Concreto, Cemento y Agregados: Propiedades, Tipos y Características Esenciales

Este documento detalla aspectos fundamentales del concreto, sus componentes principales como el cemento y los agregados, así como sus propiedades y comportamientos clave en diferentes condiciones.

Conceptos Fundamentales del Concreto

Tipos de Concreto y Agregados

• Concreto: Pretensado, postensado, estructural, arquitectónico, pobre, pesado, bombeado, proyectado, pavicreto, compactado.
• Materiales: Mortero, lechada.

Definiciones Clave

A continuación, se presentan definiciones importantes para comprender la composición y el comportamiento del concreto.

Tamaño Máximo del Agregado

El tamaño máximo se refiere al tamaño de las partículas más gruesas de un agregado, medido como la abertura del cedazo de menor tamaño que deje pasar el 95% o más del material.

Tipos de Cemento y Aplicaciones

• Cemento Tipo 2: Usado en represas, aliviaderos, etcétera.
• Cemento Tipo 3: Se debe usar solo cuando no hay arista mayor a 1 metro. Libera calor rápidamente y fragua muy rápido. No resiste químicos ni ambientes muy agresivos.
• Cemento Tipo 4: Ideal para represas.
• Cemento Tipo 5: Ideal para plantas químicas.
• Nota: Se puede mezclar polvo de carbón con el cemento Tipo 2 para reducir la permeabilidad.

Etapas del Concreto

El concreto atraviesa las siguientes etapas:

1. Estado plástico.
2. Fraguado.
3. Desarrollo de resistencia.

Mecanismos y Propiedades del Concreto

Mecanismos de Lubricación

La fluidez y otras propiedades del concreto se ven afectadas por diversos factores:

• Al aumentar la pasta (manteniendo la relación agua/cemento):
  • Provoca una fluidez mayor.
  • La segregación disminuirá al haber aumentado la masa de soporte de los granos.
  • La retracción aumentará al haber mayor presencia de material que se retrae.
  • La resistencia no se altera.
  • El precio aumenta.
• Al mantener el mismo cemento y más agua:
  • Hay mayor fluidez.
  • Mayor segregación, a menos que sea una mezcla muy seca.
  • La retracción aumenta.
  • La resistencia disminuye.
  • El precio disminuye.
• Al pasar a granulometrías más finas (manteniendo relación agua/cemento e igual proporción):
  • La fluidez es menor, ya que aumentan los finos sin aumentar la pasta.
  • La segregación tiende a aumentar si se incrementa la proporción de granos gruesos, pero no puede explicarse por el mecanismo de lubricación.
  • La retracción se mantiene.
  • La resistencia se mantiene, siempre que no cambie el tamaño máximo.
• Al emplear un mayor tamaño máximo:
  • La fluidez es mayor.
  • La segregación aumenta.
  • La retracción se mantiene.
  • La resistencia disminuye, ya que los incrementos de tamaño máximo influyen en los mecanismos de fractura.
  • El precio es el mismo.

Niveles de Calidad del Concreto

Los niveles de calidad pueden ser:

• Controlados.
• Conocidos pero no controlados.
• No empleados con anterioridad.

Las granulometrías continuas implican que todos los cedazos retienen más del 1% del peso total del material.

Características Esenciales de los Agregados

Los agregados son componentes cruciales en la mezcla de concreto, y sus características influyen directamente en las propiedades del material final.

Tamaño Máximo del Agregado

Manteniendo un asentamiento de 4 pulgadas, se observa que solo es posible obtener resistencias más elevadas con tamaños máximos más pequeños. Para cada tamaño máximo, existe una zona lineal donde la resistencia obtenida es proporcional a la dosis de cemento. Sin embargo, a partir de resistencias muy elevadas, el aumento de esta no es significativo para el incremento de la dosis de cemento. Por lo tanto, las muestras con resistencias más bajas o intermedias se obtienen con tamaños máximos más grandes, y para resistencias elevadas, con tamaños máximos más pequeños. Al disminuir el tamaño máximo, se ve beneficiada la Ley de Abrams, mientras que la relación triangular se ve afectada.

Módulo de Finura

El módulo de finura adecuado para el concreto debe estar entre 2.3 y 3.1. Sin embargo, este valor no define la calidad de los finos.

Granulometría

La granulometría debe estar bien gradada y ser de carácter continuo, ya que esto disminuye la segregación.

Segregación

La segregación en el concreto debe ser baja para asegurar la homogeneidad del material.

Ultrafinos

Los ultrafinos son partículas menores a 74 micras (pasantes del tamiz 200) que absorben mucha agua, afectando la trabajabilidad y resistencia.

Impurezas

Impurezas como el sodio pueden afectar al acero de refuerzo, y las materias orgánicas pueden comprometer la calidad del concreto.

Materia Orgánica

La materia orgánica puede retardar el fraguado o incluso impedirlo. Además, reacciona con los aditivos químicos, alterando sus propiedades.

Reactividad y Disgregabilidad

Algunos agregados reaccionan con los álcalis del cemento, generando productos de mayor volumen y con alta fuerza expansiva. Para estimar este problema, que se presenta en etapas tardías del concreto, se realizan ensayos petrográficos, químicos y pruebas de expansión.

Resistencia Intrínseca

La resistencia intrínseca de los agregados se mide con el ensayo de Los Ángeles.

Textura de los Granos

• Los cantos rodados favorecen la fluidez del concreto.
• La piedra picada favorece la resistencia del concreto.

Humedad

La característica óptima de humedad para los agregados es saturado con superficie seca.

Composición del Cemento

Proceso de Fabricación

El cemento se produce mediante la combinación química de materias de carácter ácido (principalmente sílice y alúmina, provenientes de arcilla) con otras de carácter básico (primordialmente cal, aportadas por las calizas).