Posibilidades del concreto

C O N C R E T O S_ R E C I C L A D O S

Desempeño de los concretos elaborados con agregado tipo “Piedra bola”

Uno de los factores a tener en cuenta en la resistencia del concreto es la textura superficial del agregado grueso que actúa sobre la zona de interfase modificando la adherencia entre éste y el mortero. Los agregados reciclados
obtenidos de la trituración de concretos de desecho, debido a su composición, tienen mayor porosidad y una textura superficial más rugosa que los agregados naturales, hecho que afecta tanto a las propiedades y características de los agregados reciclados como a las de los concretos con ellos elaborados.
En una investigación se ensayó con concretos elaborados con 50, 75 y 100% de reemplazo del agregado grueso natural por agregado grueso reciclado proveniente de la trituración de un concreto de desecho elaborado con agregado grueso tipo “piedra bola”. Los resultados se comparan con un concreto convencional elaborado con agregado grueso natural, proveniente de la trituración de agregado tipo “piedra bola”. En todos los casos se consideró una relación agua cemento (a/c) de 0.5.
A partir de esta experiencia realizada en Argentina, se pretende demostrar que los concretos reciclados (CR) presentan niveles de resistencia similares al del concreto convencional (CC), siendo también satisfactorio su comportamiento de durabilidad frente a diferentes mecanismos de transporte. En general el estudio evalúa el comportamiento físicomecánico de CR en los cuales el agregado grueso natural fue reemplazado por distintos porcentajes de agregados provenientes de la trituración de concretos fabricados con agregado grueso de forma redondeada y textura lisa. Inicialmente se evalúan comparativamente las propiedades de los agregados naturales y reciclados, efectuándose luego un análisis de las características físico-mecánicas y de algunas propiedades relacionadas con el transporte de líquidos a través de los concretos con ellos elaborados. Los resultados de este estudio concluyen que: El agregado grueso reciclado presenta menor densidad y mayor absorción de agua y pérdida de peso por abrasión que el agregado grueso natural debido a la presencia de mortero como parte constituyente de dichos agregados.
Asimismo, en estado fresco, se observa una reducción del revenimiento a medida que se incrementa el porcentaje de agregado grueso reciclado, lo cual pone de manifiesto una notable influencia de la textura superficial de los mismos. Este hecho es atribuido a que el agregado natural está constituido por partículas de forma redondeada y textura lisa, mientras que el agregado reciclado presenta una mayor rugosidad superficial e irregularidad producto del mortero adherido.
También, los concretos reciclados elaborados con hasta un 75% de agregados gruesos reciclados presentan un comportamiento resistente similar o superior al del CC; hecho que debe ser atribuido a una mayor adherencia entre la nueva matriz cementicia y el agregado reciclado, a pesar de poseer este último una calidad inferior respecto al agregado natural. Sin embargo, debe considerarse que en los CR se produce una disminución del módulo de elasticidad estático, la cual es más importante cuando se incrementa el porcentaje de agregado reciclado.
Respecto al desempeño por durabilidad de los CR, se observa un comportamiento satisfactorio y similar al del CC frente al transporte de agua bajo presión. Sin embargo, también se aprecia que al llevar a cabo ensayos de absorción de agua por capilaridad, se advierte un aumento significativo en los valores de la velocidad y capacidad de succión capilar para reemplazos superiores al 50%, cuestión vinculada con la mayor porosidad de los agregados reciclados.
Puede inferirse que los concretos con relación a/c de 0.50 elaborados con agregados gruesos reciclados de similares características a los utilizados en este estudio en porcentajes menores al 50%, presentarían un adecuado comportamiento de resistencia y durabilidad; por tanto, su empleo en la industria de la construcción sería una alternativa ventajosa tanto desde el punto de vista económico como ecológico.


