7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
1/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 1de 68
HISTORIA DEL CONCRETO.
La palabra concreto viene del trmino latino Concretus, que significa crecer, y se define como una
mezcla de un material aglutinante, un material de relleno, agua y muy frecuentemente aditivos.
En la antigedad los egipcios usaronel yeso calcinado para dar al ladrillo o a las estructuras de piedra
una capa lisa; los griegos le dieron una aplicacin similar a la piedra caliza calcinada para la formacin
de sus edificaciones.
Fotografa No 1. Edificaciones antiguas: El Coliseo Romano y el Panten
Los romanos utilizaron con frecuencia el agregado quebrado del ladrillo embutido en una mezcla de
masilla de cal con polvo de ladrillo o ceniza volcnica. Con esta mezcla construyeron una variedad
amplia de estructuras que incorporaron la piedra y concreto, incluyendo los caminos, los acueductos, los
templos y los palacios.
Los romanos antiguos utilizaron losas de concreto en muchas de sus estructuras pblicas grandes como
el Coliseo y el Partenn.Ver fotografa No 1. El concreto tambin fue utilizado en la pared de la defensa
que abarca Roma, ms muchos caminos y los acueductos que todava existen hoy. Los Romanos
utilizaron muchas tcnicas innovadoras para manejar el peso del concreto. Para aligerar el peso de
estructuras enormes, encajonaron a menudo tarros de barro vacos en las paredes. Tambin utilizaron
barras de metal como refuerzos en el concreto cuando fueron construidos techos estrechos sobre
callejones.
En 1774 John Smeaton haba encontrado que combinar la cal viva con otros materiales creaba un
material extremadamente duro que se podra utilizar para unir juntos otros materiales. l utiliz este
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
2/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 2de 68
conocimiento para construir la primera estructura de concreto desde la Roma antigua.Ver fotografa No
2.
Fotografa No 2. El Faro
de Smeaton
Fotografa No 3.Puente de concreto (no reforzado)
fue construido en Souillac, Francia.
"John Smeaton, uno de los grandes ingenieros del siglo dieciocho, logr un triunfo al construir el faro de
Eddystone en Inglaterra. Los farosanteriores en este punto haban sido destruidos por las tormentas y elsitio estaba expuesto a la extrema fuerza del mar. Pero Smeaton utiliz un sistema en la construccin de
su cantera que la limita en un todo extremadamente tenaz. l bloque las piedras unas en otras y para
las fundaciones y el material de junta utiliz una mezcla de la cal viva, arcilla, arena y escoria de hierro
machacadaconcreto, eso es. Esto ocurri en 1774... [y] es el primer uso del concreto desde el perodo
romano."
En 1816, se construyo el primer puente de concreto (no reforzado) fue construido en Souillac, Francia.
El primer concreto moderno producido en Amrica se utiliza en la construccin del canal de Erie. Se
utiliz el cemento hecho de la "cal hidrulica" encontrada en los condados de Madison en Nueva York, de
Cayuga y de Onondaga.ver fotografa No 3
Primero llamado La zanja de Clinton", el canal de Erie se abri en 1825. Fue un instrumento en la
apertura de la expansin a travs de la regin de Los Grandes Lagos. Su xito comercial fue
atribuido a menudo al hecho de que el coste de mantenimiento de los pasos de concreto era muy
bajo. El volumen del concreto usado en su construccin le hizo el proyecto de construccin de
concreto ms grande de sus das.
GENERALIDADES DEL CONCRETO.
El concreto es bsicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta,
compuesta de cemento Prtland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para
formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reaccin qumica entre el
cemento y el agua.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
3/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 3de 68
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos
consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaos de partculas que pueden llegar hasta 10
mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partculas se retienen en la malla No 16 y pueden variar
hasta 152 mm. El tamao mximo de agregado que se emplea comnmente es el de 19 mm o el de 25
mm.
La pasta est compuesta de cemento, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente.
Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40% del volumen total del agregado. En la figura No 1 se
puede observar que el volumen absoluto del cemento esta comprendido usualmente entre el 7 y el 15 %
y el agua entre el 14 y el 21%. El contenido de aire en concretos con aire incluido puede llegar hasta el
8% del volumen del concreto, dependiendo del tamao mximo del agregado grueso.
Como los agregados constituyen aproximadamente del 60 al 75% del volumen del concreto,su eleccin
es importante. Los agregados deben consistir en partculas con resistencia adecuada as como
resistencia a condiciones de exposicin a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran
causar deterioro del concreto. Para tener uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar
con una granulometra continua de tamaos de partculas.
La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado
adecuadamente, cada partcula de agregado est completamente cubierta con pasta y tambin todos los
espacios entre partculas de agregados. Ver figura 2.
Para cualquier conjunto especfico de materiales y de condiciones de curado, la calidad del concreto
endurecido est determinada por la cantidad de agua utilizada en relacin con la cantidad de cemento. A
continuacin se presentan algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:
Se incrementa la resistencia a la compresin y a la flexin.
Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorcin.
Se incrementa la resistencia al intemperismo
Se logra una mejor unin entre capas sucesivas y entre el concreto y el refuerzo.
Se presenta menor cambio volumtrico causado por humedecimiento y secado
Se reducen las tendencias de agrietamiento por contraccin.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
4/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 4de 68
Figura No 1. Variacin de las proporciones en volumen absoluto de los materiales usados en el concreto.
Las barras 1 y 3 representan mezclas ricas con agregados pequeos. Las barras 2 y 4 representan
mezclas pobres con agregados grandes.
Figura No 2. Seccin transversal de concreto endurecido. La
pasta de agua y cemento cubre completamente cada partcula
de agregado y llena todos los espacios entre ellas.
Entre menos agua se utilice, se tendr una mejor calidaddel concretoa condicin que se pueda
consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas ms rgidas;pero con vibracin, aun las mezclas ms rgidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de
concreto, las mezclas ms rgidas son las ms econmicas. Por lo tanto, la consolidacin del concreto
por vibracin permite una mejora en la calidad del concreto y en la economa.
Cemento agua aire Agregado fino Agregado grueso
15% 18% 8% 28% 31%
Cemento agua aire Agregado fino Agregado grueso
7% 14% 4% 24% 51%
Concreto con
aire incluido
Cemento agua aire Agregado fino Agregado grueso
15% 21% 3% 30% 31%
Cemento agua aire Agregado fino Agregado grueso
7% 16% 1/2% 25 1/2% 51%
Concreto sin
aire incluido
Barra No 1
Barra No 3
Barra No 4
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
5/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 5de 68
Las propiedades del concreto en estado fresco (plstico) y endurecido, se pueden modificar
agregando aditivos al concreto, usualmente en forma lquida, durante su dosificacin. Los aditivos se
usan comnmente para:
Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento,
Reducir la demanda de agua,
Aumentar la trabajabilidad,
Incluir intencionalmente aire, y
Ajustar otras propiedades del concreto.
Despus de un proporcionamiento adecuado, asi como, dosificacin, mezclado, colocacin,
consolidacin, acabado y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construccin
resistente, no combustible, durable, resistente al desgaste y prcticamente impermeable que requiere
poco o nulo mantenimiento. El concreto tambin es un excelente material de construccin porque puede
moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturas para ser usado en un nmero ilimitado de
aplicaciones.
COMPONENTES DEL CONCRETO:
El cemento:
El cemento "Portland" tiene sus orgenes en la cal u xido de calcio, a partir del cual y luego de cientos
de aos de estudios empricos y cientficos, se llega a lo que hoy se conoce como cemento, El desarrollo
de los materiales cementantes puede rastrearse hasta los egipcios y los romanos en el empleo que
hicieron de las construcciones de mampostera. Los egipcios usaron el cemento producido por un
proceso de calentamiento y este pudohaber sido el inicio de la tecnologa.
En la Amrica Prehispnica los aztecas la emplearon tambin en la fabricacin de tabiques y techos
armados con caa y bamb.
Un breve recorrido por la historia del cemento nos muestra que hacia el ao 700 antes J.C . los etruscos
utilizan mezclas de puzolana y cal para hacer un mortero. Ya en el ao 100 antes J.C. La ingeniera
romana sobrepas los simples morteros de cal con la adicin de cenizas volcnicas que aumentaron su
durabilidad, como lo evidencian las estructuras que an persisten en el viejo mundo (acueducto de
Segovia, Panten en Roma), utilizaban mezclas de puzolana y cal para hacer concretos de resistencias a
compresin cercanas a las 5 Mpa. Hasta el ao 1750 slo se utilizan los morteros de cal y materiales
puzolnicos (tierra de diatomeas, harina de ladrillos etc.). Hacia 1750-1800 se investigan mezclas
calcinadas de arcilla y caliza. John Smeaton en el ao 1756 reparando el faro de Eddeystone, encontr
que el mejor mortero se obtena mezclando puzolana con caliza, y fue el primero en conocer las
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
6/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 6de 68
propiedades qumicas de la cal hidrulica; 40 aos ms tarde, Joseph Parker calcin ndulos de caliza
arcillosa y fabric as un cemento natural aplicndose entonces el vocablo "cemento" (anteriormente se
interpretaba como "caement" a toda sustancia capaz de mejorar las propiedades de otras). Vicat explica
en 1818 de manera cientfica el comportamiento de estos "conglomerantes".
El trmino cemento Prtland se emple por primera vez en 1824 cuando Joseph Aspdin, patent un
producto que l llam cemento Prtland, pues al endurecerse adquira un color semejante a la piedra de
la cantera de Dorset, en la localidad de la isla Portland en Inglaterra.
En 1838, este cemento se utiliz por primera vez en una construccin de importancia en uno de los
tneles construidos bajo el ro Tmesis en Londres.
