Hidratación del Cemento y Curado del Concreto

Hidratación del cemento y curado del concreto El curado del concreto no es simplemente una cuestión de endurecimiento del concreto a medida que se seca. De hecho, es justo lo contrario. El cemento Portland es un material hidráulico. Es decir, requiere agua para el curado y, de hecho, puede curar completamente hasta un estado endurecido incluso si está completamente sumergido en agua. El cemento Portland es anhidro, no contiene agua ni humedad en absoluto. En el momento en que entra en contacto con el agua, tiene lugar una reacción química en la que se forman nuevos compuestos. Esta reacción se llama hidratación del cemento. La tasa de hidratación varía con la composición del cemento, la finura de las partículas de cemento, la cantidad de agua presente, la temperatura del aire y la presencia de aditivos. Si el agua de mezcla se seca demasiado rápido antes de que el cemento se haya hidratado por completo, el proceso de curado se detendrá y el concreto no se endurecerá hasta alcanzar la resistencia prevista. El curado se reanudará si se introduce más agua, pero a un ritmo más lento. La hidratación ocurre más rápidamente a temperaturas del aire más altas. La hidratación del cemento también genera calor. Este calor de hidratación puede ser útil durante la construcción en climas fríos y potencialmente dañino durante la construcción en climas cálidos. La reacción química entre el agua y el cemento primero forma una pasta que debe cubrir completamente cada partícula de agregado durante la mezcla. Después de un tiempo, la pasta comienza a endurecerse o fraguar, y después de unas pocas horas ha perdido su plasticidad por completo. Sin embargo, la velocidad de este fraguado no es la misma que la velocidad de endurecimiento. Un cemento de alta resistencia temprana Tipo III puede fraguar aproximadamente al mismo tiempo que un cemento de uso general Tipo I, pero el Tipo III se endurece y desarrolla resistencia a la compresión más rápidamente después de haber fraguado.

El concreto normalmente cura a su máxima resistencia de diseño en 28 días. El curado es más lento en climas fríos y, a temperaturas inferiores a 40 °F, el concreto puede dañarse fácil y permanentemente si no se protege adecuadamente. El concreto debe mantenerse húmedo durante varios días después de colocarlo para permitir que el cemento portland en la mezcla se cure y se endurezca adecuadamente. El concreto que no se mantiene húmedo alcanza solo alrededor del 50% de su resistencia de diseño. La Figura 2-19 muestra las diferencias en la resistencia del concreto para varios períodos de curado húmedo. Si se mantiene húmedo durante al menos tres días, alcanzará aproximadamente el 80 % de su resistencia de diseño y, durante siete días, el 100 % de su resistencia de diseño. Si el concreto se mantiene húmedo durante todo el período de curado de 28 días, alcanzará más del 125 % de su resistencia de diseño.

ENCOFRADO Y REFUERZO

El encofrado se utiliza para dar forma a la mezcla de hormigón fluido y mantenerla en su lugar mientras se cura. Debe ser lo suficientemente fuerte para soportar la presión de la mezcla húmeda, que puede ejercer una fuerza considerable hasta que comienza a endurecerse y mantener su propia forma. El refuerzo se usa para agregar resistencia a la tracción al concreto y para ayudar a resistir el agrietamiento por contracción.

Materiales de encofrado

La madera aserrada y la madera contrachapada se utilizan para construir formas o moldes para contener la mezcla de hormigón y darle forma. Por lo general, se utilizan 2 x 4, 2 x 6 o 2 x 8 para la forma o molde real, y 1 x 2, 1 x 4 o 2 x 4 para estacas y abrazaderas para mantenerlo en su lugar. Borde de paisaje de metal o 1/4 pulg. Se puede usar madera contrachapada o aglomerado para formar bordes de losa curvados. La madera contrachapada utilizada para formar curvas se doblará más fácilmente si se corta en tiras perpendiculares a la veta frontal en lugar de a lo largo de la veta. Los tableros de moldaje no deben tener agujeros, grietas, nudos sueltos ni otros defectos que puedan reducir la resistencia o estropear la superficie acabada.

Cualquier tipo de madera que sea recta y lisa se puede usar para encofrados temporales que se quitarán cuando el concreto esté curado. El pino amarillo, el abeto o el abeto de grado n.° 2 o n.° 3 son tablas de encofrado buenas y resistentes. La madera verde funciona mejor que la madera secada al horno, que se hinchará cuando absorba el agua de la mezcla de concreto. Los encofrados que son demasiado absorbentes también reducen la calidad del concreto al eliminar demasiada agua de la mezcla y dejar una humedad insuficiente para el curado del cemento. La madera contrachapada para los encofrados debe ser de tipo exterior con chapas de cara de grado B. Para encofrados o listones divisorios que permanecerán en su lugar, use secoya, cedro, ciprés o madera que haya sido tratada a presión con un conservante químico. Cubra la madera de secoya, ciprés o cedro con un sellador transparente para protegerla de los álcalis del concreto fresco. La madera tratada a presión no requiere sellador.

