Concreto Ligero.
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Tecnología de los materiales en la construcción. 2016-I...
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UNVERSDAD CATÓLCA SANTO TORBO DE MOGROVEJO FACULTAD DE NGENERA Y ARUTECTURA ESCUELA DE NGENERA CVL AMBENTAL “CONCRETO LGERO” TRABAJO FNAL DE NVESTGACÓN GRUPO “B” PROFESOR: ng. M!" An#"n$" Y%&'( C)* PRESENTADO POR: P$n!* A%+$ ,*- S( /0123 C4CLAYO3PER5
ÍNDICE Resumen………………………………………………………………………………. 1 Introducción…………………………………………………………………………… 2 CAPÍTULO I…………………………………………………………………………… I Marco teórico………………………………………………………………………….. 5 Desarrollo histórico…………………………………………………………… 5 Importancia del concreto ligero……………………………………………… 7 CAPÍTULO II…………………………………………… II………………………………………………………………… ……………………………... ………... II Concreto ligero………………………………………………………………………... 9 Conocimientos previos……………………………………………………….. 9 Definición de concreto ligero………………………………………………… 9 Clasificación del concreto ligero……………………………………………. 10 Por su peso volumétrico…………………………………………….. 10 C.L de resistencia reducida…………………………………. 10 C.L de resistencia media……………………………………. 12 C.L de resistencia estructural………………………………. estructural………………………………. 12 Por los materiales que la integran…………………………………. 13 Concretos sin finos…………………………………………... 13 Proporciones de la mezcla………………………….. 13 Materiales…………………………………………….. 15 Elaboración, protección y curado………………….. 15 Propiedades………………………………………….. 16 Concretos celulares…………………………………………. 18 Propiedades………………………………………….. 20 Concretos de agregados ligeros…………………………… 25
CAPÍTULO III…………………………………………………………………………. III Concretos de agregados ligeros…………………………………………………… 26 Generalidades……………………………………………………………….. 26 Concretos sin finos………………………………………………….. 26 Concretos con agregados de granulometría continua…………... 27 Agregados para concretos ligeros…………………………………………. 28 Tipos de agregados ligeros…………………………………………. 28 Clinker………………………………………………………… 28 Escoria espumosa…………………………………………… 28 Arcilla expandida…………………………………………….. 29 Ceniza de combustible pulverizado……………………….. 30 Vermiculita exfoliada………………………………………... 31 Perlita expandida…………………………………………….. 31 Piedra Pómez………………………………………………… 31 Propiedades del concreto con agregado ligero…………………………... 33 CAPÍTULO IV………………………………………………………………………… IV Uso y aplicaciones del concreto ligero……………………………………………. 40 Aislante térmico……………………………………………………………… 40 Estructura resistente al fuego……………………………………………… 41 Prefabricados………………………………………………………………... 42 Viviendas en concreto prefabricado……………………………….. 43 Comercio e industria………………………………………………… 43 Puentes………………………………………………………………. 43 CAPÍTULO V…………………………………………………………………………. V Obras civiles donde se empleó el concreto ligero……………………………….. 44 Proyecto del puente de Raftsundet………………………………………… 44
Plataforma de petróleo Hibernia…………………………………………… Hibernia………………… ………………………… 45 Condominios Sand Key Fase II……………………………………………. 47 Sebastien Inlet Bridge………………………………………………………. 48 Recomendaciones………………………………………………………………….. 49 Conclusiones………………………………………………………………………… 50
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RESUMEN El trabajo presentado a continuación brinda información detallada acerca de los concretos ligeros/concretos livianos/hormigones livianos (se deja a criterio suyo denominarle como desee aunque, generalmente, en el país se indica como concreto ligero); aliciente de un reducido pero importante marco teórico que describe el contexto histórico que dio lugar al origen del concreto así como la importancia que en esta radica. Se habla acerca de los distintos agregados que se pueden utilizar para la elaboración del concreto ligero, dado es el caso de la piedra pómez, arcillas expandidas, Clinker, entre otras las cuales brindan características físicas que de alguna forma las diferencian del concreto convencional. Asimismo, se da a conocer la clasificación del mismo (se hace hincapié en el concreto de agregados ligeros porque se le considera importante), sus usos y aplicaciones en el campo de la construcción. La variedad de agregados resulta muy beneficiosos dado el aumento de rendimiento debido a la reducción de peso en el concreto, específicamente en la disminución de la carga muerta en la estructura, además de una disminución en el transporte de materiales, mejor aislación acústica así como una mejor resistencia al fuego y al aislamiento térmico que la brindada por el concreto convencional.
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INTRODUCCIÓN. El hormigón/concreto es un material de construcción fornáceo o adecúo resistente (podemos darle la forma que casi deseemos con los encofrados o moldes apropiados), apto para fabricar en el mismo sitio o en industria estructuras portantes, sistemas y elementos constructivos monolíticos, a los que le confiere una extraordinaria capacidad mecánica y elevada resistencia, siempre dentro de ciertos límites y leyes. El hormigón (en Perú utilizamos el término concreto) es una mezcla que parte de un conglomerante hidráulico como el cemento, que tal como indica su nombre, debe hidratarse con agua para reaccionar y mantener unidos un conglomerado conglomerado de áridos (arena, gravilla, grava, etc.); después de fraguar y endurecer toda esa mezcla presenta un notable capacidad de aguante de cargas (Foto 1).
Al igual que los materiales pétreos, el concreto resiste muy bien a las acciones de compresión (apretar) y mal las de tracción (estirar), ya que su valor suele ser una décima parte del anterior. El concreto en masa, constituido totalmente por aquella mezcla, posee una densidad –la cual relaciona masa con volumen- de 2.3 toneladas por metro cúbico, mientras que el concreto armado (en su seno se embeben barras de acero) tiene 2.5 toneladas por metro cúbico (1), imaginando: el volumen de un cubo de hormigón en masa o de concreto armado cuyas aristas ar istas midan 1 metro pesa 2.300 0 2.500 kilogramos. La resistencia no será inferior a 125 kilopondios 1 por centímetro cuadrado, aunque aplicando el resto de los parámetros la media es 175 kp/cm 2 (2). Aunque parezca un poco engorroso, estos datos de peso específico y resistencia compresión son importantes para compararlos luego con los de concreto ligero.
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Kilopondio o kilogramo-fuerza es la unidad de f uerza en el antiguo Sistema Técnico de Unidades. Es una de las tres unidades fundamentales de este sistema; las otras dos son el metr o (longitud) y el segundo (tiempo).
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Si bien el concreto es un material moderno en su desarrollo puede considerarse muy antiguo en cuanto al inicio de su empleo. No es hasta finales del siglo XIX y principios del siglo XX, cuando comienza a generalizarse su empleo en Arquitectura, fundamentalmente fue adoptado por la nueva estética que planteaba el Movimiento Moderno. Y no es hasta la Segunda Guerra Mundial, cuando ha experimentado un sobresaliente avance tecnológico, luchando contra sus propias limitaciones derivadas de la elevada relación entre resistencia y peso, como anteriormente se ha ejemplificado. Por tanto, la preocupación por aligerar las estructuras es tan antigua como la propia arquitectura. El modo de conseguirlo se ha buscado siempre por dos caminos y casi simultáneamente: uno, a través de sistemas estructurales consonantes con el comportamiento de los materiales que lo constituyen; y el otro, mediante la elección de materiales, estructurales o no, de la máxima ligereza posible. En esa búsqueda, la generalización del empleo del concreto armado y del acero como elementos estructurales ha supuesto un gran paso adelante. Ha permitido explotar la capacidad de trabajo a tracción y compresión en las secciones de piezas estructurales, y ha posibilitado el empotramiento y consiguiente monolitismo de las mismas. Gracias a todo ello, se diseñan estructurales proporcionalmente ligeras para múltiples tipologías edificatorias. El concreto ligero puede emplearse en la constitución del sistema estructural edificatorio, y también en otros sistemas estructuralmente secundarios o en elementos constructivos para distintas unidades de obra. Digamos que el concreto ligero estructural pueden conjugarse unas características mecánicas similares a las del tradicional concreto armado, junto a una mayor ligereza propia. El restante concreto ligero que no se usa para estructuras, se definas más por su función de cerrar espacios, revestir o acabar paramentos, paramentos, etc., por su incidencia física en la confortabilidad y salubridad habitacional. El concreto ligero se utilizó ya en la antigüedad; los romanos, por ejemplo, emplearon para la realización de la cúpula del Panteón –construida en el siglo II a.C. con un diámetro aproximado de 44 m.- una argamasa conformada por piedra Pómez como árido aligerante; pero aquel no se utilizó como estructura portante hasta tiempos recientes, fundamentalmente, cuando se consiguió 3
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fabricar artificialmente, para este fin, áridos ligeros adecuados. Por tanto, el actual concreto ligero estructural como material susceptible de ser armado y constituir elementos resistentes apareció a principios del siglo en los Estados Unidos de Norteamérica y Rusia, en zonas caracterizadas por la carencia de áridos, aunque con materias que permitieron fabricar, a partir de ellas, áridos ligeros. Con los mencionados áridos, más o menos densos, y, más o menos resistentes, se empezó a conseguir por primera vez concretos ligeros que, a igualdad de resistencia, presentaban una densidad claramente menor que la del concreto normal. Posteriormente, en la Segunda Guerra Mundial se aceleró el desarrollo del concreto ligero estructural mediante investigaciones que comprendieron un gran número de áridos de tipos diversos, principalmente ligeros, pero que podríamos agrupar en áridos naturales y artificiales (obtenidos estos últimos por la transformación industrial de los primeros, fundamentalmente por el calentamiento del horno). Como ejemplo, la Alemania vencida comenzó a aprovechar las inmensas escombreras postbélicas para fabricar hormigones que eran ligeros, reconstruyéndose parcialmente de nuevo los cascotes que anteriormente fueron edificados. Frente al progresivo desarrollo alcanzado en los dos países norteamericanos, la producción y el uso del concreto ligero estructural en otros estados se ha ido imponiendo con notable retraso, y la fabricación del mismo con alta resistencia ya era posible en Europa durante la anteriormente indicada Segunda Guerra Mundial: hacia mitad de los años setenta se adoptó lentamente en la construcción del concreto ligero de gran resistencia con estructura cerrada, y hoy en día, ocupa ya un importante lugar en dicho continente: no ya como sustituto de otros materiales, sino que desde el punto de vista económico y constructivo se presentan como un material con grandes ventajas en muchos campos de utilización. En España, se tiende cada vez más a su utilización en obras que por su envergadura, tecnología y costo lo hacen adecuado y rentable.
