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martes, 22 de febrero de 2011

Sistema de Entrepiso de Losa Plana, sin Vigas.

El entrepiso de losa plana que se muestra en la figura, frecuentemente usado en edificaciones más cargadas (como bodegas), es similar al sistema de entrepiso de placa plana, pero utiliza mayores espesores de placa alrededor de las columnas, al igual que columnas acampanadas en la parte superior para reducir los esfuerzos y aumentar la resistencia en las zonas de apoyo. La elección entre éstos y otros sistemas de entrepiso y cubierta depende de requisitos funcionales, cargas, luces y espesores permisibles de elementos, al igual que de factores económicos y estéticos.

Cuando se requieren luces libres largas para cubiertas, se pueden utilizar cascarones de concreto que permiten el uso de superficies extremadamente delgadas, a menudo más delgadas que una cáscara de huevo.

La cubierta en placa plegada se puede construir fácilmente ya que está compuesta de superficies planas. Estas cubiertas se han utilizado para luces de 200 pies y más. Los cascarones cilíndricos de la figura 1.6 son también fáciles de construir debido a su curvatura simple y uniforme; su comportamiento estructural y el rango de luces y cargas son similares a los del sistema de placa plegada.




FIGURA Sistema de entrepiso de Losa plana, sin Vigas pero con mayores espesores de placa alrededor de las columnas y columnas acampanadas en la parte superior para absorber concentraciones locales de fuerzas.

Concreto, Concreto Reforzado, Concreto Preezforzado.


El concreto es un material semejante a la piedra que se obtiene mediante una mezcla cuidadosa mente proporcionada de cemento, arena y grava u otro agregado, y agua; después, esta mezcla se endurece en formaletas con la forma y dimensiones deseadas. El cuerpo del material consiste en agregado fino y grueso. El cemento y el agua interactúan químicamente para unir las partículas de agregado y conformar una masa sólida. Es necesario agregar agua, además de aquella que se requiere para la reacción química, con el fin de darle a la mezcla la trabajabilidad adecuada que permita llenar las formaletas y rodear el acero de refuerzo embebido, antes de que inicie el endurecimiento. Se pueden obtener concretos en un amplio rango de propiedades ajustando apropiadamente las proporciones de los materiales constitutivos. Un rango aún más amplio de propiedades puede obtenerse mediante la utilización de cementos especiales (cementos de alta resistencia inicial), agregados especiales (los diversos agregados ligeros o pesados), aditivos plastificantes agentes incorporadotes de aire, microsílice o cenizas volantes)y mediante métodos especiales d curado (curado al vapor).

Estas propiedades dependen en gran medida de las proporciones de la mezcla, del cuidado con el cual se mezclan los diferentes materiales constitutivos, y de las condiciones de humedad temperatura bajo las cuales se mantenga la mezcla desde el momento en que se coloca en la formaleta hasta que se encuentra totalmente endurecida. El proceso de control de estas condiciones se conoce como curado. Para evitar la producción de concretos de bajos estándares se requiere un alto grado de supervisión y control por parte de personas con experiencia durante todo el proceso desde el proporcionamiento en peso de los componentes, pasando por el mezclado y el vaciado hasta la terminación del curado.

Los factores que hacen del concreto un material de construcción universal son tan evidentes que ha sido utilizado de diversas maneras por miles de años; probablemente se comenzó a usar en el antiguo Egipto. Uno & estos factores consiste en la facilidad con la cual, mientras encuentra en estado plástico, puede depositarse y llenar las formaletas y moldes de cualquier forma. Su alta resistencia al fuego y al clima son ventajas evidentes. La mayor parte de los materiales constitutivos, con la excepción del cemento y los aditivos, están disponibles a bajo costo, localmente o muy cerca del sitio de construcción. Su resistencia a la compresión, simulara la de las piedras naturales, es alta lo que lo hace apropiado para elementos sometidos principalmente a compresión, tales como columnas o arcos. Asimismo, de nuevo como en las piedras naturales, el concreto es un material relativamente frágil, con una baja resistencia a la tensión comparada con la resistencia a la compresión. Esto impide su utilización económica en elementos estructurales sometidos a tensión ya sea en toda su sección (como el caso de elementos de amarre) o sobre parte de sus secciones transversales (como en vigas u otros elementos sometidos a flexión).


Para contrarrestar esta limitación, en la segunda mitad del siglo XIX se consideró factible utilizar acero para reforzar el concreto debido a su alta resistencia a la tensión, principalmente en aquellos sitios donde la baja resistencia a la tensión del concreto limitaría la capacidad portante del elemento. El refuerzo, conformado usualmente por barras circulares de acero con deformaciones superficiales apropiadas para proporcionar adherencia, se coloca en las formaletas antes de

En tiempos más recientes se ha logrado la producción de aceros cuya resistencia a la fluencia es del orden de cuatro y más veces que la de los aceros comunes de refuerzo, a costos relativamente bajos. Asimismo, ahora es posible producir concretos con resistencias a la compresión cuatro a cinco veces mayores que los concretos comunes. Estos materiales de alta resistencia ofrecen ventajas que incluyen la posibilidad de emplear elementos con secciones transversales más pequeñas disminuyendo las cargas muertas y logrando luces más largas. Sin embargo, existen límites en las resistencias de los materiales constitutivos, por encima de los cuales surgen ciertos problemas. En efecto, la resistencia del elemento se incrementa aproximadamente en proporción a aquélla de los materiales. Sin embargo las altas deformaciones unitarias que resultan de los altos esfuerzos darían como resultado altas deformaciones y deflexiones de estos elementos bajo condiciones normales de carga. Igualmente importante es que las grandes deformaciones unitarias en los aceros de refuerzo de alta resistencia inducirían amplias grietas en el concreto, de baja resistencia a la tensión de sus alrededores, lo cual no sólo sería estéticamente inadmisible, sino que expondría el acero de refuerzo a la corrosión por humedad y otras acciones químicas. Esto limita la resistencia a la fluencia útil de los aceros de alta resistencia a aproximadamente 80 klb/pulg^2 es, de acuerdo con muchas normas y especificaciones; el de 60 Klb/pulg^2 es el más común.

