DESARROLLO DEL PROGRAMA DE ESTUDIOS DE LA ASIGNATURA.MATERIALES Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS
DEL SEGUNDO SEMESTRE DE LA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROGRAMA DE ESTUDIOS.
DESARROLLO DEL PROGRAMA DE ESTUDIOS DE LA ASIGNATURA MATERIALES Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS.
El que no vive para servir, no sirve para vivir.
UNIDAD I. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES.
1.-Los metales y sus aleaciones.
2.-Las maderas.
3.-Los concretos.
4.-Los productos de arcilla cocida.
5.-Las piedras naturales.
6.-Los plásticos.
7.-Los productos derivados del petróleo.
8.- Vidrios y cristales.
Las principales propiedades de los materiales, se determinan considerando tres características primordiales.
1. Físicas: forma, dimensiones, peso volumétrico, densidad, gravedad especifica, estructura, porosidad, contenido, rigidez, plasticidad, ductilidad.
2. Químicas: acidez, electricidad, alcalinidad, composición.
3. Mecánicas: se manifiestan en la resistencia que presenta el material a las cargas.
En el proceso de fabricación se deben tomar en cuenta las condiciones a las que el material va a estar expuesto en el servicio, y toda la información pertinente sobre el material.
Los materiales de construcción pueden obtenerse de manera natural, es decir tal y como se encuentran en la naturaleza, (arenas, gravas, puzolanas de origen volcánico, etc.) y de manera artificial, es decir mediante la transformación, o fabricación, (mármol, acero, vidrio, tabiques, etc.)
El estudio de las propiedades físicas de los materiales, permite la adecuada utilización del mismo. En el estudio de los suelos, podemos determinar la porosidad, plasticidad, peso específico, contenido de humedad, su estructura, etc. que nos permita determinar el tipo de suelo y conocer cuales son sus limitaciones y cuales sus capacidades para un uso racional. En el estudio de un material al que se ha sometido a una transformación, las propiedades físicas, químicas y mecánicas, nos permiten así mismo utilizarlo de manera óptima. Ejemplo el acero, el cemento, etc.
Propiedades físicas de los materiales.
Para el estudio y comprensión de lo que se entiende por densidad, peso específico y peso volumétrico, es necesario recordar que todo cuerpo sólido y continuo (piedra, tabique, etc.), material sólido fraccionado (arena, grava, etc.), contiene tres distintos volúmenes:
1. El volumen aparente (Va), que está determinado por las tres dimensiones del recipiente que contiene el material fraccionado.
2. El volumen absoluto (Vab), que mide la cantidad de materia que existe en el volumen aparente.
3. y el volumen de huecos o vacíos (Vh), que fija la cantidad de huecos o poros del material, y que es igual a: (Va – Vab).
Densidad.
Si en un cuerpo cualquiera ( C ) homogéneo y continuo, de masa ( M ) y volumen ( V ), Fig. 1, consideramos un punto ( A ) confinado en un elemento de volumen dV, con masa dM, el cociente 
cuando las tres coordenadas o dimensiones de dV tienden a cero, se llama densidad del punto (A), se tiene: 
.................................................................(1)
cuando las tres coordenadas o dimensiones de dV tienden a cero, se llama densidad del punto (A), se tiene: .................................................................(1)
Concepto éste con que la Física define la densidad de un cuerpo homogéneo y continuo. Como dV no puede aceptarse, sino como un volumen absoluto (Vab), es conveniente entonces, expresar la densidad de un punto como la densidad absoluta del punto, es decir:
generalizando, puede definirse la densidad absoluta de un cuerpo de material homogéneo y continuo como: Figura 1 
........... ............................................(2)
........... ............................................(2)en donde los límites de integración incluyen todo el volumen absoluto del cuerpo, es decir, que la densidad absoluta del cuerpo es suma del volumen absoluto. De la ecuación (2) se tiene:
...........................................................(3)Si comparamos la densidad absoluta de un cuerpo (A) con la densidad absoluta de un cuerpo (B), llegamos al concepto de densidad relativa o simplemente densidad representada por “d”:
.....................................................(4)la densidad relativa o densidad de un cuerpo es un número adimensional que viene dado por la relación entre el peso de un volumen dado de material saturado y superficialmente seco (arena) y el peso del mismo volumen de agua destilada a 4° C de temperatura, por lo tanto:
.........................................................(5)Indicando cuantas veces un cuerpo cualquiera es más o menos denso que el agua.
La densidad relativa nos sirve para el cálculo de proporcionamientos de concreto.
Peso Específico.
Si en la Fig. 1, consideramos al elemento dV con un peso dP, el cociente 
, cuando las tres dimensiones o coordenadas de dV tienden a cero, se llama peso específico del punto (A), se tiene : 
...................................................(6)
, cuando las tres dimensiones o coordenadas de dV tienden a cero, se llama peso específico del punto (A), se tiene : ...................................................(6)Concepto éste, con que la Física define el peso específico de un punto en un cuerpo homogéneo y continuo. Igualmente, dV no puede aceptarse sino como un volumen absoluto, se conviene entonces, expresar al peso específico de un punto, es decir: 
, Generalizando, puede definirse el peso específico absoluto de un cuerpo de material homogéneo y continuo, como: 
............................................................(7)
, Generalizando, puede definirse el peso específico absoluto de un cuerpo de material homogéneo y continuo, como: ............................................................(7) En donde los límites de integración incluyen todo el volumen absoluto del cuerpo, es decir, que el peso específico absoluto de un cuerpo de material homogéneo y continuo es su peso por unidad de volumen absoluto.
De la Ecuación (7) se tiene: P=y(Vab)..........................................................................(8)
Comparando los pesos específicos absolutos de los cuerpos con el peso específico del agua (para temperaturas más comunes es de 1000 Kg/m³), que es la unidad de peso por unidad de volumen, se llega al concepto de peso específico relativo o simplemente peso específico, representado por (pe):
, ............................................(9)que es un número adimensional y que indica las veces que un cuerpo o material es más o menos pesado que el agua.
Ahora de las ecuaciones (3) y (8): despejando Vab e igualándolas, tendremos:
.............................................................................(10)Es decir, que las relaciones de masa a densidad absoluta y peso específico absoluto son iguales y constantes para un material dado y en cualquier punto de la tierra si la masa se mide en las mismas unidades que el peso del cuerpo.
De la ecuación (10) se tiene: 
pero sabemos que el peso de un cuerpo significa la fuerza gravitatoria ejercida por la Tierra sobre él. Cuando un cuerpo es abandonado y se le deja caer libremente, la única fuerza que actúa sobre él es su peso w, y su aceleración es la de cualquier cuerpo que cae libremente, es decir, la aceleración de la gravedad g. Su masa es, entonces: 
por lo que sustituyendo en (10) 
.....................(11)
pero sabemos que el peso de un cuerpo significa la fuerza gravitatoria ejercida por la Tierra sobre él. Cuando un cuerpo es abandonado y se le deja caer libremente, la única fuerza que actúa sobre él es su peso w, y su aceleración es la de cualquier cuerpo que cae libremente, es decir, la aceleración de la gravedad g. Su masa es, entonces: por lo que sustituyendo en (10) .....................(11)Ecuación que indica, que el peso específico absoluto de un cuerpo material o un cuerpo cualquiera es igual a la acción de la gravedad multiplicada por la densidad absoluta del mismo material o cuerpo; por lo tanto, el peso absoluto de los cuerpos varía con la acción de la gravedad, no así la densidad absoluta que es constante para cualquier punto del globo terrestre.
El concepto de peso específico relativo o peso específico, es utilizado por el Ingeniero Civil, para comparar el peso de los distintos materiales de que puede disponer para un objetivo determinado; por ello, deberá conocer los métodos prácticos que existen para determinarlo.
Peso volumétrico.
El concepto de peso volumétrico, bien puede considerarse aplicado a materiales heterogéneos o discontinuos (concreto, arena, grava, mercancías, etc.), que se utilizan para estimar el peso medio por unidad de volumen de los materiales que integran un conjunto estructural, refiriéndose al volumen, por la naturaleza de los materiales y cargas que gravitan en una construcción, al volumen aparente de los mismos materiales.
La mentira es la muerte y la escoria,
La verdad es la vida y la gloria.
Salvador Díaz Mirón.
Tabique de barro rojo recocido.
