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PREMEZCLADOS
El control de calidad de la arena

El control de calidad para la producción de agregados sólo se logra cuidando el proceso y control del mismo. Si se añade un proceso se suma dinero a la producción del agregado, mientras que el producto resultante reducirá el costo total de la producción en dólares. Se suele oír: “A nosotros no nos importa lo que nos den, sólo asegúrense de que siempre sea lo mismo.” Aunque esto puede ser bueno para algunos productores, aquellos con un fuerte deseo de mejorar la calidad buscarán soluciones de alta calidad.

Los defectos representan un costo importante para productores de concreto y de asfalto. Los defectos en el producto final son el resultado de variaciones en el proceso de producción. Si la variación se nota antes o durante el proceso de producción, entonces puede hacerse alguna concesión para mitigar su efecto. En la mayoría de los casos, la cuestión de la calidad que causa el defecto no se nota y el resultado es una falla en el producto final. Esto aumenta significativamente el costo del proceso.

Una vez que el agregado es llevado a la pila de existencia, queda sometido a los elementos y a su manejo. Dependiendo del agregado, esto puede alterar la calidad. El rompimiento, la contaminación y las variaciones en el contenido de agua son problemas comunes que tienen un efecto en el desempeño del agregado en los productos finales, tales como el concreto. Para compensar esto, el cliente final agrega un poquito más de cemento para asegurar que sus productos satisfagan los requisitos de calidad. Esto viene a incrementar el costo total de la producción. Si el agregado se lleva directamente al producto final, entonces no ocurre este cambio en la calidad.

Las demandas del mercado no se pueden determinar con precisión para que pueda ser igualado en la planta de producción. Los clientes que valoran el tener un control de calidad más alto sobre los requerimientos del agregado se están movilizando para incrementar los procesos y el control del proceso. Algunos clientes han visto la necesidad de controlar lo que se produce en la planta. Todos los agregados se avisan a los silos de modo que pueden reportarse directamente a la planta de concreto. Este tipo de cliente desea llegar a ser un proveedor de arena manufacturada de calidad más alta tanto para los productores de premezclados como de los prefabricados. El control de calidad que se ejerce sobre los productos asegurará un producto de mejor calidad y un valor de mercado más alto.

La clasificación de los “fillers” ofrece un medio de control efectivo sobre la granulometría de la arena. Para el concreto, la fracción de arena tiene una influencia muy grande en el desempeño. El controlar la granulometría a través de un proceso mejorado agregará valor al producto y a la calidad final del agregado.

Conclusión
La arena manufacturada puede usarse exitosamente en el concreto. Su uso depende de lograr la granulometría correcta y la forma adecuada de las partículas para limitar la demanda de agua. Si se logran estas propiedades para proveer una arena de alta calidad, entonces el desempeño en el estado endurecido puede ser mejor que el de la arena natural. El empleo de la clasificación por aire para remover el “filler” de la arena ha permitido controlar el proceso de la manufactura de la arena. La arena producida por medio de una planta de trituración y cribado puede permitir que el “filler” sea removido, de modo que pueda utilizarse como un “filler” en las mezclas de concreto. La industria de agregados necesita adoptar una visión holística de la producción de concreto. La producción de agregados de calidad más alta reducirá el costo total de la producción. El mejoramiento en la calidad no sólo afecta los costos de producción, sino que ayuda a evitar fallas en el campo. c
Referencia: World Cement, abril de 2008.


TUNELES
Concreto lanzado en túneles
Durante el siglo pasado el método del concreto lanzado reemplazó a los métodos tradicionales de revestimiento de los perfiles de un túnel y llegó a ser fundamental en la cimentación del tramo o sección del túnel excavado. En la actualidad, no se concibe la perforación de túneles sin el concreto lanzado. El concreto lanzado es un único término que describe diversas partes de una tecnología completa: el material; el proceso y el sistema del concreto lanzado. Estos tres componentes definen una tecnología completa que tiene una larga tradición, un enorme potencial para la innovación y un gran futuro.

