CAPITULO VIII

CONCRETOS

*Es una mezcla de agregados, naturales,
procesados o artificiales, cementante yagua, a la que además se le pueden agregaralgunos aditivos; debe ser dosificada enmasa o en volumen.Es el material pétreo artificial obtenido de la mezcla en proporciones determinadas de cemento, agregados, agua y en su caso aditivos y/o cementantes.
El hormigón (del latín formicō, 'moldeado, conformado') o concreto (del inglés concrete, a su vez del latin concrētus, 'agregado, condensado') es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos. 

El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento (generalmente cemento Portland) mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, son los áridos (que se clasifican en grava, gravilla y arena). La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un agregado) se denomina mortero. Existen hormigones que se producen con otros conglomerantes que no son cemento, como el hormigón asfáltico que utiliza betún para realizar la mezcla. 

El cemento es un material pulverulento que por sí mismo no es aglomerante, y que mezclado con agua, al hidratarse se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornándose en un material de consistencia pétrea. El cemento consiste esencialmente en silicato cálcico hidratado (S-C-H), este compuesto es el principal responsable de sus características adhesivas. Se denomina cemento hidráulico cuando el cemento, resultante de su hidratación, es estable en condiciones de entorno acuosas. Además, para poder modificar algunas de sus características o comportamiento, se pueden añadir aditivos y adiciones (en cantidades inferiores al 1 % de la masa total del hormigón), existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, fibras, etc. 

El concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios y otras estructuras, tiene un peso específico (densidad, peso volumétrico, masa unitaria) que varía de 2200 hasta 2400 kg/m³ (137 hasta 150 libras/piés3). La densidad del concreto varía dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad de aire atrapado (ocluido) o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y cemento. Por otro lado, el tamaño máximo del agregado influye en las cantidades de agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta (aumentándose la cantidad de agregado), se aumenta la densidad. Algunos valores de densidad para el concreto fresco se presentan en la Tabla 1-1. En el diseño del concreto armado (reforzado), el peso unitario de la combinación del concreto con la armadura normalmente se considera 2400 kg/m³ (150 lb/ft³). 

Dependiendo de las proporciones de cada uno de sus constituyentes existe una tipología de hormigones. Se considera hormigón pesado aquel que posee una densidad de más de 3200 kg/m³ debido al empleo de agregados densos (empleado protección contra las radiaciones), el hormigón normal empleado en estructuras que posee una densidad de 2200 kg/m³ y el hormigón ligero con densidades de 1800 kg/m³
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado a ciertas armaduras de acero, recibiendo en este caso la denominación de hormigón armado, o concreto pre-reforzado en algunos lugares; comportándose el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones. Cuando se proyecta una estructura de hormigón armado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de hormigón, los aditivos y el acero que hay que colocar en función de los esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará expuesto.
A finales del siglo XX, es el material más empleado en la industria de la construcción. Se le da forma mediante el empleo de moldes rígidos denominados: encofrados. Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería, tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su utilización es imprescindible para conformar la cimentación. La variedad de hormigones que han ido apareciendo a finales del siglo XX, ha permitido que existan: hormigones reforzados con fibras de vidrio (GRC), hormigones celulares que se aligeran con aire, aligerados con fibras naturales, autocompactantes.

CLASIFICACIÓN :

CONCRETO SIMPLE.- 

Es una mezcla de cemento Pórtland, agregado fino, agregado grueso y agua, el cual no contiene ningún tipo de elemento de refuerzo o posee elementos menores a los especificados para el concreto reforzado, ya sea vaciados en sitio o prefabricados, y cuyas características son una buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad. 

Este tipo de concreto no es utilizado en elementos sometidos a tensión o un esfuerzo cortante. Su uso en edificaciones se da principalmente en elementos totalmente apoyados sobre el suelo o soportados por otros elementos estructurales capaces de proveer un apoyo vertical continuo. 

Se proporcionarán juntas de contracción o de aislamiento para dividir los miembros estructurales de concreto simple en elementos a flexión discontinuos. El tamaño de cada elemento limitará el incremento excesivo en los esfuerzos internos generados por las restricciones al movimiento originado por la deformación diferida, la contracción por secado, y los efectos de temperatura.

CONCRETO CICLÓPEO.-

Es el concreto simple en cuya masa se incorporan grandes piedras o bloques; y q no contiene armadura.Es aquel que está complementado con piedrasdesplazadotas de tamaño máximo, de 10” cubriendo hasta el 30 %, como máximo del volumen total; éstas deben ser introducidas previa selección y lavado, con el requisito indispensable de que cada piedraen su ubicación definitiva debe estar totalmente rodeada de concreto simple.
El concreto ciclópeo no se considera concreto estructural.

