EL CONCRETO
1.-Introducción
Definición: El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales.
El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la cantidad de agua utilizada.
Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos inertes y rellenando los huecos de loa áridos, confieren al concreto sus características:
· De resistencias mecánicas.
· De contracción
· De fisurabilidad.
2.-Ingredientes del concreto
El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento portland, arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) yagua. Mediante un proceso llamado hidratación, las partículas del cemento reaccionan químicamente con el agua y el concreto se endurece y se convierte en un material durable. Cuando se mezcla, se hace el vaciado y se cura de manera apropiada, el concreto forma estructuras sólidas capaces de soportar las temperaturas extremas del invierno y del verano sin requerir de mucho mantenimiento. El material que se utilice en la preparación del concreto afecta la facilidad con que pueda vaciarse y con la que se le pueda dar el acabado; también influye en el tiempo que tarde en endurecer, la resistencia que pueda adquirir, y lo bien que cumpla las funciones para las que fue preparado.
Además de los ingredientes de la mezcla de concreto en sí misma, será necesario un marco o cimbra y un refuerzo de acero para construir estructuras sólidas. La cimbra generalmente se construye de madera y puede hacerse con ella desde un sencillo cuadrado hasta formas más complejas, dependiendo de la naturaleza del proyecto. El acero reforzado puede ser de alta o baja resistencia, características que dependerán de las dimensiones y la resistencia que se requieran. El concreto se vacía en la cimbra con la forma deseada y después la superficie se alisa y se le da el acabado con diversas texturas.
Los áridos lo forman arenas, gravas generalmente no mayores de 5 cm.; el cemento es de fraguado lento, generalmente Portland. El agua debe estar limpia y exenta de limos y sales. En el concreto, la grava y la arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.
3.-Composición química
Una vez que el agua y el cemento se mezclan para formar la pasta cementante, se inicia una serie de reacciones químicas que en forma global se designan como hidratación del cemento. Estas reacciones se manifiestan inicialmente por la rigidización gradual de la mezcla, que culmina con su fraguado, y continúan para dar lugar al endurecimiento y adquisición de resistencia mecánica en el producto.
Aun cuando la hidratación del cemento es un fenómeno sumamente complejo, existen simplificaciones que permiten interpretar sus efectos en el concreto. Con esto admitido, puede decirse que la composición química de un clinker portland se define convenientemente mediante la identificación de cuatro compuestos principales, cuyas variaciones relativas determinan los diferentes tipos de cemento portland:
Compuesto Fórmula del óxido Notación abreviada
Silicato tricálcico 3CaO SiO2 C3S
Silicato dicálcico 2CaO SiO2 C2S
Aluminato tricálcico 3CaO A1203 C3A
Aluminoferrito tetracálcico 4CaO A1203 Fe203 C4AF
En términos prácticos se concede que los silicatos de calcio (C3S y C2S) son los compuestos más deseables, porque al hidratarse forman los silicatoB hidratados de calcio (S-H-C) que son responsables de la resistencia mecánica y otras propiedades del concreto. Normalmente, el C3S aporta resistencia a corto y mediano plazo, y el C2S a mediano y largo plazo, es decir, se complementan bien para que la adquisición de resistencia se realice en forma sostenida.
El aluminato tricálcico (C3A) es tal vez el compuesto que se hidrata con mayor rapidez, y por ello propicia mayor velocidad en el fraguado y en el desarrollo de calor de hidratación en el concreto. Asimismo, su presencia en el cemento hace al concreto más susceptible de sufrir daño por efecto del ataque de sulfatos. Por todo ello, se tiende a limitarlo en la medida que es compatible con el uso del cemento.
Finalmente, el aluminoferrito tetracálcico es un compuesto relativamente inactivo pues contribuye poco a la resistencia del concreto, y su presencia más bien es útil como fundente durante la calcinación del clinker y porque favorece la hidratación de los otros compuestos.