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1. MARCO TEÓRICO. 1.1.
DESARROLLO HISTÓRICO.
Aun cuando el concreto ligero se ha refamiliarizado en últimas fechas, su uso data de épocas antiguas. Es conocido el hecho de que los romanos utilizaron agregados Pómez para la construcción de la cúpula del Panteón de Roma en el año 200 d.C. En un principio, el concreto ligero estuvo restringido al empleo de piedras volcánicas porosas cementadas con calizas. Posteriormente se desarrollaron procesos para lograr materiales porosos mediante la adición del aire o agentes espumosos y al mismo tiempo, se inició la producción de agregados artificiales expandidos. Actualmente, es común el uso de cenizas y desechos industriales procesados, como agregados para concretos ligeros. Las investigaciones en el campo de los concretos ligeros se iniciaron alrededor de 1900 con concretos aireados o celulares elaborados a base de procesos químicos. Sin embargo, la mayoría de los resultados iniciales fueron negativos. En 1924, Erikson obtuvo un concreto celular a base de sílice y cal que combinados con arcillas bituminosas dieron lugar al concreto ligero conocido como Ytong2. En 1934 se patentó en Suiza el concreto Siporex, elaborado mediante un proceso de curado a vapor ideada por Eklund. En la Unión Soviética se empezó a usar el concreto ligero espumoso en forma de unidades reforzadas durante 1938, con métodos introducidos por Kudriashoff. En Hungría, se utilizaron durante 1907 las las escorias de altos hornos como base para formar estructuras ligeras. En Alemania, Dinamarca, Gran Bretaña, Estados Unidos y Rusia, durante el periodo de 1910-1940, se desarrollaron técnicas para elaboración de concretos ligeros celulares, aireados o a base de agregados expandidos o procesados, lográndose varios tipos de concretos ligeros con resultados favorables. Después de la Segunda Guerra Mundial, la aplicación de estos materiales alcanzó un desarrollo considerable, utilizándose inclusive para la construcción de barcos. Asimismo, se desarrollaron técnicas para la utilización de cenizas de 2
El concreto celular Ytong surge de dos invenciones anteriores: (1) el tratamiento en autoclave de la mezcla de arena, cal y agua y (2) la aplicación de un agente de expansión sobre una mezcla de arena, cemento, cal y agua.
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desechos de calderas para la elaboración de agregados ligeros; últimamente últimam ente han adquirido gran importancia los procesos industriales para la expansión de minerales como perlita y vermiculita, que una vez procesados se utilizan como agregados ligeros. Conforme se extendía el uso de agregados ligeros en la construcción, se solicitaba por partes de los constructores mejores materiales, en virtud de lo cual fue necesario afinar y desarrollar aún más la tecnología de elaboración de estos concretos, a grado tal que hoy en día pueden lograse concretos de baja densidad y altas resistencias, como com o los fabricados a base de arcillas y pizarras expandidas, capaces de desarrollar resistencias de 280 a 500 Kg/cm 2, con pesos unitarios entre 1400 y 2000 Kg/m 3.
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1.2.
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IMPORTANCIA DEL CONCRETO LIGERO.
El concreto ligero, como los concretos ordinarios, es un material artificial compuesto de agregados inorgánicos, mortero y agua. A diferencia de los concretos usuales, este material es de peso reducido y por lo general de baja resistencia; sin embargo, ha encontrado amplia aplicación en muchos tipos de estructuras como casas, apartamientos, escuelas, edificios de oficinas, etc., donde no se requiere un concreto de alta resistencia. Su uso se ha difundido extensamente en la industria de la construcción de numerosos países, en virtud de los beneficios que son factibles de obtenerse con sus aplicaciones. Con el crecimiento de la industria en la construcción, después de la Segunda Guerra Mundial, hubo necesidad de incrementar el campo de los materiales de construcción y lograr paralelamente un aumento en la eficiencia del trabajo. De esta manera, materiales de desechos industriales, escoriales de altos hornos, cenizas volcánicas, minerales exfoliados, perlita, vermiculita, pómez, etc., que anteriormente no eran utilizados como materiales de construcción, adquirieron importancia con el desarrollo del concreto ligero. Asimismo, la mecanización de la industria en la construcción en base a la utilización de nuevas técnicas, como es el uso de mayores y más manejables unidades de construcción elaboradas a base de concretos ligeros, proporcionó un notable crecimiento en la eficiencia. Entre los beneficios principales que se derivan de las propiedades del concreto ligero pueden mencionarse el alto poder aislante, térmico y acústico que posee, la factibilidad de manejo como resultado de su peso reducido, la simplificación en la cimentación de estructuras cuya carga muerta total se disminuye, etc., a éstas y otras muchas ventajas debe agregarse la consecuente reducción en el coso de las obras como resultado directo de su aplicación. A raíz de su uso intensivo, se ha desarrollado multitud de investigaciones que han hecho posible la utilización de concretos ligeros estructurales y preesforzados, en acción compuesta con concretos ordinarios, diferenciando en consecuencia el empleo de este material. Para mostrar objetivamente la importancia de los concretos ligeros, cabe mencionar que mediante su uso fue posible el aumento de cuatro pisos a un edificio ya construido sin necesidad de modificar su cimentación. En la misma
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forma, después de colapso sufrido al Puente Tacoma 345, Estados Unidos, éste fue sustituido por otra estructura con más carriles de tráfico, sin necesidad de reemplazar las pilas originales.
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Fue construido en el año 1940 y fue conocido como Galloping Gertie. Noviembre de 1940: con un viento de alrededor de 65 kilómetros por hora que soplaba de manera constante, el puente comenzó a moverse peligrosamente y a oscilar c omo si se tratara de una bandera. 5 La caída de este puente es el ejemplo clásico que se emplea para explicar el fenómeno de la resonancia mecánica, que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar se somete a la acción de una fuerza periódica, cuyo período de vibración coincide con el período del propio cuerpo. 4
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2. CONCRETO LIGERO 2.1.
CONOCIMIENTOS PREVIOS.
Como ya se ha comentado anteriormente, actualmente, el concreto ligero ha avanzado tecnológicamente de manera insospechada, precisamente gracias a su empleo en elementos ligeros y resistentes, y también en elementos ligeros no estructurales y apreciables como aislantes térmicos. La capacidad de aislamiento térmico de un material constructivo aumenta a medida que disminuye su densidad, es decir, cuando tiene un gran volumen que mayormente encierra mucho aire. El concreto ordinario, si bien posee interés por su características físicas, químicas y mecánicas, no lo tiene por su capacidad aislante, fundamentalmente fundame ntalmente térmica, térmi ca, dado que, para una densidad de 2.4 Tn 6 /m3, se desprecia por una conductividad térmica o coeficiente de transmisión del calor de 1.4, que es apreciablemente alta, aunque para el aislamiento acústico acústic o la masa sea lo que predomine. De acuerdo a esto, un concreto que precise cubrir una exigencia térmica aislante, deberá confeccionarse como concreto ligero. Y una estructura de concreto ligero, sin merma de su resistencia, precisa disminuir su peso propio evidentemente; para ello deberá ejecutarse de tal manera que resulte un baja densidad, fácilmente inferior en un 30% con respecto a un hormigón ordinario, y una alta resistencia, ya que se alcanzan actualmente los 500 kp/cm 2 de aguante a compresión con una densidad de 1.7 Tn/m 3. 2.2.
DEFINICIÓN DE CONCRETO LIGERO.
Según NTC-C (2004), el concreto ligero es un concreto con peso volumétrico en estado fresco menor o igual que 19 kN/m3 (1900 kg/m3). De esta manera, la utilización de este concreto permite reducir las cargas muertas en las estructuras y, por tanto, las fuerzas sísmicas se reducen. En cuanto a las propiedades térmicas, el concreto ligero tiene bajo coeficiente de conductividad térmica en comparación con los concretos de peso normal y autocompactable, lo que permite un ahorro de energía para el usuario final, ya que la vivienda se aísla de manera más eficiente contra contr a los cambios de temperatura. En cuanto a la facilidad de colocación, la alta trabajabilidad del concreto ligero favorece las operaciones 6
Unidad de masa del Sistema Internacional, de símbolo t, que es i gual a 1 000 kilogramos.
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de colocación y elimina la utilización de vibradores, por tanto, reduce los costos de construcción. Adicionalmente, este tipo de concreto ofrece adecuadas propiedades acústicas y de resistencia al fuego. Usualmente, el tamaño máximo del agregado que se utiliza en el concreto ligero es de 10 mm. Este concreto se dosifica para proporcionar revenimientos que varían entre 14 y 18 cm y, por tanto, el concreto es apto para ser bombeable. En este concreto es difícil obtener resistencias a compresión mayores que 20 MPa (200 kg/cm2), sin que se alteren sus propiedades de rigidez y peso volumétrico, ya que en la medida que se incrementa la resistencia, sistemáticamente se incrementan el peso volumétrico y el módulo de elasticidad. Para una resistencia de 15 MPa7 (150 kg/cm2), el costo del concreto de peso ligero es alrededor de 5% mayor que el costo del concreto de peso normal (CEMEX, 2012). 2.3.
CLASIFICACIÓN DEL CONCRETO LIGERO.
