Tecnología del concreto, diseño de mezclas - Asocem

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasModelos reológicos de la retracción y fluencia del concreto, originales de Ross y TorroriaDEFORMACION Y ROTURALA RETRACCIONDesde fines del síg1o pasado, la deformación del concreto libre de cargas ha sido un tópicoestudiado por numerosos investigadores los que desde un principio aceptaron las teorías deConsidere, que precisó que el origen del fenómeno se encontraba en las patas del cemento.Fueron sin embargo los trabajos de Freyssinet los que plantearon más claramente el problema.Las deformaciones sin carga, según las condiciones en que se efectúa. presentan lassiguientes formas:a) Retracción; disminución característica de volumen de la pasta.1.-Intrinseca: Sin relación con la humedad del medio ambiente (ej. concreto en grandesmasas; de difícil difusión) de carácter decreciente y de largo tiempo de duración. Se debe a losfenómenos de la hidratación del cemento.2.-Ecológica: Que guarda relación con la disminución en peso de la mues Se supone que sedebe al desprendimiento del agua capilar, producida hasta una humedad de 0.45, luego de locual se debe presentar tina reducción de la sustancia gelatinosa.La retracción ecológica puede ser:2.a) Reversible; en cuanto al colocar el material en agua o en un medio rnás húmedoaumenta de volumen.2-1.) Irreversible; deformación que resta y que se supone debida a la deformación plásticade los agregados sujetos a las tensiones internas propias de la retracción.b) Hinchazón (gonflement o swelling)En un medio favorable, de alta higroscopia, la pasta se hincha con aurnento aparente devolumen.4

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasTEORIASNo existe una teoría que explique la retracción del concreto. pero se han expuesto interesantescriterios que analizan el fenómeno.Uno de los primeros planteamientos se debe a Freyssinet: (21 (31 para quien la retracción tienesu origen en la evaporación del agua que produce la rotura del equilibrio existente, en loscanalículos de la pasta, entre la tensión del vapor de los poros -regulada por la Ley de LordKelvin- y la tensión superficial del líquido ---regulada por la expresión de La Place- por la cual elmenisco producirá una presión triple sobre la base sólida. por ocupar el gas 1 espaciodisponible y producirse una reordenación en busca de la estabilidad. La fluencia se debería a lamodificación del volumen de los intersticios con un desplazamiento del líquido contenido.se ha dicho que esta teoría o,) explica el fenómeno de la hinchazón independiente de la accióndel menisco, que por otra parte. de acuerdo a dichas ideas, cuando el material llega a suencogimiento máximo por desecación total, debería hincharse por haber desaparecido latensión, lo que no ocurre en la práctica.Ross (41 y Davis 1.5) toman :,,ni(. base de sus ideas la deformación del me en los canalescapilares producida por la evaporación. Igualmente sostienen que la presión exterior origina laevacuación del agua del gel. por aumento de la presión del vapor que contiene.Los recientes trabajos de Gwosdew (6) coincidentes con las teorías de Freyssinet, brindan unrazonamiento matemático resaltable,Para Powers (7) la retracción se debe a que la capa de agua retenida sobre la fase sólida, porlas fuerzas de Van del Waal, estimada en un espesor de cuatro diámetros moleculares, reducesu espesor por absorción. Refuerza su opinión el hecho de que la humedad influye sobre lacantidad del agua absorbida. La hinchazón se debería al aumento de dispersión y almovimiento de la sustancia gelatinosa sólida. La fluencia significaría modificación de la energíalibre del agua absorbida y los movimientos del líquido por la solicitación impuesta. Lo quesupone una perdida de agua, que experimentalmente se comprueba por la avidez de.) concretoal descargarse.Las deformaciones de la pasta actúan sobre el esqueleto del agregado. Crean dos tipos detensiones, conocidas como "propias" y "estructurales". Las tensiones propias se deben a ladesigual retracción del concreto durante la hidratación, pues el contenido de humedad Feencuentra en relación con su distancia a la superficie libre. Créanse así tensiones de tracciónen zonas húmedas y de compresión en las secas. Pickett ha calculado sus valores enelementos sencillos 13). En un cuerpo donde hay una gradiente de humedad, que en cadapunto es función de su posición y del tiempo, el producto de la derivada parcial por la constantede su difu sión da el flujo de humedad en dirección de la derivada.Las tensiones estructurales son aquellas que se originan de la acción de, la pasta sobre elagregado que circunda, en forma de una presión radial sobre, los gránulos y tangencia] sobrela superficie externa. Interesantes conclusiones, se han obtenido sobre la importancia delmódulo elástico del agregado y, su tamaño en la intensidad de las mismas.Como se ha expuesto la retracción se manifiesta sobre la pasta, como una fuerza isótropa, conreducción de volumen que trasmite sobre los agregados deformando de acuerdo con un ciertocoeficiente de comprensibilidad.Si Ta es la reacción del agregado de volumen A y Tp, la presión ejercida por la pasta decemento de volumen Y, el volumen total estará en equilibrio de acuerdo con la siguienterelación:5

