CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

Cuando se habla de concreto de alta resistencia, es necesario indicar el rango de valores para los que el trmino debe aplicarse, pero antes de intentar acotar las resistencias para las cuales puede usarse esta acepcin, puede ser til describir cmo se han venido incrementando en las ltimas dcadas los valores de la resistencia a la compresin. En los aos cincuenta, un concreto con resistencia a los esfuerzos de compresin de 350 kg/cm2 (34.3 MPa) era considerado de alta resistencia; hoy da, este valor es considerado normal. En la siguiente dcada, valores de los esfuerzos de com- presin de 400 a 500 kg/cm2 (39.2 a 49.1 MPa) eran usados comercialmente en algunos sitios (principalmente en pases del primer mundo), y para los ochenta ya se producan concretos con valores que llegaban casi al doble.

El desarrollo del incremento de la resistencia del concreto ha sido gradual, y seguramente las investigaciones que se efecten encontrarn concretos con resistencias superiores. Hoy da se habla ya de concretos de muy alta resistencia, cuya clasificacin se propone en cuatro clases diferente,1 basndose en las resistencias promedio y en la facilidad con las que stas se pueden alcanzar tabla

Estas clasificaciones no se definieron simplemente desde un punto de vista acadmico, ni por representar mltiplos exactos de 25 MPa (255 kg/cm2), sino porque corresponden a barreras tecnolgicas actuales; sin embargo, debe reconocerse que no representan lmites absolutos y seguramente se podrn encontrar excepciones.

Como se ha mencionado anteriormente, los concretos de alta resistencia se han podido elaborar desde los aos sesenta; sin embargo, en la actualidad slo se han podido comercializar intensamente en algunos lugares del mundo, como son el rea de Chicago-Montreal-Toronto, Seattle y, en forma ms aislada, en otros pases. En estos lugares, la integracin de equipos de trabajo formados por diseadores, constructores, empresas de concreto premezclado y laboratorios especializados ha permitido que se utilice ms este material de gran comportamiento, alcanzando cada vez mayores valores en su resistencia. Y por otra parte, se han construido edificios y puentes de dimensiones y claros ms grandes, para los que anteriormente se pensaba por definicin en materiales diferentes al concreto.

El reto que tenemos en nuestro pas es, sin duda, empezar con el uso de estos materiales por parte de los diseadores, y con la regulacin de los mismos en los cdigos y reglamentos correspondientes, pero las empresas premezcladoras deben garantizar su disposicin, y los laboratorios, a su vez, deben ser capaces de llevar el control de calidad respectivo. Consideramos que existe actualmente la tecnologa disponible para comenzar a utilizarlos; slo basta dar el primer paso. Creemos que trabajos como ste contribuyen en parte a lograr tal propsito.

OBJETIVO:

El propsito de este trabajo es presentar los resultados y experiencias obtenidos en el laboratorio de Construccin de la Universidad Autnoma Metropolitana relacionados con la elaboracin de mezclas de concreto de alta resistencia, en los que a la fecha se han logrado alcanzar valores de 900 kg/cm2 de resistencia a la compresin, determinando, tambin, dosificacin, procedimientos de mezclado y mtodos de prueba.

El parmetro que en principio se consider ms importante obtener fue la resistencia a la compresin, pero al mismo tiempo se ha tenido especial cuidado con la trabajabilidad de las mezclas.

Uno de los factores que intervendr de manera directa para obtener la resistencia que se ha fijado es, sin lugar a dudas, la economa del concreto. Esta prediccin no es fcil aseverarla, porque sabemos de antemano que se requiere una buena calidad de los materiales, as como una rigurosa calidad de la elaboracin de la mezcla y del equipo adecuado para su obtencin.

Por otra parte, es importante sealar que se tratar de utilizar el equipo que se emplea comnmente en un laboratorio universitario, el que puede corresponder al empleado en las obras. El propsito es tratar de economizar en el costo del concreto y de hacer accesible el procedimiento de mezclado en este tipo de circunstancias.

El alcance que se plantea este trabajo es encontrar las mejores mezclas de concreto que logren las ms altas resistencias, teniendo en cuenta el procedimiento de mezclado, puesto que algunos investigadores sealan que es importante la secuencia de cada uno de los elementos del concreto.

Es conveniente destacar que aqu se presentan resultados parciales y que las resistencias logradas a la fecha se han obtenido mediante procedimientos sin control de calidad "rigurosos", como generalmente lo recomiendan la mayora de los especialistas vinculados con estos materiales.

ANLISIS DE LA INFORMACIN:

Hasta la fecha existen diversas investigaciones a escala nacional e internacional para la obtencin de procedimientos de elaboracin de concretos de alta resistencia; incluso, como se mencion anteriormente, en algunas partes se comercializan concretos de este tipo. El anlisis de la informacin disponible permiti establecer las siguientes vertientes de trabajo sobre el programa de investigacin:

Caractersticas necesarias en los materiales que componen el concreto para lograr alta resistencia a la compresin.

Aditivos recomendables para lograr alto comportamiento en el concreto.

Revisin de los procedimientos de mezclado y de dosificacin propuestos en cada una de las eferencias analizadas.

REQUISITOS DE LOS MATERIALES.

De acuerdo con las fuentes de informacin, se requieren al menos las siguientes caractersticas en los materiales que componen el concreto:

Cemento. Son recomendables los tipos I y II, con contenidos significativos de silicato triclcico (mayores que los normales), mdulo de finura alto y composicin qumica uniforme.

Grava. De alta resistencia mecnica, estructura geolgica sana, bajo nivel de absorcin, buena adherencia, de tamao pequeo y densidad elevada.

Arena. Bien graduada, con poco contenido de material fino plstico y mdulo de finura controlado (cercano a 3.00).

Agua. Requiere estar dentro de las normas establecidas.

Mezcla. Relaciones agua/cemento bajas (de 0.25 a 0.35), mezclado previo del cemento y del agua con revolvedora de alta velocidad, empleo de agregados cementantes, perodo de curado ms largo y controlado, compactacin del concreto por presin y confinamiento de la mezcla en dos direcciones.

Aditivos. Es recomendable emplear alguno o una combinacin de los aditivos qumicos: superfluidificantes y retardantes; y, de los aditivos minerales, ceniza volante (fly ash), microslica (silica fume) o escoria de alto horno.

Procedimientos de mezclado. Cuando el parmetro ms importante por obtener es alta resistencia a la compresin, es conveniente emplear bajas relaciones agua/cemento, cuidando esencialmente la trabajabilidad del concreto y, en consecuencia, su revenimiento. En trminos generales, el procedimiento de mezclado requiere, entre otros factores, mezclado previo del cemento y del agua con una revolvedora de alta velocidad, uso de aditivos, empleo de agregados cementantes, periodo ms largo de curado, de ser posible con agua, compactacin del concreto por presin y confinamiento del concreto en dos direcciones.

Adicionalmente, para la produccin de este tipo de concretos son indispensables el empleo selectivo de materiales, un enfoque diferente en los procedimientos de diseo y elaboracin de las mezclas, atencin especial en la compactacin y un control de calidad ms riguroso.

Algunos investigadores usan como tcnicas para la produccin de concretos de alta resistencia su composicin, una alta velocidad de mezclado y revibrado, y eventualmente la adicin de algn aditivo para incrementar la resistencia del concreto.

Programa de trabajo:

Pruebas a los materiales. Una vez establecidos los requerimientos indispensables en los materiales para obtener concretos de alto comportamiento -especficamente alta resistencia a la compresin-, procedimos a la bsqueda y obtencin de cada uno de los componentes del concreto que cumplieran con las caractersticas deseadas y la verificacin del valor de sus propiedades mediante las pruebas correspondientes en laboratorio o en las especificaciones del fabricante.Cemento. La produccin de cementos portland en la zona metropolitana es muy variada en tipos y marcas, pero todos cumplen con las Normas Oficiales Mexicanas. En ningn momento debemos olvidar que, en la actualidad, las tecnologas de fabricacin de cemento mejoran continuamente, y que una tendencia mundial es la obtencin de una mayor uniformidad del producto. Sin embargo, los cementos disponibles en el pas tienen variaciones que obligan a los usuarios a ajustar sus proporcionamientos con el fin de lograr los valores de resistencia y las caractersticas requeridas.

Actualmente, uno de los factores en los que existe variabilidad en la produccin de cemento se presenta en el proceso de molienda, lo que se refleja en el mdulo de finura del cemento envasado, lo cual, segn los investigadores, afecta directamente la resistencia de los concretos. Otro factor que genera variacin en la produccin es, sin lugar a dudas, la falta de uniformidad de la composicin qumica de los insumos.

En el proyecto de investigacin se consider el empleo de diferentes marcas de cemento del tipo portland l y ll, comercialmente disponibles en la zona metropolitana, con el fin de emplear el de mejores caractersticas para los propsitos del proyecto.

Como se ha mencionado, algunos autores recomiendan cementos con mdulos de finura elevados y composiciones qumicas especficas. En la tabla 2 se incluye la informacin tcnica proporcionada por los fabricantes para las tres marcas de cemento empleadas, as como los lmites que establecen las normas mexicanas.

Adems, en los laboratorios del rea de Qumica Aplicada de la Universidad Autnoma Metropolitana se realizaron pruebas a los cementos mediante anlisis qumico elemental por absorcin atmica, cuyos resultados se presentan en la tabla 3.

De acuerdo con las recomendaciones de artculos especializados y con los datos que aparecen en las tablas anteriores, el cemento que ofrece las mejores perspectivas para los propsitos del proyecto es el B, debido al mdulo de finura relativamente alto y a contenidos importantes de compuestos de silicio y calcio. Con estas mismas condicionantes, la segunda opcin sera el cemento C.

Grava. Se determinaron los probables bancos de agregado grueso con los que se podra contar sin ninguna dificultad en su adquisicin de manera comercial, teniendo disponibles en principio piedra triturada de caliza y basalto.

En algunos estudios realizados en el Distrito Federal en la elaboracin de concretos, se ha observado que las propiedades mecnicas mejoran al emplear gravas densas y con baja absorcin. Tambin se establece que las calizas utilizadas como agregado grueso tienen un comportamiento satisfactorio respecto a las propiedades mecnicas de concretos normales.

En principio, se emplearon tres agregados gruesos de dos tipos de roca, procedentes de diferentes puntos del valle de Mxico. Dos de ellas provienen del estado de Hidalgo, siendo las dos calizas; y la tercera es un basalto del estado de Morelos.Se efectuaron los anlisis correspondientes para determinar su granulometra, absorcin, peso especfico y pesos volumtricos suelto y compacto de cada una de ellas, siguiendo los procedimientos de las Normas Oficiales Mexicanas (tabla 4).

Al revisar los resultados de las pruebas practicadas a los agregados gruesos, se observ que la caliza nm. 1 vena del banco con porcentajes superiores a los permisibles de material fino, formado principalmente por arcilla adherida al agregado grueso. Las mezclas de prueba consideraron el empleo de agregado con material fino y posteriormente lavado, y se ajustaron a los requerimientos de la norma ASTM C-33.

Se prefiere la piedra triturada a la grava redondeada, porque la geometra y la forma influyen en la adherencia enzla pasta de cemento y el agregado. Se ha comprobado que el tamao y la forma del agregado tiene gran influencia en la trabajabilidad de la mezcla.

Los procedimientos de fabricacin de concreto en nuestro pas nos indican que los agregados grueso y fino deben cumplir los requerimientos de la norma NOM C-77, los cuales son similares a los de la ASTMC-33. Sin embargo, para concretos de alta resistencia se pueden permitir excepciones a los requisitos de las normas, pero debern ser valoradas

ArenaLa seleccin del agregado fino se realiz sobre la base de obtener las mejores condiciones de limpieza en cuanto a materiales contaminantes, teniendo presente que no es tan relevante la granulometra para lograr concretos de alto comportamiento. Esto ltimo tiene relacin con que este tipo de concretos contiene un alto volumen de cementantes finos, lo cual hace que la graduacin de la arena usada sea poco importante en comparacin con las requeridas para concretos normales. Lo que s es recomendable es que el mdulo de finura sea cercano a 3.00, sobre todo si tomamos en cuenta que se han elaborado mezclas para concretos de alta resistencia con mdulos que oscilan entre 2.83 y 3.36. Estos valores ayudan a obtener una mejor trabajabilidad y resistencia a la compresin.

Se analiz la arena proveniente de la mina de Santa Fe, de origen andestico, de acuerdo con las Normas Oficiales Mexicanas (NOM - C 30, 73, 77, 111, 165 y 170), y se obtuvieron los resultados que se presentan en las tablas 5 y 6.

Por ltimo, es recomendable limitar la cantidad de finos hasta un mximo de 10 por ciento, y muy especialmente los finos plsticos que puedan llegar a contener, con lo que se estar evitando la contraccin lineal que estas partculas originan en la mezcla de concreto.

Agua.En la elaboracin de concretos normales y de alta resistencia, los requisitos y caractersticas del agua slo deben satisfacer las normas correspondientes. Para verificar las propiedades del agua empleada en las diferentes mezclas, se realiz un anlisis qumico-biolgico en los laboratorios de Ingeniera Ambiental de la propia Universidad. Los resultados obtenidos se compararon con los requerimientos de la Norma Oficial Mexicana NOM-C-122, encontrndose dentro de los lmites que establece la misma.

Aditivos.El proyecto consider el empleo de aditivos minerales y qumicos; en el primer caso, se estim conveniente el uso de microslica, mientras que para los aditivos qumicos se emplearon superfluidificantes y reductores de agua de alta eficiencia. l

Microslica.Es un aditivo a partir de microslica compactada y seca que produce en el concreto cualidades especiales en dos aspectos: rellena los espacios entre las partculas del cemento e incrementa la cantidad de gel de silicatos de calcio, mejorando la resistencia y reduciendo la permeabilidad.

Aditivos qumicos.El aditivo superfluidificante se emple en combinacin con un reductor de agua de alta eficiencia y retardador del fraguado para mejorar la plasticidad del concreto y controlar el tiempo de fraguado de la mezcla.

Con esta informacin, establecimos la necesidad de ver cmo se comportaban cada uno de los cementos con los diferentes aditivos qumicos seleccionados. Se emple la norma NOM C-61, que es similar a la ASTM C-109 para la determinacin de resistencia en la prueba de compresin. La primera mezcla de mortero se realiz con la finalidad de observar el comportamiento de los elementos en condiciones normales, y se obtuvieron los resultados que se exponen en la tabla 7.

Una vez elaboradas las pruebas en morteros sin aditivos, se efectuaron los ensayes en los morteros con aditivos para determinar qu cemento, mezclado con el aditivo qumico, sera el ms apropiado para obtener los mejores resultados conforme a los propsitos del trabajo. Los resultados finales de esta etapa, morteros de cemento con aditivos, se aprecian en la grfica 1.

Como se observa, el cemento "A" es el que mejor reacciona con los aditivos. En el experimento con el primer aditivo, se hicieron ensayes hasta los 91 das; con el segundo aditivo, solamente se hicieron pruebas hasta 28 das, en virtud de que la tendencia indicaba el empleo del cemento A.

PROCEDIMIENTOS

Mezcla de prueba. Con los ensayes y caractersticas obtenidos de cada uno de los componentes del concreto, se procedi a disear una mezcla base de concreto normal para una resistencia a la compresin de 400 kg/cm2 y, al mismo tiempo, comparar el agregado grueso en las condiciones de granulometra que presentaba directamente del banco y efectuando lavado y cribado en el mismo para disminuir su cantidad de finos e impurezas. El resultado, en trminos generales, arroj resistencias superiores de 15 por ciento a favor de la grava controlada, lo que nos permiti concluir que los agregados gruesos con buen control de calidad son deseables en este tipo de concretos.

Procedimiento de mezclado.A partir de la dosificacin de la mezcla base (tabla 8), se realizaron mezclas combinando aditivos minerales y qumicos (microslica y superfluidificante), empleando diferentes procedimientos de mezclado. La tcnica de mezclado que en esta etapa ofreci el mejor resultado fue la que se describe a continuacin:1.Agregado (caliza)2.Agua (15%)3.Agregado (arena)4.Cemento5.Microslica6.Agua (85%)7.Aditivo 8. Cuatro litros de agua adicionales a la calculada para la mezcla

El empleo de la dosificacin base, de la tcnica de mezclado y el control de la granulometra y lavado del agregado grueso permiti incrementar la resistencia a la compresin en 25 por ciento sobre la de la mezcla base.

Aditivo qumico.En las mezclas descritas anteriormente se consideraron cantidades fijas de los aditivos qumicos y minerales. La siguiente etapa del experimento consisti fundamentalmente en aproximaciones sucesivas, variando la cantidad del aditivo qumico y efectuando cambios pequeos en el procedimiento de mezclado, lo que en principio origin resistencias adicionales de 10 por ciento. Empleando grava cribada y lavada y un ajuste en la cantidad del aditivo qumico, se obtuvieron pequeos incrementos en la resistencia, pero sobre todo disminuy la variabilidad de los resultados.

Aditivo mineral.Una reduccin controlada en el proporcionamiento de la microslica cercana a una tercera parte arroj resistencias similares, con la consecuente economa en el costo de la mezcla. El empleo de dos aditivos qumicos mezclados en proporciones iguales y manteniendo la cantidad original de microslica dio 15 por ciento de resistencia adicional.

Relacin agua/cemento. La relacin agua/cemento permaneci sin modificaciones durante todas las etapas descritas con anterioridad. En las ltimas pruebas se agreg un poco ms de cemento, resultando resistencias del orden de los 800 kg/cm2.

En la tabla 9 se aprecian de manera sintetizada los progresos alcanzados en la resistencia conforme se fueron variando los procedimientos de mezclado y la composicin de la mezcla. Desde luego, se presentan las mezclas ms representativas del trabajo de investigacin.

El procedimiento de mezclado que ofreci los mejores resultados en altas resistencias a la compresin fue el siguiente:1.Agregado (caliza o basalto)2.Agua (15%)3.Microslica4.Agua (25%)5.Cemento (50%)6.Agregado (arena)7.Agua (20%)8.Cemento (50%)9.Agua (30%)10.Aditivo qumico diluido en el 10 % sobrante de agua

Actualmente nos encontramos trabajando con mezclas de concreto en las que el consumo de cemento no ha sido mayor a quinientos kilogramos por metro cbico y para las que se han logrado alcanzar resistencias de 900 kg/cm2.

