Aci-309r-05 Compactacion Del Concreto

ICI-309I·05

Compactación del concreto AC1309-0S

INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A.C.

Compactación del concreto ACI309R-OS

Tir ulo o rigi na l en ingl é ~ : C u ide fo r Consolida t ion of

C OIH.' I't' l e

.1> 2005 American Co ncre te lnstuutc © 2007 Instituto Me xican o de l C e me nto y del Co ncre to. A.C . Revis i ón T cernea

Jng. Fe lipe de J. García Rod r fgu cz Pro du cción ed itor ial:

In g. Ra úl Huerta

~Iar(i ncz

Este libro fue publicado or igi nalmente e n inglés. Por lo ta nto . cuando ex ista n duda s respec to de alg ún significado prec iso. deberá to ma rse e n c uenta la ve rs ió n e n in g lés. En esta pub licació n se re spetan esc rupu losa me nte las idea s. pu nto s de vis ta y es peci fic ac iones que prese nta. Po r lo tanto e l Instituto Mexicano de l Ce men to y de l Co ncreto. A.C . no asume respo nsabi lidad .ilgunu (inc luye ndo. pero no limitando. la que se de rive de riesgos. ca lidad de mate ria les. m étodos co nstructivos. c tc. ) P()J' la aplieae ion de los princ ipios o procedimientos de este vo lume n. Copyright © :!OOS Amer ican Co nc rete Insti tutc Todos los dere chos rese rva dos inc luye ndo los derec hos de reprod ucci ón y uso de c ualquier forma o medi o. incl uye ndo el fotocopiado por cualquier proceso fotognifico. o po r med io de dispositi vo mecán ico () e lectrónico . de imp resión. escrito u or al. o grabaci ón para reproducc ión audio o visua l o para e l uso en cualquie r siste ma o dispositivo de alma ce na mie nto y recu perac i ón de la infor mac ión. a menos que e xista per miso escrito obte nido de los pro pie tarios de l Co pyr ight.

La prcsentaci án y d isposicíán en co njunto de CO M PAC TAC ION DE L CONCRE TO 1\ e l J09 -R 05. .W fI propi edad del ed ito r. Ning una pa rte de esta obra pu ed e ser reprodu cida o tran sm itida . por algun SIStCI11(1 ()método, clectráníco o IJI ccúnico (incluvcn do el foto copiado . la g rabación u cualq uier sis tema de almacenamiento y recupe ración de infort nución J. sin consannnicnto por escri to del editor. Derech os rese rvados :

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Mexicano de l Cem ent o y de! Co ncreto . A.C . AvInsurgc nrcs Sur rs.ro. Co l. Florida . ivlé x. D.F. C .P. 0 1030

Miem bro de la Cá ma ra Nac ional de la Industria Edi torial.

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Compactación del concreto Comité ACI 309

Richard E. Miller Jr. Pres idente

Jerome H. Ford Presidente del Sub comit é

Ne il A. Cumming Timo thy P. Dolen Chiara F. Ferrari s Steve n H. Gebler Glenn A. Heimbruch Kenn eth C. Hover

Bryant Mather" Larry D. OIson H. Ce lik Ozyildirim Steven A. Ragan Mike Thompson Brad ley K. Vio letta

Gary R. Mass

~

Finado

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Prólogo La compactación es el proceso de remover el aire atrapado en el

Los valores en pares que se dan en un idades pulgada-libra yen

concreto recién colado. Sonvarios los métodos y técnicas aplica-

unidades SI usualmente no son equivalentes exactos. Por 10

bles la elección de pende principa lmente de la trabajabilidad de la mezcla, las condiciones de colado y el grado deseado de remoción de aire. Por lo general se emp lea alguna forma de vibración .

tanto, cada sistema debe ser usado independientemente uno del otro. Si se combinan valores de los dos sistemas, el resultado puede no estar conforme con esta guía.

Esta guia da recomendaciones e incluye inform ación sobre el mecanismo de compactación y sobre las características del equipo así como los procedimientos para diversas clases de

Palabras clave: aberturas; apisonado; colocación; compactación; consistencia; compactación; paleado: reología; seg rega-

construcción.

ción ; varillad o ; v ibraci ón : vibrad ore s ( maq u in a r ía ) trabajab ilidad .

\) Imcyc

Indice Capítulo 1. Generalidades. . . . . . . .

1

Capítulo 2. Efecto de las propiedades de la mezcla so bre la compactación 2. 1 Proporcionamiento de la mezcla

3

2.2 Trabajabilidad y cons istencia

3

2.3 Requerimientos de trabaj abi lidad

4

Capítulo 3 . Métodos de compac tación

Ca pítulo 7. Prácticas de vibración recomendadas para la construcción en general 7. 1 Generalidades

23

7.2 Procedimiento para vibración interna

23

7.3 Adecuación de la vibración interna

24

7.4 Vibrado del acero de refuerzo

24

7.5 Revibrado

24

7.6 Vibración de la cimbra

25

7.7 Consecuenc ias de la vibración inapropiada

25

5

Ca pítulo 8. Co ncreto estructural

3.2 Métodos mecánicos

5

8.1 Prerrequisitos de diseño y deta llado

29

3.3 Aplicación de métodos combinados

5

8.2 Reque rimientos de la mezcla

29

8.3 Vibración interna

29

8.4 Vibración de las cimbras

29

8.5 Revestimiento de túneles

30

3.1 Métodos manuales

Capítulo 4 . Compactación de concreto mediante v ibración 4.1 Movimiento vibratorio

7

4.2 Proceso de compactación

7

Capítulo 5 . Equipo para vibrado 5. 1 Vibradores internos

9

5.2. Vibradores para cimbra

12

5.3 Mesas vibradoras

15

5.4 Vibradores superficiales

16

5.5 Mantenimiento de los vibrado res

17

Capítulo 6. Cimbras

Capítulo 9. Concreto masivo 9. 1 Requerimientos de la mezcla

31

9.2 Equipo de vibración

31

9.3 Cimbras

31

9A Prácticas de vibración

3I

9.5 Concreto compactado con rodillos

32

Capítulo 10. Losas para pisos de concreto de den sidad no rmal 10. 1 Requerimientos de la mezcla

35

10.2 Equipo

35

6.1 Datos generales

19

10.3 Losas estructurales

35

6.2 Superficies inclinadas

19

l OA Losas sobre el suelo

35

6.3 Manchas superficiales

19

10.5 Pisos industriales para servicio pesado

36

6.4 Hermeticidad de la cimb ra

19

10.6 Extracción de agua por vacio

36

6.5 Cimbras para vibración externa

20

Compaclación del Concreto AC1309R-05

VII

"

tm cyc

15.1 Genera lida de s

Capítulo 11. Pavimentos 11. 1 Generalidade s

37

11.2 Requ erimien tos de la mezcl a

37

47

. 37

C a p ít ulo 16. C o nt r ol de ca lidad y aseguramiento de la calidad

1 l A Procedim ient os de vibració n

. 39

16. 1 Gen eralidades

1 1.5 Prec auciones es pec ia les.

. 40

16.2 Esta do adec uado del eq uipo y proced imien tos

49

16.3 Verificación de l bu en fu nc ionamie nto de l equ ipo

49

11.3 Equ ipo . . . . . . . . . . .

..............

Capítulo 12. Productos prefabricados 12.1 Ge ne ra lidades. . . . . . . 12.2 Req ue rim ientos de la me zcla . . .

. . . ·11 .

41

.

.

49

Capítulo 17. Compactación de cspecímenes para prueba 17. 1 Resist en cia . . . . . . . . . . . .

.

53

12.3 Mat er ial para cimb ras

41

12.4 Elección de l mét odo de compactación

42

17.2 Den sid ad

53

12.5 M étodos de co locac ión

42

17.3 Conte ni do d e aire

53

C a p ít ulo 13. Concreto estructural de baja densidad 13.1 Ge neralidades

43

13.2 Requ er imient o s de la mezc la

43

13.3 Comportamiento del concreto estructural de 43

13.4 Pro cedim ientos y equipo para la compactación

43

13.5 Pisos

44

Capítulo 14. Concreto de alta densidad 14 .2 Requ erimien tos de la mezcla . . . . . . . . . . . 14.3 Té cn ica s de colocac ión

C a pít ulo 15. Concreto de alta densidad

VIII

Capitu lo 18. Compactación en áreas congestionadas 18.1 Prob lemas co mune s de col ocación . . .

baja den sidad du rante el vibrado

14 .1 Genera lidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 A C ompactac ión de co nc reto IllUY rígido en espec ímenes de laborator io 54

. 45 . .. 45 45

18.2 T écni cas de co mpactac ión .

. .

5~

5~

Capítulo 19. Referencias 19.1 Norm as y reportes de re ferenc ia

5

19.2 Refe rencias citadas

6

Apéndice. Fundamentos de la vibración A. I Prin cipi os d e l mo vim ien to ar mó nic o s imple

(

A.2 Acción de l vibrador rota torio

/

A. 3 Mov imien to v ibrato r io en e l co nc reto

1

o

rmcyc

. 47

· 49 . 49 . . 49

· . 53 · . 53

. . . 53

mes .. . 54

Capítulo 1

Generalidades El concreto recién colocado no co mpactado contiene una cantida d excesiva y perju dicial de aire atrapado. Si se permite que endurezca en esta condición, el concreto será poroso y pobremente adherido al acero de refuerzo . Tend rá baja resistencia, alta permeabil idad y pobre resistencia aldet erioro. También puede tener una pobre apariencia . La mezcla debe compac tarse para que tenga las propiedades requer idas y esperadas en el concreto.

· . . 5~

La compac tación es el proce so de inducir una disposición más cercana de las partícu las sólidas en el concreto fresco o mortero , mezclados durante la colocación por medio de la reducción de huecos, comúnme nte por vibración , centrifugación, (girado)

varillado, apisonado, o alguna comb inació n de estas acciones . Las mezclas más rígidas requiere n mayor esfuerzo para lograr compac tación aprop iada. Con el uso de ciertos aditivos químicos (AC J 2 J2.3R), las cons istenc ias que requieren esfuerzo reduc ido de com pactac ión se pueden lograr a un contenido de agua más bajo . Conforme se reduce el contenido de agua de l concre to, la calidad de éste (resistencia, permeab ilidad y otras prop iedades deseables) se mejora, s iempre y cuando se compacte apropiadamente . En forma alterna , el contenido de materiales

. .. . 5~

. .. . 5 . . .. 6

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. . .. . t . . ... l

Figura 1(a.)Laagradableaparienciadel concretoenlaconstrucción deuna iglesia Ac t ) 091

Compactación del concreto ACI 309R-05

Figura I(b). Laagradable apar ienciadel concreto en laconstruccióndeun edificio publico

o

Imcyc

ceme ntantes se puede bajar. reduciendo el costo mientras se mantiene la misma calid ad . Si no se proporciona la compactación adecuada para estas mezclas más rígidas. la resistencia de l concre to en su posición disminuye en form a rápida. En la actualid ad se dispone de equ ipo y métod os para una rápida y eficiente compactac ión de l conc reto en una variedad de condiciones de colado . El concreto con contenido de agua relativamente bajo puede mo ldearse con facilidad en una amp lia diversidad de formas , por lo que resulta ser un material de construcción económico y de gran adaptab ilidad . Cuand o los procedimientos ade cuados de compactación se combinan con buenas cimbr as y buenos agentes desrno ldan tes. las superficies de concreto tienen un aspecto muy agradable (véanse las figura s l a a le).

---- ---Figura 1(e). Acercamiento de las superficies resultantes de una buena compactación

Co mpa¡;t.1.ció n del Con cre to ACI 3D9R·0 5

2

o

Imcy c

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y

Capítulo 2

)-

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Efecto de las propiedades de la mezcla sobre la compactación

y

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2.1 Proporcionamiento de mezclas

O Consistenc ia afec tada por la viscosidad y cohesión del co ncreto y el ángulo de fricción interna

Las mezclas de concreto se propo rciona n a fin de que den la capacidad .de trabajo necesaria para la construcción y las propiedades req ue ri das d el co ncre to en d u recido . El propo rcionamiento de la mezcla se desc ribe con detalle en documentos preparados por el AC1211.1 , 2 1L2 Y21 UR.

La trabaj abilidad se ve afectada por la granulometría, la forma de las particulas la textura de la superficie y las proporciones de agregado y cemento, el uso de puzo lana o escor ia de alto horno granu lado y mo lido (GGBFS) adit ivos quím icos o minerales, el contenido de aire y de agua de la mezc la. La consis tencia es la movilidad relativa o capacidad de flujo del concreto recién mezclado . También determi na, en gra n parte, la facilidad con que

2.2 Trabajabilidad y consistencia

puede compactarse el concreto. Unavez seleccionados los materiales y las proporciones de la mezcla , el control primario so-

La trabajabilidad del concreto recién mezc lado determina la facilidad y homegenei dad con la cua l puede mez clarse , colocarse , compactarse y acabarse . La trabajabilidad es una función de las propiedades reo lógicas de l concreto. Como se muestra en la figura 2.1 , la trabajabilidad puede divi dirse en tres aspectos principa les:

o

Estabilidad (resistencia al sangrado

y segregación)

O Facilidad de compactac ión

_

_

_

_

_

bre la trabajabilidad se lleva a cabo med iante variacio nes en el contenido de-agua o agregando un aditivo químico. La prueba de revenimiento (ASTM C 143 ) se emplea en gran medida para indicar la consistencia de las mezclas empleadas en la cons trucción comú n. La prueba Vebe (ASTM C 1170) se recomienda por lo general para mezclas más rígidas .

Los valores de reven imiento, facto rde compactación, m-esa de caída y de tiempo de Vebe para toda la gama de consistencias empleadas en la construcción, se dan en la tabla 2. J.

_ R_E_O_L_O_G_íA_D_E_L_C _1 NCRETO FRESCO

ESTAB ILIDA D

MOVILIDAD

COMPACTA BILlDAD

I

I

SANGRADO

SEG REGACiÓ N

DENSIDAD RELA TIVA

VISCOSIDAD

COH ES iÓN

ÁNGU LO DE FRICCiÓN INT ERNA

Figura2. t Parámetrosdela reologla delconcreto fresco.