Las clasificaciones comunes de los concretos ligeros se hacen en función de sus propiedades sobresalientes, de sus pesos volumétricos, de los materiales que lo integran o de sus métodos empleados en su fabricación. a) De acuerdo con sus propiedades y pesos volumétricos podemos señalar a siguiente clasificación, que refleja la importancia que se concede en algunos países al aislamiento térmico: a.1) Concretos ligeros de resistencia reducida y propiedades excepcionalmente buenas de aislamiento térmico : 280 a 800 kg/m3. Los concretos de baja densidad se utilizan principalmente como aislamiento y tienen pesos unitarios por debajo de 50 (libras por pie cúbico) (800 kg/m 3). Aun cuando sus pesos unitarios son relativamente bajos, lo normal es que sus resistencias a la compresión varíen entre 50 a 1000 psi (libras por pulgada cuadrada) (0.69 a 6.9 MPa). Los dos materiales principales que se utilizan como agregados son la perlita y la vermiculita. Los concretos de baja densidad que pesan 50 pcf (800 kg/m 3) o menos son más eficaces para suministrar aislamiento y amortiguamiento del sonido entre pisos. Estos concretos se pueden usar en combinación con 7
Megapascal es un millón de pascales. Los pascales son la unidad de presión del SI
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otros materiales en los sistemas de muros, techos y pisos, en donde resultan más ventajosos en la reducción de los costos de calefacción y enfriamiento y la misión de sonido entre pisos; en estos casos el concreto ligero es una necesidad. Estos concretos de baja densidad se pueden dividir en dos grupos, según la composición. Los concretos celulares se producen al incorporar vacíos llenos de aire en una pasta de cemento o en un mortero de cemento y arena, a través del uso de espuma preformada formada in situ . Estos concretos pueden tener pesos unitarios tan bajos como 15 pcf (240 kg/m 3). Los concretos de baja densidad con agregado se producen con agregado de perlita o vermiculita expandidas o con glóbulos de poliestireno expandido. Los pesos secados al horno van desde 15 hasta 60 pcf (240 a 960 kg/m 3). A veces, se desea incluir agregado fino de peso normal en las mezclas de baja densidad para mejorar las propiedades de flujo plástico. El uso de agregado fino de peso normal incrementará el peso unitario y la resistencia pero se limita a pesos de menos de 50 pcf (800 kg/m 3) para lograr la eficacia máxima en el aislamiento térmico deseado. Al tratar con concretos de baja densidad, suele tenerse interés en las propiedades térmicas que aumentan al disminuir el peso, pero también se debe reconocer que los valores de la resistencia disminuyen conforme el peso disminuye. La optimización de los dos aspectos es esencial al establecer los requisitos para una aplicación en particular. La resistencia a la compresión y la densidad están relacionadas en forma muy estrecha para los diversos tipos de concreto de baja densidad. Una resistencia a la compresión de 100 psi (0.69 MPa) o menos puede ser aceptable para aislar líneas subterráneas de vapor, aun cuando pueden ser necesarias resistencias hasta de 500 psi (3.5 MPa) para soportar el tránsito a pie de los trabajadores. A veces, la contracción debida al secado es un problema con los concretos de baja densidad, en especial cuando no se usan agregados gruesos.
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a.2) Concretos ligeros de resistencia media y de características adecuadas de aislamiento térmico : 800 a 1400 kg/m3 Los concretos ligeros de resistencia moderada abarcan los concretos de agregado ligero de baja densidad y estructurales, variando su resistencia a la compresión entre 1000 psi (6.9 MPa) y 2500 psi (17.3 MPa), con densidades entre 50 y 90 pcf (800 a 1440 kg/m3). Con frecuencia, el concreto ligero se usa como un sustituto completo y adecuado para el concreto de peso normal, con el fin de disminuir el peso, aunque su resistencia última a la compresión tiende a ser inferior a la de este último. El costo más elevado por yarda cúbica del concreto ligero se compensa por la reducción en cargas muertas y un incremento en la resistencia al fuego. La menor carga muerta permite una reducción en el tamaño de las cimentaciones, el número de pilotes de cimentación, así como del tamaña de los muros de cimentación, cimentaci ón, columnas, vigas y espesor del piso. Esta reducción en la masa del concreto (en volumen así como en densidad) dará por resultado ahorros en los costos que compensan con mucho el costo mayor del concreto ligero por unidad de volumen. Además, el valor como aislante del calor del concreto ligero puede bastar por sí mismo para eliminar parcialmente o por completo la necesidad de material aislante adicional. a.3) Concretos ligeros de resistencia estructural y limitadas características de aislamiento térmico : 1400 a 2100 kg/m3 Los concretos estructurales ligeros elaborados con arcilla expandida, cemento y arena, que permiten lograr dosificaciones de igual resistencia a la compresión que las obtenidas con piedra triturada o canto rodado con considerable reducción reducci ón en el peso propio lo que se traduce eventualmente event ualmente en menores costos de mantenimiento de plantas y equipos de transporte. Es práctica reconocida el empleo de concreto estructural de arcilla expandida para la construcción de elementos anti fuego. Por su parte, estudios realizados en numerosas instituciones han determinado que estos concretos son más eficientes a este respecto que los de peso normal para una misma resistencia a la acción del fuego.
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b) De acuerdo con los materiales que los integran y los métodos de fabricación, los concretos ligeros pueden clasificarse en: b.1) CONCRETOS SIN FINOS, cuya ligereza se obtiene suprimiendo el agregado fino, produciendo con ello numerosos vacíos en las partículas del agregado grueso. El concreto hecho sin finos contiene conti ene poco o nada de agregado fino, debido a que está caracterizado por poseer vacíos uniformemente distribuidos. El concreto sin finos consiste en agregado grueso y pasta de cemento. Las partículas de agregado se cubren con una pasta delgada de cemento y están en contacto punto a punto, lo cual proporciona la resistencia. La gran interconexión entre los vacíos le proporciona una baja densidad
comparada con la del concreto convencional. La estructura del concreto sin finos lo hace un material ideal para su aplicación en capas y pisos en los que se requiere drenado. El concreto sin finos no es recomendable en drenajes donde el agua es agresiva para el concreto. El agregado grueso debe ser preferentemente un material de un solo tamaño (siendo los más comunes los tamaños máximos nominales de 10 y 20 mm). Sin embargo, se ha encontrado que los agregados combinados (de 10 y 7 mm, y de 20 y 14 mm) se comportan satisfactoriamente. Debido a que se caracteriza por vacíos uniformemente distribuidos, no es conveniente para la construcción con concreto reforzado o preesforzado. b.1.1) Proporciones de la mezcla.
Generalmente, la relación cemento/agregado por volumen está en el rango de 1:6 a 1:8. Las mezclas más delgadas —las de 1:8 a 1:10— reducen la probabilidad de que los poros sean bloqueados por la pasta de 13
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cemento. De esta manera, para capas de drenaje en donde puede tolerarse una menor resistencia, es preferible 1:10. La relación agua/cemento necesita mantenerse baja —por ejemplo 0.4–0.5— para asegurar que la pasta de cemento cubra con una capa los agregados y que tenga lugar la segregación. Cabe hacer observar que un metro cúbico de concreto sin finos requiere de 1.05 m3 de agregado.
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b.1.2) Materiales.
CEMENTO. Los cementos tipo CPO Portland ordinarios son adecuados. Se requiere de un cuidado especial si son utilizados cementos del Tipo CPC (combinado para propósitos generales). AGREGADOS. Los agregados deben de cumplir con NMX-C-111 y las partículas no deben ser escamosas o excesivamente alargadas (el índice de escamosidad debe ser menor o igual a 30%). b.1.3) Elaboración, protección y curado.
El concreto sin finos se debe hacer en una mezcladora; el mezclado a mano no es recomendable. Lo mejor es mezclar primero el agua y el cemento; es decir, obtener una pasta de cemento y, posteriormente, adicionarle el agregado. El concreto sin finos debe ser compactado tan pronto haya sido colocado ya que comienza a secarse rápidamente debido a su estructura abierta. No se debe usar vibración o compactación pesada ya que no es necesaria. Asimismo, debido a su estructura abierta
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debe ser protegido del secado rápido además de que debe ser bien curado al menos durante siete días.
b.1.4) Propiedades.