Refuerzo de hormigón

El refuerzo de acero ayuda a controlar la contracción natural que ocurre cuando el concreto cura y se seca, y hace que el concreto sea más fuerte y menos propenso a agrietarse. Hay dos tipos básicos de acero de refuerzo: barras y mallas (Figura de abajo).

Barras de refuerzo: Las barras de refuerzo varían en tamaño desde 1⁄4 pulg. a 1 pulg. de diámetro y tienen crestas en la superficie para proporcionar una mejor unión con la pasta de hormigón. Las barras de refuerzo se numeran de acuerdo con su diámetro en octavos de pulgada. Una barra n.° 3, por ejemplo, tiene 3/8 de pulgada de diámetro, una barra n.° 4 tiene 4/8 de pulgada o 1/2 pulgada, una barra n.° 5 tiene 5/8 de pulgada, y así sucesivamente. Las barras de refuerzo se utilizan para hormigón que soporta cargas pesadas, como cimientos y muros de cimentación, losas y columnas. Hay varios tipos diferentes de acero que se utilizan para fabricar barras de refuerzo, y hay dos grados comunes, el grado 60 y el grado 40. El grado 60 tiene un límite elástico más alto y es requerido por los códigos de construcción para algunas aplicaciones.

Malla de refuerzo: La malla de refuerzo está hecha de alambres de acero tejidos o soldados en una cuadrícula de cuadrados o rectángulos. Los cables suelen ser de calibre 6, 8 o 10 y pueden tener superficies lisas o deformadas. La malla de refuerzo viene en rollos y esteras y se usa principalmente en trabajos planos como aceras, patios y entradas de vehículos. Para la mayoría de los trabajos residenciales, la malla de calibre 10 de 6 pulg. 6 pulg. brinda la resistencia adecuada y distribuye las tensiones de contracción para minimizar el agrietamiento.

DISEÑO DE CIMIENTOS DE CONCRETO

En determinados tipos de construcciones, es factible la construcción de cimientos de concreto (sin refuerzo), o de concreto ciclópeo, esto, en términos generales se puede realizar cuando la resistencia del terreno es buena (lomerío) y las cargas son bajas (edificios de pocos niveles), en estos casos el cimiento sirve más como anclaje de la estructura en el terreno, que como medio de transmisión de cargas. En estos casos lo que rige el diseño es la fuerza cortante que transmite la estructura dentro del cimiento, para que el cimiento no falle por cortante, debe tener la profundidad (peralte) suficiente para desarrollar este esfuerzo, y la forma para absorber la línea de esfuerzos cortantes (45°); por lo cual su forma debe ser cuadrada o rectangular, por lo que es necesario dimensionar la base y la profundidad con las siguientes ecuaciones:

El Dimensionamiento de Elementos de Concreto Reforzado

El procedimiento de dimensionamiento tradicional, basado en esfuerzos de trabajo, consiste en determinar los esfuerzos correspondientes a acciones interiores obtenidas de un análisis elástico de la estructura, bajo sus supuestas acciones de servicio. Estos esfuerzos se comparan con esfuerzos permisibles, especificados como una fracción de las resistencias del concreto y del acero. Se supone
que así se logra un comportamiento satisfactorio en condiciones de servicio y un margen de seguri-
dad razonable.

El factor de seguridad de los elementos de una estructura dimensionados por el método de esfuerzos de trabajo no es uniforme, ya que no puede medirse en todos los casos el factor de seguridad por la relación entre las resistencias de los materiales y los esfuerzos permisibles. En otras palabras, la relación entre la resistencia del material y los esfuerzos de trabajo no siempre es igual a la relación entre la resistencia del elemento y su solicitación de servicio.

El procedimiento más comúnmente utilizado en la actualidad es el denominado método plástico, de resistencia o de resistencia última, según el cual los elementos o secciones se dimensionan para que tengan una resistencia determinada.

El procedimiento consiste en definir las acciones interiores, correspondientes a las condiciones de servicio, mediante un análisis elástico y multiplicarlas por un factor de carga, que puede  ser constante o variable según los distintos elementos, para así obtener las resistencias de dimensionamiento. El factor de carga puede introducirse también incrementando las acciones exteriores y realizando después un análisis elástico de la estructura. El dimencionamiento se hace con la hipótesis de  comportamiento inelástico.