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasPor otra parte la retracción del concreto será igual a la retracción de la pasta más ladeformación bajo tensión según in módulo eEsta deformación es la misma que la sufrida por el esqueleto de agregados decomprensabilidadLas tres ecuaciones asi establecidas permiten eliminar las tensiones Ta y Te escribiéndose así:El volumen V es igual a: a + c.Como el módulo de comprensibilidad de la pasta es una función creciente del agua contenida,se puede escribir de acuerdo con la ley de las mezclas:Obteniéndose así finalmente el valor de la retracción del concreto:En la que podemos reemplazar el valor del volumen del agregado que sabemos es igual alvolumen unitario menos el agua el cemento y los finos (1/10 mm.)El término q representa la relación de la compresibilidad del cemento v del agregado, en elcaso de los agregados silicios es aproximadamente de 0.8. Sin embargo. Dicha constantedepende también de la composición granulométrica.La expresión anterior ha tenido su ratificación experimental pero requiere aún de la realizaciónde numerosos ensayos N, de estudios estadísticos para encontrar valores definitivos a dichocoeficiente.Pickett (9) ha propuesto una fórmula similar que relaciona la retracción de la pasta, el carácterM agregado y la retracción final del concreto:6

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasSiendo S el valor de la retracción. g la relación M agregado en unidad del volumen Y a. unaconstante.LA FLUENCIA.El fenómeno de la fluencia (fluge o creep) fue observado inicialmente por en 1905. (10) en unestudio sobre vigas armadas y posteriormente Freyssinea dio la primera explicación en suteoría de la hidratación.En los últimos año, con el desarrollo del cálculo a la ruptura del concreto pretensado y el usoextensivo de la fabricación y elementos ligeros han llevado a la necesidad de acelerar lasinvestigaciones realizadas para obtener una teoría valida en todas las condiciones.Al planteamiento inicial de freyssinet que explica la retracción por el agua retenida en loscapilares de la pista. han opuesto Lea y luego Nevilla (12) argumentos que invalidan, Lynam(13), supone que la fluencia es la consecuencia de la expulsión del agua coloidal del gel decemento. Lea y Lee (14) suponen que aplicación de una carga modifica la tensión del vapor delagua absorbida. Powers y Browntar (7) piensan que se trata de un cambio de energia libre delagua absorbida y los movimientos del agua que originan una modificación de dimensionesexteriores. Todas estas hipótesis aun están en discusión.Los efectivo, es que la fluencia sigue una ley exponencial. Que la variación de volumendefinitiva que en relación composición del concreto. Siendo más grande cuando mas elevadoso muy bajos son los dosajes de cemento. Que los agregados no parecen tener mayor influenciasino cuando se trata de módulos elásticos propios reducidos. La influencia de la conservación ylas variaciones intensidades de las cargas son también determinantes.Ello ha llevado a M. L. Hermite (15) a formular la siguiente expresión:El término A representa la capacidad de deformación plástica dependiente de la composiciónde concreto. Dicho valor aumenta cuando en dosaje de cemento y cuando la compacidaddisminuye, es decir, cuando la resistencia decrece. La constante V depende del cemento y desu capacidad de retracción. Estando en función del tamaño absoluto del elemento aconstruirse, disminuyente cuando aquel aumenta. Finalmente la constante la constante M estambién función de la Naturaleza del cemento.Según L’ Hermite en un concreto normal los valores son los siguiente: A: 120; V: 4.5; M: 0.4Pero si la fluencia plástica es una característica impuesta al, concreto por su constitución depseudo sólido, la magnitud de las deformaciones esta en función de la edad y de la carga.Después de los trabajos de Shank, Dossier, Whitney, Farber, Davis, Granville.Freyssinet, Dutron, L?Hermine se ha constatado que las deformaciones se procian según unacurva exponencial similar a la dado para otros solidos. Que podemos suponer.7

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasShank (16) en estudios realizados por cuenta de la Universidad de Ohio. Llegada a precisar enforma suscinta la intervención de la calidad de los agregados y del cemento en la fluenciaplástica. Valor éste que expresaba por la relación.El valor de la raíz a tenía un valor promedio de 3 para todos los concretos ensayados condiferentes tipos de agregados. En los concretos fabricados con piedra de granito ese valor era1.38 veces el normal: en el fabricado con aren¡ (le piedra de 0.85 veces en el concreto deagregados silicios de 0.65 veces y para agregados de basalto de 1.32 veces. Sin embargo,dichos valores no pueden ser tomados corno definitivos, tanto así que Shank advirtió laimposibilidad de dar una regla que englobara todas esas características.Igualmente estudió las variaciones del coeficiente, C de acuerdo con el tipo del cementoestableciendo las siguientes relaciones:C = 0.20 u 2 para los cementos de alta resistencia inicial.C = 0.09 a 54 para los cementos aluminosos, siendo la edad y la cargaSi efectuamos una mezcla de agregado y agua y preparamos luego una probeta quesometernos a compresión, el conjunto se disgrega fácilmente ante cargas muy débiles. Pero siañadirnos cierta cantidad de cemento en forma previa a su elaboración la probeta resistirácargas apreciables.Se puede notar en una primera aproximación. que la resistencia del concreto reside en laresistencia del aglomeranteUna comprobación experimental de alto valor estadístico es la bien conocida relación deproporcionalidad existente entre la resistencia de compresión de las pastas puras y, losconcretos que con ellas se, fabrican.Por si esto fuera poco, podemos considerar también que la ruptura de los concretos -segúnexplica Brandtzaeg-, se produce inicialmente por separación de las superficies (le contacto (lela pasta y del agregado al sobrepasarse su adherencia.Así pues en 1929 Mc Millan (171 decía “Para una completa inteligencia de las propiedades delconcreto, creemos necesario el comprender primero las propiedades de la pasta, Y continuaba,aclarando si se desea un fuerte concreto la pasta debe desarrollar una alta resistencia una vezendurecida".Estas palabras sin embargo- no eran nuevas, pues ya. en 1898 el eminente in francés Ferethabía demostrado experimentalmente su fórmula que liga la resistencia del concreto con lacalidad del cemento v la relación de éste con los vacíos v el agua.Pero fue Freyssinet. quien en 1933 llevó más adelante este principio introduciéndolo en laspastas mismas. Freyssinet, supuso que las pastas serían más resistentes cuanto ¡iráscompactas fueran. Es decir, cuando los canalículos plenos de agua y aire fueron los menos ymás pequeños posibles. Esto se obtiene cuando la cantidad de agua que no se combina con elcemento es lo -más baja posible v cuanto mayor es la superficie intersticial de los elementosactivos de la pasta.Comprobaciones expresadas en los siguientes principios:1. Que la resistencia de la pasta es proporcional al volumen del cemento hidratadodividido por la suma de los volúmenes del cemento hidratado más el agua sincombinar.8