El primer cemento Prtland moderno, hecho de piedra caliza y arcillas o pizarras, calentadas hasta
convertirse en carbonilla (o escorias) y despus trituradas, fue producido en Gran Bretaa en 1845,
cuando Isaac Johnson quem caliza y arcilla hasta obtener lo que actualmente conocemos como clnker
y puede considerarse como la base del cemento moderno. En aquella poca el cemento se fabricaba en
hornos verticales, esparciendo las materias primas sobre capas de coque a las que se prenda fuego.
Entre los aos 1825 -1872 aparecen las primeras fbricas de cemento en Inglaterra, Francia y Alemania.
Los primeros hornos rotatorios surgieron hacia 1880 ao en el cual tambin se estudian las propiedades
hidrulicas de la escoria de alto horno. El uso del cemento Prtland continu extendindose hasta
convertirse en el material de construccin ms utilizado en el mundo. La produccin de cemento Prtland
en EE. UU. Se inicio en 1872. En El Salvador se produce desde 1952 y en Guatemala desde 1911.
Actualmente la Industria del cemento se considera una industria bsica, y se produce en todas partes del
mundo.
Composicin qumica del cemento.
Los cementos Prtland se componen de los cuatros compuestos bsicos mostrados con sus
nombres, formulas qumicas y abreviaturas.
1. Silicato Triclcico 3 CaO SiO2 = C3S (alita)
2. Silicato Diclcico 2 CaO SiO2 = C2S (belita)
3. Aluminato Triclcico 3 CaO Al2O3 = C3A (aluminato)
4. Aluminoferrito tetracalcico 4 CaO Al2O3Fe2O3 = C4AF (ferrita)
Los porcentajes relativos de estos compuestos pueden determinarse por medio del anlisis qumico.
Cada uno de los componentes exhibe un comportamiento particular, y puede demostrarse que
modificando los porcentajes relativos de estos componentes pueden alterarse el comportamiento del
cemento.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
7/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 7de 68
En presencia del agua, los cuatro compuestos se hidratan para formar nuevos compuestos que
constituyen la infraestructura de la pasta de cemento endurecido en el concreto. Los silicatos de calcio,
C
3
S y C2
S, que constituyen cerca del 75% del peso del cemento, se hidratan para formar los compuestos
de hidrxido de calcio e hidrato de silicato de calcio (gel de tobermorita). El cemento hidratado contiene
aproximadamente un 25% de hidrxido de calcio y un 50% de gel de tobermorita en peso. La resistencia
y otras propiedades del cemento hidratado se deben principalmente al gel tobermorita. ElC3
A reacciona
con el agua y con el hidrxido de calcio para formar el hidrato de aluminato tetraclcico. El C4
AF
reacciona con el agua para formar hidrato de aluminoferrito de calcio. ElC3
A, el yeso y el agua se pueden
combinar para formar el hidrato sulfoaluminato de calcio. Estas transformaciones bsicas de compuestos
se muestran en la tabla No. 1.
En el clinker y en el cemento, el C3
S y C2
S son tambin conocidos como alita y belita,
respectivamente. A estos y a otros compuestos se les observar y analizar por medio del empleo de
tcnicas de microscopa.
Influencia de la composicin qumica sobre las propiedades del cemento.
El Silicato Triclcico, endurece rpidamente y es responsable en gran parte por el fraguado inicial y la
pronta resistencia. En general la pronta resistencia del cemento Prtland ser mayor con porcentajes
mayores de C3
S. Sin embargo, si no contina el curado hmedo, la resistencia tarda despus de seis
meses ser mayor para cementos con un alto porcentaje de C2
S(silicato diclcico).
El Silicato Diclcicoendurece lentamente y su efecto sobre el incremento de la resistencia ocurre a
edades ms all de una semana.
El aluminato Triclcicocontribuye al desarrollo de la resistencia en los primeros das porque es el
primer compuesto a hidratarse. Sin embargo es el componente menos deseable debido a su alta
generacin de calor de hidratacin y su reactividad con suelos y aguas que contienen de moderada a
altas concentraciones de sulfatos. Los cementos hechos con bajos contenidos deC3
A usualmente
generan menos calor. Desarrollan resistencias ms altas y muestran mayor resis tencia al ataque de los
sulfatos.
Los compuestos de alumino-ferrito tetraclcico, ayudan a la fabricacin del cemento Prtland
permitiendo menores temperaturas de clinkerizacin. El C4
AFcontribuye muy poco a la resistencia del
concreto an cuando se hidrata muy rpidamente.
Propiedades del cemento.
Un factor que afecta la hidratacin del cemento, no importa su composicin qumica, es su finura.
Entre ms fino es la molienda mayor es el calor de hidratacin y el resultante incremento en resistencia
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
8/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 8de 68
acelerada. El incremento en resistencia debido a la finura es evidente durante los primeros siete das.
Para un peso dado de cemento, el rea superficial de los granos de cemento de molido grueso es menor
que para un cemento de molido fino. Puesto que el agua est en contacto con ms rea superficial en un
cemento de molido fino, el proceso de hidratacin ocurre ms rpidamente en un cemento de tal clase. Si
el cemento es molido demasiado finamente, sin embargo, hay una posibilidad de una prehidratacin
debido al vapor hmedo durante la fabricacin y almacenaje con la resultante prdida en las propiedades
cementantes del material. Hay evidencia que demuestra en algunos casos, partculas de cemento
molidas muy gruesas, que nunca pueden hidratarse completamente.
Corrientemente la finura del cemento se establece como superficie especfica (por ejemplo el rea
superficial calculada de las partculas en centmetros cuadrados por gramo de cemento). Aunque la
superficie especfica es nicamente una aproximacin del rea verdadera, se obtiene una buena
correlacin entre la superficie especfica y aquellas propiedades influenciadas por la finura de las
partculas. Una alta superficie especfica indica cementos molidos finamente y usualmente un cemento
ms activo.
Figura No 3. Equipo de permeabilidad Blaine,
La finura se mide por medio del ensaye del turbidmetro de Wagner (ASTM C115), el ensaye Blaine
de permeabilidad al aire (ASTM C204) (ver figura No 4), o con la malla No 325 (45 micras) (ASTM C430).
Aproximadamente del 85% al 95% de las partculas de cemento son menores de 45 micras. Ver figura No
3.
Sanidad
Es la capacidad de un cemento de mantener un volumen estable despus del fraguado. Un cemento
sin sanidad exhibir agrietamiento, rotura y una eventual desintegracin de la masa de material. Esta
destruccin retrasada debido a la expansin es ocasionada por excesivas cantidades de cal libre o
magnesio presente en el cemento.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
9/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 9de 68
La cal libre est incluida en las partculas de cemento y eventualmente la humedad llega a la cal
despus que el cemento ha endurecido. En ese momento la cal se expande con fuerza considerable
destruyendo el cemento ya endurecido.
El ensayo corriente para la sanidad del cemento es el ensayo del Auto-clave de ASTM (C151), en
esta prueba especmenes normalizados de pasta de cemento puro se sujetan a altas presiones y
temperaturas por tres horas. Despus del enfriamiento la longitud antes del ensayo y los cementos que
exhiben una expansin de no ms del 0.50% se consideran sanas. Desde la introduccin del ensayo de
auto clave casi no ha habido casos de expansin retardada debido a cementos no sanos. Ver figura No 4
Figura No 4. ASTM C 151 Equipo de expansin en autoclave
Reaccin agua - cemento
Hidratacin
es la reaccin qumica que tiene lugar cuando el cemento Prtland y agua se mezclan
juntos.
Cuando el cemento se mezcla con agua forma una pasta fluida; la mezcla eventualmente se vuelve rgida
y luego endurece. Este proceso se llama fraguado. Un cemento empleado en concreto no debe fraguar
demasiado pronto que lo vuelva no trabajable, o sea, que se rigidice y se vuelve duro antes de que sea
colocado o acabado. Cuando fragua muy lentamente, se puede perder valiosos tiempo de construccin.
La mayora de cementos Prtland muestran un fraguado inicialno menor de 45 miny un fraguado finalde
alrededor de 6 horas. Si no se agrega yeso durante la molienda final del cemento Prtland normal, el
fraguado seria muy rpido y el material no sera trabajable. Para determinar si un cemento fragua de
acuerdo con los tiempos especificados en la norma ASTM C150, se efectan pruebas usando el aparato
de Vicat (ASTM C 191) o la aguja de Gillmore, ver figura No 5
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
10/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 10de 68
A
B
C
Figura No 5. A. Equipo de Ensayo para determinar la consistencia Normal del cemento Hidrulico. ASTM C 187, B.
Equipo de Ensayo de Tiempo de Fraguado por las agujas de Vicat, ASTM C 191 , C. Equipo de Ensayo de Tiempo
de Fraguado por las agujas Gillmore ASTM C 266.
El falso fraguadodel cemento Prtland es la rigidizacin de la mezcla de concreto con poca evidencia
de la generacin de calor significativo. Para restaurar la plasticidad toda lo que se requiere es un
mezclado adicional sin la adicin de agua. El falso fraguado(norma ASTM C 451 para el mtodo de la
pasta y norma ASTM C359 para el mtodo del mortero). Desde el punto de vista de la colocacin y del
manejo, las tendencias del cemento Prtland a provocar falso fraguado no causaran dificultades si el
concreto se mezcla un mayor tiempo de lo normal o si es remezclado sin agregarle agua antes de ser
transportado y colocado. Existen casos de fraguado instantneo (flash set), que se presenta en un
cemento, y en este caso el cemento ya se ha hidratado y el mezclado posterior no le har ningn bien. El
tiempo de fraguado real del concreto variar de trabajo a trabajo dependiendo de la temperatura del
concretoy la velocidad del viento, humedad, condiciones de colocaciny otras variables.