Se fabrican de arcilla ó barro, la cual es amasada con agua y moldeada en moldes de madera, y se compactan ligeramente con un mazo de madera y son puestos a secar al sol después de desmoldados, para posteriormente hacer con ellos un horno donde son cocidos, sus medidas son muy variables sobre todo en la región de Veracruz. Teóricamente sus medidas son de 7 cm. por 14 cm. por 28 cm. este proceso de manufactura rústico de suyo, no permite realmente un control de calidad ni en cuanto a los materiales
que entran en su fabricación, ni en cuanto a su estabilidad dimensional y volumétrica, ni en cuanto al control en el calor de cocción. Por lo tanto este tipo de tabique, aunque es el más usado en nuestro medio, no es el más recomendable, ya que además un gran porcentaje de ellos los encontramos demasiado calcinados (los del centro del horno) y otros demasiado crudos (los de la periferia del horno), con los problemas que ello representa. Así mismo no se tiene ninguna garantía respecto a sus dimensiones ya que estas varían desde los 4 cm. de alto, 11 cm de ancho y 22 cm largo, hasta las medidas que deberían ser estándar. Debido a la gran variedad de medidas y a la mala calidad de la materia prima con que se fabrican debemos insistir en que no son recomendables, salvo para construcciones provisionales. La cocción, ya lo dijimos, es muy defectuosa ya que no hay un control sobre la temperatura del horno, que además es fabricado con los mismos tabiques en crudo, por lo que algunos que están mas cerca de la lumbre, que por cierto es de leña, salen mas cocidos e incluso quemados, y los mas alejados o en el exterior del horno salen crudos.. En la región de Orizaba, Ver. se consigue tabique de mejor calidad sobre todo en Maltrata, sin embargo el costo del transporte es un factor que debe de tomarse en cuenta. También en Cholula es posible conseguir un tabique mejor hecho y de mejor calidad.
Las aristas de un ladrillo reciben los nombres de:
1. Soga, cada una de las cuatro aristas mayores.
2. Tizón, cada una de las cuatro aristas medianas.
3. Grueso, cada una de las cuatro aristas menores.
En cuanto a las caras, se denominan:
* Tabla, cada una de las dos caras mayores (soga x tizón)
* Canto, cada una de las dos caras medias (soga x grueso)
* Testa, cada una de las dos caras menores (tizón x grueso)
Tabique o bloque de barro extruido.
Los tabiques de barro extruido, se fabrican con una tecnología que garantiza la pieza, por la pureza de sus materiales, su correcta compactación, su amasado, la cantidad de agua exacta, su estabilidad dimensional y una adecuada y controlada cocción. Normalmente presentan una serie de huecos transversales o longitudinales, así como unas estrías para la adecuada unión con el mortero. Tiene la gran ventaja de que es fabricado con maquinaria moderna, el amasado no es con los pies como en el tabique rojo descrito anteriormente, sino con maquinaria especial y la materia prima es seleccionada y de muy buena calidad, las medidas son estándar y la variación es mínima, la cocción se hace normalmente en hornos metálicos eléctricos o bien en hornos de tabique refractario, pero con un buen control de la temperatura, por lo que el cocido es uniforme y la calidad es inmejorable. Los bloques de barro se fabrican de la misma manera y su calidad es similar.
Bloques de barro con cara aparente.
Cuando estos tabiques o bloques de barro, no tienen ningún tratamiento en las caras, se dicen que son aparentes, es decir conservan la apariencia del barro cocido, rojo intenso, que es el mas usual, y los constructores lo especifican en algunas ocasiones para los muros con esa apariencia. En caso contrario se especifican bloques con una dos o mas caras vidriadas.
Vive con los hombres como si Dios te viera;
conversa con Dios como si los hombres te oyeran
Séneca.
Bloques de Cara vidriada.
Como dijimos antes, es posible que en la construcción se nos especifique el uso de bloques de barro con una, dos, ó tres caras aparentes. Estos bloques normalmente tienen un esmalte con color definido que les da ese vidriado tan útil y solicitado.
Bloques de cemento.
Otro material muy usado en la construcción es el bloque de cemento, que por su estabilidad dimensional, el aislamiento que proporciona, la rapidez de su fabricación, su tamaño, etc. es muy recomendable para la construcción de viviendas, fabricas etc.. Normalmente se encuentra en medidas de 15 cm. por 20 cm. por 40 cm. y en tres categorías, ligero, intermedio y pesado, y con diferentes agregados, polvo de quebradora, arena, tepezil, etc.
El bloque hueco de concreto es un material que, por las ventajas que ofrece, es ampliamente utilizado en México para la construcción.
Las principales características físicas de este producto, que interesan al constructor son las siguientes:
a.- Resistencia a la Compresión.- Con este dato se diseñan los elementos correspondientes de la estructura y se escoge el tipo de bloque adecuado para resistir las cargas de proyecto.
b.- Peso volumétrico.- Es necesario conocer los datos de peso volumétrico del producto para determinar el peso propio de la estructura.
c.- Absorción de agua.- La característica de poder absorber mayor o menor cantidad de agua influye en la decisión de emplear superficies aparentes o con determinado tipo de recubrimientos.
La calidad de los bloques que se fabrican actualmente en México, es muy variable debido a los siguientes factores:
Tipo de material.- En nuestro país para la obtención de la materia prima necesaria en la fabricación de bloques huecos de concreto, se emplean diversas fuentes de abastecimiento, con las consecuentes variaciones en los agregados, tanto en su peso volumétrico como en su resistencia estructural, variando desde los materiales de tipo ligero, como el tepetate pumítico, el tezontle y las arenas volcánicas, hasta los de densidad elevada como son las andesitas, granitos, basaltos, etc.
Variación de las proporciones.- Las cantidades de cemento y agregados pueden variarse en la fabricación, para obtener diversas características de resistencia, peso volumétrico y absorción, de acuerdo con las necesidades de las obras.
La tabla 1 nos muestra las variaciones existentes en este producto, lo que nos indica además la necesidad de tener un mayor control en la calidad durante la fabricación de los bloques usados en la construcción.
| TIPO DE BLOQUE | PESO VOLUMÉTRICO SECO (Kg./m³) | RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (Kg./cm² ) | ABSORCIÓN DE AGUA EN 24 HORAS. ( % en peso) |
| LIGERO | 400 a 700 | 10 a 50 | 20 a 40 |
| INTERMEDIO | 700 a 1000 | 15 a 60 | 10 a 30 |
| PESADO | 1000 a 1600 | 20 a 100 | 5 a 20 |
| | | | |
Tabla 1 Clasificación de los bloques de cemento.
Ensayes de laboratorio. La determinación de las características físicas de un bloque hueco de concreto se realiza mediante ensayes de laboratorio. Tanto el fabricante como el constructor, tienen la necesidad de comprobar la calidad del material, recurriendo a los ensayes, el primero para controlar la uniformidad de su producto y el segundo para asegurarse de que satisfará las características que exige su obra.
Como podemos ver en el anexo 1, la forma y tamaño de los bloques huecos de concreto, es muy variado, prácticamente no tiene límite, siempre estará en función de las necesidades del constructor, sin embargo pese a sus diversas formas, las especificaciones siguen siendo las mismas que para un bloque hueco de dimensiones comunes. En todo caso lo que seria muy importante sería mantener una buena calidad en cuanto a la resistencia a la compresión y a la absorción de agua, ya que estos dos parámetros nos pueden dar una seguridad en cuanto a el tipo de bloque que estamos utilizando en nuestra obra.
Norma Mexicana para la fabricación de bloques de Concreto..
La Dirección General de Normas de la Secretaria de Industria y Comercio ha establecido las especificaciones oficiales para la calidad de los bloques huecos de concreto que se fabrican en México
NORMA Oficial de Calidad para Bloque Hueco de Concreto. DGN C26-1964
1. DEFINICIONES Y GENERALIDADES.
1.1. Definición.
Se entiende por bloque hueco de concreto, el material de construcción de forma prismática con uno o varios claros llamados “celdas”, fabricados con cemento y agregados apropiados.
1.2. Generalidades.
Esta norma se refiere a los bloques huecos de concreto, fabricados en moldes bajo vibrocompresión y curados por aspersión, al vapor o en autoclave. Establece su clasificación, especificaciones y métodos de prueba.
1.3. Usos.
Los bloques huecos de concreto a que esta Norma se refiere se emplean en la construcción, ya sea como elementos estructurales, arquitectónicos o de relleno.
2. CLASIFICACIONES Y ESPECIFICACIONES.
2.1. Clasificación.
Para los efectos de esta Norma, los bloques huecos de concreto se clasificarán en tres tipos: A, B y C
TIPO A.- Los bloques del tipo A se usan en muros exteriores o interiores sujetos a cargas severas, a abrasión o a golpes. Su baja porosidad permite el uso de este tipo de bloques en exteriores sin recubrimiento.
TIPO B.- Los bloques del tipo B se usan en muros exteriores o interiores sujetos a cargas normales. En muros exteriores es recomendable el uso de un recubrimiento o sellador adecuado.
TIPO C.- Los bloques del tipo C se usan en muros interiores de relleno o sujetos a cargas moderadas. Por su alto porcentaje de absorción en caso de usarse en muros exteriores deberán protegerse perfectamente de la intemperie por medio de un recubrimiento o sellador adecuado.
NOTA.- TODO MURO, INDEPENDIENTEMENTE DEL TIPO DE BLOQUE USADO, DEBERÁ ESTAR PROTEGIDO CONTRA LA HUMEDAD CAPILAR.