b.1.4.1) RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. La resistencia es menor que en el concreto convencional y es una función de la relación agregado/cemento, la relación agua/cemento, y el grado de compactación (la densidad). Por su parte, las resistencias típicas están en el rango de 5 a 13 MPa. Una mezcla con una relación de agregado: cemento de 8:1; una relación de agua/cemento de 0.4, y una densidad de 1850 kg/m3, tiene una resistencia de aproximadamente 7.5 MPa
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b.1.4.2) CONTRACCIÓN POR SECADO. Resulta mucho más baja que en el concreto convencional; por ejemplo, en el rango de 0.0002–0.0003 micro deformaciones. b.1.4.3) PERMEABILIDAD. Su permeabilidad es alta. El agua y el aire fluyen fácilmente a través de éste; sin embargo, no se cuenta con datos cuantitativos. Tal como se hizo notar líneas arriba, es más probable que ocurran bloqueos de los poros mientras más pequeño es el tamaño del agregado. Usos. •
Estacionamientos Estacionamient os privados
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Calles con tránsito ligero
•
Banquetas, pasillos y andadores
Patios
•
•
Plazas, parques y explanadas
•
Canchas deportivas
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Zonas contiguas a albercas
Ventajas. o
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Puede ser colocado con métodos de compactación compactaci ón convencionales empleados para el concreto hidráulico Es ambientalmente amigable, ya que permite la filtración del agua pluvial
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No requiere de agregados especiales, puede ser producido en cualquier parte del país Puede ser diseñado con diferentes diferent es colores, de acuerdo a las necesidades particulares de cada cliente Evita la concentración concentración de calor Este concreto cuenta con características caracterí sticas sustentables
b.2) CONCRETOS CELULARES, producidos por la formación de burbujas gaseosas dentro de la masa fluida por la lechada o de un mortero. También se conocen como concretos aireados, espumosos o gaseosos. Las ventajas de tener materiales con baja densidad son muy numerosas. Por ejemplo, disminuyen las cargas muertas, mayor rapidez de construcción, con menores costos de transportes y acarreos. El peso que gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante en su diseño, especialmente hoy en día cuando se tiende hacia la construcción de edificaciones cada vez más altas. El uso del concreto celular ha hecho posible, en algunas ocasiones, obras que de otra forma hubieran tenido que abandonarse por razones del peso. En estructuras reticulares, los marcos deben llevar las cargas de pisos y muros; en ellos se pueden lograr considerables ahorros en su costo si se utilizan losas de entrepiso, muros divisorios y acabados exteriores en base de concreto celular. Se ha demostrado experimental y prácticamente en la industria que al emplear concreto celular en las construcciones se logran menores tiempos de ejecución que con materiales tradicionales. Por ello, muchos constructores en la actualidad están dispuestos a pagar más por unidades de concreto celular que por ladrillos comunes para ejecutar una misma área de muro. Para la mayoría de los materiales de construcción, tales como el ladrillo de barro recocido, el acarreo de los mismos queda limitado no por su volumen, sino por su peso. Con dispositivos o sistemas de acarreo diseñados convenientemente se pueden manejar en forma económica volúmenes muchos mayores de concreto celular. Una característica menos clara, pero no menos importante del concreto celular es la conductividad térmica relativamente baja que posee, la cual mejora según se reduce su densidad. En los últimos años se ha dado mayor
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importancia a la disminución en el consumo de combustible del sistema de calefacción de los edificios, siempre que se mantenga o incluso se mejore el ambiente a una temperatura confortable en su interior. Un muro sólido de concreto celular de 12 cm de espesor proporciona un aislamiento térmico aproximadamente cuatro veces superior que el de una pared de ladrillo de 23 cm de espesor. Además de sus ventajas desde el punto de vista técnico en la construcción, algunas densidades de concreto celular tienen el gran mérito de proporcionar una salida a ciertos desechos de plantas industriales; además de la agricultura, es la industria que por sí sola puede absorber los millones de toneladas de desechos industriales producidos anualmente. Se trata de concreto celular más escorias de hulla, cenizas de combustibles pulverizados y las escorias de altos hornos. En muchas regiones han comenzado a escasear en estos últimos años los agregados tradicionales del concreto común: la arena y la grava. El concreto celular puede suplir las deficiencias de dichos materiales en tales áreas. Básicamente, hay una forma para hacer el concreto de menor peso, por la inclusión de aire en su estructura. Esto, sin embargo puede lograrse de diferentes maneras: Omitiendo los finos y los granos de diámetros pequeños del agregado pétreo, con lo cual se logra el llamado concreto sin finos. Sustituyendo Sustituyen do los agregados de grava o piedra triturada por agregados con estructura celular o porosa, los cuales incluyen aire en la mezcla. Haciendo que se produzcan burbujas de aire en una lechada de cemento, de manera que al fraguar ésta quede con una estructura celular llamada concreto celular o aireado. o
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También, pueden combinarse los tres tipos de concreto para formar otros más comunes aún; por ejemplo, se puede tener un concreto sin finos cuyo agregado sea de peso ligero, al igual que un concreto aireado que contenga agregado celular.
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b.2.1) Propiedades funcionales del concreto celular. celular.
b.2.1.1) Reducción de peso (carga muerta). Las condiciones de suelo inestable generalmente limitan el uso de concreto simple o armado; al aplicar concreto celular, que es liviano, permite tener más niveles de construcción en este tipo de suelo. Nuestra experiencia recomienda que en la construcción de más de tres pisos en concreto celular se combine la estructura en concreto armado en aquellas partes donde requieran esfuerzos y los componentes no estructurales fabricarlos en concreto celular, ya sean: antepechos de balcón, bloques, fachadas, divisiones no portantes de carga, parapetos, reglas de piso, paneles, etc., esto debido que al aplicar concreto celular en zonas de soporte estructural la adición de espuma seria mínima, pues al adicionar más espuma la densidad del concreto baja y por lo tanto su resistencia. Al aplicar el sistema de concreto celular en cualquier estructura se aprecian cargas muertas lo más livianas posibles, importante en áreas de alto riesgo sísmico. Además, a la hora de una solicitación de la estructura o en un sismo, los muros que sufrieren daño y se precipitaran sobre las personas no causarían daños físicos. Otro ejemplo práctico es en la construcción de un edificio de gran altura, pues si los muros no portantes se fabrican en concreto celular, ya fueran estos paneles o bloques, podemos reducir la carga muerta de la edificación y en consecuencia, también el acero de refuerzo de los elementos estructurales y cimentación. La baja densidad del concreto celular determina el peso del material, por lo que la manejabilidad en transporte de material, acarreos, organización y colocación de paneles de mampostería determinan el tiempo de ejecución de las obras; un camión convencional puede mover unidades de bloques de arcilla o de concreto hasta cierto punto, ya que se ve limitado por el peso y no por el volumen del material a transportar. Con el concreto celular, en bloques convencionales de 400 a 800 kg/m3, se aplica la tercera parte el peso, por lo que el camión convencional que antes transportaba cierta cantidad de unidades, en concreto celular, transportará muchas más unidades; al apilar el material se ejecuta en forma más rápida, como el material de concreto celular es de poco peso
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la fabricación se realiza en placas o bloquetones, los cuales son mucho más grandes, por lo tanto la mano de obra ejecuta mucho más rápido la construcción. b.2.1.2) Velocidad e construcción. La ausencia de agregado grueso y el efecto de rodamiento producido por la espuma proporcionan una buena consistencia al concreto celular. No es necesaria la vibración, pues se vacía, y el sistema de concreto celular se distribuye uniformemente y llena todos los espacios por completo con la misma densidad en el elemento colado, permitiendo que cualquier pared de una construcción pueda ser vaciada en sitio, en molde vertical y en una sola etapa, lo cual acelera considerablemente la velocidad de construcción. Podemos afirmar que los paneles, baldosas, adoquines o cualquier estructura que sea de mampostería fabricada en concreto celular tienen mayores rendimientos que la del concreto normal. Por ejemplo, un obrero en la construcción de un muro de block de de concreto normal demora tres veces más que si lo construyera en concreto celular, además las unidades de concreto celular a colocar serán de mayor tamaño. b.2.1.3) Aislamiento térmico. Puede considerarse como el coeficiente de resistencia a la transmisión de calor. Una de las características más especiales que posee el concreto celular es el valor relativamente alto del aislamiento térmico que se hace mayor o menor en razón inversa a la densidad del material. Las oquedades llenas de aire no aumentan el peso del concreto, mientras que la conductividad total de un concreto poroso es la resultante de la conductividad térmica de la estructura de silicatos más la del aire contenido en ellos. Por esta razón, la conductividad térmica se relaciona con la densidad aparente. La trasmitancia térmica o valor “u” tiene una gran importancia práctica, pues proporciona las bases para comparar los valores efectivos de aislamiento de distintos sistemas de techos y muros utilizando diferentes materiales, así, como también para calcular las pérdidas de calor en los edificios.
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b.2.1.4) Protección contra el fuego. El objeto principal del diseño de protección contra el fuego consiste en asegurar que, una vez iniciado un incendio, la rapidez con la cual se extienda y la dirección de propagación sean tan limitados que den tiempo suficiente para par a que los ocupantes puedan escapar y el equipo de extinción de incendios actúe efectivamente evitando que el fuego alcance una magnitud que ocasione daños irreparables o que se extienda a las propiedades vecinas. Un miembro estructural en un edificio es un miembro definido tal como un muro, columna o viga. La columna trabaja como un elemento de soporte, mientras que un muro de carga sirve para el doble propósito de soportar la carga encima de éste y contra una barrera de propagación del fuego. Los edificios se clasifican de acuerdo al carácter potencial de producción de calor que poseen sus materiales constitutivos y su contenido normal. Este término se denomina “carga de fuego” y se define como la cantidad de calor en kilo caloría que se produciría con una combustión completa de cada m2 de piso, suponiendo un valor calorífico para los materiales en general de 4444 kcal/kg. Las cargas de fuego varían de 135 800 a más de 542 mil kcal/m2 la resistencia al fuego de los elementos estructurales pueden igualarse con las cargas de fuego de los edificios. El mortero concreto celular es no combustible y gran parte de su resistencia a los efectos del fuego se atribuyen a la fuerte proporción de agua que contiene en su estructura, la cual tiene que ser eliminada antes de que se presente la falla de mortero concreto celular. b.2.1.5) Propiedades acústicas. El sonido es una forma de energía y como tal se le puede medir con instrumentos físicos. El factor de reducción de sonido es la relación de la energía del sonido en su origen en la energía del mismo en cualquier otro lugar y se expresa en decibeles (dD) trasmisión del sonido a través de un muro puede ser tolerable a cierta frecuencia pero intolerante a otra. Casi todas las estructuras proporcionan un mejor aislamiento a frecuencias altas que a bajas y los mayores huecos son generalmente mejores para altas frecuencias que los muros sólidos de mismo peso, pero no son mejores para frecuencias bajas. La efectividad de los muros sólidos para 22
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reducir el sonido trasmitido es proporcional al peso del muro, es decir, entre más liviano sea un muro más propiedad acústica proporciona, teniendo en cuenta la construcción de huecos grandes y distribución uniforme de vacíos con esto se garantiza aislar las frecuencias altas y bajas. Una de las ventajas del “concreto celular absorbente” sobre materiales más densos es la absorción inherente que se proporciona en las cavidades, es decir, “el concreto celular absorbente” da un efecto de colchón de absorción del sonido, o se a un atenuante oportuno del sonido que se utiliza en muros divisorios o de fachada. b.2.1.6) Absorción del agua. Los concretos ligeros, esencialmente aquellos utilizados en bloques, son algo porosos y, por lo tanto, tiene una mayor absorción que los concretos ordinarios. Esto no se considera de gran importancia en la práctica, pues el concreto ligero que se expone a la intemperie generalmente no se usa sin una capa protectora adecuada. El concreto celular expuesto a la intemperie tiene un grado de absorción limitado en muros de más de 18 cm de espesor, ya que los espacios de aire impiden filtraciones fuertes. Sin embargo, es aconsejable el uso de un aditivo especial hidrófugo para concreto celular, el cual se adiciona en la mezcladora, logrando una capa de silicona protectora la cual impide filtraciones de agua o entrampamientos de los prefabricados a la intemperie y en contacto con el agua, cabe mencionar que el concreto celular con el uso del aditivo y en una densidad baja flota en el agua y se observa la conservación del material contra la humedad. Es posible fabricar tanques de almacenamiento de agua en concreto celular, ya sea de un espesor de más de 18 cm o con la aplicación de un hidrófugo o con el revestimiento de un pañete en la cara de contacto con el agua. b.2.1.7) Durabilidad. Se puede definir como la capacidad de un material para resistir los efectos de todos los agentes del medio que los rodea. En un material de construcción estas se pueden interpretar como los ataques químicos, los esfuerzos físicos y las acometidas mecánicas. El ataque químico generalmente se presenta como agua freática, corrosiva, particularmente 23
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sulfato, un ambiente contaminado y escurrimiento de líquidos reactivos. El concreto celular no posee una resistencia especial a estos agentes, es igual al concreto tradicional, sino que, por el contrario, por el hecho de ser en general más poroso que los concretos convencionales, es más vulnerable. Por esta razón, los concretos celulares al usarse por debajo del nivel natural del terreno deben hacerse con un aditivo hidrófugo especial para concreto celular. El ataque químico del aire no es significativo a excepción de que se produce en medios sumamente contaminados; de cualquier manera, se acostumbra proteger el concreto celular con aplanados, estucados o en alguna otra forma, por distintas razones. Un aspecto químico de la durabilidad es la estabilidad del mismo material, particularmente ante la presencia de humedad. Al trabajar concretos ligeros con escorias de hornos pueden presentar problemas graves. Los esfuerzos físicos a los cuales el concreto ligero queda expuesto son principalmente principalm ente la congelación, la contracción y los esfuerzos de temperatura; el concreto celular sufre la congelación no muestra en general daños significativos. Los esfuerzos ocasionados debido a la contracción del concreto por secado o a movimientos térmicos diferenciales entre materiales de distinta clase, o bien a otros fenómenos de naturaleza semejante no ocasionan agrietamiento en el concreto celular, esto debido a la cantidad de agua que posee y durante su fraguado es manejable el calor de hidratación. Cuando el concreto celular ya ha sido instalado se deben tomar las mismas precauciones de problemas por contracción por temperatura que las de un concreto convencional. Los daños mecánicos pueden resultar de la abrasión o impactos, pero pueden también provenir de una carga excesiva en miembros de flexión, esto se reduce o se anula utilizando fibras de polipropileno especiales para concreto celular. Un aspecto de la durabilidad que sin llegar a ser una propiedad del material en si es sin embargo de gran importancia, es el de tener cuidado de utilizar varillas con alto grado de corrosión, ya que esto ocasiona descascaramiento del concreto ligero. En conclusión el concreto celular es igual de durable, o un tanto más o menos, al concreto convencional.