Tecnología Del Concreto Diseño De Mezclas2. Que dicha resistencia es también proporcional al área de la superficie intersticial porunidad de volumen de la pasta.Estos dos planteamientos han tenido su completa ratificación. Así GiertzHedstrom ( 18) decían, basados en numerosas experiencias, que era posible en una primeraaproximación considerar la resistencia como una función del grado de hidratación eindependiente de la calidad del cemento, Es decir, que. la resistencia se puede expresar comouna función del volumen de la fase sólida por unidad de volumen de la pasta endurecida.Por otra parte en 1946 los investigadores americanos Power ' v Brownyard.llegaban también luego de numerosas investigaciones. a establecer la realidad dela segunda hipótesis.Powers, planteó una expresión a la que llamó. relación sólido - espacio. Seme junte a la deFreyssinet. en la siguiente forma:Incremento de la fase sólidaX = ----------------------------------------------Espacio original disponibleExperimentalmente encontró que el incremento de la fase sólida. Es decir de la pastahidratada, era de 0:860(Wm - 4Vm).Siendo Wm el agua rió evaporable que interviene en la fase sólida. Vm es proporcionalmente almaterial coloidal de la pasta, representando el agua necesaría para formar una capa completacondenada sobre la parte sólida de una molécula de espesor. El factor 4 Vm es el peso M aguanecesaria para llenar- todos los huecos y, el coeficiente 0.846 es el volumen específico mediode, lo, dos tipos de agua: evaporable y no evaporaba..De esta manera la relación anterior se puede expresar en la forma siguiente:Por numerosas experiencias se sabe que para cada tipo de cemento el factor Vm/Wm esconstante K. Podemos así expresar esa relación en función de cada una de las variablesindependiente.siendo M igual a:9

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasPower encontró el valor de las constantes M y B, mediante ensayos encontrando valoresexperimentales de fe en función de Vm/Wo y tambien Wm/Wo en numerosos ensayos (48puntos para una curva) con cuatro cementos Pudieron definir así:La relación Vm/Wo, representa la expresión 11 de Freyssinet por cuanto Vm es proporciona¡ alárea superficial.Sin embargo es imposible relacionar directamente la resistencia de] concreto con la M cementopues, en el primero existe la intervención de numerosas varíables.Uno de dichos factores está en que antes M fraguado de la pasta se produce el asiento de losgránulos más grandes -sedimentación ¿electiva- dejando una capa de material fino con granriqueza de agua en la superficie o alrededor de la superficie exterior del agregado, lo queconstituye la exudación o resudado. Fenómeno que puede ser estudiado de acuerdo con lasleves de la sedimentación como lo ha hecho Powers. Por otra parte, otras fisuras de mayormagnitud se pueden presentar si el dosaje de agua es excesivo y crea vacíos al evaporarse e.igualmente si la granulometría del agregado es desde un comienzo poco compacta.Todo ello ha llevado a H. Lecrero du Sablon (19) a expresar que la relación entre la resistenciadel concreto, Re y la resistencia de la pasta Rp está ligada por un coeficiente deproporcionalidad igual a:es decir, la compacidad y la forma de puesta en obra.Numerosos investigadores han propuesto fórmulas para determinar la resistencia de losconcretos teniendo en cuenta el grado de compacidad y su dosaje de Para probetas de mortero1:3.6, curado húmedo de siete días, y medida deagua y cemento. En la mayoría de los libros de texto encontramos las fórmulas (le Feret, Ros.Abrams Bolomey, Banda], Graf, Druton. Talbot, Magnel, cte., que aparecen en el anexo. Sinembargo, ellas deben de ser estimadas como una primera referencia pues, como ha dichoFreyssinet, las fórmulas por bien estudiadas que sean no permiten el preveer las resistenciasen función de los dosajes porque ellos no pueden ser estimados más que en campos muylimitados. Sucediendo además que las fórmulas pueden ser causa de graves errores sino seacompañan de numerosos ensayos (le obra.LA DURABILIDAD.La durabilidad de] concreto, se ve afectada principalmente, por los siguientes efectosperjudiciales: a) acción de] agua; especialmente presiones internas en el concreto sujeto aheladas. b.) reacción de los cementos con determinado tipo de agregados. e.) ataque exteriorde aguas agresivas, elementos químicos, cte.Los cambios de temperatura y su descenso hasta la temperatura de congelación producen laexpansión del agua, que puede llegar a un 9%, originando presiones del orden de 2,000kg/cm2, que ocasionan la desintegración del concreto. Estos fenómenos pueden ser atenuadospor un cuidadoso y bajo dosaje de la relación agua / cemento y una correcta selección de10