La propiedad del cemento de desarrollar resistencia a la compresin en un concreto es de suma
importancia. La resistencia a la compresin(norma ASTM C 150) de los cementos se determina en cubos
estndar de 2 pulgadas, ensayados de acuerdo a la norma ASTM C 109. Los resultados de estos
ensayos son tiles para comparar resistencias de varios cementos en condicin de pasta neta. La pasta
neta (o pura) es agua, cemento y una arena especial de laboratorio (llamada de Ottawa) empleada para
estandarizar este ensayo. As se puede predecir los valores de la resistencia del concreto debido a las
variables en las mezclas, que tambin influyen en la resistencia. Esta resistencia estinfluida por el tipo
de cemento, para precisar, por la composicin qumicay la finura del cemento.(ver figura No 6)
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
11/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 11de 68
Figura No 6. Equipo para el ensayo de resistencia
a la compresin, ASTM C 109
El calor generado cuando reaccionan qumicamente el agua y el cemento se denomina calor de
hidratacin
(ver figura No 7) y puede ser un factor crtico en el uso del concreto. La cantidad total de
calor generado, depende de la composicin qumica del cemento y la velocidad de generacin est
afectada por la finura, composicin qumicay temperatura de curado.
Incrementos en la relacin agua-cemento, en la finura y en la temperatura de curado aumentan el
calor de hidratacin.
Figura No 7. Equipo para determinar el calor de hidratacin del cemento, ASTM C 186
En ciertas estructuras, como ocurre con aquellas de masa considerable, la velocidad as como la
cantidad de calor generado es de gran importancia. Si este calor no sedisipa rpidamente, puede ocurrir
un aumento considerable en la temperatura del concreto. Esto puede ser indeseable puesto que,
despus del endurecimiento a una elevada temperatura, el enfriado no uniforme en el concreto hasta
alcanzar la temperatura ambiente, puede crear esfuerzos indeseables debidos a contracciones trmicas y
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
12/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 12de 68
a condiciones de restriccin. Por otra parte, el aumento en la temperatura del concreto provocado por el
calor de hidratacin es a menudo benfico en climas fros puesto que ayuda a mantener temperaturas de
curado favorables. El calor de hidratacin se prueba de acuerdo con la norma ASTM C 186.
Consistencia.
La consistencia se refiere a la movilidad relativa de una pasta de cemento o mortero recin mezclado
o bien a su capacidad de fluir. Durante el ensaye de cemento, se mezclan pastas de consistencia normal,
misma que se define por una penetracin de 10 1 mm de la aguja de Vicat,( ver figura No 8), mientras
se mezclan morteros para obtener ya sea una relacin agua-cemento fija o para producir una cierta
fluidez dentro de un rango dado. La fluidez se determina en una mesa de fluidez tal como se describe en
la norma ASTM C 230. Ambos mtodos, el de consistencia normal y el de prueba de fluidez sirven para
regular los contenidos de agua de las pastas y morteros respectivamente, que sern empleados en
pruebas subsecuentes. Ambos permiten comparar distintos ingredientes con la misma penetracin o
fluidez.
Figura No 8. Equipo para determinar la consistencia y el tiempo de fraguado del cemento, ASTM C 187
Perdida por ignicin.
La prdida por ignicin del cemento Prtland se determina calentando una muestra de cemento de
peso conocido a 900C o 1000C, hasta que se obtenga un peso constante. Se determina entonces la
prdida en peso de la muestra. Normalmente una prdida por ignicin elevada indican prehidratacin y
carbonatacin, que pueden ser causadas por un almacenamiento prolongado e inadecuado o por
adulteraciones durante el transporte y la descarga. El ensaye para la prdida por ignicin se lleva a cabo
de acuerdo con la norma ASTM C 114.
Peso especfico.
Generalmente el peso especfico del cemento es de aproximadamente 3.15. El cemento Prtland de
escoria de alto horno y los cementos Prtland-puzolana pueden tener valores de pesos especficos de
aproximadamente 2.9. El pesos especfico de un cemento, determinado con la norma ASTM C 188 no es
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
13/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 13de 68
indicador de la calidad del cemento; su uso principalmente se tienen en los clculos de
proporcionamiento de mezclas.
Tipos de cemento Prtland
Se fabrican diversos tipos de cemento Prtland para satisfacer diferentes necesidades qumicas y
fsicas para propsitos especficos. La norma ASTM C 150 especificaciones estndar para cemento
Prtland de la American Society for Testing and Materials (ASTM ), estipula ocho tipos de cementos:
Tipo I Normal
Tipo IA Normal, inclusor de aire
Tipo II De resistencia moderada a los sulfatos
Tipo IIA De resistencia moderada a los sulfatos, inclusor de aire.
Tipo III De alta resistencia a edad temprana.
Tipo IIIA De alta resistencia a edad temprana, inclusor de aire.
Tipo IV De bajo calor de hidratacin
Tipo V De resistencia elevada a los sulfatos.
Tipo I: El cemento tipo I es un cemento de uso general, adecuado para ser empleado cuando las
propiedades especiales de los dems tipos de cemento no sean necesarias. Se utiliza en concretos que
no estn sujetos al ataque de factores agresivos tales como el ataque de sulfatos existentes en el suelo o
en el agua o en concretos que tengan un aumento cuestionable de temperatura debido al calor generado
durante la hidratacin. Entre sus usos se incluyen pavimentos, pisos, edificios de concreto reforzado,
puentes, estructuras para vas frreas, tanques y depsitos, tuberas, mamposteras y otros productos de
concreto prefabricado.
Tipo II: El cemento Prtland tipo II se emplea donde sea necesario tomar precauciones contra el ataque
moderado de los sulfatos, como ocurre en las estructuras de drenaje, donde las concentraciones de
sulfatos existentes en las aguas freticas sonmayores de lo normal, pero sin llegar a ser demasiado
severas.
Tipo III
El cemento Prtland tipo III proporciona resistencias elevadas a edades tempranas, normalmente a
una semana o menos. Qumica y fsicamente es similar al cemento tipo I, excepto que sus partculas han
sido molidas muy finamente. Se emplean cuando las cimbras deben ser retiradas lo ms pronto posible o
cuando se tenga que poner rpidamente en servicio la estructura. En climas fros su uso permite reducir
el curado controlado. A pesar que se pueden usar mezclas ms ricas de cemento tipo I para lograr
incrementos de resistencia a edades tempranas, el cemento tipo III puede lograr esto mismo
satisfactoriamente y con mayor economa.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
14/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 14de 68
Tipo IV
El cemento Prtland tipo IV se emplea cuando se tenga que mantener en un valor mnimo la cantidad
y velocidad de generacin de calor provocada por la hidratacin. Desarrolla resistencia a una velocidad
muy inferior a la de otros tipos de cemento. El cemento tipo IV se destina para estructuras de concreto
masivo, como presas de gravedad grandes, donde el aumento de temperatura resultante del calor
generado en el transcurso del endurecimiento se tenga que conservar en el valor mnimo posible.
Tipo V
El cemento Prtland tipo V se emplea exclusivamente en concre tos expuestos a acciones severas de
sulfatosespecialmente donde los suelos o las aguas freticas contengan fuertes contenidos de sulfatos.
Su resistencia es adquirida ms lentamente que el cemento tipo I. La tabla 5 describe las
concentraciones de sulfatos en que es necesario usar cemento tipo V. La elevada resistencia a los
sulfatos del cemento tipo V se atribuye al bajo contenido de aluminato triclcico (C3A). La resistencia a los
sulfatos se incrementa si se incluye aire o se aumentan los contenidos de cementos (relaciones agua-
cemento bajas). El cemento tipo V, al igual que los dems cementos Prtland, no es resistente al ataque
de cidos ni de otras sustancias fuertemente corrosivas.
En las tablas No 1 y 2, se muestran los requisitos estndar de propiedades fsicas y de composicin
qumica que debe tener los cementos elaborados con la norma ASTM C 150.
Cementos Hidrulicos adicionados (mezclados o compuestos).
El reciente inters en la conservacin de energa ha impulsado el uso de materiales secu ndarios en
el concreto de cemento Prtland. Los cementos hidrulicos mezclados se producen al mezclar de manera
ntima y uniforme dos tipos de materiales finos . Los principales materiales de mezclados son el cemento
Prtland, escorias de alto horno molidas, cenizas volantes y otras puzolanas, cal hidratada, y
combinaciones previamente mezcladas de cemento con estos materiales. El polvo de horno de cemento,
al igual que el humo de slice y otros materiales se encuentran actualmente sujetos a investigacin para
poder ser utilizados en los cementos mezclados. Los cementos hidrulicos mezclados deben concordar
con los requisitos de la norma ASTM C 595, que reconoce la existencia de cinco clases de cementos
mezclados, ver tabla 3:
Cemento Prtland de escoria de alto horno Tipo IS
Cemento Prtland-puzolana Tipo IP y tipo P
Cemento de escoria Tipo S
Cemento Prtland modificado con puzolana Tipo I(PM)
Cemento Prtland modificado con escoria Tipo I(SM)
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
15/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 15de 68
Tabla No 1. Requisitos Estndar y Composicin Qumica, para cementos Portland ASTM C 150
Tipos de Cemento
Parmetros Mtodo de Ensayo I y IA II y IIA III y IIIA IV V
xido de Aluminio % mx. C-114 -- 6.0 -- -- --
xido de Hierro % mx. C-114 -- 6.0B. C -- 6.5 --
xido de Magnesio C-114 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
Trixido de Azufre
Cuando (C3A) es 8% o menos
Cuando (C3A) es ms que 8%
3.0 3.0 3.5 2.3 2.3
3.5 - 4.5 - -
Prdida por Ignicin % mx. C-114 3.0 3.0 3.0 2.5 3.0
Residuo Insoluble % mx. C-114 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
Silicato Triclcico % mx. Anexo 1 C-150 - - - 35 B. -
Silicato Diclcico % min. Anexo 1 C-150 - - - 40 B. -
Aluminato Triclcico % mx. Anexo 1 C-150 - 8 15 7 B. 5 C.
*lcalis equivalentes %mx. C-114 0.6 D. 0.6 D. 0.6 D. 0.6 D. 0.6 D.