Es oportuno indicar que se presentaron problemas en el momento de efectuar las pruebas de compresin en los concretos de resistencias mayores a 500 kg/cm2. Se consider que la causa podra ser que el material con el que se realiza el cabeceo de los cilindros no era lo suficientemente resistente para soportar las cargas a las que se someta el cilindro de concreto, por lo que se realiz una serie de pruebas cuyos datos y resultados se expusieron en otro trabajo que se present en el X Encuentro Nacional de la Industria del Concreto Premezclado.

Efecto de la granulometra del agregado grueso en las propiedades mecnicas del concreto

Una segunda etapa del proyecto de investigacin consisti en revisar el efecto de la granulometra y el tipo de agregado grueso (caliza y basalto), as como el comportamiento de la mezcla ante reducciones de la cantidad de agua, con la finalidad de obtener mayores resistencias a la compresin.

Las caractersticas de la grava que tienen una mayor influencia en los concretos de alta resistencia son la configuracin geomtrica, su estado superficial, granulometra, propiedades mecnicas y estabilidad qumica.

Al utilizar una baja relacin agua/cemento, un contenido alto de cemento implica la necesidad de que el agua demandada por los agregados sea lo ms baja posible. La demanda de agua de la grava est en funcin, principalmente, de su forma y tamao, as como de su composicin mineralgica.

El agregado grueso debe tener un tamao mximo pequeo, para conseguir una superficie de contacto pasta-grava mayor y aumentar as la superficie de adherencia.

En la composicin de concretos de alta resistencia no es aplicable la consideracin, habitual en concretos normales, relativa al tamao mximo de la grava y su influencia en la resistencia. En concretos normales, el aumento del tamao nominal implica, para una misma consistencia, la posibilidad de disminuir ligeramente el agua, lo que se traduce en un aumento de la resistencia. En los concretos de alta resistencia no procede esta afirmacin, ya que este efecto puede no resultar suficientemente positivo debido a factores secundarios contrarios.

Por lo general, las gravas pequeas son ms resistentes que las de mayor tamao, debido a que en el proceso de trituracin se eliminan defectos internos de la roca de origen, como son poros, microfisuras, materiales blandos, etctera.

En concretos de alta resistencia se recomienda que la grava proceda de trituracin, ya que esto ayudar a la adherencia. Sin embargo, la grava triturada tiene el inconveniente de la mayor demanda de agua para requisitos de consistentes similares, debido a la mayor superficie a mojar, lo que hace necesario que el agregado grueso presente un buen coeficiente de forma a fin de mejorar la trabajabilidad.

Por lo anteriormente expuesto, la mayora de los especialistas recomienda la adopcin de "tamaos nominales mximos" menores que los habituales, usando de manera genrica los comprendidos entre 10 y 15 mm, aunque se pueden usar gravas entre 20 y 25 mm, siempre que el material sea suficientemente resistente y homogneo.

Tambin debe considerarse que, en concretos normales, las gravas tienen una resistencia superior que la del concreto del que formarn parte. En cambio, en concretos de alta resistencia algunas de estas gravas usualmente presentan resistencias menores que las del concreto del que forman parte. Es por ello que, en concretos normales, la falla se produce al agotarse la capacidad de la pasta alrededor del agregado grueso, mientras que en los concretos de alta resistencia, como consecuencia del incremento en la resistencia de la pasta, un alto porcentaje de gravas se fractura hasta producir la falla de la mezcla en su conjunto.

Adicionalmente, las gravas deben ser lo ms resistentes posible segn lo requiera la resistencia del concreto, as como tener un mdulo de elasticidad lo ms prximo posible al del mortero endurecido, de manera que se reduzcan las deformaciones diferenciales entre ellos. Esto se requiere ya que en estos concretos se produce una gran adherencia entre el mortero y la grava, aun en cargas relativamente bajas, por lo que el agregado grueso est involucrado desde el principio con el comportamiento mecnico del concreto, como si ste fuera un material compuesto debido a la buena adherencia existente en la interfase del mortero con la grava. Es por ello que las propiedades elsticas de la grava tienen un gran efecto sobre el mdulo de elasticidad del concreto de alta resistencia. Conociendo la importancia que las propiedades generales de los agregados gruesos tienen sobre el comportamiento del concreto de alta resistencia, es preciso comprobar mediante las pruebas de laboratorio correspondientes el vnculo existente, de acuerdo con el tipo y caractersticas del concreto que se va a elaborar y de los materiales naturales disponibles (gravas y arenas).

En este sentido, esta etapa del proyecto de investigacin se fij como objetivo el anlisis del efecto de la granulometra del agregado grueso en las propiedades mecnicas de los concretos de alta resistencia, especficamente, resistencia a la compresin a 56 das, mdulo de elasticidad y resistencia a la tensin. Las variables para considerar fueron los dos tipos de agregado, esto es, caliza y basalto, en tres diferentes tamaos, as como reducciones en la cantidad de agua de las mezclas. Los resultados resumidos se presentan en la tabla 10.