09R-OS

Compa ctac i ón del concreto ACI 39QR-OS

3

\) Imcyc

Tabla 2. 1 Consitencias usadas en la construc ción * Descripción de consistencia

Revenimiento, cm

Extremadamente seca Muy rígida Rfgida

Ti empo de vebe, seg

Factor de compactación prom edio

32 a 18 Oa 2.S

Plástica rfgida 2.5 a 7.5 Plástica 7.5 a 12.5 Altamente plástica 12.5 a 19 Fluyente 19 y más • El método de prueba es de valor limitado en esta variedad

Revoluciones de mesa de ufd . de Th aulow I J a256

18 a 10

0.70

10 a5

0.75

5a3

0.85

56 a 28 28 a 14 14 a 7

3 a O·

0.90

d i'> l.,.'j-hh. 1 'llo dc l.,.' JJos l: 1ilita 1I1l11ltlh ll" Ull i \ l.,.'r'i;l l : el (lll"ll lllllllt I!llr tr ib '>in\ dt.' IXO Ilz (cic1 o ;¡IIIl) . Fn l'.. . te últ illl o b l'Jll'rgb gl.,."lk'ral llll' llk· ld pr \l pOI"CiOlla un

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motor J gaso lina port átil: s in embargo, puede usarse corr ien te comcrc¡al pasada a través de un convertidor de frecuencia. El diseño utiliza un motor de inducción que provoca una pequeña disminiuci ón de la velo cidad a l sumergirse en el concreto. Pued e rotar

una ma sa exce ntrica mayor y de sarro llar una mayor fuerza centrífuga que aq uella que producen los modelos con motores eléctrico s en la cabeza de diám etro s im ilar, En algun os paises se util izan motores para vibrador es de 150 o 200 Hz.

CO Il

f

S.1 .3 Vibradores neumáticos Los vibrad ores ne umát ico s (ve áse la figura 5.3) tra bajan por med io de a ire co mp rim ido. e l motor neum áti co genera lmente se enc ue ntra en la parte int erna d e la cabe za de l vib rador. El tipo d e aspa s es e l más usu al , en es te. tanto e l motor como los e lementos excéntrico s se encue ntran so portados en apo yo s. También ha y mod elo s s in apoyos, que ge nera lmente req uieren men o s mantenimi ento. as í co mo al gu no s mo del o s d e flech a flexib le qu e tienen e l mot or neumáti co fuera de la cabeza , El empleo de vibradores neum át icos es muy vent ajoso cuando e l aire comprim ido es la fuente de energía de más fácil acceso. La fre cuencia depende en gran med ida de la presión de l aire , por lo que ésta siempre deb e ma nten erse a un nive l apro piado, en genera l el recomendado por e l fab ricante. En a lgu nos casos es con venie nte variar la pres ión del aire para obtener una frecuencia diferent e.

S.lA Vibradores hidráulicos Lo s vibra dores qu e utili zan un motor hidráuli co son mu y popu lares en las máquinas de pavimentación . El vibrador es tá co nectado al s istema hidráu lico d e la pa vi ment ad ora por medio de ma ngu era s de alta presión . La frec ue nc ia de vibración pued e re-

1

1

H o v , i n~

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\

\

j

I 1

Figu ra S.I a Vibradores de flecha flex ible : de ope ración eléc trica (ambaj. con motor de gusolina (centro). corte lo ngitudinal de la cabeza ( a!laWI

11)

Figura S.1 b Vibrador de dos ciclos co n motor de gasolina que se pone a la espalda del operad o

Compa ctación del conc reto ACI J09 R·OS

I

¡¡ rrn cyc

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Figura .5.2 Vibrador eléctricocon motor en la cabeza: aspecto exterior (arriba), construcción interna de la cabeza (abajo)

guiarse variando el flujo del fluido hidraúlico a trav és del vibrador. La eficiencia del vibrador depende de la pres ión y el flujo del fluido hidr aúl ico. Por lo tanto , resulta importante que el sistema hidráulico se revise con bastante frecu enc ia.

5.1.5 Selección de un vibrador interno para la obra El requisito principal para un vibrador interno es su efectividad

para compactar el concreto; debe tener un radio de influencia

C1309R·Ol

La frecu enc ia puede delerm inarse con facilidad (vé ase la sección 16.3. 1), pero, hasta la fec ha, no existe ningún méto do sencillo para determ ina r la amplitud de un vibrador a l ope rar en e l a ire, la cual es un poco mayor que la amp litud en e l co ncreto. La amplitud puede medirse o calcu larse, como se describe en la

sección 16.3.2. Aunque esto no es estrictamentecierto enel caso de las vibradores internos, la fuerza centrífuga puede usarse como una medida de la capacidad de un vibrador. La figura A.2 del apéndice

explica cómo llevar a caboestos cálculos.

adecuado y ser capaz de "licu ar" y desaerear co n rap idez el concreto. El vibrador debe se r tambi én de operación confiable, de peso ligero , fácil de manejar y manipul ar y resistent e al desgaste, y ser tal que no dañ e los accesorios ahogados . Algun os de es-

sino también de la trabajabilida d de la mezcla y el grado de con-

tos requisitos son opuestos entre sí, porlo que es necesario hacer

gestionamiento.

conces iones. Sin embargo, a lgunos de los problemas pueden reducirse al mínimo o eliminarse con un diseño cuidadoso de: vibrador: por ejemp lo, las frecu encias muy e levada s tiend en a incrementar los requisitos de mantenimiento y, por lo tanto, aco rtan la vida de los vibradores. pone a Ia

función del momento excéntrico y del peso de la cabeza, como se señala en el apéndice.

El ACI 309. 1R señala continuamente que la efectividad de los vi-

El rad io de influen cia y, por lo tanto, el espaciamiento de las in-

serciones, dependen no sólo de las características del vibrador

La Tabla5. 1da la variedadcomún de las características, elcomport am iento y las ap licac iones de los vibradores internos. (A l-

gunos vibradores para fines especiales quedan fuera de este rango.) Se proporcionan frecuencias recomendables, así como valoressugeridos de momento excéntrico. amplitud promedio y fuerzacentrífuga. También se dan rangos aproximados del ra-

bradores internos depende ante todo del diámetrode lacabeza, de la frecuencia y de la amplitud. La amplitud es, en gran parte. una Comp:lclaci(¡n dc l r nmn-tu ACI :lUCIR·05

11

Q lmcyc

les áreas superficiales y diferente distribución de la fuerza entre el vibrador y el concreto (véase la figura 5.4). No se ha evaluado a fondo el efecto de la forma sobre la eficacia del vibrador. Para los fines de esta guía se debe tomar comodi ámetro equivalente de un vibrador de form a especial el di ámetro de un vibrador redondo del mismo perímetro.

5.1.7 Datos que debe proporcionar el fabricante En el catálogo del fabricante del vibrador deben aparecer las di mensiones físicas(largo y diámetro), y la masa total de lacabe del vibrador,el momento excéntrico, la frecu encia en el aire y I frecuencia aproximadaen el concreto, así como lafuerzacentrl fugaen estas dos frecuencias. El catálogo también debe menci0l nar ciertos datos adicionales necesanos para la conexión ~ operación apropiadas de los vibradores. Deben proporcionarsi los requisitos de voltaje y amperaje, así como los tamaños de cal ble (dependiendo de la longitud de la carrera). En los Vibrador1 de aire deben indicarse la presión y capacidad de tlujo de ai comprimido, así como los diámetros de la tubería o de las ma gueras (dependiendo también de la longitud de la carrera). Par los modelos que funcionan con motor de gasolina, debe señala) se la velocidad de operación.

I

Figura S.3 Vibradores de airepara construccióncomún (arriba) y para concreto masivo (abajo)

dio de intluencia y la velocidad de colado del concreto. Son valores empíricos basados ante todo en experiencias previas. Por lo general, pueden lograrse resultados igualmente buenos eligiendo un vibrador del tamaño mayor siguiente, que se dan en la tabla 5.1. Al seleccionar el vibrador y el procedimiento de vibración debeconside rarse el tamaño delvibrador respecto altamaño de la cimbra. El agrietamiento de las superfi cies de concrelo es

La informaci ón referente a los vibradores hidráulicos debe id cluir las presiones de operac iónrecomendadas y unagráfica q~ muestre las frecue ncias, en vibraciones por minuto, a distint1' tlujos.

5.2. Vibradores para cimbra 5.2.1 Descripción general

agrabado por la contracción por secado que OCUITe con una alta

concentrac iónde pastade cemento traída a la superficie porunvi· brador demasiado grande para esa aplicación especifica.

Los valores de la Tabla 5.1no deben considerarse una garantíade buen funcionami ento entodo tipode condiciones.Lamejormedida delrendimienlo de un vibradores suefectividaden lacompactación del concreto.

5.1.6 Formas especiales de cabe zas de vibradores Las recomendaciones de la tabla5. 1se refieren a vibradores redondos. Otras form as de cabeza de los vibradores (cuadradas u otras formas poligonales. acanaladas, de aspas,) tienen difcren12

Figura5.4Varios delos distintos tamaños y formasdecabezas para vibrado", De izquierda aderecba. cabeza corta, cabezaredonda, cabeza cuadrada, ~ hexagonal y cabeza cubierta de hule

I

Compactación del concreto ACI 309j

\;

Imcyc

Tabla 5.1 Va r ieda d de ca racterís ticas, comporta miento)' ap licaciones de los vibradores inter nos vibradores de flech as flexibles y con motor en la ca beza" Va lores

Va lores sugeridos d e Diámetro

Grupo

de la cabeza, c m

aproximados d e

Frecuencia recomendada ',

Veloc id ad Momen lo

vibraciones

excéntri-

por minut o

cct,

( lIz)

cm- kg

Amplitud

Fue rza cen -

Rad io de

prom edi o!

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accién' "

cm

k ~r

cm

d e colad o

Aptlcaci ún

del co ncret o* * ~ III l / h

por vibra -

do, Co ncreto plásti co y fluid o en elem entos muy del gad os 11 s itios es trecho s. Puede emplearse

i-

'"la

:y., a I y! (20.40)

I

90003 15.000 (1 50 - 250)

00330.10 (OA 3 1.2)

0 .0 153003 (OA 30.S)

100 3 400 (OA 3 LS)

3a6(75a 150)

13 5 ( 1 .4 )

I Yia

2 V2(30a

2

65)

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S50312.5OO ( 1403210)

O.OS3 0 25 (0 .93 2 .9)

0.02 . 0.04 (0.5 3 1.0)

300 3900 (1.3 3 4.0)

5. 10(125 .250)

3 a 10 (23 S)

'es ire m-

ara ar-

du et os ca usa n co nge stión en las cimbras .

Ta mbién se emplean para fabricar muesIras par a pru eb as de laboratorio.

.(-

oy se

para complementar vibradores mas grandes, en especial en presfbrzados, en los que los ca bles y

3

'lue nos

2 a 3 V2 (50 3 90)

4

336 (75 31 50)

5

5 37 (125 3 175)

SOOO 312,000 ( 130 3 200)

7000 3 10.500 ( 1203 ISO)

55003 S500 (903 140)

0.20 30.70 (2.33S.I)

0.70.2.5 (S.13 29 )

2 .2533 .50 (26340)

0.02530.05 (00631.3)

0.03 3 0 .06 (O.S 3 1.5)

0 .0430.0S ( 1.0 3 2.0)

70032000 (3. 1 3 S.9)

1500 3 4000 (6.73 I.S)

250036000 ( 11 327)

7. 14( 175 3 350)

12320 (300 3 500)

16 a24 (400 3 600)

6320 (53 15)

15 a40 (1 I 33 1)

25350 ( 19 33S )

Concreto plástico en n úmeros delgados, columnas, vigas, pilotes prefabricados. losas delgadas y a lo largo de jun tas de construcción. Puede emplearse para completar vibradores más grandes en sitios estrechos. Concreto plástico rigido (revenimientomenorde 7.5 cm) en construcción general. como muros, columnas, vigas. pilotes presionados y losas pesadas. Vibrado auxiliar adyacente a las cimbras de concreto masivo y pavimentos. Puede ser de montaje múltiple para proporcionar vibrado intemoatodo lo anchode laslosas de pavimentos. Concreto masivo y estructural con revenimiento hasta de 5 cm, depositado en cantidades hasta de 3 m' en cimbras relanvamentc abiertas de construcción sólida (centrales de energía, pilas para puentes y cimentaciones).También auxiliar en la construcción de presas cerca de las cimbras y alrededor de los elementos empotrados y el acero de refuerzo. Concreto masivo en presas de gravedad, pilas grandes, muros masivos, cte. Se requieren dos o más vibradoresque operen simultáneamente para colocar y compactar cantidades de concreto de 3 m)o más,depositadas deunasola vaCJ1 lacimbra

Generalmente, el concreto extremadamente seco Ó muy rígido (Tabla 2.1) no responde bien para vibradores internos. Mientras el vibrador está operando en el concreto. Calculadocon la fórmula de la figura A.2 del apéndice A. :aJeulada o medida como se describe en la sección 16.3.2. Estaes la amplitud máxima(la mitad dcl valor entre un máximo y otro) operando en el arre. afculadacon la fórmula de la figura A.2 del apéndice. empleando la frecuencia del vibrador que opera en el concreto. )istancia sobre la cual el concreto se compacta por completo. Estosrang~s reflejan no sólo la capacidad dcl vibrador, sino tambiénlas diferencias en la trabajabilidad de la mezcla. el grado de desnereación deseado. y otras condines experimentadas durante la construcción. ~tesupone que el espaciamineto de las inmersiones es de 1-112vecesel radio de acción. y que el vibrador opera durante dos tercios del tiempo en que el concreto se

os vibradores para cimbra son vibradores externos fijados al do exterior de la cimbra o el molde. Hacen vibrar la cimbra, la le a su veztransmite las vibraciones al concreto. Los'vibradores ua cimbra son autoenfriantes. Pueden ser de tipo rotatorio o de ción vertical.

l09 R·05

mpactación del concreto ACl309R~05

Las secciones de concreto con espesor de 60 cm y hasta 75 cm han sido adecuadamente vibradas por medio de los vibradores de cimbra en la industria del concreto prefabricado. Para muros y colocaciones más profundas. puede ser necesario complementar el vibrador de cimbra con una vibración interna para secciones de mayor espesor que J Ocentímetros.