Características, Acción y Respuesta de los Elementos de Concreto.

El objeto del diseño de estructuras consiste en determinar las dimensiones y características de los elementos de una estructura para que ésta cumpla cierta función con un grado de seguridad razonable, comportándose además satisfactoriamente una vez en condiciones de servicio. Debido a estos requisitos es preciso conocer las relaciones que existen entre las características de los elementos de una estructura (dimensiones, refuerzos, etc.), las solicitaciones que debe soportar y los efectos que dichas solicitaciones producen en la estructura. En otras palabras, es necesario conocer las características acción-respuesta de la estructura estudiada.

Las acciones en una estructura son las solicitaciones a que puede estar sometida. Entre éstas se  encuentran, por ejemplo, el peso propio, las cargas vivas, las presiones por viento, las aceleraciones por sismo y los asentamientos. La respuesta de una estructura, o de un elemento, es su comportamiento bajo una acción determinada, y puede expresarse como deformación, agrietamiento, durabilidad, vibración. Desde luego, la respuesta está en función de las características de la estructura, o del elemento estructural considerado.

Si se conocen las relaciones para todas las combinaciones posibles de acciones y características  de una estructura, se contará con una base racional para establecer un método de diseño. Este tendrá por objeto determinar las características que deberá tener una estructura para que, al estar sometida a ciertas acciones, su comportamiento o respuesta sea aceptable desde los puntos de vista de seguridad frente a la falla y de utilidad en condiciones de servicio.

En los procedimientos de diseño, el dimensionamiento se lleva a cabo normalmente a partir de las aciones interiores, calculadas por medio de un análisis de la estructura. Debe notarse que, para diseñar satisfactoriamente no siempre es necesario obtener las acciones interiores inducidas por las exteriores.

Las principales acciones interiores que actúan en las  estructuras las podemos enumerar en: a)  compresión, b) tensión, c) torsión y, d) cortante. La compresión en elementos estructurales casi nunca se presenta sola, sino con tensión, combinación a la que se le denomina flexión; y para térmi- nos de análisis a la compresión sola se le denomina carga axial: asimismo, en los diversos elementos estructurales se pueden presentar muchas combinaciones.

En el siguiente cuadro se enumeran los elementos estructurales más importantes y las acciones principales que se presentan en ellos:

La primera condición que debe satisfacer un diseño es que la estructura resultante sea  lo suficientemente resistente. En términos de las características acción-respuesta, se puede definir la resistencia de una estructura o elemento a una acción determinada como el valor máximo que dicha acción puede alcanzar. Una vez determinada la resistencia a cierta acción, se compara este valor máximo con el valor correspondiente bajo las condiciones de servicio. De esta comparación se origina el concepto de factor de seguridad o factor de carga. De un modo rudimentario, éste puede definirse como el cociente entre la resistencia y el valor estimado de la acción correspondiente en condiciones de servicio.

Para tener una idea más clara sobre la relación acción-respuesta de los elementos estructurales,  en la siguiente ilustración se presenta la gráfica de esfuerzo deformación de una viga en voladizo. Se pueden distinguir cuatro etapas en el comportamiento del voladizo:

a) Una etapa inicial elástica, en la que las cargas son proporcionales a las deformaciones. Es fre- cuente que bajo las condiciones permanentes de servicio (excluyendo las cargas de corta duración  como el viento o sismo), la estructura se encuentre en esta etapa. La carga de servicio se ha marcado  en la figura como Ps y la deformación correspondiente como as.
b) Una tapa intermedia en la que la relación carga-deformación ya no es lineal, pero en que la  carga va creciendo.

c) Una etapa plástica, en la que se producen deformaciones relativamente grandes para incrementos pequeños o nulos de las cargas. La resistencia Pr, se encuentra en esta etapa. Debido a la  forma de la curva, es difícil establecer cuál es la deformación correspondiente a la resistencia.

De la ilustración se puede definir el factor de seguridad como el cociente Pr/Ps. La estructura  tendrá una resistencia adecuada, si este factor es mayor que un valor predeterminado considerado  como aceptable.

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

Una construcción u obra puede concebirse como un sistema, entendiéndose por sistema un conjunto de subsistemas y elementos que se combinan en forma ordenada para cumplir con una determinada función. Un edificio, por ejemplo, está integrado por varios subsistemas: el de los elementos arquitectónicos para encerrar espacios, el estructural, las instalaciones eléctricas, las sanitarias, las de acondicionamiento de aire y los elevadores, Todos estos subsistemas interactúan de manera que en su diseño debe tenerse en cuenta la relación que existe entre ellos. Así, no puede confiarse que el lograr la solución óptima para cada uno de ellos conduzca a la solución óptima para el edificio en su conjunto.