El concreto lanzado –que se comenzó a usar en 1914– es una dosificación de una mezcla del concreto determinada por los requerimientos de la aplicación y por parámetros específicos. Por regla general, esto significa una reducción de la granulometría máxima de las partículas a 8 mm o como máximo 16 mm, un incremento del contenido de aglomerante y el uso de aditivos especiales en el concreto lanzado para controlar las propiedades del material. En la actualidad, existen dos procesos de concreto lanzado diferentes: por vía seca o por vía húmeda.

Los requisitos principales de la mezcla se centralizan en la trabajabilidad (bombeo, aplicación por proyección) y la durabilidad. Ellos son: alta resistencia inicial; características adecuadas de fraguado del concreto; fácil trabajabilidad (tiempos abiertos prolongados); proceso de bombeo adecuado (caudal de flujo denso); buena proyección (maleabilidad) y rebote mínimo.

El proceso de concreto lanzado define su instalación. Después de producido, el concreto es transportado por medios convencionales al equipo de procesado. El concreto lanzado se bombea hasta el punto donde se colocará a través de tubos o mangueras herméticas resistentes a las altas presiones para su proyección.

El proceso de concreto lanzado puede ser utilizado para diferentes aplicaciones. El concreto o el mortero lanzado se usan para reparaciones de concreto, perforación de túneles y de minas, estabilización de planos inclinados e incluso para los diseños artísticos en los edificios. La construcción con concreto lanzado tiene varias ventajas:
La aplicación sobre cualquier fachada debido a que el concreto lanzado se adhiere inmediatamente y soporta su propio peso. La posibilidad de aplicarlo en sustratos poco uniformes. Una configuración totalmente flexible del espesor de la capa en obra. La posibilidad de un concreto lanzado reforzado es que se puede lograr un revestimiento con una capacidad portante rápida sin cimbras ni prolongados periodos de espera. Cabe decir que el concreto lanzado es un método de construcción flexible, económico y rápido pero requiere de un alto grado de mecanización y es de suma importancia contar con mano de obra calificada.

La construcción con concreto lanzado se utiliza en distintos tipos de proyectos. La flexibilidad y la economía de este material se destacan en construcciones a cielo abierto o subterráneo, en la perforación de túneles y en construcciones subterráneas especiales. De hecho, se utiliza en toda la industria de la construcción. Los siguientes usos son los más extendidos: Estabilización de la excavación en la perforación de túneles y en las construcciones subterráneas. Revestimiento de túneles y de cámaras subterráneas. Estabilización en la construcción de minas y de galerías. Reparación de concreto (reemplazo y reforzamiento). Restauración de edificios históricos (estructuras de piedra). Estabilización en la apertura de zanjas. Estructuras ligeras especiales con capacidad portante y Aplicaciones creativas.
Referencia: Shocrete Magazine, Vol 8 núm 2, primavera 2008, y Vol 9 num,4, otoño de 2007.

PREFABRICADOS
Losas de concreto hermético

El concreto “hermético” es un asunto controversial y con frecuencia se confunde con el término concreto “impermeable”. El concreto es una mezcla de materiales aglomerados por una pasta de cemento porosa. El paso del agua a través del concreto es posible por medio de un sistema capilar de trayectorias que ligan estos poros. Al adoptar las mejores prácticas, esta pequeña cantidad de agua no afecta la condición del servicio final y por lo tanto, permite al diseñador referirse a este elemento particular como hermético al agua. Debido a su naturaleza porosa no nos referiremos a cualquier elemento de concreto como “impermeable al agua”.

El Instituto de Concreto de Australia, define la hermeticidad al agua del elemento de concreto como: “impermeable al agua, excepto cuando está bajo presión hidrostática suficiente para producir discontinuidad estructural por ruptura”. En muchas normas internacionales se hace referencia al concreto hermético al agua únicamente en casos específicos relacionados con estructuras para la retención de líquidos o estructuras expuestas a condiciones severas. El AS 3600 también guarda silencio con respecto a la hermeticidad al agua de las losas de concreto. Sin embargo, se puede inferir de las secciones de la norma que define los grados de control de grietas. Limitando la posibilidad de agrietamiento y de los anchos de las grietas, el diseñador es capaz de lograr una losa hermética al agua.