*OBSERVACIONES
A. Bajo contenido de lcalis en el Cemento.
B. No es aplicable cuando el calor de hidratacin no est en los lmites de la tabla N 4 de la Norma ASTM C-150
C. No es aplicable cuando la resistencia a los sulfatos no est en los lmites en la tabla N 4 de la Norma ASTM C-150
D. Especificar estos lmites cuando el cemento es usado en concreto con agregados que son potencialmente reactivos y no tienen otras provisi ones
que son hechas para la proteccin del concreto de agregados perjudicialmente reactivos.
Refirase a la especificacin C-33 para informacin de agregados potencialmente reactivos.
Cementos Hidrulicos por desempeo
Los cementos hidrulicos se fraguan y endurecen por su reaccin qumica con el agua. Tambin se
mantienen duros y estables bajo el agua, se usan en todos los aspectosde la construccin con concreto.
En los aos 90 se crearon las especificaciones de desempeo para los cementos hidrulicos ASTM C
1157, Especificaciones de Desempeo para Cementos Hidrulicos, Esta especificacin se indica
generalmente para los cementos hidrulicos que incluyen cemento Portland, cemento Portland
modificado y cementos hidrulicos mezclados. Los cementos en acuerdo con los requisitos de la norma
ASTM C 1157 satisfacen a los requisitos de ensayo (pruebas) de desempeo fsico, oponindose a
restricciones de ingredientes o de composicin qumica del cemento, las cuales se pueden encontrar en
otras especificaciones, La ASTM C 1157 presenta seis tipos de cemento hidrulicos
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
16/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 16de 68
Tabla No 2. Requisitos fsicos Estndar para cementos Portland ASTM C 150
Tipos de Cemento
Parmetros Mtodo de
Ensayo
I IA II IIA III IIIA IV V
Expansin de Autoclave mx. C-151 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Esfuerzo a la Compresin (Mpa)
1 da
3 das
7 das
28 das
ASTM C-109 - - - - 12 10 - -
ASTM C-109 12 10 10 8 24 19 - 8
ASTM C-109 19 16 17 14 - - 7 15
ASTM C-109 - - - - - - 17 21
Tiempo de fraguado
Tiempo de fraguado no menor de (min)
Tiempo de fraguado no mayor de (min)
ASTM C-191 45 45 45 45 45 45 45 45
ASTM C-191 375 375 375 375 375 375 375 375
Falso Fraguado (min) ASTM C-451 50 50 50 50 50 50 50 50
Calor De Hidratacin
7 das, mx, KJ/kg
28 das, mx., KJ/kg
ASTM C-186
- - 290 290 - - 250 -
- - - - - - 290 -
Resistencia a los sulfatos
14 das, mx., expansin
ASTM C-452 - - - - - - - 0.04
Ensayo Gillmore
Fraguado inicial (min) no menos que
Fraguado final (min) no ms de
ASTM C-266
60 60 60 60 60 60 60 60
600 600 600 600 600 600 600 600
Tipo GU
El cemento de uso general tipo GU es adecuado para todas las aplicaciones donde las propiedades
especiales de los otros tipos no sean necesarias. Su uso en concreto incluye pavimentos, pisos, edificios
en concreto armado, puentes, tuberas, productos de concreto prefabricado y otras aplicaciones donde se
usa el cemento tipo I
TIPO USO
GU Uso general en construccin
HE Alta resistencia temprana inicial
MS Moderada resistencia a los sulfatos
HS Alta resistencia a los sulfatos
MH Moderado calor de hidratacin
LH Bajo calor de hidratacin
R Baja reactividad lcali-agregado con agregados reactivos con los lcalis
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
17/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 17de 68
Tipo HE
El cemento tipo HE proporciona alta resistencia en edades tempranas, usualmente menos de una
semana. Este cemento se usa de la misma manera que el cemento portland tipo III
Tipo MS
El cemento tipo MS se emplea donde sean importantes las precauciones contra el ataque moderado por
los sulfatos, tales como en estructuras de drenaje, donde las concentraciones de los sulfatos en el agua
subterrnea son mayores que las normales pero no llegan a severas.
Tipo HS
Se usa en concretos expuestos a la accin severa de los sulfatos, principalmente donde el suelo o el
agua subterrnea tiene altas concentraciones de sulfatos. Se usa al igual que el cemento portland tipo V
Tipo MH:
Se usa donde el concreto necesite tener un calor de hidratacin moderado y se deba controlar el
aumento de temperatura. Se usa de la misma manera que el cemento portland tipo II
Tipo LH
Se usa donde la tasa y la cantidad del calor generado por la hidratacin deban ser minimizadas. Este
cemento desarrolla resistencia en una tasa ms lenta que los otros tipos de cementos. Se aplica en
estructuras de concreto masivo donde se deba minimizar el aumento de la temperatura resultante del
calor generado durante el endurecimiento, este se usa igual que el cemento portland tipo IV
Tabla No 3, CEMENTOS MEZCLADOS (ASTM C 595)(2)
TipoCaractersticas y uso
Opciones
IS Cemento Prtland-escoria de alto horno, para emplearse en construcciones de concreto en general. Su
contenido de escoria granulada de alto horno puede variar entre 25 y 70%
(A), (MS), (MH),
(EXP)
IP
Cemento Prtland-puzolana, para emplearse en las construcciones de concreto en general. Su
contenido de puzolana puede variar entre 15 y 40%
(A), (MS), (BH),
(EXP)
P
Cemento Prtland-puzolana, para usarse en las construcciones de concreto donde no se requieren altas
resistencias a edades tempranas. Su contenido de puzolana puede variar entre 15 y 40%.
(A), (MS), (BH),
(EXP).
S
Cemento de escoria para emplearse en combinacin con cemento Prtland para hacer concreto, o en
combinacin con cal hidratada para hacer mortero de mampostera. Su contenido de escoria de alto
horno debe ser mayor de 70%.
(A), (EXP).
I(PM) Cemento Prtland modificado con puzolana, para emplearse en construcciones de concreto en general,
excepto cuando se requieren las caractersticas especiales derivadas de un alto contenido de puzolana,
en cuyo caso debe optarse por el tipo IP. Su contenido de puzolana no debe exceder de 15%
(A), (MS), (MH).
I(SM) Cemento Prtland modificado con escoria par usarse en construcciones de concreto en general, excepto
cundo se requieran las caractersticas especiales derivadas de un alto contenido de escoria en cuyo caso
debe optarse por el tipo IS. Su contenido de escoria granulada de alto horno no debe exceder de 25%
(A), (MS), (MH)
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
18/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 18de 68
Tabla No 4. Propiedades fsicas de los cementos mezclados
TIPO DE CEMENTO
METODO
DE
ENSAYO
APLICABLE
IS (< 70)
IP
IS (< 70)
MS
IP(MS)
IS (< 70)
(HS)
IP(HS)
IS
(70)
IP
(LH)
Finura C 204, C
430
C c c c c
Expansin en autoclave, mx. C 151 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80
Contraccin en autoclave,
Mx.
C 151 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
Tiempo de fraguado, prueba Vicat
no menos de (minutos)
no ms de
(horas)
C 191
45
7
45
7
45
7
45
7
45
7
Contenido de aire del mortero
Mx. C 185
12 12 12 12 12
Resistencia a la compresin,
Min,
MPa (psi)
3 das
7 das
28 das
C 109/ C
109M
13.0, (1890)
20.0,(2900)
25.0,(3620)
11.0,(1600)
18.0,(2610)
25.0,(3620)
11.0,(1600)
18.0,(2610)
25.0,(3620)
5.0, (720)
11.0,(1600)
11.0,(1600)
21.0,(3050)
Calor de hidratacin,
mx.
kJ / kg
(cal / g)
7 das
28 das
C 186
290, (70)
330, (80)
290,(70)
330,(80)
290,(709)
330,(80)
250,(60)
290,(70)Requerimiento de agua,
mximodel peso del cemento
C 109/C
109M
64
La contraccin por secado, mx. C 157/ C
157M
0.15
Expansin del mortero, mx., :
14 das,
8 semanas
C 227
0.020
0.060
0.020
0.060
0.020
0.060
0.020
0.060
0.020
0.060
Resistencia a los sulfatos, mx.,
Expansin a180 das
Expansin a 1 ao
C 1012
(0.10) 0.10 0.05
0.10
(0.10)
Donde MS= Resistencia moderada a los sulfatos
HS= Alta resistencia a los sulfatos
LH= Bajo calor de hidratacin
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
19/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 19de 68
Agregados
En el documento ACI116, Terminologa del Cemento y del Concreto, se define a los agregados como
materiales granulares tales como arena, grava, roca triturada, concreto hidrulico reciclado o escoria de
alto horno, que se usan junto con un medio cementante hidrulico para producir ya sea concreto o
mortero. Es importante sealar que el hecho de que los agregados satisfagan los requisitos de la
normas, no garantiza necesariamente un concreto libre de defectos.
Tabla No 5 .
Propiedades fsicas de los cementos hidrulicos, ASTM C 1157
Cemento tipo Mtodo deensayo
aplicable
GU HE MS HS MH LH
Finura C 204 - - - - - -
Cambio de longitud en
autoclave, (max. )
C151 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80
Tiempo de fraguado, Ensayo de
Vicat
C191
Inicial, no menor que., (minutos) 45 45 45 45 45 45
Final, no mayor que., (minutos) 420 420 420 420 420 420
Resistencia mnima a
Compresin MPa (Psi)
C109/ C109M
1 da - 10(1450) - - - -
3 das 13(1890) 17(2470) 11(1600) 11(1600) 5(725) -
7 das 20(2900) - 18(2610) 18(2610) 11(1600) 11(1600)
28 das 28(4060) - 25(3620) 21(3050)
Calor de Hidratacin
C 186
7 das, max. KJ/Kg (kcal/kg) - - - - - 290 (70) 250 (60)
28 das max. KJ/Kg (kcal/kg) - - - - - - 290 (70)
Expansin de barras de mortero
14 dias, max.