Tecnología Del Concreto Diseño De Mezclasagregados. Igualmente, pueden corregirse los efectos de las heladas por el uso deincorporadores de aire.Los cernernos con alto contenido de álkalis, Na2O + K2O mayor del 0.6%, reaccionannegativamente con determinado tipo de agregados., causando rajaduras y desintegración de.¡concreto. Se requiere en tales casos. conocer la reactividad potencial de ]os agregados para locual se han desarrollado métodos normalizadoSe ha estudiado la posibilidad de introducir en las mezclas un correctivo de pu zolana, en unaproporción de 20 grm. por grm. de álkalis en el cemento que ex. ceda al 0.5%. Los áridos conconstituyente secundario o inclusiones de sílice opalina, así como las rocas volcánicas de altocontenido de sílice, y las rocas calce son sospechosas.Las aguas agresivas que atacan al concreto, son variadas. 1) Las aguas llamadas puras, cuyoPH a la temperatura de 209 C es de 7 y su grado hidrotimétrico es inferior a 6. disuelven la caldel portland e hidrolizan los silicatos y aluminatos. 2) Las aguas ácidas, generalmente decarácter industrial o las naturales con disolusión de gas carbónico, con una acción másmarcada que las anteriores. 3) La aguas alcalinas, que generan la corrosión de determinadoscementos, provenientes de terrenos graníticos y porfíricos. 4) selenitosas, que son las másagresivas, forman una sal doble fuertemente hidratada, el sulfoaluminato tricálcico,pulvuruiento. 5) Las aguas de mar, que como sucede con las aguas selenitosas forma la sal deCandIot en contacto con los aluminatos del cemento.En las mezclas de concreto que pueden estar sujetas a tales condiciones de exposición. esaconsejable el uso de cementos especiales, sean Portland. puzolánicos, aluminosos u otros,igualmente, el tratar de obtener la mayor compacidad de la mezcla, con dosajes de aguacernentomínímos. En tal forma se puede obtener una baja permeabilidad, usándose a tal finaditivos plastificantes e incorporadores de aire.Las estructuras de concreto se ven expuestas al contacto de elementos; químicos, muchos deellos perjudiciales. Acuciosos estudios se han llevado a cabo, habiéndose publicado síntesis delos mismos. En todos estos casos, si bien son aconsejables las providencias señaladas, seemplea generalmente protección adicional, la que consiste, según las condiciones, en:fluosilicato de magnesia o zinc; silicato de sodio; barnices, pinturas; tratamientos bituminosos;revestimientos cerárnicos etc., cuya disensión escapa a este estudio.curvas características de la deformación del concretoLOS MATERIALESDOSAJE DE CEMENTOEl dosaje M cemento no es sólo una cuestión de la cantidad a introducir si también de calidad.11

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasDe los ensayos realizados por G, Arobelidze y V. Soroker se desprende que cuando la cantidadde cemento pasa un cierto valor limite, la resistencia del concreto cesa de aumentar. Dichovalor está en relación con la viscosidad, decreciendo cuando esta aumenta. Ley¡ y Pizetti (201.calculan dicho valor en 450 kg. por metro cúbico.El uso del microscopio electrónico en la investigación del cemento Portland ha permitidodeterminar que la causa del endurecimiento de las pastas hidratas es el saliente tricálcico,principalmente en los primeros días, interviniendo luego el silicato bicálcico. El aluminato tricálcicopresentaba también activa intervención en los primeros 28 días.Por otra parte, por métodos físicos, se ha determinado el valor de la contríbtición de cadaconstituyente a la resistencia (le la pasta. estableciéndose así la siguiente ecuación:Dichos coeficientes para cilindros de concreto de 3 x 6 pulgadas en mezcla 1: 3: 4: 3, 6 en pesofueron:28 días 1 añoa 41.4 54.8b 7.6 42.4c 123.4 100.4d 37.8 53.5Finalmente se conoce que tratando clinker por procedimientos de enfriamiento rápido yaumentando la finura de molido se afecta favorablemente su resistencia.En lo que respecta a la retracción se puede también desarrollar una ecuación similar a laexpuesta en el estudio de la resistencia, con los siguientes valores para los coefientes:a 0.00079b 0.00077c 0.00234d 0.00049Para probetas de mortero 1: 3.6. curado húmedo de siete días. Y medida de las deformacionesdespués de una año.Hoy en día, una solución de la retracción puede encontrarse al elegir el tipo de cemento graciasa los cementos expansivos, popularizados por los estudios de Dossier y Hendricks. Estoscementos se producen por la mezcla de tres elementos:Un cemento Pórtland artificial que es la base.Un cemento sulfo-aluminoso que es el factor de expansión.Un elemento estabilizador.Los de débil expansión aumentan (le 3 a 4 mm. por metro en pasta pura en un principio y losfrancamente expansivos de 10 a 2.5 mm. por m. En lo que respecta a sus resistenciasmecánicas son similares a la de los Portland corrientes.Hasta aquí lo concerniente a la calidad. Queda por considerar la cantidad de cemento aintervenir en la mezcla. Todavía se usa el dosificar los concretos dando el número de kilos decemento por metro cúbico. Otras veces se emplean fórmulas empíricas. Todo ello teniendo encuenta la calidad de] concreto deseado.12