Conforme a esas tendencias de carácter general, durante la elaboración del clinker portland en sus cinco tipos normalizados, se realizan ajustes para regular la presencia de dichos compuestos de la siguiente manera:
Tipo Característica Ajuste principal
I Sin características especiales Sin ajustes específicos en este aspecto
II Moderados calor de hidratación y resistencia a los sulfatos Moderado C3A
III Alta resistencia rápida Alto C3S
IV Bajo calor de hidratación Alto C2S, moderado C3A
V Alta resistencia a los sulfatos Bajo C3A
Otro aspecto importante relativo a la composición química del clinker (y del cemento portland) se refiere a los álcalis, óxidos de sodio (Na2O) y de potasio (K2O), cuyo contenido suele limitarse para evitar reacciones dañinas del cemento con ciertos agregados en el concreto. Esto ha dado motivo para el establecimiento de un requisito químico opcional, aplicable a todos los tipos de cemento portland, que consiste en ajustar el contenido de álcalis totales, expresados como Na2o, a un máximo de 0.60 por ciento cuando se requiere emplear el cemento junto con agregados reactivos.

4.-CUALIDADES DEL CONCRETO FRESCO:
Consistencia: La facilidad con que un concreto fresco se deforma nos da idea de su consistencia. Los factores más importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, la granulometría y la forma y tamaño de sus áridos.
Docilidad: La docilidad puede considerarse como la aptitud de un concreto para ser empleado en una obra determinada; para que un concreto tenga docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada, así, cada obra tiene un concepto de docilidad, según sus medidas y características.
Densidad: Es un factor muy importante a tener en cuenta para la uniformidad del concreto pues el peso varía según la granulometría, y humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el asentamiento.
5.-ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD PARA AGREGADOS.
· MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIÓN GRANULOMETRÍCA DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS.
Este método describe un procedimiento para la determinación por cernido, de la distribución de los tamaños de las partículas de agregados finos y gruesos.
RESUMEN DEL MÉTODO: Una muestra de agregado seco de peso conocido se separará a través de una serie de cedazos de aberturas progresivamente menores para determinar la distribución de los tamaños de las partículas.
APARATOS:
- Balanza (deberá permitir lecturas con apreciación de 0,5 g)
- Horno: (de tamaño adecuado y capaz de mantener una temp. De 110 ºC)
La muestra de agregado se humedecerá previamente para disminuir la segregación y la pérdida de polvo. A continuación se obtendrá una muestra representativa del material; seque la muestra en el horno hasta peso constante a una temperatura de 110+/-5 º C.
Ensamble los cedazos en orden de tamaño de aberturas decrecientes, desde arriba hacia abajo y coloque la muestra en el cedazo superior. Agite los cedazos a mano o por medio mecánicos durante un período de tiempo suficiente. Continúe el cernido hasta que durante un minuto no pase más de 1% en peso del residuo por ningún cedazo y determine el peso del material retenido en cada cedazo.
El informe incluirá: El porcentaje de material retenido en cada cedazo y el porcentaje total de material que pasa por cada cedazo. Los porcentajes se anotarán redondeando el entero más cercano, a excepción del porcentaje que pasa por el cedazo # 200, el cual se indicará con aproximación de 0,1 %.
· MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA AL DESGASTE EN AGREGADOS GRUESOS POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES.
Este método describe un procedimiento para ensayar agregados gruesos de tamaño mayores de (19 mm) por resistencia al desgaste (abrasión) usando la máquina de Los Ángeles.
APARATOS: - Máquinas de Los Ángeles
- Cedazos.
- Balanza: (que deberá permitir lecturas con apreciación de 5g )
CARGA ABRASIVA: Consistirá en esferas de acero, de aproximadamente 4.7cm de diámetro y pesando cada una entre 390 y 445 grs. La carga abrasiva tendrá un peso total de 500 +/- 25 grs.
MUESTRA: La muestra de ensayo consistirá en agregado limpio representativo del material y que ha sido secado en un horno a una temperatura comprendida entre 105 y 110º C hasta un peso aproximadamente constante.
Se colocara la muestra de ensayo y la carga abrasiva en máquina de los Ángeles y se hará rotar el tambor a una velocidad de 30 a 33 r.p.m. durante 1000 revoluciones. Después del número de revoluciones prescritas, se descargara el material y se hará una separación preliminar de la muestra en un cedazo más grueso # 12 (1.68 mm) y luego se cernirá la porción más fina en un cedazo #12.