13

\i

lmcyc

5.2.2 Tipos de vibradores de cimbra 5.2.2. 1 Vibrador rotatorio . Los vibradores para cimbrade tipo rotatorio producen esencialmente un movimiento arm ónico

simple como los vibradores internos. Los impulsos tienen componentes tanto perpendiculares a la cimbra como en el mismo

plano de ésta. Este tipo de vibrador puede ser de operación neumática. hidráulica o eléctrica (véase la figura 5.5). En los modelos hidráulicos y en los modelos de operación neumática,la fuerza centrífuga se desarrolla por medio de un cilindro rotatorioo unamasa excéntrica revolvente(similar a los vibradores internos). Estos vibradores suelen trabajar a frecuencias de 6,000 a 12,000 vibraciones por minuto ( 100 a 200 Hz). La frecuencia se puede modificar cambiando la presión del aire, por lo general ajustando la válvula de suministro de aire en los modelos neumáticos o la presión de fluido en los modelos hidráulicos. Los modelos que funcionan mediante energia eléctrica tienen una masa excéntrica en cada extremo de la flecha del motor, masas que por lo general son ajustables. En la mayoría de los casos se emplean motores de inducción y la frecuenc ia es de 3,600 vibraciones por minuto (60 Hz). (o 3,000 vibraciones por minuto. para 50 Hz AC). También existen en Europa vibradores de frecuencia más elevada ( 120a 180 hz), que operan a 7,200 o 10, 800 vibraciones por minuto [6,000, 9,000 12,000 vibraciones por minuto (100, 150; o 200 Hzj], los cuales requieren un transformador de frecuencia. Además, hay vibradores para cimbra eléctricos de motor universal monofásico, con frecuencias de 6,000, a 9,000 vibraciones por minuto ( 100 a 150 Hz). ó

El catálogo del fabricante debe incluir las dimensiones fisicas, la masay el momento excéntrico. Para los modelos de operación neumática deben señalarse la frecuencia en el aire y la frecuencia aproximada bajo carga; en los modelos eléctricos debe índicarse la frecuencia con la carga eléctrica estipulada. También debe proporcionarse la fuerza centrífuga con los va lores de frecuencia dados. Además, las instrucciones del fabr icante deben proporcionar los datos necesarios para la conexión apropiada de los vibradores (como en la sección 5.1.7).

5.2.2.2 Vibrador reciprocante. En este lipa de vibrador se acelera un pist ón en una direcci6n, se detiene (por impacto contra una placa de acero) y, después, se acelera en direcci6n opuesta (véase la figura 5.6). Estos vibradores se operan por medios neumáticos. Las frecuencias están, por lo regular, entre 1,000 Y5 ,000 vibraciones por minuto (de 20 a 80 Hz).Estos vibradores producen impulsos que actúan en sentido perpendicular a la cimbra. Los principios de movimiento ann6nico simple no se aplican en este caso. 5.2.2.3 Otros tipos de vibradores. Entre los vibradores paracimbra menos empleados se encuentran los siguientes:

o 14

El electromagn ético.que suele desarrollar una forma de onda combinada de diente de sierra sinusoidal, y

Figura S.S Vibradores rotatorios para cimbra: de aire (a1rl ba). el~ (abajo)

o

Martillos manuales neumáticos o eléctricos, que al, veces se emplean para compacta r unidades peque concreto.

5.2.3 Selección de vibradores externos para cimbras verticales Para mezclas muy rígidas se prefiere, por lo general, la ci6n de baja frecuencia y gran amplitud. Esta vibración I frecuencia y gran amplitud gcneralmemepermite una mej ~ pactación y mejores superficies (co n menos agujeros ños) para consistencias más plásticas. En esta guia. I divi soria entre la baja y la alta frecuencia para la vio externa se considera arbitrar iamente en las 6.000 vibrJ por minuto ( 100 IIz). y entre baja y alta amplitud. a 11 ruil ímetr os. respectivamente.

I

I

Compactacion del co ncreto

"1

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rm cyc

La eficacia de un vibrador de cimbra es. en gran parte, una función de la ace leración impartida al concreto por la cimbra. Las ace leraeiones en el rango de I a 2g (1 g = q .8 1 111/ 52 = 383 pulgadas/51) se recomiendan generalmente para mezclas plásticas y de 3 a 5 g para mezclas rigfdas. Adem ás. la ampl itud no deb e ser menor a 0.025 mm para mezclas plásticas o 0.050 mm para mezclas r ígidas.

Latlce!C r;lCi01l de una cimbra es tina función de la fuerza ce ntrifuga del vibrad or en relac ión con la masa de la cimbra y el COI1c r~ l o activad o . La s s ig u ie n t e s fórmula s . empírica s. recomcndadas por Forssb lad ( 19 7 1), han mo strado su utilidad para estimar la fuerza centrífuga del vibrador de cimbra, necesaria para prop orcionar una consol idación adecu ada : l . Para mezclas flu idas en ci m bras de vigas y muros

C F = 0-5 ( MF + 0.2 MC) Donde CF = fuerza centnfuga : MF ~ masa del mo lde; y MC = masa del concreto

2. Para mezclas rígidas en tub erías y otras cimbras rígidas: C F = 1 5 (MF + 0.2 MC) . Cualquier fórmula emp leada debe cotejarse con la ex pe rienc ia en el campo. Se sug iere qu e el usuario se po nga en contacto con e l fabricante del vibrado r para pro porcion arl e planos de la estructura que se preten de vibrar y so licitar su co nsejo en cuanto al tama110, cantidad y ub icación de las unidades vibradoras. La d ista ncia adecuada entre los vibradores de c im bra ge neralme nte se en cu en traen el rango de 1,5 a 2,5 m, y puede llega rse a reque rir vibrac ión interna suplementaria para secc iones de espeso res ma yores a los 30 centímetros.

o

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d,

,ajl

La frecuencia y la amp litud deb en revi sarse en va rio s puntos de la cimbra con un v ibrógra fo ti o tro apa rato ad ecuado (ve ánse las secciones 16.3.1 y 16.3.2). A partir de estos va lores, la acelera ción real puede calcularse usando la fórmu la en la figura A.2. Las med icion es de frecu en cia y amp litud también pueden ser muy útiles para establece r el espaciam iento y las orien taciones óptimas de los vibrad ores de moldes. Se deb e recon ocer que siempre exi ste la pos ibilidad de q ue ocurran puntos muertos en los moldes. Así pues, es imp ort ante utili zar vibrad ores externos para reducir lo s in c r em ent o s de pun t o s mu ert o s , o complementar esto con vibrado res internos.. Cuando en la v ibra ció n exte rna se ut ilizan v ibradores e léctrico s sobre membran as delga da s de la c im bra, se debe ten er prec aución para evitar qu e se qu em en .

)J1l'

ut nel

5.3 Mesa s vibradoras

iól n~

1.1:

Una mesa v ibrado ra cons iste, por lo gene ral. en una mesa de acero o de conc reto reforzad o CO Il v ibrad ore s externos monta dos en clmarco de so po rte ( véase la figura 5.7). La mesa y e l

Fig 5.6 Vibrador de acción reciprocame para cimbra

marco est án ais lados de la base m edia nte resort es de acero, em paques ai slantes de neopre no u ot ros med ios. La mesa puede formar parte de la cimbra. S in embargo, lo más común es q ue una cimbra separada descan se sobre la superficie de la mesa. La vibrac ión se tran smit e de la mesa a la cimbra y de ésta al co ncreto. La conven ienci a de sujetar el mo lde a la mesa está abierta al debate. Por lo reg ular se prefieren vibrac iones de baja frec ue nc ia (me nos de 6,000 vibracion es por minuto (100 Hz)] y de gra n amplitud (más de 0.13 mm) , por lo meno s para las mezc las más r ígida s.

La eficacia de la me sa de v ibr ación depend e en gran parte de la ace lerac ión im part ida a l con cret o por la mesa. Genera lme nte se recom iendan ace lera c iones en el ran g o de 3 a 10 g. 30 x 100 m /scg-, par a mezclas más r íg idas se neces itan val ore s mayores. Ade má s, la ampl itud no debe ser menor a 0.025 mm para mezclas pl ásticas. o de 0.050 m m para m ezclas rígid as.

La ace le rac ió n d e la me sa es tá e n fun c ión d e la fuerza v ibratoria rel aci onad a con la masa de la ci mbra y d el co ncr eto activad o . Las s ig u ientes fórmula s em pír ica s han s ido muy útiles par a es tim ar la fuer za ce n tr ifug a req uer ida en los v ibradores ( Fo rssblad, 1971 ):

o

Mesa vibrad ora rígid a o vigas vibrado ras. asentada libremente so bre la m esa :

CT

==

CO Il

la cimbra

(2 a-l ) ( ivlT · 0.2 ~ I F , 0.2 ~I Cl

Donde C F .-c=. fu er za ce ntr ifu ga : MT = ma sa de la mesa ; MF = masa de l molde : y MC = ma sa eleI concreto.

15

,

im cy c

;:l ~k sa \ ibradora r ig i d~L co n la c imbra lijada a la mesa :

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~tI..' S '1 \

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a ~ ) (~ lT '

~ lF

. O.e

~I C)

ihrado r.r flex ible . continua so bre va rios apo yos:

el'

= (0 .5 a l) ( ~ I T ·

O.e

~ IC)

La elecci ón de lo s vibradores y el espa ciamiento entre ell o s debe basarse 1.'11 las fó rmulas ant erio res yen la expe rienc ia pre-

via. La trecu..rucia y la amplitud deb en revisarse en varios P UIl to s de la me sa con UlI vibrógrato LI otro di spositivo ade cuado; de esta man era puede ca lcul arse la acelerac ión real. Lo s vibradores

deben moverse hasta que se hayan eliminado toda s las burbuja s y se haya logrado 1I1W. vibració n lo más unifor me posible . Cuando haya que vibrar secc iones de

C0 I1CI"('10

d e diferent e s la-

mafias. la mesa debe tener una amp litud variable. La frecuencia variable es una ventaja ad icional. Si la mesa vibradora esta equipada co n un elemento vibrad or q ue conti ene un so lo excé ntr ico. puede presentarse un movimiento vib ratori o c ircular, que impartirá al concreto un mov i-

mient o rotatorio perjud icial. Esto puede evitarse mont ando dos vibradores. uno j unto al otro, con sus Hechas girando en di reccio nes opuestas; esta operac ión neutrali za el componente horizontal de vibración. por lo que la mesa queda sometida a un mov imiento armónico simple. só lo en sentido vertical. De este modo pueden log rarse grandes amp litudes.

5.4 Vibrado res superficiales

Figura 5,7 Mesa vibradora

gran amplitud, en especial para co nsistencias mas rígid as. a fin de lograr la compactación a la profundidad adecuada , Se ha obse rva do q ue las frec ue nc ias ent re 3. 000 y 6.000 (50 a 100 Hz) vibracio nes son las más satisfactorias. En genera l, las reg las vibradoras trabajan mejor con acelerac iones de 5 g aproximadament e ( lg > 9.8 mis'

Los vibradores superficiales se apl ican a la superficie super ior y conso lidan el concreto de arriba hacia abajo mant eniendo concreto en frente de ellos , Su efecto nivelad or ayuda a las operaciones de acabado. Se usan prin cipalmente en la construcci ón

Consolidació n o

Hay tres tipos principales de vibradores supe rfici ales: Vibrador de llana, Este co nsiste en una viga sencilla o do-

o

La vibració n produ cida por las osci laciones de la viga se rransmite al concreto alrededor de l e lemento vibrador. Se req uiere

16

i\lasa Amplilud Frecuencia Velocidad

Apisouadores vibradores de placa n de rej illa, Consisten en una pequeña placa o reji lla vibradora {pur 10 general de 0.2 m:! de superficie) que se mueve sobre la superficie de la losa. Estos vibradores trabajan mejor sobre concretos de consistencia rígida.

ble qu e atrav iesa el anc ho de la losa (ve áse la lig o5.8 (a) y (bj). Los vibrado res de llana son más adec uado s para SlI-

perficies horizontales o cas i horizon tales. Debe ten erse precaución al usar vibradores de llana en superfici es inclinadas. En la punta de éste puede n ponerse uno o mas elementos excéntricos , depe ndiendo del largo del vibrador. Los elementos excentricos se conectan a un motor de combu stión externa o a motores el éctricos o neum áticos. I.a viga se apoya en las cimbras o en rieles ade cuado s: esto permite con trola r la elevación de la llana de modo qu e no ac túe sólo como un com pactado r sino que también ayude en el acabado final , Los vib radore s de llana ge ne ra lme nte se o pe ran en forma manual en trab ajos peque ños y 1.' 11 for ma mec ánica en trabajos grandes.

pul g/s-), Las investigaciones de

Kirkham ( 1963) han demostrado que la compac tac ión es proporcional al produc to de la masa por 1, la

)ra-

El proporcionamiento adecuado y el uso óptimo de los ad itivos químicos, cen izas volantes y GGBFS en el concreto masivo facilitan una compactación adec uada. Co nsúltese el ACI 21 I.I para información acerca del prop orcionamient o de la mezcla. En el ACI 207.1 R se puede encontrar informac ión adicional respecto al concreto masivo.

9.2 Equipo de vibración El concreto masivoque tenga agregados de tamaño mayor a 1 ¡12 pulgadas (40 mm)y un bajocontenidode cemento representaun especial problemade vibración cuando se utilizan consistencias de revenimiento bajo . Esta condició n req uiere que, para una compactación adecuada, se cuente con un poderoso equipo que satisfaga los requerimientos del grupo5 del cuadro 5.1 . En los Estados Unidos generalmentese utilizan vibradores neumáticos. La entrada de aire debe ser grandey la potencia del vibrador debe ser la suficiente para permitir una compactación adecuada. En áreas densamente reforzadas se pueden necesitar vibradores con diámetros pequeños a fin de penetrarentre las varillasy lograr una compactación adecuada.

