TIPS PARA EL BUEN FRAGUADO DEL CONCRETO

La calidad de un concreto depende del cemento a emplear del tamaño y las características de los agregados pétreos, sabiendo que el concreto es un material cementico con buen comportamiento a la compresión, la relación agua/cemento y de adherencia desarrollada entre la pasta y las partículas sólidas, el diagrama de esfuerzo-deformación de una probeta ensayada a compresión en un laboratorio aplicado indica diferentes respuestas debidas a la relación agua/cemento.

El concreto no es un material elástico, pero en el análisis de los diseños se puede aplicar la teoría de la elasticidad hasta valores del 35% al 50% de su resistencia limite, tomando en consideración los efectos del creep en el tiempo. Este material no posee límite de proporcionalidad, limite elástico ni un punto de cedencia, pero si sufre de deformaciones diferidas cuando es sometido a cargas constantes. El concreto simple es de baja ductilidad, la cual disminuye a medida que aumenta la resistencia, en el rango cercano a la rotura en la figura anterior muestra un comportamiento casi lineal en su tramo descendiente luego alcanza el valor máximo y a medida que aumenta la resistencia del concreto, disminuye la deformación alcanzada a rotura, este límite para el diseño no debe superar el valor de 0.003 en concretos de buena calidad.

Las curvas de esfuerzo-deformación del concreto es que el máximo esfuerzo se alcanza para valores de deformación entre 0.002 al 0.0025, en el diseño es aconsejables que le concreto sin fisurar alcance el tramo descendente de la curva antes que el acero haya alcanzado su punto de cedencia de esta forma el acero con un límite de cedencia entre 4000 y 5000 kg/cm2, alcanza este valor antes que el concreto pierda su resistencia.

un límite de cedencia entre 4000 y 5000 kg/cm2, alcanza este valor antes que el concreto pierda su resistencia.

El módulo de elasticidad del concreto de peso normal.

 Módulo de elasticidad del acero de refuerzo, para cualquier calidad.

El coeficiente de poisson del concreto.

Para concreto normal y liviano, la resistencia a la compresión requerida del concreto en zona sísmica de debe ser menor a 210 kg/cm2, en general este valor en concretos de muy buena calidad no supera los 350kg/cm2, cuando no existen datos de resistencia de tanteo se autoriza que la dosificación de concreto se establezca dentro de los límites de la relación agua/cemento de la siguiente tabla.

Cuando el concreto está expuesto a soluciones que contienen sulfatos, debe cumplir las exigencias de la siguiente tabla. 

Las variaciones volumétricas que sufren las secciones de concreto dependen:

• La temperatura
• La humedad
• La carga sostenida.

            Si se logran controlar estas variables se pueden limitar los esfuerzos que son causantes de la fisuracion en la masa de concreto, los valores del coeficiente de expansión térmica del concreto varían dependiendo de la calidad de la pasta generada por la relación agua cemento, y el contenido de humedad. Los esfuerzos causados por las variaciones de temperatura son:

•  El calor de hidratación.
• Los ciclos periódicos de temperatura del medio ambiente.

El calor se disipa en una estructura en forma inversa al cuadrado de su menor dimensión, en la mayoría de los miembros de concreto el calor que se genera por la hidratación del cemento se disipa con gran rapidez, generando un diferencial de temperatura entre la cara externa y la interna de cada elemento.

La variación de temperaturas en los elementos de concreto causa esfuerzos de tracción y eventual fisuracion si están impedidos de contraerse y dilatarse, o si la exposición es de forma parcial, la tracción se da en la cara que se enfría, si el miembro este libre de contraerse el enfriamiento produce acortamiento pero no esfuerzos a diferencia de la temperatura interna y externa produce fisuracion.

El parámetro de enfriamiento debe regularse para evitar grandes diferencias de temperatura, en general los elementos de concreto armado admiten un gradiente de ∆θ (y) máximo de temperatura de 38ºC a medida que la cuantía del esfuerzo es creciente, incrementa la diferencia máxima de temperatura permisible a través del elemento, las estructuras se ven afectadas por ciclos diarios de variaciones de temperatura.