2.2. Especificaciones.
Las especificaciones físicas que determinan la calidad de los bloques huecos de concreto a que esta Norma se refiere se encuentran dadas en la tabla que se inserta y deberán ser cumplidas en el momento de su entrega; debiendo adquirir las resistencias especificadas en los patios del fabricante.
2.2.1. Dimensiones y tolerancias.
Las tolerancias estarán expresadas en cm., en los catálogos de los fabricantes; las dimensiones en longitud y ancho no variarán más de ± 2 mm., y en la altura no variarán más de ± 3 mm. de las dimensiones señaladas para cualquier tipo de bloque. Los bloques de concreto se fabricarán con módulos de 10 cm. o submúltiplos, estando incluida en la dimensión total del bloque la junta de albañilería correspondiente, recomendándose que ésta sea de 10 mm con una tolerancia de ± 2 mm.
| BLOQUE TIPO | RESISTENCIA MÍNIMA DE RUPTURA A LA COMPRESIÓN (Kg./ cm²) | ABSORCIÓN MÁXIMA DE AGUA FRÍA EN 24 HORAS | ||
| PROMEDIO DE 5 PIEZAS | MÍNIMO PIEZA INDIVIDUAL | |||
| A | 50 | 40 | 240 lts./ m³ | |
| B | 35 | 28 | 375 lts/ m³ | |
| C | 23 | 18 | ----------- | |
Tabla 2 Tolerancias en la fabricación de bloques de concreto
2.2.2. Acabado
Todos los bloques deben ser de buena calidad y sin cuarteadura u otros defectos que puedan dificultar su manejo y colocación, o debilitar la resistencia y durabilidad de la construcción.
2.2.3. Marcado
Para el uso del sello de garantía, mencionado en 3.1.2., todo bloque llevará una contraseña o marca de fabrica en lugar visible.
3. MÉTODO DE PRUEBA.
3.1 Muestreo.
En el muestreo de los bloques deberán escogerse ejemplares enteros que sean representativos del lote del cual se han seleccionado y que se denominan muestras.
Se seleccionarán 10 muestras de cada lote de 10,000 unidades o fracción. 20 muestras para lotes comprendidos entre 10,001 y 100,000 unidades. Para lotes mayores de 100,000 unidades se escogerán 10 muestras por cada 50,000 unidades o fracción que el lote total contenga.
En ningún caso se escogerán menos de 10 muestras. A discreción del comprador se podrán tomar un número adicional de muestras.
3.1.1. Para la inspección sistemática.
Se considerará que el lote total es la producción del día.
3.1.2. Para reclamaciones y expedición del sello de garantía.
3.1.2.1. Lote de entrega.
Es el lote formado por todos los bloques motivo de la transacción comercial.
3.1.2.2. Lote de prueba.
Es cada uno de los lotes en que se divide el lote de entrega y que está formado por bloques del mismo tipo.
3.1.2.3. Lote de muestra.
Es el lote formado por el total de muestras que se separan del lote de prueba.
Cada muestra se marcará de modo que pueda ser identificada en cualquier momento y sin que afecte las propiedades físicas de la misma.
En cada uno de los bloques que forman el lote de muestra se verificarán las dimensiones, después de lo cual la mitad de ellos se destinará a la prueba de resistencia a la compresión y la otra mitad a la prueba de absorción.
El comprador o su representante autorizado tendrá las facilidades necesarias para inspeccionar y hacer un muestreo en la fábrica a los bloques de los lotes que estén listos para ser entregados.
Las pruebas se llevarán al cabo en el lugar convenido entre fabricante y comprador.
Siguiendo estas normas, se pueden fabricar tabiques y bloques de concreto con diferentes agregados. La apariencia, resistencia, etc. estarán determinados por el tipo de materiales y para el uso a que estén destinados. Como un simple ejemplo a continuación listamos algunos de los materiales usados como agregados en bloques de concreto hueco.
· Tepezil
· Polvo de trituración.
· Arena sílica
· Tezontle
· Arena cernida
Clase N° 4 Cemento.
La coquetería es una gota de rocío
que ya reposa sobre los pétalos de una flor,
ya sobre la punta de una espina,
pero siempre conserva su transparencia y su frescura
y brilla con los colores del iris.
Ignacio Ramírez “El Nigromante”
Cemento Pórtland[1]
El cemento Pórtland es un producto de fácil adquisición que tiene la particularidad de que al ser mezclado con agua, ya sea solo o en combinación con arena, grava u otros materiales similares tiende a fraguar es decir a endurecerse por efecto de la reacción química que se genera. Básicamente el cemento se forma a partir de la mezcla de clinker y yeso, molida finamente. A su vez el clinker se forma con la mezcla de arcilla y piedra caliza, marga, conchas o greda, molidas finamente y cocida a temperaturas de 1400 º C hasta principio de la fusión, usualmente en grandes hornos rotatorios.
Mediante el clinker Pórtland, es posible fabricar tres principales grupos de cementos hidráulicos para la elaboración del concreto.
A) CEMENTOS PÓRTLAND SIMPLES. (Moliendo solamente el clinker y el yeso sin componentes cementantes adicionales)
B) CEMENTOS PÓRTLAND MEZCLADOS (Moliendo el clinker y el yeso en combinación con otro cementante, ya sea este una escoria o una puzolana)
C) CEMENTOS EXPANSIVOS. (Se obtienen añadiendo al clinker otros componentes especiales de carácter sulfatado, cálcico y aluminoso)
En Noviembre 18 de 1999 entró en vigor una nueva norma mexicana para los cementos Pórtland abalada por la DGN de México pero elaborada por la cámara de la industria del cemento a través del ONNCCE (Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación) y es su norma NOM C-1[2]. Dicha norma que parece ser copia de la usada en España, es la siguiente:
Nueva norma mexicana para el cemento Pórtland.
La nueva norma clasifica a los cementos de acuerdo a tres aspectos:
1. Tipo de cemento.
Determina 6 diferentes tipos basándose en sus componentes Ver tabla N° 1.
2. Clase resistente:
Dado que la resistencia a la compresión es en términos generales la propiedad más importante para la mayoría de los usuarios, esta nueva Norma hace énfasis sobre los valores que en este sentido deben cumplir los cementos producidos en México, definiendo de esta manera cinco clases resistentes. La clase resistente de un cemento se indica con los calores 20, 30 y 40. si alcanza una resistencia rápida se añadirá la letra “R” en las clases 30R y 40R Pórtland.
3. Características especiales:
Cuando un cemento tenga características especiales su designación se complementará con las siglas descritas en la Tabla N° 3
| TIPO | DENOMINACION |
| CPO | CEMENTO PÓRTLAND ORDINARIO. |
| CPP | CEMENTO PÓRTLAND PUZOLÁNICO. |
| CPEG | CEMENTO PÓRTLAND CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO |
| CPC | CEMENTO PÓRTLAND COMPUESTO |
| CPS | CEMENTO PÓRTLAND CON HUMO DE SÍLICE |
| CEG | CEMENTO CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO. |
Tabla 3 Tipo de cemento
| ESPECIFICACIONES MECÁNICAS. | ||||
| CLASE RESISTENTE | RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (N/mm2) | |||
| | EDAD 3 DÍAS | EDAD 28 DÍAS | ||
| | MÍNIMO | MÍNIMO | MÁXIMO | |
| 20 | -- | 20 | 40 | |
| 30 | -- | 30 | 50 | |
| 30R | 20 | 30 | 50 | |
| 40 | -- | 40 | -- | |
| 40R | 30 | 40 | -- | |
Tabla 4 Clase resistente
| CARACTERÍSTICAS ESPECIALES. | |
| RS | RESISTENCIA A LOS SULFATOS. |
| BRA | BAJA REACTIVIDAD ÁLCALI AGREGADO |
| BCH | BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN |
| B | BLANCO. |
Tabla 5 Características especiales del cemento
No le pegues a la mujer ni con el pétalo de una rosa.
Ley del Indostán.
Cemento Blanco
Es similar al cemento normal o Pórtland pero su característica es el color. Esto debido a la adición de muy poco hierro en la combinación de materiales para su fabricación. El hierro es lo que da al cemento normal su color gris característico.
El cemento blanco es mucho mas caro que el cemento normal, por esta razón se usa solamente en elementos ornamentales y concreto arquitectónico, en algunos concretos precolados y cuando se le agrega algún color especial al concreto.
Cal Hidratada
La cal hidratada es un cementante que se fabrica a partir de la calcinación de la piedra caliza, en hornos de ladrillo refractario, piedra o metal. La piedra caliza contiene carbonato de calcio (CaCO3) que al ser calcinado en el horno se convierte en oxido de calcio, (CaO) por lo que después de salir del horno es necesario hidratarlo y molerlo, fabricándose así el hidróxido de calcio, (Ca(OH)2) cal apagada o calhidra. El oxido de calcio o cal viva tiene varios usos incluso en la alimentación humana como un aditivo a la masa de maíz para fabricar tortillas. También los crudos restantes de la calcinación parcial de la piedra caliza, se usan como cal agrícola, usar este tipo de productos en tierras ácidas, resulta de alto beneficio ya que al llevar carbonato de calcio, oxido de calcio y el hidróxido de calcio en un mismo producto, este se incorpora a la tierra como calcio en diferentes tiempos, restándole acidez durante un tiempo más prolongado.