Una estructura puede concebirse como un sistema también, es decir, como un conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función dada, que puede ser: salvar un claro, como en los puentes; encerrar un espacio, como sucede en los distintos tipos de edificios; o contener un empuje, como en los muros de contención, tanques o silos. La estructura  debe cumplir la función a la que está destinada con un grado razonable de seguridad y de manera  que tenga un comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio. Además, deben  satisfacerse otros requisitos, tales como mantener el costo dentro de límites económicos y satisfacer determinadas exigencias estéticas.

PILOTES DE TUBO LLENOS DE CONCRETO

Los pilotes de tubo llenos de concreto son pilas de concreto simple o reforzado colado in s/tu. Para formarlas se usa    un barrenador grande o se excava un pozo a mano hasta llegar a un estrato resistente adecuado que se llena con concreto. Por esta razón, también se les denomina pilotes o pilas perforados.

■ Pilote de tubo lleno con concreto 1.

■ El refuerzo en la parte superior del pozo suministra una resistencia adicional a la flexión causada por las fuerzas laterales o por una carga excéntrica en la columna. 2.

■ La perforación es de un diámetro de 760 mm (2'-6") o mayor para permitir la inspección del fondo. 3.

■ Puede reú[uerirse una carcasa temporal para impedir el paso del agua, la arena o el relleno suelto proveniente del pozo durante la excavación. 4.

■ La base del pilote de tubo puede ampliarse en forma de campana para aumentar el área de contacto y resistir la elevación del suelo. La campana puede excavarse a mano o mediante un aditamento de cuchillas retráctiles. 5.

■ Estrato de suelo o de roca. 6.

■ Los pilotes de tubo con casú[uillo se perforan hasta un estrato de roca sólida para ol/tener mayor apoyo por fricción. 7.

■ Los pilotes de tubo para roca son pilotes con casquillo que tienen un núcleo de perfil H de acero dentro de una carcasa tubular llena de concreto. 8.

LOSAS DE CONCRETO NIVELADAS

Una losa de concreto puede colocarse a rivel horizortal, o cerca del mismo, para servir como ur sistema combinado de piso y de cimentaciór. El uso adecuado de ura losa de concreto para este uso depende de la ubicación geográfica. de la topografía y de las características del suelo en el sitio, y del diseño de la superestructura.

Las losas de concreto niveladas requieren el apoyo de una base de suelo nivelada, estable, uniformemente densa o apropiadamente compactada que no contenga materia orgánica. Cuando se coloca sobns un suelo de baja capacidad de carga o sobre suelos altamente compresibles o expansivos, este tipo de losa debe diseííarse como una losa o una carpeta de cimentación, lo que requiere un análisis y un diseño por parte de un ingeniero especializado en estructuras.

● Espesor de losa mínimo de 100 mm (4"); el espesor requerido depende del uso esperado y de las condiciones de carga. 1.
● La malla de refuerzo que se coloca ligeramente más arriba de la mitad del peralte de la losa controla los esfuerzos térmicos, el agrietamiento por contracción y los ligeros movimientos diferenciales del lecho del suelo: puede requerirse una parrilla de varillas de refuerzo si las losas sustentan cargas de piso mayores c[ue lo normal.  2.
● Puede aíiadirse a la mezcla de concreto un aditivo de fibras de vidrio, acero o de polipropileno para reducir el agrietamiento por contracción.
● Los aditivos de concreto pueden aumentar la dureza superficial y la resistencia a la abrasión. 
● Barrera contra la humedad de polietileno de 0.15 mm (6 milésimas). 3.
● El American Concrete Institute recomienda que se coloque una capa de arena de 51 mm (2") sobre la barrera contra la humedad para absorber el agua en exceso proveniente del concreto durante el curado. 4.
● Embasamiento de grava o de piedra triturada para evitar el ascenso capilar del agua subterránea; mínimo 100 mm (4"). 5.
● Base de suelo estable y uniformemente densa; puede requerirse compactación para aumentar la estabilidad del suelo, la capacidad de sustentar cargas y la resistencia a la penetración del agua. 6.

Pueden crearse o construirse tres tipos de juntas con objeto de acomodar el movimiento en el plano de una losa de concreto nivelada: juntas de aislamiento, juntas de construcción y juntas de control.

Juntas de aislamiento
También llamadas juntas de expansión, las juntas de aislamiento permiten la existencia de movimiento entre una losa de concreto y las columnas y muros adyacentes de un edificio. 7.