CONCRETO ARMADO.-

La técnica constructiva del concreto armado consiste en la utilización de concreto con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También esposible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio,fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendode los requerimientos a los que estará sometido. El concreto armado seutiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obrasindustriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

CONCRETO PRE-TENSADO.-

Se denomina hormigón pre-tensado (en algunos lugares de Hispano-américa concreto pre-esforzado) a la tecnología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante barras, alambres o cables de alambres de acero que son tensados y anclados al hormigón.
Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción,1 2 y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920.
El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del hormigón, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural.
La resistencia a la tracción del hormigón convencional es muy inferior a su resistencia a la compresión, del orden de 10 veces menor. Teniendo esto presente, es fácil notar que si deseamos emplear el hormigón en elementos, que bajo cargas de servicio, deban resistir tracciones, es necesario encontrar una forma de suplir esta falta de resistencia a la tracción.
En el hormigón armado convencional se proporciona resistencia a la tracción a los elementos estructurales colocando acero de refuerzo(pasivo) en las zonas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esta forma de proporcionar resistencia a la tracción puede garantizar una resistencia poco adecuada al elemento y presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del hormigón para ciertos niveles de carga. En el hormigón pre-tensado se coloca acero tensado (activo) que pre comprime el hormigón, permitiendo así que los elementos estructurales tengan una gran resistencia a la tracción con la ventaja de impedir en agrietamiento del hormigón.

TIPOS DE CONCRETO 

DE ACUERDO A SU PESO:

CONCRETO NORMAL: 

El concreto normal, conocido también como hormigón simple, es un material utilizado en la construcción, principalmente con el objetivo de unir inertes y conformar una masa sólida de resistencia y durabilidad adecuada para obras de arquitectura e ingeniería civil. Es habitualmente utilizado en elementos estructurales como cimientos, placas o losas, columnas, muros, canales, tanques y pisos.

Existen diferentestipos de concreto, dependiendo de las proporciones de cada uno de los elementos constituyentes utilizados en la mezcla.A diferencia delhormigón pesado que posee una densidad de más de de 3200 kg/m3 y del hormigón ligero con densidades de 1800 kg/m3, el hormigón normal posee una densidad de 2400 kg/m3. El concreto simple, a diferencia del reforzado, no contiene varillas de acero.
El mismo se compone por la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento portland) al que se añade agua (que cumple la función de hidratación) y agregados como grava, gravilla o arena. En algunas ocasiones, con el fin de modificar sus propiedades para que sean más adecuadas a las condiciones de trabajo o incluso para reducir los costos de producción, pueden utilizarse aditivos con funciones colorantes, retardadoras o aceleradoras de fraguado, impermeabilizantes, fluidificantes, etc.
Luego del tiempo de mezclado, el material aún fresco posee una consistencia pastosa y maleable que permite su maniobrabilidad. El mismo se coloca en moldes rígidos denominados “encofrados”, para que tomen la forma establecida por el proyectista. Una vez fraguado y ya seco, adquiere una extraordinaria solidez que le permite resistir muy bien a los esfuerzos de compresión. No obstante, su comportamiento no resulta tan efectivo ante esfuerzos como la tensión, la flexión, la tracción y el cortante entre otros. Su resistencia ante tales factores depende de muchas variables, entre las que se encuentra principalmente la puesta en obra y la cantidad de cada uno de los elementos utilizados en la mezcla en relación a la función que cumplirá el material en la obra.

CONCRETO LIGERO:

El concreto ligero tiene características propias; por un medio espumoso adicionado a la mezcla se ha hecho más ligero que el concreto convencional de cemento, arena y grava, que por tanto tiempo ha sido el material empleado en las construcciones. Esto, sin embargo, es más bien una descripción cualitativa en vez de una definición. Asimismo, se ha sugerido definirlo como un concreto hecho con base en agregados de peso ligero, lo cual se presta a dudas ya que en todos lados se conoce por agregado de peso ligero aquel que produce un peso ligero. En todo caso, existen algunos concretos ligeros que ni siquiera contienen agregados.
En vista de la dificultad para definirlo, el concreto ligero fue conocido durante muchos años como un concreto cuya densidad superficialmente seca no es mayor a 1,800kg/m3. Por otra parte, con la aplicación en miembros estructurales de concreto reforzado con agregados de peso ligero, la densidad límite tuvo que ser revisada, ya que algunas muestras de concreto hechas para este propósito a menudo daban concretos de densidad (superficialmente secos) de 1,840 kg/m3, o mayores. Esto, sin embargo, es aún concreto ligero dado que resulta todavía bastante más ligero que el concreto común, que usualmente pesa entre los 2,400 y 2,500kg/m3. El concreto ligero se ha utilizado por más de 50 años. Su resistencia es proporcional a su peso, y su resistencia al desgaste por la acción atmosférica es casi como la del concreto ordinario. Con respecto al concreto de arena y la grava tiene ciertas ventajas y desventajas. Sus ventajas están en los ahorros en acero estructural y en los tamaños disminuidos de la cimentación debido a cargas disminuidas y una resistencia y un aislamiento mejores contra el fuego, el calor y sonido. Sus desventajas incluyen un mayor costo (30 a 50 por ciento); la necesidad de más cuidado en la colocación; la mayor porosidad y su mayor contracción por secado.
Los concretos ligeros son concretos de densidades menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. La disminución de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de vacíos en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado grueso. Esta presencia de vacíos ocasiona la disminución de la resistencia del concreto, por lo que muchas veces la resistencia no es la condición predominante para los concretos, y en otros casos se compensa. En construcciones de concreto, el peso propio de la estructura representa una proporción importante en la carga total de la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la consiguiente reducción del tamaño de los distintos elementos estructurales, llegando a los cimientos y al suelo con menores cargas. Básicamente el uso de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas.

CONCRETO PESADO:

Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que varía entre 2.8 a 6 T/m3, a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m3. La fabricación de los cementos pesados se realiza con los cementos Portland normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumétricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas características pueden comprenderse más de 50 elementos. Sin embargo, generalmente sólo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y economía.

Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia mecánica y compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita. También, agregados artificiales como el fósforo de hierro y partículas de acero como subproducto industrial.
La aplicación principal de los concretos pesados la constituye la protección biológica contra los efectos de las radiaciones nucleares. También se utiliza en paredes de bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos, que sirven de contra-peso y en la fabricación de contenedores para desechos radiactivos.

ALGUNOS TIPOS DE CONCRETOS ESPECIALES

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA: 

El concreto que se usa en la construcción presforzada se caracteriza por una mayor resistencia que aquel que se emplea en concreto reforzado ordinario. Se lesomete a fuerzas más altas, y por lo tanto un aumento en su calidad generalmenteconduce a resultados más económicos. El uso de concreto de alta resistenciapermite la reducción de las dimensiones de la sección de los miembros a unmínimo, lograndose ahorros significativos en carga muerta siendo posible quegrandes claros resulten técnica y económicamente posibles. Las objetablesdeflexiones y el agrietamiento, que de otra manera estarían asociados con elempleo de miembros esbeltos sujetos a elevados esfuerzos, pueden controlarsecon facilidad mediante el presfuerzo.La práctica actual pide una resistencia de 350 a 500 kg/cm 2 para el concretopresforzado, mientras el valor correspondiente para el concreto reforzado es de200 a 250 kg/cm2 aproximadamente.Existen otras ventajas. El concreto de alta resistencia tiene un módulo deelasticidad más alto que el concreto de baja resistencia, de tal manera que sereduce cualquier pérdida de la fuerza pretensora debido al acortamiento elásticodel concreto. Las pérdidas por flujo plástico que son aproximadamenteproporcionales a las pérdidas elásticas, son también menores (Referencia 13).Alta resistencia en el concreto presforzado es necesaria por varias razones:Primero, para minimizar su costo, los anclajes comerciales para el acero depresfuerzo son siempre diseñados con base de concreto de alta resistencia. Deaquí que el concreto de menor resistencia requiere anclajes especiales o puedefallar mediante la aplicación del presfuerzo. Tales fallas pueden tomar lugar en losapoyos o en la adherencia entre el acero y el concreto, o en la tensión cerca de losanclajes.Segundo, el concreto de alta resistencia a la compresión ofrece una mayorresistencia a tensión y cortante, así como a la adherencia y al empuje, y esdeseable para las estructuras de concreto presforzado ordinario.Por último, otro factor es que el concreto de alta resistencia está menos expuestoa las grietas por contracción que aparecen frecuentemente en el concreto de bajaresistencia antes de la aplicación del presfuerzo.Para obtener una resistencia de 350 kg/cm2, es necesario usar una relación agua-cemento no mucho mayor de 0.45 en peso. Con el objeto de facilitar el colado, se necesitaría un revenimiento de 5 a 10 cm a menos que se fuera a aplicar el vibrador más tiempo de lo ordinario.