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b.3) CONCRETOS DE AGREGADO LIGEROS8, obtenidos mediante la utilización de agregados o artificiales de muy bajo peso específico.
Es base a esta última clasificación podemos representar esquemáticamente en la tabla siguiente los diferentes tipos de concretos ligeros usados:
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Muchos autores consideran a los concretos si n finos dentro de la clasificación de los concret os de agregados ligeros y que de hecho son los mismos agregados los que se utilizan para su fabricación, c on la diferencia de que para lograr aún más ligereza, se suprime el agregado fino.
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3. CONCRETOS DE AGREGADOS LIGEROS 3.1.
GENERALDADES.
A diferencia de los concretos concret os celulares que obtienen su ligereza a base de formar una estructura porosa ya sea por medio de agentes químicos o agentes espumosos mezclados mecánicamente, los concretos de agregados ligeros poseen un peso volumétrico reducido por los agregados mismos que intervienen en su elaboración, los cuales en la mayoría de los casos son elementos con estructura porosa y de muy bajo peso volumétrico. Por otra parte, los elementos que integran un concreto celular están íntimamente relacionados con el fraguado del mismo, cosa que no sucede en los concretos de agregados ligeros. Aunque los procedimientos de producción de concretos de agregados ligeros y concretos ordinarios son similares, las normas y consideraciones de diseño de los concretos comunes no pueden aplicarse a aquellos ya que las propiedades de los agregados porosos son diferentes a los correspondientes para la grava o piedra triturada. Las propiedades de los concretos de agregados ligeros depende de las que poseen los agregados que los integran y los métodos de elaboración y diseño están en concordancia con el tipo específico de agregados que se use. Existen dos tipos de agregados ligeros: a) Concretos sin finos. b) Concreto con agregados de granulometría granulometrí a continua. 3.1.1. CONCRETOS SIN SIN FINOS. En los concretos sin finos los componentes únicos son cemento y agregado grueso, omitiéndose la arena con objeto de obtener vacíos en el interior de la masa. El agregado grueso puede ser arena, piedra triturada, escoria de altos hornos, piedra pómez, Clinker, arcilla expandida, ceniza procesada de combustible pulverizado, vermiculita, perlita, etc. Generalmente el peso volumétrico alcanzado es aproximadamente 60% del concreto común. El uso de concretos sin finos solo es recomendable cuando los agregados que se emplean sean altamente resistentes, sin que esta resistencia perjudique la ligereza del material. Las proporciones más usadas para este tipo de concreto son 0.33 m 3 de grava pesada o 0.28 m 3 de agregado ligero por saco de cemento.
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Con objeto de lograr que cada partícula de agregado se rodee de pasta de cemento a fin de desarrollar adherencia, es muy importante controlar en forma adecuada la proporción agua-cemento, ya que si se usa mucha agua la pasta de cemento puede asentarse y separarse del agregado; en caso de usarse poca agua no se logrará recubrir las partículas de agregado y se producirá concreto desmoronable. También es importante considerar un periodo de mezclado suficientemente largo para asegurar que el agregado recubra en su totalidad. Es recomendable mezclar inicialmente el agregado en condición húmeda con el cemento y posteriormente aplicar el resto de agua. El aislante térmico en este tipo de concreto es alrededor de 25% mayor que el obtenido en concreto denso con el mismo tipo de agregado. 3.1.2. CONCRETOS CON AGREGADOS DE GRANULOMETRÍA CONTINUA. CONTINUA. En estos concretos no se suprime la arena y todas las partículas de agregados quedan rodeadas de mortero, no existiendo, por lo tanto, espacios vacíos entre dichas partículas. Estos materiales, al igual que los concretos comunes, protegen el acero de refuerzo contra la corrosión y desarrollan resistencias considerables sin requerir buenas calidades de agregados. El cementante empleado es el Cemento Portland 910 en la mayoría de casos. Los agregados pueden ser los mismos mencionados anteriormente para concretos sin finos y en cada caso se obtendrá un tipo de concreto diferente con resistencias y pesos volumétricos distintos que dependerán primordialmente del agregado empleado. Estos concretos son los más adecuados para usarse con carácter estructural ya sea simplemente reforzado o preesforzado, ya que pueden llegar a desarrollar resistencias hasta de 500 Kg/cm 2 con pesos volumétricos de 2000 Kg/m 3.
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Cemento compuesto de una mezcla de cali za y arcilla, que fragua muy despacio y es mu y resistente; al secarse adquiere un color semejante al de l a piedra de las canteras inglesas de Portland. 10 La invención del cemento portland se atribuye a un constructor inglés llamado Joseph Aspdin.
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3.2.
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AGREGADOS PARA CONCRETOS LGEROS.
Los agregados usados para concretos ligeros pueden ser naturales o artificiales. En la mayoría de los casos estos agregados son inorgánicos, porosos y de muy bajo peso volumétrico. Las propiedades físicas de estos materiales, como son su peso específico, peso volumétrico, densidad, compacidad, porosidad, contenido de agua, capacidad de absorción, resistencia, etc., se determina con los procedimientos convencionales usados en agregados para concretos densos. Cuando se trata de elaborar un concreto ligero con un tipo específico de agregado poroso, es necesario hacer estas determinaciones ya que en cada caso específico las propiedades de los materiales son distintos, aun tratándose del mismo tipo de agregado. 3.2.1. TIPOS DE AGREGADOS LIGEROS. LIGEROS. 3.2.1.1. Clinker. Los agregados de Clinker son de origen mineral y contienen carbón, calcita, caolín y piritas. Su uso se inició a principios de siglo en Inglaterra. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, sobre todo cuando es producto residual de hornos con alta temperatura de combustión y cuando no contiene material combustible, ya que el carbón parcialmente quemado que contenga hace que el agregado se expanda al entrar en contacto con el cemento, disminuyéndose la resistencia del concreto y aumentando los cambios de volumen por contracción o humedad. Por esta razón la cantidad de material combustible es conveniente que no exceda de 10 %. Cuando se usa agregado de este tipo es recomendable proveer suficiente protección al refuerzo, ya que el contenido de sulfuro que posee puede ser desfavorable para efectos de corrosión en caso de estar en contacto con la humedad ambiente. Cuando se tiene alto contenido de sulfuro es preferible no usar el Clinker como agregado para concretos reforzados. 3.2.1.2. Escoria Espumosa. Se obtiene mediante el enfriamiento acelerado de la escoria líquida producto de altos hornos de hierro, utilizando una cantidad limitada de agua. La estructura porosa a través de este procedimiento es similar a la de la piedra pómez. Cuando el enfriamiento se efectúa con demasiada cantidad de agua la escoria 28
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que se obtiene es granulada y no apta para concreto ligero. Aunque el proceso descrito es el que básicamente se utiliza para la elaboración de escoria espumosa, existen otros procedimientos más elaborados y completos que se derivan del anterior y que tienen distintos tipos de material. Sin embargo, independientemente del proceso utilizado, el producto final debe ser triturado y tamizado para poder utilizarse como agregado. Una propiedad importante de algunas escorias espumosas es su acción cementante desarrollada al entrar en contacto con cal o cemento Portland y mediante la cual se logra aumentar la resistencia esperada en el concreto. Primordialmente las escorias espumosas se usan como agregados para bloques de concreto y plantillas para techos, también se ha encontrado aplicación en la fabricación de unidades reforzadas precoladas para casas y edificios. Como concreto colado en obra también ha tenido bastante aceptación, sobretodo porque la contradicción por secado y el movimiento de humedad son satisfactorios sin necesidad de un curado en autoclave. 3.2.1.3. Arcilla expandida. Cuando se somete algunos tipos de arcillas y pizarras a un calentamiento rápido a altas temperaturas hasta llegar al estado plástico, incrementan 5 o 6 veces su volumen debido a la formación de gases originados por la reacción de sulfatos y carbonatos al descomponer los compuestos orgánicos. La estructura celular formada se mantiene al enfriarse y queda constituida por pequeñas celdas separadas por material vitrificado. El producto obtenido es necesario someterlo a trituración y graduación para poder utilizarlo como agregado; algunas veces, mediante procesos especiales como son los hornos rotatorios, el material que se produce puede presentar una estructura adecuada para usarse directamente en los concretos. Los diferentes procedimientos patentados en Europa y Estados Unidos para la fabricación de arcillas expandidas datan de 1920 y en cada caso el producto recibe nombres distintos como Haydita, Rocklita, Lytag, Leca, etc.