IR·05

Compactación del concreto ACI 3D9R-OS

9.4 Prácticas de vibración Las capas se deben construir mediante capas múltiples de 30 a 50 cm, dependiendo del tamaño de los agregados.Tales capas se pueden compactar bien si hay cierta penetración del vibrador en las capas inferiores. Las seccionesmuy reforzadaspueden necesitar capas más delgadas y requerir de mayor atención a fin de asegurar que el acero de refuerzo quede totalmente cubierto por el concreto. Cada capa está conformada por franjas de 1.8 a 3.6 m de ancho. El extremo de cada capa superior debe apoyarse 1.2 a 1.5 m en la capa de abajo, de modo que no se muevan cuando se vibre la franja adyacente o las capas inferiores colocadas a lo largo del extremo. Este procedimiento produce un efecto escalonado en las capas (véase la figura 9.1). Luego se completa la colocación en todo su espesor y áreacon una exposición mínima de la superficie. Esta práctica disminuye el calentamiento del concreto preenfriado y el problema de las juntas frías entre las capas en climas calurosos. También facilita la colocación en climas húmedos. Los detalles referentes a la colocación y fabricación del concreto masivo pueden encontrarse ademásen el u.s. Bureau 01 Recíomation. 1988; ACI 207.1R. Para una compactación efectiva del concreto masivo, el personal que maneje los vibradores debe seguir un procedim iento sistemático. El vibrador debe insertarse en forma casi vertical en las partes más altas de las pilas depositadasde concreto con espacios uniformes y luego reinsertarse como sea necesario para apla3t

La pan e superior del bloqu e termin ado debe quedar nivelada y

sin huellas de pasos, con el objeto de faci litar la limpieza subsecuente de las juntas. La vibración final debe efectuarla un operador de vibrador calzado con "zapatos de triplay para nieve", empleandoun vibradormás pequeño si es necesario. Al concluirse la compac tac ión, la parte supe rior del agre gado g rueso debe

estar aproximadamente al nivel de la superficie del concreto. La cantidad de concreto q ue se puede manejar con un vibrador depende de la ca pa cidad de este último, de la experiencia y la diligencia del opera do r y de la respu esta del vibrad or a la mezcl a

part icularde concreto que se está compactando. En condiciones

Figura 9.1(3) Construcción escalonada usada para construcción de concreto masivo. (Fotó cortesía de O.S. Bureau ofR eclamation)

óptima s, una cu adrill a efic iente pued e compactar hasta 40 m' por hor a por vibr ador. A Ircdedor de las piezas ahogadas y cuando se em plea n cimbras co mp licad as, dicha cantidad puede reducirse hasta men os de la mi tad . En Euro pa, Jap ón y Can adá se han empleado con éxito vibrado res múltiples a base de cuadrillas de niveladoras, grúas y montacarga s hidraú licos. Un a de las niveladoras extiende y nive la el

nar el concreto a la profun didad adecuada y a lo largo de toda el área (vé ase la figura 9. 1 b). Luego las sucesivas coloca ciones deben vibrars e en forma sistemática perm itiendo que el vibrad or penetre en tod a la profundidad de la cap a a nte r io r pero manteniéndose alejado de los extremos delanteros (véase figura

9.1e). Los extremos que estén en contacto con las franjas anteriores que ya hayan sido coladas deben entretejerse comp letamente. Cada operador de vibrador debe tener un área especial de trabajo. El vibrado debe continuar en cada punto hasta que deje de salir a ire atrapado . Dep endi end o de la mezcla y del reven imient o,

concreto listo para compactarse; le sigue otro con tres o más vi-bradores mont ad os en el frente. El empleo exitoso de este pro ce-

dimiento requiere c imbras abiertas co n un mínimo de separado res. Se debe tener cu idado a l voltear la prim era nivel ador a de empuje para qu e las orugas de la seg unda no excaven dent ro del co ncreto.

9.5 Concreto compactado con rodillos

esta operación toma de lO a 15 segundos. Las inmersiones de-

El concreto masivo puede compactarse pormedio de rodillos vi-

ben es paciarse y prol ongarse d urant e lap sos de tiempo suficientemente largos para que no quede duda de q ue la compactac ión

bradores. El Co ncreto Co mpactado con Rod illos (CC R) es un

está completa , no sólo ce rca de la superfic ie sino en todo 'e l espesor de la capa y aún debaj o de ell a.

concreto con "cero reven imiento" que se transporta, coloca y compacta en capas hori zontales usando el mismo equipo que se utiliza para la construcción de carreteras y construcc iones rellenas de roca y tierr a. Puesto que la fase de compactación de la construcción del CCRse ejecuta con equipo para movimiento de tierras. el t érm ino compactaci ón se ha usadoen lugardel t érm ino consolidacion paraconcreto. El AC I 207 .5R, AC1309.5R YAC I 325. 10 R contienen información det allada so bre el CC R. El co ncreto compactado con rodillos (C C R) qu e se usa en los

Figura 9.I(b) Nivelado de unadescarga de concreto masivo reciéndepositado en la cimbra

32

Estados Unidos. ge nera lmente se coloca en capasde 20 a 30 cm aunq ue cn algunos casos se han llegado a usar capas de hasta I 111 . Para capascon espesores de más de 30 cm, el concreto debe depositarse y esparcirse cn varias capas delgadas antes de llevar a cabo la compactación. En áreas abiertas, las capas se compactan por medio de aplanadoras vibradoras de tambor con una masa estática lineal dc 1.800 a 4.500 Kg/m de ancho de tambor. En algunas ap licacioncs, el acabado se completa por medio de rodillos con ruedas neum áticas con una masa estática hasta de 26 toneladas (2ó.OOO kg), En áreas estrechas y áreas adyacentes a muros u otro tipo de obstáculos, pueden usarse aplanadoras Co mpactación del concreto ACI 309R-OS

•

-o

Imcyc

inicial.Esto se logra compactando los extremos de las líneascon una pendiente de 2 a 1,ó cortando un extremo vertical en el concreto bien compactado con un nivelador.

la y ise~ra-

La selección de los rodillos vibratorios no se ha estudiado aún lo suficiente y laselección del equipo se debe establecerpor medio de pruebas de campo. Los rodillos vibradores generalmente pertenecen a una de las siguientes dos categorías:

"'e",

uirebe l.

idor

O Rodillos de alta fre cuencia y baja amplitud - 1,800 a 3,200 vibraciones por minuto (30 a 50 Hz), 0.38 a 0.75 mm -uti lizados para la compactación de asfalto.

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Jan-

Figun 9.1 (e) Vibraci6n .isternMica de l. cap. de concreto

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un :a y le se i

elle-

manuales y apisonadoras mecánicas a tin de compactar el CCR. Cuandose utilice este equipo debe tenerse cuidado de colocar el CCRen capas más delgadas a fin de asegurar su compactación. Lacolocacióny compactaciónse hacen generalmente en capas _horizon:.les. Sin emb,,!g.o!- CCR se ha colocado y compacta: doen capas con rnode- rada pendiente en donde se ha utilizado una líneapara facilitar el viaje del rodillo a lo largo de la pendiente.

:1

Generalmente, para'el caso de mezclas más plásticas y ricas, la primera pasada del rodillo se hace de modo estático(sin vibración), seguida por una serie de pasadas en posición vibratoria. Permitir que el concreto repose una hora antes de realizar el acabado ha demostrado reducir eficazmente el agrietamiento superficial. Los operadores deben asegurar un traslape de al menos 15 cm entre las franjas adyacentes y al final de cada pasada.Se debe poner especial atención a la compactación de la junta a lo largo de las líneas de colocación, si especialmente el concreto de la linea previa ha alcanzado el tiempo de fraguado

O Rodillos de menor frecuencia y mayor amplitud - 1,200 a 1,800vibraciones por minuto(20 a 30 Hz) 0.75 a 1.5mm-utilizados en la compactación de tierray rellenos rocosos. Los parámetros de construcción y las caraeteristicas de lamezcla de concreto tales comoespesorde la capa de colado, tama/lo nominal máximode los agregados y contenidode agua,pueden influir sobre la selección de los rodillos. Se debe tenerespecial cuidado en el proporcionamiento de lamezcla de CCRy en lastécnicas de compactacióna fm de evitar la segrega-

ción o contaminación en la capa recién colocada y para asegurar una buena unión que al mismo tiempo sea impermeable. 0m00 seooIoca lamezcla fresca de CCR en una superficie endurecida, ésta debe estar limpia y hay que colocar sobre ella una capa delgada de morterode 75 a 125mm de una mezclamás plástica antes de cubrirla con la capa regular de CCR. Generalmente es suficiente con 4 a 6 pasadas con un rodillo vibratorio de tamaño adecuadoa finde producirun concreto denso y biencompactado. Sinembargo, conforme se incrementan el espesor de la capay la rigidezde la consistencia, las mezclasde CCR puedenrequerirde más pasadas con el rodillo. Se deben llevar a cabo pruebas de campo para determinar el número de pasadasdel rodilloquese requieren para lograr una buena compactación.

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Compactación delconcretoACI J09R-OS

33

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Capítulo 10

Losas para pisos de concreto de densidad normal 10.1 Requerimientos de la mezcla

10.3 Losas estructurales

El concretopara la construcción de losas debe dosificarse de manera que proporcione las condiciones requeridas para el colado, el acabado, la resistencia mecánica, a la abrasión y durabilidad. La norma ACI 302.1 R indica el proporcionamiento adecuado para los pisos y losas,y los procedimientos de construcción.

Las losas estructurales que contienen acero de refuerzo y objetos ahogados tales como tubería, conductos, camisas de tubos, etc; para instalaciones se deben vibrar internamente. Pueden usarse en este caso reglas vibradoras para facilitar la operación de acabado de alta frecuencia y baja amplitud.

Las mezclas másrígidas se usan mucho puestoque sus superficies son mucho más durables y resistentes a la abrasión. Estas requieren de una compactación por vibración o por otro método que resulte efectivo,Las recomendaciones de esta guía se refieren principalmente a este tipo de construcción.

A veces en laslosasse presentan columnas, conductos o varillas de refuerzo que sobresalen y que impiden la colocaciónde cimbras o tablones necesarios para el empleo de reglas vibradoras. Estos pisos deben nivelarse en forma manual, para lo que se requieren revenimientos de más de 5 cm. Conestosrevenimientos se obtiene la compactación adecuada mediante vibrado interno y el acabado con regla y manual.

10.2 Equipo Paracompactar losas hasta de 15 cm de espesor se recomienda el . vibrado superficial, siempre que no estén reforzadas o que tengan sólo una malla ligera. El medio más empleado es el de las reglas vibradoras, soportadas po..cimbras, tablones o rieles. Deben ser de baja frecuencia, de 3, 000 a 6, 000 vibraciones por minuto (de 50 a 100 Hz), y de gran amplitud para reducir al mínimo el desgastede la máquina; deben proporcionar la profundidadde compactación adecuada, sin crear en la superficie una capa nociva de finos. Es aceptable el uso de vibradores de alta frecuenciay baja ampl itud cuando se aplican sólo para acomodar las operaciones de acabado. Las losas sin refuerzo de 20 cm de espesor se pueden compactar por medio de vibración interna o de superficie. El vibrador interno empleando el equipo descrito en latabla 5.1. serecomienda para toda losa de más de 20 cm de espesor. También es aconsejable para losas de espesor menor, cuando éstas tienen acero de refuerzoy tubería para instalaciones. También debe proporcionarse vibrado interno adyacente a los dispositivos de transfe- rencia de carga y las cim bras.

Compac taci ón del concreto ACI :\09R-OS

10.4 Losas sobre el suelo Los procedimientos descritos en el capítulo 11 deben seguirse en obras importantes, siempre que sean aplicables. Sin embargo, muchas losas de piso son pequeñas, de forma irregular o de secciones no uniformes, por lo que no es posible emplear procedímientas demasiado mecanizados. Este tipo de construcciones quedacubiertopor losprocedimientosexpuestosen estecapítulo.

1004.1 Vibrado interno La cabeza del vibrador debe quedar totalmente sumergida durante el vibrado; en losas gruesasse puede íntroducir el vibrador en sentido vertical, en tanto que en losas delgadas se deben sumergir en ángulo o en sentido horizontal. No se debe permitir que el vibrador entre en contacto con la base, ya que esto puede contaminar el concreto con materiales extraños. El empleode reglas vibradoras, cuando pueden utilizarse aristas de la cimbrao rielesmaestros, facilitalasoperaciones denivelado despuésde que la losasehacompactado mediante vibrado interno. Siseemplea la regla vibradora, puede utilizarse concreto de menor revenimiento. 35

Ci

rmcyc

10.4.2 Vibrado superficial Por lo gen era l se recomi en dan revenim iento s entre 2.5 y 5 cm par a co ncr etos co mpactados co n reglas vib radoras. Para los reve ni m ientos que exced an de 7.5 c m. las reg las vibradora s se de ber án usar co n cuidado ya que esto s co nc reto s m ost ra ran acumulación de mortero en la superfici e acabada después del vi -

brado. La s reg las vibrado ras ni velan y alin ean e l concreto. además de prop orcion ar buen a co m pactac ión . Par a logr ar una bue na compactación , la ar ista de ni vel ación d ebe esta r en ángulo co n la superfic ie y la so breca rg a apro piada (a ltura del co ncreto no co mpactado requerida par a producir una superfici e termin ad a co n la e leva ció n apropiada) al frente de la ni vel adora prin cip a l. C uando no se a posible coloca r tabl on es m aest ros o c imbras para las reg las v ibradoras u otro s vibradores d e superficie. sera nec esa rio incrementar el reven imie nto en tre 7.5 y 10 cm y logr ar la co mpactac ión primar ia a través de las op eraciones de alineado y acaba do . El v ibra do int ern o se ra necesar io par a compactar en forma adec uada el concreto que queda a lre dedor del acero de re-

en la cap a de arr iba. l.a ca pa de arriba se deberá co loca r, prefer iblemen te. ant es de que la capa inferior alcance el frag uad o final. El uso de s istemas de piso de dos capas proporciona eco nom ía y un uso ma s e fi c iente de materiale s. La superfic ie de be enrasa rse Ull poco más a lto que e l nivel de acabado : la cap a de desga ste de baj o reveni miento deb e compacta rse medi ant e rod illos. pisones o algú n otro tipo de vibrado superfic ial. El empleo de una máquina de discos flotado res pro vista de ma rt ine tes pro po rc iona compac tac ión adic ional en la zona cercana a la superficie. En es tos con cret os, la máq uina de disc os de be empicarse poco d espu és de pasar la reg la niveladora si es necesario llev ar a la super ficie suficiente mort ero para llenar bie n los huecos. Los ad itivos q uímicos se pueden usar para incre me ntar la trabajabili dad de la mezcla y fac ilitar la compactación .

10.6 Extr-acción de agua por vacío

fuerzo. de los d ispositivos de transferencia de carga. de las

El proceso de vacío es un m étodo que mejora la ca lida d de l co ncreta ce rca de la superfic ie y consis te en quitar parte del ag ua de la mezcla despu és de haber colocado e l co nc re to; s in emba rgo,

mu esca s y las aristas de las cimbras.

siempre se invol ucra algo de recompactación (véase la fig ura

10. 1). A la superficie se aplica una lona o estera despué s que se

10.5 Pisos industriales para servicio pesado La superficie de de sgaste de pisos indu str iales para serv icio pesa do deb e ser de conc reto de alta resistencia a abrasi ón. Para información co n respecto a las va ria s clas ificac iones y req uer imie ntos

de pisos, véase la Tabla 2.1 en el ACI 302. 1R para información co n respe cto a las var ias clasificaciones de pisos y sus requisit os. Mu chos pisos indu striales se colocan en do s cap as, con concreto

ha logrado la compactación no rma l y se co nectan a bombas de vacio. La s ucc ión aplica da por las bombas y la presi ón atmos férica (una fuerza com pacta nte) ac túa n s im ultánea me nte sobre la lon a o es te ra. quitando el ag ua y e l a ire atrapado d e la región cercana a la su perficie y cerrando los esp acio s qu e ocu paba el ag ua. C uando se hace ligeram ent e más tarde qu e en el mom ento ó ptimo , los hu ecos por aire atra pado pued en ser concentrad os como di scos ap lanado s justo po r deb ajo de la sup er ficie, prod uciend o un a fa lta de resi st enc ia a la ab rasión .

convencional en la capa inferior y un conc reto de alta resistencia

Figura 10.1 la extracc ión de agua por vacío de losas de concreto se muestra justo despué s de la ope ración de acabado del piso.

