USO DE MATERIALES PUZOLANICOS

EN CONCRETO ESTRUCTURAL EN

EDIFICACIONES DE LA PROVINCIA

DE TRUJILLO 2014

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ÍNDICE

Introducción.........................................................................................................4

1. Concreto estructural........................................................................................5

1.1.Etimología.................................................................................................5

1.2.Historia......................................................................................................5

1.3.El concreto................................................................................................7

1.4.Componentes del concreto.......................................................................8

1.5.Composición del concreto endurecido....................................................10

1.5.1. Pasta......................................................................................10

1.6.Propiedades del concreto.......................................................................11

1.7.Estados del concreto..............................................................................12

1.8.Tipos de concreto...................................................................................13

1.8.1. Concreto convencional clase 2...............................................13

1.8.2. Concreto estructural clase 1...................................................13

1.8.3. Concretos rápidos y ret...........................................................13

1.8.4. Concreto arquitectónico..........................................................14

1.8.5. Concreto MR..........................................................................14

1.8.6. Concreto impermeable...........................................................14

1.8.7. Relleno fluido..........................................................................15

1.8.8. Concreto autocompatable.......................................................15

1.8.9. Concreto ligero.......................................................................16

1.8.10.Concreto fluido……………………………………………………16

1.8.11.Concreto alta resistencia ……………………………………… 16

2. Materiales Puzolánicos.................................................................................17

2.1.Definición................................................................................................17

2.2.Propiedades............................................................................................17

2.2.1. Propiedades a evaluar en una puzolana................................17

2.3.Antecedentes históricos sobre las puzolanas.........................................18

2.4.Clasificación de las puzolanas................................................................19

2.5.Modos de empleo de las puzolanas........................................................19

2.6.Verificación de la calidad de las puzolanas............................................20

2.7.Efectos verificables de las puzolanas.....................................................21

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2.7.1. Actividad puzolánica...............................................................21

2.7.2. Requerimiento de agua..........................................................22

2.7.3. Contracción por secado..........................................................22

3. Concretos especiales más utilizados............................................................23

3.1.Concreto premezclado............................................................................23

3.2.Concreto bombeado...............................................................................24

3.3.Concreto lanzado....................................................................................25

3.3.1. Mezcla seca o gunita..............................................................26

3.3.2. Mezcla húmeda......................................................................26

3.4.Concreto inyectado.................................................................................26

3.5.Concreto ligero........................................................................................27

3.5.1. Concreto ligero estructural......................................................27

3.5.2. Concreto ligero no estructural.................................................27

3.6.Concreto pesado.....................................................................................28

3.7.Concreto compactado con rodillo (CCR)................................................29

3.8.Concreto con fibras.................................................................................30

3.9.Concreto madera, concreto con cáscara de arroz o de trigo..................30

4. Aplicaciones de los materiales puzolánicos en el concreto...........................31

4.1.Concreto puzolánico en presas..............................................................31

4.2.Concreto puzolánico en edificios............................................................32

5. Aplicaciones realizadas en la provincia de Trujillo en el uso de concreto

estructural con adiciones puzolánicos en el cemento...................................33

5.1.Centro Comercial “Capricornio”..............................................................33

5.2.Construcción de Habitaciones y Oficinas................................................33

5.3.Mejoramiento del Servicio Educativo en la I.E. N° 80865.......................33

CONCLUSIONES..............................................................................................34

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................35

ANEXOS............................................................................................................36

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INTRODUCCION

Los materiales con características puzolánicas se emplean en cementos y

hormigones, a nivel mundial, por diferentes razones que abarcan, desde el ahorro

energético, mejoras tecnológicas hasta la protección medio ambiental.

El mayor consumo energético en la industria cementera viene determinado por los

procesos de clinkerización. Por lo tanto, el ahorro energético en el sector, se ha

centrado en tres aspectos:

Proceso tecnológico

Materias primas

Producto acabado

De todos ellos, la solución más inmediata para ahorrar combustible es la

incorporación de adiciones activas (puzolanas) en su fase final.

Los materiales puzolánicos son capaces de mejorar las propiedades del producto

resultante y su uso, además, preserva el medio ambiente, desde diferentes

puntos de vista:

Un menor consumo de las canteras naturales, cuyas materias son

necesarias en la fabricación de clínker.

El aprovechamiento de residuos industriales con propiedades puzolánicas,

con cuyo empleo en cementos y hormigones se disminuye o elimina su

vertido.

Desde el punto de vista tecnológico, con la incorporación de puzolanas se mitigan

algunas de las desventajas que acompañan a los cementos portland tradicionales:

Liberación de gran cantidad de hidróxido cálcico.

Posibilidad de reacciones de carácter expansivo.

Carácter fuertemente exotérmico de las reacciones de hidratación.

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1. CONCRETO ESTRUCTURAL

1.1.ETIMOLOGÍA

La palabra «concreto» o «Hormigón» viene del latín, de la palabra

concretus, que significa «crecer unidos», o «unir», participio de perfecto de

concresco (de con- y cresco, crecer por aglomeración), esto es concreto

significaría coagulado, condensado, edurecido, solidificado y formado por

agregados de otras partes.1 Etimológicamente concreto es sinónimo de

concrecionado y concreción que es la unión de diversas partículas para

formar una masa. [Ennivs, (2001)]

1.2.HISTORIA

La historia del concreto u hormigón constituye un capítulo fundamental de

la historia de la construcción. Cuando se optó por levantar edificaciones

utilizando materiales arcillosos o pétreos, surgió la necesidad de obtener

pastas o morteros que permitieran unir dichos mampuestos para poder

conformar estructuras estables. Inicialmente se emplearon pastas

elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban rápidamente ante

las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas soluciones, mezclando

agua con rocas y minerales triturados, para conseguir pastas que no se

degradasen fácilmente. [Cyrille Simonnet (2009)]

Construcciones en la historia gracias al concreto:

Egipto Antiguo: Los egipcios usaron el yeso calcinado para dar al

ladrillo o a las estructuras de piedra una capa lisa.

Grecia antigua: Una aplicación similar de piedra caliza calcinada

fue utilizada por los griegos antiguos.

Antigua Roma: (El Coliseo Romano) Los romanos utilizaron con

frecuencia el agregado quebrado del ladrillo embutido en una

mezcla de la masilla de la cal con polvo del ladrillo o la ceniza

volcánica. Construyeron una variedad amplia de estructuras que

incorporaron la piedra y concreto, incluyendo los caminos, los

acueductos, los templos y los palacios.

1774, (El Faro de Smeaton): John Smeaton había encontrado que

combinar la cal viva con otros materiales, creaba un material

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extremadamente duro que se podría utilizar para unir juntos otros

materiales. Él utilizó este conocimiento para construir la primera

estructura de concreto desde la Roma antigua.

1816, El primer puente de concreto (no reforzado) fue construido

en Souillac, Francia.

1825, (Paso del canal): El primer concreto moderno producido en

América se utiliza en la construcción del canal de Erie.

1897, Sears Roebuck ofreció el artículo #G2452, un barril de

"Cemento, natural" en $1,25 por barril y el artículo #G2453,

"cemento Portland, importado" en $3,40 por barril de 50 galones.

1901, (Abrazadera de columna): Arthur Henry Symons diseñó

una abrazadera de columna que se utilizaría con las formas de

concreto trabajo – construidas.

1902, August Perret diseñó y construyó un edificio de

apartamentos en París que usa las aplicaciones qué él llamó

"sistema trabeated para el concreto reforzado".

1905, (Templo Unity): Frank Lloyd Wright comenzó la

construcción del famoso templo de la Unidad en Oak Park, Illinois.

1908, (Edison con casa modelo): Thomas Alva Edison construyó

11 hogares de concreto moldeados en sitio en Union, Nueva

Jersey.

1914, (La construcción del Canal de Panamá): El Canal de

Panamá fue abierto después de décadas de construcción.

1917, (El local en Chicago): Symons se mudó a un local más

grande en Chicago para acomodar el crecimiento.

1918, (Anuncio): Symons lanzó su primer anuncio en la

Engineering News-Review (ENR).

1921, (Hangar de aeronaves): Los vastos y parabólicos hangares

de dirigibles en el aeropuerto de Orly en París fueron terminados.

1933, (Alcatraz): La Penitenciaría de Alcatraz fue abierta.

1946, Symons comenzó la fabricación Wood-Ply®, un sistema de

formación modular que consistió en formas de madera reutilizables

con la dotación física de acero.

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1955, Fue introducido Steel-Ply®, el sistema de formación de

concreto más popular de Symons.

1973, (La Casa de Ópera): Se inaugura la casa de ópera en

Sydney, Australia.

1982, La línea química de productos de concreto de Symons de

amplía con la introducción de desbloqueadores líquidos,

compuestos para curar, selladores de acrílico y endurecedores.

1987, Se introducen el "Room Tunnel" molde para el formado

repetitivo de cuartos y el sistema de formación de concreto "Flex-

Form" para paredes curvas.

1993, (Museo JFK): El Museo John F. Kennedy en Boston fue

terminado.

1996, Symons introduce la manija "Quick-Hook"™ en paneles y

rellenores de "Steel-Ply". [DE LA CASA M. A. Julio (2006)]

1.3.EL CONCRETO

El concreto es un material de construcción bastante resistente, que se

trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma.

Este material está constituido, básicamente de agua, cemento y otros

añadidos, a los que posteriormente se les agrega un cuarto ingrediente

denominado aditivo. Aunque comúnmente se le llama cemento, no se les

debe confundir, y en verdad aquellas mezclas que hacen los camiones

tolva en las construcciones son en realidad concreto, es decir, cemento

con aditivos para alterar sus propiedades.

Cuando todos los elementos de la mezcla se han incluido, se realiza la

denominada revoltura del cemento, proceso mediante el cual se introduce

el quinto elemento, el aire.

El concreto es un material de construcción muy popular que, gracias a la

plasticidad de su forma líquida y la resistencia de su forma sólida, resulta

ser el material ideal para el trabajo en exteriores. De este modo, el

concreto se comporta como aquel material que nos permite vivir en casas

firmes y llegar a ellas conduciendo por calles, autopistas y puentes. Se

puede decir incluso, que es este el elemento que le brinda la solidez a

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nuestros hogares, calles y muchos lugares más en los que desarrollamos

nuestras vidas. [Anónimo (2005)]

1.4.COMPONENTES DEL CONCRETO

La tecnología del concreto moderna define para este material cuatros

materiales: Cemento, agua, agregados y adictivos como elementos activos

y el aire como elementos pasivos.

Si bien la definición tradicional consideraba a los adictivos como un

elemento opcional, en la práctica moderna mundial estos constituyen un

ingrediente normal, por cuanto está científicamente demostrada la

conveniencia y durabilidad, siendo a la larga una solución más económica

si se toma en cuenta el ahorro en mano de obra y equipo de colocación y

compactación, mantenimiento, reparaciones e incluso en reducción de uso

de cemento.

Ya hemos establecido conceptualmente la necesidad de conocer a

profundidad las propiedades de los componentes del concreto, pero

debemos puntualizar que de todos ellos, el que amerita un conocimiento

especial es el cemento.

Proporciones típicas en volumen absoluto de los componentes del

concreto:

aire en 1% a 3%

Cemento en 7% a 15%

Agua en 15% a 22%

Agregados en 60% a 75%

Concluiremos en que el cemento es el ingrediente activo que interviene en

menor cantidad, pero sin embargo es el que define las tendencias del

comportamiento, por lo que es obvio que necesitamos profundizar en este

aspecto que está muy ligado a las reacciones químicas que se suceden al

entrar en contacto con el agua y los adictivos.

Pese a que nuestra formación en Ingeniería Civil todos asimilados los

conceptos básicos hacia este campo (como es también el caso nuestro),

sin embargo es necesario tener el conocimiento general de las

consecuencias de las reacciones que se producen, por lo que durante el

desarrollo de estos temas insistiremos en los aspectos prácticos antes que

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en el detalle de fórmulas y combinaciones químicas si no aportan

información de aplicación directa para el Ingeniero Civil. [PASQUEL CARBAJAL,

Enrique (1999), pág. 13 -15]

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y

pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los

agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa

semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química

entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en

dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas

naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar

hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se

retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño

máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de

25 mm.

  Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la

propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque

reaccionan químicamente con ella para formar un material de

buenas propiedades aglutinantes.

Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace

que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.

Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos

como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia

propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de

endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una

adherencia con la pasta de cemento endurecida.

Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a

la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el

objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a

las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción.

[Steven; Jaime (1992 - 1997)]

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1.5.COMPOSICION DEL CONCRETO ENDURECIDO

El concreto endurecido se compone de:

1.5.1. Pasta:

A. ELEMENTOS FUNDAMENTALES

Aquella parte del concreto endurecido conocida como pasta

comprende a cuatro elementos fundamentales:

El gel, nombre con el que se denomina al producto

resultante de la reacción química e hidratación del

cemento;

Los poros incluídos en ella;

El cemento no hidratado, si lo hay;

Los cristales de hidróxido de calcio, o cal libre, que

puedan haberse formado durante la hidratación del

cemento.

Estos cuatro elementos tienen un papel fundamental en el

comportamiento del concreto.

B. FUNCIONES DE LA PASTA

La pasta tiene cuatro grandes funciones en el concreto:

Contribuir a dar las propiedades requeridas al producto

endurecido.

Separar las partículas de agregado.

Llenar los vacíos entre las partículas de agregado y

adherirse fuertemente a ellas.

Proporcionar lubricación a la masa cuando ésta aún no

ha endurecido.

C. PROPIEDADES DE LA PASTA

Las propiedades de la pasta dependen de: las

propiedades físicas y químicas del cemento.

Las proporciones relativas de cemento y agua en la

mezcla.

El grado de hidratación del cemento, dado por la

efectividad de la combinación química entre éste y el

agua.

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D. INFLUENCIA DE LA PASTA EN EL CONCRETO:

Sin desconocer el papel fundamental que tiene el agregado en las

características finales del concreto, el comportamiento de éste

como material de construcción está directamente influenciado por

las características de la pasta y propiedades finales de ella. Para

un cemento dado, las características y porosidad de la pasta

dependen fundamentalmente de la relación agua-material

cementante y del grado de hidratación de éste; siendo mejores las

propiedades del concreto y menor su porosidad cuanto más baja

es la relación agua-material cementante de una mezcla trabajable

y cuanto mayor es el grado de hidratación del cemento.

Dependiendo el grado de hidratación del cemento de la reacción

química entre éste y el agua, todas aquellas condiciones que

favorezcan la hidratación tienen importancia en la influencia de la

pasta en el concreto. [Aporte de Sandro Carrera - FIC – UNSM (2010)]

1.6.PROPIEDADES DEL CONCRETO

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades

básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto

son: trabajabilidad, cohesividad, resistencia y durabilidad.

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable,

mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura

específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las

características exactas necesarias, aunque esté débil en otras.

Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas

aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual

pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede

manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la

homogeneidad.

Durabilidad.  El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie,

acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará

sometido en el servicio.

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Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que

puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua

en la mezcla.

Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es

motivo de preocupación. Por lo general se determina por la

resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto

suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a

la compresión a los 28 días es la medida más común de esta

propiedad. [IMCYC; Frederick (1992 - 2004)]

1.7.ESTADOS DEL CONCRETO

Los estados del concreto son los siguientes

Estado fresco. Al principio el concreto parece una “masa”. Es

blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y

así se conserva durante la colocación y la compactación. Las

propiedades más importantes del concreto fresco son la

trabajabilidad y la cohesividad.

Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido.

Cuando ya no está blando, se conoce como FRAGUADO del

concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y

durante el acabado.

Estado endurecido. Después de que concreto ha fraguado

empieza a ganar  resistencia y se endurece. Las propiedades del

concreto endurecido son resistencia y durabilidad. [IMCYC (2004)]

 1.8.TIPOS DE CONCRETOS

1.8.1. CONCRETO CONVENCIONAL CLASE 2:

Concreto de uso general para todo tipo de construcciones que no

requieran características especiales y son utilizados en: Pisos, losas,

muros, cimentaciones, banquetas, guarniciones, etc. Ofrece:

Excelente trabajabilidad y cohesión.

Fácilmente moldeable.

Compatible con impermeabilizantes y fibras.

Limpio y libre de contaminantes.

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1.8.2. CONCRETO ESTRUCTURAL CLASE 1

Concreto de alta calidad que cumple con las especificaciones más

estrictas de los reglamentos de construcción como en obras tipo A o

B1 (Escuelas, teatros, edificios públicos, bibliotecas, cines, centros

comerciales, etc.) Ofrece:

Resistencias mayores o iguales que 250 y menores que 400

kg/cm².

Agregados de origen caliza o basalto.

Excelente trabajabilidad y cohesión.

Mayor durabilidad que la de un concreto convencional.

1.8.3. CONCRETOS RÁPIDOS Y RET

Diseñado para obras de elevada exigencia estructural donde se

requiera un descimbrado rápido de los elementos colados. Donde el

concreto alcanza su resistencia al 100% en 14, 7 o 3 días, y si su

necesidad es aún mayor proporcionamos concretos a 16, 24, 48

horas. Garantizando la resistencia a la compresión solicitada.

Ofrece:

Acelera la velocidad de construcción

Rápido descimbrado

Optimiza el uso de las cimbras

Menores costos de construcción

Acelera la puesta en servicio de la estructura.

1.8.4. CONCRETO ARQUITECTONICO

El concreto arquitectónico, estructural o decorativo, Es un concreto

pensado y destinado a brindar una gama de alternativas estéticas en

cuestión de acabados y colores, dependiendo las necesidades del

constructor y de la obra misma. Puede ser solicitado en cualquier

resistencia, tamaño de agregado y grado de trabajabilidad. Ofrece:

Concreto aparente

Concreto elaborado con cemento blanco

Concreto de cualquier color

Los colores son integrales, la superficie puede ser martelinada

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Colores uniformes en toda la superficie del concreto

Colores que no se degradan por la acción de la luz ultravioleta

Concreto con agregado expuesto sin necesidad de martelinar

Concreto con agregado de mármol

Concreto estampado

1.8.5. CONCRETO MR

Este concreto se ha diseñado para ser utilizado en la construcción

de elementos que estén sujetos a esfuerzos de flexión, por lo tanto

su campo de aplicación se encuentra en la construcción de

pavimentos, pisos industriales, infraestructura urbana, proyectos

carreteros, etc. Ofrece:

Bajos costos de mantenimiento

Mayor durabilidad que los pavimentos de asfalto

Mayor seguridad en la conducción de vehículos

Agregados gruesos de origen caliza, basalto

Mayor resistencia al impacto

1.8.6. CONCRETO IMPERMEABLE

Es un material que una vez colocado no impide el paso del agua

pluvial hacia el subsuelo lo que permite la recuperación de los

mantos freáticos, por lo que puede ser aplicado en la construcción

de andadores, banquetas, carpeta de rodamiento para tránsito

ligero, estacionamientos a cielo abierto, etc. Ofrece:

Alta permeabilidad

Ayuda a la alimentación del manto freático

Colocación similar a la del concreto convencional

Acabado final rugoso

1.8.7. RELLENO FLUIDO

Es un mortero de peso ligero que puede ser utilizado como relleno

en obra civil. Por sus propiedades rellena con mayor facilidad

huecos o espacios que un concreto o mortero convencional. Puede

ser utilizado como relleno compactado para sub-bases y bases,

relleno de cepas y zanjas.

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Agregados finos de origen andesita 5 mm.

Revenimientos base de 18 cm.

Autonivelante por su gran trabajabilidad y condiciones

mecánicas.

No requiere vibrado ni compactado.

1.8.8. CONCRETO AUTOCOMPACTABLE

Es un concreto diseñado para que se coloque sin necesidad de

vibradores en cualquier tipo de elemento. A condición de que la

cimbra sea totalmente estanca, este concreto puede ser colocado

en: Muros y columnas de gran altura, elementos de concreto

aparente, elementos densamente armados, secciones estrechas,

etc. Ofrece:

Puede elaborarse en cualquier grado de viscosidad.

El concreto se compacta dentro de las cimbras por la acción de

su propio peso.

Fluye dentro de la cimbra sin que sus componentes se

segreguen.

Llena todos los resquicios de la cimbra aún con armado muy

denso.

No se requiere de personal para colocar el concreto.

Acabados aparentes impecables.

1.8.9. CONCRETO LIGERO

Un concreto para ser usado en elementos secundarios de las

edificaciones que requieran ser ligeras para reducir las cargas

muertas o para colar elementos de relleno que no soporten cargas

estructurales, también puede ser usado en: Losas y muros, muros

divisorios, Capas de nivelación, Relleno de nivelación, etc. Ofrece:

Disminuye el peso de la estructura

Disminuyen las cargas a la cimentación

Disminuye el consumo de energía en sitios con clima extremo

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1.8.10. CONCRETO FLUIDO

Son concretos elaborados en base a las especificaciones de los

Concretos Convencionales y Estructurales Clase I y II, pero que por

sus propiedades físicas de plasticidad y fluidez, permiten al usuario

obtener grandes beneficios en la colocación y en el acabado final.

Pueden ser utilizados en muros, columnas, lozas apretadas, muros

de poco espesor, etc. Ofrece:

Buena trabajabilidad y cohesión

Rapidez en la colocación

Fácilmente moldeable

Facilita la consolidación del concreto en elementos

densamente armados

1.8.11. CONCRETO ALTA RESISTENCIA

El concreto de Alta Resistencia se elabora para obtener valores de

resistencia a la compresión entre 500 y 1000 kg/cm2. Ideales para:

Edificios de gran altura, puentes, elementos pretensados o

postensados, columnas muy esbeltas, pisos con gran resistencia a la

abrasión sin necesidad de usar endurecedores superficiales, etc.

Reducción en la geometría de elementos verticales y

horizontales

Mayor área de servicio

Menor peso de los edificios

Altas resistencias a edades tempranas

Concreto de baja permeabilidad

Concreto de mayor durabilidad

[Del. Gustavo A (1994)]

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2. MATERIALES PUZOLANICOS

2.1.DEFINICIÓN

La puzolana se define como un material silíceo o silicoaluminoso que en sí

posee poco o ningún valor cementante, pero que, en forma finamente

dividida y en presencia de humedad reacciona químicamente con

hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias, para formar compuestos con

propiedades cementantes. Ciertas cenizas volantes, vidrios volcánicos,

tierras diatomáceas y algunos esquistos o arcillas, ya sea que estén

tratados con calor, o crudos, son ejemplos de materiales puzolánicos.

[INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO (1991). pág. 67.]

2.2.PROPIEDADES

La actividad puzolánica se refiere a la cantidad máxima de hidróxido de

calcio con la que la puzolana puede combinar y la velocidad con la cual

ocurre esta reacción.

Puzolana +Cal+ Agua Silicatos y Aluminatos de calcio hidratados

La actividad puzolánica depende de la naturaleza y proporción de las

fases activas presentes en la puzolana (composición mineralógica), de la

relación cal- puzolana de la mezcla, de la finura (o superficie específica)

de la puzolana y de la temperatura de la reacción. Los productos de

reacción puzolana/ cal generalmente son del mismo tipo que los productos

de hidratación del cemento Portland: Silicatos Cálcicos Hidratados (CSH),

Aluminatos Cálcicos Hidratados (CAH) y Sílico – Aluminatos Cálcicos

Hidratados (CSAH).

2.2.1. Propiedades a Evaluar en una Puzolana:

En una puzolana es requisito indispensable evaluar sus

características físicas y químicas y su efecto en las propiedades

finales del cemento o del hormigón.

Se debe tener conocimientos de los siguientes aspectos:

Composición química (óxidos de sílice, hierro, aluminio,

calcio, magnesio, álcalis y otros componentes menores).

Propiedades físicas (finura – gravedad específica).

Micro estructura (SEM).

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Espectroscopia IR y DRX (compuestos y cristalinidad).

Actividad puzolánica (ensayo de Frattini, evaluación con

cemento y con cal – normas ICONTEC y ASTM).

Requerimiento de agua.

Efecto de contracción por secado.

Efecto en las propiedades finales del cemento (calor de

hidratación y resistencias mecánicas).

Ensayos de durabilidad en concordancia con el medio de

servicio (efectos en la reactividad álcali- agregado, efectos en

el ataque por sulfatos, carbonatación, cloruros y otros

ensayos requeridos en concordancia con el futuro de

ambiente de servicio).

Proporción optima de uso.

Especificación del producto y recomendaciones finales.

2.3.ANTECEDENTES HISTÓRICOS SOBRE LAS PUZOLANAS

En la historia de la civilización humana el descubrimiento de los materiales

y de las acciones cementantes hidráulicas fue posterior al descubrimiento

del fuego y debió ser poco posterior al descubrimiento de la cerámica. Tal

descubrimiento, por lo que se refiere a los pueblos mediterráneos, debió

pasar de egipcios a griegos y romanos, siendo ampliado y perfeccionado

en sucesivas etapas. Por razones de puro azar geográfico y geológico, los

griegos y romanos, primeros en conocer “la cal”, pudieron mezclarla con

materiales de origen volcánico que tenían a la mano. Es probable que el

primer empleo de estos materiales fuera el de servir de agregados para los

morteros de cal. La observación debió hacer el resto y de la comparación

de la resistencia y del comportamiento general de los conglomerados

hechos con cal y con materiales volcánicos y no volcánicos, surgió la

nueva técnica de mezclar los primeros, ya como materiales activos, con la

cal, en polvo y en seco o en húmedo, para obtener los que han pasado a

la historia como “cementos y morteros romanos”, con base en cal y

puzolana, o cal, puzolana y arena, respectivamente.

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Tales materiales fueron la tierra griega de Santorín y las cenizas y tobas

romanas de Pozzuoli, localidad que ha llegado el nombre genérico de

puzolanas para éstos y para similares materiales en lo sucesivo. De las

obras antiguas realizadas con puzolanas que han llegado hasta nuestros

días como inestimables reliquias de la civilización romana pueden citarse:

panteones, coliseos, estadios, basílicas, acueductos, cisternas, puentes,

puertos y las más diversas estructuras que han perdurado. Y lo han hecho

como no han podido hacerlos muchas obras realizadas en la edad media,

con materiales conglomerantes mal cocidas y exentas de puzolana se

subsanaron, las obras cobraron de nuevo vigor y con él la longevidad.

2.4.CLASIFICACIÓN DE LAS PUZOLANAS

Las puzolanas se identifican como materiales silíceos o silíceos y

aluminosos que en sí mismos tienen poco o ningún valor cementante, pero

que finamente divididos y en presencia de humedad reaccionan

químicamente con el hidróxido de calcio a la temperatura ambiente para

formar compuestos que sí poseen propiedades cementantes.

Los materiales que tienen la capacidad necesaria para cumplir con los

requisitos, son muy numerosos y pueden clasificarse en dos grupos.

Puzolanas Naturales (crudas o calcinadas): Tierras diatomáceas,

cenizas, arenas, lapilli, tobas y rocas vítreas volcánicas, rocas

silíceas diversas, de origen ígneo, sedimentario y metamórfico.

Puzolanas Artificiales (Subproductos industriales): Cenizas

volantes, hollín de sílice (micro sílice), ladrillo molido.

2.5.MODOS DE EMPLEO DE LAS PUZOLANAS

Existen de modos básicos de emplear las puzolanas en el concreto, ya

sea formando parte de un cemento portland – puzolana, o bien

dosificándolas por separado durante la elaboración de las mezclas.

En el primer caso, la proporción de puzolana por emplear queda sujeta al

criterio del fabricante del cemento, mientras que en el segundo existe la

posibilidad de ajustarla a los requerimientos de la obra.

Página 19

Otra diferencia importante derivada de ambos modos de empleo, se refiere

al procedimiento para verificar las características y propiedades de la

puzolana. Así, cuando se utiliza un cemento portland – puzolana, las

opciones viables son obtener en fábrica una muestra del material

puzolánico en bruto para molerlo en el laboratorio y ensayarlo por

separado, o bien verificar el comportamiento del cemento como tal, ya

mezclado con la puzolana. Por su parte, cuando se emplea la puzolana

como ingrediente individual del concreto, es factible muestrearla y verificar

su calidad como un producto terminado, en las condiciones como se

utiliza.

2.6.VERIFICACIÓN DE CALIDAD DE LAS PUZOLANAS

Cuando se requiere verificar la calidad de un material puzolánico que se

emplea en la elaboración de un cemento portland – puzolana, son

aplicables los requerimientos considerados en las especificaciones

correspondientes (NOM C-2/ ASTM C 595). Conforme a éstas, si la

puzolana se va a moler en fábrica conjuntamente con el Clinker, para

ensayarla debe molerse en el laboratorio hasta darle una finura a la que

debe tener como integrante del cemento terminado.

El único requisito obligatorio que debe cumplir regularmente la puzolana

en esta condición de ensaye, conforme a la NOM C-2, se refiere a su

actividad puzolánica con cemento portland. Si el fabricante conviene con el

comprador en suministrarle un cemento portland – puzolana con ciertos

requisitos opcionales (moderado calor de hidratación o la facultad de

inhibir la reacción álcali – agregado) la verificación del cumplimiento de

tales requisitos debe efectuarse en el cemento terminado.

Para las puzolanas que se emplean y dosifican por separado, como

componentes individuales del concreto, no existen especificaciones

nacionales aplicables; se consideran tres diferentes clases de puzolanas:

Clase N: Puzolanas naturales, crudas o calcinadas.

Clase F: Cenizas volantes que sólo tienen propiedades

puzolánicas. Normalmente provienen de la combustión de carbón

bituminoso o de antracita.

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Clase C: Cenizas volantes que tienen algunas propiedades

cementantes, además de las puzolánicas. Normalmente

provienen de la combustión de carbón sub bituminoso o de lignito

y su contenido de cal es alto ( a veces de 10%).

En este caso, además de la actividad puzolánica con cemento portland, se

verifica regularmente a estas puzolanas su requerimiento de agua y su

actividad puzolánica con cal (excepto en la clase C); y también existe, para

verificar su calidad, un requisito opcional relativo al incremento que

producen en la contracción por secado, el cual es un requisito útil para ser

especificado en algunas aplicaciones donde conviene limitar esa

contracción.

Por lo anterior se observa que puede haber un mejor conocimiento y

verificación de la calidad de las puzolanas por parte del usuario, cuando se

manejan por separado.

2.7.EFECTOS VERIFICABLES DE LAS PUZOLANAS

La función básica de una puzolana en el concreto de cemento portland

consiste en reaccionar con el hidróxido de calcio que se libera en el curso

de la hidratación del cemento, para formar compuestos con propiedades

cementantes. De esta manera el hidróxido de calcio liberado, que es un

compuesto fácilmente soluble en agua, se convierte a la forma de silicatos

hidratados de calcio que son insolubles y resistentes.

El principal beneficio que se obtiene en el concreto endurecido como

consecuencia de esta reacción, es el de hacerlo más durable

especialmente cuando presta servicio en condiciones que propician la

disolución y extracción del hidróxido de calcio que normalmente contiene

en su interior.

Sin embargo puede haber otros efectos útiles derivados del empleo de las

puzolanas, cuya realidad e importancia dependen sustancialmente de las

características y propiedades de cada puzolana en particular. A

continuación se mencionan los principales efectos que pueden producir las

puzolanas, y que deben verificarse en cada caso, según el uso a que se

les destine.

Página 21

2.7.1. Actividad Puzolánica

Para cualquier uso a que se destine la puzolana, ya sea formando

parte de un cemento portland – puzolana o como adición al concreto

en la mezcladora, es requisito fundamental que posea una adecuada

actividad puzolánica. Ara comprobarlo, es recomendable que dicha

actividad se verifique con cemento portland y cal.

Los ensayes para determinar la actividad puzolánica por ambos

procedimientos se hallan descritos en el método de prueba ASTM

C311, y se considera que la puzolana cumple especificaciones en

este aspecto si produce una resistencia mayor de 75% del valor de

referencia en la prueba con cemento a 28 días, y mayor a 55g/cm2

en la prueba con cal a 7 días.

2.7.2. Requerimiento de Agua

El requerimiento de agua de mezcla de una puzolana se obtiene

directamente como consecuencia de los morteros comparativos que

se elaboran para determinar la actividad puzolánica con cemento

portland y se expresa como un porcentaje del agua requerida en el

mortero de referencia sin puzolana. Para las puzolanas naturales

(clase N) dicho requerimiento no debe exceder de 115%, en tanto

que para las cenizas volantes (clase F y C) el valor máximo

permitido es 105%.

Este aspecto del comportamiento de la puzolana es importante

porque un excesivo requerimiento de agua de mezcla puede ser

motivo de mayor contracción por secado en el concreto que

contenga dicha puzolana.

2.7.3. Contracción por Secado

Cuando se planea utilizar concreto con puzolana en estructuras que

son proclives a sufrir agrietamientos por cambios volumétricos, debe

concederse particular atención al efecto de la puzolana sobre la

contracción por secado del concreto.

El incremento de la contracción por secado producido por una

puzolana que se dosifica individualmente, se determina en barras de

mortero ensayadas por el método de prueba NOM C-173 (ASTM

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C157) y se cuantifica por la diferencia entre la contracción de las

barras de prueba con puzolana y la contracción de las barras de

referencia sin puzolana.

[INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO (1991). pág. 67]

3. CONCRETOS ESPECIALES MAS UTILIZADOS

Se ha dicho que el objeto de los diseños consiste en determinar las

dimensiones y características de los elementos en una estructura para que

esta cumpla ciertas funciones con un grado de seguridad razonable,

comportándose además satisfactoriamente una vez en condiciones de

servicio. Debido a estos requisitos es preciso conocer las relaciones que

existen entre las características de los elementos de una estructura

(dimensiones, refuerzos, etc.).Las solicitaciones que debe soportar y los

efectos que dicha solicitaciones producen en las estructura. En otras

palabras es necesario conocer las características acción – respuestas de

la estructura estudiada:

a) LAS ACCIONES: en una estructura son las solicitaciones a que puedan

estar sometidas como por ejemplo: El precio propio, las presiones por

viento, las aceleraciones por sismo y los asentamientos.

b) LA RESPUESTA: De una estructura o de un elemento, es su

comportamiento bajo una acción determinada puede expresarse como

deformación, agrietamiento, durabilidad, vibración.

[GONZÁLEZ CUEVAS, Oscar (2005). Pág.2 ]

3.1.CONCRETO PREMEZCLADO

Si en vez de mezclar y dosificar el concreto en la obra, una planta central

lo entrega listo para su colocación, se dice que este hormigón es "concreto

premezclado".

Este tipo de concreto se usa ampliamente y ofrece numerosas ventajas en

comparación con el método tradicional de preparación en obra. El concreto

premezclado es particularmente útil en obras que están muy

congestionadas o en la construcción de vías donde solo se disponga de un

espacio muy pequeño para tener una planta mezcladora y almacenar los

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agregados. Pero la principal ventaja del concreto premezclado consiste en

que el hormigón puede hacerse en mejores condiciones de control.

Hay dos categorías principales de concreto premezclado:

1. En la primera categoría el mezclado se hace en una planta central y

el concreto se transporta en un camión (mixer) que lo agita

lentamente, a fin de evitar la segregación y un indebido

endurecimiento; este concreto se conoce como de mezclado

central.

2. La segunda categoría es el concreto mezclado en tránsito o

concreto mezclado en el camión; aquí los materiales se dosifican en

una planta central pero se mezclan en el vehículo mezclador

(mixer), ya sea durante el recorrido o en la obra inmediatamente

antes de descargar el concreto. El mezclado en tránsito permite un

recorrido más largo y es menos vulnerable en caso de retraso, pero

la capacidad del vehículo mezclador (mixer) es de solamente las ¾

partes que si el camión se usara para agitar el concreto

premezclado. Algunas veces el concreto se mezcla parcialmente en

la planta central y el mezclado se complementa en la vía, a fin de

aumentar la capacidad del vehículo.

El proceso de agitar difiere del de mezclar únicamente en la velocidad de

rotación de la mezcladora, la velocidad de agitación, en los mixer, esta

entre 2 y 6 revoluciones por minuto mientras que la velocidad de mezclado

puede variar de 4 a 16 revoluciones por minuto.

3.2.CONCRETO BOMBEADO

El concreto normal, mezclado, se vierte en una tolva y con ayuda de una

bomba con válvulas de aspiración y compresión, se impulsa y transporta el

concreto por una tubería. La granulometría del agregado debe ser

controlada debido a que el concreto confeccionado debe ser dócil

(manejable) y pueda retener el agua con el fin de evitar la segregación. El

hormigón bombeado evita el empleo de carretillas, vagonetas, grúas,

elevadores o cucharones, etc.

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Se deben tener cuidados como por ejemplo, cerciorarse que la presión sea

suficiente para transportar el hormigón hasta el sitio deseado; se

recomienda que la tubería tenga un diámetro mínimo de 3 veces el tamaño

máximo del agregado, la tubería no debe ser de aluminio porque el

aluminio reacciona con el cemento generando hidrógeno, este gas

introduce vacíos en el concreto endurecido con la consiguiente pérdida de

resistencia; la tubería no debe formar ángulos muy agudos porque se

puede atascar y se debe tener en cuenta la eficiencia de la bomba porque

a medida que aumenta la altura sobre el nivel del mar disminuye la

eficiencia de la bomba, reduciéndose la altura hasta la cual puede

bombearse.

3.3.CONCRETO LANZADO

Este es el nombre que se le da al mortero transportado a través de una

manguera y proyectado neumáticamente a alta velocidad contra una

superficie. La fuerza del chorro que hace impacto en la superficie,

compacta el material, de modo que se puede soportar a si mismo sin

resbalar ni caerse aún en una cara vertical o en un techo.

Como en esencia el proceso consiste en que la mezcla se proyecta

neumáticamente, al concreto lanzado se le llama más formalmente

mortero o concreto aplicado neumáticamente y sus propiedades no

difieren de las de un concreto colocado convencionalmente de

proporciones similares; es el método de colocación el que confiere al

concreto lanzado sus significativas ventajas en numerosos usos. La

mezcla es lanzada a gran velocidad por medio de una pistola de cemento

con una presión de 3 atmósferas a paredes, armaduras, encofrados o

dentro de moldes, etc. El concreto lanzado se emplea en la construcción

de elementos de reducido espesor como son: cubiertas, revestimientos,

pilares, placas, recubrimiento de canales, depósitos, túneles, estabilización

de taludes, etc. Trae ventajas como: uniformidad, economía de mano de

obra y rapidez de ejecución. En esta mezcla, lo que se emplea

normalmente como agregado, es arena muy gruesa con algo de material

gravoso, luego es más mortero que concreto lo que se lanza. Algunas de

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las ventajas con respecto al concreto común es que se coloca y compacta

a la vez, además se adhiere íntimamente a la superficie y permite obtener

la forma deseada con gran variedad de acabados.

Existen dos tipos de concreto lanzado que son:

3.3.1. Mezcla seca o GunitaEs una combinación proporcionada de cemento Portland,

agregados y agua. La mezcla de los materiales se realiza por

medios mecánicos y es bombeada en estado seco hasta una

boquilla en donde se adiciona agua, con aditivos superacelerantes

generalmente, y aire para impulsar el material. La fuerza del chorro

de aire compacta el material contra la superficie. El mezclado real

toma lugar en la pared y es por ello que deben hacerse

movimientos circulares con la boquilla durante el lanzado, de

manera que se integre el agua en el contorno con la mezcla en el

centro. Todo el éxito de un lanzado en vía seca radica en un

suministro de aire comprimido adecuado, el cual debe estar seco y

libre de aceites; y una cantidad de agua apropiada.

3.3.2. Mezcla húmedaEl sistema húmedo es simplemente el bombeo convencional

hidráulico de concreto de alta calidad, mezclado en una planta de

concreto en forma controlada. El agua ya va incluida desde antes y

no es manipulada durante el proceso de proyección. En este

método, el concreto premezclado es bombeado en estado plástico

a la boquilla, donde se le inyecta aire, para que sea impulsado a

alta velocidad sobre la superficie, generalmente también se

adicionan acelerantes. Se corre el riesgo que el concreto se

atasque y endurezca antes de salir de la manguera, lo cual se debe

controlar. En la vía húmeda es posible utilizar un mayor porcentaje

de grava (≈40% por masa del agregado total) y con tamaños hasta

de 1/2 pulgada.

3.4.CONCRETO INYECTADO

Este es muy similar al concreto lanzado, se utiliza principalmente para

sanear macizos rocosos sellando sus fisuras, para anclajes de cables en

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estabilización de taludes o para colocar mortero sobre un agregado grueso

colocado previamente (concreto precolocado o preempacado). Estas

inyecciones de concreto, aunque lo que se inyecta generalmente es pasta

o mortero con algún aditivo, se hacen proyectando a presión la mezcla por

tubería. En el caso del saneamiento de un macizo rocoso, el último tramo

de la tubería va perforado, por lo que generalmente se le llama "flauta", e

introducida en el orificio por donde se va a inyectar; mediante el control del

aumento de la presión en el orificio se puede garantizar que se sellan las

fisuras.

3.5.CONCRETO LIGERO

Son aquellos cuya masa unitaria es inferior a 2300 kg/m3. Pueden estar

constituidos por áridos ligeros, los cuales se producen comercialmente en

hornos giratorios que hacen que estos se esponjen y por conglomerados

hidráulicos o resinas sintéticas.

Entre las ventajas que ofrecen los hormigones ligeros tenemos: bajo

masa, aislamiento térmico, resistencia al fuego, etc.

Los hormigones ligeros se clasifican según su composición, la que

depende de la técnica para obtener los vacíos en el hormigón y según su

constitución que depende de los agregados, los cuales tienen baja

densidad. Hay básicamente dos tipos:

3.5.1. Concreto ligero estructural

Es aquel que a los 28 días tiene una resistencia a la compresión

mínima de 175 kg/cm2 y una masa unitaria menor de 1850 kg/m3.

Está compuesto por agregados ligeros que se clasifican de acuerdo

a su fabricación, debido a que en los distintos procesos se producen

agregados con propiedades físicas diferentes, las cuales influyen en

las propiedades del concreto ligero, como son: masa unitaria,

absorción, forma, textura y densidad aparente. Con este concreto se

tiene la ventaja de utilizar menos refuerzo, puesto que la masa

propia de la estructura es menor, aunque puede suceder que el

costo del agregado ligero sea muy alto y encarezca el hormigón.

3.5.2. Concreto ligero no estructural

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El concreto ligero no estructural tendrá una resistencia a la

compresión a los 28 días máximo de 70 kg/cm2 y una masa unitaria

que no sobrepasa los 1500 kg/m3; estos hormigones se usan

principalmente como aislantes térmicos y se emplean generalmente

en techos de edificaciones.

Una forma de obtener un concreto ligero, sin recurrir a agregados

livianos es introduciendo burbujas de gas en la mezcla plástica a fin

de producir un material con estructura celular. Este "concreto

gaseoso o espumoso", utilizado principalmente como aislante

térmico, se obtiene mediante una reacción química que genera un

gas en la mezcla fresca, de modo que al fraguar se obtiene un gran

número de burbujas; el material que se emplea para producir la

reacción química es normalmente el aluminio en forma de polvo muy

fino, aunque también se usa polvo de zinc o de una aleación de

aluminio.

Otra forma de lograr un concreto ligero es eliminando el agregado

fino de la mezcla, es decir, un concreto de solo cemento, agua y

agregado grueso, este concreto se conoce con el nombre de

"concreto sin finos".

El concreto sin agregado fino es una aglomeración del agregado

grueso, donde cada una de las partículas queda rodeada por una

capa de pasta de cemento; existen por consiguiente grandes poros

dentro del cuerpo del concreto, a los cuales se debe su baja

resistencia, pero el gran tamaño de los vacíos significa que no puede

haber ningún movimiento capilar de agua. Por lo tanto, una de sus

aplicaciones es en rellenos donde se quiera eliminar la ascensión del

agua por capilaridad.

3.6.CONCRETO PESADO

Concreto pesado es aquel cuya masa unitaria es mayor al normal, varía

generalmente entre 3,0 y 6,5 Ton/m3. Están constituidos por una pasta de

cemento y áridos pesados. Se emplean áridos naturales como: hematita,

limonita, corindón, barita (sulfato de bario), magnetita, como agregado fino

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ilmenita (FeTiO3), etc.; o agregados artificiales como: acero, ferrofósforo

(fosfuro de hierro) y algunas veces plomo. Estos hormigones constituyen

un medio eficaz contra radiaciones nucleares o de rayos X o gamma y se

puede utilizar el concreto pesado en estructuras cuya estabilidad dependa

de su propia masa.

Estos hormigones deben ser homogéneos, compactos, sin fisuras, deben

contener suficientes elementos finos y una cantidad relativamente

pequeña de agua, para evitar segregación durante el transporte y la

puesta en obra. Se pueden agregar aditivos de productos finos o

plastificantes.