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasDesde otro punto de vista. se puede suponer que el cemento debe cumplir dos funciones en elconcreto:Cubrir la superficie del árido.Rellenar los huecos existentes,El primer valor lo podríamos obtener fácilmente igualando los valores de la superficie del árido,que se puede obtener por numerosos métodos. el de Edward y Young (21) entre otros, con lasuperficie de la pasta hidratada.En los trabajos de Ville y Mironov, se determina la máxima compacidad del agregado, usandoconsolidación enérgica. a fin (le deducir el volumen de. vacíos que debe de llenar la pasta decemento.Este valor teóricamente sería reemplazado en la siguiente ecuación (le, Powers que determinael volumen de la fase sólida.Vs = 0.5 + 0.5 e VeE = gramo de cemento por g/ pasta saturada.Ve volumen específico del cemento.Akinov usa el siguiente cuadro, para determinar el peso del cemento por litro de pastaPara aumentar los elementos o activos -o el concreto concreto sin adicionar un excedecemento, desfavorable para la retracción. es actualmente usado el reemplazar los agregadospor clinker.DOSAJE DE AGUAHemos planteado ya la influencia del dosaje de agua en las pastas de cemento. Sabemos asíque a mayor cantidad de agua de mezcla obtendremos menor resistencia mecánica y tambiénmayor deformación. Parece lógico suponer que el contenido óptimo de agua en una mezclasería la indispensable para la hidratación del cemento. Cantidad ésta que se puede determinarexperimentalmente.Powers, ha aproximado la cantidad de agua necesaria a la hidratación en 0.25 (¡el peso delcemento. Sin embargo, tal límite se excede en la práctica, pues es necesario considerar que elconcreto está hecho con agregados. en gran parte finos,que absorben agua, lo que impediría la hidratación del cemento. Aparece pues la necesidad deun exceso de agua, que llamaremos agua de mezcla, independiente del agua requerida para elfraguado.La intervención de este exceso de agua o agua de mezcla, es indispensable ya que por ella elcemento forma una pasta que se reparte uniformemente sobre la superficie del agregadocontribuyendo a la trabajabilidad, y creando la resistencia del conjunto al endurecerse.13

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasDe no realizarse este reparto uniforme el contacto entre los agregados inertes crearía puntosde fractura, dando así un material sumamente frágil. Por otra parte una pasta seca producesegregación y falta de homogeneidad en el concreto.Se han dado numerosas fórmulas para relacionar la cantidad de agua necesaria para la mezclacon el tipo y superficie específica de los agregados.Feret (1892) estableció la siguiente igualdad:En la que A es contenido de agua y Pg Pm, Pf ; y Pc las cantidades de arena gruesa, media,fina y de cementoEn la que a es la cantidad de agua necesaria, a la del cemento, f la de ultra finos. p la de finosentre 0.1 y 0.5 mm, la arena (entre 0.5 y 5 mm), g la grasa y 0( un coeficiente dependiente de laconsistencia del concreto a obtener.El investigador suizo Bolomey ha dado también. Después de numerosos ensayos, la siguienteformula:En esa fórmula a es la cantidad de agua necesaria en la mezcla; d, y d2 105 diámetros entrelos que está comprendido el agregado; p su peso y N un coeficiente que para concretos secoses de 0.08 si se emplea agregados lisos y de 0,095 en el caso de los rugosos.Esta fórmula no se aplica sino hasta gránulos de 0.2 mm. todo esto hace necesario eldeterminar previamente la cantidad de agua embebida en el agregado, cantidad que ha derestarse a la indicada por esa fórmula.Hay que tener en cuenta que la-, dos expresiones consideradas conducen a porcentajes deagua superiores a los necesarios cuando se utiliza la acción de vibradores y otros medios decompactación.Sin embargo cabe también precisar que en los casos de no existir un rigurosocontrol de obra. es preferible pecar por exceso de agua que por defecto. ya que la resistenciadecrece más rápidamente cuando se baja el agua en exceso que cuando se aumenta. Estefenómeno que ha sido estudiado por Hendrick con numerosos concretos lo ha tratado laAsociación Americana de cemento Portland (22) Llegando a las siguientes concluciones14

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasUn concreto con un 10% de agua menos que la necesaria pierde un 15% de resistencia.Una insuficiencia de 20% hace perder un 60% de resistencia.Un aumento del 20% hace perder un 30% de resistencia.Un exceso de 100% hace perder un 80 de% resistencia.Abrams fue el primero en establecer en forma precisa la importancia del factor agua - cementoen la resistencia. Fijó al efecto la siguiente expresión matemáticoPosteriormente con el desarrollo de los cementos esta relación se ha modificado tomando lasiguiente forma:Siendo x la relación agua – cemento.En todo caso estas relaciones deben establecerse en forma de significar el grado de actividaddel cemento.Es recomendable trabajar en el diseño, teniendo a la vista la relación de powers que nos da lacantidad de agua necesaria para la hidratación, e introduciendo un exceso para la mezcla deacuerdo a las fórmulas planteadas y a las condiciones de puesta en obra, realizando ensayosprevios pues todo resultado debe ser fruto de la experiencia inmediata.Teniendo en cuenta estos inconvenientes Freyssinet ha imaginado realizar la eliminación delexceso de agua de que el concreto luego de colocado en los moldes mediante el empleo de lavibración y la presión de la masa fresca, usando encofrados que permiten la salida del líquido.Cuestión fácil y poco complicada en elementos pre-fabricados.LOS AGREGADOSAl estudiar los áridos que han de servir como agregados para el concreto hemos de referirnosesencialmente a su granulometría, por ser el punto que alienta mayores discusiones ytendencias. Sin embargo, es necesario hacer Un aparte previo, recalcando ciertas propiedadesexigibles, que son bien conocidas.Sabemos bien que el árido debe provenir de rocas de constitución estable, de buenaresistencia mecánica y libres de reaccionar con los álcalis del cemento. Tener forma cúbica yun coeficiente volumétrico mínimo de 0.15. Ser de superficielisa. (le preferencia sobre la rugosa. con exclusión (le todas las otras, De una porosidad menorque el Fínalmente. libres de impurezas y con un contenido de humedad conocí(](, en formaprevia e inmediata a su empleo.La granulometria de los áridos es un factor importante en los concretos. Ella se caracteriza porlas proporciones en que intervienen los gránulos de distinto diámetro que la integran. En la15

