Tecnologia Del Concreto

2.1.1. Generalidades

El concreto puede definirse como un sistema cuyos componentes, al mezclarse interactúan de tal manera que conforman una estructura semilíquida, la cual, después de pasar las etapas de fraguado inicial y final, adquieren características y propiedades semejantes a las de una roca.

El manual técnico de construcción 2008, nos da la siguiente definición: “el concreto hidráulico es una mezcla de agregados pétreos naturales, procesados o artificiales, cemento y agua, a la que además se le puede agregar algunos aditivos.”

Kosmatka 2004, definen que “el concreto (hormigón) es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava (piedra triturada, piedra machacada, pedrejón) creando una masa similar a una roca.

El concreto simple, de inicio, se trabaja en forma semilíquida, esto hace que pueda colocarse con relativa facilidad y adquirir cualquier forma, la cual al paso del tiempo se convierte en un material resistente y durable, razón por la que hoy en día es el material de mayor uso en la industria de la construcción a nivel mundial.

2.1.2. Historia y clasificación de cementos hidráulicos

Cementos portland o hidráulicos: El cemento portland o hidráulico es un material finamente pulverizado llamado clinker, proveniente de materias primas diversas que contienen cal, alúmina, fierro y sílice en proporciones establecidas para lograr las características deseables. Se le llama hidráulico porque tiene la propiedad de reaccionar en presencia de agua, para formar una pasta aglutinante.

La Norma Mexicana (NMX-C-414-ONNCCE-2004) define al cemento hidráulico como un material inorgánico finamente pulverizado que, al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena,grava, asbesto u otros materiales, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones química durante la hidratación y que, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad.

Clasificación del cemento por tipo:

• Cemento portland ordinario: Es el cemento producido a base de la molienda de clinker portland y usualmente, sulfato de calcio.

• Cemento portland puzolánico: Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, materiales puzolánicos y sulfato de calcio.

• Cemento portland con escoria: Es el cemento que resulta de la integración de granulada de alto hornoclinker portland, escoria granulada de alto horno y sulfato de calcio.

• Cemento portland compuesto: Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, sulfato de calcio y una mezcla de materiales puzolánicos, escoria de alto horno y caliza. En el caso de la caliza, este puede ser único.

• Cemento portland con humo de sílice: Es el cemento que resulta de la integración de clinker portland, humo de sílice y sulfato de calcio.

• Cemento con escoria granulada: Es el cemento que resulta de la integración de alto hornoclinker portland, sulfato de calcio y principalmente escoria granulada.

2.1.3. Métodos de fabricación del cemento

Fabricación, usos, manejo y presentación: Respecto a su fabricación, dependiendo de la tecnología y el equipo de cada país, se elabora elcemento a partir de un proceso seco y un proceso húmedo. Los materiales básicos son: uno calcáreo (piedra caliza, conchas, greda o marga); y otro arcilloso (sílice, arcilla, pizarra, escoria de alto horno).

En ocasiones estos materiales se encuentran en depósitos naturales.

Esta materia prima, mezcladas y molidas con cierta finura, se fusionan y calcinan a temperaturas, entre 1400 °C y 1500 °C, en grandes hornos giratorios que pueden llegar a medir más de 200 m de longitud y 5.50 m de diámetro. El material resultante es el clinker, el cual una vez frio y nuevamente molido con un tamaño aproximado de partículas de 45 micrómetros, se adiciona con sulfato de calcio o yeso, (3%-5%) para controlar el fraguado, dando como resultado el cemento portland comercial.

Es importante mencionar que durante la calcinación del clinker, el óxido de calcio (cal) se combina, a través de una reacción química con los otros materiales, dando lugar a los cuatro componentes fundamentales que constituyen el 90% del peso del cemento, cuyas fórmulas químicas y abreviaturas se representan en la tabla 2.7.

2.1.4. Características y propiedades de los componentes del concreto

El cemento portland o hidráulico es un material finamente pulverizado llamado clinker, proveniente de materias primas diversas que contienen cal, alúmina, fierro y sílice en proporciones establecidas para lograr las características deseables. Se le llama hidráulico porque tiene la propiedad de reaccionar en presencia de agua, para formar una pasta aglutinante.