Juntas de construcción
Para tener un lugar donde la construcción se detenga para continuar posteriormente, se usan juntas de construcción. Estas juntas, que también sirven como juntas de aislamiento o de control, pueden acuñarse o enclavijarse para evitar el movimiento diferencial vertical de las secciones contiguas de la losa. 8.

Juntas de control
Para crear líneas de fragilidad, de modo que el agrietamiento que pueda resultar de los esfuerzos de tensión se presente a lo largo de líneas previamente determinadas, se colocan juntas de control. Estas juntas de control van espaciadas en el concreto expuesto de 4570 a 6100 mm (15' a 20') centro a centro, o siempre que se requiera fragmentar una losa con forma irregular en secciones cuadradas o rectangulares. 9.

Se requieren zapatas aisladas o integradas para transmitir cargas desde la superestructura superior al suelo de la cimertación.

Se requieren zapatas aisladas o integradas para transmitir cargas desde la superestructura superior al suelo de la cimertación.

● Recubrimierto mírimo de 64 mm (2 1/2"). 10.
● Aislamiento perimetral. 11.
● Ductos de aire aislados. 12.

● Recubrimiento de 40 a 75 mm (1 1/2" a 3"). 13.
● Tubería de cobre o de polibutilero; prevenga elmovimiento si los tubos atraviesan juntas de construcción. 14.
● Aislamiento recomendado para el patío inferior de la losa. 15.

● El aislamiento espumado de las tuberías de plástico aisla las tuberías de abastecimiento de agua y de aguas grises de la losa de concreto. 16.

●  Chaflán o borde con radio 17.
●  Barra del vuelo del escalón; poner revestimiento de 36 mm (1 1/2") 18.
● Espesor mínimo de 100 mm (4") 19.
● Junta de expansión o de construcción 20.
● Use dovelas revestidas o una curia de cortante para evitar el movimiento vertical diferencial. 21.

● Para aberturas de losa mayores que 305 mm (12"), coloque una segunda capa de malla de alambre de refuerzo de 610 mm (2'-0") en todos los lados de la abertura. 22.

PILAS - ESPESOR DEL SELLO DE CONCRETO EN CAJONES ABIERTOS .

Ateriormente mencionamos que, antes de achicar el cajón, se coloca un sello de concreto en el fondo del mismo (figura 10.33) y se deja algo de tiempo para el curado. El sello de concreto debe ser suficientemente grueso para resistir una fuerza hidrostática hacia arriba desde su fondo después de que el achique se concluya y antes de que el concreto llene el cajón. Con base en la teoría de la elasticidad, el espesort, de acuerdo con Teng (1962), es

FIGURA 10.33 Cálculo del espesor del sello par un cajón abierto.

 y

De acuero con la figura 10.33, el valor de q en las Ecs. (10.48) y (10.49) se aproxima como

donde γc= peso específico del concreto

El espesor del sello calculado con las ecuaciones (10.48) y (10.49) será suficiente para protegerlo contra el agrietamiento inmediatamente despueés del achique. Sin embargo, otras dos condiciones deben también revisarse por seguridad.

1. Revisión del cortante perimetral en la cara de contacto del sello y el cajón.

De acuero con la figura 10.33, la fuerza neta hidrostática hacia arriba en el fondo del sello es AiHγw - Aitγc( donde Ai =  π(Ri)^2 para cajones circulares y Ai = LiBi para cajones rectangulares). El cortante perimetral desarrollado es entonces

2 Revisión por flotación

Si el cajón está completamente achicado, la fuerza de flotación hacia arriba, Fu. es

Si Fd > Fu, el cajón está seguro por flotación. Sin embargo, si Fd < Fu, achicar por completo el cajón será inseguro. Por esta razón, el espesor del sello debe incrementarse en  Δt [más allá del espesor calculado al usa la Ec. (10.48) o (10.49)] o

PILAS: OTRAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y LA MEZCLA DE CONCRETO.

Para el diseño de pilas perforadas ordinarias sin ademado, es deseable siempre una cantidad mínima de refuerzo vertical de acero. El refuerzo mínimo es 1% del área total de la sección transversal de la pila. En California, se usa una jaula de refuerzo con longitud de aproximadamente 12 pies (3.65 m) en la parte superior del pilote y no se proporciona ningún refuerzo en el fondo Este procedimiento ayuda en el proceso de construcción porque la jaula se coloca después de que se completó la mayor parte del colado del concreto.