E: módulo de elasticidad.

α: coeficiente de expansión térmica.

∆θ (y): distribución del aumento de la temperatura.

P, M: carga axial y momento exteriores.

Y: distancia del centro de gravedad.

A: área total de la sección transversal.

I: momento de inercia de la sección transversal.

La retracción por fraguado.

 En el proceso de fraguado y endurecimiento, el concreto experimenta cambios de proporcionalidad en su volumen, contrayéndose a medida que pierde humedad por la evaporación, cuando está expuesto al aire. Esta humedad no se presenta de manera uniforme en la masa de concreto, por lo cual los cambios son de forma diferencial al grado de humectación produciendo un estado tensional interno, de distribución aleatoria, estas variaciones de volumen se generan por factores:

• La dosificación del concreto.
• El tipo de cemento usado.
• Estado hidrométrico
• El tipo y duración del curado.
• El área de la superficie expuesta.
• La temperatura ambiente.

Los concretos ricos en cemento presentan por lo general una retracción más notable que los normales o pobres, por ello cuando se desea evitar una gran retracción, se trata de limitar el contenido de cemento en el concreto a un máximo 400 kg/cm2, el estado hidrométrico también es un factor influyente en la retracción notándose en ambientes más secos, como valor promedio del concreto en masa, con na retracción comprendida en 0.00035 = 0.35 mm/m. cuando la superficie expuesta es mayor, se observa una retracción mayor en el concreto, en volúmenes grandes que se retraen menos que las secciones pequeñas, el calor del fraguado del cemento influye en la retracción del mismo, por los cual existe un adecuado curado de modo de evitar la formación de grietas que afectan la resistencia durabilidad y el buen aspecto de los elementos.

 El fenómeno de la retracción  adquiere más importancia especialmente en estructura rígidas o vigas de luz amplia en los pórticos de los piso bajos de edificaciones de esbelta altura, en estos casos es conveniente disponer juntas a distancias máximas de 30mtrso para evitar la formación de grietas notables por causa de la retracción y temperatura. La retracción por fraguado se le da importancia en los casos de construcciones mixtas de acero y concreto o la unión del concreto con más mampostería de bloques, pues la contracción del concreto puede agrietar los materiales adyacentes.

 El creep del concreto.

            Las variaciones de volumen en el concreto se pueden producir por cambios de temperatura o grado de humectación, a diferencia de la retracción por fraguado, que es resultado de la desecación del concreto, el creep es la variación de volumen inicial o el incremento de deformación, por carga sostenida, ya sea que le elemento este traccionado o comprimido, el creep se manifiesta.

            El creep o fluencia lenta es la propiedad de algunos materiales estructurales de continuar deformándose durante un tiempo prolongado, soportando cargas, en el concreto bajo condiciones normales, esta deformación puede superar la magnitud de las deformaciones elásticas.

 Factores que incrementan el efecto del creep en estructuras.

• La aplicación prematura de cargas
• El empleo de concretos con alto índice agua/cemento.
• La exposición del concreto a condiciones de desecación.

            Una forma practica de disminuir el efecto del creep es cagar la estructura de concreto luego de que esta alcanza el 75% de su resistencia nominal, también la presencia de acero a compresión de las secciones flexadas ayuda a disminuir el creep, sabiendo que As es el área de acero traccionado y A´s área de acero comprimido, esto permite calcular las deflexiones a largo plazo bajo carga sometida multiplicando la deflexión instantánea por el factor  (2-1.2*As/A`s) >0.6.

El creep no siempre es indeseable, por el contrario, cuando  la deformación de un miembro de concreto por la aplicación prematura de las cargas, el creep posteriormente disminuye el estado tensional y produce un relajación en la estructura que es beneficiosa, este efecto se vuelve particularmente observable en el caso de descensos de apoyos ocurridos mientras la estructura de concreto no ha endurecido suficientemente y que por la acción del creep luego de un tiempo desaparece ese estado tensional.