La cal hidratada tiene una gran diversidad de usos, por ejemplo en la Industria de la construcción, nos sirve para la fabricación de morteros bastardos, para encalar muros, para marcar ejes cuando se hace el replanteo de un edificio, para precipitar los sólidos suspendidos en el agua, etc.
Cemento para albañilería (Mortero).
Actualmente es posible conseguir una mezcla (cara) de cemento y cal hidratada, dosificada especialmente por cada fabricante, para usarla con arena en la fabricación de morteros. Su fabricación se rige por las normas. NOM C-21 Y ASTM C-91. Recomendado para la elaboración de mezclas que se aplicarán en plantillas de desplante, para la junta de mampostería y muros de tabique, firmes, pegado de loseta y azulejos, unión de tubos de albañal y aplanados. Lo más común en las obras, sin embargo, es fabricar el mortero basándose en cal y arena o bien cemento, cal y arena y siempre con un 18 % o 20 % de agua.
Agregados.
Arenas.
Las rocas, por la acción de los elementos físicos (agua de lluvia, hielos, vientos, etc.), con el transcurso del tiempo se van desintegrando, o sea, se van desmenuzando, las aguas poco a poco van arrastrando esos trocitos, haciéndolos cada vez más pequeños a fuerza de rozamientos y choques; cuando esos residuos se depositan en alguna parte (meandros de los ríos, de ordinario) ya tenemos formada la arena cuya procedencia, por tanto, es de muchos sitios y de muchas clases de rocas, pues todas se desmenuzan poco a poco.
La arena mas usada es la que se encuentra en los ríos. Suele ser también la preferida porque no lleva pegada tierra (no olvidemos que la arena es roca), ya que si la llevase sería un gran inconveniente para lograr buenos morteros y concretos, porque la tierra no se une muy bien ni con la cal ni con el cemento. Si tuviese tierra no habría mas remedio que lavar las arenas para eliminarla.
El inconveniente que tiene es que los granos son redondeados y para unirse mejor al cemento se prefieren granos con forma irregular, angulosa.
Hace muchos siglos hubo grandes movimientos de las montañas aunque naturalmente a una velocidad lentísima, pero que originaron hundimiento de rocas. Después las aguas, el viento y los hielos acabaron la obra; así en ciertos lugares se encuentran grandes cantidades de arena procedente de esos hundimientos y que por hallarse depositada en esos lugares la llamamos arena de mina. Es una arena muy limpia de tierras y mas angulosa aún que la de río, en consecuencia es más apreciada para la fabricación de concreto, pero tiene el inconveniente, casi siempre, de que se encuentra en lugares alejados o de difícil acceso para la explotación y su transporte, lo que muchas veces la encarece.
En nuestra región se supone que utilizamos arena de mina, cuando en realidad es arena de médano, lo cual es un gran inconveniente ya que esta arena contiene una gran cantidad de sal, cloruros, fosfatos y otras menudencias que la contaminan y la hacen impropia para la construcción, cuando aparecen en grandes cantidades y no son detectadas por análisis de laboratorio.
Por lo anterior definimos e identificamos a las arenas entre los agregados pétreos utilizados en la construcción, como aquellos materiales minerales cuya granulometría se encuentra entre las partículas que pasan por la malla # 4 y son retenidas en la malla 200.
Esto quiere decir que la arena es un material de origen mineral, cuyos tamaños máximos y mínimos están fijados por las mallas # 4 y # 200, los materiales retenidos en la malla # 4 son gravas y los que pasan por la malla # 200 son limos.
Un metro cúbico de arena de río pesa aproximadamente 1400 a 1800 Kg.
Gravas.
Son guijarros de diversos tamaños que suelen encontrarse con la arena y que proceden de rocas duras. También las conocemos como cantos rodados. Se encuentran en abundancia en las cascajeras que dejan los ríos en las variaciones de su caudal.
Si la grava tiene un tamaño máximos de 19 mm. (3/4”) se le llama gravilla, si es menor de ½” se le llama garbancillo, etc.
Otra forma de obtener gravas e incluso arenas es mediante la trituración de las rocas, en quebradoras de mandíbula y de rodillo, de esta manera podemos incluso, mediante el adecuado cribado, obtener la granulometría que deseamos.
Gravas –por extensión de la definición anterior de arenas–, es todo material pétreo (mineral) que se retiene en la malla # 4 y su tamaño máximo no excede de 5”.
Es necesario estudiar perfectamente el patio de almacenamiento del material pétreo, determinando muy claramente de donde nos llegan los vientos dominantes, ya que es necesario evitar que se contaminen unos con otros, también es necesario determinar los niveles del patio, para desalojar el exceso de agua en las temporadas de lluvias.Clase N° 6
Puedo no estar de acuerdo en lo que dices;
pero defenderé hasta la muerte,
tu derecho a decirlo.
Platón.
Piedra.
Nos referimos en este apartado, a la piedra usada en la construcción de cimentaciones o muros de contención, a la piedra labrada o no, que forma lo que comúnmente llamamos “mampostería”. De lo cual se desprende una primera clasificación de las piedras usadas en construcción y que sería: piedras duras, como los mármoles, las areniscas, los granitos, el alabastro y la piedra moleña, llamada así porque se usaba para hacer las piedras de los molinos.; y las piedras blandas que se conocen porque al romperse sus trozos son redondos, no así las duras cuyas aristas son agudas. Las piedras blandas como las canteras, verde o rosa, son muy usadas en la decoración y para la fabricación de fustes de columnas, fuentes, cornisas, etc.
Las piedras de “pepena” (en nuestro medio) que se usan mucho para cimentación, no permiten hacer una pared con una mampostería regular, sino más bien mampostería ordinaria, distinguiéndose por lo tanto de la regular, de la careada, de la de sillería, etc.
Los muros de contención se construyen comúnmente con mampostería ordinaria, pero en algunas ocasiones, cuando lo amerita por el lugar donde se encuentran, se construyen con mampostería regular, dándoles diversos acabados, como el gusaneado, cantos concertados, e incluso forrándolas con cantera.
Los pesos volumétricos de algunos materiales, (en Kg./m³) los podemos ver en la siguiente tabla:
a) Mamposterías de piedras naturales.
Chiluca 2300
Basalto 2200
Recinto 1900
Areniscas 1800
Piedra Braza 1800
Tezontle 1300
Tepetate 1100
b) Mamposterías de piedras artificiales.
Concreto simple 2400
Concreto reforzado 2500
Adobe 1400
Ladrillos (tabique rojo macizo prensado) 1800
(tabique rojo macizo hecho a mano) 1500
(tabique rojo hueco prensado) 900
(tabique rojo hueco hecho a mano) 1200
(tabique ligero de cemento, macizo) 900
Ladrillo ligero de cemento hueco 1200
Bloque hueco de concreto 1200
Ladrillo delgado, rojo prensado. 1200
Ladrillo delgado, rojo común. 1500
Azulejo o loseta. 1800
Mosaico 2000
c) Morteros para aplanados.
Mortero de cemento y arena 2000 kg/m³
Mortero de cal y arena 1500 kg/m³
Mortero de yeso. 1800 kg/m³
d) Madera.
Pino (ocote) 600 kg/m³
Oyamel 600 kg/m³
Encino 950 kg/m³
e) Hierro y acero
Hierro laminado y acero. 7600 kg/m³
Hierro fundido (vaciado) 7200 kg/m³
f) Vidrio estructural.
Tabiques de vidrio para minas. 1800 kg/m³
Prismáticos para tragaluces. 2000 kg/m³
g) Tierras, arenas, gravas:
Tierra suelta, seca. 1200
Tierra suelta, húmeda 1300
Tierra apretada, seca 1400
Tierra apretada, húmeda 1600
Arena y grava, apretada y seca. 1680
Arena y grava mojada. 1700
Arena de tepetate. 800
Todas en kg/m³
Fotografía N° 1 Acabado gusaneado en tanque de almacenamiento de agua.
Clase N° 7 Concreto.
Podrá ser más cómodo no equivocarse nunca que errar muchas veces;
pero sirven mejor a la humanidad los hombres que, en su inquietud de renovarse,
por acertar una vez aceptan los inconvenientes de equivocarse mil.
José Ingenieros.
Concreto.
Siendo el concreto reforzado un material heterogéneo, sus propiedades físicas dependen de aquellas de los elementos que lo constituyen.
La resistencia y propiedades elásticas del concreto simple observan gran semejanza con las de las piedras naturales. Las cargas de rotura que resiste el concreto por compresión, tensión, esfuerzo cortante y flexión son muy variables entre sí y muy distintas para cada clase de concreto.
Ante esta situación se ha tomado como base para todos los cálculos la resistencia a la compresión que tiene el concreto a los 28 días de fabricado y en condiciones perfectamente determinadas, esta resistencia se ha designado como f
. Los esfuerzos unitarios de diseño se toman como un porcentaje de f. Ahora bien, siendo f la fatiga a partir de la cual se determinan todas las demás, es absolutamente indispensable que las resistencias reales del concreto a los 28 días sean iguales en lo posible a aquellas supuestas en el cálculo.
. Los esfuerzos unitarios de diseño se toman como un porcentaje de f. Ahora bien, siendo f la fatiga a partir de la cual se determinan todas las demás, es absolutamente indispensable que las resistencias reales del concreto a los 28 días sean iguales en lo posible a aquellas supuestas en el cálculo.Acero
El acero de refuerzo, según el grado en que esté clasificado, tiene resistencias a la ruptura que varían desde 3 800 hasta mas de 8 400. No obstante estas condiciones, las fatigas de trabajo son del orden de la cuarta parte de la resistencia final y esto obedece al criterio seguido para fijar los coeficientes de seguridad con respecto al límite inferior de fluencia y no en función de la resistencia final.
Como se dijo párrafos arriba, el concreto armado es una combinación de materiales que trabajan por adherencia, lo cual desaparece cuando alcanza la fatiga correspondiente al límite inferior de fluencia. A partir de este límite el acero pierde sus propiedades elásticas; las deformaciones crecen más rápidamente que los esfuerzos, el material se alarga en sentido de la carga y al mismo tiempo disminuye su sección transversal con lo cual desaparece la adherencia y por ende el concreto armado deja de trabajar como tal.
En tales condiciones se ha fijado al acero una fatiga que es la mitad al límite inferior de fluencia, pues si por algún motivo se llegaran a duplicar los esfuerzos, estos a lo sumo llegarían a dicho límite.
El acero en la construcción es de un amplio uso, así lo encontramos en varillas lisas o corrugadas, perfiles laminados para estructuras, tuberías, rieles para F.F.C.C. etc. Por sus características, de alta resistencia a la tensión y la flexión, así como su diversidad de perfiles, aunado a que se puede soldar, atornillar, remachar, etc. Es un elemento de gran aceptación en la construcción, aunque tiene el inconveniente de su peso y que a la intemperie sufre un proceso de oxidación muy perjudicial.
UN POCO DE HISTORIA. De acuerdo con los datos que han proporcionado los estudios arqueológicos, el mineral de hierro fue procesado por el hombre, para reducirlo a formas aprovechables, desde hace más de 4000 años. En las pirámides de Egipto fue encontrada una hoja de hierro que indudablemente fue empleada como herramienta durante su construcción. Esta consideración es lógica, ya que hubiera sido imposible realizar una obra de tal magnitud sin el uso de implementos fabricados con este metal.
Es de suponerse que el descubrimiento del hierro fue accidental, quizá al encender una fogata sobre una parcela que contenía mineral de hierro en su superficie. El siguiente paso fue el fabricarlo intencionalmente, en hornos excavados en el suelo y localizados en sitios en donde los vientos dominantes proporcionaban un tiro natural que avivaba la combustión.
El hombre primitivo, no exento de imaginación, mezcló el mineral de hierro con carbón, vegetal o mineral, e ideó un tiro artificial para sus hornos. Este fue el primer paso importante en el desarrollo de la industria del acero.
Posteriormente, y con origen en Cataluña España, se logró un tiro operado por medio de fuelles construidos con pieles de animales, procedimiento que se conoce en la actualidad con el nombre de “Forja Catalana”
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¿Que es el ACERO?... Como metal, el acero es un producto siderúrgico en que el hierro esta combinado con pequeñas cantidades de carbono, a veces aleado con otros metales y dotado, por medio de tratamientos ulteriores, de cualidades de elasticidad, dureza y otras, que le confieren características especiales para adaptarlo a las distintas aplicaciones de la industria y la construcción.
Químicamente los diferentes productos siderúrgicos pueden clasificarse, de acuerdo con el menor o mayor contenido de carbono, en los siguientes tipos:
Hierro Forjado.- De 0 a 0.12 % de carbono.
Acero.- De 0.12 a 1.7 % de carbono.
Fundición.- De 1.7 a 6.0 % de carbono.
Cuando el contenido de carbono es mayor de 6 %, el producto es demasiado débil y quebradizo para ser de utilidad.
Es importante hacer notar que lo que caracteriza al acero no es solo su contenido bruto en carbono, sino la forma especial en que está incluido en el hierro, lo que dependerá del tratamiento térmico a que sea sometido.
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Por tener el acero más carbono que el hierro y menos que la fundición, existen dos posibilidades para su fabricación: aumentar la cantidad de carbono en el hierro (carburación), o quitar carbón a la fundición (decarburación). Esto se logra mediante los ya conocidos procesos de Bessemer, Thomas, Siemens- Martin y el nuevo método, de oxígeno básico o proceso L-D, que, diseñado por Linz y Donawitz en 1952, fue aceptado en 1959 por el Instituto Americano del Hierro y Acero.
No ames lo que eres, sino lo que puedes llegar a ser.
Miguel de Cervantes Saavedra.
Varilla de acero para refuerzo.
Desde que se desarrolló el principio del concreto reforzado, (Lambot en 1885 lo usa para la construcción de barcos de ferrocemento) la ingeniería ha contado con uno de los procedimientos de construcción más versátiles y prácticos de todos los tiempos. El acero de refuerzo se ha convertido en un producto altamente especializado y experimentado, que puede satisfacer las necesidades de los diseños y procedimientos de construcción modernos.
La calidad de las varillas para refuerzo se controla mediante análisis químicos y físicos. Los ensayos químicos como regla general, los realiza el mismo fabricante, durante el proceso de manufactura del acero y de la varilla, con el objeto de controlar y asegurar la obtención de las características físicas deseadas en el producto. A su vez, los ensayes físicos se llevan al cabo sobre dicho producto, como comprobación de su calidad y para garantizar su funcionamiento correcto dentro de las estructuras. Estos últimos los deben efectuar, tanto el fabricante para su propio control, como el comprador para garantía de su obra.
Las características físicas que se comprueban, como rutina, en las muestras de varilla son las siguientes:
1.- Peso unitario.- El peso de la varilla por metro lineal indica en forma indirecta el área efectiva de su sección transversal y por consiguiente puede comprobarse si ésta corresponde al área nominal especificada.
2.- Características de corrugación.- La corrugación de la varilla asegura su adherencia con el concreto, por lo cual es importante confirmar que cuente con las características adecuadas en cuanto a su separación, altura, inclinación y ancho de costillas.
3.- Resistencia a la tensión.- Es indispensable determinar los esfuerzos de límite elástico y máximo que puede desarrollar la varilla, para hacerlos intervenir en el diseño del concreto armado.
4.- Alargamiento y doblado.- Por medio de estas determinaciones se puede apreciar el grado de ductilidad del acero de la varilla, el cual a su vez indica la mayor o menor facilidad para la habilitación del armado en obra.
Con frecuencia se hacen necesarios ensayes químicos o físicos especiales para conocer con mayor precisión las características de la varilla. Los más importantes son los siguientes:
a.- Análisis químico cuantitativo para determinar los contenidos de los componentes del acero.
b.- Examen macroscópico de la varilla, para determinar los defectos existentes debidos al proceso de laminación.
c.- Determinación del módulo de elasticidad del acero, mediante un ensaye de precisión que cuantifique los esfuerzos y las deformaciones.
d.- Dimensiones y peso.
| | DIÁMETRO NOMINAL (mm) (pulg.) | PERÍMETRO NOMINAL (mm) | ÁREA NOMINAL ( cm²) | PESO (Kg./m) | |
| 1,5 | 4.7 | 3/16 | 14.7 | 0.17 | 0.251 |
| 2 | 6.4 | ¼ | 20.1 | 0.32 | 0.251 |
| 2,5 3 | 7.9 9.5 | 5/16 3/8 | 24.8 29.8 | 0.49 0.71 | 0.384 0.557 |
| 4 | 12.7 | ½ | 39.9 | 1.27 | 0.996 |
| 5 | 15.9 | 5/8 | 50.0 | 1.99 | 1.560 |
| 6 | 19.1 | ¾ | 60.0 | 2.87 | 2.250 |
| 7 | 22.2 | 7/8 | 69.7 | 3.87 | 3.034 |
| 8 | 25.4 | 1” | 79.8 | 5.07 | 3.975 |
| 9 | 28.6 | 1-1/8 | 89.8 | 6.42 | 5.033 |
| 10 | 31.8 | 1-1/4 | 99.9 | 7.94 | 6.225 |
| 11 | 34.9 | 1-3/8 | 109.6 | 9.57 | 7.503 |
| 12 | 38.1 | 1-1/2 | 119.7 | 11.40 | 8.938 |
Tabla 6 Características de las varillas corrugadas.
Ilustración I –6 Varilla corrugada.