A pesar de lo anterior, se ha encontrado una manera especial para combinar aceros y concretos de muy alta resistencia. Este tipo de construcción conoce como concreto preesforzado. El acero, usualmente en forma de alambres, cables o barras, se embebe en el concreto sometiéndolo a una tensión alta, la cual se equilibrará con esfuerzos de compresión en el concreto después del endurecimiento. Debido a esta precompresión, el concreto de un elemento a flexión se agrietará en la zona de tensión para cargas mucho más altas que cuando no está precomprimido. El preesfuerzo reduce de manera significativa las deflexiones y las grietas de flexión para cargas normales, y de esta manera permite la utilización efectiva de materiales de alta resistencia. El concreto preesforzado ha extendido significativamente el rango de luces posibles del concreto estructural y los tipos de estructuras para los cuales es adecuado.

jueves, 17 de febrero de 2011

Pilotes de Concreto Vaciado en Camisas No Recuperables.


Estos pilotes consisten bs1camente en colocar en el terreno, en forma permanente, un tubo de pared delgada ondulada y reforzada, de forma cilíndrica o troncocónica, y luego llenarlo de - concreto armado o sin armar. Son especiales para compactar terrenos granulares sueltos, resistiendo por fricción lateral. Generalmente el tubo que sirve de molde no cumple funciones estructurales o resistentes, sino que evita que el suelo esté en contacto 1irecto con el concreto del pilote. Usualmente, con el paso del tiempo, esta delgada camisa metálica se oxida y desintegra, por lo cual su colaboración en la resistencia del pilote no se toma en cuenta. Entre 13s pilotes de este tipo se pueden mencionar los siguientes:

* Pilotes Raymond    Escalonados
                                Normales
* Pilotes Punta de Botón
* Pilotes Cobi
* Pilotes Urilon Monotube

Todos ellos tienen característica comunes y no se refuerzan,  con excepción de aquellos que trabajan por tracción. Los tubos son fc1les de acortar o alargar mediante sobadura en obra. Además, pueden Inspeccionarse cómodamente con ayuda de un espejo. Deben ser llenados inmediatamente luego de colocados, cuando se retira el mandril o núcleo central que se inserta dentro del tubo para mantener - su forma durante la puesta en obra, pues si no, la presión lateral del suelo puede deformar o abollar el tubo delgado, obstruyéndolo, especialmente en suelos arenosos densos.
Se utilizan estos pilotes con preferencia en el caso de suelos con agua subterránea, o suelos agresivos, para evitar que las substancias corrosivas entren en contacto con el concreto fresco. Su costo generalmente es más elevado que el de los pilotes con camisa recuperable.

Pilotes de Concreto Vaciado Puesto en Obra con Tubo Recuperable.


Esta clasificación contempla todos los tipos de pilotes de concreto vaciados dentro de un tubo forma o camisa metálica, que se hace penetrar en el terreno por percusión, y luego se va extrayendo a medida que se vacía el concreto dentro. De esta forma, la camisa puede rehusarse en nuevos pilotes. Entre los diferentes tipos de pilotes fabricados mediante esta técnica se pueden mencionar los siguientes:
  • Pilotes Simplex
  • Pilotes Express
  • Pilotes Vibro
  • Pilotes Franki

Pilotes Prefabricados de Concreto Armado.


Los pilotes fabricados fuera de la obra y luego transportados al sitio y colocados en el lugar, son los de uso mas difundido. Entre las ventajas que poseen están:

a) Su duración es prácticamente ilimitada y no les afecta la presencia del nivel freático.
b) Pueden construirse de las dimensiones deseadas y adaptar la armadura resistente para soportar la flexión y el corte, mientras son manipulados y transportados hasta el lugar de la obra
c) Pueden trabajar por punta o por fricción, y también se utilizan como anclajes de obras terrestres o marítimas, con la requerida inclinación.
d) Pueden hincarse en suelos firmes y compactos sin peligro de rotura

Los pilotes prefabricados de concreto presentan por lo general una sección transversal cuadrada o poligonal, si bien en ciertas ocasiones pueden ser circulares o en forma de anillo. Estos últimos se construyen con la técnica del centrifugado y presentan la ventaja de una fci1 inspección y menor peso propio, con gran momento de inercia. Su diámetro puede alcanzar a 1,5 m y soportan hasta  300 t. con una longitud de 60 m. Algunas de estas secciones se muestran en la figura 12.4.