36

Compa ctaci ón del co ncreto AC I 309R·05

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Capítulo 11

Pavimentos 11.1 Generalidades Los trabajos de pavimentaciónde carreterasy pistas de aeropuertos incluyenaplicaciones tales como pavimentos con refuerzo continuo y cubiertas de puentes. en los que se puede usar concreto a razones de más de 400 m' por hora. Generalmente, para la colocacióny acabados, se utilizan equipos automáticos capacesde colocarconcretoscon revenimientos de 2.5 a 5 cm. En el otro extremo, los desarrollos residenciales pueden requerir menos de 80 m' de concreto pordía. Generalmente, cuando se utilizan revenimientos en el orden de 5 a 10 cm, se requiere de mucho trabajo manual. Este capitulose enfoca a la construcciónde carreteras y campos deaeropuertos. Los procedimientosaquídescritos seaplican tanto a los pavimentos decimbra fija como a los decimbras deslizantes, Losconcretos para pavimentos de revenimiento cero se colocan mediante el método decompactaciónconrodillos asítalcomofuedescrito en lasección 9.5.

l. )

11.2 Requerimientos de la mezcla La mezcla de concreto se debe colocary acabar apro- piadamente para lograr la compactación y el acabado necesarios. El revenimiento debe ser de 5 cm o menos, a fin de obtenerel mínimo de segregación y mantener la calidad del concreto.

determinan el espesor de la losa, la velocidad de ejec ución, la consistencia y otras características de la mezcla de concreto. Los vibradores internos, porlo general automontados en serie y que reúnen los requisitos del cuadro 5.1, pueden emplearse cuando el espesor del pavimento sea de 20 cm o más. Cuando el equipo se mueve rápidamente sobre las losas a fin de obtener alta producción. puede necesitarse vibración interna en pavimentos tan delgados como de 10cm. Los vibradores hidráulicos han ganado mucha popularidad en los últimos años, especialmenteporque la frecuencia es ajustable y los requerimientos de mantenimiento son bajos.

Pueden emplearse vibradores de superficie en pavimentos de espesor inferior a20 cm y se usan con éxitoen pavimentos de más de 25 cmde espesor usando un esfuerzo vibratorio mayor.Sin embargo, la razón de ejecución será menorque cuando se emplean vibradores internos.Asimismo, elvibrado superficialencombinaciónconapIanado y nivelación a reglatiende a llevardemasiados finos a lasuperfic ie, dependiendo del diseño de la mezcla. Esto puede suceder comoresultadode proporciones de mezclainadecuadas o sobretrabajado de la superficie o de ambos. La velocidad del equipo de pavimentación controla eltiempo de vibrado. El diseño de dicho equipo y el de la mezcla deben ser congruentes.

El concreto quese recibaen el punto de colocación debeser uniforme.

Las variaciones en la mezcla pueden resultar en una segregación o en una compactación inadecuada, ocasionando que el pavimento sea de malacalidad y de pobreresistenciaaldeterioro. Paraelcasodelconcretoreforzado con fibras, los vibradores internos sedeben usarcon unes. paciamiento menory durnnte mayor tiempoa fin deobtenerresultados satisfactorios. (Véase ACI 544. lR)

11.3 Equipo

11.3.2 Req uisitos generales Los vibradores, tanto de superficie como internos. deben controlarse mediante un interruptor de "encendido-apagado" que opereen fonna simultánea todos los vibradoresy sólo cuando la máquina pavimentadora esté en movimiento hacia adelante. La capacidad de variar la frecuencia es necesaria para perm itir ajuste en cuanto a condiciones de la obra y a los materiales empleados.

i 1.3.1 Selección del tipo de equipo Es recomendable que todos los pavimentos se compacten mediante vibrado completo. El tipo de vibrado -interno o externo- lo Compactación del concreto ACI 309R.OS

Deben tenersedisponibles variosvibradorespara el casode que se requ iera vibrado adiciona l, o como repuestos.

37

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pavimentos. Estos están especialmentediseñados para compactar losas delgadas Y para operar por encima de las mallas en pavi\

mentos reforzados. Los vibradores mencionados están, por lo general, montados en seriesobre un marco horizontal (véase la figura 11.1 ) que debe estarcolocadojustodelante de la primera regla o placade aplanado. El marcadebeserajustablehaciaadelante o haciaatrás para compensar lasdiferencias de consistencia del concreto de una obra a otra.

Figura 11.1 vibradores de escoplo monlados en serie para compaclaóón de pavimen tos de

('01\..:r('10

Elmarcu debetener lacapacidad paraespaciarde lOa 14vibradores sobre un ancho de pavimentación de 7.3 m. Asimismo, debe tenermovimiento vertical para que los vibradores puedan retirarsc por completo del concreto o bajarse hasta la profundidad necesariadentro del concreto. para obtenerun vibrado óptimo. Los vibradores se deben ajustar en fonna angular y mantenerse así durante la vibración.

La frecuencia se debe ajustar entre 8.000 Y12.000 vibraciones por minuto (130 Y200 Hz). y debe ser uniforme en todos los vibradores. Los vibradores de inmersión del tipo usado en la compactación de concreto estructural pueden ser muy útiles en áreas irregulares.

11.3.4 Vibradores superficiales Fig.ur:¡ Il .:!ib) i"i\'cI3JllT;l antiguacon camiones que permite la acción de leva a fin de i..ar la nivelador3 de la superficiede concrete micntra" se mue-

ve para realizar la segunda pasada

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Figura t 1.2(b)Niveladora antigua concamiones que permite la acción de levaafinde Izar laniveladora delasuperficiede concreto mientras se mueve para realizar la segunda pasada

11 .3.3 Vibradores internos Además de los vibradoresinternos nannules (descritos en elcapítulo 5) existen vibradoresen form ade "L"paralaconstrucción de

En la construcción de pavimentos de concreto se emplean tres tipos de vibradores de supcrficie: el de artesa, la regla vibradora y el vibrador de rodillos (véase la sección 5.3).

La pavimentadora es una unidad de propósitodobleque compacta el concreto y daunacabado a lasuperficie. Los extremos de lallana generalmenteno cuentan con ruedas(ensamblessobre ruedas) (figura11.2a).Algunosequiposantiguos pueden tenerruedas (figura 11 .2b) con acción tipo leva. de modo que la llana puedalevantarse de la superficie de concreto sin tener que moverse hacia atrás en un segundo paso. Las pavimentadoras pequeñas pueden levan= en forma manual. Normalmente se requiere una unidad para cada carril de ancho. Laspavimentadoras deben podervariarla freeuenciade 3.000a 8.000vibraciones porminuto (50 a 130 Hz). La pavimentadora vibradora es el único vibrador de superficies que se usa exc lusival11~nte para compactación. La regladebe montarSe sobre un marco horizontal que pueda levantarse del concretoo que pueda sostenerse a la altura deseada. Lapavimentadora vi· bradora debe poderse ajustar a una frecuencia de entre 3,000 a 6,000 vibraciones por minuto (50 Y 100 Hz). Otro tipo de vibrador de superlicie es el vibrador de rodilloS, que 10 mismo enrasa que compacta. Su frecuencia debe ser ajUStable, el modelo que se utiliza con más frecuencia es de 100 a 400 vibraciones por minuto (2 a 7 Hz). Este equipo se utilizaen Compactación del concreto ACI 309R.(IS

38

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concreto con revenimiento de más de 5 cm y su empleo debe limitarse a áreas irregulares y a colados manuales.

11.4 Procedimientos de vibración 11.4. 1 Vibrado interno por medio de vibradores internos montados en serie

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La fuerza centrífuga y el espaciamíento de los vibradores debe determinarse tomando en cuenta el agregado a emplear, las características de la mezcla, la velocidadde descargadel concreto, el método de colocacióndel acero de refuerzoy larapidezde las pavimentadoras. Para las mezclas con agregado grueso pequeño y elevado contenido de agregado fino, deben emplearse vibradores con fuerza centrifuga cercana al límite inferior del orden que aparece en el cuadro 5.1, grupo 3. Por lo general, el espaciamiento de pruebadebe ser entre 50 y 75 cm. Cuando sea menor la fuerza centrífuga y el espesor de la losa, debe haber menor distancia entre los vibradores. La colocación de los vibradoresexternos es especialmentedificilcuando la pavimentación se hace con cimbras deslizantes. Cuando se produzcan desuniformidades o irregularidades en los patrones del vibrador mientrasse esté trabajando a velocidades de vibración normales, deben bajarse los vibradores en el concreto, cambiar la angularidad, incrementar o disminuir la frecuencia, cambiar la amplítud (generalmente cambiando la masaexcéntrica),o añadir vibradores adicionaleshasta eliminar las irregularidades. La compactación adecuada se logra generalmente cuando lasuperficie del concretotieneuna textura uniforme y lustrosa y los agregados gruesos apenas son visibles en la superficieo por debajo de la misma. En pavimentos de menos de 25 cm de espesor, los vibradores deben operarse paralelos a la sub-base, o formando con ésta un pequeñoángulo.En pavimentos más gruesos, los vibradoresdeberán estar cercanos a la vertical, quedando de preferencia la punta del vibrador a 5 cm de la sub-base y la parte superior del vibrador de 2 a 4 pulg (50 a 100 mm) centímetros debajo de la superficie del pavimento. Durante la operación de colado debe soportarse una sobrecarga de 10 a 15 cm de concrelo sobre los vibradores. Es posible que las sobrecargas mayores causen ondularniento detrás de la regla o de la zona dedesplazamientodelconcreto, locual impide la liberacióntotal del aire atrapado. Enel caso del pavimento reforzado que tenga espesores menores a 25 cm, los vibradores deben estar colocados en forma paralela a la sub-base y lo más cerca posible dcl acero de refuerzo, pero al menos dos diámetros del vibrador por debajo de la superficie. Cuando el acerode refuerzo esté cerca de lasuperficie, el Compactacíon del concreto ACI J09R·OS

concreto debe colocarse en multicapas a fin de permitir la compactación. Si se descubre una compactación inadecuada en el fondode la losa pordebajo del acero, los vibradoresdeben estar menos espaciados y debe incrementarse el esfuerzo de vibración o disminuir la velocidad de la pavimentadora. Puesto que es común que la unidad vibradoraesté unida al equipoque lleva a cabo el primerenrase transversal, el ajuste adecuadodel vibrador dependerá de la velocidad de avance de este equipo. En losas reforzadas en las queel acerode refuerzo se colocamediante vibrado después de colarel concreto en todoel espesor, se requiere una compactacióninicial antes de lacolocación del acerode refuerzo. En pavimentosde refuerzocontinuo, en los que el refuerzo se coloca con silletas antes del vaciado del concreto, debetenersecuidadode verificarqueel concreto debajodelacero de refuerzo esté recibiendolacompactación adecuada. Cuandoel acero derefuerzo se colocaconun depresor de mallas, se requiere menos vibrado adicional que cuando la mallase coloca sobre silletas o cuando el concretose coloca en dos capas. En las losasreforzadasy coladas en doscapas, los vibradores deben emplearse sóloen la últimacapa; noserecomiendavibrarlaprimerapor la posibleformación de un plano sin resistencia entre los dos colados.

Olsem Winn y Ledbetter el al.( 1984) proporcionaron información adicional acerca de la compactaciónde los pavimentos de concreto.

11.4.2 Vibrado superficial 11.4.2.1 La unidad vibradora debe situarse detrás del equipo que nivela la superficie. Su frecuencia debe determinarse de acuerdo con la velocidad de avance del equipo en el que está montada. No debe permitirse una sobrecarga delante de la unidad vibradora, ya que esto entorpecería las vibraciones. Puede requerirse un vibrador interno de flecha para ayudar a compactar a lo largo de cada cimbra. 11.3.2.2 .Cuando no se usa pavimentadora por lo general se recomienda dar dos pasadas con la regla o el rodillo.La primera es para nivelary compactarel concreto y la segunda, para proporcionar el acabado de la superficie. En la primera pasada debe aplicarse la frecuencia máximay en la segunda, debe reducirse. En este caso, el aspecto de la superficie no es una muestra satisfactoria de la suficiencia de la compactación, por loque es necesario comprobar la calidad de ésta bajo la superficie.

11.4.3 Vibrado manual Deben emplearse vibradores manuales de inmersión en sitios adyacentes a muros de contención y ensambles dejuntas. a menos que se emplee un v ástago vibratoriode aspas, o vibrado interno atodo 10 ancho. Tambiéndeben utilizarse enotras áreasen 39

Q uncye

cm, alrededor de \- \12 veces e l radio de influencia efec tivo . Es

cimbra superior o lateral de la pavimentadora y el concreto. Los factores que pueden co ntr ibuir a desga rres incluyen el espesor de la losa, conc reto co n revenimi ento demasiado bajo, la temperatura del co ncre to, el viento y la humedad, las proporciones de mezc la, e l tamaño de las part ícul as de los agregados, la razón de pér dida de revenimiento, el ajuste y la operac ión de la pavimentadora de cimbra des lizante . Una vez que ha oc urrido el des-

preferible que haya poca distancia entre las inmersiones. a que estén demasiado separadas.

garre el único medio de restaurar la integridad del concreto es usar vibradores de inmersión y volver a vibrar el área afectada.

las que no sea posible el empleo de vibradores montados en serie. Lacabeza del vibrador debe estarsumergidaporcompleto y lo más vertic al posible, para evitar la segregación y e l ve teado

del mortero. El concreto debe vibrarse a la profundidadrequerida mediante vibrado sistemático de las áreas traslapadas. El espaciamiento de las inmersiones debe ser, en general, de 50 a 75

El vibrador debe operar en un so lo sitio hasta que e l concreto esté bien co mpactado; después, se debe retirar despacio para asegurar que se cierre la cavidad que resulta de la inmersión. El tiempo necesario para efectuaruna compactacióncompleta varia según la trabajabilidad del concreto y la fuerza centrifuga del vibrador. El tiempo de vibrado puede ser de 5 a 20 segundos por PW1l0 de aplicación.