Existen muchos factores que pueden influir en la capacidad de un elemento de concreto para ser considerado hermético al agua. Los factores que hay que considerar son: diseño estructural; detallado para
miembros de restricción; mezcla de concreto; colocación, compactación y acabado del concreto; condiciones ambientales (lluvia, viento, clima cálido, etc.), y curado del concreto.

Utilizando técnicas de postensado es posible alcanzar un diseño que casi no provea esfuerzos de tensión por flexión en la dirección primaria, conduciendo de este modo a condiciones de no agrietamiento bajo cargas de servicio. En la dirección secundaria la hermeticidad al agua puede lograrse combinando niveles apropiados de presfuerzo y refuerzo para el control del agrietamiento. El AS 3600 (cláusula 9.4.3) proporciona los requisitos con base en las clasificaciones de exposición y condiciones de restricción para que esto sea satisfecho. Generalmente se acepta que los niveles de compresión residual (P/A) entre 1.8 -2.0 MPa, más la inclusión de mallas de refuerzo satisfacen estos requisitos.

Para lograr exitosamente un elemento hermético al agua, es imperativo que las condiciones de restricción se examinen con mucho detalle. Los colados muy grandes y los elementos verticales –tales como columnas y muros– pueden crear acciones de restricción importantes que pueden hacer que se desarrollen grietas. En tales casos, se requiere de atención a los detalles y el aislamiento apropiado de los miembros para aliviar los esfuerzos resultantes y aliviar el riesgo de agrietamiento. Es importante la elección del diseño de la mezcla. Típicamente para los elementos herméticos al agua los esfuerzos de contracción dentro del concreto deben ser limitados. Similarmente, la mezcla debe ser proporcionada de modo que se evite el agrietamiento térmico temprano en el estado plástico y debe ser suficiente en la ganancia de resistencia para aplicar un nivel de esfuerzo nominal de 25% a las 24 horas (9 MPa).

Los factores que afectan el resultado final del elemento de concreto se determinan en gran medida por la colocación del concreto en la cimbra en el sitio de la obra. Es esencial que ocurran las mejores prácticas en términos de compactación adecuada del concreto y que el acabado del concreto se comience y se complete en el momento correcto. El acabado temprano del concreto puede ser perjudicial, dando como resultado sangrado excesivo de la mezcla y, por lo tanto, excesiva evaporación de agua. El clima cálido y los fuertes vientos pueden causar una rápida evaporación de la mezcla, llevando a un secado rápido y dando como resultado mayores esfuerzos de tensión en la superficie de más arriba, con lo que pueden desarrollarse grietas. En estos casos debe realizarse el curado rápido y eficiente del concreto, lo que evitará y reducirá la tasa de evaporación del agua desde el concreto en el estado plástico. Con la debida atención al diseño, al detallado y a los métodos de colocación del concreto, puede lograrse una estructura postensada hermética al agua para una gran variedad de proyectos tales como losas para techos, muros, contenedores, represas, etc.
Referencia: Concrete in Australia, Vol. 34 No. 1.

TUBOS
Durabilidad para los tubos de concreto 3a. parte

Al tender tuberías en entornos potencialmente agresivos, el aspecto más importante –durante los estudios detallados– es el de determinar estos factores de influencia agresivos y a continuación –durante la producción de los tubos– tomar las medidas necesarias que garanticen una durabilidad suficiente. Aun cuando las medidas necesarias en condiciones agresivas pueden incrementar los costos de la tubería entre un 20% y un 100%, los costos de mantenimiento durante la vida útil de la tubería descienden considerablemente, ante todo, cuando ésta presenta una duración de uso de proyecto de 100 años. Por el otro lado, los estudios detallados pueden resultar de tal modo que no se necesita ninguna medida especial para protección de la tubería. Los costos de una tubería de este tipo, son más bajos que si prematuramente se omite el estudio y se selecciona en lugar de ello un proyecto conservador.