Los pilotes de concreto se arman en forma similar a las columnas. Estos pilotes se fabrican vaciando el concreto en - moldes individuales colocados horizontalmente, donde previamente se coloca la armadura de acero. Se les debe aplicar un esmerado curado, y cuando el concreto ha fraguado y endurecido convenientemente se los acopla hasta el momento que son llevados en monorrieles a los camiones y transportados al pie de obra. En ningún caso es conveniente hincar los pilotes antes de los 20 días luego de vaciados.
Para el acarreo se los engancha en dos o más puntos, en posición horizontal, en alambres doblados en forma de gancho que se dejan para tal fin antes de vaciar. A mayor número de puntos se - produce una menor flexión del pilote por peso propio, evitando con ello la formación de fisuras en - el recubrimiento. En relación a este efecto, los pilotes pretensazos presentan ventajas frente a los de concreto armado, ya que la compresión impuesta los hace mas resistentes a las solicitaciones producidas durante el acarreo. Ver figura 12.11.

 
Al igual que los pilotes de madera, los de concreto tienen cabeza, fuste y punta, la - cual puede ser tronco cónica, tronco piramidal o recta, como se ve en la figura 12.12. Cuando la punta tiene forma de cuña para penetrar mejor en el suelo, debe protegerse con un azuche de acero, con formas variadas, algunas de las cuales se grafican en la figura.
 
Hinca de pilotes 

Para hincar los pilotes en el suelo, se utiliza un equipo de grúas y martinetes que consiste básicamente en un mazo que se deja caer repetidamente, sobre la cabeza del pilote hasta que éste penetre a la profundidad deseada. El pilote se coloca entre las gulas, debajo del martillo y su cabeza se protege con un sombrerete o cabezote de madera dura o concreto resistente, para evitar que el extremo superior del pilote quiebre por los golpes. Ver figura 12.13.

El sombrerete es de acero fundido y en su interior se coloca un bloque renovable de madera resistente, como el roble o el azobé. Para amortiguar el impacto, se suele intercalar otro de madera más blanda, como el pino o los eucaliptos, o bien capas de laminados, fibras, metales, plásticos o goma. Los mazos son pesados cilindros macizos de acero fundido, de 1 a 5 t de peso, que se - dejan caer en calda libre o forzada, desde una altura conveniente, generalmente unos 3 m, a razón de unos 10 golpes por minuto. Ver Sección 12.19.

La hinca se suspende cuando el rechazo del martillo alcanza una determinada altura. Existen asimismo martillos de doble efecto, accionados con presión de aire o de vapor de agua, para acelerar la calda del mazo, aumentar la velocidad del impacto e incrementar el número de golpes hasta alcanzar los 60 por minuto. En casos especiales, se pueden usar equipos vibratorios para hincar los pilotes, que consisten en un par de pesas rotatorias excéntricas, que producen impulsos verticales de frecuencia variable. Generalmente los pilotes se hincan verticales, pero pueden tener una inclinación de hasta 25° con respecto a esta dirección.


Pilotes de Concreto.


En la actualidad son los pilotes de mayor difusión y se los puede clasificar en dos - grandes grupos:
 
* Pilotes prefabricados
*
Pilotes vaciados en obra

Los pilotes prefabricados son construidos .en el taller y luego transportados a la obra donde se colocan mediante hincado, roscado, o a presión con gatos, según la técnica usada Los pilotes vaciados se construyen in situ aplicando diferentes métodos, tales como el hincado del tubos o camisas metálicas, dentro de las cuales se extrae el suelo y luego se rellenan con concreto. Estos pilotes pueden - ser de camisa perdida o recuperable, y pueden armarse con barras longitudinales y ligaduras o zunchos.

Otro tipo de pilotes vaciados en obra son los excavados,
que se construyen con la - técnica de cavar o dragar pozos profundos para luego vaciar dentro el concreto fresco, apisonando el material a medida que se va dando forma al pilote. En todos los casos, y para cualquier método usado, el concreto debe ser de muy buena calidad, para lo cual se aconseja usar de 8 1/2 a 10 sacos de cemento por m3 de concreto y una relación agua/cemento < 0,5 en peso.

Los factores que influyen en la elección de un determinado tipo de pilotes son, entre otros:

-Las características de los estratos del subsuelo
-La longitud necesaria del pilote
-La topografía del lugar de trabajo
-La facilidad de instalación de la maquinaria
-E1 daño que se puede ocasionar a las construcciones vecinas
-La presencia del nivel freático
-Las características de la superestructura
-El costo de fabricación, transporte y colocación de los pilotes
-El ángulo de inclinación necesario
-La presencia de substancias químicas agresivas en el suelo
-La experiencia en construcciones anteriores similares

lunes, 7 de febrero de 2011

PLÁSTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN: Pavimentos, Pisos y Muros de Concreto.

En todas aquellas estructuras a base de losas, ya sea en pavimentos, pisos y muros se requiere crear juntas de contracción y juntas de expansión dependiendo de las dimensiones de las losas, del coeficiente térmico del concreto y de las temperaturas que se alcancen. Por ejemplo en los muros casi siempre es necesario proveer de juntas de contracción debido al fenómeno de contracción normal del concreto (si se cuelan secciones muy grandes el muro se agrietará en forma irregular), en cambio en los pavimentos y pisos además de las juntas de contracción casi siempre es necesario proveer de alguna o algunas juntas de expansión, especialmente cuando las losas son muy largas (10 o más metros) o cuando existe un cuerpo rígido al final que evita el movimiento, por ejemplo un puente o una plataforma de carga. En las juntas de contracción se puede emplear el PVC a manera de inserto cuando el concreto está fresco, éste inserto es una tira que proporciona el ancho y profundidad adecuados para la junta. En las juntas de expansión se emplean elastómeros (hules sintéticos) con una capacidad de elongación no menor al 400 %.