La diferencia entre el peso original y el peso final de la muestra de ensayo, se expresará como porcentaje del peso original. Este valor se tomará como el Porcentaje de desgaste (De).
· MÉTODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN CUALITATIVA DE IMPURESAS ORGAMICAS EN LAS ARENAS PARA CONCRETO (ENSAYO COLORIMÉTRICO):
Este método describe el procedimiento para señalar la presencia de compuestos orgánicos nocivos en arenas naturales que han de usarse en concretos. El valor principal que tiene el ensayo es de indicar la necesidad de hacer ensayos adicionales de las arenas, antes de aprobar su uso.
APARATOS:
FRASCOS DE VIDRIO: Se necesitan dos frascos de vidrio claros, ovalados, graduados, con tapon4es de goma y de aproximadamente de 350 c/c.
REACTIVOS Y SOLUCIÓN DE REFERENCIA DE COLOR PATRON:
Solución de hidróxido de sodio al 3%: disuelva tres partes (por peso) de hidróxido de sodio (NaOH) en 97 partes de agua:
Solución de referencia de color patrón: disuelva bicarbonato de potasio (K2 Cr2 O7) en ácido sulfúrico concentrado (peso específico 1,84) a razón de 0,250 grs. por 100 c/c de ácido. La solución debe ser recién preparada para la comparación del color.
MUESTRA: Se obtendrá por medio de un muestreador, una muestra de ensayo representativa de arena, que pese alrededor de 0.5 Kg.
PROCEDIMIENTO: Llene un frasco de vidrio claro con la muestra de arena por ensayar hasta un tercio de su altura. Añada una solución al 3% de hidróxido de sodio en agua, hasta que el volumen de la arena y él líquido indicado después de agitar sea igual a las dos terceras partes de la altura. Tape el frasco agítelo vigorosamente y luego déjelo reposar durante 24 horas.
DETERMINACIÓN DEL VALOR DEL COLOR:
Al final del período de reposo, llene un frasco de vidrio claro de 350cc, hasta una curta parte de la altura con la solución de referencia fresca, del color patrón, preparada con una anterioridad no mayor de dos horas. Luego compare el color del líquido que sobrenada la muestra de ensayo con el de la solución de referencia de color patrón y anote si su color es más claro, más oscuro o igual al color patrón de referencia.
DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DEL CONTENIDO DE CLORUROS Y SULFATOS SOLUBLES EN LAS ARENAS.
Este método se utiliza para determinar el contenido de cloruros y sulfatos solubles en las arenas destinadas a la preparación de concretos.
RESUMEN DEL MÉTODO:
Una muestra de arena previamente preparada se somete a la acción de distintos reactivos. La cantidad de precipitado de AgCl que se produce en el caso de la determinación de cloruros, y la de BaCl en el caso de los sulfatos solubles contenidos en la muestra ensayada.
METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PESO ESPECÍFICO Y LA ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS.
Este método describe el procedimiento para la determinación aproximada del contenido de partículas desmenuzables en agregados.
APARATOS:
· Balanza.
· Envases: de una forma y tamaño que permitan esparcir la muestra en una capa delgada.
· Cedazos.
6.-DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO
Existen dos teorías para el diseño de estructuras de concreto reforzado: “La teoría elástica” llamada también “Diseño por esfuerzos de trabajo” y “La teoría plástica” ó“Diseño a la ruptura”.
La teoría elástica es ideal para calcular los esfuerzos y deformaciones que se presentan en una estructura de concreto bajo las cargas de servicio. Sin embargo esta teoría es incapaz de predecir la resistencia última de la estructura con el fin de determinar la intensidad de las cargas que provocan la ruptura y así poder asignar coeficientes de seguridad, ya que la hipótesis de proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones es completamente errónea en la vecindad de la falla de la estructura.
La teoría plástica es un método para calcular y diseñar secciones de concreto reforzado fundado en las experiencias y teorías correspondientes al estado de ruptura de las teorías consideradas.