Referencia: Zega C. J.; Taus V.L.; Di Maio A.A., “Comportamiento físico-mecánico de hormigones reciclados elaborados con canto rodado”, en Boletín Técnico, IMME, vol. 44, núm. 3, Caracas, noviembre de de 2006

 

C O N C R E T O_ H I D R Á U L I C O

Desempeño en temperatura ambiente

La fabricación de concreto premezclado en condiciones climáticas extremas (altas o bajas temperaturas), influye de manera directa en cualquier etapa en sus características, así como en sus propiedades físico-mecánicas. Ello constituye una preocupación tanto para fabricantes como para constructores, por las evidentes consecuencias negativas, siendo frecuentes las pérdidas de resistencia en época de verano.
A pesar de que las pérdidas de resistencia en el concreto, debidas al aumento de la temperatura en verano han sido ampliamente estudiadas, y que es innegable su importancia, no son muchas las investigaciones que den soluciones.
La mayoría se limitan a recomendar acciones sobre los constituyentes reduciendo la temperatura de éstos o evitando que las elevadas temperaturas incidan en cualquiera de las etapas de fabricación y colocación del concreto. Una solución habitual consiste en ajustar el contenido de cemento, sobredosificando cemento y agua, y manteniendo constante la relación agua/cemento (a/c).
En este escrito se discute la influencia que tiene cada componente del concreto sobre la temperatura en la trabajabilidad y en la resistencia a compresión del mismo. Se planteó un procedimiento experimental cuyas variables a estudiar fueron la trabajabilidad y la resistencia a compresión, afectadas por condiciones climáticas específicas, para determinar qué tanto influyen estas condiciones térmicas en las propiedades del concreto.
Para la fabricación del concreto se utilizó cemento Portland Tipo I (ASTM) de 42.5 MPa a 7 días, agregados calizos triturados de tamaños de 12 a 20 mm (grava), 5 a 12 mm (gravilla), 0 a 5 mm (arena gruesa) y 0 a 2 mm (arena fina). También se utilizó un aditivo químico polifuncional (retardante de fraguado y reductor de agua) en base a sulfonatos surfactantes. El diseño de la mezcla utilizada corresponde a un concreto de fabricación comercial cuya resistencia nominal es de 25 MPa, con relación a/c de 0.56 y revenimiento de proyecto de 10 cm. En todos los casos, las variables estudiadas fueron afectadas por diferentes condiciones climáticas de temperatura ambiental y humedad relativa. Se realizaron simulaciones térmicas ambientales tanto cíclicas como constantes.
De los resultados y tendencias observadas se puede precisar que la trabajabilidad del concreto está influenciada por las propiedades de los agregados que son susceptibles de variaciones en función de la temperatura. Los valores de trabajabilidad obtenidos para el concreto indican que la mejor situación es bajo condiciones de temperatura y de humedad relativa intermedias a las temperaturas asociadas a verano e invierno, debido a las magnitudes también intermedias, que bajo esta condiciones, toman los agregados respecto a la absorción y al valor de la fricción interna. De acuerdo a lo anterior, se puede afirmar que la temperatura influye en la velocidad de absorción y en la fricción interna de los agregados; mientras que en el concreto tiene un efecto sobre su desempeño (estado fresco y endurecido). Por otro lado, en función de que normalmente en períodos de verano se ajusta la cantidad de cemento y de aditivo a dosificar con el objeto de compensar las pérdidas de resistencia, también se tiene un efecto negativo sobre el costo final del concreto (mayor consumo de cemento).

En general, cuanto menores sean las variaciones térmicas del concreto, mejores serán los resultados relativos a las prestaciones mecánicas. El coeficiente de absorción de los agregados finos aumenta con el incremento de la temperatura ambiental y de la mezcla, lo que podría explicar la poca trabajabilidad y pérdida de ésta en el concreto bajo condiciones de alta temperatura. Por último, la fricción interna de los agregados es menor a mayor
temperatura; caso en que los valores serán mayores para arenas con mayor módulo de finura.