Estamos incluyendo una tabla con las características principales de las varillas mas usuales en México, como se puede ver, faltan en ella las características de las varillas corrugadas de alta resistencia y diámetros pequeños, como las de 3/16, 1/8 5/16, etc. estas varillas las fabrica Aceros de Alta Resistencia.
| | VARILLAS LISAS | VARILLAS CORRUGADAS | VARILLAS TORCIDAS EN FRIO | ||||
| GRADO ESTRUCTURAL “E” | GRADO INTERMEDIO “I” | GRADO DURO “D” | GRADO ESTRUCTURAL “E” | GRADO INTERMEDIO “I” | GRADO DURO “D” | ||
| LIMITE ELASTICO APARENTE Kg/ cm² | 2300 Mínimo | 2800 Mínimo | 3500 Mínimo | 2300 Mínimo | 2800 Mínimo | 3500 Mínimo | 4000 Mínimo |
| RESISTENCIA A LA TRACCION (RT) Kg/ cm² | 3900 á 5300 | 4900 á 6300 | 5600 Mínimo | 3900 á 5300 | 4900 á 6300 | 5600 Mínimo | 5000 |
| ALARGAMIENTO EN 20 cm % MÍNIMO | 9800/RT pero no menor de 20 % | 9100/RT pero no menor de 16 % | 7700/RT | 8400/RT pero no menor de 16 % | 7700/RT pero no menor de 12 % | 7000/RT | Mínimo 8 % |
Tabla 7 Especificaciones para pruebas de tracción.
El éxito de una obra de concreto reforzado depende en gran medida de que el acero de refuerzo quede correctamente fijado en el concreto, teniendo además un recubrimiento adecuado. Si el acero no está debidamente fijado y se mueve durante el colado, el elemento no será tan resistente como debe ser y el consecuente debilitamiento puede producir fallas bajo carga. Además, si el recubrimiento no es suficiente, el acero de refuerzo se oxida, se expande y finalmente descascara el concreto, lo que a su vez debilita la estructura y echa a perder su apariencia.
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Para lograr el espesor adecuado de recubrimiento, el corte y el doblado exactos del acero son tan importantes como su buena colocación; una varilla doblada en ángulo o forma incorrectas, o cortada a una longitud equivocada, no puede recibir el recubrimiento requerido. El doblado y la fijación deben efectuarse con extremo cuidado; una vez que las varillas han sido fijadas, es esencial ver que no se muevan antes o durante el colado.
Acero estructural
Para la fabricación de estructuras metálicas pesadas, se utilizan diversos perfiles como son vigas I, vigas H, canales, ángulos, etc., el manual MONTERREY, tiene tablas muy útiles para el diseño de estas estructuras..
Para la fabricación de estructuras metálicas ligeras se utilizan otros tipos de perfiles, normalmente son ángulos y tubos redondos, cuadrados y rectangulares, IMSA fabrica una línea muy completa de ellos, identificándolos con las letras ZC a los cuadrados y ZR a los rectangulares, además de un número según su tamaño; (Estos son galvanizados, por lo que la Z, es de zinc) otros fabricantes los llaman PT y PR (No son galvanizados)
Alambre recocido.
El alambre recocido usado generalmente en la construcción es del # 18, se usa para mantener las varillas de refuerzo en su lugar, como tirantes en forma de torzales, para unir piezas de madera, etc.
Servir, tanto al ejercer la autoridad como al obedecer, es reinar.
Pedro Maus.
Malla electrosoldada.
De amplio uso y diversas marcas, la mas conocida es la malla-lac, que fabrica “LA CONSOLIDADA S. A.”
Por su importancia en la Industria de la Construcción, hacemos una breve descripción de: ¿qué es?, ¿cómo se fabrica?, ¿en qué se ocupa?, ¿cuáles son sus ventajas y cuales sus limitaciones? etc.
La malla soldada de alambre de acero, es un elemento de refuerzo fabricado con alambre estirado en frío, consiste en una serie de alambres longitudinales paralelos entre sí, a los cuales van soldados eléctricamente un conjunto de alambres transversales que forman con los primeros un ángulo recto.
Cada una de las etapas de fabricación de la malla, se debe controlar cuidadosamente, de tal manera que tanto el alambre de acero individual como la malla, llenen las especificaciones ASTM A-82 y A-185 respectivamente.
Con objeto de tener una gran variedad de áreas de acero por unidad de longitud, se fabrica la malla con cuatro variables.
ý Espaciamiento longitudinal. • Espaciamiento transversal.
ý Calibre de los alambres longitudinales • Calibre de los alambres transversales.
Se usa la palabra TIPO, seguida de cuatro números para indicar estas cuatro variables, así por ejemplo: TIPO 4-16 - 6-10: significa Malla electrosoldada con cuatro unidades de espaciamiento longitudinal, dieciséis unidades de espaciamiento transversal, alambres longitudinales de calibre seis y alambres transversales de calibre diez. Siempre deben mencionarse estas variables en el orden indicado para evitar confusiones.
Conociendo lo anterior podemos ver ahora que se puede ocupar en:
ý Losas de concreto en casas
ý Concretos ligeros.
ý Productos precolados.
ý Tubos de concreto reforzado
ý Pavimentos de concreto
ý Silos de concreto.
ý Cascarones..
ý Estanques para acuicultura
ý Revestimiento de canales.
ý Túneles.
ý Tanques de concreto
ý Banquetas.
ý Albercas.
ý
Algunas ventajas que podemos indicar son la facilidad y rapidez en su colocación, menor carga muerta, alto esfuerzo de trabajo, amplia variedad de tamaños y espaciamiento de los alambres, buena adherencia al concreto, flexibilidad, continuidad, etc.
PROBLEMAS:
1º. En la construcción de una cancha de básquetbol se ha especificado utilizar malla-Lac para refuerzo en dos sentidos Tipo 4-4 10/10, diga ¿Cuál es la separación entre alambres transversales, cuál es la separación entre alambres longitudinales, cuál el calibre de los alambres tanto transversales como longitudinales.?
Respuesta:
La separación entre alambres tanto transversales como longitudinales es de 4” y el calibre de los alambres en ambos sentidos es del N° 10 según la clasificación SWG (STANDARD WIRE GAGE)
2º. Se colará una losa de concreto armado con malla-lac para refuerzo en un sentido, siendo el peralte de la losa de 10 cm., el peso de 240 kg/m² el claro a cubrir es de 3.5 m por 5.25 m, la carga viva es de 300 kg/m²; el concreto es de 210 kg/cm² y las condiciones de apoyo no se nos especifican (Se deberá tomar un promedio). ¿Qué tipo de malla debemos usar?
Respuesta:
Si las condiciones de apoyo no están especificadas, podemos tomar como promedio wl2/10, como el lado corto es el de carga, y se supone armado en un solo sentido, no nos importa que tan larga sea la losa, excepto para obtener el valor de la sobre carga. Por lo tanto si buscamos en la tabla N° 3, los valores de los momentos flexionantes para peso propio y carga viva, para un peralte de 10 cm tenemos:
Mpp = 294 Kg.-m + Mcv = 367.50 Kg.-m = Mf = 661.50 Kg.-m con este valor buscamos en la tabla N° 4 el valor del Momento resistente que más se aproxime al nuestro Momento flexionante y luego encontramos en la primera columna a la izquierda el tipo de malla que para nuestro problema será 3-12 3/7 es decir una malla cuyos alambres longitudinales están separados 3”, los transversales están separados 12”; el calibre de los alambres longitudinales es N° 3 y el calibre de los transversales es N° 7
Aquel que cada mañana planea sus actividades del día y sigue ese plan,
lleva un hilo que lo guiará por el laberinto de la vida más ocupada.
Víctor Hugo.
Agua.
Siendo el agua factor indispensable para la vida humana, animal, vegetal y en general para el equilibrio ambiental, el hombre ha ignorado o tratado de minimizar su dependencia así vemos como una y otra vez el hombre (mexicano actual) construye sus grandes asentamientos humanos en sitios donde escasea o hay poca disponibilidad del vital liquido; para luego tener que traerla de distantes lugares y mediante la captación de grandes obras de ingeniería. Para ejemplo basta un botón: Por razones políticas, sociales o que se yo, los mexicanos han tendido a concentrarse en el altiplano, (65 % de la población del país)[3] donde como podemos ver en el mapa siguiente, es una región dentro de la zona de escasa agua, otras grandes concentraciones humanas las tenemos en Monterrey, Piedra Negras, Guadalajara, Hermosillo, etc. Todas en regiones dentro de las zona de escasez de agua.
Mapa N° 1 Distribución del agua en la Rep. Mexicana.
El agua en la construcción es uno de los eslabones más importantes y al que tal vez menos atención se le pone, la usamos básicamente para
à Consumo y limpieza de personas.
à Para servicio de limpieza y sanitarios.
à Para la producción de concreto.
Dentro del `proceso de producción de concreto se utiliza el agua en:
à Lavado de los agregados (No siempre se hace en obra, pero sería deseable se hiciera para un mejor control de la calidad del concreto, en las plantas premezcladoras es más común este uso del agua)
à En la mezcla del concreto.
à Agua para lavado de las ollas mezcladoras
à Agua para el lavado de las herramientas.
à Agua para humedecer y lavar la cimbra.
à Agua para el curado del concreto.
Más adelante en el Tema IV se habla sobre las pruebas físicas, químicas y bacteriológicas al agua. Bástenos ahora saber solo el uso que hacemos de ella en la industria de la construcción.
Clase N° 11 Nuevos Materiales.
Nada mejor para las preocupaciones que las ocupaciones.
Roger Patrón Luján.
DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES.
(Con mejores características, más económicas y tratando de aprovechar desperdicios)
Subtema I.2.1 VitroBond.
VitroBond[4] es un nuevo material que elimina la unión entre cada bloque. Esta operación se realiza una vez que los bloques han sido apilados, aplicando una delgada capa de VitroBond, tanto en las superficies exteriores como interiores. Este nuevo producto consiste en una mezcla formulada especialmente a base de fibra de vidrio de tipo alcalino, cal hidratada, cemento Pórtland y un impermeabilizante integral.
Subtema I.2.2 Tabla roca.[5]
Es un producto cuya base es una mezcla de yeso y cartón, muy usado para la construcción de divisiones verticales, falsos plafones, armarios, aparadores, etc. Se basa en el uso de rieles de lamina galvanizada, a los cuales se atornilla o clava la tabla roca y en la unión de entre si de la misma, mediante cinta masking, la cual posteriormente debe de enduirse con blanco de España o yeso para perderla, antes de pintarse.
Subtema I.2.3. Mallas cubriendo un centro de poliestireno o poliuretano.
Subsubtema I.2.3.1. Covintec.
Es un nuevo producto (Se fabrica aquí en Veracruz), que aunque resulta caro, ahorra tiempo significativo en la construcción. Se puede utilizar en muros divisorios, de carga, mochetas, losas, escaleras, etc. Básicamente esta formado por una malla de alambre entretejida como el armado de la tridilosa, rellena de espuma de poliuretano expandido.
Subsubtema I.2.3.2. Panel W
Muy semejante al anterior, esta formado por un estructura tridimensional de alambre de acero que lleva al centro un alma de espuma de poliuretano, poliestireno expandido o tubos de cartón parafinado. Permite construir losas de entrepiso y azotea, además de muros y una variedad de elementos complementarios como pretiles, faldones, volúmenes arquitectónicos, cúpulas, etc.
Subsubtema I.2.3.3. Polipanel.
Otra variedad de los mismos productos anteriores. No merece más comentarios.
Subsubtema I.2.3.4. Polilosa.
Otro producto similar a los anteriores, aunque en realidad este viene a ser una especie de sistema de vigueta y bovedilla, solo que en él ya están montadas las bovedillas de poliestireno, y la vigueta esta colocada en el centro y forma de esa manera una sola pieza con la bovedilla.
Son concretos aún en experimentación como los translucidos, que no transparentes.
El material sigue en desarrollo pero las primeras muestra se hicieron en 1999 y el año pasado se hicieron las primeras pruebas de tensión y compresión.
Se pretende que el nuevo material transforme los elementos de un edificio que tradicionalmente son opacos (cimientos, muros, losas, columnas) en componentes que transmitan la luz.
La luz se trasmitiría por su interior a través de todo el edificio dependiendo de su composición.
Las características que debe poseer el nuevo material antes de comercializarse son:
Que el material sea maleable, que cuando se solidifique pueda soportar peso, absorber fuerzas, y sea durable, tanto o más que el concreto tradicional.
Aun faltan pruebas a mayor escala, se ignora el comportamiento del nuevo material a los cambios de temperatura, transmisión del calor, estabilidad sísmica, etc. El material se está considerando para dos casas de prueba y un experimento de construcción en Europa.
Un concreto inventado por dos universitarios mexicanos que permite construir paredes casi transparentes comenzará a venderse en todo el mundo en menos de dos años, según calculan los fabricantes que guardan celosamente la fórmula secreta.
Este concreto es un 30 por ciento más ligero que el tradicional, permite el paso de hasta el 80 por ciento de la luz y presenta las mismas condiciones de dureza, fraguado y resistencia a sismos, explicó Sergio Omar Galván, uno de los inventores.
Esto es posible gracias a un "ingrediente secreto", que se añade a la tradicional mezcla de grava, cemento blanco y arena con la que se fabrica el concreto, y que los inventores no quieren revelar ya que están patentando la fórmula en varios países después de que en octubre de 2006 la registraran en México.
Esto es posible gracias a un "ingrediente secreto", que se añade a la tradicional mezcla de grava, cemento blanco y arena con la que se fabrica el concreto, y que los inventores no quieren revelar ya que están patentando la fórmula en varios países después de que en octubre de 2006 la registraran en México.
El concreto es la mezcla con la que se elabora la estructura de casi todos los edificios y sólo en México se utilizan anualmente miles de toneladas de este producto por un valor aproximado de 5.000 millones de dólares.
El concreto translúcido se vende en el mercado mexicano desde el año 2005, cuando Galván y Joel Sosa, entonces estudiantes de ingeniería civil en la Universidad Autónoma de Metropolitana (UAM), desarrollaron su fórmula y fundaron la empresa Concretos Translúcidos (CT) para fabricarlo.
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Clase N° 12 Concreto celular.
Nada grande se ha realizado en el mundo, sin pasión.
George Friedrich Hegel.
Subtema 1.2.5 Concreto celular
El concreto celular es un concepto bastante novedoso cuyo más importante representante en México seria el siporex, de origen suizo por cierto, pero que también se conoce con otros procedimientos diferentes y con materiales como la carlita o perlita, mineral que tiene la característica de que al calcinarse forma pequeñas partículas (bolitas) con un peso mínimo, pueden ser adicionadas a la mezcla de concreto para formar un concreto liviano o celular.
SIPOREX.
Es un concreto ligero fabricado con cemento, arena finamente molida y agentes químicos adicionales, en cuyo proceso de fabricación se utiliza el vapor a grandes presiones y temperaturas, dando por resultado un concreto ligero con gran capacidad de aislamiento térmico y acústico, entre otras características
Subtema 1.2.6. Concreto fibrilar. (Concreto Fibroso)
La capacidad de resistir el avance de las grietas y la absorción de energía bajo ambientes hostiles y su resistencia al choque térmico, al fuego y al impacto hacen del concreto fibroso un material de construcción único y novedoso.
Cuando al concreto le agregamos algún tipo de fibra, ya sea esta metálica, mineral, de fibra de vidrio, fibras sintéticas, etc. Propiciamos un concreto susceptible a menos agrietamientos por temperatura, amén de otras características de las que cada fabricante hace gala, por lo que es indispensable para el ingeniero conocer cada una de estos fabricantes y estudiar las características que destacan en su producto para poder en un momento dado tomar la mejor de las decisiones.
Concretos reforzados con fibras de acero.
Durante los últimos 27 años se ha desarrollado, en países como Japón, Estados Unidos, Inglaterra, Alemania, Noruega y Finlandia, el empleo de un novedoso (para nosotros) sistema de refuerzo basado en FIBRAS CORTAS DE ACERO, para los concretos hidráulicos, asfálticos, refractarios y concretos lanzados.
Los concretos reforzados con FIBRAS CORTAS DE ACERO poseen cualidades particulares que incrementan sus propiedades físicas y mecánicas tales como:
ý Incrementan las resistencias a la flexión a la compresión.
ý Aumentan la resistencia al impacto y desgaste por abrasión.
ý Mejoran el control del agrietamiento y fisuramiento.
ý Transforman un material frágil y quebradizo a un material dúctil.
ý Refuerzan en todas direcciones la masa de concreto debido a su dosificación en forma aleatoria.
ý Proporcionan importantes incrementos en resistencias a choques térmicos y mecánicos.
La tragedia de la vejez no es que uno sea viejo,
sino que uno ya no es joven.
Oscar Wilde
El concreto reforzado con FIBRAS DE ACERO es un compuesto de materiales formados por cementos,
agregados finos y gruesos y una dispersión de pequeñas fibras de acero al carbón o de acero inoxidable. Estas son adicionadas a las mezclas o revolturas en forma aleatoria y en diferentes proporciones, dependiendo de las aplicaciones y de los grados de resistencia que se deseen alcanzar.
Generalmente, para obtener un óptimo nivel del mezclado en los concretos fibrosos es necesario adicionar las FIBRAS DE ACERO según las especificaciones de los fabricantes o distribuidores. Aunque no es necesario hacer modificaciones a los equipos convencionales normalmente empleados para los mezclados, se considera conveniente revisar las especificaciones y los métodos de mezclado sugeridos para obtener excelentes resultados.
Los concretos fibrosos ofrecen ventajas de tipo técnico que a corto, mediano y largo plazo se traducen en beneficios económicos ya que:
· Permiten reducir las secciones de los elementos.
· Eliminan la utilización de la malla de refuerzo cuando se requiere continuidad estructural.