Como se puede apreciar en los datos obtenidos, el basalto es un mejor agregado grueso para alcanzar resistencias a la compresin de mayor magnitud, mientras que la caliza es ms apropiada para mayores valores del mdulo de elasticidad. Adems, podemos decir que con caliza las mezclas resultaron relativamente ms manejables. En todas las mezclas se efectu un control de la granulometra para cada uno de los tamaos empleados. Se destaca, desde luego, que en ambos casos -basalto y caliza-, los resultados alcanzados correspondieron con tamaos de gravas "grandes", esto es, tres cuartos de pulgada de tamao nominal mximo.

Tambin se obtuvieron "mejores" propiedades al reducir la cantidad de agua en el rango de entre seis y nueve por ciento. La sustitucin de agua en la mezcla se hizo con un aditivo reductor de agua de alto rango, el cual le dio una consistencia ms manejable. No obstante, los resultados logrados no permiten establecer conclusiones definitivas sobre el beneficio de la reduccin del agua en las propiedades de estos concretos.

Finalmente, cabe sealar que la dosificacin de las mezclas se realiz para una resistencia de diseo de 500 kg/cm2, con consumos de cemento cercanos a los 600 kg por metro cbico.

Ventajas Permite una mayor rotacin de encofrados y menos tiempo de uso. Se pueden disear menos secciones estructurales, con ahorro en reas de construccin. Mayor rendimiento en ejecucin de obras. Permite disminuir cuantas de refuerzo en los diseos. Ideal para sistemas industrializados.UsoEn todas las estructuras donde se requiera obtener alta resistencia a 28das. Precauciones Requiere excelentes condiciones de curado. Cualquier adicin de agua, cemento o aditivo en obra alterar su diseo, perjudicando la calidad del concreto. El concreto que haya empezado con el proceso de fraguado no debe vibrarse, ni mezclarse, ni utilizarse en caso de demoras en obra. Se deben cumplir estrictamente todas las normas referentes a manejo, proteccin y control del concreto.DESCRIPCIN

Existen dos tipos de Hormigones de AltaResistencia:- Hormigones de Alta Resistencia Final, cuando se necesita una resistencia a la compresin, medida en probetas cbicas o cilndricas normalizadas, de acuerdo a normas correspondiente a cada pais, ensayadas a 28 das, superior a 500 kg/cm2.- Hormigones de Alta Resistencia Inicial, cuando se necesita una resistencia temprana mayor a la normal, en edades inferiores a 28 das.

PROPIEDADES

Los Hormigones de Alta Resistencia poseen las siguientes caractersticas:Resistencias superiores a 500 kg/cm2 de resistencia a la compresin, cuando se necesitan altas resistencias finales.Pueden tener tamaos mximos de ridos de 40 mm o 20 mm.Se pueden solicitar con niveles de confianza de 80%, 85%, 90% o 95%.De acuerdo a las condiciones de colocacin en obra, el asentamiento de cono puede variar entre 2 cm y 10 cm.

CAMPO DE APLICACION

Los Hormigones de Alta Resistencia Inicial o Final pueden tener las siguientes aplicaciones:Elementos prefabricados de hormign.Hormigones pretensados.Hormigones postensados.Hormigones en que se requiera desmolde anticipado.Hormigones en los que se requiere una alta durabilidad.

RECOMENDACIONES

Para tener una mejor recepcin del hormign premezclado, se deben considerar los siguientes puntos bsicos:

RECEPCIN EN OBRA:

-Tener una buena planificacin y organizacin de la obra.-Revisar planos y especificaciones tcnicas, de modo de comprobar que el hormign especificado es el que se solicit al momento de la compra.-Verificar y chequear que los caminos de acceso e interiores de la obra, tengan las condicionesmnimas y adecuadas para soportar el paso de camiones.-Verificar el buen funcionamiento de todos los equipos y herramientas destinados a la colocacindel hormign, como carreras, elevadores, cantidad de jornaleros, carretillas, palas, vibradores,etc.

CONDICIONES DE COLOCACIN:

-Debe existir una estrecha colaboracin entre el cliente y el productor de hormign premezclado,con el propsito de descargar rpidamente el hormign despus de llegar al sitio de colocacin,eliminando todo tipo de retrasos. En algunos casos, puede ser necesario reducir el volumen de las mezclas por camin, si los procedimientos de colocacin son ms lentos que lo programado.-Deber ejercerse en obra un estricto control, para evitar cualquier adicin de agua al hormign, debido a las graves consecuencias que traera variar el asentamiento de cono y la razn agua cemento especificada.