Referencia: Ortiz J. A.; Aguado de Cea A.; Zermeño de León M. E.; Alonso F. A., “Influencia de la temperatura ambiental en las propiedades del concreto hidráulico”, en Ingeniería, revista de la Universidad Autónoma de Yucatán, núm. 11-2, 2007.

 

F I B R A S_ D E_ A C E R O

Una alternativa de refuerzo a flexión

De unos años a la fecha se han construido losas reforzadas con contenidos de fibra de acero (FA) de aproximadamente 100 kg/m³, sin el empleo de acero de refuerzo convencional adicional. Poco común ha sido esta práctica, pues la aplicación del concreto estructural reforzado con fibras se había visto limitada solamente a la construcción de losas de piso apoyadas sobre el terreno.
El reforzamiento de losas con FA ha demostrado ser rentable cuando es posible eliminar el acero de refuerzo convencional. Actualmente se han logrado construir tableros de losa de piso de hasta 50.0 metros entre juntas de
construcción contiguas, reforzadas únicamente con FA; con un patrón de daño controlado. Adicionalmente, combinando el uso FA con acero de refuerzo convencional se ha logrado la construcción de tableros de losa apoyadas sobre columnas. En este caso, las fibras sirven de refuerzo principal, mientras que el acero de refuerzo convencional se coloca para evitar el colapso progresivo del sistema, al actuar como una membrana que mantiene la integridad de la estructura ante una posible sobrecarga. Cabe decir que el acero convencional adicionado no forma parte del diseño estructural de la losa.
La práctica del uso de las FA en campo, es la de mezclarlas con los demás componentes del concreto en los contenedores antes del inicio del proceso de colocación. Esto trae consigo que se haga difícil la modificación del contenido de fibras durante el proceso de colado por lo que la losa contendrá la misma cantidad de fibras en todas partes, independientemente de la cantidad de refuerzo requerido en una sección específica dada. Como antes se refirió, las FA no están perfectamente distribuidas en la masa de concreto. Esta dispersión influye en la resistencia del concreto al agrietamiento. Éste se produce una vez que se generan los niveles de esfuerzos máximos Lógicamente, el patrón de agrietamiento estará en función del conteniendo real de FA en la zona de máximos esfuerzos. Cuando los esfuerzos sean menores a los máximos, el agrietamiento tratará de seguir una “línea de baja resistencia”, definida por una combinación dependiente del contenido de fibras y de los niveles de esfuerzos.
De acuerdo a lo anterior, la resistencia máxima a tensión estará en función de la cantidad de fibras a mezclar antes del colado. Es importante referir que alrededor de la mitad de las fibras se ubicará en las zonas de la sección comprimida por lo que su desempeño será ineficaz. También se reconoce que las fibras están orientadas al azar y en consecuencia, aproximadamente sólo un tercio de las fibras en la zona de la grieta serán afectivas; de éstas, el 10% posiblemente, no llegará a tener la longitud de desarrollo requerida. Si de alguna manera, la cantidad de fibras se pudiera dosificar y mezclar adecuadamente en la salida de la bomba, en lugar de en el contenedor de mezclado, el potencial se abriría al diseño estructural.
Utilizando el método de elementos finitos (MEF) se podrían estimar los niveles de fibra de acero requeridos en una zona en particular, en función de los niveles de esfuerzos que se producen. Lo anterior permite asegurar que es un reto lograr la dosificación de FA en tiempo real según los niveles de esfuerzos reales; y haciendo uso del MEF. Si se logra la integración en las fases de diseño y producción, sería posible un ahorro considerable de trabajo, tiempo y costo pues no será necesaria la estimación de solicitaciones de flexión y cortante, ni de niveles de esfuerzo en el acero de refuerzo convencional. Por medio del MEF se distribuirá automáticamente la cantidad de FA mediante la visualización de diagramas detallados de esfuerzos y adicionalmente a que no se requerirá del
detallado del acero estructural por no ser necesario, únicamente se considerará una cuantía mínima para el adecuado desempeño en la etapa final de comportamiento. Así, el uso de la FA como material de reforzamiento en elementos estructurales sometidos a esfuerzos de flexión, puede ser una alternativa eficiente.