Tecnología Del Concreto Diseño De Mezclaspráctica se hace pasar el agregado -o su ¡nuestra representativa- por una serie de mallas,determinándose porcentajes de concentración en los distintos diámetros, lo, que pueden serexpresados mediante curvas. Eventualmente. se dan ecuaciones que representan en funciónde un diámetro dado -generalmente el límite máximo--- los porcentajes de diámetro inferiores.Por esta razón hemos de estudiar inicialmente la determinación del diámetro máximo y mínimodel agregado (le concretoLa determinación del tamaño máximo del agregado se ha (le realizar de acuerdo a lascondiciones del volumen a llenar t) encofrado. así como (le la cantidad de acero, cables ofundas que contieneA este efecto es conveniente tomar en cuenta los principios que sobre e¡ electo paredexpusiera M. Caquot que explica la repulsión del agregado grueso por las paredes o fierros delelemento a llenar.Faury ha establecido experimentalmente que si “s" es la sección libre de la parte más estrechade una rnalla y "p" su perímetro, su radio medio "r" será:y el agregado máximo estará sujeto a la siguiente desigualdad:En lo referente al efecto pared del encofrado se estableció un radio medio igual a:superficie total de las paredes y armadurasFaury (23), ha dado una relación experimental que liga este valor con el tamaño máximo delagregado.De los estudios de Macnaughton (24) se desprende que tamaños de árido que exceden elmáximo de ¾” afectan desfavorablemente la resistencia. En la investigaciones llevadas a caboen la construcción de la Presa Boulder. Se estableceó con anterioridad dicho fenómeno.Especialmente en la fluencia. Sin embargo muchos especialistas.Los estudios iniciales de Davis sobre la composición mineralógica de los agregados, secontinúan hoy en varios países, determinando la adherencia. en escala microscópica, entre elagregado y, la pasta.16

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasEs sin duda, en el campo de las granulornetrías discontinuas. que además de la compacidadnos brindan una menor superficie específica de los agregados, es decir economía y ausenciade deformaciones, donde se han de encontrar las mejores soluciones para los concretos dealta resistencia y el concreto pretensado.Sin embargo cabe recalcar que la misma existencia de tantos métodos revela la imposibilidadde fijar un principio único y general. Así pues, los métodos sólo han de ser una primeraaproximación sujeta a la confirmación de la experiencia para cada caso.LA PUESTA EN OBRALos métodos de puesta en obra del concreto fresco, deben considerarse en el proyecto deproporcionamiento, por su relación con cada uno de los constituyentes y las propiedadesfinales.Los procedimientos más conocidos comprenden: a) aquellos que introducen dentro de lamezcla algún elemento nuevo, como la técnica del aire-incorporado y la de los plastificantes; b)los que actúan sobre el concreto una vez puesto en sus formas, tal el caso de la vibración y delconcreto al vacío; e) los que significan una nueva forma de puesta en obra, como lo es elconcreto inyectado. Vale decir, que todas las técnicas expuestas se combinan además entreellas, dándose en la práctica general la coincidencia de dos o tres.EL AIRE INCORPORADOLa técnica de incorporación del aire consiste en introducir en la mezcla generalmente con elcemento, un compuesto que produce la formación de pequeñísimas burbujas de aire, de 40 a250 micrones Las modificaciones que aporta la incorporación del aire en el concreto son demejorar la docilidad, por actuar como lubricantes anulando el frotamiento entre lo- sólidos;disminuyen la exudación, al actuar como tapones de los canales por los cuales asciende elagua; disminuyen la permeabilidad del concreto endurecido al modificar el estado del aire en suinterior, con el reparto del mismo en forma de pequeñísimas burbujas en sustitución decanalículos; pero la más importante modificación que introduce es la resistencia de las heladas,cuya explicación ha sido dada por las teorías, contradictorias entre ellas, de Forslind, Kermedyy Powers.Sin embargo, la incorporación de aire, sin modificación del disefio de la mezcla, origina unamenor resistencia mecánica. Lo que se puede objetivar mediante el empleo de las fórmulasconocidas para la resistencia del concreto, en las que juega papel importante la compacidad.La incorporación del aire disminuye el porcentaje de sólidos. Una excepción ocurre en losconcretos muy pobres, con gran contenido de aire natural, donde el agente incorporador actúasolamente para distribuirlo sin aumentar su proporción. Se ha establecido que la resistenciabaja aproximadamente en un 5% por cada 1% de aire incorporadoComo la incorporación del aire facilita' la docilidad del concreto, es posible en compensaciónreducir la cantidad de agua de mezcla y eventualmente el agregado fino. En tal forma puedecorregirse la disminución de resistencia.El porcentaje de aire se estima no debe pasar del 6% siendo aconsejable el 4% Por elmomento, aún no se encuentra una teoría que permita establecer un dosaje racional del airepara toda condición o tiempo de exposición. Powers estima que con cierta seguridad se puedesuponer, en el caso de un concreto joven. la más conveniente para impedir la dilatación delagua durante la helada será aquella que divida la pasta en capas muy delgadas en que el valorcrítico es de. terminado por la resistencia a la rotura, en función de la presión hidráulica.El diseño de las mezclas de concreto con aire incorporado se efectúa vi sea directamente,teniendo en cuenta este nuevo elemento, o por una corrección sobre el diseño correspondientea una mezcla normal. Debe recordarse, que la calidad de cemento, la granulometría de laarena, el dosaje de agua, la vibración y otros factores afectan la cantidad del aire incorporado.18