Cuando es necesario evitar el paso del agua a través de las juntas de concreto, como puede  ser  el  caso  en  tanques,  cisternas,  albercas  o  pavimentos  se  pueden  emplear  bandas flexibles de plástico embebidas en la parte media de la sección concreto y a todo lo largo de la junta. En los pavimentos, además de la solución anterior se pueden colocar bandas especiales entre la subbase o terracería y el concreto (la cara lisa queda en contacto con el suelo y la cara opuesta  tiene  salientes  que  al  recibir  el  concreto  forman  un  machiembrado  que  evita  el movimiento de la banda). Las bandas flexibles se fabrican con PVC, polietileno y hule sintético.

Con  los  plásticos  se  pueden  fabricar  una  gran  variedad  de  moldes  para  acabados especiales gracias a la facilidad de registrar en el plástico prácticamente cualquier tipo de textura que se desee transmitir al concreto. El material plástico se vende en hojas de polímeros rígidos termoformados de diversos tamaños y espesores, éstas hojas son muy ligeras y se fijan en la madera de la cimbra por medio de clavos o tornillos. Las diversas formulaciones que se pueden hacer con los plásticos permite en algunos de ellos que el concreto no se pegue y sea fácil de desmoldar, en  otros  casos  se requiere de un poco de material desmoldante para facilitar el desmolde y la limpieza.

martes, 1 de febrero de 2011

Acero para reforzar el Concreto Hidráulico.

Se  denomina  acero  de  refuerzo  al  acero  que  se  emplea  para  reforzar  el  concreto hidráulico,  en  este  caso  el  acero  de  refuerzo  más  común  consiste  en  varillas corrugadas, alambre recocido y alambrón. El acero de refuerzo se obtiene según la ASTM de la fundición de lingotes de acero, rieles de ferrocarril, ejes de ferrocarril y aleaciones de bajo grado. La Tabla
11.3 incluye una ilustración de una varilla corrugada laminada en caliente y las especificaciones más usuales en el mercado nacional. Algunos fabricantes llegan a indicar las cualidades de doblado de la varilla para el acero que cumple con la norma ASTM A-7.

Tabla 11.3. Especificaciones de Varilla Corrugada de Fabricación Nacional.


El alambrón se fabrica tanto al bajo como al alto carbono. El alambrón al bajo carbono se emplea en el armado de estribos en trabes y columnas de concreto reforzado, los diámetros usuales en la construcción son de 5.5 y 6.3 mm. El alambrón al alto carbono se emplea para alambre de presfuerzo o para torón, su diámetro puede variar de 8 a 16 mm.

El alambre recocido es un alambre muy dúctil, ideal para realizar todo tipo de amarres de las varillas, su ductilidad permite cortarlo y enredarlo fácilmente para conformar el esqueleto de refuerzo para el concreto reforzado.

En  la  actualidad  se  usan  cada  vez  más  en  la  construcción  las  mallas  de  acero electrosoldado, así como los castillos prefabricados por medio de electrosoldadura, este tipo de piezas permiten construir más rápidamente algunos tipos de estructuras, especialmente en el ramo de la vivienda. El ahorro de mano de obra en el armado no solamente agiliza las construcciones sino también abate los costo de las mismas. La Figura 11.12 muestra varios tipos de mallas electrosoldadas.

 Figura 11.12. Mallas de Acero Electrosoldadas.

viernes, 28 de enero de 2011

Adición al Concreto de Repelentes al Agua.

Los aditivos repelentes al agua se componen de una suspensión de algún producto plástico como el estearato y otros compuestos. El aditivo se adiciona al concreto durante el mezclado para lograr un tratamiento integral de la masa de concreto, esto se logra gracias a que el estearato es una sustancia insoluble, que al pegarse en las paredes de los poros y oquedades repele el agua. Dentro de los beneficios que proporciona el aditivo además de reducir la cantidad de agua que se puede filtrar al través del concreto o mortero donde se emplee se tienen:

1. Aumenta la resistencia al intemperismo

- humedecimiento-secado
- congelamiento-deshielo

2. Aumenta la resistencia al ataque químico

3. Reduce la eflorescencia debida a la humedad (salitre)

4. Reduce las probabilidades de corrosión en el acero de refuerzo


La cantidad de aditivo a emplear depende de la impermeabilidad deseada, se han empleado de 190 a 390 ml por cada 100 Kg de cemento.

Inhibidores de Corrosión del Acero.

Los aditivos inhibidores de corrosión son productos químicos a base de nitrito de calcio, que se adicionan al concreto en el momento de la dosificación, y que interactúa con el acero de refuerzo embebido en el concreto para contrarrestar el efecto de las sales que pueden acelerar la corrosión del acero. Este tipo de aditivo se recomienda para todo tipo de concreto postensado o preesforzado. Algunos de estos aditivos se presentan en estado líquido, diluidos en agua, por lo que se debe ajustar la cantidad de agua de mezcla considerando que el aditivo contribuirá con algo. Las dosis del aditivo dependen del fabricante, pero se han empleado de 10 a 30 litros por metro cúbico de concreto.

jueves, 27 de enero de 2011

Concreto Reforzado con Fibras de Acero.


El concreto reforzado con fibras de acero las cuales se adicionan en el momento del mezclado presenta una serie de ventajas con respecto al concreto simple, algunas de estas ventajas se enlistan a continuación:

1. ventajas económicas:
 
-Eliminación de mallas electrosoldadas o armado de varillas (pisos industriales, aeropistas, pavimentos, cubiertas de puentes, piezas prefabricadas ...).