C 1038 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020
Expansin por sulfato
(Resistencia a los sulfatos)
C 1012
6 meses max. - - 0.10 0.05 - -
1 ao max. - -- - 0.10 - -
La razn principal para utilizar agregados dentro del concreto, es que stos actan como material de
relleno, haciendo ms econmica la mezcla. Los agregados, en combinacin con la pasta fraguada,
proporcionan parte de la resistencia del concreto.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
20/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 20de 68
Cuando la mezcla de concreto pasa del esto plstico al estado endurecido durante el proceso de
fraguado, los agregados controlan los cambios volumtricos de la pasta evitando que se generen
agrietamientos por retraccin plstica, los cuales pueden afectar la resistencia del concreto.
Las normas sobre agregados comprenden agregados ordinarios (ASTMC33), tamaos recomendados de
las existencias de agregados para construccin de carreteras (ASTM D 448 ) y agregados livianos (
ASTM C 330 y ASTM C 332 ). Se requiere, por lo general, que los agregados sean limpios, duros, sanos
y durables, y que los tamaos de las partculas estn comprendidos entre los lmites establecidos,
comnmente bastante amplios. Sin embargo, especificaciones recientes requieren frecuentemente que la
gradacin escogida se mantenga razonablemente uniforme, por restricciones sobre el rango de Mdulo
de Finura de varios envos. Las diversas substancias perjudiciales quedan restringidas a pequeos
porcentajes.
Tabla No 6. Requisitos fsicosopcionales
Cemento tipo Mtodo de ensayo
aplicable
GU HE MS HS MH LH
Opcin R, Baja reactividad
lcali Agregados
C 227
Expansin en:
14 das, max. 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020
56 das, max. 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060
Endurecimiento temprano,
Penetracin final, min,
C 451 50 50 50 50 50 50
Resistencia a la compresin,
28 das, min, Mpa
C109/C 109 M - - 28.0 - 22.0
Contraccin por secado, C596 A peticin del comprador, los datos sobre la contraccin por secado
sern suministrados.
Composicin qumica
La composicin qumica de este cemento no est especificada. Sin embargo, el cemento
debe ser analizado con fines informativos
Propiedades fsicas
El cemento del tipo especificado debe cumplir con todos los requisitos fsicos estndar
aplicables de la Tabla 1 de la norma ASTM C 1157.
Funcin de los agregados
Entre las funciones principales de los agregados, se pueden sealar las siguientes:
a. En la pasta, forman una trabazn de tal manera que se genera una superficie de adherencia que
disminuye los cambios de volumen y se disminuye el volumen total que puede sufrir contraccin
b. Proveen una masa de partculas aptas para resistir la accin de cargas aplicadas, abrasin, paso
de humedad y accin climtica.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
21/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 21de 68
c. Son un relleno relativamente econmico para el material cementante, si se toma en cuenta que
los agregados son ms econmicos que el cemento.
d. Reducen los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento, as
como los cambios de humedad en la pasta de cemento.
e. En estado plstico, el agregado fino (arena) y la pasta actan como lubricantes de las partculas
ms gruesas para que el concreto pueda ser mezclado, transportado, colocado, compactado y
terminado en forma adecuada.
f. Aportan parte de la resistencia propia a la resistencia a la compresin del concreto.
Clasificacin general de los agregados
La clasificacin general de los agregados se puede realizar por :
Su origen,
El mtodo de fragmentacin,
El tamao de sus partculas,
Sus propiedades qumicas,
Por su origen
De acuerdo con su origen, los agregados se clasifican en naturales y artificiales.
Agregados naturales
Los agregados naturales proceden comnmente de la desintegracin o fragmentacin de rocas,
ocasionada ya sea por causas naturales o por medios mecnicos. La diversidad de tipos y clases de
rocas es la responsable de las caractersticas, tipos y clases que clasifican y dan diferentes
caractersticas a los agregados.
Los agregados naturales se forman a partir de rocas de origen natural y se clasifican en:
a) Rocas gneas
b) Rocas sedimentarias
c) Rocas metamrficas
Rocas gneas. Las rocas gneas o endgenas proceden de la solidificacin por enfriamiento de la materia
fundida (magma) y pueden dividirse en dos grupos: las rocas intrusivas o plutnicas, que provienen del
enfriamiento lento que ocurre inmediatamente debajo de la superficie terrestre, y las extrusivas o
volcnicas, que se producen por el enfriamiento rpido del material que es expulsado en las erupciones
volcnicas (derrames lvicos y acontecimientos piroclsticos). Las rocas gneas se clasifican por su
textura, estructura y composicin mineralgica y qumica, de igual modo que las otras clases de rocas.
Rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias son el proceso de transporte, depsito y eventual
litificacin sobre la corteza terrestre de los productos de intemperismo y erosin de otras roca s
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
22/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 22de 68
preexistentes, proceso que frecuentemente se produce bajo el agua, pero tambin puede ocurrir en el
ambiente atmosfrico. Su grado de consolidacin puede ser muy variable, desde un estado muy
compacto en antiguos sedimentos, hasta un estado sin consolidar en sedimentos cuyo proceso es
relativamente reciente o no existen condiciones favorables para su consolidacin. De acuerdo con el
tamao de sus partculas, estos sedimentos no consolidados se identifican como gravas, arenas, limos y
arcillas.
Rocas metamrficas. Las rocas metamrficas se forman como consecuencia de procesos que involucran
altas presiones y temperaturas y de fuerzas que se generan en la corteza terrestre, cuyos efectos pueden
manifestarse sobre rocas gneas sedimentarias e inclusive metamrficas previamente formadas.
Tales efectos se traducen en alteraciones de la textura, estructura y composicin mineralgica e incluso
qumica de las rocas originales. Las rocas metamrficas resultantes pueden ser de estructura masiva,
pero con mayor frecuencia presentan estructura laminar o foliada, de manera que al desintegrarse
pueden producir fragmentos con tendencia tabular, de acuerdo con su grado de foliacin.
Por el modo de fragmentacin
Por el mtodo de fragmentacin, los agregados se clasifican en:
Naturales
Manufacturados
Mixtos
Agregados naturales
Son agregados que proceden directamente de las rocas fragmentadas por fuerzas y acontecimientos de
origen natural que dan como resultado una amplia diversidad de clases y tipos. La diversidad de clases y
tipos de rocas da lugar a una amplia variedad de caractersticas en los agregados.
Agregados manufacturados
Los agregados manufacturados proceden de rocas comunes cuya fragmentacin pudo ser ocasionada
por medios artificiales. Se clasifican, por el tamao de las partculas, en agregado grueso (grava) y
agregado fino (Arena).
Caractersticas del agregado manufacturado
Los principales aspectos fsicos de calidad en los agregados manufacturados son adems de la calidad
intrnseca de la roca, la forma de la partcula, la granulometra y la limpieza, atributos que dependen en
gran medida de los procesos de fragmentacin de la roca. La forma de las partculas es de suma
importancia ya que tiene repercusiones directas en la economa, la manejabilidad y el co mportamiento del
concreto. La siguiente tabla indica los principales aspectos fsicos que deben tomarse en cuenta y
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
23/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 23de 68
verificarse cuando se vaya a producir agregados manufacturados, a fin de seleccionar el equipo
adecuado y prevenir procesamiento innecesario.
Agregados mixtos
Los agregados que se denominan mixtos son producto de la fragmentacin inicial de la roca (origen
natural, bloques, cantos rodados y gravas mayores) y una subsecuente fragmentacin inducida por
medios artificiales, es decir, el tamao de la roca es reducido por medio de trituracin mecnica. Este
proceso se utiliza con el fin de aprovechar los fragmentos naturales de gran tamao, los cuales, que de
no ser triturados, no podran utilizarse como agregados en el concreto, y tambin para la correccin de la
curva granulomtrica y el aprovechamiento integral del material disponible entre otros.
Por el tamao de las partculas
Los agregados se dividen por el tamao de sus partculas en dos grandes categoras:
Agregado Grueso
El agregado grueso (grava), se refiere apartculas de agregado mayores de 4.75 mm (malla No. 4).
Agregado Fino
El trmino agregado fino (arena), se refiere a partculas de agregado menores de 4.75 mm, pero mayores
de 75 micras (malla No. 200), y resulta de la desintegracin natural y de la abrasin de la roca o del
procesado de piedra caliza deleznable.
En el concreto de uso convencional, entre el agregado fino y el agregado grueso la frontera nominal es
de 0.070 a 4.75 mm para la arena, y ms de 4.75 mm para la grava.
Por sus propiedades qumicas
La mayora de los agregados son inertes, es decir, no reaccionan qumicamente con los dems
componentes del concreto. Sin embargo, despus de la segunda guerra mundial se observaron algunas
reacciones con la pasta de cemento, por lo general dainas para el concreto, que se conocen como
reaccin lcali-agregado y lcali-carbonato.
Reaccin lcali-agregado
Las rocas se hallan en general constituidas por minerales, caractersticas que permiten reconocerlas y
cuantificarlas, ya que la mayora se hallan compuestas por varios minerales, aunque debe sealarse que
hay rocas constituidas por un solo mineral.
A medida que la roca se fragmenta y las partculas se reducen de tamao, resulta difcil identificarlas.
Los fragmentos con tamao de grava conservan la variedad de minerales, la textura y la estructura de la
roca original. En las partculas de arena de mayor tamao, todava es posible que se conserven e
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
24/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 24de 68
identifiquen las caractersticas mineralgicas y estructurales de la roca de origen, pero en los granos de
arena de menor tamao solamente resulta factible la identificacin de los minerales.
La reaccin qumica denominada genricamente lcali-agregado ha sido causa del deterioro prematuro
de importantes estructuras de concreto en diversas partes del mundo. Los elementos participantes en
esta reaccin son bsicamente dos: por una parte los lcalis (xidos de sodio y de potasio), que
normalmente provienen del cemento Prtland, y por la otra minerales que con alguna frecuencia se
encuentran en los agregados.