Algunas propiedades físicas del cemento:

Las especificaciones del cemento limitan las propiedades físicas de acuerdo con el tipo de cemento.

Como principales propiedades tenemos:

La finura es una propiedad de los cementos que tiene que ver con el desarrollo de la resistencia y con el desarrollo de calor. La densidad del cemento es una propiedad que se obtiene en los laboratorios de las empresas fabricantes, dependiendo del tipo de cemento, sus valores están entre 2.9 y 3.2 grs/cm3. Para determinar el tiempo de fraguado y la estabilidad volumétrica de la pasta, se presenta en los cementos otra propiedad conocida como consistencia. En el concreto endurecido se puede observar un cambio en su volumen, generalmente después del fraguado, tiene relación también con el proceso de hidratación del cemento. A esta propiedad se le conoce como estabilidad volumétrica. Otra propiedad de los cementos es el tiempo de fraguado, o sea, es el paso de la pasta del estado fluido a un estado sólido. El calor de hidratación es otra propiedad del cemento donde interviene su composición química, la finura y la temperatura de curado. Se conoce que la resistencia de un mortero o concreto depende de factores tales como la cohesión de la pasta, su adhesión a las partículas de los agregados y en cierto grado de la resistencia del agregado mismo. Esta propiedad se le conoce como resistencia del cemento.

La masa unitaria o densidad aparente del cemento es otra de sus propiedades definida por la masa de sus partículas más el aire entre dichas partículas por unidad de volumen. Esta masa unitaria depende del manejo y almacenamiento del cemento. Si el cemento está suelto, puede pesar sólo 830 kg/m3, si está consolidado, ya sea por vibración u otro medio, el mismo cemento puede pesar hasta 1650 kg/m3.

2.1.5. Propiedades y características de concretos especiales

Derivado de la continua investigación científica y tecnológica, se han introducido al mercado nuevos productos que se pueden incorporar a las mezclas de concreto, ya sea para imprimirles mayor resistencia y durabilidad, y en otros casos hacerlos más económicos. Esto ha dado lugar a los llamados “concretos especiales”, dentro de los cuales se pueden citar los siguientes:

Concreto ligero estructural.

Ligeros aislantes y de resistencia moderada.

Concreto celular de autoclave.

Concreto de densidad elevada.

Concreto translucido.

Suelo-cemento.

Concreto blanco y concreto coloreado.

Concreto masivo.

Concreto con agregado precolado.

Concreto lanzado.

Concreto sin revenimiento.

Concreto compactado con rodillos.

Concreto de contracción compensada.

Concreto con polímeros.

El concreto lanzado surgió en Estados Unidos, el primer uso del concreto lanzado consistió en un recubrimiento. Fue por esto que el estadounidense Carl E. Akeley inventó en 1907, su máquina de lanzar morteros, utilizada para recubrir la deteriorada fachada del Field Columbian Museum of

Natural Science de Chicago, y para forrar esqueletos metálicos de animales prehistóricos. (Bracamontes, 2002).

El aparato conocido como “Cemen-gun”, funcionaba bajo el principio de las dos cámaras. Este sistema consiste en introducir la mezcla seca en la tubería de impulsión a través de dos cámaras presurizadas alternativamente, que permitían proyectar un mortero de cemento y de agregados finos, adicionándole el agua en la boquilla por medio de un anillo distribuidor para humedecer la mezcla antes de consolidarla sobre la superficie.

El concreto lanzado es, según el ACI 506 R, “un mortero o concreto transportado por algún medio, vía húmeda o vía seca, a través de una manguera y lanzado neumáticamente a una gran velocidad contra una superficie”; es en sí simplemente un sistema de colocación del concreto. Según el tamaño máximo del agregado en la mezcla, hablamos de mortero lanzado hasta 8 mm, y de concreto lanzado entre 8 y 25 mm.

Este concreto está compuesto de lo mismo que un concreto común, agregados (arena, grava), agua, cemento y en ocasiones aditivos y/o fibras; estos deben cumplir con las mismas características y propiedades que para un concreto común.

Existen dos técnicas de colocación del concreto; vía húmeda y vía seca. Los dos procedimientos se distinguen por el método de elaboración de la mezcla y el equipo mecánico utilizado durante la aplicación.

En el caso del procedimiento de proyección por vía seca, se conoce como mezcla

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