Actualmente, el concreto es el material de construcción más usado en el mundo debido a sus innumerables beneficios y a múltiples usos, lo que ha permitido el desarrollo de diferentes tipos de concretos que se caracterizan por tener usos específicos, para situaciones particulares y con sistemas de colocación y compactación diferentes a las convencionales y ajustadas para cada aplicación.
En la industria de la construcción cada proyecto de edificación e infraestructura posee diferentes consideraciones y particularidades que deben evaluarse para definir el sistema de colocación y compactación del concreto; dependiendo del sistema utilizado los concretos se pueden clasificar de la siguiente manera:
Concreto seco
Se conoce como concreto de asentamiento nulo y se define como un concreto que cuenta con valores de asentamiento de máximo 0,5 cm. Algunas de las aplicaciones que tiene este material, son la fabricación de bloques y piezas de mampostería vibrocompactadas, pretensadas y extruidas, elementos tipo pilotes y postes, tubos y ductos vibrocompactados, concreto lanzado vía seca y construcción de estructuras de concreto compactado con rodillo.
Concreto compactado con rodillo
Consiste en una mezcla de materiales cementantes, agregados y bajo volumen de agua que requiere de una alta energía de compactación (mediante rodillos vibratorios) para su colocación debido a su consistencia seca. Este concreto posee otras características adicionales a su consistencia seca como, color más oscuro en su apariencia y peso unitario mayor al del concreto convencional permitiendo soportar el peso de equipos compactadores. Por lo anterior, es una técnica comúnmente conocida para la construcción de vías con suelo cemento y bases tratadas.
Para la fabricación de concreto compactado con rodillo se recomienda hacer uso de agregados con un contenido de finos no plásticos de máximo el 10% y de cementos de bajo calor de hidratación, puzolanas o adiciones activas. Algunas ventajas que este material presenta son: el uso de maquinaria de trabajos de tierra o asfaltos, rápida ejecución en obra, disminución de juntas de retracción, baja permeabilidad, contenidos de cemento entre 180 y 350 kg/m3, alta resistencia a la erosión y baja tendencia al agrietamiento por retracción de fraguado, siendo estas dos últimas, características claves para la competitividad de este material en la construcción de presas.
Concreto lanzado
De acuerdo con el ACI 506, se define como un concreto impulsado y transportado a través de manguera, el cual es proyectado a alta velocidad contra determinada superficie, razón por la cual se conoce también como concreto neumático o proyectado. La colocación y compactación de este tipo de concreto se realizan de forma simultánea debido a la fuerza de proyección que impacta la superficie, permitiendo que el material se compacte para garantizar su autosoporte sin tener desprendimientos de algún tipo.
Concreto lanzado
Entre las aplicaciones más frecuentes que posee el concreto lanzado se encuentran la construcción de secciones de espesores entre 100 mm hasta 300 mm, estructuras como recubrimiento de túneles, canales, muros pantalla, elementos con geometrías complejas donde se dificulte el uso de formaletas, estabilización de taludes, recubrimientos, entre otras. Para su aplicación existen dos tipos de vías: seca y húmeda. La vía seca consiste en una mezcla de cemento y agregados con humedades máximas del 8%, para ser lanzado a través de manguera flexible hasta una boquilla que pulveriza agua a presión para hidratar la mezcla que sale a gran velocidad; usualmente se usa cuando se tiene una mayor distancia y cuando se desea utilizar aditivos acelerantes de fraguado instantáneo. La vía húmeda consiste en realizar la mezcla de forma previa al lanzamiento con aire comprimido a alta velocidad, permitiendo mejor control de la cantidad de agua y de los aditivos empleados, y menos desperdicio por rebote.
Este tipo de concreto debe tener la capacidad para autosoportarse, por lo tanto su consistencia debe ser relativamente seca, por lo cual generalmente se tienen una relación agua/material cementante (a/mc) del orden de 0,35 a 0,50 y en cuanto a los agregados, debido a su característica de ser lanzado, debe tener menor contenido de agregado grueso que un concreto convencional y cumplir con los parámetros granulométricos indicados en el ACI 506, con tamaños máximos permisibles de hasta 25 mm o 1″; usualmente se usan agregados del orden de 9,5 mm y 12,5 mm.