CURADO DEL CONCRETO

El concreto aumenta con rapidez su resistencia y en los primeros 28 dias alcanza aproximadamente 70% de su capacidad admisible si la temperatura y las condiciones de humedad en ese periodo resultan adecuadas. Para ello se debe impedir la perdida prematura de agua necesaria tanto para la hidratación del cemento como para alcanzar un endurecimiento correcto y uniforme, evitando la formación de fisuras que merman la resistencia de las secciones.

El proceso para humectar en los primeros días después del vaciado el concreto fresco se conoce como curado, el cual consiste en mantener las superficie de los miembros continuamente humectadas y al abrigo de acción directa de los rayos solares y agentes atmosféricos, por esto se debe regar con abundante agua luego que el concreto a fraguado para no arrastrar la pasta cementico.

Para los elementos verticales como muros y columnas se deben mojar muy bien los encofrados, el agua empleada para el curado debe ser potable, limpia y libre de sulfatos, en ningún caso no se puede usar agua que provenga del mar, para conseguir un correcto curado mantendrá húmedas las superficies al menos por 7 dias cuando se utiliza cemento portland en caso de que se use supercemento el plazo será de 4 días, estos procesos de curado deberán incrementar un 50% si el ambiente es seco o cuando el concreto va estar en lugares de medio ambiente agresivos.

agresivos.

Después de vaciar el concreto debe mantenerse durante proceso de curado, a una temperatura más de 10ºC no es conveniente vaciar concreto de a temperaturas muy bajas debido a que el frio disminuye la resistencia de la mezcla a un 50% para proteger el concreto en estas condiciones se recomienda calentar el agua de amasado y agregarle los aditivos especiales, como cloruro de calcio. En el vaciado y hasta que le concreto fragüe, se enciende antorchas para lograr que el concreto tenga un proceso de fraguado normal.

Es importante resaltar que los primeros días del concreto son cruciales para el curado para evitar potenciales fisuras en la masa, no se debe cargas de manera excesiva, no someterlo a vibraciones, impacto y fatiga, al terminar el periodo de curado las secciones no deben poseer fisuras visibles.

En ciertos casos se permite suspender el curado cuando los ensayos determina que el concreto ya  alcanzado 70% de su resistencia, además en casos especiales se puede realizar un curado acelerado, esto se logra incrementando la resistencia y reducir el tiempo normal del proceso, para esto se utilizan los métodos siguientes.

• Curado con vapor a alta presión.
• Curado con vapor a presión atmosférica.
• Curado calor y humedad.
• Algún otro proceso acpetado.

Los curados con vapor son especialmente indicados en prefabricación debido a que aceleran el fraguado del concreto con temperaturas que oscilan entre 55ºC y 75 ºC el curado ejecutado de forma acelerada proporciona una resistencia a la compresión pero tomando en cuenta la carga considerada, siendo igual o menor que la del diseño, y cuan una durabilidad equivalente a un concreto de curado estándar, en algunos casos se exigen ensayos de resistencia para asegurar que este proceso es satisfactorio.

Los efectos que el curado aporta en una estructura de concreto armado son los siguientes.

TIPOS DE FISURAS

En las masas cementicas se pueden producir tres tipos de fisuras.

• microfisuras
• fisuras
• grietas o macrofisuras.

Microfisuras, estas se producen en el concreto por la normal retracción en el proceso de fraguado, su abertura no supera en general los 0.05mm y su presencia no afecta la durabilidad de la estructura ni favorece la corrosión de las barras de acero.

Fisuras, estas son producidas por la aplicación de las cargas en régimen de servicio, los valores característicos limites aceptados para una abertura máxima estan expuesto en la siguiente tabla.

Macrofisuras, son las llamadas gritas abertura permitida en estructura se refleja en la tabla anterior, cuando estas se observan hay que tomar precauciones para evitar que emporen.