Referencia: Tepfers, R., “Future use of high fiber volume in concrete”, en Concrete international, enero de 2002.

 

P R E F A B R I C A C I Ó N

Sistema Habidite

Uno de los sistemas constructivos de más auge es la edificación industrializada integral. Constituye un método de construcción en que los edificios se conforman básicamente por medio de células espaciales de grandes dimensiones elaboradas íntegramente en plantas prefabricadoras que una vez terminadas, se transportan a obra donde son montadas de forma rápida y sencilla. Así, Habidite apuesta por esta tendencia y contribuye a conseguir edificios modulares de concreto armado de extraordinaria calidad, con implementos domóticos integrados en la vivienda con un alto grado de sustentabilidad.
Habidite contempla la fabricación de los elementos que conforman un bloque de viviendas en un medio controlado y estable, como es una planta industrial, por medio de un proceso de producción en serie. Su uso se extiende, entre otros, a centros sanitarios, hoteles, residencias y centros penitenciarios.
En edificios residenciales, la combinación modular permite obtener variadas distribuciones, así como elegir configuraciones de cocinas y estancias complementarias. Las estancias de vivienda se complementan con otras de terraza, huecos de elevadores, escaleras, distribuidores o cubiertas, para conformar el edificio, contando ya con todas las instalaciones integradas.
La estructura del edificio hasta la cota cero se realiza in situ mediante los métodos habituales en la construcción. Cuando se trata de bloques de varias plantas, la primera de ellas va apoyada en un entramado de trabes prefabricadas diseñadas para soportar el peso del resto de la estructura. Estos elementos (por lo general pretensados), construidos en planta se transportan convencionalmente y se apoyan directamente a las columnas de la estructura, que a su vez pueden ser coladas in situ o prefabricadas.
Existen tres tipos de módulos: de vivienda, de terraza y de cubierta. Los primeros cuentan con una estructura portante principal basada en una solera horizontal nervada, cuatro pilares verticales en las esquinas de ésta, cuatro vigas superiores perimetrales y una losa apoyada en éstas. Los tabiques perimetrales e internos sirven de arriostramiento y rigidización al conjunto. Los módulos de terraza se elaboran en planta y se anclan al módulo de vivienda antes de transportarse a obra. Son autoportantes de dimensiones menores y van en voladizo anclados a los módulos de vivienda anexos.
Habidite pretende obtener el aprovechamiento óptimo de los recursos naturales, así como un diseño que minimice el consumo de agua y energía. Se distinguen la instalación solar térmica, solar fotovoltaica, climatización, recuperación de aguas pluviales, recuperación de aguas grises, protección contra incendios y domótica. Por otro lado, debido a los requisitos de diseño, puesta en obra, fabricación y seguridad laboral, el material idóneo para conformar estas células tridimensionales es el concreto autocompactable.
Habidite es un sistema revolucionario por su innovación cuyo concepto rompe con la edificación concebida anteriormente. Es elástico, por su capacidad para adaptarse a diferentes tipologías estructurales, y ligero pese a que cada módulo pueda pesar aproximadamente 25 t (resulta significativo que un edificio de 5 niveles pueda transportarse en un camión). El sistema es expandible y modulable; con la capacidad de adosar nuevos módulos a tipologías existentes, y móvil por ser un producto que se ejecuta en las instalaciones apropiadas y que se transporta a su sitio definitivo, en donde se realizan los trabajos indispensables para su adecuado funcionamiento. Habidite, es también activo y dinámico ya que los diseños, acabados, técnicas e incluso los procesos constructivos pueden evolucionar en función de las tendencias arquitectónicas, las nuevas tecnologías y los materiales más novedosos. c

Referencia: Gómez J. V., “Habidite: viviendas modulares industrializadas”, en Informes de la construcción, vol. 61, Instituto de Ciencias de la Construcción, Madrid, España, enero-marzo de 2009.

 

 

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