-Reducción del espesor de concreto (pavimentos y cubiertas).

-Disminución del número de juntas (pavimentos y cubiertas).

-Disminución de gastos de mantenimiento (todo tipo de superficies sometidas a fuerzas abrasivas).

-Menor costo de almacenamiento (requiere espacios reducidos)

-Mano de obra no especializada (bajo costo).

-Refuerzo uniforme sin importar el tipo de sección.

-Disminución del riesgo de fracturas en él desmolde (piezas prefabricadas, tubos de concreto).

-Disminución del costo de colocación (especialmente en el concreto lanzado se coloca al mismo tiempo el refuerzo).

-Aumenta  el  tiempo  de  servicio  (mayor  vida  útil  en  todo  tipo  de  concreto, especialmente en concreto refractario).

2. Ventajas técnicas:

-Disminuye la propagación de microfisuras (todo tipo de obra).

-Proporciona una resistencia mayor al impacto y a las cargas estáticas y dinámicas

(pisos industriales y pavimentos en general, tuberías).

-Proporciona una mayor resistencia a la flexión (todo tipo de obra, relevante en pavimentos y cubiertas).

-Gran capacidad de deformación (piezas prefabricadas, tubos).
 
-Aumento drástico de la resistencia a choques térmicos y mecánicos (concreto refractario).

-Resistencia a la corrosión cuando la fibra es de acero inoxidable (todo tipo de obra en contacto con el agua, tubería, canales, pilotes ... ).

-gran uniformidad en la adherencia fibra-concreto en el concreto lanzado (cuando el concreto se lanza contra mallas de acero se crean bolsas detraes de las mallas)

Como se puede apreciar las fibras de acero pueden emplearse en una gran variedad de obras de concreto, incluyendo el concreto lanzado, en todos los casos se debe proporcionar la mezcla más adecuada para evitar que la adición de las fibras pueda representar una baja en la ligeramente torcidas en los extremos, las hay en diversos grosores y longitudes (la relación largo a diámetro. L/D, se conoce como relación de esbeltez). 

Generalmente el fabricante recomienda las cantidades  a  emplear  por  cada  metro  cúbico  de  concreto, éstas  cantidades  son  útiles  para posteriores refinamientos según el caso. El Comité ACI 544 establece que el concreto reforzado con  fibras  de  acero  se  especifica  usualmente  por  su  resistencia  y  su  contenido de  fibras. Normalmente  en  las  obras  de  pavimentación  se  especifica  la  resistencia  a  la  flexión,  y  en aplicaciones estructurales se especifica la resistencia a la compresión.

Fibras de Polipropileno.

Las fibras de polipropileno son productos sintéticos que se emplean cada día más, debido principalmente a que reducen considerablemente el agrietamiento del concreto, estos productos  plásticos  se  fabrican  en  diversos tamaños  y  grosores.  Normalmente  las  fibras  se adicionas un poco antes de vaciar el concreto de los camiones premezcladores, dando tiempo suficiente a que se distribuyan uniformemente en la mezcla de concreto (es usual mezclar por 5 minutos o dar 70 revoluciones). Las dosis de fibra dependen del tipo de aplicación, o sea del propósito particular de la fibra. En muchas ocasiones la fibra proporciona protección en las primeras 24 horas para evitar el agrietamiento, en otras puede reemplazar totalmente la malla de refuerzo no estructural que se acostumbra para evitar que las grietas de concreto se abran, en ningún momento las fibras pueden reemplazar el acero de refuerzo estructural. Las fibras de plástico  son  de  particular  ayuda para  evitar  el  agrietamiento en  losas,  pavimentos,  muros, sobrecarpetas de concreto, aplanados, texturizados, concreto lanzado, paneles prefabricados y concreto preesforzado.

Algunos fabricantes de fibras de polipropileno las fabrican en dos versiones: 
a) fibras para  parar  el agrietamiento  y 
b)  fibras  que  además  de  parar  el  agrietamiento  proporcionan beneficios adicionales para el concreto como mejor flexibilidad y resistencia al impacto. Esta última fibra debe los beneficios adicionales a una mayor densidad, mayor adherencia a la pasta de cemento y mayor capacidad a la tensión. Para el ejemplo de fibras que se mencionan, las dosis según el fabricante serían de 0.6 a 2.0 kg/m3 para la fibra que solo detiene el agrietamiento, y de 3 a 20 kg/m3 para la otra fibra.

Microsílice.

La microsílice es un desperdicio que se genera en los hornos de arco eléctrico que se emplean en la industria de los metales silicoferrosos o sus aleaciones, al reducir el cuarzo a silicio con  temperaturas  hasta  de  2,000 °C  se  producen  vapores  de  SiO  los  cuales  al  oxidarse  y condensarse forma pequeñas esferas con diámetro de 0.1 µ m y superficie específica entre 2,000 y 2,500 m2/kg. Por el proceso de formación también se llama a la microsílice “humo de sílice”, su tamaño considerablemente menor que el de los granos de cemento le confiere una reactividad altamente puzolánica. Estas pequeñas partículas son extremadamente peligrosas en estado suelto, por lo que en la actualidad se le ha comercializado en dos presentaciones: a) empaquetada (bolsas degradables en el mezclado) y b) en solución (con agua y otros aditivos, generalmente reductores de agua de alto rango).