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Como sucede con otros concretos ligeros, el hecho a base de arcilla o pizarra expandida desarrolla resistencias que dependen no solo de la resistencia del agregado fino sino de su compactación, que a su vez depende de la forma y granulometría del mismo. Con una cuidadosa graduación y una buena compactación, pueden obtenerse resistencias a la compresión bastante buenas, aun usando los agregados más ligeros a base de arcillas expandidas. 3.2.1.4. Concreciones de ceniza de combustible pulverizado. Las plantas termoeléctricas para generar energía que queman combustible pulverizad dejan como residuo cenizas que pueden usarse como agregado ligero. Estas cenizas se procesan a altas temperaturas en donde por medio de fusión incipiente logran formar correcciones esféricas porosas de considerable resistencia. Pueden obtenerse en tamaño grande, mediano o arenas finas. Empezó usarse en 1946 con un proceso ideado por Leftwich que mezclaba Clinker, escoria y ceniza de combustible pulverizado. Actualmente Actualment e los métodos de obtención son más elaborados y efectivos logrando procesar cenizas que producen concretos de 1600 a 1750 Kg/cm3 con alta resistencia para usarse en miembros estructurales de concreto reforzado. En virtud de que las concreciones que se obtienen de cenizas de combustible pulverizado son en forma de partículas esféricas, es factible utilizarlas en la elaboración de concretos sin finos que inclusive pueden colarse en obra. Por lo general, en estos casos se emplean para la fabricación de losas para muros o techos o como plantillas. El aislamiento térmico que posee es 50% mejor que el del concreto normal denso, aumentándose este si se usa una mezcla sin finos. La contracción por secado y los movimientos de humedad observados para los concretos elaborados con este material son similares a los del concreto de arcilla expandida. Una observación importante que se debe hacer es que para los concretos obtenidos a base de concreciones de cenizas de combustible pulverizado presenten calidades satisfactorias, debe tenerse cuidado con los porcentajes de combustible no quemado y los 30
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porcentajes de sulfatos, los cuales deben reducirse al mínimo mediante la inclusión de aire durante el proceso de fusión. 3.2.1.5. Vermiculita exfoliada. Es una especie de mica con alto contenido de Magnesio que se expande rápidamente al aplicarse el calor, formando una estructura escamosa laminar compuesta de partículas blandas y frágiles. El peso volumétrico del producto obtenido es del orden de 65 a 190 Kg/m 3. Las aplicaciones principales son en enyesados y como relleno en cavidades para dar un aislamiento térmico mayor. También se usa en acabados de concreto ligero para aislamiento y en bloques y losas de concretos. 3.2.1.6. Perlita expandida. Es de origen volcánico producto de un enfriamiento rápido de la lava, es de aspecto vidrioso por su alto contenido de sílice. Cuando se calienta rápidamente hasta el punto de fusión, se expande para formar un material poroso poros o muy ligero con peso volumétrico de 90 a 240 Kg/m 3. Su uso más generalizado es en enyesados, acabados, plantillas y bloques divisorios. La resistencia obtenida en los concretos elaborados a base de perlita es sumamente baja, por lo que no se recomienda para la fabricación de concreto reforzado. 3.2.1.7. Pómez. La piedra pómez es un tipo de lava volcánica ligera, de gran porosidad y estructura vidriosa. Posee un alto contenido de sílice y bajo contenido de calcio y magnesio. Su porosidad se debe a escape de gases durante el enfriamiento de la lava. La resistencia de las partículas es baja y su absorción es considerablemente alta. En virtud de que el agregado pómez está generalmente mezclado con polvo volcánico y arcilla, después de la trituración y antes de ser usado es necesario cribarlo y lavarlo para remover las partículas extrañas que contenga. Puede someterse a calentamiento hasta su punto de fusión incipiente con objeto de obtener un material más resistente y de mejores características físicas.
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Los rangos típicos de densidad de concretos hechos con diferentes agregados ligeros, basados sobretodo en la clasificación ACI 11, se muestran en la figura 18.1. En las reglas de la ASTM C330-82 a, C 331-81 y C 332-83 y en BS 3797: Parte 2: 1976 se prescriben algunos requerimientos generales para los agregados ligeros.
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El American Concrete Institute o Instituto Americano del Concreto es una organización de los Estados Unidos de América que desarrolla estándares, n ormas y recomendaciones técnicas con referencia al hormigón reforzado
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3.3.
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PROPIEDADES DEL CONCRETO CON AGREGADO LIGERO.
Los diferentes tipos de agregados ligeros disponibles permiten que el concreto tenga un rango de densidad de un poco más de 300 a 1850 Kg/m 3 (20 a 115 lb/ft3), con un rango correspondiente de resistencia de 0.3 y 40 MPa (50 a 6000 lb/in2) y algunas veces más alto. Las resistencias hasta de 60 MPa (9000 lb/in 2) se obtienen con un contenido de cemento muy alto [560 Kg/m 3 (950 lb/yd 3)]. Por lo general, con agregado ligero, el contenido de cemento varía desde lo mismo que con agregado de peso normal, al 70% más para la misma resistencia del concreto. Los agregados ligeros, aunque similares en apariencia, producen concretos cuyas propiedades varían considerablemente por lo que se requiere un control cuidadoso en el desempeño de cada nuevo agregado. Es difícil clasificar el concreto de acuerdo con el tipo de agregado usado de cada nuevo agregado, el contenido de cemento, la relación agua-cemento y el grado de compactación. Las propiedades típicas se enlistan en la tabla 18.1, y la conductividad térmica como se muestra como una función de la densidad en la figura 18.2. Los requerimientos de graduación para el agregado fino y grueso se presentan en las tablas 18.2 a 18.4. La adaptabilidad de un concreto ligero está regida por las propiedades deseadas: la densidad, el costo, la resistencia y la conductividad térmica. La baja conductividad térmica del concreto de agregado ligero es ventajoso cuando se requiere un muy buen aislamiento, pero la misma propiedad causa una elevación de temperaturas en las condiciones de curado en masa, lo que es importante por la posibilidad de agrietamiento térmico temprano. Otras propiedades que se consideran son la manejabilidad, la absorción, la contracción por secado y el movimiento de la humedad. Para una manejabilidad igual (fácil compactación), el concreto de agregado ligero muestra menor revenimiento y un factor de compactación más bajo que el concreto de peso normal, porque la acción de la gravedad es menor en el caso del material ligero. Un riesgo consecuente es que si se usa una manejabilidad mayor, hay mayor tendencia a la segregación. segregación.
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La naturaleza porosa de los agregados ligeros significa que tienen una absorción de agua más alta y más rápida. Así, cuando el agregado está seco en el momento de mezclar, absorbe agua rápidamente y la manejabilidad disminuye de inmediato. Una solución consiste en mezclar el agregado con al menos la mitad del agua de la mezcla antes de agregar el cemento, sabiendo que puede calcularse la absorción del agua y, la relación agua/cemento efectiva. Sin embargo, tal procedimiento causará que se eleve la densidad del concreto y que falle el aislante térmico. Para subsanar estas desventajas se puede hacer el agregado resistente al agua mediante un recubrimiento de bitumen, usando un proceso especial, aunque esto rara veces se hace. Las mezclas de agregado ligero son propensas a la aspereza, pero ésta se puede reducir con el arrastre del aire: el requerimiento de agua se reduce así como la tendencia a la segregación y el drenado. Por lo común, los contenidos totales de aire por volumen son: de 4 a 8 % por 20 mm (3/4 in), tamaño máximo del agregado, y 5 a 9 % por 10 mm (3/8 in), tamaño máximo del agregado. Los contenidos de aire en exceso de estos valores reducen la resistencia masiva alrededor de 1 MPa (150 lb/in 2) por cada punto del porcentaje adicional del aire.
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El uso de agregados finos de peso ligero, así como el del agregado grueso de peso ligero, agrava el problema de manejabilidad baja. Por tanto, es preferible emplear agregados finos de peso normal con agregados gruesos de peso ligero. A tal concreto se le llama concreto de peso semiligero (o concreto de arena de peso ligero) y, por supuesto, su densidad y conductividad térmica son más altas cuando se usa agregado completamente de peso ligero. Generalmente, para una misma manejabilidad el concreto de peso ligero requiere de 12 a 14 % menos de agua de mezcla que el concreto de agregado de peso ligero. El módulo de elasticidad de concreto de peso semiligero es más alto y su contracción por fraguado más baja que cuando se usa agregado de peso completamente ligero.
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Debemos notar que la sustitución parcial del agregado fino por agregados finos de peso normal también es posible. En cualquier caso, la sustitución debe hacerse en volúmenes iguales. Cuando se usa un agregado ligero en concreto reforzado, se debe tener especial cuidado en proteger el refuerzo de la corrosión por la profundidad de carbonatación, es decir, la profundidad dentro de la cual puede ocurrir la corrosión en condiciones adecuadas, pueden ser hasta dos veces más que con el agregado normal. El comportamiento de agregados diferentes varía ero generalmente, con agregado ligero, es deseable un recubrimiento adicional de 10 mm al refuerzo.