Concreto para pavimentos
Para la fabricación del concreto un pavimentos se recomienda usar cemento con un contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) no mayor al 8% para tener un bajo calor de hidratación evitando retracciones, agregados triturados en cambio de agregados aluviales debido a las caras irregulares y de textura rugosa que presentan estos últimos, arena con microtextura buena, es decir, arenas con alto contenido de sílice en las partículas de mayor tamaño para aportar a la resistencia del concreto al derrapamiento y el uso de aditivos de acuerdo con las especificaciones de diseño dadas, el sistema de colocación y las condiciones de temperatura y medio ambiente.
Pavimento de concreto
Las resistencias de este concreto están relacionadas con factores como el tipo de uso y el tiempo de servicio. Sin embargo, con el fin de garantizar su durabilidad, se recomienda como mínimo una resistencia a la flexión de 4,5 MPa a 28 días y una resistencia a la compresión de 28 MPa de 28 días; en casos donde los materiales empleados junto con la experiencia permitan disminuir estas especificaciones, se recomienda no llevar la resistencia a la flexión a menos de 3,9 MPa. En cuanto a la consistencia, esta dependerá de los sistemas de colocación y compactación, para los cuales se recomienda una consistencia de 25 mm si es con terminadora vibratoria o de 75 mm si es mediante colocación manual. Finalmente, para garantizar una buena resistencia a la abrasión, las relaciones a/mc deberán ser bajas y los tamaños de agregados superiores a 25 mm o 1”.
Durante la construcción de un pavimento se debe tener en cuenta precauciones para la protección del material como barreras contra viento, membranas de curado, etc., y prever la conformación de juntas así como su adecuado sellamiento para garantizar soporte o absorción de las retracciones por fraguado y contracciones por temperatura para evitar patologías tempranas como desecamiento superficial dando origen a futuras fisuras.
Concreto de agregado precolocado
También conocido como concreto pre-empacado, de intrusión, inyectado o ciclópeo. Su producción consta de dos (2) etapas:
Llenado de la formaleta o excavación con agregado grueso limpio y bien gradado.
Inyección a través de ductos verticales, de mortero estructural entre la masa del agregado de abajo hacia arriba.
Los agregados en este tipo de concreto deben cumplir con normativa de limpieza, sanidad y durabilidad especificada, tener una granulometría tipo escalonado y un contenido de vacíos entre los agregados en un rango de 38% a 48%.
El concreto de agregado precolocado es útil en casos donde se tenga difícil acceso con técnicas convencionales de colocación como en elementos inmersos, construcciones bajo agua, construcciones masivas o para acabados de agregado expuesto. El concreto ciclópeo es una variedad de este tipo de concreto, de común uso en Colombia para la construcción de cimentaciones corridas, donde el tamaño de partículas o agregados oscila entre 150 mm (6”) y 250 mm (10”) y en lugar de mortero se vacía concreto con características de agregados de tamaño de hasta 40 mm (1,5”), asentamiento entre 75 mm y 150 mm, resistencias a la compresión entre 14 MPa y 21 MPa y con un contenido de vacíos entre agregados entre el 40% y el 60% dependiendo si es un suelo de alta o baja capacidad portante respectivamente.
Concreto de bombeo
Bombeo de concreto
El ACI 304, especifica el concreto de bombeo como aquel que es conducido por presión a través de tubería rígida o manguera flexible para su vaciado directo en el área requerida. Su aplicación posee un amplio campo, sin embargo, su uso más común se da en espacios que no permiten el ingreso de equipos. Para garantizar un bombeo sin interrupciones, se recomienda contar en la mezcla con los materiales cementantes, el agua, los aditivos y el agregado fino (arena) con partículas de tamaño inferior a 0,2 mm y entre 350 y 400 kg/m3 de cemento, por otra parte, el agregado grueso debe limitarse por 1/3 del diámetro de la tubería o manguera en caso de agregados anguloso y al 40% en caso de agregados redondeados. La granulometría debe cumplir con las especificaciones de la NTC 174 o las utilizadas en el diseño, y se recomienda que la relación volumétrica arena/agregado este entre el 40% y 50%.