Para pilas perforadas con refuerzo nominal, la mayoría de los reglamentos de construcción sugieren usar una resistencia de diseño para el concreto fc del orden de f'c/4. Para el diámetro mínimo de la pila se tiene entonces

Dependiendo de las condiciones de carga, el porcentaje de refuerzo es a veces muy alto. En ese caso, se considera el uso de una sola sección laminada de acero en el centro de la pila (figura 1O.5b). En ese caso,

Cuando se usa un ademado permanente de acero para la construcción en vez de una sección laminada central de acero (figura 10.5a), se usa la ecuación (10.2). Sin embargo,fs para el acero debe ser del orden de 0.4fs.

Si las pilas perforadas van a ser sometidas a cargas de tensión, el refuerzo debe estar presente sobre toda la longitud de la pila.


Diseño de la mezcla de concreto
El diseño de mezclas de concreto para pilas perforadas no es muy diferente al usado para otras estructuras de concreto. Cuando se usa una parrilla de refuerzo, debe tomarse en cuenta que el concreto fluya a través del refuerzo. En la mayoría de los casos, un revenimiento del concreto de aproximadamente 6 pulgs (150 mm) se considera satisfactorio. El tamaño máximo de los agregados debe limitarse a aproximadamente 0.75 pulg (20 mm).

FIGURA 10.6 Resultados de pruebas de carga en una pila perforada en Houton, Texas: (a) perfil del suelo (b) curvas carga-desplazamiento. (c) curvas de distribución de la carga en varias etapas de la carga.

Pilotes de Concreto y sus Caraterísticas.

Los pilotes de concreto se dividen en dos categorías: (a) pilotes prefabricados y (b) colados in situ. Los prefabricados se preparan usando refuerzo ordinario y son cuadrados u octagonales en su sección transversal (figura 9.3). El refuerzo se proporciona para que el pilote resista el momento flexionante desarrollado durante su manipulación y transporte, la carga vertical y el momento flexionante causado por carga lateral. Los pilotes son fabricados a las longitudes deseadas y curados antes de transportarlos a los sitios de trabajo.

FIGURA 9.3 Pilotes prefabricados con refuerzo ordinario

Los pilotes prefabricados también son presforzados usando cables de presfuerzo de acero de alta resistencia.

La resistencia última de esos cables es de aproximadamente 260 ksi ( = 1800 MN/m2). Durante el colado de los pilotes, los cables se pretensan entre 130-190 ksi (= 900 - 1300 MN/m2) y se vierte concreto alrededor de ellos. Después del curado, los cables se recortan produciéndose así una fuerza de compresión en la sección del pilote. La tabla D.3 da información adicional sobre pilotes de concreto presforzado con secciones transversales cuadradas y octagonales.

Los pilotes colados in situ se construyen perforando un agujero en el terreno y llenándolo con concreto. Varios tipos de pilotes de concreto colados in situ se usan actualmente en la construcción y la mayor parte fueron patentados por sus fabricantes. Esos pilotes se dividen en dos amplias categorías: (a) ademados y (b) no ademados. Ambos tipos tienen un pedestal en el fondo.

Los pilotes ademados se hacen hincando un tubo de acero en el terreno con ayuda de un mandril colocado dentro del tubo. Cuando el pilote alcanza la profundidad apropiada, se retira el mandril y el tubo se llena con concreto. Las figuras 9.4a, 9.4b, 9.4c y 9.4d muestran algunos ejemplos de pilotes ademados sin pedestal.

La tabla 9.1 da información adicional sobre los pilotes ademados. La figura 9.4e muestra un pilote ademado con un pedestal, consistente en un bulbo de concreto expandido que se forma dejando caer un martillo sobre el concreto fresco.

Las figuras 9.4f y 9.4g son dos tipos de pilote sin ademe, uno con pedestal y el otro sin él. Los pilotes no ademados se hacen hincando primero el tubo a la profundidad deseada y llenándolos con concreto fresco. El tubo se retira gradualmente.

Las cargas admisibles para pilotes de concreto colados in situ se dan por las siguientes ecuaciones.

FIGURA 9.4  Pilotes de concreto colados in situ

TABLA 9.1  Descripciones de los pilotes colados en el lugar mostrados en la figura 9.4.

 TABLA D.3a Pilotes de concreto presforzado típicos.(unidades inglesas)

 TABLA D.3b Pilotes de concreto presforzado típicos (unidades IC)

Revenimientos más usuales del Concreto.

Se utiliza para medir la consistencia del concreto.

El concreto debe ser fabricado para tener siempre una trabajabilidad, consistencia y plasticidad adecuadas a las condiciones de trabajo.

Se entiende por trabajabilidad la medida de lo fácil que  resulta colocar, compactar y darle acabado al concreto.