La microsílice es un aditivo que reacciona en un ambiente húmedo con el hidróxido de calcio resultado de la hidratación del cemento, esta reacción genera nuevos productos de silicato de calcio que proporcionan una mayor resistencia y durabilidad. Las partículas extremadamente finas de la microsílice ocupan fácilmente los espacios entre los granos de cemento creando también una estructura más impermeable. Estas son algunas de las razones por las cuales la microsílice se emplea en la producción de lo que se conoce como concretos de alto desempeño, los cuales se caracterizan por ser de muy alta resistencia y de exhibir propiedades superiores a las de un concreto convencional. La cantidad de microsílice a emplear en el concreto depende de los beneficios que se pretendan, generalmente se recomienda partir de dosis recomendadas por los fabricantes o distribuidores del aditivo.

sábado, 22 de enero de 2011

Aditivos Inclusores de Aire.

El aditivo inclusor de aire permite generar durante el mezclado del concreto un sistema de pequeñas burbujas de 0.025 a 0.1 mm espaciadas uniformemente en toda la masa del concreto. El sistema de burbujas provee al concreto de una resistencia especial contra el intemperismo, en particular  protege  al  concreto  del deterioro  producido  por  las  heladas  o  los  ciclos  de congelamiento y deshielo, por esta razón se dice que el aire introducido mejora la durabilidad del concreto. La cantidad de aire que se debe introducir depende de la protección deseada, en el caso de la protección contra el problema de congelamiento-deshielo se emplea de 4 a 6% de aire en volumen. La cantidad de aditivo que se debe usar depende de la cantidad de aire a introducir, esto también depende de la marca y del tipo de producto químico, para el caso de la resina vinsol, uno de los aditivos más comunes, se puede emplear de 0.5 a 2 ml. por cada kilogramo de cemento para proporcionar la protección contra el congelamiento-deshielo.

El aire introducido no debe confundirse con el aire atrapado, este último se produce tanto en el mezclado como en el proceso de colocación, llegando a ser un volumen considerable si el concreto no es vibrado adecuadamente, aun contando con un vibrado eficiente siempre queda algo de aire atrapado pudiendo llegar a ser hasta de un 2 % para este caso. El aire atrapado se caracteriza por ser perjudicial a la impermeabilidad del concreto ya que las burbujas son grandes y  dispersas  en  forma  heterogénea  en  la  masa  de  concreto.  Por  otro  lado  las  burbujas  que caracterizan al concreto con aire introducido son notoriamente más pequeñas y están separadas (no se conectan) un promedio de 0.2 mm en la pasta de cemento.


El aditivo inclusor de aire se ha empleado con éxito en concretos donde se desea mejorar la trabajabilidad, especialmente en concretos con consistencias secas como el empleado en la pavimentación, aquí el propósito es hacer más fluida la mezcla sin detrimento en la resistencia, por lo que las cantidades de aditivo que se emplean son bajas y no preocupa que al final del trabajo el sistema de burbujas haya desaparecido (se va desintegrando en el manejo del concreto).
La eficiencia de algunos aditivos inclusores de aire se disminuye cuando se emplean cenizas volantes en la elaboración del concreto, esto se debe a que la ceniza es un polvo fino que rompe las burbujas durante el mezclado y el manejo, en estos casos se acostumbra emplear dosis más generosas del aditivo. En la actualidad ya existen inclusores de aire que no son tan sensibles a la presencia de las cenizas, además de que al combinarlos con algún reductor de agua o reductor-retardador se puede disminuir la dosis del inclusor de aire.

El control en la calidad de los aditivos inclusores de aire se basa en la norma ASTM C-260 “Especificaciones para  Aditivos  Inclusores  de  Aire  en  Concreto”,  donde  se  cubren  las especificaciones para las sustancias químicas que se pueden emplear como aditivos inclusores de aire.

Aditivos Acelerantes.

Los  aditivos  acelerantes  tienen  el  propósito  de  lograr  que  el  concreto  desarrolle resistencia rápidamente, por lo tanto aceleran el proceso de fraguado del cemento. El empleo de este aditivo es útil cuando se desea descimbrar rápido para acelerar el programa de construcción, en ocasiones la falta de cimbra hace que se use este aditivo con el objeto de descimbrar rápido para volver a usar la cimbra en el siguiente colado. En ocasiones cuando se tiene que colar en un ambiente frío también se usan acelerantes para contrarestar los efectos de las bajas temperaturas, las cuales normalmente retrasan el fraguado del concreto, con el peligro adicional de que si la temperatura continúa bajando el concreto puede llegar a congelarse.
En la actualidad existen dos tipos de acelerantes, los basados en el cloruro de calcio (CaCl2), y los acelerantes sin cloruros. El cloruro de calcio actúa de una forma compleja con el agua y el cemento, el fenómeno de reacción aún no está perfectamente claro, parece que el cloruro se involucra con las reacciones del C3A, el yeso y el C4AF y actúa también como catalizador del C3S y del C2S acelerando la formación del gel. El cloruro de calcio se adiciona en porcentajes  no  mayores  al  2  %  por  peso  del  cemento,  además  de  observarse  una  ganancia significativa de resistencia a edades tempranas se presentan los siguientes efectos secundarios:

1. Aumenta un poco la trabajabilidad.
2. Combinado con un aditivo inclusor de aire provoca un aumento del contenido de aire.
3. Retiene la humedad en los agregados disminuyendo el sangrado.