La reaccin ms comn se produce entre los xidos SiO2, en sus formas inestables, y en los hidrxidos
alcalinos de la pasta de cemento Na2O y K20.
La combinacin del cemento Portland con el agua en el seno del concreto genera un medio altamente
alcalino en el que se hallan permanentemente inmersas las partculas de roca que constituyen los
agregados.
La reaccin lcali-slice es del tipo slido-lquido que produce un gel de tipo hinchable que aumenta de
volumen a medida que absorbe agua, creando presiones internas en el concreto que producen
expansiones capaces de desintegrarlo. La reaccin lcali-slice forma productos que pueden causar una
expansin excesiva y agrietamientos o erupciones en el concreto. La reaccin lcali agregado se
presenta en forma de erupciones en la superficie del concreto al expandirse por presin interna.
Otros tipos de reacciones qumicas en los agregados son:
Reaccin lcali slice
Reaccin lcali carbonato
La reactividad con los lcalis se ve afectada por la cantidad, el tipo y el tamao de partcula del material
reactivo, as como por el contenido de agua y de lcalis solubles en el concreto.
S no se cuenta con informacin acerca de algn agregado y se sospecha que sea potencialmente
reactivo, se debern realizar pruebas de laboratorio.
Caractersticas de importancia en los agregados
Las caractersticas de importancia en los agregados para concreto se pueden estudiar en la siguiente
tabla No 7:Especificaciones de agregados
Los agregados para concreto deben cumplir con las especificaciones de la norma ASTM C 33
Especificaciones Normalizadas para agregados para concreto, a continuacin se presentan un resumen
de dichas especificaciones en la tabla No 8:
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
25/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 25de 68
Tabla No 7. PROPIEDADES Y PRUEBAS DE AGREGADOS
Propiedades Importancia Designacin de la prueba
Requisitos o caractersticas reportadas
Resistencia al desgaste y a la
degradacin
ndice de calidad del agregado; resistencia
al desgaste de pisos y pavimentos
ASTM C 131, ASTM C 535 y
ASTM C 779
% mximo de prdida de peso. Profundidad
desgaste y tiempo.
Resistencia a la congelacin ydeshielo.
Descascaramiento de la superficie,
aspereza, perdida de seccin y deformacinASTM C 666, ASTM C 682 Nmero mximo de ciclos o periodo de inmun
a la congelacin; factor de durabilidad
Resistencia a la desintegracin por
sulfatos
Sanidad contra la accin del intemperismo ASTM C 88 Prdida de peso, partculas exhibiendo falla
Forma de la partcula y textura
superficial
Trabajabilidad del concreto en estado
fresco.
ASTM C 295, ASTM C 3398 % mximo de partculas planas y elongada
Granulometra Trabajabilidad del concreto en estado
fresco; economa
ASTM C 117, ASTM C 136 % mximo y mnimo que pasa las mal las
especificadas
Peso volumtrico o densidad en
masa.
Clculos para el diseo de mezclas;
clasificacin
ASTM C 29 Peso compacto y peso suelto
Peso especfico Clculos para el diseo de mezclas ASTM C 127, agregado fino,
ASTM C 128, agregado grueso
Absorcin y humedad superficial Control de la calidad del concreto ASTM C 70, ASTM C 127,
ASTM C128 y ASTM C 566.
Resistencia a la compresin y a la
flexin
Aceptacin del agregado fino cuando otras
pruebas fallan
ASTM C 39, ASTM C 78 Que la resistencia exceda el 95% de la resis
lograda con arena purificada
Definiciones de los componentes Aclarar el entendimiento y la comunicacin ASTM C 125, ASTM C 294
Componentes de los agregados Determinar la cantidad de materiales
orgnicos y deletreos
ASTM C 40, ASTM C 87, ASTM
C117, ASTM C 123, ASTM C
142 y ASTM C 295.
Resistencia a la actividad con los
lcalis y al cambio volumtrico
Sanidad contra el cambio de volumen ASTM C 227, ASTM C 289,
ASTM C295, ASTM C 342 yASTM C 586
Tabla No 8 - CONTROL DE CALIDAD DE AGREGADOS
Parmetros
Agregado Fino Agregado Grueso
Caractersticas Debe consistir en arena natural, arena
manufacturada o una combinacin de ambas.
Debe consistir en grava, grava triturada, piedra
triturada, escoria de alto horno enfriada al aire o
concreto de cemento hidrulico triturado, o una
combinacin de ellos.
El uso de concreto de cemento hidrulico triturado
puede requerir alguna precaucin adicional.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
26/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 26de 68
Graduacin
No debe tener ms del 45% pasando cualquier
malla y retener en la siguiente malla consecutiva
Mdulo de Finura: 2.3 - 3.1.
Cargamentos continuos de una fuente definida:
variacin no mayor de 0.2 del modulo de finurabase
Mdulo de Finura base ser determinado mediante
un ensayo previo
Si no hay ensayo ser el promedio de los valores
de Mdulo de Finura para las primeras diez
muestras o todas las muestras que proceden si
fueran menores de diez
Debe cumplir los requisitos de la Tabla No 11 para
el nmero del tamao especificado.
Para control de calidad de alguna operacin
especifica, un productor puede desarrollar una
graduacin promedio para una fuente particular yrazonable de este promedio.
Sustancias
Dainas
Agregados finos sujetos a prueba para determinar
impurezas orgnicas debern cumplir con lo siguiente:
Rechazados:
~ Si producen un color ms oscuro que el estndar.
> No prohibido:
~ Si la decoloracin es debido principalmente a
presencia de carbn, lignito o partculas discretas
similares.
~ Si resistencia relativa a los 7 das, calculada de
acuerdo con el mtodo de ensayo C-87, no sea menordel 95%.
~ Si se usa un cemento conteniendo menos del 0.60%
de lcalis calculadas como oxido de sodio equivalente (
Na2O + 0.658K2O)
~ Si se usa un cemento con la adicin de un material
que haya sido indicado para prevenir expansin debida
a la reaccin lcali-agregado. Ver tabla No 9.
> Los lmites dados en la TablaNo 12 sern aplicados
para la clase de agregado grueso designado en la
orden de compra u otro documento.
> Si la clase no es especificada, los requisitos para la
clase S3, 3M o 1N sern aplicados en regiones
climticassevera, moderada y normal respectivamente.
> Para el agregado grueso de concreto expuesto a la
intemperie, se consultara una gua meteorolgica para
determinar las probables condiciones climticas para
establecer los requerimientos de ensayo.
Para construcciones en altitudes que excedan 1520m
(5000 pies) sobre el nivel del mar, deber considerarse
las condiciones climticas ms severas.
En zonas ridas, las condiciones climticas pueden ser
menores que las indicadas.
En ambos casos las condiciones climticas de la tabla
No 12 deben gobernar.
No ser prohibido su uso si se utiliza un cemento
conteniendo menos del 0.60% de lcalis calculadas
como oxido de sodio equivalente (Na2O+0.658K2O)
No ser prohibido su uso si se utiliza un cemento con
adicin de un material que haya sido indicado para
prevenir expansin debida a las reacciones lcali-
agregado
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
27/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 27de 68
Sanidad Agregados fino sujeto a 5 ciclos del ensayo de sanidad
debern cumplir con lo siguiente:
Tener una prdida de peso promedio no mayor del
10% cuando se use sulfato de sodio o 15% cuando se
usa sulfato de magnesio.
TABLA No 9 Limites para Sustancias Perjudiciales en Agregado Fino para Concreto.
tem Porcentaje de Masa de Muestra Total, max.
Arcilla grumos y partculas desmenuzable 3
Material mas fino que el tamiz 75m (No200):
Concreto sujeto a la abrasin 3.0A
Todos los dems concretos 5.0A
Carbn y lignito:
Cuando la apariencia superficial del concreto es de
importancia
0.5
Todos los dems concretos 1
AEn el caso de arena manufacturada, si el material ms fino que el tamiz 75m (No200) consiste del polvo de la
fractura, esencialmente libre de yeso o esquisto, este lmite es permitido a ser incrementado a, 5 y 7%,
respectivamente
Agua
En relacin con su empleo en el concreto, el agua tiene dos diferentes aplicaciones: como ingrediente en
la elaboracin de las mezclas y como medio de curado de las estructuras recin construidas. En el primer
caso es de uso interno como agua de mezclado, y en el segundo se emplea exteriormente cuando el
concreto se cura con agua. El agua de mezclado en el concreto consiste en toda aquella que sea para la
mezcla, excepto la absorbida por los agregados. El agua de mezcla tiene las siguientes funciones:
1. Reaccionar con el cemento en el proceso de hidratacin
2. Actuar como agente dispersante del polvo de cemento
3. Actuar como lubricante para incrementar la trabajabilidad de la mezcla.
4. Formar burbujas para la inclusin de aire.
Las impurezas en el agua pueden interferir con la hidratacin del cemento, retardar el fraguado
reduciendo la resistencia del concreto, puede manchar la superficie del concreto.
Aunque en estas aplicaciones las caractersticas del agua tienen efectos de diferente importancia sobre el
concreto, es usual que se recomiende emplear igual de una sola calidad en ambos casos. As,
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
28/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 28de 68
normalmente, en las especificaciones para concreto se hace referencia en primer trmino a los requisitos
que debe cumplir el agua para elaborar el concreto, porque sus efectos son ms importantes, y despus
se indica que el agua que se utilice para curarlo debe ser del mismo origen, o similar, para evitar que se
subestime esta segunda aplicacin y se emplee agua de curado con caractersticas inadecuadas.
Especificaciones de granulometra de agregado fino, ver tabla No 10.
Tabla No 10 Especificaciones para granulometra de agregado fino
Tamiz (Especificacin E11)
Porcentaje que Pasa
9.5mm (3/8in) 100
4.75mm (No4) 95 a 100
2.36mm (No8) 80 a 100
1.16mm (No16) 50 a 85
600 m (No30) 25 a 60
300 m (No50)
5 a 30
150 m (No100)
0 a 10
Nota 2Concreto con gradaciones de agregado fino cerca al mnimo para porcentaje pasando los tamices 300 m (No50) y 150
m (No100). En ocasiones presenta dificultades con la trabajabilidad, bombeabilidad o sangrado excesivo. La adicin de aire
incluido, cemento adicional, o adicin de un aditivo mineral aprobado para suministrar las deficiencias de finos, son
mtodos usados para aliviar tales dificultades.
En determinados casos se requiere, con objeto de disminuir la temperatura del concreto al ser elaborado,
que una parte del agua de mezclado se administre en forma de hielo molido o en escamas. En tales
casos, el agua que se utilice para fabricar el hielo debe satisfacer las mismas especificaciones de calidad
del agua de mezclado.
Como componente del concreto convencional, el agua suele representar aproximadamente entre 10 y 25
% del volumen del concreto recin mezclado, dependiendo del tamao mximo de agregado que se
utilice y del revenimiento que se requiera. Esto le concede una influencia importante a la calidad del agua
de mezclado en el comportamiento y las propiedades del concreto, pues cualquier sustancia daina que
contenga, an en proporciones reducidas, puede tener efectos adversos significativos en el concreto.
Una prctica bastante comn consiste en utilizar el agua potable para fabricar concreto sin ninguna
verificacin previa, suponiendo que toda agua que es potable tambin es apropiada para elaborarconcreto; sin embargo, hay ocasiones en que esta presuncin no se cumple, porque hay aguas potables
aderezadas con citratos o con pequeas cantidades de azcares, que no afectan su potabilidad pero
pueden hacerlas inadecuadas para la fabricacin de concreto.
http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
29/68
Ingeniera de Materiales, ciclo II-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 29de 68
Nmero de tamao
Tamao Nominal (Tamices con
aberturas cuadradas)
Tabla No 11. Especificaciones de granulometra para agregado gruesoCantidades ms Finas que cada Tamiz de Laboratorio ( Aberturas Cuadradas), Porcentaje en Masa
100mm
(4 pulg)
90mm
(3pulg)
75mm
(3pulg)
63mm
(2pulg)
50mm
(2pulg)
37.5mm
(1pulg)
25.0mm
(1pulg)
19.0mm
(3/4pulg)
12.5mm
(pulg)
9.5mm
(3/8pulg)
4.75mm
(No4)
2.36mm
(No8)
1.18mm
(No16)
300m
(No50)
1 90 a 37.5mm 100 90 a 100 - 25 a 60 - 0 a 15 - 0 a 5 - - - - - -
(3 a 1 pulg)
2 63 a 37.5mm - - 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 - - - - - -
(2 a 1 pulg)
3 50 a 25.0mm - - - 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 - - - - -
(2 a 1 pulg)
357 50 a 4.75mm - - - 100 95 a 100 - 35 a 70 - 10 a 30 - 0 a 5 - - -
(2pulg a No4)
4 37.5 a 19.0mm - - - - 100 90 a 100 - 0 a 15 - 0 a 5 - - - -
(1 a pulg)
467 37.5 a 4.75mm - - - - 100 95 a 100 90 a 100 35 a 70 - 10 a 30 0 a 5 - - -
(1 pulg a No4)
5 25.0 a 12.5mm - - - - - 100 95 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5 - - - -
(1 a pulg)
56 25.0 a 9.5mm - - - - - 100 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5 - - -
(1 a 3/8pulg)
57 25.0 a 4.75mm - - - - - - 100 - 25 a 60 - 0 a 10 0 a 5 - -
(1pulg a No4)
6 19.0 a 9.5mm - - - - - - 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 0 a 5 - - -
(3/4 a 3/8pulg)
67 19.0 a 4.75mm - - - - - - - 90 a 100 - 20 a 55 0 a 10 0 a 5 - -
(3/4pulg a No4)
7 12.5 a 4.75mm - - - - - - - 100 90 a 100 40 a 70 0 a 15 0 a 5 - -
( pulg a No4)
8 9.5 a 2.36mm - - - - - - - - 100 85 a 100 10 a 30 0 a 10 0 a 5 -
(3/8 a No8)
89 9.5 a 1.18mm - - - - - - - - 100 90 a 100 20 a 55 5 a 30 0 a 10 0 a 5
(3/8pulg a No16)
9 4.75 a 1.18mm - - - - - - - - - 100 85 a 100 10 a 40 0 a 10 0 a 5
(No4 a No16)
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
30/68
Ingeniera de Materiales, ciclo II-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 30de 68
Tabla No 12. LIMITES PARA SUBSTANCIAS DELETREAS Y REQUERIMIENTOS DE PROPIEDADES FSICAS DE AGREGADOGRUESO PARA CONCRETO. (TOMADO DE TABLA 3, ASTM C33)
Clasificacin
.
Tipo de ubicacin de la construccin de
concreto.
Mximo permitido, % Contenido de
alkalis en el
cemento a utilizar
si el agregado fino
posee material
alkali reactivo en
cantidades
injuriosas.
Grumos
de
arcilla
Horsteno
(Menos de
2.40 sp g
SSD)
Suma de Bultos de
arcilla y Horsteno
(Menos de 2.40 sp
gr SSD)
Material ms
fino que la
malla N
200.
Carbn
y lignito.
Abrasin Resistencia a
desintegracin
por sulfatos.
Regiones de cambio climatolgico severo (hielo
deshielo severo)
1S Zapatas, fundaciones, columnas y vigas
no expuestas al clima, losas de pisos
interiores sin cobertura.
10.0 1.0 1.0 50
2S Pisos interiores sin cobertura. 5.0 1.0 0.5 50
3S Paredes de fundacin, muros de
retencin, estribos, muelles, vigas de
acero, y vigas expuestas al clima.
5.0 5.0 7.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato de
magnesio), 12
(sulfato de
sodio).
4S Pavimentos, cubiertas de puentes,
carreteras y curvas, veredas, patios,
pisos de garaje, pisos expuestos y
poches, estructuras de muelles sujetas a
frecuente humedecimiento.
3.0 5.0 5.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato de
magnesio), 12
(sulfato de
sodio).
5S Concreto arquitectnico expuesto. 2.0 3.0 3.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato demagnesio), 12
(sulfato de
sodio).
0.60% alkalis
calculado como
equivalente del
xido de sodio
(Na2+ 0.65K2O).
O adicionar
material que ha
probado prevenir
la expansin
debida a la
reaccin alkali-
Regiones de cambio climatolgico moderado (hielo deshielo moderado)
1M Zapatas, fundaciones, columnas, y vigas
no expuestas al clima, losas de piso
interior que se les dar cobertura.
10.0 1.0 1.0 50
2M Pisos interiores sin cobertura. 5.0 1.0 1.0 50
3M Paredes de fundacin, muros de
retencin, estribos, muelles, vigas de
5.0 8.0 10.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato de
magnesio), 12
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
31/68
Ingeniera de Materiales, ciclo II-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 31de 68
acero, y vigas expuestas al clima. (sulfato de
sodio).
agregado.
4M Pavimentos, cubiertas de puentes,
carreteras y curvas, veredas, patios,
pisos de garaje, pisos expuestos y
poches, estructuras de muelles sujetas a
frecuente humedecimiento.
5.0 5.0 7.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato de
magnesio), 12
(sulfato de
sodio).
5M Concreto arquitectnico expuesto. 3.0 3.0 5.0 1.0 0.5 50 18 (sulfato de
magnesio), 12
(sulfato de
sodio).
Regiones de cambio climatolgico insignificante (hielo deshielo insignificante)
1N Losas sujetas a la abrasin del trfico,
cubiertas de puentes, pisos, aceras,
pavimentos.
5.0 1.0 0.5 50
2N Toda otra clase de elemento de
concreto
5.0 1.0 0.5 50
Nota: De acuerdo con la definicin proporcionada para los tipo N y la figura1 de la norma ASTM C33, las clasificaciones aplicables a nuestro pas son las tipo N.
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
32/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 32de 68
En todo caso, la consideracin contraria pudiera ser ms conveniente, es decir, que el agua para la
elaboracin del concreto no necesariamente requiere ser potable, aunque s debe satisfacer determinados
requisitos mnimos de calidad.
REQUISITOS DE CALIDAD
Los requisitos de calidad del agua de mezclado para concreto no tienen ninguna relacin obligada con el
aspecto bacteriolgico (como es el caso de las aguas potables), sino que bsicamente se refieren a sus
caractersticas fsico-qumicas y a sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.
CARACTERSTICAS FSICO-QUMICAS
Los requisitos de calidad del agua de mezclado paraconcreto no tienen ninguna relacin obligada con el
aspecto bacteriolgico; llamando a este aspecto cualquier microorganismo, como coliformes, parsitos,
bacterias, virus u hongos; sino que se refiere bsicamente a las propiedades fsico- qumicas y a su efecto
sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.
Propiedades fsicas:
Slidos en suspensin ( turbiedad)
Color:
o Aparente: se ve a simple vista
o Verdadero: se ve cuando se ha removido las sustancias
Olor: aguas residuales o presencia de componentes qumicos.
Temperatura
Sabor
Materia orgnica: (olor)
Propiedades qumicas:
Sales inorgnicas: Cloruros, sulfatos.
Dixido de carbono disuelto.
