TECNOLOGIA DEL CONCRETO: Semana 5 y 6: "Dosificación"

I. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO:

La dosificación implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales que componen al concreto, a fin de obtener la resistencia y durabilidad requeridas, o bien, para obtener un acabado o pegado correctos. Generalmente expresado en gramos por metro (g/m).

Métodos de dosificación:

Relación agua cemento

Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la relación entre las proporciones de agua y cemento. Ambos materiales forman una pasta que, al endurecer, actúa como aglomerante, manteniendo unidos los granos de los agregados. Mientras mayor sea la dosis de agua el concreto será más trabajable, sin embargo esto disminuye su resistencia y durabilidad.

Manejabilidad de la mezcla

Una mezcla trabajable es aquella que puede colocarse sin dificultad y que con los métodos de compactación disponibles permite obtener concretos densos. Al mismo tiempo la mezcla debe tener suficiente mortero para envolver completamente la roca y las armaduras y obtener superficies lisas sin nichos de rocas ni porosidades. En otras palabras, debe llenar completamente los huecos entre las rocas y asegurar una mezcla plástica y uniforme. Una mezcla trabajable para un tipo de elemento puede ser muy dura para otro. Por ello el concreto que se coloca en elementos delgados o con mucha armadura debe ser más plástico que el de construcción masiva.

En esta tabla se muestra las porciones de materiales necesarios para preparar concreto resistentes. el agua, arena y grava, se miden en tobos, (baldes), que equivalen a 19 L.

(Para calcular el volumen de cemento a usar considérese que la densidad del cemento es variable. Si el cemento tuviera una densidad aparente de 1.1, entonces 42 kg. equivaldrían a unos 35 litros en volumen. Téngase en cuenta que este volumen no se suma al del resto en su totalidad, habida cuenta de que se realiza una mezcla con absorción de agua y reacciones químicas).

DOSIFICACION POR METODO ACI:

Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas deconcreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a lasmezclas de prueba.

1. El primer paso contempla la selección del revenimiento, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de revenimiento de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los valores sonaplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrariodichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros.

2. La elección del tamaño máximo del agregado, segundo paso del método, debeconsiderar la separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espaciolibre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidadadecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sincavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinadorevenimiento depende del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los agregados,la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos químicos.

3. Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de aguarecomendables en función del revenimiento requerido y el tamaño máximo del agregado,considerando concreto sin y con aire incluido.

4. Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relación agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relación agua/cemento para casos de exposición severa.

5. El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso tres, y la relación agua cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera un contenido mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezclase deberá basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye el quinto paso del método.

6. Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una tabla con el volumen delagregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamañomáximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. El volumen de agregadose muestra en metros cúbicos con base en varillado en seco para un metro cúbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro cúbico de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico de varillado en seco.

7. Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, exceptoel agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este séptimo paso, es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto.

8. El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el aguaque se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.

9. El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debeverificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidadapropiada mediante el revenimiento y la ausencia de segregación y sangrado, así como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el revenimiento, en elcontenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporcionauna serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto

DISEÑOS DE MEZCLA:

Debemos enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir un concreto, tan económicamente sea posible, que cumplan con los requisitos requeridos para los estados fresco como mezclado, transporte, colocación,compactado y acabado; y en el estado endurecido, la resistencia a la compresión y durabilidad.

En general, prácticamente todas las propiedades del concreto endurecido están asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las cuantifica o cualifica. Sin embargo, debe siempre recordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos ala resistencia pueden afectar otras propiedades.

Es usual el suponer que esta técnica consiste en la aplicación sistemática de ciertas tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prácticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual está muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resulta primordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.

Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos o espacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño de mezclas.

Antes de proceder a dosificar una mezcla se debe tener conocimiento del siguiente conjunto de información:

· Los materiales

· Del elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras

· Resistencia a la compresión requerida

· Condiciones ambientales durante el vaciado

· Condiciones a la que estará expuesta la estructura

Parámetros básicos en el comportamiento del concreto:

a) La trabajabilidad: Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con que este puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sinque pierda su homogeneidad (exude o se segregue).

El grado de trabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamaño y formadel elemento que se vaya a construir, de la disposición y tamaño del refuerzoy de los métodos de colocación y compactación.

Los factores más importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezclason los siguientes: La gradación, la forma y textura de las partículas y las proporciones del agregado, la cantidad del cemento, el aire incluido, losaditivos y la consistencia de la mezcla.

Un método indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consiste en medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono.

El requisito de agua es mayor cuando los agregados son más angulares y de textura áspera (pero esta desventaja puede compensarse con las mejoras que se producen en otras características, como la : adherencia con la pasta de cemento

b) La resistencia: A la compresión simple es la característica mecánica mas importante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad y a resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

c) Durabilidad: El concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlo de su capacidad de servicio tales como congelación y deshielo, ciclosrepetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustancias químicas, ambiente marino y otras semejantes.

La resistencia a algunas de ellas puede fomentarse mediante el uso de ingredientes especiales como:cemento de bajo contenido de álcalis, puzolanas o agregados seleccionados para prevenir expansiones dañinas debido a la reacción álcalis – agregados que ocurre en algunas zonas cuando el concreto esta expuesto a un ambiente húmedo, cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos para concretos expuestos al agua de mar o en contacto con suelos que contengan sulfatos; o agregados libres de excesivas partículas suaves, cuando se requiere resistencia a la abrasión superficial. La utilización de bajas reacciones agua/cemento prolongara la vida útil del concreto reduciendo la penetración de líquidos agresivos.

La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelación y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido.

El aire inyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto de congelación.

Métodos, teorías y sistemas para el diseño de mezclas: