CONCRETO MASIVO

DEFINICIÓN: El concreto masivo es cualquier volumen de concreto con dimensiones lo suficientemente

grandes como para exigir que se adopten medidas para hacer frente a la generación de calor de

hidratación del cemento y el consecuente cambio de volumen para reducir al mínimo la figuración.

Las propiedades principales del concreto masivo son: Durabilidad, economía, acciones térmicas,

Quedando en segundo lugar la resistencia a la compresión. Altas resistencia a la compresión

usualmente no son requeridas en los hormigones masivos, existen excepciones

CARACTERÍSTICAS:

La característica que distingue al concreto masivo de otro tipo de concreto es el comportamiento

térmico. La reacción agua-cemento es exotérmica por naturaleza, la temperatura se eleva en el interior

del hormigón donde la disipación de temperatura es lenta lo que provoca un aumento de temperatura

considerable. Importantes fuerzas de tensión y esfuerzos pueden desarrollarse asociado a un cambio

volumétrico dependiente del incremento o disminución de temperatura en la masa de concreto

APLICACIÓN DEL CONCRETO MASIVO

La práctica en construcciones con hormigones masivos ha evolucionado para satisfacer los

requerimientos de la ingeniería, como presas de gravedad de hormigón, arcos de presas, esclusas de

navegación, reactores nucleares, centrales eléctricas, grandes cimentaciones de muelles, puentes.

También son aplicables a las estructuras más

pequeñas, donde los altos niveles de tensiones por causas térmicas, generan potenciales grietas debido

a los cambios volumétricos no tolerables.

ESPECIFICACIONES 

Dentro de las especificaciones que se consideran para el diseño de la dosificación en el concreto

masivo, se incluyen las siguientes: 

• Temperatura máxima del hormigón al momento de la colocación. 

• Temperatura máxima de calor de hidratación del hormigón durante el fraguado y edades definidas 

• Diferencial máximo de temperatura del hormigón colocado entre el inferior y exterior del elemento

DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO MASIVO

El objetivo de una dosificación es la selección de combinación de materiales que produzcan un concreto

que cumpla con los requerimientos de la estructura con respecto a la economía, trabajabilidad,

estabilidad dimensional y libre de grietas, baja generación de calor, resistencia adecuada, durabilidad, y

en caso de estructuras hidráulicas baja permeabilidad.

1. Cemento Los siguientes tipos de cemento hidráulico son adecuados para uso en construcción de

hormigón masivo: Cemento Portland: tipo I, II, IV y V.. Mezcla de cemento: tipo P, IP, S, IS, I(PM), y

I(SM) .

2. Adiciones: como adición tenemos a la puzolana que es utilizada para mejorar la economía, para

disminuir la generación de calor interno, para mejorar la trabajabilidad, y para disminuir el riesgo

potencial de daño por la reacción álcali-agregado y ataque de sulfatos. 

3.

Aditivos: el uso de aditivos produce Importantes beneficios al concreto masivo En estado plástico: el

aumento de trabajabilidad y/o reducir el contenido de agua, retrasar el fraguado inicial, modificar la

capacidad de sangrado, reduce la segregación. En estado endurecido: reducción de la generación de

calor durante el endurecimiento, incremento de capacidad portante, disminución del contenido de

cemento, aumento de la durabilidad, disminución de permeabilidad, mejor resistencia a la

abrasión/erosión.

4. Agregados: La norma para el agregado grueso en el concreto masivo es utilizar el mayor tamaño de

agregado grueso que sea práctico generalmente de 6” aunque este valor puede variar con los

requerimientos de la obra.

5. Agua: para la dosificación del concreto masivo se incrementa hielo asi que el control del agua es muy

estricto.

CONTROL DE CALIDAD

Pruebas en estado fresco y endurecido del concreto tanto en planta como en la obra: Temperatura,

asentamiento, resistencia, permeabilidad y otras

Control de temperatura: Dentro de las prácticas típicas para controlar los cambios de temperatura en la

estructura de concreto se tiene: 

• Enfriamiento del agua. 

• Remplazar una porción del agua de mezclado por hielo 

• Almacenar bajo sombra los agregados 

• Inmersión de los agregados gruesos 

• Programar fundición en horario nocturno 

• Pronta aplicación del agua de curado 

• Post-enfriamiento mediante tuberías de

enfriamiento 

• Control de las superficies de enfriamiento 

• Evitar choques térmicos 

• Protección de los bordes de la excesiva pérdida de calor

COLOCACION Y CURADO

• Para la colocación de concretos masivos se debe desarrollar un plan para asegurar que el concreto en

obra no alcance una temperatura interna mayor a los 160º F (71ºC) durante las primeras 36 horas desde

su colocación. Hay que cuidar también que durante el periodo de disipación de calor el diferencial entre

el núcleo interno y la superficie del concreto no supere los 35º F (1.6ºC).

• Cuando se vibra concreto masivo, generalmente con una batería de vibradores simultáneos, hay que

coordinarlos en su funcionamiento para que actúen separadamente puesto que concreto frío es más

sensible a la vibración durante el vaciado.

• La refrigeración por evaporación de la superficie a través del agua de curado. 

• Circulación de agua fría a través de tuberías embebidas; y superficies aislantes para minimizar el

diferencial térmico entre el interior del hormigón y el exterior.

RECOMENDACIONES

• Control del contenido del cemento, donde la elección del tipo y la cantidad de material cementicio

pueden disminuir el potencial de generación de calor del hormigón.

• Pre-enfriamiento, donde el enfriamiento de los ingredientes logra menor temperatura al momento de

colocar el hormigón. 

• Post-enfriamiento, donde la disipación de calor limita la elevación de temperatura en la

estructura. 

• Administración de la construcción, donde se hacen esfuerzos para proteger la estructura de las

diferencias de temperatura excesivas mediante el empleo de los conocimientos de la manipulación del

concreto, 

• programación de la construcción de elementos, y métodos constructivos. 

• El control de temperatura para estructuras pequeñas puede necesitar no más de una medida, como la

restricción de fundir elementos de concreto en horarios con temperatura ambiental baja o por la noche. 

• En el otro extremo, algunos proyectos pueden ser lo suficientemente grandes como para justificar una

gran variedad de medidas independientes pero complementarias, además, las medidas de control

pueden incluir la selección prudente de un cemento puzolanico de baja generación de calor. 

• La cuidadosa selección de la granulometría de agregados, el uso del mayor tamaño de agregado en

una eficiente mezcla con bajo contenido de cemento. 

• El pre-enfriamiento de agregados y agua de mezclado (o la colocación de hielo en el agua de

mezclado). 

• Uso de la incorporación de aire y otro aditivo químico para mejorar las propiedades del concreto fresco

y endurecido. 

• Utilizando las dimensiones adecuadas para la colocación del concreto en bloques, secciones o

elementos. 

• La coordinación de horarios de hormigonado con los posibles cambios de temperatura por estaciones

climáticas, uso de equipos especiales para mezclar y colocar el concreto

información tecnicas

• Peso volumétrico mayor a 2 200 kg/m³ • Módulo elástico 14000 √ƒ’c kg/cm² • Resistencia mayor o igual a 250 kg/cm² • Temperatura máxima del concreto 21° C (espesor > 1.5 m) por

medio del uso de hielo en escarcha • Temperatura máxima del concreto 26°C (espesor > 0.60 < 1.5 m)

por medio del uso de hielo suministrado en los depósitos de agua o en escarcha, dependiendo de la temperatura ambiente

• Edad de cumplimiento Normal a 28 días, Rápido a 14 días, ART a 7 días y 72 horas

ventajas

Disminución de la contracción por secado, debido a la obtención de bajas temperaturas en el concreto

• Menor coeficiente de deformación diferida • Mayor módulo elástico • Mayor resistencia a tensión directa • Mayor resistencia al desgaste • Mayor resistencia al impacto

usos

 Presas • Cimentaciones de edificios y silos • Muros y losas de cuartos anti radioactivos

• Para evitar fisuras, la diferencia de temperaturas entre la superficie y el centro del elemento no debe de exceder de 20° C

Comcreto liviano

EL CONCRETO PESADO Y SUS APLICACIONES: REACTOR DEL CENTRO NUCLEAR DE HUARANGAL (PERÚ)

Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que varía entre 2.8 a 6 T/m3 , a diferencia de los concretos

normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m3 . La fabricación de los cementos pesados se realiza con los

cementos Portland normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumétricas

absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas características pueden comprenderse más de 50

elementos. Sin embargo, generalmente sólo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y

economía.

El CONCRETO PESADO ES MUY UTILIZADO EN CENTRALES NUCLEARES DEBIDO A SU ALTA DENSIDAD Y

GRADO DE PROTECCIÓN

Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia mecánica y compatibilidad con el

cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita,

limonita y hematita. También, agregados artificiales como el fósforo de hierro y partículas de acero como

subproducto industrial.

La aplicación principal de los concretos pesados la constituye la protección biológica contra los efectos de las

radiaciones nucleares. También se utiliza en paredes de bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en

elementos, que sirven de contra-peso y en la fabricación de contenedores para desechos radiactivos.

Los primeros usos de este concreto se remonta a los años 60 del siglo XX . El concreto de alta densidad tiene

propiedades de utilidad como material de protección contra la radiación. Su aplicación en la industria de la

construcción es relativamente reciente, y coincide con el desarrollo de la energía nuclear. Una pantalla de este tipo

de concreto puede servir como protección contra los rayos gamma y los rayos X y además suponer un ahorro

económico respecto a los concretos ordinarios.

Ya que para la misma protección se necesitan espesores mayores. A pesar de que con las nuevas tecnologías el

grado de conocimiento de este material ha aumentado considerablemente, es cierto que aún queda un largo camino

que recorrer. Son pocos y puntuales las construcciones en territorio peruano, por ejemplo uno de ellos lo constituye

el blindaje del block del reactor nuclear construido en Huarangal Lima, en las que se ha utilizado este tipo de

hormigón, lo que aún denota su grado de desconocimiento y/o la dificultad para obtener los aglomerados necesarios

para producirlo.

Requerimientos de la Protección:

Los materiales de protección requieren:

- Absorver los rayos Gamma, para lo cual deben serios más pesados posibles.

- Disminuir la velocidad de los neutrones rápidos y transformarlos en neutrones térmicos, para lo cual deben

contener átomos ligeros como el hidrógeno.

- Absorber los neutrones térmicos, para lo cual deben tener cuerpos de gran sección eficaz.

Gracias a su elevado peso volumétrico y a su alto contenido de átomos de hidrógeno, y en especial cuando se le

adicionan materiales como boro para absorber los neutrones térmicos, el concreto cumple las tres condiciones

expuestas. Si bien el concreto normal puede emplearse en escudos de protección, el concreto denso se utiliza en las

zonas en las que es necesario ganar espacio, por sus secciones más reducidas.