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasPLASTIFICANTESLos plastificantes crean una aptitud del concreto a adaptarse a las formas, permitiendo reducirel agua de mezcla y obtener un aumento en la resistencia. También, puede reducirseconjuntamente la cantidad de cemento, dejando estable la relación de los dos componentes,con economía en la producción. Tale,, sol] las ventajas (le este aditivo.Los plastificantes por absorción, son productos complejos, de carácter hidrófilo que absorbidospor los gránulos de cemento actúan para rodearlos con películas espesas de agua tambiénabsorbida e impiden la floculación y favorecen el comportamiento plástico. El Dr. Steopéo harealizado un estudio del proceso fisicoquímico, partiendo de la teoría de Michaclis-KuhI.Tradicionalmente se han considerado como plastificantes, por desarrollar las mismaspropiedades a elementos puzolánicos, cenizas volantes y otros productos.VIBRACIONLa vibración es la técnica más extendida para la puesta en obra del concreto, De acuerdo a lasteorías de L'Hermite, neutraliza los efectos del frotamiento interno del concreto durantepequeños espacios de tiempo, en los cuales actúa la acción de la gravedad permitiendo laacomodación de los componentes por su propio peso. La vibración produce así un efecto depresión interna que aumenta o disminuye la presión de contacto entre las partículas; cuando lapresión de vibración es elevada la de contacto será neutralizada en una parte del período devibración. Un cuerpo en tal instante, al haber perdido su frotamiento interno, se. asemeja a unlíquido llenando fácilmente los moldes por actuar sobre sus paredes en forma hidrostática.Existirá pues, una alternancia en períodos de "líquido" y períodos de "sólido".L'Hermite determina la presión de vibración de la hipótesis de que las partículas no se puedenmovilizar que dentro de un límite a ( a < 1 ) del volumen de vacíos e. Siendo e, en relación a launidad de volumen la diferencia entre el volumen aparente y el volumen sólido del cementomás el agregado. La presión se expresa así como:siendo a la frecuencia.V = velocidad promedio de las partículasP = densidad promedio de la parte.Para la determinación de los valores de a y v, emplea la ecuación exponencial:siendo: m = la masa de las partículas.a = una constante de amortiguamientob = la resistencia elástica especifica.En tal forma, la velocidad (le la partícula depende para una frecuencia determinada de sumasa.19

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasHaciendo empleo de la misma hipótesis es posible determinar la viscosidad del concreto frescoy la capacidad de absorción de energía. Por ejemplo, en el caso de la previbración larepartición de la amplitud de vibración es:Sin embargo se ha objetado esta teoría al negarse su base misma, es decir, que el concreto esun material con frotamiento interno. De acuerdo a los principies M concreto, se dice, el contactoentre los gránulos significa la segregación., incompatible con un concreto dócil y homogéneo.En coincidencia de este criterio, Steivart, en estudios presentados al Joint Sub-Committee, hadescrito la acción de la vibración. Según él, en una primera fase el material sujeto a frotamientointerno es compacto, en u . segunda fase, la mezcla se encuentra en estado de suspensión,seguidamente, en la tercera fase se inicia la segregación.La vibración, es también un procedimiento auxiliar de las otras técnicas expuestas. Suaplicación en conceptos de granulometrías discontinuas o secos se considera indispensable.CONCRETO AL VACIOComo se ha expuesto al preparar el concreto generalmente se introduce un exceso de agua -sobre la necesaria para la hidratación a fin de permitir una puesta en obra correcta. Comoconsecuencia se obtiene una disminución de la resistencia. Los procedimientos de extraccióndel agua, permiten eliminar esta deficiencia.Uno de los primeros procedimientos de esta técnica, se encuentra en la centrifugación, por elcual se producen productos pre-fabricados, generalmente tubos, Posteriormente, Freyssinet,aplicó la presión sobre elementos también prefabrica(los. Al efecto- una de las paredes Mmolde era permeable al agua y no al cemento. Por otra parte, la granulometría estaba dada enforma de permitir que la presión fuera trasmitida al agua. El aplicar presión sobre una de, lasparedes del molde. hacía salir el agua por la pared permeableEl procedimiento moderno M "vacum concreté--- original del ingeniero K.Billner e ha desarrollad,, extensamente ,Ti los Estados Unidos en que son colocadas sobre losencofrados s. que aspiran e líquido a través de orificios múltiples colocados regularmente.El sistema, bajo licencia comercial, consiste en principio en una bomba al vació tuberías y untanque de sedimentación. Las ventosas en la mayoría (le los casos son constituidas porpaneles de madera, de, pequeño espesor, que en los bordes tic contacto van provistas debandas de caucho, que dan seguridad transversal. Sobre el concreto actúa una superficie lisa,compuesta por una tela metálica y mi lienzo de algodón El todo forma una cámara estanca,donde se producen presiones del orden de las 8 '1" por m2.El tiempo de. acción del aparato variable se encuentra entre los 45'' y la hora.CONCRETOS INYECTADOSEl concreto inyectado significa una técnica de puesta en obra, que exige condicionesdeterminadas en los materiales, cuya resultante es un concreto (le especiales condiciones deresistencia y retracción.El concreto inyectado tiene una granulometría discontinua, formado por agregado grueso,cuyos vacíos son llenados por un mortero inyectado a presión. Preserita mayor resistencia y,un mejor comportamiento elástico que el concreto normal. Su permeabilidad s retracción sonmenos acusadas.20