Alternativamente el uso de una capa de enlucido para el refuerzo con mortero es útil. En el caso de los agregados de escoria vítrea, hay un peligro adicional debido a las presencia de azufre en el agregado, por lo que es necesaria la protección del acero; aunque el uso de este agregado no es común. Todos los concretos hechos con agregados ligeros exhiben un movimiento de humedad más alto, que en el caso del concreto de peso normal. En la tabla 18.5 se muestra que el coeficiente de expansión térmica del concreto con agregado ligero es por lo general más bajo que el del concreto de peso normal. Esto puede crear algunos problemas cuando los concretos de agregado ligero y los concretos ordinarios se usan unos a lado de otro pero, por otra parte, 37
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los miembros del concreto de agregado ligero tiene una tendencia más baja a alabearse o a combarse debido a gradientes diferenciales de temperatura.
Algunas otras propiedades de los concretos de agregados ligeros al ser comparados con los concretos de peso normal pueden resultar interesantes: a) Para la misma resistencia, resiste ncia, el módulo de elasticidad es más bajo de 24 a 50 %, por tanto, las deflexiones son mayores. b) La resistencia al congelamiento y al deshielo es mayor debido a la mayor porosidad del agregado ligero, siempre que el agregado no esté saturado antes de mezclar. c) La resistencia al fuego es mayor, ya que los agregados ligeros son menos propensos propensos a astillarse; el concreto también pierde menor resistencia con una elevación en la temperatura. d) El concreto ligero es más fácil de cortar o de tener adminículos agregados. e) Para la misma resistencia compresiva, la resistencia al corte disminuye disminuye de 15 a 25 %, y la resistencia a la adherencia es menor de 20 a 50 %. Estas diferencias deben tenerse en cuenta en el diseño de vigas de concreto reforzado. f) La capacidad de deformación deformaci ón a la tensión es de aproximadament aproximadamentee 50% 50% que el concreto de peso normal. Así, la capacidad de resistir el movimiento, por ejemplo, el debido a gradientes de temperatura interna, es mayor para el concreto ligero.
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g) Para la misma resistencia del flujo plástico del concreto de agregado ligero es casi el mismo que el del concreto de peso normal.
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4. USO Y APLICACIONES DEL CONCRETO LIGERO. Las aplicaciones que se le pueden dar al concreto ligero se basan exclusivamente en el diseño que se le dé, además de los agregados escogidos para la elaboración del mismo. El concreto ligero es ideal para la construcción de elementos secundarios en edificios o viviendas, que requieren de ser ligeros a fin de reducir las cargas muertas; para colar elementos de rellenos que no soporten cargas estructurales; para la construcción de vivienda con características de aislante térmico. Entre las aplicaciones y usos más importantes para el concreto ligero podemos resaltar las siguientes: Concreto estructural: Losas y muros de mampostería. mamposterí a. Construcción de bloques bloques de mampostería. mampostería. Ductos de ventilación. Vigas y paneles sísmicos. Puentes. Muros divisorios. nivelación de losas y pisos. Capa de nivelación para nivelar y como aislante. Rellenos para 4.1. AISLANTE TÉRMICO.
Un aislante térmico es un material usado en la construcción y caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura. El mejor aislante térmico térm ico es el vacío, pero debido a la gran dificultad para obtener obtene r y mantener condiciones de vacío, éste se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza aire, que gracias a su baja conductividad térmica y un bajo coeficiente de absorción de la radiación, constituye un elemento muy resistente al paso del calor. Sim embargo, el fenómeno de convección que se origina en las cámaras de aire aumenta sensiblemente su capacidad de transferencia térmica. Por esta razón se utiliza como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas más o menos
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estancas. Aunque la mayoría de los casos el gas encerrado es aire común, e aislantes de celda cerrada (formados por burbujas no comunicados entre sí, como el caso del poliuretano proyectado9, el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado. Una de las características del concreto ligero es el valor alto de aislamiento térmico, el cual aumenta o disminuye en relación inversa con la densidad del material. La conductividad es la característica por la cual el calor pasa de un material a otro cuando están en contacto entre sí, sabemos que el aire es un mal conductor de calor, por lo tanto los concretos ligeros, que son porosos por excelencia lo cual indica que encierran cantidades considerables de aire, los convierte en buenos aislantes térmicos. 4.2.
ESTRUCTURA RESISTENTE AL FUEGO.
Con el propósito de salvaguardar la vida y la protección de la propiedad, los códigos de la construcción requieren que sea considerado en el diseño de cualquier edificio la resistencia al fuego. La resistencia al fuego se define como el tiempo durante el cual el muro de concreto es capaz de constituir una pantalla contra las llamas y los humos, sin sobrepasar la temperatura superficial de la cara no expuesta, de 150°C. El grado de resistencia al fuego depende directamente del tipo de material a emplear para la elaboración del elemento concreto, tipo de ocupación, tamaño del edificio. El concreto ligero tiene la característica de resistir mucho mejor y de conservar sus cualidades en presencia del fuego comparado con el concreto convencional. Esta característica del concreto ligero se debe a los siguientes factores: •
Durante el proceso proceso de fabricación de los agregados ligeros como la piedra pómez, escoria volcánica, arcillas expandidas, entre otras, estas pasan por altas temperaturas lo cual comparado con un incendio es supremamente mayor, esto lo convierte en un material más estable comparado con la mayoría de agregados.
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El agregado ligero tiene un bajo coeficiente de expansión expansión y un bajo módulo de elasticidad comparado con el concreto convencional.
Actualmente existe una gran variedad de tipos de recubrimiento de concreto ligero, los cuales por sus buenas propiedades de aislante térmico proporcionan una protección eficiente. Tal es el caso de los bloques y losas de concreto que emplean agregados como la escoria espumosa, las arcillas expandidas, las cenizas sintetizadas de combustible en polvo o bien de losas de hormigón aireado. 4.3.
PREFABRICADOS (BLOQUES).
Los prefabricados de concreto son elementos compuestos de concreto, realizados en una fábrica o complejo industrial industri al sobre el terreno y, posteriormente, poster iormente, en su posición final. Los productos prefabricados de concreto son ampliamente conocidos y utilizados, vienen en todo tipo de diseño para utilizar. Esto tuvo gran éxito al eliminar de la obra gran parte de las complejas operaciones de construcción, ya que en la obra las condiciones de trabajo no son siempre fáciles de controlar, mientras que en la fábrica se pueden evitar serios problemas como condiciones climáticas y mano de obra especializada, además de verificar un correcto control de calidad del concreto y su método de elaboración. El uso más común de prefabricados del concreto con agregados de peso ligero y del concreto aireado es en forma de bloques de mampostería utilizados para la construcción de muros de carga y sin carga o muros divisorios. En muchos países estos bloques son utilizados desde hace mucho tiempo, en áreas donde los materiales como ladrillos de arcillas y madera no son fáciles de conseguir, esto no quiere decir que estos bloques sean sustitutos de estos materiales. Tienen sus propias cualidades importantes, principalmente porque cambian la ligereza y la baja conductividad térmica con propiedades funcionales normales. Con el fin de aligerar más el peso de los bloques en la construcción se permite extraer parte de su núcleo.
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4.3.1. Viviendas en concreto prefabricado. prefabricado. La caja que compone una casa puede estar fabricada completamente con elementos de concreto prefabricado, con los diferentes bloques se puede armar el espacio, este tipo de viviendas fue muy utilizado en Alemania, y otros países europeos, ya que es una forma rápida, segura y barata de construir. En la situación actual de la vivienda, tales componentes prefabricados especialmente elementos del sistema de pared (concreto celular), el techo y las placas para divisiones en las viviendas y las escaleras se utilizan bastante. 4.3.2. Comercio e industria. industria. En la construcción de edificios comerciales, especialmente en edificio industriales, bodegas, polígonos y también edificios de oficinas, el uso de componentes prefabricados es muy utilizado. 4.3.3. Puentes. El concreto prefabricado ofrece múltiples alternativas para la construcción de puentes desde los pequeños puentes para peatones y ciclistas que a menudo se instalan completamente terminadas las piezas. Hasta puentes más complejos donde se van instalando piezas prefabricadas con las cuales se arma el puente.
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5. OBRAS CIVILES DONDE SE EMPLEÓ EL CONCRETO LIGERO. LIGERO. 5.1.
PROYECTO DEL PUENTE DE RAFTSUNDET.
El puente Raftsundet se encuentra localizado en el norte de Noruega al norte del círculo polar Ártico, el puente cruza una de las principales rutas de transporte marítimo entre dos islas de Lofoten, este tiene una longitud total de 711 m con un tramo principal de 298 m.
Fue el tramo de concreto tipo cantiléver más largo del mundo cuando éstos fueron unidos en Junio 24 de 1998. El puente fue abierto al tráfico el 6 de Noviembre del mismo año.
La estructura se encuentra expuestas a ráfagas de viento de casi 60 m/s. Además le rodea una topografía de altas montañas superando los 1000 m.s.n.m 44
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y las fluctuaciones de viento crea fuerzas de gran magnitud en el puente, afectando sobre todo a las columnas y vigas. Por tal motivo se utilizó concreto ligero con alto desempeño en el tramo principal el cual poseía una densidad endurecida de 1975 Kg/m 3 y resistencia a la compresión compresi ón a los 28 días de 60 MPa. El resto de la superestructura y columnas fueron construidas con concreto de densidad de 2400 Kg/m 3 y resistencia a los 28 días superior a 65 MPa.
El puente fue construido con elementos post-tensados, los cuales fueron colados in situ. La sección del cajón está apoyada en tres filas de columnas rectangulares rect angulares que proporcionan una altura libre de 46 m. Los cuatro tramos tienen 86, 202, 298 y 125 m de longitud, respectivamente. Todo concreto para el proyecto fue elaborado en plantas situadas en una pequeña aldea a unos 20 Km al oeste del puente, y fueron transportados en camiones mezcladores al sitio. 5.2.
PLATAFORMA DE PETRÓLEO HIBERNIA.
El campo petrolero de Hibernia se encuentra a unos 315 Km al sureste de St. John’s, Terranova, Canadá. Una plataforma mar adentro se consideró necesario para aprovechar el recurso petrolero.
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La base estructural de la plataforma tenía que soportar el hielo y deshielo, la abrasión, la acción del viento y las olas, y al ataque químico. Además, la gigantesca estructura estaba obligada a flotar, ser remolcado al sitio, y después de ser colocado, debía resistir el impacto de 5.5 millones de toneladas de témpano de hielo. Pesando más de 1.2 millones de toneladas, Hibernia Offshore Platform es la estructura flotante más grande que se ha construido en Norteamérica.