4. Favorece la corrosión del concreto reforzado, no se debe usar en el concreto preesforzado.
5. Aumenta ligeramente la contracción por secado del concreto.
6. Disminuye la durabilidad a largo plazo.
7. Disminuye la resistencia a los sulfatos en el largo plazo.
8. Después de la ganancia rápida en resistencia hay una baja en la evolución de la misma.

Los aditivos acelerantes sin cloruros presentan una gran ventaja puesto que no provocan corrosión, el cloruro de calcio llega a corroer no solamente al concreto reforzado sino también cualquier superficie metálica con la que pueda tener contacto, como por ejemplo el dispensario donde se almacena el propio aditivo. Dependiendo de la marca, el acelerante sin cloruros se puede dosificar para usos normales de 6.5 a 52 ml. por cada kilogramo de cemento.

Aditivos Retardadores de Fraguado.


Los aditivos retardadores de fraguado se emplean para retrasar el tiempo de fraguado del concreto, dando con esto más tiempo para el manejo del concreto en la obra, especialmente cuando se trata de colados grandes y cuando no se cuenta con suficiente personal. Este tipo de aditivos son de mucha utilidad cuando los trabajos se tienen que realizar en climas calientes y/o cuando se espera que el transporte del concreto tome mucho tiempo. 

El retraso en la hidratación se atribuye a que el aditivo es absorbido por las partículas de cemento dilatando el contacto del agua con el cemento, el fenómeno a nivel de superficie evita por lo tanto que la mezcla se haga rígida en el tiempo de acción del aditivo. Posteriormente, al disminuir el efecto del aditivo, el agua  alcanza  las  partículas  de  cemento  y  la  hidratación  prosigue  en  forma  normal.  Los compuestos químicos más conocidos como retardantes son: los sulfatos de calcio, los azúcares, los ácidos hidroxicarboxílicos, y los compuestos orgánicos basados en fosfatos, boro y sales de magnesio.

Aditivos Reductores de Agua.


Los aditivos reductores de agua reciben este nombre porque permiten una reducción en la cantidad de agua de la mezcla. Para los aditivos reductores de agua llamados de tipo normal, la cantidad de agua que se puede quitar de la mezcla varía entre 5 y 15 %. Estos aditivos están formulados usualmente a base de ácidos lignosulfónicos y sus sales, ácidos hidroxíl-carboxílicos y sus sales, así como carbohidratos procesados. El aditivo reductor de agua permite lograr una mejor resistencia y durabilidad del concreto al reducir la relación agua-cemento, o bien obtener la misma resistencia original reduciendo el consumo de cemento, otra posibilidad de aplicación consiste en dar fluidez a la mezcla sin alterar la relación agua-cemento (la resistencia no cambia).

Una variedad de los reductores de agua que permiten reducir el agua de mezcla en un porcentaje       mayor  al  normal  son llamados reductores de agua de alto rango, superplastificantes, o super reductores de agua. Estos aditivos permiten lograr una reducción del agua de mezcla hasta del 30 % proporcionando la misma consistencia de la mezcla original, por supuesto que logran una gran ganancia en resistencia al disminuir considerablemente la relación agua-cemento, se les emplea con frecuencia en la elaboración de concretos de muy alta resistencia. Cuando se emplean los aditivos superplastificantes se pueden lograr concretos muy fluidos, para los cuales ya no es posible medir el revenimiento pues se colapsan y fluyen en el piso al retirar el cono de revenimiento, sin embargo estos aditivos no favorecen la segregación, como sería en el caso de simplemente aumentar la cantidad de agua en la mezcla. Los aditivos reductores  de  agua  de  alto  rango  se  elaboran  usualmente  a  base  ya  sea  de  lignosulfonatos modificados, sulfonatos de melamina o folmadeidos de naftalina.
Tanto  los  aditivos  reductores  de  agua  de  rango  normal  como  los  de  alto  rango  o superplastificantes trabajan de la siguiente manera: si se mezclaran exclusivamente el cemento y el agua se formarían una especie de grumos difícil de dispersar, salvo que se agregara mucha agua, esto último tendría por supuesto un impacto negativo en la resistencia, al incluir al aditivo en la mezcla, las partículas de cemento absorben el aditivo y tienden a repelerse (las partículas se cargan negativamente, algunos milivoltios son suficientes para provocar un rechazo entre ellas), con lo cual se logra una mezcla fluida donde la cantidad de agua requerida es menor.
La norma ASTM C-494 sugiere la siguiente clasificación para los aditivos reductores de agua y/o químicos controladores del fraguado.

1. Tipo A: Aditivos reductores de agua.
2. Tipo B: Aditivos retardadores de fraguado.
3. Tipo C: Aditivos acelerantes de fraguado.
4. Tipo D: Aditivos reductores de agua y retardantes.
5. Tipo E: Aditivos reductores de agua y acelerantes.
6. Tipo F: Aditivos reductores de agua de alto rango.
7. Tipo G: Aditivos reductores de agua de alto rango y retardadores de fraguado.

Efectos de los Aditivos en el Concreto.

Es muy importante el considerar que el uso de los aditivos no es una panacea, la mayoría de ellos tienen efectos colaterales que deben ser bien comprobados y entendidos, pues pueden ser motivo de errores en la construcción. La Tabla 10.1 muestra algunos tipos de aditivos y sus efectos primarios y secundarios, este tipo de tablas son proporcionadas por los fabricantes y deben ser motivo de investigación cuidadosa para delimitar el alcance de los efectos previstos por ellos.