Condiciones de Compactacin:

-La compactacin es de gran importancia para lograr las resistencias potenciales en loshormigones de alta resistencia.-Despus de la colocacin se debe vibrar el hormign lo ms rpido posible, de manera de compactarlo, haciendo que llene todos los detalles del moldaje y se expulse el aire atrapado.-La correcta compactacin depende del tipo de hormign y vibradores a utilizar. Por esto, sedebe considerar el volumen del hormign, tamao mximo del rido y el volumen de trabajo, para realizar una correcta eleccin del equipo.

CURADO Y PROTECCIONES:

El curado es de vital importancia para que un hormign de alta resistencia alcance su resistencia potencial. Es preciso suministrar la humedad adecuada para que el hormign no pierda rpidamente el agua que necesita el cemento para hidratarse, as como las condiciones favorables de temperatura durante un perodo prolongado, particularmente cuando se especifiquen resistencias para el hormign a edades mayores a 28 das. Nunca debe ser inferior a 4 das para hormigones con cemento de alta resistencia.

Algunos de los mtodos para evitar la evaporacin de agua son:

-Lminas impermeables, polietileno, plstico, etc.-Cubiertas mojadas, arpilleras.-Membranas de curado.-Riego permanente.-En el caso de elementos verticales, como muros o pilares, es recomendable mantener el encofrado al menos por tres o cuatro das, despus del hormigonado.

CARACTERSTICAS DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA:

Concreto Normal:

El concreto es un material de la construccin que est hecho bsicamente de agua, agregados (grava y arena), cemento y aire, gana resistencia despus de un cierto tiempo de reaccin con el agua. Aunque actualmente se les puede agregar otro ingrediente dependiendo su disposicin final y el factor del tiempo, los denominados aditivos.

La principal caracterstica estructural del concreto es que resiste muy bien los esfuerzos de compresin, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (tensin, flexin, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado al acero, recibiendo el nombre de concreto armado, teniendo en conjunto un comportamiento muy favorable ante las diversas solicitaciones a las que ser sometido en la prctica.

Las principales caractersticas de un concreto normal son las siguientes:

Resistencia a compresin: de 100 a 400 kg/cm2 (10 a 40 MPa) para el concreto ordinario. Resistencia a flexin: proporcionalmente baja, es del orden de un dcimo de la resistencia a compresin y, generalmente, poco significativa en el clculo global.

Concreto de Alta Resistencia

El ACI (Instituto Americano del Concreto) describe que el concreto de alta resistencia, es aquel que tiene una resistencia a la compresin, fc>=420 kg/cm2. Mientras las N.T.C. de Concreto del RCDF 2004, lo define con una resistencia a la compresin, fc>=400 kg/cm2. El uso del Concreto de Alta Resistencia tiene poco mas de 50 aos, fue utilizado por primera vez en 1968 en las columnas inferiores del edificio Lake Point Tower en Chicago, Illinois, teniendo una resistencia de 520 kg/cm2. A partir de aquel momento se han ido empleando en forma considerable, y por ello los institutos que estudian el diseo y uso del concreto, han tenido que formular y estudiar en sus laboratorios cual es el comportamiento real de este concreto; teniendo relacin directa con las proporciones y calidad de ingredientes, y como debe ser su colocacin para proporcionar el mejor desempeo y seguridad de los elementos donde se ocupe.

REQUISITOS DE LOS MATERIALES PARA LOGRAR LA ALTA RESISTENCIA:

Se requieren al menos las siguientes caractersticas en los materiales que componen el concreto con fines de que tenga una alta resistencia a la compresin:

Cemento. Son recomendables los tipos I y II, con contenidos significativos de silicato triclcico (mayores que los normales), mdulo de finura alto y composicin qumica uniforme. Grava. De alta resistencia mecnica, estructura geolgica sana, bajo nivel de absorcin, buena adherencia, de tamao pequeo y densidad elevada.

Arena. Bien graduada, con poco contenido de material fino plstico y mdulo de finura controlado (cercano a 3.00).

Agua. Requiere estar dentro de las normas establecidas.

Mezcla. Relaciones agua/cemento bajas (de 0.25 a 0.35), mezclado previo del cemento y del agua con revolvedora de alta velocidad, empleo de agregados cementantes, perodo de curado ms largo y controlado, compactacin del concreto por presin y confinamiento de la mezcla en dos direcciones.

Aditivos. Es recomendable emplear alguno o una combinacin de los aditivos qumicos: superfluidificantes y retardantes; y, de los aditivos minerales, ceniza volante, microslica o escoria de alto horno.

Cenizas Volantes. Son un subproducto de los hornos que emplean carbn mineral como combustible para la generacin de energa, deben tener conformidad con la norma ASTM C 618.

Escorias Molidas de Alto Horno. Son productos no metlicos producidos en un alto horno, producto del hierro, se usa escoria bien molida de alto horno cumpliendo con la norma ASTM C989.