Si el desgarre está cerca de la orilla.se puede requerir instala-

ción de cimbras laterales para retener el concreto durante la vibración. Deben tomarse muestras periódicas para verificar la suficiencia de la compactación ; las muestras tomadas para revisar el espesor del pavimen to también pueden se rvir para este fin. Debe

examinarse la parte superior de las muestras para determinar el

Al co locar conc reto con aire incluido, se deberá veri ficar el contenido de a ire del concreto compact ado en su lugar . C iertos método s de compactar y de acabar pavimentos afectar án las

es pesor de la capa de mo rtero sob re los ag regados gruesos. Un espesor de mortero mayor de 3 mm indica exceso de vibrado o de acabado. El superv isor debe regi strar tambi én los punt os de interrupción, demoras u otras circunstancias anormales que hayan tenido lugar y debe pedir que se tom en muestra s adicionales

características del sistema de vacío de aire. Cuando se requiere

en estas áreas.

11.5 Precauciones especiales

inclu sión de aire para obtener resistencia a heladas, los par árnetro s de vaclo de a ire del concreto endurecido se deberán ratifi car . Si la propi edad pretendida de l sistema de huecos de aire cae por debajo de l nivel necesario, se deberán hacer cambios en los procedimi entos de vibr ación o en la cantidad o tipo de adi tivo de inclusión de aire que se esté usand o por ejempl o, di sminu ir la amplitud. La profundidad y la ubicación del acero de refuerzo se de berá verificar detrás de los vibra dores para asegurar que el re-

fuerzo no se ha movido. Cuando se emplean cimbras fijas debe hacerse una inspección del borde del pav imento al retirarl as para determinar la efec tividad de los vibradores. Si se observa segrega ción, debe hacerse alguno de los siguientes cambios a fin de evit ar su formaci ón: O acercar los vibradore s a las cimbras; O aumentar la frecuencia o amplitud de los vibradores; O dism inuir la veloc idad de avance del equipo de pavim entación .

La den sid ad del concreto fresco inmediatamente después de la

vibración se puede determinar usando calibradores nucleares (ASTM C 1040). Estos calibradores miden la densidad relativa, la cua l es el peso en estado plástico medido de modo normal (AST M C 138). Este procedimiento puede proporcionar un método útil para indicar cu ánd o se ha logrado e l grado de compactació n adec uado . Se pueden obtener result ados útiles en obras gra ndes en las que los cos tos pueden j ustificarse, con el personal de laboratorio entrenado y certificad o, instrumentos bien calibrados y una mezcla de concreto razon ablemente uniforme. La prese ncia de demasiadas cavidades en las muestras indica la necesidad de un vibrado adic ional o de un cambi o en la ubicación o espaciamiento de los vibradores. La penetración de material de la sub-base en el concreto puede ser el resultado de que los vibradores internos se hayan introd ucido demasiado o en án-

gula incorrecto.

En pavimentación con cimbra deslizante, el equ ipo se deberá mover hacia adelante tan continuamente como sea posible, es-

El superviso r debe ten er presente que las condi cione s variables de la obra, tales co mo el clim a, la velocid ad de avance, los cambios de equipo, el revenimiento, etc. , pueden determinar ciertos

pecialrnente si el tiempo atmosférico es cálido. Los retardos,

cambios en las características o la posición de los vibradores.

arranques y parad as de pavim entadora, pueden producir desgarres de la superficie y de las orillas del concreto ya co mpactado. Los desgarres se pueden extend er a una profundidad de 15 a 20 cm y dar por resultado una pérdida de compactación . La condición es causada por el desarrollo de fr icción excesiva entre la

Debe estar siempre pendi ente de la unifonnidad que queda detrás de los vibrado res. Es sabido que las irregularidades causadas por el empleo inad ecu ado de los vibradores montados en serie han producido linea s de falla que pueden derivar en grietas longitudinales.

40

Compactación del concreto ACI 309R-05

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Capítulo 12

Productos prefabricados

El método de compactacióndebe seleccionarse al iniciar el trabajo y tomandoen cuenta el uso que se va a dar al producto, la mezcladel concreto, el material de las cimbras, asi como las técnicas deproducción, de maneraque pueda diseñarse y coordinarsetoda la operación. En el capítulo 12 se reúnen los datos pertinentes para los principales productos prefabricados de concreto.

B) Mezclas fluidas con revenimiento superior a 190 mm (7.5 pulgadas) - fluyen fácilmente, y tienen un potencial para la segregación si se aplica vibración excesiva. En trabajos de e le me nto s prefabricad o s usa n do con creto fluido y autoco mpactante (SCC) puede ser necesario ajustar las proporciones de la mezcla, dentro de limites razonables, para proporcionar compatibil idad con el equipo de precolado disponible.

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12.2 Requerimientos de la mezcla

12.3 Material para cimbras

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Es importante considerar la trabajabílídad de la mezcla paraseleccionarelmétodo decompactación paraelementos prefabricados. Entrabajos de elementos prefabricados, con frecuencia se utilizan las consístencias desde plástico rígido hasta fluido:

El método de compactación debe ser compatible con el material empleado para las cimbras o moldes. Suele preferirse el acero, la madera o elconcreto reforzado. Estos materiales pueden revestirse con fibra de vidrio o algún otro material plástico para producir superficies especiales. También se ha empleado el hule.

A)Mezclasplásticas rigidas con revenimiento deentre 25 a 75 mm (1 y 3 pulgadas) - estas mezclas son cohesivasy plásticas; hasta

Se debe tener cuidado en verificar que las cimbras no se dañen durante la compactación; por ejemplo, las puntas de los vibra-

12.1 Generalidades 1

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,n as Figura 12.1 Vibrado de cimbrasempleado en la producción de vigas prefabricadas.

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Compactacióndel concreto AC1309R·05

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dores deben protegerse con hule y evitar el con tacto entre el vibrador y la cimhrn.

\2.4 Elección del método de compactación

\2.5 Métodos de colocación El método empicado para la co locació n es importante para la compactación . Para cxp ulsar la mayor cantidad posible de aire atrapado Ymantener al mínimo cl numero de hueco s en las superficie s. se recomienda que el vibrado se aplique en forma continua mientras se cuela el concr eto .

En la industria de prefabricados suele preferir se el vibrado extern o de las cimbras (véase la figura 12.1) o e l empleo de mesas vibradoras al vibrado interno. Esto s métod os proporcionilll un control mas unifomlc Y pemlit cn adoptar técnica s más económica s en la producció n diaria de unidad es similares. En los ca-

Debe evitarse dejar caer el concreto en montones intenni tentes . Las mezcladora s portátiles y los camiones mezcladores deben descargar en una banda continua directamente en la cimbra en vez de descar gar en cubet as y arrojar montones intemlitentes de

sos en que la zona por vibrar comprenda grandes masas de

concreto .

concreto que queden alejadas de los vibradores externo s. ésto s pueden completarse con vibradores internos. El apisonado es un método efectivo de comp actar concreto rígido co lado en capas delgadas. El vibrado a pres ión es adecuado para mezclas rigidas. En este caso , un volumen dado de concreto se cuela en un molde y se le aplica presión en la part e superior, al mismo tiempo que el vibrado. El método de curado puede afectar la elecc ión Yopera- ci ón de l equipo de compactación. Los vibradores externos para cimbras, cuando se someten al vapor a la humedad requieren alto costo de mantenim iento, en especial cuando son eléctricos.

Cuando se emplean mesas vibradoras o de golpeteo, debe colarse una capa unifonn e de concreto en el molde antes de poner a fun-

cionar lamesa. Cuandose fabrican losas delgadas, la cimbradebe estar llena antes de iniciar el vibrado. Cuando elespesor sea mayor de 30 cm. es mejor emplear dos capas o más. La consistencia del concreto y la superficie deseada también afectan el método que se vaya a emplear~ mientras menor sea la relación agua/material ce-

mentante (w/cm). menos profundo debe ser el espesor del colado.

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COlllpaCl:lÓ Ón del co ncre to I\ e l :\09R·05

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Capítulo 13

Concreto estructural de baja densidad 13.1 Generalidades El concreto hecho con agregados de baja densidad reduce el peso muerto, lo que da por resultado elementos estructurales y cimientos más pequeños. El concreto estructural de baja densidad proporciona mayor resistencia al fuego y como agente aislante a la transmisión del sonido y de calor.

13.2 Requerimientos de la mezcla La mayoría de los agregados gruesos estructurales de baja densidaddisponiblesen el mercado tienen t3 11131105 máximos de 13 o 19 mm. El agregado fino puede ser arena de densidad normal, o una combinación de ambas, una vez probado que el concreto satisface los requerim ientos de peso y resistencia. Para laconstrucción norm al esadecuado unrevenim iento de 5 a

7.Scm. Con revenimientos más altos, los trozos más grandes del agregado de baja densidad pueden flotar en la superficie durante el vibrado. A menudo se emplean mezclas más rígidas en trabajos de prefabricación.

El aire incluido es muy conveniente en concretos de baja densidad, ya que proporciona cohesión al mortero de manera que las partículas más gruesas tienen menos tendencia a flotar durante el vibrado.

13.3 Comportamiento del concreto estruc tural de baja densidad durante el vibrado Durante el vibrado, las burbujas de aire atrapado emergen por flotación y se disipan al igual que en el concreto de densidad normal. Sin embargo. con la inferior densidad de la mezcla, las burbujas tienen menos tendencia a flotar. Es importante vibrar el tiempo suficiente para eliminarlas burbujas, sin embargo si se vibra durantemucho tiempo, se puede perder gran parte del aire 5

Compactaci ón th:l concreto ACI 30lJ R·05

incluido y provocar la flotación de algunas partículas del agregado de baja densidad. La segregación de los componentes de cualquierconcreto durante el vibrado es causado en gran parte por las diferencias en sus densidades. Enelconcreto de densidad normal, el agregado grueso tiene unadensidadmás alta que el mortero y, por lotanto, tiende a hundirse durante el vibrado cuando sus partículas están suspendidas en el mortero. En el concreto estructuralde baja densidad (ligero) ocurre lo contrario, aunque la tendencia a flotar del agregado grueso es menorcuando el mortero contienearena fina de baja densidad.

13.4 Procedimient os y equipo para la compactación El equipo recomendado para compactar concreto de densidad normal tambi én es adecuado para el concreto de baja densidad. Al igual que en el caso del concreto de densidad normal, el concreta baja densidaddebe colarse lo más cerca posible de su posición final, para evitar segregación. No deben emplearse vibradores para mover el concreto lateralmente. con frecuencia es más útilelempleode palas para depositar o moverelconcreto. En el caso del concreto de baja densidad, debe aplicarse la mayoría de las prácticas recomendadas para vibrar concreto de densidad normal, Sin embargo, debido a la menor flotabilidad de las burbujas de aire atrapado en el concreto de baja densidad, es conveniente reducirel espesorde las capasaproximadamentea 80 % del espesor recomendado en la sección 7. 1. Es necesario que los vibradores se introduzcana distancias cortas y que penetren en la capa previamente colada. Debe darse en cada inserción el tiempo suficiente para lograrunacompactación completa; por lo general 10 segundos serán suficientes, aunquealgunas mezclas no rígidas pueden requerir algunos segundos más. Desde el punto de vista de la apariencia son objetables los huecos en la superficie de los muros. porlo que se sugiere seguir, Cil io posible, 43

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el :,¡:;uiente procedimiento: cada capa se vibra de manera normal y despw:s se revibra de inmediato antes de colar lasig.uiente. Sise deja un período de 30minutos (o lo mas largo posible) entre las operaciones de vibrado. este procedimient o puede ser muy efectivo. Como altemat iva al segundo vibrado. que puede requerir vibradores adicionales. el paleado y apisonado manual es contra la superficie de la cimbra son bastante efectivos.

13.5 Pisos Las o perac iones de compact ación y acabado deben recib ir especi al ate nción cuand o el concreto de baja den sidad se use en la con stru cc ión de pisos. Aunque la mayorí a de las recom endacione s del capítul o 10 son aplicab les, se rán de g ran ay uda algunas

Se vu elve a insistir en que el em pleo de aire incluido en la mezcla y un re venimiento mí nim o son convenientes para los pisos, pue s im piden qu e las partículas gruesas de baja de ns idad de ag regado lleguen a la su perfic ie . Se logra un a mejor compact ación arra strando el vib rador a tra vés del concreto en po sició n casi hori zontal Ycon el mismo espaciamien to emplea do para las inmersion es vert icales . El arrastre a una velocidad co nstante pro porcion a un vibrado mas uniforme que los mo vimiento s esporad icos. En vez de vibradores internos pueden emplearse reglas vibradora s para piso s delgados, siempre que no existan obstruc cione s que impid an su operación . Cuando se obse rve segregac ión puede emplearse una apisonadora de rejilla o un rodillo de malla manu ale s. para empujar los ag regados grueso s flot ant es de baja den sidad liger amente hacia

abajo de la superficie.

pr ecauci ones adiciona les .

Comp :\Clac ión del con creto ACI 3ü9R-O

o

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Capítulo 14

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Concreto de alta densidad

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14.1 Generalidades

a-

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El concreto de alta densidad hecho con agregados pesados se emplea, ante todo, en protectores contra la radiación y en contrapesos. Cuando se utilizacomoprotector contra radiaciones es esencial que sea compacto, que esté libre de huecos y grietas y que sea homogéneo.

ia

14.2 Requer imientos de la mezcla Los agregados para concreto de alta densidad que comprenden productos de hierro (densidad de 7500 a 8000 kglm'[470 a 500 lb/pie' D, escoria de alta densidad (densidad superior a 5000 kg/m' [310 lb/pie'[ ), y minerales hidratados o minerales metalíferos [densidad de3500 a 4800 kglm' [220 a 300 lb/pie' D. Estosmateriales pueden emplearseen forma individualo combinados paraobtener densidades de concreto de 2,600 hasta más de 6,100 kg/rn'. (Véase ASTM y C638) Las proporciones normales de una mezcla van de 1:6y 1:10 por masa de cemento en relación con los agregados finos y gruesos combinados. La relación w/cm (agua /material cementante) generalmente se encuentra entre 0.45 y 0.65. El asentamiento puede minimizarse por medio de un proporcionamiento adecuado y la incorporación de aditivos quimicos adecuados.

