TECNOLOGÍA DEL CONCRETO - Introducción

El concreto es un material semejante a la piedra que se obtiene  de una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento, arena, grava (o de otro agregado grueso) y agua; después, esta mezcla se endurece en formaletas con la forma y las dimensiones deseadas. El cuerpo del material consiste en agregado fino y grueso. El cemento y el agua interactúan quimicamente para unir las partículas de agregado para 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 permite 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 mas amplio de propiedades se puede obtenerse mediante la utilización de cementos especiales (cementos de alta resistencia inicial) agregados especiales (los diversos agregados ligeros o pesados), aditivos (plastificantes y agentes incorporadores de aire, microsilice o cenizas volantes) y mediante métodos especiales de curado al vapor.
    Estas propiedades propiedades dependen en gran medida de las propiedades de la mezcla, del cuidado con el cual se mezclan los diferentes materiales constitutivos, y de las condiciones de humedad y temperatura bajo las cuales se mantenga la mezcla desde el momento que se coloca la mezcla en las formaletas hasta que se encuentre 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 con el curado del concreto.

MATERIALES CONSTITUTIVOS DEL CONCRETO

Cemento.- 
El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas entre si; tiene las propiedades de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le añade yeso, este material le da la propiedad al conglomerado para que pueda fraguar y endurecerse. Su uso es muy generalizado en construcciones y en la Ingeniería Civil.

Tipos de Cemento

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

1.     de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente;

2.     de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

   Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

El cemento portland

El poso de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón es el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas de yeso (sulfato de calcio). Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El proceso de solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación mineral.

    Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.

Normativa

La calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150

Cementos de mezclas

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades deNápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitruvio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.

Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.

La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:

55-70% de clinker Portland

30-45% de puzolana

2-4% de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.

Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

Agregado Grueso

Teniendo en cuenta que el concreto es una piedra artificial, el agregado grueso es la materia prima para la fabricación del concreto. En consecuencia se debe usar la mayor cantidad posible y del mayor tamaño nominal, teniendo en cuenta los requisitos de colocación y de resistencia especificada en obra.

Para resistencias de hasta 250 kg/cm2 se debe utilizar el mayor tamaño posible del agregado grueso especificado en las normas, y para resistencias mayores se puede disminuir el tamaño nominal del agregado grueso ya que a disminuyendo de tamaño la eficiencia del concreto aumenta por ende la resistencia del hormigón pero respetando las especificaciones esperadas de obra. Se llama eficiencia del concreto a la relación entre la resistencia del concreto y el contenido de cemento. En concretos de alta resistencia, mientras mas alta sea la resistencia, menor deberá ser el tamaño nominal  para que su eficiencia se máxima; para cada resistencia existe un margen estrecho del valor del tamaño máximo por debajo del cual es necesario aumentar el contenido de cemento. Para concretos de mediana y baja resistencia, mientras mayor sea el tamaño nominal de agregado grueso, mayor será su capacidad de resistencia.

Características de un Buen Agregado Grueso para Concreto

Un buen agregado grueso debe ser por lo general triturado y de graduación (caras de la piedra) sin aristas pronunciadas, alargadas ni tampoco cantos rodados.

Debe tener una abrasión baja para evitar que exista pérdida de finos y tener que compensar con mayor cantidad de cemento. Esto puede perjudicar la economía de una obra al tener un gasto muy fuerte en el rendimiento del ligante.

Continuará en un siguiente post.