Humo de Slice. Es un material puzolanico de alta reactividad y es un subproducto de la produccin de metal silceo o ferro-silceo., deben cumplir con la norma ASTM C1240.

PROCEDIMIENTOS DE MEZCLADO:

Cuando el parmetro ms importante por obtener es alta resistencia a la compresin, es conveniente emplear bajas relaciones agua/cemento, cuidando esencialmente la trabajabilidad del concreto y, en consecuencia, su revenimiento. En trminos generales, el procedimiento de mezclado requiere, entre otros factores, mezclado previo del cemento y del agua con una revolvedora de alta velocidad, uso de aditivos, empleo de agregados cementantes, periodo ms largo de curado, de ser posible con agua, compactacin del concreto por presin y confinamiento del concreto en dos direcciones.

Adicionalmente, para la produccin de este tipo de concretos son indispensables el empleo selectivo de materiales, un enfoque diferente en los procedimientos de diseo y elaboracin de las mezclas, atencin especial en la compactacin y un control de calidad ms riguroso. Algunos investigadores usan como tcnicas para la produccin de concretos de alta resistencia su composicin, una alta velocidad de mezclado y revibrado, y eventualmente la adicin de algn aditivo para incrementar la resistencia del concreto.

USO Y APLICACIN DE LOS CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA:

Diversos estudios han demostrado que la economa que representa utilizar un concreto de alta resistencia, se puede ver representada directamente en el tamao de los elementos estructurales, y en especial las columnas para los edificios de gran altura, de mediana altura y los de baja altura.

Debido a que se reducen los tamaos de los elementos estructurales, produce un material ms durable y resistente, y aparte, porque en el sometimiento a un anlisis dinmico, se ha podido demostrar que produce menor desplazamiento lateral, y con ello le da ms resistencia a la rigidez lateral y al acortamiento axial del edificio.

Otro aspecto importante del uso de Concretos de Alta Resistencia es que adems pueden disminuir el uso de tamaos diversos de cimbras para la estructura de soporte, debido a que se puede iniciar usando un concreto de alta resistencia en los niveles inferiores y en los niveles posteriores, nicamente se disminuye la resistencia, esto conlleva a mantener iguales las dimensiones de los elementos en todo el edificio.

El uso cada vez mayor del concreto de alta resistencia a tenido su contra, debido a que muchos de los reglamentos actuales no tienen cubierto todo este campo, y con ello se tiene el resultado de aclarar y reformular las teoras sobre el comportamiento detallado de los elementos estructurales empleando concreto de alta resistencia.

Hasta la fecha existen diversas investigaciones a escala nacional e internacional para la obtencin de procedimientos de elaboracin de concretos de alta resistencia; incluso, como se mencion anteriormente, en algunas partes se han construido edificios usando concretos de este tipo. Y por ello, los institutos de concreto se han dado la tarea de investigar los siguientes puntos:

Caractersticas necesarias en los materiales que componen el concreto para lograr alta resistencia a la compresin. Aditivos recomendables para lograr alto comportamiento en el concreto. Revisin de los procedimientos de mezclado y de dosificacin propuestos en cada una de las referencias analizadas.

COMPORTAMIENTO DE COLUMNAS DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA:

Cuando se piensa estudiar el diseo de un edificio utilizando este material, es sumamente importante tener en cuenta que existen ciertas Normas y Reglamentos correspondientes segn el caso de estudio y proyecto. Una de las principales metas de estos Reglamentos es que se apliquen y que la persona que tenga a bien el utilizarlos, tenga en cuenta que sus frmulas son puramente empricas elaboradas en un laboratorio y por lo cual, siempre habr una discrepancia con un resultado final y real.

Este hecho ha tenido como resultado el surgimiento de desconfianza que los requisitos para el diseo y el detallado, de ciertos elementos estructurales hechos con concreto reforzado en Reglamentos diferentes, son prcticamente empricos y estn bsicamente desarrollados a partir de los resultados arrojados de pruebas de ensayes de especmenes que tienen resistencias de compresin por debajo de los 400 kg/cm2.

Debido a ello se emprendi el estudio de los casos, en los que con frecuencia estn sometidos los elementos estructurales columnas, para despus, poder hacer la diferencia y encontrar si haba ventajas o no en el uso de concreto de alta resistencia.

Por tal motivo el ACI y ASCE empezaron a estudiar y a realizar ensayes a partir de 1998 en EUA, de dos tipos de casos, en los cuales se deseaba observar el desempeo de columnas de concreto de alta resistencia.

Desempeo de Columnas de Concreto de Alta Resistencia Bajo Carga Axial Concntrica. Desempeo de Columnas de Concreto de Alta Resistencia bajo la Accin Combinada de Carga Axial y Momento de Flexin.