La consistencia es la capacidad del concreto fresco para fluir.

Figura 4-29. El molde para hacer la prueba del revenimiento tiene las siguientes medidas.

Figura 4-30. Paso 1. Se coloca el molde en una superficie horizontal. Paso 2. Se vacía en él la mezcla cuya plasticidad se desea clasificar. en tres capas de igual espesor.

 Figura 4-31. Se pica 25 veces con una varilla para mezclar la segunda capa con la
primera y la tercera capa con la segunda.

Figura 4-32. Paso 3. Se enrasa el concreto a nivel de la base superior del molde.

Figura 4-33. Paso 4. Se saca el molde cuidadosamente hacia arriba.

Figura 4-34. Paso 5. La diferencia en centímetros entre la altura del molde y la altura final de la mezcla, es lo que se denomina revenimiento.

La plasticidad determina la facilidad demoldear el concreto

El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. El concreto de consistencia plástica no se desmorona, sino que fluye como líquido viscoso sin segregarse.

La consistencia se mide en números, que determinan los asentamientos de las mezclas en condiciones o ensayos similares; este ensayo es el revenimiento.

Tabla 4.4. Revenimientos más usuales

Nota: La prueba de revenimiento deberá iniciarse dentro de los siguientes cinco minutos a la obtención de la muestra y se deberá completar en dos minutos, debido a que el concreto pierde revenimiento con el tiempo.

La prueba se realiza con un molde metálico, de 30 cm de altura, 10 cm en su base superior y 20 cm en su base de apoyo (llamado cono Abrams).

Se requieren distintos revenimientos para los diversos tipos de construcción con concreto.

Debemos considerar que para dar un revenimiento mayor se tiene que agregar agua a la mezcla y por lo tanto, también tendremos que agregar cemento para mantener la relación recomendable. En la tabla 4.4 se presentan los revenimientos más usuales según la clase de obra a que se destine el concreto.

Figura 4-35. Las revolvedoras o mezcladoras tienen capacidades de medio,uno, dos ó tres sacos.

Figura 4-36. Los motores pueden ser a base de gasolina, diesel o eléctricos.

La fabricación del concreto hecho en obra sólo se recomienda para obras pequeñas, para completar los colados o cuando no existe la posibilidad de concreto premezclado.

El uso de la mezcladora o trompo es útil cuando los volúmenes de concreto, y por lo tanto el control de calidad son mayores.

El concreto llamado premezclado es aquel que se elabora en plantas, cuyo control de calidad es estricto y se surte por medio de camiones que transportan el concreto, comúnmente llamados ollas. Los volúmenes mínimos son de5m3.

Para asegurarse de que los componentes estén combinados en una mezcla homogénea se requiere esfuerzo y cuidado. La secuencia de carga de los ingredientes en la mezcladora representa un papel importante en la uniformidad del producto terminado. Es preferible que el cemento se cargue junto con otros materiales, pero debe entrar después de que aproximadamente 10% del agregado haya entrado en la mezcladora.

El agua debe entrar primero en la mezcladora y continuar fluyendo mientras los demás ingredientes se van cargando, y debe terminar de introducirse dentro del 25% inicial del tiempo de mezclado. Así, la calidad del agua necesaria para cada mezcla se debe medir conforme a la especificación, antes del proceso.

El tiempo de mezclado para una mezcladora con una capacidad de un saco es aproximadamente un minuto y 15 segundos, y nunca será menor de 50 segundos ni mayor de 90 segundos; sin embargo, este tiempo variará según las condiciones de la mezcladora. El tiempo de mezclado debe medirse a partir del momento en que todos los ingredientes estén dentro de la mezcladora.

Utilización del concreto e impacto ecológico.

En los últimos años, la humanidad está tomando conciencia de lo que representa un medio ambiente sano.

La era industrial y los progresos tecnológicos han cobrado un alto precio, en detrimento del mundo en que vivimos. Cada día que pasa, la contaminación ambiental se hace más alarmante.

El verdadero aporte que la industria del cemento puede realizar para mejorar nuestro ambiente consiste en la utilización de los hornos de fabricación de clínker para eliminar de una manera segura y definitiva una gran cantidad de residuos, tanto municipales como industriales. Podemos citar entre éstos aceites y solventes usados, residuos municipales, llantas, plásticos, finos de coque, residuos hospitalarios, aserrín y viruta demadera, residuos de coco, subproductos de la industria química, cáscara de arroz, etc. Su utilización reduce el consumo de combustible fósil no renovable.