En cuanto a demás especificaciones del diseño, se usan aditivos reductores de agua, supefluidificantes, materiales cementantes suplementarios que incrementen el contenido de finos y polímeros solubles en agua que facilitan la manejabilidad y la bombeabilidad del concreto.
Concreto vaciado por tubo-embudo (Tremie)
La colocación o vaciado por el método de tubo embudo, es frecuente para la fundida de estructuras bajo el agua o de cimentaciones profundas, ya que consiste en el vaciado por gravedad mediante un tubo vertical conectado a una tolva en forma de embudo permitiendo al concreto fluir desde el fondo del tubo, empujando la masa hacia afuera.
Debido a su flujo a través del tubo de forma lenta, por gravedad y sin vibración mecánica externa, el concreto debe tener una alta fluidez, es decir, asentamientos en un rango de 15 cm a 23 cm y contener agregados tipo grava redonda más no triturada y con tamaños y relación arena/agregado iguales al de concreto para bombeo. Adicionalmente, es necesario el uso de aditivos retardantes y reductores de agua para mejorar la manejabilidad y consistencia en la colocación, inclusores de aire y puzolanas para aportar en la fluidez. Para garantizar calidad estructural, se recomienda mantener una temperatura de la mezcla inferior a 21 °C y como máximo una relación a/mc de 0,44.
Concreto autocompactante
En términos de durabilidad, la compactación del concreto en conjunto con la mano de obra, forman parte esencial del desempeño del material. Este entendimiento permitió el avance tecnológico para el desarrollo del concreto autocompactante. Este es un concreto que sin necesidad de energía de consolidación adicional, fluye y se distribuye adecuadamente entre el refuerzo y la formaleta.
Este tipo de concreto en ocasiones se interpreta como concreto fluido producido con aditivos superplastificantes o con altos contenidos de agua, sin embargo, se diferencia en que tiene capacidad de mantener su homogeneidad, es decir, no presentar segregación, no necesita energía de compactación adicional para su consolidación y fluye fácilmente a través de elementos embebidos en el concreto.
El diseño de mezcla de un concreto autocompactante requiere tres (3) aspectos esenciales: a) reducir el agregado grueso por volumen unitario de concreto para disminuir la fricción interna del concreto, b) incrementar partículas finas como cemento, adiciones y arena para aumentar la fluidez y mejorar la trabajabilidad del concreto, c) usar aditivos que permitan alta fluidez y modificar la viscosidad de la mezcla para evitar segregación, y que fluyan fácilmente a través de elementos embebidos en la mezcla; sin aumentar el contenido de agua.
Debido a las características del concreto autocompactante, algunas de las ventajas técnicas y económicas que presenta son:
Se reducen y eliminan actividades de compactación, implicando una disminución en la mano de obra y del ruido por la aminoración del uso de vibradores.
Se disminuye el tiempo de colado del concreto en su colocación por su facilidad de fluir.
Por su alta fluidez permite alcanzar lugares de difícil acceso como esquinas, sin generar segregación y mejorando el acabado.
Debido a sus propiedades y ventajas, su uso se ha hecho común en la construcción industrializada de edificaciones, agilizando el colado en elementos de poco espesor, mejores acabados y rápido avance permitiendo cumplir con cronogramas ajustados.
Construcción industrializada
Existen diferentes variedades de concretos, los cuales dependen del tipo de colocación y compactación. El tipo de concreto a utilizar, depende entre otras cosas de la estructura que se esté construyendo, la accesibilidad a la misma, de los tiempos para permitir la compactación y de los acabados que se requieren de la obra. Es muy importante que en la etapa de diseño de la obra se tengan en cuenta estas variables para escoger el concreto adecuado y evitar problemas de estabilidad, consistencia y demás a futuro y no generar sobre costos innecesarios a la obra.
Credito: Argos - Medellin, Colombia
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