14Aceite mineral, agua de mezclado, Tabla V.2 Aceites, impurezas en el concreto, V.4.8Acero, barras, XVIII.4.2Acero, clasificación, XVIII.5.3Acero, corrosión, XVII.9.2Acero, efectos del fuego, XVI.5.3Acero, influencia de aleaciones, XVIII.3Acero, límite elástico convencional, XVIII.6.2Acero, composición química, XVIII.6.5;

XVIII.7.2; Tabla XVIII.5Acero, limpieza, XVIII.12.2Acero, módulo de elasticidad, XVIII.6.2Acero, proceso de laminación, XVIII.4.1Acero, producción, I.1.4; XVIII.2Acero, productos, XVIII.4.2Acero, propiedades normativas, XVIII.6Acero, recubrimiento, XVII.11.4Acero, resistencia a la tracción, XVIII.6.1Acero, símbolo del fabricante, XVIII.8.1Acero, transformación del hierro, XVIII.2.2Acero, verificación, IX.2Acero de refuerzo. Véase: Acero; Barras; Refuerzo Acero de refuerzo contra agrietamiento, XVI.2.8Acero microaleado, XVIII.5.7Aceros al carbono, XVIII.1.3; XVIII.1.4; XVIII.5.3Aceros al carbono, elementos admisibles, Tabla XVIII.1Aceros aleados, XVIII.1.4Aceros de pretensado, agua de mar, V.4.12Aceros tipo S y tipo W, XVIII.7.2; Tabla XVIII.6ACI Véase anexos I y IIIACI 209 R-92, XII.6.2; XII.6.3; XII.7.2ACI 228.1 R-95, XV.1; XV.5; XV.6ACI 228.2R, XV.1 ; XV.4.1ACI 304 R-00, VIII.3.1; IX.1.6; IX.1.7ACI 305 R, temperatura del concreto, IV.11ACI 309R, vibradores de inmersión, Tabla IX.3ACI 309R-96, aceleraciones de vibrado,

IX.3.2; IX.3.3ACI 309R-96, mesas vibradoras, IX.3.3

ACI 311-5R-97, VIII.4.1ACI 318, XI.6.1ACI 318-2002. Véase: Norma COVENIN 1753ACI 347, tiempo para el desencofrado, IX.5ACI 363, concreto alta resistencia, XIII.1; Tabla XIII.1ACI 437 R-91, XV.6.1ACI 504, sellado de juntas, X.2; X.6ACI-6R 97, VIII.5.1Ácido clorhídrico, concentraciones aceptables, V.4.4Ácido sulfúrico, concentraciones aceptables, V.4.4Ácido tánico, aguas de pantanos, V.4.13Ácidos inorgánicos, agua de mezclado, Tabla V.2 Ácidos lignosulfónicos, VII.3Adherencia acero-concreto, VII.5.1; XVIII.6.6Adherencia pasta-agregado, reducción, V.4.9Adhesivos epóxicos, XIII.12Adiciones, mejora del concreto, VII.1Adiciones activas del cemento, IV.4; Tabla IV.3Aditivos, VIIAditivos, acción fungicida, VII.2Aditivos, acción impermeabilizante, VII.2Aditivos, acción inhibidora de la corrosión, VII.2Aditivos, acción plastificante, VII.3.1Aditivos, cambios de apariencia, VII.8.2Aditivos, cambios en la densidad, VII.8.2Aditivos, combinación, VII.8.4Aditivos, concretos de alta resistencia,

XIII.1.1; Tabla XIII.1Aditivos, control de calidad, VII.8; VII.8.2Aditivos, definición, VII.1Aditivos, determinación de la viscosidad, VII.8.2Aditivos, dosis excesivas, efectos, VII.1Aditivos, efecto hidrófobo, VII.6Aditivos, efectos sobre el concreto, VII.2Aditivos, ensayos de control, VII.8.2Aditivos, generalidades, VII.1Aditivos, influencia en el asentamiento, Figura VII.1Aditivos, influencia en tiempos de fraguado, VII.1Aditivos, limitaciones en su uso, XVII.11.5Aditivos, precauciones, VII.8.3Aditivos, orden de adición a la mezcla, VII.8.3; VII.8.4Aditivos, tipos, Tabla VII.1Aditivos, uso, VII.1; VII.8.3Aditivos aceleradores, VII.5.1Aditivos incorporadores de aire, VII.7Aditivos mejoradores de resistencia, VII.3.3Aditivos plastificantes, VII.4Aditivos químicos, efectos, VII.2; Tabla VII.1; VII.8.4Aditivos retardadores, juntas de construcción, X.3.4Aditivos retardadores, efectos, VII.5.2; Figura VII.4Aditivos superplastificantes, VII.4Aglomerantes, I.1.2

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Technology

Manual del concreto