El cemento es un producto muy útil para nuestra sociedad, con él se construyen caminos, viviendas, aeropuertos, puentes, y también es necesario para construir plantas de tratamientos de aguas residuales, drenajes y acueductos que deben hacerse en nuestro país.

La protección del medio ambiente es algo que ha trascendido las fronteras de los países, y el alejar los residuos o las fuentes contaminantes de nuestro estado, o de nuestro país, no resuelve el problema.

Figura 4-7. Puesto que es imposible detener la actividad industrial, se han creado acciones tendientes a minimizar la contaminación del cemento en su proceso de fabricación, y el material en sí, para proteger el medio ambiente.

La destrucción de la capa de ozono, el efecto de invernadero en el planeta y la lluvia ácida no son producto de un solo país o región. Tampoco sus consecuencias van a producir un impacto solamente sobre aquellos que lo generaron.

Se ha demostrado en varias partes del mundo, de una manera concluyente, que los hornos de cemento no sólo son efectivos para destruir residuos como los incineradores más eficientes, sino que debido a varios aspectos de la tecnología demanufactura del cemento, esta alternativa es más beneficiosa para el medio ambiente.

Aquí es donde la industria del cemento se verá enfrentada a un reto y tendrá una oportunidad. El reto de abastecer su producto, imprescindible para sostener nuestro crecimiento, y la oportunidad de que podamos usar sus instalaciones para destruir y confinar gran cantidad de residuos peligrosos, prestando de estamanera un doble servicio aMéxico y al medio ambiente global. Por otro lado, los componentes (agregados) de origen natural, -como lo es el cemento- para elaborar el concreto, no se oponen a la naturaleza, es decir, no contaminan. Se menciona al principio de esta obra, que el hombre imitaba a la naturaleza al fabricar el concreto, semejante a la roca.

Control de calidad del Concreto.

En la fabricación de cemento se lleva un riguroso control. El agua y los agregados participan también en la elaboración del concreto; su selección, aplicación y cuidado determinan un buen resultado.

Para obtener la garantía de que el concreto sea de buena calidad, no se deberá usar la mezcla que haya sobrado o endurecido en elementos estructurales; sólo se podrá usar para firmes. No agregar agua a la mezcla elaborada.

Procurar limpiar la duela o los tablones donde se preparó el concreto o mortero antes de su secado total, ya que una vez endurecido es más difícil. Así se podrá utilizar la superficie para otros mezclados.

Figura 4-20. Paso 1. Preparar la superficie donde se hará la mezcla, libre de basura y polvo. Si es de madera (duela o tablones), se impermeabilizará con diesel o aceite quemado, o cualquier producto que nos dé ese resultado. Una capa de concreto pobre, bien apisonado, a nivel, ya fraguado, es una buena base para hacer concreto o mortero.

Figura 4-21 Paso 2. Se extiende la arena.
Figura 4-22. Paso 3. Se vierte el cemento, mezclándolo con la arena, hasta obtener un color uniforme.

Figura 4-23. Paso 4. Después de mezclar perfectamente la arena y el cemento, se extenderá la mezcla obtenida, y se añadirá la grava.
Figura 4-24. Paso 5. Se mezclarán hasta obtener una capa uniforme.

Figurea 4-25. Paso 6. Se abrirá un cráter.
Figura 4-26. Paso 7. Se añadirá el agua únicamente la nece- saria.

Figura 4-27. Paso 8. Se derrumbarán las orillas del cráter, mezclándolo todo de un lado a otro, hasta que la mezcla tenga un color uniforme.
Figura 4-28. Paso 9. No se dejará pasar más de 20 o 30 minutos, porque el concreto fragua. No se agre- gue más agua.


El concreto, elaborado manual y mecánicamente o en plantas premezcladoras, requiere otros cuidados adicionales como son revenimiento, vibrado, fraguado, curado, aditivos, protección del clima, etcétera.

Esta es la secuencia para la elaboración de un concreto de calidad:

• Relación agua/cemento correcta según la elección de la
resistencia.

• Selección de los agregados, por sus pesos y densidades.

• Aplicación de las proporciones de los agregados, para una mezcla más densa, según lo que establecen las tablas 4.1, 4.2 y 4.3.

• Cuidado de las proporciones de los ingredientes para obtener la fluidez necesaria para el colado requerido (revenimiento).

La elaboración del concreto se ejecuta por medio manual, mecánico o premezclado (de planta). Aunque el concreto hecho en obra manualmente, es el más común, económico y de fácil elaboración, no por ello se dejarán de observar consejos prácticos para el buen éxito de su elaboración. Dependiendo del volumen del concreto que se vaya a utilizar se requerirán menores o mayores recursos humanos y materiales, así como su control.