Refirindose a las caractersticas fsico-qumicas del agua para concreto, no parece haber consenso
general en cuanto a las limitaciones que deben imponerse a las sustancias e impurezas cuya presencia es
relativamente frecuente, como puede ser el caso de algunassales inorgnicas (cloruros, sulfatos), slidos
en suspensin,materia orgnica, dixido decarbono disuelto, etc. Sin embargo, en lo que s parece haber
acuerdo es que no debe tolerarse la presencia de sustancias que son francamente dainas, como grasas,
aceites, azcares ycidos,por ejemplo. La presencia de alguna de estas sustancias, que por lo dems no
es comn, debe tomarse como un sntoma decontaminacinque requiere eliminarse antes de considerar
la posibilidad de emplear el agua.
http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
33/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 33de 68
Cuando el agua de uso previsto es potable, cabe suponer en principio que sus caractersticas fsico-
qumicas son adecuadas para hacer concreto, excepto por la posibilidad de que contenga alguna sustancia
saborizante, lo cual puede detectarse fcilmente al probarla. As, por ejemplo, se considera que el agua
que es clara, y no tiene sabor dulce, amargo o salobre, puede ser usada como agua de mezclado o de
curado para concreto, sin necesidad de mayores pruebas. A veces no nos damos cuenta qu tan
importante es usar el agua de mezclado adecuada para el concreto. El agua potable se define como
"adecuada para beber, y para la mayora de los propsitos, el agua potable es satisfactoria cu ando se usa
para hacer concreto.
Segn la norma ASTM C 1602 define las siguientes fuentes de agua:
Agua combinada: Una mezcla de dos o ms fuentes de agua combinadas juntas, antes o durante su
introduccin en la mezcla, para usarla como agua de mezclado en la produccin de concreto.
Estabilizadores de hidratacin de la mezcla:
serie amplia de retardadores de mezcla que controlan la
hidratacin del cemento en aplicaciones de manejo del concreto y del agua que retorna de la produccin
del concreto.
No potable: las fuentes de agua que no se ajustan para el consumo humano o que contienen cantidades de
sustancias que la decoloran o le den olor o sabor cuestionable, pero que no contienen agua de las
operaciones de produccin del concreto
Agua potable: agua aceptable para consumo humano.
Agua proveniente de las operaciones de produccin del concreto
: agua recuperada del proceso de
produccin de concreto de cemento hidrulico, que incluye agua del lavado de mezclas o que fue parte de
una mezcla de concreto, agua colectada en una cuenca como resultado de la escorrenta o agua de lluvia
recolectada en un centro de produccin de concreto, o agua que contiene cantidades de ingredientes de
concreto.
Segn dicha norma el agua de mezclado consistir:
Aguade una bachada (mezcla): agua pesada o medida por la planta suministradora
Agua aadida por el operador del camin.
Agua libre en los agregados
Agua introducida en la mezcla de tal forma que incremente la relacin agua/materiales cementicios
por ms de 0.01.
El agua de mezclado que esta total o parcialmente compuesta de fuentes de agua que no son potables
o que provienen de las operaciones de produccin del concreto son permitidas para ser usadas en
cualquier produccin en concordancia con los lmites cualificados de los requerimientos de la tabla No
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
34/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 34de 68
1. Como opcin del solicitante y cuando sea apropiado para la construccin, cualquiera de los limites
opcionales encontrados en la tabla No 2, sern especificados en el momento de ordenar el concreto de
acuerdo a la seccin Ordering Informatin of specifcatin C94/C94 M.
Fuentes de agua no potable sern cualificados para su uso segn lo siguiente: Cuando estas sean para
uso total como agua de mezclado o en el agua de mezclado combinadas lo que sigue se aplicara al
total de aguas mezcladas combinadas:
El agua deber ser ensayada para el cumplimiento con los requisitos de la tabla No 1 3, antes de su
primer uso y a partir de ah cada tres meses o con mayor frecuencia cuando haya una razn para
creer que un cambio ha ocurrido en las caractersticas de la fuente. Es permitido realizar el ensayo
con menor frecuencia, pero no menos que una vez al ao, cuando los resultados de cuatro
ensayos consecutivos indiquen el cumplimiento con los requisitos de la tabla No 13.
Tabla No 13
. Requerimientos de desempeo del concreto para el agua de mezcla
Limites
Mtodo de ensayo
Resistencia a la compresin, %min, controlado a los 7 dasA,B 90 C31/C31M,C 39/C39M
Tiempo de fraguado, desviacin de control, h:minA Desde una 1:00 antes,
hasta 1:30 mas tarde.
C 403/C403M
Las comparaciones sern basadas en las proporciones corregidas para un diseo de mezcla de concreto representativo del suministro de
agua cuestionable y una mezcla de control usando 100% de agua potable o agua destilada.
Los resultados de resistencia a la compresin estarn basados en por lo menos dos especmenes estndar hechos de una muestra
compuesta.
El fabricante deber mantener evidencias documentadas de que las caractersticas del agua combinada de
la mezcla cumple con los requisitos de la tabla No 14. Estos ensayos debern ser ejecutados antes de su
primer uso y a partir de ah cada 6 meses o con mayor frecuencia cuando haya una razn para creer que
un cambio ha ocurrido en las caractersticas de la fuente. Estos registros sern provedos al solicitante
cuando los requiera.
En la Tabla No 15 se reproducen los lmites especificados en dichasnormas,para las sales e impurezas
que con mayor frecuencia se hallan presentes en las aguas que no son potables, a fin de que no se
excedan en el agua que se utilice para la elaboracin de concreto.
Aditivos
Los aditivos por definicin (ACI 116.R ), son materiales distintos del agua, de los agregados, del cemento
hidrulico y de las fibras de refuerzo que se utilizan como ingredientes del concreto y se aaden a la
mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
35/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 35de 68
Tabla No 14
. Limites Qumicos opcionales para el agua de mezclado c
ombinada
A
.
Limites Mtodo de ensayo
Concentracin mxima en el agua de mezclado combinada; ppmB
A. Cloruros como Cl, ppmB
1. En concreto pre esforzado de puentes o designado de otra manera
2. Otros concretos reforzados en ambientes hmedos o contenedores de
aluminio empotrados o metales no semejantes o con metales
galvanizados con la forma Stay in place
500 C
1000C
C 114
C 114
B. Sulfatos como SO4 ppm 3000 C 114
C. Alcalis como (Na2O+0.658 K2O), ppm 600 C 114
D. Total de slidos por masa, ppm 50,000 C 1603
A. Los limites especificados en esta tabla no son prohibitivos de esta especificacin como tem individual o en su
totalidad del apartado 4.1.6 de la Especificacin C 94
B. ppm es la abreviatura de partes por milln
C. Los requerimientos para concreto en ACI 318 gobernaran cuando el fabricante pueda demostrar que estos lmites para
el agua de mezclado puedan ser excedidos. Para condiciones que permitan el uso de un acelerante como el cloruro de
calcio (CaCl2) en una mezcla, la limitacin del cloruro ser permitida por e l comprador
Tabla No 15. Limites especificados para impurezas en el agua para uso en concreto
sea ms adecuada a las condiciones de trabajo, que hagan posible su adecuado transporte o
comportamiento durante y despus de colocadoo para reducir los costos de produccin.
Los aditivos incluyen todos los materiales que no son cemento Prtland, agua y agregados que se aaden
al concreto.
IMPUREZAS LIMITES(ppm)
EFECTOS EN ELCONCRETO
Algas 2000 Inclusin de aire
Carbonatos 1000 Reduccin del tiempode fraguado
Sulfato de sodio 10000 Alta resistencia inicial;baja a edades largas
Sulfato de magnesio 40000 Alta resistencia inicial;baja a edades largas
Cloruros 20000 Reduccin del tiempode fraguado; altaresistencia inicial; bajaa edades largas
Boratos 500 Retardo de fraguadoAzcar 500 Retardo de fraguado
Fosfatos
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
36/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 36de 68
Consecuentemente el trmino abarca un amplio campo de materiales y productos, algunos de los cuales
son ya generalmente usados, mientras que otros tienen una aplicacin limitada. Debido a esto, esta
prctica estndar es restringida para los efectos de los aditivos inclusores de aire, aditivos qumicos,
cenizas muy finas, puzolanas naturales y sedimentos granulados de escoria de alto horno ( GGBF slag ).
Figura No 9.Aditivos lquidos, de la izquierda hacia la derecha:aditivo antideslave, reductor de retraccin, reductor
de agua, agente espumante, inhibidor de corrosin e incorporador de agua. (IMG12188)
Los efectos del uso de aditivos en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido se pueden
estudiar en la tabla No 16
Tabla No 16 E
fectos del uso de aditivos en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido
ESTADOS DEL CONCRETO
FRESCO ENDURECIDO
Aumentar la trabajabilidad sinincrementar el contenido de agua, o
bien disminuir el contenido de agua
con la misma trabajabilidad
Retardar o adelantar el tiempo de
fraguado inicial
Reducir o prevenir el asentamiento, o
crear una ligera expansin Modificar
la rapidez y/o la capacidad de
sangrado
Reducir la segregacin
Retardar o reducir la evaluacin de calor durante el endurecimiento inicial. Acelerar la velocidad de desarrollo de la resistencia a edades tempranas
Incrementar la resistencia ( a compresin, tensin o flexin)
Aumentar la durabilidad o la resistencia a las condiciones de exposici
severas, que incluyen la aplicacin de sales de deshielo
Disminuir la permeabilidad del concreto a los lquidos
Controlar la expansin causada por la reaccin de los lcalis con cierto
agregados.
Producir concretos celulares
Mejorar la adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo
Mejorar la adherencia entre concreto viejo y nuevo
Inhibir la corrosin del acero de refuerzo y otros metales inmersos
Producir morteros o concretos coloreados
7/23/2019 Capitulo No IV. EL CONCRETO.pdf
37/68
Ingenie
ra de Materiales, ciclo II
-2015
Ing. Lesly E. Mendoza M.
Pgina 37de 68
CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS
Segn su funcin se clasifican de la siguiente manera:
1. Aditivos inclusores de aire: Se utilizan para retener intencionalmente burbujas microscpicas de aire en
el concreto, lo cual mejora la durabilidad de concretos que estarn expuestos a ciclos de congelacin y
deshielo. El uso de un aditivo in