Tuberías expuestas a la atmósfera
En tubos con reducidos diámetros, no son necesarias medidas especiales durante la fabricación. Con el incremento del espesor de la pared deben considerarse los fenómenos de la fatiga debido a los ciclos de temperatura. Mientras que en este caso la armadura anular en tubos estándar es suficiente para absorber la mayoría de las dilataciones de los anillos de los tubos, para evitar problemas, se debe incrementar la proporción de armadura longitudinal. Este problema no se presenta en tubos con espesores de pared hasta 180 mm. La teoría, que fue desarrollada para el esclarecimiento de los procesos en tubos con espesor de pared de 230 mm, muestra que en estos tubos el refuerzo de la armadura longitudinal sola no es suficiente para la eliminación del problema. El análisis muestra que se pueden presentar problemas para los ciclos de temperatura, fundamentalmente también en tubos de paredes finas con espesores de hasta 120 mm.

Hasta que se hayan esclarecido todas estas relaciones se propone producir con espesores de pared reducidos los tubos expuestos a la atmósfera y prever suficiente armadura longitudinal para el control de formación de fisuras. Cuando se alcanzan o superan espesores de pared de 180 mm, se deben tomar medidas adicionales para el aislamiento y protección de los tubos. Adicionalmente, los tubos que están fijados a otras estructuras –por ejemplo, puentes– puedan deformarse libremente. Un impedimento de deformación por la estructura adyacente, conduce a deformaciones localizadas en juntas entre tramos individuales de tubos, con la que están expuestas a grandes tensiones.

Efectos combinados sobre tuberías de aguas residuales
Los aspectos hidráulicos son determinantes en las corrosiones de tuberías de aguas residuales. Cuando las aguas residuales se encuentran en un estado anaeróbico, p.ej. con reducida velocidad de flujo o durante tiempos prolongados de retención (> 1 hora) en los tubos de acometida y colectores de aguas residuales se acumula sulfuro, del cual una gran parte puede estar constituida de ácido sulfhídrico. Cuando estas aguas residuales fluyen hacia abajo por un desnivel pronunciado, se desprende el gas de las aguas residuales, en función de las turbulencias generadas.

Siempre que sea posible, la pendiente de las tuberías de aguas residuales debe ser seleccionada para impedir condiciones extremas de flujo y por ello se minimice tanto la formación como también la liberación de ácido sulfhídrico. Si esto no es posible, o si a pesar de estas medidas aún existe un riesgo de corrosión, se ofrecen dos medidas preventivas fundamentales, dependiendo del espesor del problema de corrosión previsto, a saber, la mejora del proyecto de mezcla de concreto o la aplicación de un recubrimiento de protección.

Modificación de la mezcla de concreto
En caso de muchos tubos de concreto una modificación de los agregados o del tipo de cemento puede incrementar notablemente la durabilidad para la aplicación correspondiente. Los métodos más empleados son: Cuando existe el peligro de formación de ácido sulfúrico biogénico, se seleccionan agregados dolomíticos en combinación con un mayor recubrimiento de la armadura con concreto. Este método estándar se da desde los años sesenta que está acreditado en la mayoría de las tuberías de aguas residuales, siempre que no rijan las condiciones extremadamente agresivas arriba descritas. Este modo de procedimiento incrementa con relación a los tubos estándar, la vida útil en aproximadamente 6 a 8 veces.

Cuando las condiciones reinantes son demasiado agresivas para los métodos estándar arriba indicados, se pueden proteger los tubos de concreto con una capa de cemento de aluminato de calcio y agregados dolomíticos. Este método se emplea desde los años sesenta y puede incrementar la vida útil de tuberías de aguas residuales en comparación con una tubería del mismo espesor de concreto con agregados dolomíticos en 3 a 4 veces.

En entornos de agua marina los tubos de concreto pueden ser producidos con aditivos de cemento como escoria de altos hornos o ceniza volante, para impedir los problemas del ataque de sulfatos o la penetración de cloruros. c

Referencia: Mark G. Alexander, University of Cape Town, Sudáfrica A. M. Goyns, PIPES CC, Sudáfrica;
PHI International, 2 1 2008.