· Son de fácil manejo.
· No se requiere de personal especializado.
· Confieren mayor ligereza de los elementos.
· No tienen memoria elástica, como el reforzado con otro tipo de fibras.
· Prolongan la vida de los elementos de concreto en general.
· Proporcionan importantes reducciones en mantenimiento.
Aplicaciones Principales.
En los concretos hidráulicos se utilizan en pistas de aterrizaje, pisos y pavimentos industriales, pavimentos de carreteras y avenidas, bóvedas de seguridad, muros de contención, tubos de concreto, tanque sépticos, paneles arquitectónicos (estructurales y no estructurales), elementos prefabricados de concreto y elementos estructurales de concreto.
Por su parte, en los concretos asfálticos, que incrementan sus propiedades básicas y mejoran la estabilidad y el flujo de los pavimentos, son empleados en pistas de aterrizaje, pavimentos de carreteras y avenidas y en pavimentos industriales.
Para los concretos refractarios son empleadas las FIBRAS DE ACERO INOXIDABLE y se elaboran en diferentes aleaciones, lo que permite su empleo a diferentes temperaturas y cubriendo cualquier necesidad. Se aplican generalmente en las industrias cementeras, siderúrgica, petroquímica, del vidrio, de metales no ferrosos y en aeronáutica (paneles de prueba para turbinas). Son empleadas también como refuerzo integral a los elementos o superficies de concreto refractario que estén expuestos a constantes abusos físicos y mecánicos, a severas abrasiones y a importantes choque térmicos.
En los concretos lanzados se usan para la estabilización de rocas, para los encofrados de túneles y minas, en paneles arquitectónicos no estructurales y en reparaciones de elementos y estructuras de concreto.
LISTA DE ALGUNOS TIPOS Y MARCAS DE FIBRAS PARA REFUERZO.
Fibercon.[6] Es un producto basado en fibras sintéticas de polipropileno, que usado adecuadamente puede eliminar el acero de temperatura en losas ligeras.
Fibercon M. Fibras de acero al alto carbón para refuerzo del concreto y concreto lanzado.
Fibratech 2000. Es un producto a base de fibras que según sus fabricantes sustituye a la malla de acero[7], que además proporciona una mejor trabajabilidad al concreto bombeado.
Fibrocemento. El fibrocemento se ha utilizado desde hace muchos años, principalmente en la fabricación de tubería para conducción de agua, ya que esta formado por fibras de asbesto y como aglomerante el cemento gris común o Pórtland.
Subtema I.2.8. Aislablock[8]
El Aislablock es, como su nombre lo da a entender, un bloque aislante fabricado con poliuretano expandido, por lo que además de su gran ligereza, su baja conductividad térmica, su facilidad de colocación, su calidad controlada, etc. tiene una gran variedad de presentaciones, que lo hacen ser uno de los materiales “nuevos” mas utilizados, su gran inconveniente es su precio y fragilidad.
En la Unidad N° IV en el tema de Superestructura, se estudian ampliamente las losas de concreto y se hacen algunos ejemplos de cálculo de losas aligeradas y nervadas, utilizando precisamente el Aislablock. Se hace la aclaración que debidamente usadas las tablas y los conceptos que en ese capitulo se tratan, es posible diseñar cualquier tipo de losa aligerada con el sistema de vigueta y bovedilla.
Reyes o gobernantes no son los que llevan cetro,
sino los que sabiendo obedecer,
aprendieron a mandar.
Subtema I.2.9 Aditivos.
Tal vez en el área de los aditivos es donde la química ha incidido más en el desarrollo de nuevos productos para la industria de la construcción. Actualmente contamos con una gran variedad de fabricantes de aditivos y las investigaciones en este campo no se detienen, así vemos que cada día aparece un nuevo producto, que o mejora el anterior o lo sustituye, lo complementa o lo desaparece por completo. A continuación y solo como una mera información para el lector, sin que esto implique que se haya hecho un trabajo de investigación para recomendar los productos, mencionamos uno de los más nuevos.
Concreto RHEOPLÁSTICO. Usa aditivos súper plastificantes de la línea Rheobuild de MBT. (Master Builders Technologies)
Un aditivo es una mezcla de productos químicos presentada comúnmente en forma de solución, que se añade a una porción de concreto durante la mezcla, con el propósito de modificar de alguna manera las propiedades del material fresco o endurecido. Obviamente, la palabra aditivo no incluye el agua, el cemento Pórtland y los agregados, ya que estos son componentes esenciales del concreto.
Cuando una mezcla está diseñada apropiadamente, la mayoría de los concretos no requieren aditivos; estos no son sustitutivos en la elaboración de un buen concreto, y es difícil que mejoren un concreto pobre. No obstante, pueden presentarse ocasiones en las cuales es muy conveniente utilizar un aditivo con el fin de alcanzar un resultado determinado; en la lista que se muestra a continuación aparecen algunas de las modificaciones que los aditivos producen en las propiedades del concreto. Lo importante es recordar que un aditivo debe usarse únicamente cuando existe una razón válida.
Modificaciones que los aditivos producen en las propiedades del concreto
En el concreto fresco.
Aumentar la trabajabilidad sin incrementar la relación agua / cemento.
Mejorar la cohesión.
Reducir la segregación.
Reducir el sangrado.
Retardar el proceso de fraguado.
Acelerar el proceso de fraguado.
En el concreto endurecido.
Aumentar la resistencia a las heladas.
Aumentar la velocidad de desarrollo de resistencia temprana.
Aumentar la resistencia.
Reducir la permeabilidad.
Uso de aditivos.
Independientemente del aditivo que se utilice, conviene tener presentes algunas recomendaciones generales:
1. Cerciórese de que las especificaciones de la obra permiten su uso; algunas prohíben utilizar determinados aditivos.
2. Verificar que se está usando el aditivo apropiado y nunca hay que utilizar uno de envase no marcado; leer la etiqueta del envase para saber si requiere condiciones especiales de almacenamiento y, en su caso, proporcionarlas. Almacenar los envases de manera que las etiquetas no se deterioren y mantenerlos bien cerrados cuando no estén en uso, para evitar contaminaciones accidentales.
3. Revisar que se conozca y emplee la dosis correcta para cada lote; dominar la tentación de añadir “un poquito más”, esa pequeña cantidad puede hacer más daño que bien.
4. Los aditivos líquidos se deben agregar con un surtidor que mida exactamente la cantidad requerida; generalmente éste puede conseguirse con el proveedor del aditivo, quien también puede aconsejarle respecto a su uso.
5. Diariamente, antes de comenzar a mezclar el concreto, verificar que el surtidor este proporcionando la dosis correcta y al terminar las labores del día, lavarlo perfectamente.
6. Ya que es difícil garantizar que el aditivo se distribuya uniformemente en todo el concreto. Los aditivos líquidos deben agregarse en el agua de la mezcla, antes de vaciarla en la revolvedora. Cuando esto no sea posible, como cuando se suministra a mano con un recipiente, mezclar el concreto durante un poco más de tiempo.
7. Revisar muy bien las entregas de agregado. Por las posibles variaciones de granulometría y de humedad, ya que estos cambios pueden alterar el efecto del aditivo, y puede ser necesario efectuar algunos ajustes en el contenido de agua de la mezcla.
8. Los aditivos acelerantes que contienen cloruro de calcio no deben utilizarse en concreto presforzado o reforzado.
Como los aditivos se añaden a las mezclas de concreto en cantidades pequeñas, se deben usar solamente cuando se pueda ejercer un elevado grado de control en el procedimiento de mezcla. Una dosis incorrecta, es decir, poco o demasiado aditivo puede afectar la resistencia y otras propiedades del concreto.
Los aditivos pueden clasificarse de diversas maneras, si atendemos a su función, ya vimos antes el efecto que causan en el concreto fresco y endurecido, podríamos agregar alguna mas, pero no viene al caso en esta materia, ya lo estudiaremos más ampliamente en TECNOLOGÍA DEL CONCRETO. Si atendemos a su origen químico su clasificación esta determinada por la especificación ASTM C 495 “ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETO“, esta especificación clasifica ciertos aditivos químicos en términos de su origen y función como sigue:
A. Aditivos reductores de agua.
B. Aditivos retardantes.
C. Aditivos acelerantes.
D. Aditivos reductores de agua y retardantes.
E. Aditivos reductores de agua y acelerantes
[1]En el curso de la Materia Tecnología del Concreto, encontramos una definición más precisa.
[2] ¿Cuales son los tipos de cemento que se fabrican bajo la norma NOM C-1 y la ASTM C 150?
[3] Manejo del agua en Empresas Premezcladoras. Ing.L.Garcia et al. Rev.Constr. y Tecn. IMCC. (Vol. VII ·# 74 año 1994)
[4] Ver en el anexo 1 el fascículo descriptivo.
[5] Ver en el anexo 1 lo referente a este producto.
[6] Ver folleto de Fibercon
[7] Ver hoja de propaganda en anexo 1
[8] Ver folleto ilustrativo en anexo 1
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