3.7.CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO (CCR)

El concreto compactado con rodillo es una mezcla de cemento, agua y

agregados cuya consistencia es muy similar a la de una mezcla de

asentamiento nulo. La cantidad de agua utilizada debe ser suficiente para

hidratar el cemento y para dar un margen de trabajabilidad que permita a

los equipos de compactación lograr la máxima densidad. En este concreto

se utiliza una mínima relación agua/cemento. El equipo de compactación

(compactadores vibratorios de cilindro o llantas) básicamente consiste en

un cilindro sobre el cual se coloca una plataforma metálica donde se

instala un motor, la vibración tiene lugar en el interior del cilindro donde

existe una masa excéntrica provista de movimiento rotatorio.

Se utiliza en presas aunque en los últimos años se ha empleado mucho en

pavimentos; fue desarrollado con el fin de obtener una densidad alta y una

buena adherencia entre las sucesivas capas, resultando una alta

impermeabilidad de la estructura. El contenido de material cementante es

superior a 150 kg/m3, algunas veces con una proporción alta de puzolanas

del orden del 75% de la masa total.

Las propiedades más importantes de un concreto compactado con rodillo,

cuando es utilizado en la construcción de presas son: la densidad, la

permeabilidad, la resistencia a la cizalladura (cohesión y ángulo de

fricción) y la resistencia a los esfuerzos de tensión. En el caso de los

pavimentos, además de las anteriores ventajas, la distancia entre juntas

Página 29

de contracción es mayor, debido a que por el bajo contenido de agua, la

retracción hidráulica y el desprendimiento del calor de hidratación son

menores.

3.8.CONCRETO CON FIBRAS

Es un hormigón ligero o normal al cual se le han adicionado fibras que

pueden ser de: acero, plástico, asbesto, vidrio, nylon, poliéster,

polipropileno, polietileno, fique, caña de azúcar, coco, yute, etc. Este

concreto con fibras puede ser útil cuando sea necesario absorber una gran

energía (por ejemplo cargas explosivas) o cuando se desea mejorar la

resistencia a la tensión; luego es posible mermar el refuerzo por que parte

de la tensión lo absorbe la fibra. En el caso de los pavimentos rígidos, se

pueden utilizar espesores de losa menores para las mismas cargas e

igual periodo de diseño, la separación de juntas puede ser mayor porque

las fibras aumentan la resistencia a la flexión del concreto. El hormigón

con fibras proporciona también un buen aislamiento acústico y térmico,

buena resistencia al impacto y a la erosión. Algunas fibras, en especial las

naturales de origen vegetal, requieren de un tratamiento especial para ser

usadas y así no perjudicar las propiedades del concreto.

3.9.CONCRETO MADERA, CONCRETO CON CÁSCARA DE ARROZ O DE

TRIGO

Modernamente se fabrican hormigones mezclando cemento con virutas de

madera o cáscaras de arroz o de trigo, corcho molido, etc., siendo estos

materiales considerados como agregado. Algunos de estos materiales,

como es el caso de la viruta, deben someterse a un tratamiento especial

para lograr que la materia orgánica resulte resistente y no se pudra. El

empleo de concreto madera tiene especial aplicación en aquellas obras

donde se impone un aislamiento térmico y acústico. Estos concretos

tienen baja masa unitaria y se emplean principalmente en la construcción

de piezas prefabricadas. Por medio de prensas o cualquier otro medio de

compactación enérgico, se pueden fabricar elementos livianos con alta

resistencia a la rotura. [UNICAUCA (2010)]

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4. APLICACIONES DE LOS MATERIALES PUZOLÁNICOS EN EL CONCRETO

4.1.CONCRETO PUZOLÁNICO EN PRESAS

La construcción de una gran estructura como es el caso de las presas

implica la movilización de enormes volúmenes de material, así como de

mano de obra, maquinaria y en general, de medios que contribuyan a la

consecución de nuestro objetivo.

Es evidente, por lo tanto, que una de las prioridades a tener en cuenta en

el diseño de todo aquello que comporta construir una presa (materiales,

dosificación, procedimientos de construcción, etc.) será economizar en lo

posible todo este proceso sin dejar de lado, por supuesto, la seguridad a lo

largo de toda la vida de la presa.

Esto puede comportar cambios en los materiales que forman el concreto

(sustitución parcial del cemento, elección de áridos).

El incremento de temperatura que experimenta el concreto una vez

puesto en obra depende fundamentalmente del tipo y cantidad de

conglomerante. Siendo uno de los objetivos la reducción de dicha

temperatura, resultan imprescindibles ciertos cambios respecto al

conglomerante que utilizaríamos en un concreto convencional.

El tipo de conglomerante utilizado ha de desarrollar una cantidad de calor

de hidratación moderadamente baja, evitando así en lo posible la

problemática fisuración del concreto. En consecuencia, los cementos

utilizados en la construcción de presas son preferentemente a base de

Clinker y cenizas volantes o escoria siderúrgica, y también otros tipos de

materiales Puzolánicos, naturales o artificiales, siendo las proporciones de

éstos mayores de un 30% (cementos tipo II) y pudiendo llegar a más de un

80% según el tipo de cemento.

Además de reducir la cantidad de Clinker, con la consiguiente disminución

del calor de fraguado, la incorporación de puzolanas y cenizas a través del

cemento produce otros efectos favorables; en efecto, proporcionan una

mayor trabajabilidad a la mezcla fresca, que se reduce en una reducción

del agua de amasado en 5 a 8% y aumento de la resistencia, también dan

lugar a una mayor durabilidad en el concreto. Página 31

Respecto al conglomerante utilizado, existen dos aspectos básicos. En

primer lugar hay una mayor substitución de Clinker por adiciones de

material Puzolánico (cenizas volantes y escoria siderúrgica) en los

concretos compactados; aunque sólo sirva de orientación, en el concreto

convencional la substitución es de un 30-40% de adiciones en término

medio.

El uso de cementos de bajo calor de hidratación, hasta el 75% en cenizas

o escoria siderúrgica y del tipo V (cementos compuestos).

[Eugenio Vallarino, (2007); pg.6-7]

4.2.CONCRETO PUZOLÁNICO EN EDIFICIOS

El uso de materiales Puzolánicos, es una práctica bastante habitual en la

preparación de morteros y concreto. Una de las claves para el concreto

que contiene Puzolánicos es conocer su capacidad de reacción frente a

Portlandita (clase de minerales óxidos), liberada por el cemento en su

hidratación, es decir el desarrollo de la reacción puzolánica.

A través del método mecánico se evalúa la contribución de la reacción

puzolánica en el desarrollo de la resistencia mecánica o compresión del

concreto que contiene puzolana, sobre su empleo en concreto armado y

sobretodo en pretensado, se han expuesto en ocasión dudas sobre si la

presencia de puzolanas puede deteriorar la protección frente a la corrosión

de la armadura. Numerosos ensayos, realizaciones prácticas han

demostrado que estas ideas no acaban de tener un fundamento claro.

En primer lugar la adición de puzolanas no produce cambios sustanciales

en la alcalinidad del concreto, que mantiene una película protectora de

hidróxido ferroso sobre la superficie del acero, película cuya función es

prevenir el acceso de agua y oxígeno a dicha superficie.

Finalmente la práctica ha demostrado que los concretos hechos con

cementos Puzolánicos muestran mejor comportamiento en lo que respecta

a la fisuración (causa frecuente en los fenómenos de corrosión de

armaduras). [Ortega García, Juan (….), pg. 7]

Página 32

5. APLICACIONES REALIZADAS EN LA PROVINCIA DE TRUJILLO EN EL

USO DE CONCRETO ESTRUCTURAL CON ADICIONES PUZOLÁNICOS

EN EL CEMENTO

5.1.Centro Comercial “Capricornio”.