14.3 Técnicas de colocación El concreto de alta densidad se fabrica por métodos comunes de mezclado y colado, por inmersión de agregados o mediante el procedimiento de precolocación de agregados (ACI 304.3 R). Debe prestarse especial atención a las cirnbras, puesto que el concreto pesado eje rce presiones bastante mayores que el concretode densidad normal, La presión de las cimbras puede reducirse colocando el concreto en pequeñas capas de poca altura. Se debe lenercuidado a fin de evitar cargas excesivas en el equipo de manejo de concreto debido a la mayor densidad del concreto pesado. Es una práctica común reducir a la mitad las

cargas del camión mezclador y de la cubeta. .05

Compactacióndel concreto ACI 309R-OS

14.3.1 Técnicas de colocación convencionales Pueden emplearse métodos comunes de colado para concretos que contienenagregados pesados,siempre que la mezclasea trabajabley que las cimbras estén libres de piezas ahogadas. Sinembargo, este concreto presenta problemas especiales debido a la lendencia a la segregación de las particulasde agregado de alta densidad. Estasegregación es másgrande,enespecial cuando los agregados no son de granulometriao densidad uniformes, cuandoel contenido de agua excesivo o cuando el revenimiento es excesivo. El revenimiento debe, por lo general,estar entre4.0 y 7.5 cm para mezclasde agregado mineral de altadensidad. El colado y la compactación se deben controlar muy de cerca, a fin de garantizar densidad uniforme y ausencia de segregación. La vibración interna casi siemprese complementa pormedio de vibración externa. pero deben tomarse precauciones suplementarias cuando los agregados de alta densidad se rompan fácilmente. Las frecuencias de los vibradoresempleados paraconcreto normalson, en general, satisfactorias para concreto de alta densidad. No obstante, en ocasiones se haobservado quefrecuencias superiores. de alrededor de 11 ,000 vibraciones por minuto (180 Hz), junto con periodos de vibrado más cortos, reducen la tendencia a la segregación, en especial cuando se utilizan troquelados de acero u otros agregados de muy altadensidad. El potencial de sobrevibración se incrementa con el uso de agregados pesados, los cuales pueden ocasionar el asentamiento de las partículas pesadas. El radio de influencia del vibrador en el concreto de alta densidad es menor queen el concreto común, por lo que se requiere menos espaciamiento entre las inserciones.

14.3.2 Técnicas de colocación especia les Cuando no pueda evitarse la segregación, o cuando las piezas ahogadas o las restricciones no permitan un coladocomún, debe emplearse un método especial de colado, como son el de concreto agregado precolocado. 45

\) Imcyc

En el caso del método de agregado precolocado (ACI 207 .1R, AC13ú4 .1R. y 304 .3R) . los objetos ahogados como son el acero de refue rzo pesado. los tubos y los conductos, deben vibrarse

durante lacolocación delagregado para minimizar los hoyos sin rellenar. Cuando la vibración en los elementos empotrados no pueda to lerarse, el agregado debe colocarse manualmente o ser rodadohasta su posición. Debe evitarse la vibración durante el bombeo, excepto cuando se desee una superficie con acabado

fino . Hurd (1995) ind ica que las cim bras pueden vibrarse ligeramente cerca de la lechada superfic ial. En la técnica de agregado s colocados con posterioridad que se utiliza rara vez . se coloca una capa de lechada de alta densidad en la cimbra y los agregados de alta dens idad se empotran en ella.

Los agregados gruesos se trabajan en su mismo lugar pormedio de rodillado. Debe evita rse la vibració n interna, especia lmente donde la lechada contenga agregados finos de alta densidad.

Compactación del concreto ACI 309R46

o

Imcyc

Capítulo 15

Concreto autocompactante 15.1 Generalidades El concreto autocompactante (SCC: self-consolidating concrete) es unconcreto que. sin la influenciade energíaadicional de compactación, fluye y llena completamente los espacios entre el refuerzo y las cimbras únicamente bajo la influencia de su propia masa. El SCC debe ser proporcionado para que no se segregue, es decir, minimizar el agua de sangrado y la sedimenta

cióndel agregado grueso. También es común incluir huecos deaire en el SCCque incrementan la resistencia al daño porcongelación y deshielo. Una característicade la composicióndelSCC es quesiempretiene uncontenido másaltode finos, y utilizaaditivosquimicos y materiales cementantes suplementarios para controlar laconsistencia (Okamura y Ouchi 1999; Daczko y Attiogbe 2003).

\ \

II Compactación del concreto ACI 3D9R·OS

)\

47

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o

Im cyc

Capítulo 16

Control de calidad y aseguramiento de la calidad 16.1 Generalidades

capa especificado, el espaciamiento correcto de los vibradores, asl comoeltiempo de vibrado y lapenetraciónde los mismos.

Una buena compactación es el resultado de: LJ Buenas especificaciones y su puesta en vigor.

O Buendiseño relativoa lageometría y al acero de refuerzo. (J

Buen proporcionamiento de la mezcla.

O Usode equipoadecuado y mantenimiento del mismoa finde conservarlo en buenas condiciones de servicio. O Procedimientos de campo adecuados. Los trabajadores deben estar entrenados y entender por qué están compactando el concreto y las consecuencias que acarrearía hacerlo mal. O Procedimientos de control de calidad (ACI3 11.4R)realizados por el contratista. O El aseguramiento de la calidad para que el propíetario vea quese siguen los procedimientos apropiados de controlde calidad. El personalempleadodebe estar certificadoen las especialidades apropiadas y la agencia usada debe estar acreditada ante el ASTM E 329.

16.2 Estado adecuado del equipo y procedimientos Debeadmitirseque latrabajabilidaddel concreto no es constante,aunconel mejorcontrol. Las variaciones en la granulometría de los agregadosy tambiénen la consistencia debidas a la pérdida de trabajabilidad en el trayecto entre la mezcladora y la cimbra, deberán compensarse mediante ligeros cambios en el procedimiento de compactación. Debe haber suficiente flexibilidad -en el tiempo de vibrado, el espaciamiento de los vibradores y, en ocasiones, en las propiedades del vibrador- para poder ajustarse a estas condiciones cambiantes. Elrevenimiento debe ser lo más bajoposible para las condiciones de trabajo. Es esencial el empleode vibradores del tamañoapropiadoy en buenas condiciones de operación. También es irn portante para lacalidad del productofinal cumplircon el espesor de Compactación del concreto ACI3 D9R-05

Se deben tener disponibles vibradores de repuesto en el punto de colado paramantener laproducciónencaso de alguna interrupción, o cuando losque están enuso seretiren paro darles mantenimiento y hacerles reparnciones de rutina El equipo mecánico de compactación no puede operar apropiadamente si no se dispone de la energía adecuada. Con los vibradores eléctricos se espera que el voltaje varle de modo apreciable, por loque debe verificarse regularmente. Cuando se emplean vibradores neumáticos es preciso revisar con regularidad la presión del aire en el regulador, ya sea instalandoen la linea un manómetro común de carátula o mediante la inserción de un manómetro de aguja en la manguera de aire. Puesto que los vibradores intemos se utilizan en sitios húmedos (conductivos), todas las unidades eléctricas debentener conexiones a tierra. Los generadores que suministran la energla también deben estar conectados a tierra, a fin de mantener la continuidad del sistema. En Estados Unidos, los vibradores eléctricos están sujetos a las especificaciones del articulo 250-45 del National Ele ctric Code (/990) . (National Fire Protection Association 1990).

16.3 Verificación del buen funcionamiento del equipo Todas las unidades de vibrado deben revisarse antes de comenzar el trabajo, y en forma periódica durante la construcción, para garantizarque están trabajando correctamente.

16.3.1 Frecuencia de los vibradores internos El tacómetro de varilla vibratoria (véase la figura 16.1) es un dispositivo sencillo para verificar la frecuencia de los vibrado49

o

Imcyc

res internos. La frecuencia debe determinarse, bastante a menudo, cuando el vibrador esté operando en el aire; pero la más importante es la que se registra al operar dentro del concreto y éstadebe revisarse con regularidad. Dicha frecuencia puede determinarse sosteniendo el dispositivo contra el extremo posterior del vibrador, cuando éste se encuentra casi sumergido; en los vibradores neumáticos se logra sosteniendo el dispositivo contra la manguera de aire, y también es satisfactorio. Esta me-

dición debe tomarse justo antes de retirar el vibrador y el resultado siempre será la mayor velocidad que alcance el vibrador cuando operaen el concreto. El tacómetrode varillade resonancia es un instrumento máscostoso. que proporciona valoresmás exactos de la frec uencia.

16.3.2 Amplitud de los vibradores internos Laamplituddel vibrador interno varia linealmente a lo largode la cabeza, peroel valormáximo se registra en la punta. La amplitud promedio aprox imada de la mayoría de los vibradores internos al operaren elaire puedecalcularse con la fórmula que apareceen la figura A.2 del Apéndice. Con cuidado, los vibradores internosalcanzan una precisión de alredeor de 0.13 milímetros. La amplitud real también debe determinarse pormedición;sirve como comprobación de los datos del fabricante e indicasi el vi~

I

1 ,

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1

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. 02 .04 .06 . 08 , 1O . 12 . 14 (0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5) Amp litud. mm

ESCALA EN REPOS O

toou-enoo amplitud de

'.4 MM

u.055 in. ( 1.4 11m) ESCALA DUR ANT E LA VIBRAC iÓN

INSTRUCCI ONES PARASU EM PLEO: fíjese la escala del vikbrador enel pumto que se desealaampl itud,conla lineacentral "V"paralela al eje del vibrador. Al vibrar la cabeza se forma un triángu lo negro en el

vértice de la ··V". Lalecturade laesacalaen la punrta deltriángulo es la amplitud máxima(desplazamiento total de máximo a máxim.o). Una lupa manual (2 a j aumentos) mejora la precisión de la lectura. Concui-

dado, este dispositivo alcanza una precisión de a1rededpor de 0.13 milímetros

Figura 16.1

50

I aco rnen o de vanlta vibradora

FIgura 16.2 Escaladeefecto visual paramedirlaamplitud del vibrador operando en el aire

Co mpactaci ón del concreto AC I 309R-

o

Imcyc

brador trabaja en la forma correcta. Asimismo, proporciona otros datos útiles. por ejemplo: la amplitud máxima y la distri-

La frecuen cia puede definirse mediante una varill a vibradora o

un tacómetro de varilla de resonancia.

bución de la amp litud a lo largo de la cabeza. Para este fin puede emplearse una esca la de efecto visual (cuña óptica) (CRDC52 1). Vario s fabricanles de vibradores han hecho escalas en etiquetas engomadas que pued en fijarse con faci lidad en la cabeza del vibrado r (véase la fig ura 16.2.) En los vibradores eléctricos de flecha flexible y en la mayoría de los neumáticos debe efectuarse una medición cerca de la punta y otra cerca del extremo posterior de la cabeza, para obtener el promedio de las dos. En los vibradores de motor en la cabe za y de péndulo, en los cua les el excé ntrico se encuentra cerca de la pu nta, la am plitud es mayor en ésta , de crece co n rapidez hasta a lcanzar un nodo (punto de amplitud cero) cerca de l extre mo posterior, para aumentar des pués hasta un va lor relat ivam ente peq ueño en el extrem o posterior terminal. El nodo pu ed e co mprobarse y locali zar se pasando la man o sobre la superficie del vibrado r. Cuando e l nodo se encuentra a una dista ncia de men os de la quinta parte de la longitud de la cabeza de l extremo pos terior, la amplitud prom edi o puede tom arse como la mitad de la amplitud medida en la punta. Cuando e l nodo se enc uentra a mayo r dis tancia de l extremo posterior debe medirse de nuevo (quizá cerca de l ex tremo posterior). La amplitud prom edi o puede determinars e entonces como la media de las dos med idas.

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Figura J6.3 Empleo del vibrógrafo paradeterminar laamplitud de la ñecuencia de la cimbra durante el vibrado

La amp litud puede determ inarse medi ant e e l empleo de un vi · br ógrafo, El mod elo portátil que se muestra en la figura 16.3 mide con prec isión amplitudes de alrededor de 0.0 13 mm . Asimismo, registra la forma de la ond a, que suele ser importante y pro porciona la frec uencia y es portáti l.

16.3.3 Frecuencia y amp litud para vibrado externo La frecu encia y amplitud de las cimbras y mesas vibr adoras

debe determinarse en suficientes puntos para establecersu distribució n sobre la superficie.

1 Compactación del concreto ACI 309R-05

51

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Capítulo 17

Compactación de especímenes para prueba 17.1 Resistencia

como un medio para estimar la resistencia del concreto en laestructura.

Las normas de la ASTM (C31, CI92 y C 10 18) para reali zar

muestras de control para pruebas de resistencia indican:

o

Los concretos con revenimientos de más de 7.5 cm. requieren vari llado . Se prohibe el vibrado por el riesgo de

eliminar el aire incluido y ocasionar segregación.

o

Los concretos con revenimientos entr e 2.5.y 7.5 cm . pue-

dencompactarse yaseamediante varillado o porvibrado. O Los concretos con revenimientos menores de 2.5 cm. requieren vibrado.

o

o

Para concreto con contenidode agua muy bajo, se requi ere vibración por mesa externa o por medio de tablones combinada con una carga superimpuesta, o incluso apisonamiento y Para concreto que contenga fibr a de refu erzo, segú n el ASTM C 1018, se requi ere v ibración externa. No se puede consolidar el concreto con fibra s que tenga un reveni miento extremadamente bajo en los espécimenes de prueb a.

17.2 Densidad Las pruebas de densidad de concreto recién mezclado (ASTM C 138) se emplean, en gran medida, para determinar la masa del concreto por unidad de volumen, lo cual se usa para determin ar el contenido de aire y de cement o o como método para controlar la densidad del concreto estructural de baja densidad endurecído. La densidad del concreto está re lacionada estrechamente con e l contenido de aire y, por tanto, con el grado de compactación. El ASTM C 138 requiere que la com pactación se efec túe de

acuerdo con la sección 17.1 a hasta c. Para revenimientos mayores a 7.5 cm (3 pulgadas), e l procedimiento de apisonam ien-

to con varilla debe produc ir una compactación esencialmente completa, pero en el caso de revenimientos menores, el grado de compactación puedeser menor que en el caso de unaestruc-

Para vibradores interno s, ASTM espec ifica una frecuencia mínima de 7,000 vibraciones por minuto (12 0 Hz) y un diámetro de cabeza entre 20 y 40 mm (véase la figura 16.1) . El cu adro 5.1 recomienda un mín imo de 9,000 (150 Hz) vibr aciones por m i-

tura en dond e e l con creto se compacta por med io de vibrac ión. Los ci lindros conso lidados co n so brec arga usando el ASTM e 1176 tam bién han s ido usados para determinar la de nsidad de mezc las ríg ida s hasta extremadamente secas. Este método ut iliza una sobrecarga de 9.1 kg (20 libra s). Se han usado otros métodos no es ta ndar izados para co nsolidar cilin dros po r medio de eq uipo de apisonado o martillos vibratorios de

nuto para los vibradores internos en elementos delgados. Para

compactación.

mesas vibradoras se requ iere una frecuenc ia minima de 3,600

vibraciones por minuto (60 Hz), sugiriéndose frecuencias más elev adas. La intensidad y el tiempo de vibr ación para los especímenes de

laboratorio no se regulaestrechamente. Los estándares sugieren que la compactac ión se ha logrado tan pronto como la superficie

del espécimen está lisa. Puesto que la mayo ria de los especimenes de prueba se cuelan

17.3 Contenido de aire La ASTM C 231 propo rc iona los datos referentes a la compactación por rodill ado para reven imientos de 25 cm, a los 7.5 cm (3 pulgad as) por vibrac ión para rev enim iento s menores a 2.5 cm( 1 pulgada ). La ASTM C 173 proporciona datos para la compactació n sólo mediante rod illado man ual y apisonamiento.