Para satisfacer los requisitos de construcción, producción y colocación del concreto, durabilidad, una densidad normal fue originalmente especificado para este proyecto, además de las características listadas a continuación:
Alta resistencia. resistencia. Alto módulo de elasticidad. elasticida d. Alta resistencia resistenci a a la tracción. Alta resistencia resistenci a a la congelación. Alta resistencia resistenci a a la congelación y descongelación. descongelació n. Alta trabajabilidad trabajabilid ad y revenimiento revenimient o sin segregación. Baja permeabilidad.
Para mejorar la capacidad de frotar de la estructura, posteriormente posteri ormente se determinó que una reducción de aproximadamente aproximadament e el 10% en la densidad densidad del concreto concret o sería una ventaja. Se buscaba reducir el peso original. Para resistencia, durabilidad y procesos constructivos del diseño original. Para lograr estos objetivos, se vio
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necesario sustituir aproximadamente el 50% en volumen de los agregados de densidad normal por agregados ligeros de alta calidad.
5.3.
CONDOMINIOS SAND KEY FASE II.
El concreto ligero de alto desempeño es utilizado cada vez más en edificios para oficinas y residenciales para así lograr luces mayores. Los Condominios Sand Key se encuentran cerca de Trampa, Florida, USA. Este proyecto de 14 niveles está construido en un marco de concreto post-tensado.
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Las especificaciones del proyecto piden resistencia a compresión a los 28 días de 62 MPa con un eso unitario de 1760 Kg/m 3 para las losas. Los resultados en los ensayos arrojan resistencias promedio mayores a 82.75 MPa. Todo el concreto ligero de alto desempeño fue colocado mediante bombeo con un tubo de 5 pulgadas (125 mm). 5.4.
SEBASTIEN INLET BRIDGE.
El puente de entrada Sebastián es un gran puente de arco de concreto. Se extiende por la desembocadura del río indio que también se conoce como la ensenada de Sebastián. Se conecta la corretera estatal A1A en el Condado de Indian River Florida, a la carretera estatal A1A en Brevard Country, Florida. El puente fue construido por los Hermanos Cleary Construction Company, W. Palm Beach, FL y fue terminado en 1965. El puente tiene una longitud total de 1548 metros con un vano principal de 180 pies. El gálibo vertical es de 37 pies. El tramo intermedio fue construido con concreto ligero el cual lo examinó luego de 30 años que no pasaba con los tramos adyacentes que fueron construidos con hormigón normal.
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RECOMENDACIONES Para la ejecución de obras que estén constituidas de concreto ligero se deben tener en cuenta los siguientes parámetros: •
Al momento de establecer las especificaciones especific aciones del concreto, tener en cuenta las consideraciones relativas a la durabilidad de las estructuras consignadas en la Norma Colombiana para Construcciones Sismoresistentes NSR – 10 y prácticas recomendadas por el American Concrete Institute ACI.
Cumplir las prácticas y recomendaciones existentes para los procedimientos de colocación, vibrado, manejo, protección y curado.
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La adición en obra de cemento, agua o aditivo alterará el diseño afectando la calidad del concreto producido. Garantizar el sellado de formaletas y el uso de materiales materiales que eviten deformaciones con el fin de disminuir desperdicios. No se debe utilizar para concretos en piso industrial o pisos en los cuales se aplica endurecedor como acabado. El concreto debe ser colocado máximo 45 minutos después después de la llegada a la obra, a no ser que alguna característica especial permita lo contrario. La descarga del concreto debe ser tan cerca como sea posible a su posición final, teniendo en cuenta que la caída libre máxima permisible es de 1,20 m. Cuando se supere esta distancia debe proveerse algún mecanismo que atenúe la caída libre y la segregación del concreto. La toma del asentamiento debe ser realizada antes de 30 minutos contados después de recibido el concreto en la obra. Cumplir con las normas técnicas existentes para la evaluación de la calidad de los concretos.
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CONCLUSIONES Una característica característic a muy importante es el peso volumétrico fresco del concreto ligero, el cuales un 68.88% menos pesado que el concreto natural. La relación de agua/cemento es menor para los concretos ligeros que para los concretos naturales. Los concretos ligeros pueden ser usados como concretos de clase II, que lo convierte en un concreto con una calidad de aplicaciones nada despreciables. El consumo de cemento es mayor para los concretos ligeros que para los concretos naturales. elastici dad de los concretos ligeros son más bajos que Los módulos de elasticidad los de los concretos naturales. Las deformaciones son más pequeñas para los concretos ligeros que los concretos naturales. Los concretos ligeros no presentan contracción por retracción significante, la máxima contracción se da en el concreto mezclado con cascarilla de arroz y es de 1.5%. La causa de que estos concretos sean ligeros se debe a su baja densidad lograda por la incorporación incorporac ión de aire por medio de agregados cuya relación de vacíos es alta. Los concretos ligeros son muy buenos aislantes de temperatura. temperat ura. Estos concretos no alcanzan resistencias resistenc ias iguales a las de un concreto tradicional. Este tipo de concretos está recomendado para construcción en las cuales no se posea suelos de gran resistencia. Se recomienda para lugares en los que se necesite mantener la temperatura y la acústica. utilizarán en embarcaciones embarcaci ones En muchos casos estos tipos de concretos se utilizarán marinas. El concreto ligero por su baja conductividad conductivi dad térmica mejora el ambiente. Mantiene la temperatura temperat ura confortable conforta ble dentro de ellos.
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Sirve como alternativa alternativ a de salida para ciertos desechos desechos agrícolas como la ceniza de cáscara de arroz, ceniza de materiales combustibles utilizados para calderas, cenizas volcánicas, etc. Este tipo de concretos tienen una gran resistencia al fuego debido a que poseen un bajo coeficiente de dilatación y una elevada aislación térmica.
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ENLACES CONSULTADOS http://acceda.ulpgc.es/bitstream/10553/8237/5/0231633_00005_0003.pdf http://www.ingenieria.unam.mx/~revistafi/ejemplares http://www.ingenieria.unam.mx/~revistafi/ej emplaresHTML/V14N2/V14 HTML/V14N2/V14N2_art12 N2_art12 .php http://tesis.uson.mx/digital/tesis/do http://tesis.uson.mx/d igital/tesis/docs/2702/Capitu cs/2702/Capitulo1.pdf lo1.pdf http://tesis.uson.mx/digital/tesis/do http://tesis.uson.mx/d igital/tesis/docs/2702/Capitu cs/2702/Capitulo3.pdf lo3.pdf https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789 https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstrea m/123456789/10620/1/Hormig /10620/1/Hormigones%2 ones%2 0livianos%20(%20Luis%20 0livianos%2 0(%20Luis%20Valdez-Gabriel Valdez-Gabriel%20Suarez).pdf %20Suarez).pdf http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/ha http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlu i/bitstream/handle/132.248.5 ndle/132.248.52.100/384 2.100/384 0/valdesconstantino.pdf?sequence=1
ANEXOS. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS CONCRETOS LIGEROS.
MASA VOLUMÉTRICA VS RELACIÓN RESISTENCIA A TENSIÓN T ENSIÓN
MASA VOLUMÉTRICA VS RELACIÓN DE POISSON
TABLA DE CALIDADES DE CONCRETO
PROPIEDADES DINÁMICAS DEL CONCRETO LIGERO
RECOMENDACIONES EMITIDAS POR EL ACI (ACI-318-05) Definiciones Agregado ligero. Agregado con una densidad cuando está seco y suelto de 1120 kg/m3 o menos. Concreto estructural ligero. Concreto con agregado ligero que cumple con las especificaciones, y tiene una densidad de equilibrio que no excede 1840 kg/m 3. En este reglamento, un concreto ligero sin arena natural se llama “concreto ligero en todos sus componentes” y un concreto ligero en el que todo el agregado fino es arena de masa normal se llama “concreto ligero con arena de masa normal”. Exposición al congelamiento y deshielo Para el concreto ligero no se especifican las relaciones agua-cemento máximas, dado que es incierta la determinación de la absorción del agregado, lo cual hace incierto el cálculo de la relación agua-cemento. El uso de una resistencia especificada a la compresión mínima, f’ c, asegura el uso de pasta de cemento de alta calidad.
Calidad del concreto, mezclado y colocación Las secciones correspondientes a módulo de ruptura, resistencia al cortante del concreto y adherencia del refuerzo requieren modificaciones en los criterios de diseño para el empleo de concreto ligero. Se proporcionan dos procedimientos alternativos de modificación. Una alternativa se basa en ensayos de laboratorio para determinar la relación entre la resistencia promedio a la tensión por agrietamiento agrietamiento f ct y la resistencia especificada a la compresión f’ c para el concreto ligero. Se pretende que antes del diseño se obtengan los valores apropiados de fct para un agregado ligero de una determinada fuente. Las recomendaciones para el diseño de las mezclas de concreto ligero se proporcionan en “Standard Practice for Selecting Proportions for Structural Lightweight Concrete” (ACI 211.2). (En esta recomendación se describe un método para dosificar y ajustar el concreto estructural que contiene agregados ligeros visto en capítulos anteriores). Detalles del refuerzo Cuando el concreto vaya a estar expuesto a fuentes externas de cloruros, tales como sales descongelantes, agua salobre, agua de mar, o salpicaduras de estas fuentes, debe dosificarse para satisfacer los requisitos de exposición especial. Estos comprenden contenido mínimo de aire, relación agua-cemento máxima, resistencia mínima para concreto de masa normal y concreto ligero, contenido máximo de iones cloruro en el concreto y tipo de cemento. Adicionalmente, como protección contra la corrosión se recomienda un recubrimiento mínimo del refuerzo de 50 mm para muros y losas; y de 60 mm para otros elementos. Análisis y diseño. Consideraciones generales El módulo de elasticidad, E c, para el concreto puede tomarse como
. 0.043 en MPa, para valores de w c comprendidos entre 1500 y 2500 kg/m3. Para concreto de densidad normal, E c puede tomarse como 4700′ , en MPa.
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