El futuro centro Comercial “Capricornio” se encuentra ubicada en la

Avenida Condorcanqui, frente del Puente Capricornio en la Carretera

Panamericana Norte.

La obra está en proceso de construcción lo cual hacen uso de un concreto

con los cementos Anti-salitre y Extra forte de Pacasmayo que son unos

tipos de cementos con adiciones de materiales puzolánicos (con escorias)

que le dan propiedades para su uso específico en las construcciones.

5.2.Construcción de Habitaciones y Oficinas

Este es un proyecto de “Construcción de Habitaciones y Oficinas.”, ubicado

en la aldea infantil “Víctor Raúl Haya de la Torre”, carretera a la sierra

Liberteña Km 24, santa rosa – Trujillo, en el concreto se usó “Cemento

Pacasmayo Antisalitre MS”, que está compuesto por una mezcla de

Clinker, yeso y adiciones minerales en distintas proporciones que en este

caso es puzolana. Además, estos cementos utilizan cantidades menores de

Clinker en su fabricación, lo que resulta en una menor emisión de gases

contaminantes.

5.3.Mejoramiento del Servicio Educativo en la I.E. N° 80865

Este es un proyecto de “Mejoramiento del Servicio Educativo en la I.E. N°

80865”, ubicado en la urbanización Daniel Hoyle – Trujillo, en el concreto

se usó “cemento Pacasmayo Antisalitre MS” (compuestos por una mezcla

de clínker, yeso y puzolanas).

Página 33

CONCLUSIONES

El uso de materiales convencionales en la elaboración de concreto

estructural es una forma comúnmente utilizada en la sociedad en donde

no se tiene conocimiento de las propiedades estructurales que deberíamos

mejorar en las edificaciones.

La utilización de materiales puzolanicos en el concreto se obtiene las

propiedades deseadas para la aplicación particular en cada caso en las

construcciones.

La incorporación de constituyentes minerales en el concreto no solo hace

que tenga propiedades especiales sino que también haga un ahorro

económico ya que se estaría utilizando materiales de residuos industriales

en el diseño de concreto estructural de edificios.

Es preferible la utilización de cementos con materiales puzolanicos en el

concreto estructural debido a las mejoras que presenta y se puede utilizar

en diferentes casos donde lo requiera.

Página 34

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Perú, 2da Edición.

[Accesado el día 14 de Septiembre del 2014]

Steven; Jaime (1992 - 1997) “Propiedades del Concreto y sus Componentes”

[En línea]. Perú, Disponible en:

http://construestruconcreto.webpin.com/639867_1-1-Propiedades-del-

Concreto-y-sus-Componentes.html,

[Accesado el día 14 de Septiembre del 2014]

UNICAUCA (2010) “Concretos especiales” [En línea]. Colombia, Disponible en:

ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/geanrilo/docs/,

[Accesado el día 14 de Septiembre del 2014]

Página 36

ANEXOS

APLICACIONES REALIZADAS EN OTRAS PARTE DEL PERÚ

En el Perú se ha venido estudiando los concretos de alto desempeño desde

1985, el estudio inicial estuvo dirigido a los concretos de alta resistencia, y

actualmente se han desarrollado alrededor de 12 tesis a nivel nacional sobre

el tema; las primeras aplicaciones de este tipo de concreto en el Perú no son

muy conocidas, siendo estas los concretos utilizados por la compañía minera

Yanacocha en 1989, donde en sus obras primarias se consideró un concreto

con una resistencia a la compresión de 550 Kg/cm2, a partir de esa fecha se

han venido desarrollando diferentes obras donde han sido requeridos

concretos de alto desempeño, sin embargo aún no ha habido gran producción,

las empresas de premezclados son las que más han incursionado con el uso

de este material, en Lima UNICON y FIRTH, ya han producido en diferentes

oportunidades concretos con resistencias superiores a los 500 Kg/cm2.

A continuación detallamos algunas de las obras donde se han usado estos

concretos:

1. Hotel Marriot, Lima

El diseño del hotel Marriot en la ciudad de Lima, construido por la

compañía Graña & Montero Contratistas Generales en el 2000, fue una de

las primeras obras donde se uso con alguna demanda concretos de alto

desempeño. Allí las compañías UNICON y FIRTH, produjeron concretos

con resistencias a la compresión entre 750 a 980 Kg/cm2 a 90 días. Este

concreto incluyo microsílice en su composición además de usar un aditivo

superplastificante.

2. Fuste de silo de clinker resistente a la abrasión

La compañía Cementos Lima ejecuto esta obra con una cantidad total de

138 m3 de concreto con características de resistencia entre 764 a 890

Kg/cm2 a 60 días. El concreto fue suministrado por la compañía UNICON y

se usó microsílice.

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3. Reservorio de alta durabilidad

En 1999 la compañía Constructora Moromisato S.A. ejecuto esta obra

donde se consideró el uso de un concreto de alta durabilidad, para esto la

compañía UNICON, propuso el uso de un concreto con adición de

microsílice, el cual tenía una resistencia característica de 620 Kg/cm2.

4. Estructura especial ampliación del C.C. Caminos del Inca

En el año 2000 la compañía Graña & Montero Contratistas Generales

emplearon un concreto de alto desempeño con características de alta

resistencia para la ampliación del C.C. Caminos del Inca, el cual tuvo una

resistencia característica de entre 770 a 915 Kg/cm2 a 90 días.

(PORTUGAL BARRIGA, Pablo (2005). Tecnología del concreto de alto

desempeño Perú, 1ra Edición. [Accesado el día 14 de Octubre del 2014])

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TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN

Namagga C. y Atadero R. A. (2009) Estudiaron “La optimización de las cenizas volantes en concreto: Altas cenizas como reemplazo de cemento y de materiales de relleno”; donde concluyeron que la sustitución de la ceniza volátil en el hormigón en general aumenta resistencia a la rotura y que de 25 - 35% de sustitución de cenizas volantes ofrece los más óptimos resultados de la resistencia.1

Molina B. O. I.; Moragues A. T. y Gálvez R. J. C. (2008) Estudiaron “La Influencia de las cenizas volantes como sustituto parcial del cemento portland en la durabilidad del hormigón: propiedades físicas, difusión del ión cloruro y del dióxido de carbono”; donde concluyeron que los porcentajes óptimos son de 15 y 35% de ceniza volátil a relación de a/c =0.6 y que los ensayos realizados muestran claramente una mejora de la resistencia a compresión de los hormigones con adición de cenizas, a los 28 y 91 días.2

Corona Z., M. A. (1996) Estudió “Concretos Dosificados con cemento Portland y ceniza volante”; donde usaron porcentajes de 0%, 10%, 20% y 30%, concluyendo que el ensayo de compresión realizado a 28 y 60 días aumenta notablemente la resistencia a compresión, pero a 168 días su resistencia aumenta significativamente.3

1 Namagga C. y Atadero A., (2009) “Optimización de las cenizas volantes en concreto: Alta cenizas como reemplazo de cemento y de materiales de relleno” Conferencia dictada en World of Coal Ash (WOCA) en Lexington, KY, USA, Mayo 4 al 7, 2009.

2 Molina B.; Moragues A. y Gálvez R. (2008) “La Influencia de las cenizas volantes como sustituto parcial del cemento Portland en la durabilidad del hormigón: propiedades físicas, difusión del ión cloruro y del dióxido de carbono”. Tesis de Licenciatura. España, Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S.I, de Caminos, Canales y Puertos, Universidad Politécnica de Madrid.

3 Corona M. (2012) “Concretos Dosificados con cemento Portland y ceniza volante”. [En Línea]. México, Disponible en: http://www.bibliotecadigital.uson. mx/bdg_tesisIndice.aspx [Accesado el día 14 de Octubre del 2014]

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