El concreto descrito reúne los dos primeros requisitos, por su alto peso volumétrico y por contener una importante

cantidad de átomos de hidrógeno. La necesidad de hidrógeno se satisface con un contenido de agua del 5% del

peso del concreto, que se encuentra tanto en forma de agua combinada como libre dentro de su masa;

eventualmente, el agregado puede aportar agua de cristalización. El contenido de hidrógeno en un concreto seco es

de aproximadamente 0.25% del peso. La adición de materiales como el boro, tiene el inconveniente de reducir la

resistencia.

 Al absorber la energía de radiación, el concreto incrementa su temperatura, de manera no uniforme, de acuerdo a la

distancia a la fuente de radiación. Esta situación origina tensiones internas que deben ser previstas para evitar fallas.

Las tensiones térmicas se originan, no sólo por la energía absorbida, sino también por el enfriamiento de las

superficies y las propiedades intrínsecas del concreto,

El concreto pesado en en el Centro Nuclear de Huarangal-Perú 

El Instituto Peruano de Energía Nuclear edificó en la meseta de Huarangal, en la provincia de Lima, el Centro

Nuclear de Investigaciones del Perú, construyendo en concreto el Block del Reactor RP-10. El concreto se ha

diseñado para actuar como elemento estructural y de blindaje biológico contra la acción de radiaciones nucleares.

REACTOR RP10 DEL CENTRO NUCLEAR - HUARANGAL PERÚ

Las características de la edificación son las siguientes:

 El concreto pesado tiene una densidad seca mínima de 2.7 gr/cm3 ; una resistencia a la compresión a los 28 días de

280 kg/cm2 ; un espesor promedio de la pantalla de 250 cms; y en el diseño de la estructura se ha considerado la

posibilidad de un sismo de magnitud 8.4 Ms.

El cemento elegido fue de la empresa "Andino" Tipo V de la clasificación ASTM C 150. La elección tomó en

consideración su pequeño porcentaje de aluminato tricálcico, el cual garantizaba un lento y bajo desarrollo de calor

de hidratación. Los estudios efectuados en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Nacional de

Ingeniería, garantizaron el cumplimiento de las especificaciones de resistencia dentro de los niveles de calor de

hidratación deseados.

Como agregado fino se emplea una arena natural de cantera, limpia, la cual cumple con las especificaciones de la

Norma C 33 del ASTM y los requisitos especiales.

Se emplea como agregado grueso el mineral de hierro clasificado como Magnetita, proveniente de los yacimientos

de Marcona. Esta Magnetita, además de garantizar la densidad deseada, actúa como aportador de hierro, y

elementos pesados que contribuyen al control del flujo de radiaciones Gamma. La Magnetita seleccionada cumple

con las recomendaciones de las Normas E 637 y E 638 del ASTM.

El agua empleada es potable y se ha trasladado en camiones cisterna desde Lima. Se han utilizado dos aditivos: un

plastificante, para lograr retardo de fraguado con reducción de agua sin pérdida de resistencia; y un

superplástificante, para garantizar fluidez de la mezcla durante el tiempo de colocación.

La dosificación de la mezcla se ha hecho para proporciones de peso. Las proporciones seleccionadas fueron

comprobadas primero en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Nacional de Ingeniería y luego

ajustadas en obra por la firma contratista. En la selección de la resistencia promedio se consideró que no más de

una en cada 20 muestras estaría por debajo de la resistencia especificada. La relación agua - cemento fue limitada a

un máximo de 0.55; el contenido de aire atrapado al 1 % y, adicionalmente, se fijó la composición química por

elementos de la unidad cúbica de concreto en función del flujo de radiaciones Gamma del Reactor.

Para el control de calidad del concreto pesado se han establecido especificaciones muy rigurosas, controlándose los materiales, la apariencia y calidad del concreto fresco, su temperatura y el ambiente, el peso unitario, la consistencia, el contenido de aire, la resistencia en compresión, el módulo de elasticidad y la pérdida de resistencia

después de exposición a una temperatura determinada. Se define el concreto pesado o de alta densidad como el "Concreto de densidad sustancialmente más alta que la del hecho con el empleo de agregados de peso normal, por lo común obtenido por el uso de agregados pesados y que se usa en especial para el blindaje contra la radiación".’ Aun cuando el blindaje contra la radiación es el uso principal del concreto pesado, también se emplea en la fabricación de contrapesos o, sencillamente, como un medio para aumentar económicamente el peso muerto de alguna instalación, sin aumentar el volumen de la masa, como seria el caso con el concreto de peso normal. Cuando se habla de concreto pesado, normalmente se hace referencia a concreto que tiene una densidad por arriba de 150 pcf (pounds par cubic foot, libras por pie cúbico) y que, sobre la base del tamaño de los agregados y los procedimientos de colado, puede alcanzar una densidad tan alta como 400 pcf.

Invariablemente, el concreto pesado es más costoso que el de peso normal, incluso si se compara por libra de masa, debido a que debe tenerse un cuidado mayor que el normal al seleccionar

un agregado de densidad adecuada y de una calidad conveniente para la finalidad para la que se va a usar, como la explotación en la mina del material, el triturado y gradación de los agregados y su mezclado para obtener la mezcla de concreto, así como en el colado y acabado de éste. El costo de transporte para el agregado pesado necesario será relativamente alto al compararlo con los agregados de peso normal, de los que normalmente se dispone cerca de los sitios de los proyectos. La mayor parte del equipo para triturar y clasificar por tamaños se relaciona con los agregados de peso normal; como consecuencia, el desgaste y desgarre de ese equipo ocurriría con mucho mayor rapidez y, teóricamente, el volumen de los materiales manejados por ese equipo seria inversamente proporcional a las densidades de los agregados.

Aunque los agregados pesados que se usan en el concreto pesado pueden presentar dificultades en su trituración y manejo durante su clasificación por tamaños, así como pueden conducir a problemas costosos en el mezclado, transpone, colado y acabado, su uso puede ser absolutamente necesario o, por lo menos, conveniente en el diseño de muchas estructuras o instalaciones que necesitan blindaje contra la radiación o contrapesos densos, o bien, en donde se requiere una densidad mayor y, en especial, en donde el espacio se encuentra en un mínimo. Cuando el diseño se basa en la densidad, el espesor de un muro o de un piso se puede reducir en un 50%, sencillamente al duplicar la densidad del concreto utilizado en su fabricación. Existen muchas propiedades del concreto que aumentan de manera notable como resultado de aumentar la densidad. Una propiedad que está adquiriendo cada vez más importancia es la resistencia a la abrasión y, manteniendo todo los demás igual, entre mayor sea la densidad del concreto, mayor será la resistencia a la abrasión.

Otra área que se analiza más adelante es el uso moderno de los aditivos químicos; muy poco se ha escrito acerca de esto pero, básicamente, con el uso de algunos de estos aditivos modernos se puede incrementar la densidad de la pasta al reducir la relación agua/cemento al mismo tiempo que se aumenta la trabajabilidad y, de manera notable, la resistencia del concreto resultante. Además de los aditivos químicos, los aditivos

minerales de vapor condensado de sílice permiten lograr una mayor densidad de la pasta, con menor permeabilidad y mayor resistencia.

 

Blindaje nuclear o contra la radiación

Se proporciona, y es necesario, el blindaje contra la radiación principalmente para la protección del personal que trabaja en instalaciones, y en los alrededores de éstas, las cuales emiten partículas nucleares (neutrones, protones, ay 3) y rayos X o y.2 En general, estas panículas o rayos son detenidos, desviados, transformados o atenuados sencillamente por la masa, es decir, por el peso del concreto (libras por pie cuadrado) que se encuentra entre la fuente de radiación de energía y las personas que se están protegiendo. Por otra parte, el boro y el cadmio deben ser introducidos internacionalmente como un agregado o como un aditivo.

La resistencia del concreto para blindaje depende mucho de la calidad y gradación del agregado, así como de la relación agua/cemento. Una mala adherencia de la pasta al agregado parece impedir el logro de resistencias muy altas para el concreto pesado, pero entre más densa sea la pasta, es mejor, en tanto que la cantidad de pasta sea la adecuada para tener una buena trabajabilidad. Hasta donde se sabe, no se ha logrado una resistencia muy alta (mayor que 12 000 psi) con el concreto pesado. Se cree que con el uso de aditivos químicos modernos, los cuales aumentan la trabajabilidad, al mismo tiempo que reducen la relación agua/cemento, y el uso posible de vapor condensado de sílice como una adición cementosa, se alcanzarían resistencias mucho más altas. Lo normal es que la resistencia no sea un criterio cuando se requiere concreto pesado; como consecuencia, los laboratorios que realizan la dosificación de la mezcla se interesan principalmente en la trabajabilidad y la densidad. La capacidad de protección tiene una importancia primordial. Además, el cambio de volumen y la no formación de grietas son conceptos de interés primario, en especial en donde miembros estructurales forman parte de la protección o la constituyen por completo. Por tanto, se concluye

que la fabricación de concreto para blindaje es en verdad más complicada que la tecnología para producir concreto con agregado de peso normal. En primer lugar, se debe saber algo acerca de la fuente de energía, naturaleza e intensidad de las panículas nucleares y de los rayos, los cuales van a ser detenidos, o por lo menos atenuados, hasta algún limite de aceptación. En segundo lugar, se debe hacer la selección antes mencionada respecto de los agregados que permitirán alcanzar la densidad requerida, así como de los aditivos que darán por resultado la trabajabilidad y la resistencia de la pasta necesarias para la estructura en particular.

 

Concreto para contrapesos

El concreto pesado se usa a menudo en la fabricación de contrapesos o sencillamente como un medio para incrementar económicamente el peso muerto de alguna instalación e incluso sin el volumen masivo que ocuparía el concreto con agregado de peso normal. Los agregados que se utilicen para estos fines pueden ser los mismos que los empleados en el concreto para blindaje contra la radiación, excepto en que la exposición del concreto para contrapesos al medio ambiente puede ser incluso más crítica desde un diferente punto de vista. Por tanto, es posible que se requieran estipulaciones adicionales respecto a la calidad del concreto y del agregado.

En general, el uso de altos factores de cemento, bajas relaciones agua/cemento y del 3 al 40/o de aire incluido es conducente a la producción de una pasta de cemento o un mortero impermeables que deben encerrar de manera satisfactoria el agregado de hierro en el concreto sujeto a casi cualquier exposición. El uso de vapor condensado de sílice mejoraría mucho la impermeabilidad. No se deben usar materiales que contienen cantidades excesivas de cloruros y otros compuestos corrosivos. Con frecuencia, a las tuberías sumergidas para gas, aire e incluso ciertos líquidos se les coloca contrapesos al sujetarles silletas de concreto o encerrándolas en concreto pesado; también se usa algo de concreto de peso normal.

 

Agregados pesados

Normalmente, la composición química exacta de los agregados pesados no es importancia extrema, mientras tengan la elevada densidad requerida para que se les use para lograr la densidad exigida en el concreto pesado. Al seleccionar los agregados para una densidad especificada, la gravedad específica (densidad) del agregado fino debe ser comparable a la del agregado grueso, de modo que la densidad del mortero quede cercana a la del agregado grueso.

La magnetita y la ilmenita son los agregados de uso más común en la producción del concreto para blindaje contra la radiación; el agregado de barita, ferrofósforo y acero se usa en gran parte del balance.

 

Dosificación del concreto pesado

Los procedimientos de dosificación para el concreto pesado son muy semejantes a los aplicados para dosificar el concreto de peso normal. Se recomienda que se necesitan más mezclas de prueba para llegar a las cantidades óptimas de agregado grueso y de fino debido a que los agregados más pesados y más ásperos se comportan de una manera un tanto diferente al agregado de peso normal de los concretos de peso normal. Otras recomendaciones, que no se encuentran en los informes de la ACI antes mencionados, son:

1. El mortero se debe dosificar de modo que se logre una densidad tan alta como se pueda; esto puede lograrse si se usa vapor condensado de sílice y un aditivo reductor de la cantidad de agua de alto rango. El vapor condensado de sílice debe contener por lo menos el 85% de bióxido de silicio, una pérdida de ignición del 6% o menos y un área superficial (absorción de nitrógeno) de al menos 15 000 m2/kg.

2. El uso de la inclusión de aire y un contenido mínimo de agua ayudará de manera apreciable en la reducción del sangrado y la

separación de diversos tamaños de agregado, así como en el logro de un concreto más homogéneo.

3. Al evaluar las mezclas de prueba, el dosificador debe establecer familias de mezclas de modo que se puedan realizar ajustes con rapidez durante la construcción, causados por la falta de uniformidad en los agregados, como las gradaciones variables y la ruptura.

En esencia, todos los métodos de prueba estipulados para el control y la evaluación del concreto de peso normal son del mismo modo aplicables al concreto pesado. La inspección en el campo debe incluir revenimiento, contenido de aire, densidad, rendimiento y la producción y curado de muestras (cilindros y vigas) para las pruebas de resistencia.

 

Métodos de construcción

Existen principalmente dos métodos de construcción que se pueden incorporar con el empleo de concreto pesado: el método convencional y el del agregado prevaciado. Cuando se aplica el método convencional, se pueden incorporar muchos de los requisitos del mezclado, transporte y colado del concreto de peso normal, pero siempre debe considerarse la densidad mayor y su efecto sobre el equipo. Las capacidades de las revolvedoras industriales de concreto están diseñadas para mezclar volumétricamente un volumen particular de concreto que tenga una densidad de alrededor de 150 pcf como consecuencia, no debe intentarse mezclar concreto pesado que tenga una densidad de 300 pcf con el uso de la capacidad volumétrica real de la revolvedora. En este caso, se debe reducir el volumen que se está mezclando en por lo menos el 50%. El concreto pesado convencional siempre debe consolidarse por vibración. Estas precauciones en el equipo de manejo también se aplica a los soportes de los canalones para concreto, la capacidad de las grúas, el tamaño de los cucharones transportadores de concreto, las bandas transportadoras y a la resistencia de las cimbras, así como a otros puntos de interés semejante.

Siempre debe considerarse el método de construcción del agregado prevaciado, en especial para el concreto pesado. Su aplicación casi siempre conduce a un concreto que tiene la densidad máxima. La aplicación de este método permite que los agregados gruesos pesados se manejen por medio de equipo más robusto que el que se usa para manejar el concreto mezclado, y el mortero, aunque pesado, normalmente se dosifica y mezcla cerca del colado. Si se aplica este método, el agregado grueso se distribuye dentro de las cimbras y el mortero se bombea en la base y se fuerza hacia arriba alrededor de las partículas de agregado grueso. Para el concreto pesado con agregado prevaciado, es esencial que las partículas de agregado grueso se laven bien y no contengan partículas de tamaño menor que el especificado, antes del colado en las cimbras, para garantizar un flujo sin restricciones. Con frecuencia, es necesario empacar en forma manual estos agregados gruesos alrededor de los artículos ahogados.

 

Conclusiones

• Aunque la tecnología del concreto pesado es similar a la del concreto de peso normal, es necesario tener un cuidado especial debido al efecto de su densidad sobre el equipo, cimbras y empleados.

• Existen dos métodos principales para colar el concreto pesado: el convencional (mezclado, transporte y colado) o el del agregado prevaciado (vaciado del agregado grueso e inyección de grout en la matriz).

• Se puede incrementar ligeramente las densidades del concreto pesado existente si se utiliza vapor condensado de sílice, como reemplazo parcial cementoso o como material suplementario, y mediante el uso de aditivos reductores de la cantidad de agua de alto rango, para reducir el contenido de agua al mismo tiempo que se incrementa la trabajabilidad.

Un concreto con Fibra Por Noemí G. Zarco

A partir de 1960 se incorporaron las fibras metálicas -las de acero principalmente- y las de vidrio para fabricar un concreto consolidado de elementos discontinuos y distribuidos aleatoriamente. Sin embargo, no fue sino en 1971 cuando en Estados Unidos se hicieron los primeros estudios e investigaciones dirigidos al uso del concreto consolidado con fibras, las que desde entonces han sido elementos indispensables en la construcción de pisos industriales de alto desempeño, pavimentos, cubiertas para puentes, concretos lanzados para la estabilización de taludes, revestimientos de tœneles, elementos estructurales prefabricados, bóvedas y refractarios, entre otros usos. Pero aœn hay más; nuevas investigaciones han abierto la posibilidad de utilizar otros materiales como son las fibras de polipropileno, las microesferas de poliestireno, la fibra de vidrio y los polímeros, los cuales pueden agregarse al concreto en la planta dosificadora o bien en la revolvedora cuando ésta haya llegado a la obra, después de que se obtiene el revenimiento.

Fibras de acero

La empresa Distribuidora de Fibras para la Construcción (Dificon) comercializa las fibras metálicas Fibercon Acero que se utilizan para el refuerzo de concreto hidráulico, en elementos de concreto, concreto lanzado (Shotcrete), y para sustituir el acero de refuerzo convencional en pisos y pavimentos. Lo refuerzan proporcionándole una gran resistencia al agrietamiento, fragmentación, astillado y desgaste por abrasión, así como una mayor resistencia a las fuerzas de tensión y de flexión.Cuando se somete una viga de concreto a grandes esfuerzos, su deflexión aumenta en proporción con la carga, hasta el punto en que ocurre una ruptura. Esto se demuestra en la gráfica, en donde la viga no reforzada falla en el punto A; en cambio, la fibra reforzada con fibercon acero soportará una mayor carga antes de que ocurra la primera grieta, confiriendo a la viga una mayor ductilidad.

Innumerables evidencias arqueológicas dan fe de que en Babilonia y en Egipto las fibras vegetales se combinaron con mezclas de arcilla para fabricar elementos estructurales. Sin embargo, con el paso del tiempo esta técnica cayó en desuso, hasta que ya muy entrado el siglo XX se retomó, primero con un enfoque empírico y más tarde bajo la lente de la investigación.

Al reforzar un concreto con fibras de acero, Éstas actúan como pequeñas barras de refuerzo, atravesando las grietas y soportando una carga entera aún más grande que la que se necesita para romper una viga. La resistencia a la flexión aumenta de 25 a 100%, dependiendo de la proporción de fibras agregadas a la mezcla, las cuales oscilan en un rango de 0,2 a 2,0% del

volumen del compuesto. Su resistencia a la compresión aumenta aproximadamente en 10%. Estas resistencias dependen del espacio entre las fibras (nœmero de fibras por volumen), del grado de adhesión con la mezcla (geometría y deformación de las fibras) y del área de superficie de la fibra.Las fibras Fibercon son de un acero de bajo carbono, laminado en frío, con una resistencia a la tensión de 345 a 690 MPa, con la ductilidad suficiente para permitir dobleces de 180 grados sin romperse. Por cada libra de acero se obtienen 21,000 fibras derechas de 3/4 pulg. o 16,000 fibras derechas de 1pulg. por metro cœbico de concreto.Las dimensiones nominalesde las fibras estándares son de:0.25 x 0.69 x 19.00 mm y de0.25 x 0.56 x 25.00 mm y las fibras deformadas son de: 0.25 x 1.2 x 25.00 mm; para ambos casos, se fabrican con una tolerancia de 0.002 pulgada. Proporcionamiento de las fibras Fibercon AceroLas proporciones son variadas y están de acuerdo con el uso que vaya a darse al concreto, pueden ir en un rango de 15 a 70 kg. por metro cœbico de concreto. Dificon brinda la asistencia y asesoría técnica, desde el diseño de los pisos y pavimentos de concreto, hasta su uso en la obra. 

Fibras de polipropileno

Otro producto es la Micro fibra de polipropileno, con la cual se requiere una menor cantidad en peso (600g), y se obtiene tres veces más número de fibras por metro cúbico de concreto y, por lo tanto, un mayor refuerzo. Tiene forma de multifilamentos (fibras individuales) que actúan como un refuerzo tridimensional en el concreto para disipar los esfuerzos dentro de su masa, reduciendo los agrietamientos por contracción plástica en estado fresco, y los agrietamientos por temperatura en estado endurecido. TambiŽn reducen la segregación de los materiales y la filtración de agua. Las fibras actúan dentro de un elemento de concreto, transmitiendo todas las fuerzas de carga y de flexión hacia todas direcciones, evitando que se generen microgrietas por esfuerzos internos y cambio de temperatura. Pueden sustituir a la malla electrosoldada en sistemas constructivos como losas de viguetas y bovedillas, capas de compresión en sistemas de losas metálicas, pisos industriales, pavimentos, en elementos prefabricados, en aplanados de mezcla sobre muros de tabique, block o bien sobre paneles de poliestireno con enrrejado metálico. Las microfibras son más fáciles de mezclar además de proveer un mayor refuerzo, su distribución es uniforme y no dejan las superficies "peludas", a comparacion de las fibras fibridadas. Es muy importante tomar en cuenta el número de fibras por unidad de volumen de concreto.Si el elemento de concreto requiere además una protección contra la formación de hongos, microbios y bacterias, como es el caso en hospitales, fábricas de alimentos, laboratorios, tanques de agua potable, plantas de tratamiento de aguas residuales, granjas, comedores y cocinas, puede usarse Fibercon Microbac, que es una fibra de polipropileno en forma de multifilamentos, diseñada para proteger el concreto contra el ataque de microorganismos. Las fibras Fibercon Microbac, al igual que las Micro Fibras, están elaboradas de polipropileno 100% virgen, con un agente antimicrobiano que forma parte integral de su composición, la cual altera la función metabólica de los microorganismos impidiendo su crecimiento y reproducción.Además, las microfibras no afectan o interfieren en absoluto con la utilización de aditivos químicos.

Aditivo de poliestireno

Para la fabricación de concreto ligero, se utilizan las esferas de poliestireno expandido llamadas Styrencret, las cuales están recubiertas con un aditivo especial que mejora su adherencia con el concreto. Estas esferas se distribuyen homogéneamente, obteniéndose un concreto ligero con propiedades termoacústicas que puede llegar a pesar hasta una quinta parte de su peso normal, lo que reduce el diseño de las secciones de los elementos estructurales. Es impermeable y no es atacado por animales y microorganismos. Una vez endurecido el elemento, se puede clavar y taladrar con herramientas tradicionales, ya que no transmite vibración alguna.Por sus propiedades de ligereza, se utiliza en proyectos de nivelación de pisos, losas y azoteas, en la reconstrucción de casas y edificios que requieren un mínimo de aumento de carga, en capas de compresión, en losas aligeradas con casetones de poliestireno o block, en sistemas con paneles de poliestireno o de poliuretano, en la construcción de obras marítimas y en la fabricación de plataformas flotantes y muelles. Sus propiedades térmicas y acœsticas permiten utilizarlo en frigoríficos y en construcciones en condiciones ambientales extremas, nos menciona el arquitecto José Luis Morales.Fibra de vidrio

La empresa Pilkington ofrece para la construcción una fibra de vidrio resistente a los álcalis llamada Cem-FIL, que fue descubierta por el Building Research Establishment (BRE) del Reino Unido y se comercializó bajo la licencia de la National Reserch Development Corporation (NRDC). La fibra Cem-FIL consiste en una especie de hebras entrelazadas o hilos desmenuzados -con una longitud que oscila entre 12 y 50 mm- que se integran a una mezcla de cemento y arena para fabricar un mortero. Los cementos portland, blanco y de endurecimiento rápido son los más utilizado; se les incorpora arena para reducir el agrietamiento por secado y aditivos fluidificantes, acelerantes, retardantes o inclusores de aire, los cuales pueden utilizarse dentro de ciertos límites sin afectar adversamente las propiedades del producto final.

Las mezclas con fibra de vidrio ofrecen una alta resistencia al fuego, a la corrosión y al ataque biológico de microorganismos, sin importar las condiciones ambientales a las que se someta el concreto.Mediante el método de Rocío Pulverizado, -nos comenta Alejandro Fastag, director comercial de Pretecsa-, se pueden hacer piezas prefabricadas con una mezcla de cemento, arena y fibra de vidrio colada dentro de moldes, utilizando una pistola manual de pulverización dual de aire comprimido y una bomba dosificadora. Durante el colado, el espesor de cada pieza se controla con pernos calibradores y se compacta con rodillos manuales, para que el material adopte la forma del molde y se suprima el aire atrapado en la mezcla. Los productos fraguadaos se desmoldan al día siguiente y se curan en un cuarto húmedo durante siete días. Otros métodos importantes pero menos utilizados son el colado en moldes abiertos, moldeo por deslizamiento y moldeo a presión.Las mezclas de concretos con fibra de vidrio se utilizan para fabricar armazones de apoyo que soporten cargas directas, vigas, columnas, muros principales de carga, losas de entrepisos, techos, cascos marinos, contenedores de agua, en lugares donde el material está sujeto a esfuerzos prolongados de carga y en otros donde pudieran existir riesgos para la vida

del ser humano. Por su parte, los morteros se utilizan para fabricar piezas con secciones delgadas, con un espesor que va de los 3 a los 12 mil’metros.Por último, la empresa Imperquimia ofrece su versión Quimitop para muros. Consiste en un mortero tixotrópico formulado a base de cemento, arenas sílicas y resinas acrílicas, que al combinarse entre sí dan lugar a una mezcla de consistencia pastosa, de gran resistencia mecánica y adherencia al sustrato. Es ante todo un resanador que no permite escurrimientos en aplicaciones verticales. Se puede utilizar como mortero de nivelación y material de relleno de irregularidades en balcones, voladizos, columnas, vigas, postes, etcétera.Es un material de revestimiento para el concreto que resiste el paso del agua, lo que lo vuelve idóneo para usarse en piscinas y tanques. Es un adhesivo para el concreto celular, paneles prefabricados de concreto, paneles de aislamientos y aplanados. Su resistencia qu’mica es superior a la del concreto o mortero convencional. Fragua rápidamente sin agrietarse y no es corrosivo ni inflamable. Rinde aproximadamente 2.2 kg/m2 con 1m de espesor.

PROPORCIONAMIENTO DE FIBERCON

APLICACIONES CANTIDAD kg/m3 Pisos Industriales 48 a 72Pavimentos de aeropuertos 80 a 160 Rompeolas 48 Criptas 15 Bloques de encubado de minas 54 a 72 Torcreto 48 a 72 Seguridad/balística 95 a 120 Marinas 24 a 36 Pavimentos de concreto para carreteras 60 a 78 Capas superpuestas para puentes 60 a 95 Lechos amortiguadores de represas 72 Paneles no estructurales arquitectónicos 24 a 36 Paneles estructurales arquitectónicosa 60Tubos de concreto 60 a 72 Tanques sépticos 24 Muros de retención 24 a 36 Pavimentos de asfalto 12 a 15 Paneles inclinados 60 a 72 *Fuente: Dificon

FIBERCON MICRO FIBRA Y MICROBAC

CONCEPTO DESCRIPCIÓN Material Polipropileno 100% virgen Longitud de la fibra 19 mm (3/4") No. de fibras 90 millones/m3 Tipo de fibra Multifilamentos(Monofilamentos) Densidad 48.5 kg/m3 Color Natural Absorción 0 Resistencia a la tensión 80-110KSI (80,000-110,000PSI) Módulo de elasticidad 7.1 X 106kg/cm2 (10) Punto de ignición 590 ¡C 

Punto de fusión 160-163 ¡C Conductividad térmica Baja Conductividad eléctrica Baja Resistencia a la salinidad Alta Resistencia al ácido Alta Dosificación normal 900g/m3*Fuente: Dificon

PROPORCIONAMIENTO DE CONCRETO LIGERO CON STYRENCRET

PROPIEDADES Resistencia a la compresión (kg/cm2) 25 40 60 60 80 100 150 175

Peso volumétrico seco (kg/cm3) 625 880 1020 1200 1300 1350 1400 1450 

CONSUMO POR METRO CòBICOStyrencret 1100 900 800 700 600 550 475 400 Cemento (kg/cm3) 480 400 400 350 500 500 575 600 Arena (l/cm3) 100 300 420 570 570 585 500 560 Agua (l/cm3) 180 220 235 230 235 235 300 300

CONSUMO POR SACOStyrencret (lt) 137.5 112.5 100 100 60 55 41.3 33.3 Cemento (kg/cm3) 50 50 50 50 50 50 50 50 Arena (l/cm3) 12.5 37.5 52.5 81.4 57.5 58.5 43.5 46.7 Agua (l/cm3) 22.5 27.5 29.4 32.9 23.5 23.5 26.1 25.0

MORTERO DE CEMENTO PORTLAND Y CEM-FIL CONCEPTO DESCRIPCIÓN 

Estructura Arreglos bidimensionales tridimensionales.Proporción de mezcla 8% en peso y 6% en volumen. Niveles de esfuerzo de trabajo 6N/mm2 (61kg/cm2) a flexión y 3N/mm2 (30.5kg/cm2) a tensión. Fluencia Idéntica a la de una mezcla normal de cemento y mortero de arena.Comportamiento a baja temperatura No existe efecto negativo después de 48 horas de inmersión en agua seguida por 25 ciclos entre los 250 y los 200 C. Permeabilidad en ambientes secos 3 perms métricos después de un almacenamiento de un año.Permeabilidad en ambientes hœmedos 0.51 perms métricos después de un almacenamiento de un año. Contracción 104 ciclos en punto superior de flexión y más de 106 ciclos en tensión. Estabilidad en ambientes secos Cambios poco significativos. Estabilidad en ambientes húmedos Cambios m‡s notorios. Ruptura por esfuerzo No se han observado rupturas por esfuerzos hasta el doble de los niveles de esfuerzo de trabajo normalmente recomendados. Vidas de fatiga Mayores de 105 ciclos para un nivel de esfuerzo igual al límite de proporcionalidad y mayores de 106 ciclos en los niveles normales de esfuerzo de trabajo en flexión. Peso volumétrico Entre las 1.7 y las 1.9 ton/m3. Expansión térmica 7 y 12 ´ 10-60 k para el material normalmente seco. Conductividad térmica Entre 0.5 w/m k para 1.7 ton/m3

y 1.3 w/m k para 2.2 ton/m3 Resistencia al fuego Buena. Sonido Una sola capa de 10 mm de mortero de cemento y fibra de vidrio de 20 kg/m2da unos índices de reducción del sonidode 22db para 350 hz y de 39 dbpara 4999 hz. Fuente: Tabla de Glassfibre Reinforced Cement Association (método de rocío pulverizado) de los archivos del licenciado Alejandro Fastag, director general de Pretecsa EPOXIDURPRUEBA ESPECIFICACIÓN Color Gris concreto Espesor máximo 3 cm por capaDensidad 1.95 - 2.05 gr/ccVida útil 45 - 60 min.Resistencia a la compresión24 horas 400 - 500 kg/cm27 días 700 - 800 kg/cm2Resistencia a la flexión24 horas 250 - 270 kg/cm27 días 300 - 340 kg/cm2Estabilidad 12 mesesPresentación Envases de 1 y 4 lQUIMITOP AUTONIVELANTEPRUEBA ESPECIFICACIÓN Apariencia Líquido viscoso Color Gris concreto Espesor máximo 15 mm Espesor mínimo 5 mm Densidad 2.0 - 2.2 gr/cc Vida útil 20 min. Resistencia a la compresión28 días 450 - 500 kg/cm2Resistencia a la flexión28 días 80 - 100 kg/cm2 Estabilidad 6 meses Presentación 24.8 kg QUIMITOP MUROPRUEBA ESPECIFICACIÓN Apariencia Pastosa Color Gris concreto Espesor máximo 10 cm Espesor mínimo 1 mm Densidad 2.2 g/cc Vida œtil 20 - 30 min. Estabilidad 8 meses. Presentación 24.8 kg

ESQUEMA DEL REACTOR NUCLEAR RP10 - Diario La República. Perú