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasLa puesta en obra comprende dos etapas diferenciadas: la acomodación del -agregado gruesoy la posterior inyección del mortero, operación esta última que comprende el transporte de lapasta.La condición básica para la obtención del concreto reside en obtener un mortero thioxtrópico,que pierda su rigidez momentáneamente, readquiriéndola en el estado de, reposo. Por otraparte, el esqueleto de agregado grueso debe posibilitar el paso del mortero permitiendo quecubra todos los vacíos, para asegurar 1,1 durabilidad y, resistencia.La técnica de activación del mortero requiere sea de procedimientos rnecánicos o físicosquímicos,que varíen el grado de floculación, es decir, la fuerza de atracción entre los gránulos.La activación por vía química se realiza introduciendo en el agua de mezcla un agentedispersante soluble, que anule la atracción. La dispersión mecánica, se realiza por mezcladorasespeciales de alta velocidad, ellas posibilitan que simultáneamente mientras la superficie de losgránulos es hidratada son separados formando una suspensión viscosa thixótropa intergranularque actúa como antifloculante durante el transporte y puesta en obra del mortero.El proceso de fabricación del concreto exige un cuidadoso control, especialmente en loreferente a las condiciones del mortero. Ensayos de tipo reológico deben ser efectuados tantoen el diseño de mezcla como durante M fabricación del concretó.21

Tecnología Del Concreto Diseño De MezclasBIBLIOGRAFIA1.-Final Report, Symposíum Influence of time upon the stre . ngth and deformationof concrete- Munich 1958.2.-E. Freyssinet- Una Revolution dans les Techniques du Beton- Ed. Eyro 1939.- PARIS.3.-E. Freyssinet--- Idee et Voies Nouvelles- Edition "Construction C.t Travaux Publics" Enero1933.- París,4.-A. D. Ross- Creep and shrinkage in plain, reinfroced and prestressed concrete, JournalInstitution of Civil Engineer. Nov. 1943.5.-Davis, Davis et Brown- Plastic flow and volumen changes of concrete--Proe. of the AmericanSociety Testing Materials, vol. 37.- 1937.6.-Gwosdew.- Le fluage du Beton et les methodes appliquees a son étude. Recherches sur laResistence, la plasticité et le fluage des matériaux de Construction. ZNIPS, Moscú 1955. Trad.de L. B. Batiment et Travaux Publies,7.-Powers et Brownyard. Studies of pheysical properties of hardened cement paste. Journal ofthe American Concrete Institute- Oct- Nov- Dic1946.8.-G. Pickett--- Shrinkage Stresses in concrete. J. A. C. 1. Jan-Feb. 1946.9.-G. Pickett- Eflect of aggregate on Shrinkege of concrete an a Hypothesis ConcerningShrinkege. J. A. C. I. Jan-1956.10.-Woolson- Sorne rernarkable tests indicating flow of concrete under pressure- EngineeringNews- Vol. 54.- 1905.11-Lea- Shrinkage and creep of concrete. Simposium shrinkage and cracking of cementivematerials--- Londres, 1947.12.-Neville- Theories of creep of concrete. J. A. C. I.- Set. 1945.13.-Lynan C. G.- Growth and movement in portland cement Concrete.- Oxford Univ. Press-1934.14.-Lea y Lee- Shrinkage and creep of Concrete.- Symposium shrinkage and cracking -o¡cementive materials--- Londres 1947.15.-Robert L'Hermite--- Idees Actuelles sur la Technologic du Beton- Bulletin RILEN.16.-Shank--- The mechanies of plastic flow of concrete- J. A. C. I. Vol. 32 Pág. 149.- 1936.17.-F. R. Me Millan- Basice Principles o£ Concrete Makin- Me. Graw-Hill.18.-Giertz.- Hedstrórn.- Plastik deformation hos oarmerad betong- 1939 (De la traducción alfrancés del L. du Bet. P.).19.-Leclere du Sablon- Le beton Trationnel Annales des Ponts el chaussees N~' 2.- 1927.20.-M. F. Levi y G. Pisetti- Fluage, Plastité et precontainte, Dunot.- 195122

Tecnología Del Concreto Diseño De Mezclas21.-Edwards L. N.- Proportioning the Materials of Mortars and Concretes by Surface arca ofaggregates Proc ASTM.- Vol. 18.- Young R. B.- Mixing Concrete by Surface areas on actualwork- Eng. News. Record- Enero 1920.22.-Traite de IvIateriaux de Construction. - M. Duriez-Dunot23.-J. Faury- Le Beton. Dunot- A. Caqout- Role des Materiaux du Beton-Memoires Societe des Ingenieurs Civi1s de France--- Julio-Agosto 1937.24.-Maenaughton.- Juint Technical Information Letter. National Sand and Gravel Association-Abril, 1959.25,-L'Herniite.- Contribution a F elude de ka Mecanique interne du beton.26.-R. Vallete.- Compositíon des Betons Revue des Materiaux de Construction NO 463.- 1954,27. -Villey - Les Neo - Betons el les Béton a Ossature. Le Génie Civil 1947.28.-A. Joisel- Compositión des bétons hydrauliques- Annales 1. T. B. T. P. Octubre 1962.23