Como se puede observar en la Tabla 10.1, casi todos los aditivos presentan más de un efecto secundario, lo cual puede parecer muy problemático, sin embargo no lo es tanto si se tiene la precaución de investigar previamente la dosificación de estas sustancias. Generalmente los fabricantes  de  aditivos  recomiendan dosis para  usos  normales,  por  lo  que  no  resulta  muy complicado determinar las cantidades adecuadas para el trabajo en cuestión considerando una determinada  marca.  Como  los  aditivos  producen  los  efectos  deseados  reaccionando  con  el cemento y el agua de mezcla (se supone que los agregados deben ser inertes), es conveniente considerar el efecto que se puede tener con un cambio en el tipo y marca del cemento a usar, puede ser que se logren óptimos resultados revisando estos factores, o también que se detecte alguna incompatibilidad. A continuación se describen separadamente algunos de los aditivos más comunes en la construcción.

Usos de los Aditivos en el Concreto.


Los aditivos se han empleado en el concreto y en los morteros desde hace mucho tiempo, sin embargo cada día surgen nuevos productos a medida que se presentan avances tecnológicos en la química de estas sustancias, por lo que cualquier clasificación de aditivos pudiera quedar obsoleta con el paso del tiempo. Al emplearse un aditivo se debe tomar en cuenta los efectos colaterales  que  puede  generar,  los  efectos colaterales  pueden  ser  no  deseables,  aunque  en ocasiones pueden aprovecharse correctamente si se está prevenido. La siguiente es una lista sugerida por el ACI, incluye algunos de los usos que han tenido los aditivos en la industria de la construcción de estructuras de concreto:

1. Mejorar la trabajabilidad de las mezclas de concreto.- El objetivo general es lograr que el  concreto  pueda  ser  transportado,  colocado,  vibrado  y  acabado  sin  problemas  de segregación.
2. Acelerar la ganancia en resistencia a edades tempranas.- Cualquiera que sea el motivo de carácter constructivo (descimbrado rápido por escasez de cimbra, urgencia por poner la obra en servicio, etc.), se busca en este caso lograr que el concreto gane resistencia rápidamente.
3. Aumentar la resistencia. Generalmente esto se logra   reduciendo la relación agua- cemento (menos agua), sin detrimento en la consistencia de la mezcla.
4. Retardar o acelerar el fraguado inicial.- Especialmente en climas extremosos resulta benéfico el retrasar (clima caluroso), o acelerar (clima frío) el fraguado inicial para dar el tiempo adecuado en los trabajos de colocación y acabado del concreto.
5. Retardar o reducir el calor de hidratación.- Especialmente cuando las condiciones climáticas pueden incidir en la generación de un exagerado calor de hidratación y de un agrietamiento nocivo.
6. Modificación del tiempo de sangrado o la capacidad de sangrado. Los beneficios que se  buscan  están  estrechamente  relacionados  con  las  técnicas  de  acabado  y/o  la uniformidad         que se busca en la capa superficial de concreto.
7. Aumentar la durabilidad.- Se busca en este caso que el concreto resista sin deterioro las inclemencias del tiempo (resistencia al intemperismo), esta protección se debe dar a
los concretos que estarán al aire libre.
8. Control de la expansión producida por la reacción álcali-agregado.
9. Disminuir el flujo capilar del agua en el concreto.
10. Mejorar la impermeabilidad del concreto.
11. Fabricación de concreto celular. El aditivo favorece la creación de una estructura celular (porosa) que disminuye notablemente el peso volumétrico del material, reduce consecuentemente la resistencia del concreto.
12. Favorecer la bombeabilidad del concreto, la penetración en cavidades y la reducción del problema de segregación en los morteros para relleno (grouts).
13. Provocar ligeras expansiones compensadoras en el concreto, especialmente cuando se aplica en morteros que se emplean para el relleno de ductos en concreto preesforzado, en morteros para asentamiento y nivelación de maquinaria, o en todo tipo de rellenos de huecos en el concreto endurecido.
14. Aumento de adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo.
15. Aumento de adherencia entre el concreto viejo y el concreto nuevo.
16. Dar color al concreto o al mortero.
17. Inhibir la corrosión del acero de refuerzo.
18. Controlar el agrietamiento.
19. Favorecer los trabajos de acabado o texturizado en el concreto.

viernes, 21 de enero de 2011

Aditivos para Concreto.

Un   aditivo   se   define   como   cualquier   sustancia   diferente   a   los   ingredientes convencionales del concreto, como son: el agua, los agregados y el cemento. El aditivo puede tener  forma  líquida  o  en  polvo y puede  ser  orgánico  o  inorgánico,  la  sustancia  se  agrega normalmente un poco antes del mezclado o durante el mezclado del concreto. Los aditivos se pueden emplear para propósitos muy diversos, sin embargo generalmente se emplean para hacer al concreto más manejable en su estado fresco, para modificar las etapas de hidratación, o para resaltar alguna propiedad en el estado endurecido. Generalmente el uso de aditivos encarece el producto final, por lo que es recomendable que antes de emplear un aditivo se verifique primero si con  un  cambio  en  las  proporciones  de  los  ingredientes  convencionales  se  obtienen  los resultados deseados. También es recomendable que cuando se haya decidido emplear aditivos, estos  no  se usen directamente  en  la  obra  sin  antes  haber  realizado  ensayes,  puede  resultar desastroso para la obra el descubrir que los aditivos no lograron los efectos deseados, los aditivos al igual que otros materiales son susceptibles de variaciones.

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