CONCRETO MASIVO:

El concreto masivo es cualquier volumen de concreto con dimensiones lo suficientemente grandes como para exigir que se adopten medidas para hacer frente a la generación de calor de hidratación del cemento y el consecuente cambio de volumen para reducir al mínimo la figuración.
Las propiedades principales del concreto masivo son: Durabilidad, economía, accionestérmicas, Quedando en segundo lugar la resistencia a la compresión. Altas resistencia a la compresión usualmente no son requeridas en los hormigones masivos, existen excepciones.

CONCRETOS SIN SLUMP:

Este concreto es definido también por ACI 116 como: concreto con una consistencia correspondiente a un slump de ¼ pulg. O menos.
Este concreto en estado normal (seco), debe ser lo suficientemente trabajable para ser colocado y consolidado con el equipo que va a ser usado en el trabajo.
Muchas de las reglas básicas que gobiernan las propiedades del concreto estándar son aplicables a este concreto; sin embargo, la medida de la consistencia del concreto estándar difiere de la utilizada en éstos, pues la prueba del cono de Abrams no es práctico para dar un parámetro de éstas características.

CONCRETO ROLADO-COMPACTADO:

Este es un concreto sin slump, y seco que esw compactado mediante un rodillo vibratorio un equipo en forma de una platea de compactación. Este concreto es una mezcla de agregado, cemento y agua; ocasionalmente materiales cementantes como el Fly Ash también puede ser usado. El contenido de cemento varía desde 60 a 360 kg/m3. La mezcla puede ser hrecha con una mezcladora tradicional, o en algunas ocasiones con camiones mezcladores o mixer. Este concreto-rolado-compactado está considerado como el mas rápido y económico método de construcción en presas de gravedad, pavimentos, aeropuertos, caminos rurales, y como sub-bases para caminos y avenidas que luego serán pavimentadas.
Una resistencia a la compresión de 70 a 315 kg/m2 pueden ser obtenidas para concreto-rolado-compactado en proyectos de presas. Los proyectos de pavimentos sin embargo requieren de un diseño a la compresión de aproximadamente 350 kg/cm2. 

El concreto -rolado-compactado debe reunir algunas condiciones para su colocación, por ejemplo, tener suficiente espesor para que la compactación sea uniforme y completa con los equipos usados. Una medida optima del espesor puede ser de 8 a 12 pulg. Cuando va ser colocado y consolidado con equipo convencional de movimiento de tierra o equipos de pavimentos.

SHOTCRETE:

El concreto proyectado (o shotcrete) es un proceso por el cual el concreto es proyectado a alta velocidad sobre una superficie, usando una manguera donde se impulsa mediante aire comprimido, para conformar elementos estructurales o no estructurales en edificaciones. La mezcla que se utiliza para este tipo de hormigón es relativamente seca y se consolida por la fuerza del impacto, desarrollando una fuerza de compresión similar al hormigón normal o al hormigón de alta resistencia, dependiendo de la dosificación usada.

CONCRETO BLANCO:

El cemento blanco es un tipo de cemento portland de un color gris muy claro (blancura mayor del 85%),empleado tanto en piezas prefabricadas como en acabados de suelos y albañilería en general.

CONCRETO COLOREADO:

Concretos cuya formulación incluye pigmentos a base de óxidos metálicos obteniendo un color uniforme en toda la masa del concreto. Cumplen con todos los requisitos de trabajabilidad, comportamiento mecánico y durabilidad del concreto. Se encuentran disponibles a partir de resistencias de 210kg/cm2 en adelante y en colores base: rojo, verde, amarillo y blanco con sus respectivas tonalidades.

CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN CONCRETO:

Se considera un buen concreto aquel que tiene durabilidad, es decir, que puede soportar sin deteriorarse las condiciones por las que ha sido proyectado durante el período de servicio de la estructura de la que forma parte. 

Las características del concreto se pueden dividir en dos grupos: 

*Características del concreto fresco, mientras está en estado plástico. 

*Características del concreto endurecido. 

CONCRETO FRESCO: 

Al pedir el concreto se exige de éste una serie de condiciones según el tipo de obra donde se utilizará. Si para ésta obra el hormigón resulta manejable, transportable y fácilmente colocable, sin perder homogeneidad. Diremos que el hormigón es dócil. 

CONCRETO ENDURECIDO: 

Como ya se ha dicho, un concreto será bueno si es durable. La durabilidad expresa la resistencia al medio ambiente.
La impermeabilidad, directamente relacionada con la durabilidad, se consigue con la compactación, relación agua/cemento adecuada y el curado convenientes, según el sitio donde se encuentra la obra.
El asaio de resistencia es el más común de los aplicados al hormigón y constituie un índice de su cualidad. Por norma general un hormigón de resistencia elevada es un buen hormigón, si bien se debe tener en cuenta otros aspectos como el contenido de cemento y la relación agua/cemento.