Pud ieraser más razonable seguir los procedimientos recomen-

horizontalmente, no se igualan a los que es tán en la construcción. Si se desea igualaral concreto de laboratorio. deben seguirse procesos de compactación adecuados. Algunos prefieren emplearla resistencia de los corazones o la resistencia

aproximadamente. Condichas mezclas, la aplicaciónde presión

de los cubos extra ídos de l conc reto obtenido de la estru ctura

sobre la superficie del concreto puede no resu ltar en la compre-

Co mpactaci ón ckl concreto ACJ 309R-OS

dado s en la sección 17. 1. El emp leo de vibradores internos es sati sfactorio cuando el revenimiento es mayor de 13 mm

53

Ü Imcyc

sión de l aire esperada del sistema de vacio. El método volumétrico ASTM e 173 no está suj eto a esta limitación y puede

producirresultados más exactos aunsobre concreto extremadamente seco. La ASTM 1170 da un método para determinar la densidad de mezo c1as de concreto desde rígidas hasta extremadamente secas usando una mesa vibratoriacon una sobrecarga de 22.7 kg para compactar la muestra. El método eRDe 160 usa una sobrecarga de 12.5 kg. Estos métodos se pueden adaptar a un medidor normal de presión de aire para detenninar el contenido de airedel concreto.

17.4 Compactación de concreto muy rígido en especímenes de laboratorio En cilindros compactados con sobrecarga que se usan para la ASTM e 1176, tambi én se han usado para determin ar la densidad de mezclas desde rigidas hasta extremadamente secas. Este método emplea una sobrecarga de 9.1 kg . Otros métodos no estándar se han usado para compactar cilindros por equipo de apio sonado o mart illos vibradores de compactación. La densidad de l concreto de laboratorio es cercana a la del con-

creto estructural que representa y requerirá que se utilicen idénticas técnicas de co lado . Esto puede requerir una modifica-

ción del esfuerzo de compactación. Durante las primeras etapas de un proyecto puede ser deseab le comparar las densidade s de los cilindros con las densidades de los corazones, a fin de determinar la cantidad adecu ada de compactación que se ha de emplear.

Co mpactación del concreto ACJ3D9R-OS

54

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Imcyc

Capítulo 18

Compactación en áreas congestionadas Las áreas congestionadas son aquellas en donde el movimiento lateraldel concretorecién colocadose ve restringido o limitado. Para lograr un concretocon solidez estructural y una apariencia estéticamente agradable, debe ponerse especial atención en aquellas técnicas que permitan una compactación adecuada en áreas congestionadas.

18.1 Problemas comunes de colocación 18.1.1 Congestión del acero de refuerzo El congestionamiento ocurre en muchas formas; por ejempo, el disenoantislsmicode estructuras requiere múltiples anillos en la partesuperior e inferior de las columnas. En aquellas partes donde los requerimientos de diseno sobrepasan las consideraciones de compactación, el espaciamiento de los anillos horizontales casisiempreresulta reducido, de modo que los agregados de mayor tamaño en la mezcla ven limitados sus movimientos horizontaleshacia la carade la cimbra. El congestionamiento de acero de refuerzo también se presenta en aquellas áreas en donde hay refuerzo adicional alrededor de las aberturasen lacimbra, especialmente en secciones de muros delgados o columnas que hacen intersección con otros elementos (véase la figura 18.1).

18.1.2 Conductos eléctricos, tuberías y otros elementos ahogados Los diseñadores de instalaciones eléctricas casi siempre especifican conductos con diámetros múltiplos de 2.5a 15 cm en áreas localizadas paraalimentación eléctrica. Las forros de tuberlas y empotramientos estructurales complejos también pueden provocar barreras que afecten la colocación y compactación del concreto (veáse la figura 18.2):

Figura 18.1Congestionamiento debidoalosdetallesdelacero derefuerzo

18.1.3 Las aberturas Lasaberturasdentrode muros y losas puedencrearzonascongestionadas debidoa que el flujo del concretose veobstruidopordichas aberturas y las aberturas adyacentes en la cimbra. Esta situación puedealiviarseañadiendojuntasde construccióno añadiendo aberturas de accesodentrode las cajas de salida(véase la figura 18.3).

18.2 Técnicas de compactación La compactación en áreas congestionadas puede mejorarse poniendo especial atención a las prácticas de construcción en tres áreas especificas:

o Técnicas de colocación y compactación O Uso de aditivos químicos; y O Uso de aditivos modificados

Compactación del concreto ACI 309R-OS

55

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primera serie de accesos, éstos se cierran y los vibradores se suben a la siguiente hilerade accesos. Elaccesovisualadicional puede lograrse usando placa transparente plásticacomo una carade la címbra enaquellas áreascongestionadas. Estopermite, si es necesario, que los encargados de la colocación tomen lasmedidas necesarias para solucionar los problemas en las áreascongestionadas.

Para lograr una compactación adecuada del concreto por medio de vibración interna en áreas congestionadas, se necesita unespacio de sección transversal de 10 x 15 cm, vertical y libre de obstrucción, a fin de permitir la inserción de los vibradores. El espaciamiento horizontalde estos huecos verticales no debe exceder los 6 1cm o 1-. tl2 veces el radio de influencia indicado en el cuadro 5.1. Tampoco estas aberturas deben ser mayores a 30 cm, o 3/4 de veces el radio de influencia a partir de la cimbra. Si nopuedecontarse con tales espaciossincomprometerla integridad estructural, el ingeniero debe especificar los detalles de construcción y/o los procedimientos necesarios para lograr una compactación adecuada.

18.2.2 Uso de aditivos químicos

Fig. 18.2 Congestionamiento debido a untubo que pasa por la losa de concreto

18.2.1 Técnicas de colocación y compactación El primer principio para una buena compactación en áreas congestionadas es colocar el concreto lo más cerca posible de su posición final . En aquellas aplicaciones por medio de grua y cangilón se debe considerar el uso de tolvas y trompas de elefante. Cuando se usen bombas de concreto, la manguera de hule reforzado con alambre que se encuentra unida a la tuberia de la bombaconstituye un método excelente para llevar el concreto a su posición final. En casos extremos se recomienda el uso de una manguera plana. La manguera debe adecuarse a los espacios variables a través del acero de refuerzo. También puede cortarse para facilitar la remoción conforme avance la colocación en la cimbra. Ensecciones de muros congestionados. la provisión de accesos de colocación en un lado de la cimbra del muropermite una eompaetación adecuada. Los accesos se colocan en un patrón de red a fin de identificar las áreas congestionadas y necesitan ser aproximadamente cuadros de 60 cm. Conforme el concreto alcanza la 56

La compactación adecuada en áreas congestionadas puede mejorarse generalmente incrementando la fluidez de lamezclamediante el uso juicioso de aditivos químicos para concreto. Los aditivos químicostales como HRWRAs (Reductores de aguade alto rango) proporcíonan un concreto de alto revenimientosin alterar la relación seleccionada w/cm i.,fonnaci6n adicional acerca del uso de aditivos para lograr cuncreto fluido pueden encontrarse en el informe de ACI Comrnittee 212-3R. El uso de aditivos químicos no reemplaza los requerimientos para una buena compactaci ón por mediode vibración, tal como se señaló en el capítulo 7.

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Fig. 18.3 Lasgrandesventanasdeacceso dentrode un muro con tubos I través del acceso permiten el colado y la vibración.

Compactación del concreto ACI309R·OS

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18.2.3 Uso de aditivos modifi cad os

18.2.4 Conclusión

En aquellas situaciones en que no se pueda garantizar que la mezcla proporcionada permita el flujo a la cara de la cimbra debido a la congestión, se recomienda el uso de aditivos modificados. La mezcla modificada, que contiene agregados de un tamafto máximo reducido que pueden usarse para obtener un concreto altamente fluido o plástico, debe caer en el grupo l y 2 del cuadro 5.1 para la selección de vibradores. La mezcla modificada debe ser proporcionada a fin de que tenga una resistencia igual o mayor que la de la mezcla original.

Las técnicas discutidas anteriorme nte proporcionan al diseñador, alcontratista y alproveedor métodos que permiten mejorar la compactación a la vez que mantienen la calidad. La necesidad de un concreto fluido y de calidad es especialmente importante en aquellos casos enque existeuna muy grande congestiónyes inevitable.

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Compactación del concreto ACI 309R-OS

57

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Capítulo 19

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Referencias

1

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19.1 Normas y reportes de referencia Am erican Concrete Institute 207 .1R Mass Concrete 207.5R Roller Compac ted Mass Co ncrele 2 11.1 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete 2 11.2 Standard Practice for Selecti ng Proportions for No-S lump Concrete

(

211.3 R Guide for Selecting Proportions for No-Slump Concrete 2 12.3R Chem ical Admixtures for Concrete 233R Slag Cement in Concrete and Mortars

309-2R Identificación and Control of Visual Effec ts of Consolidat in ob Formed Conc rete Surfaces 309.3R Guide for Consolidati o n of Concrete in Congested Areas 309.5R Compaction of Roller- Compacted Concrete 311.1R . ACI Manual of Concrete Inspection (SP-2) 3 11AR Guide for Concrete !nspection 325 .IOR State-of-the-A rt Report on Roller Cornpacted Concrete Pa vernents 347

Guide to Fonnwork for Concrete

504R

Guide to Joint Sealant s for Concrete

Structures

544.1 R State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete

234R Guide for the Use of Silica Fume in Concrete 30 1

Specifications for Structural Concrete

302. 1R Guide for Concrete Floor and Slab Co nstruc tio n

303R

Guide to Cast-in-Place Architectural Concrete

A S T M International C3 1 Test

Practice for Making and Curing Concrete Specimens in the Field

C 138 Air

Test Method for Unit Weight, Yield , and Content (Gravirnetric) of Co ncrete

Practice C 143 304 . IR Guide for Use of Prep laced Aggregate Co ncre te for Structural and Mass Concrete Applica tions 304 .3R Hea vyweight Concrete: Meas uring , Mixi ng, Transport ing. and Placing. 309.1R Behavior o f Fresh Concrete Durin g Vibration

Test Method for Slump of Portland Ce rnent C oncrete

C 173

Tesl Method for Air Conten t of Freshly Mixed Conc rete by Vo lumetric Method

C 192 Test

Practice for Making and Curin g Concrete Specimens in the Laboratory

C231

Te st Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by Pressure Method

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C 637

Standard Specifi cati on for Aggre gate s for Rad iat ion-Shielding Concrete

e 638

Descriptive Nornenclature of Con tinue nts of Aggregates fo r Radiation-S hieldi ng Co ncrete,

U.S . Army Corps of Engineers U-S. Arm y Waterways Experiment Sta tion 3909 Halls Ferry Rd . Vicksburg, Miss. 39 180-6 133

C 10 18 Test Meth od for Flexural Tou ghn ess and FirSI- Crac k Strenght of Fi ber-Rei nfo rced

Altowaiji. W. A. K.; Darwin. D .: and Donahey, R. C.• 1984. "Preliminary Srudy of the Effect of Revibration on Con crete-Steel Bond Suength." I.S Repon No.

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84-2. Universüyof Kansas Center for Research. Láwrence. Kans., Nov. 29 pp.

crete

19.2 Referencias citadas

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o

Imcyc

Apéndice

Fundamentos de la vibración A.l Principios del movimiento armónico simple

A.2 Acción del vibrador rotatorio

El movim iento de un vibrador rotatorio interno para concreto es, esencialmente, un movimiento armónico caracterizado por una forma de onda sinusoidal, como se muestra en la figura A.l . (De hecho, los armónicos están a veces sobreimpuestos, pero un movimientoann6nico simple coincidede forma razonable con datos experimentales.) Esta figura muestra la trayectoria de cualquier punto en la cabeza de un vibrador en operación, y la relación entre la frecuencia, amplitud y aceleración.

La rotación del excéntrico dentro de la cabeza o caja del vibrador hace que la cabeza gire en una órbita; es decir. cualquier punto de la caja sigue una trayectoria circular, cuyo radio es la amplituddel vibrador. La figura A.2 muestra la acción de un vibrador rotatorio y proporciona losparámetros importantes: por ejemplo. lamasa, el momento excéntrico. la frecuencia. la fuerza centrífuga y la amplitud promedio calculada. La fuerza centrífuga calculada de esta manera no es estríctamente

correcta puestoquecorrespondea caso hipotético en que la cubierta del vibrador tiene amplitud cero, en tanto que el rotor (excéntrico)

f------t Trayectoria real del punto B

Desplazamiento vertical del punto B con el nemeo

B= punto al azar en el escoplo vibrador 1:: tiempode una revolucióncompleta o ciclo de vibración, en segundos n= l it'" frecuencia, ciclos de vibracióno vibraciones por segundo (Hz)

a>

--..1

l l

Aceleración g s

=

2

4K " a . donde g es 9. 810 mmlseg

9

Amolilud (desviación del punto de reposo):

2 2

,.

2

A = 4 n n a= aceteracón . mmlseg

• Cabe señalar quelaamplitud, talcomoaquí se utiliza (y enel resto de este libro).es laamplitudmáxima,queesla mitaddemáximo a máximo, oel desplazamiento empleado por algunos autores al describir vibraciones. Figura A. I. Principiosdelmovimientoarmónico simple aplicadosa un vibrador rotatorio

61

o

smcyc

w

Eje de rotación

w= peso de la cu bierta

y otra s partes inmóv iles, kg

=peso de l excéntrico , kg W " w =peso te tar de l vib rador e =excentricidad , es deci r, dis tancia w

desde el cen tro de gravedad

del e xcé ntrico a su ce ntro de rota ció n, mm

we = momento excéntrico. rnm-kq n

=frecuencia . ciclos po r seg undo ( Hz) ""

:2 2

F= - 4 :1 n e g a'

:1 n =fuerza ce ntrif. uga . kN ( (n4 -1

1

(' )

ti

1"

IO~

•

= fuerza centrifuga. ( X)

=1