Concreto de Alta Resistencia - Características y Aplicaciones

 El concreto de alta resistencia ha revolucionado la ingeniería civil moderna, permitiendo la construcción de estructuras más esbeltas, altas y eficientes. Con resistencias que superan los 420 kg/cm², este material ofrece ventajas significativas en proyectos de gran envergadura.

¿Qué es el Concreto de Alta Resistencia?

Se considera concreto de alta resistencia aquel que alcanza una resistencia a la compresión superior a 420 kg/cm² (6,000 psi) a los 28 días. Algunos concretos especiales pueden alcanzar hasta 1,400 kg/cm² (20,000 psi), utilizados en aplicaciones muy específicas.

Componentes Clave

Cemento: Se utiliza cemento Portland tipo I o tipo III en mayores proporciones que en concretos convencionales.

Agregados: Los agregados deben ser de excelente calidad, con alta resistencia al desgaste, baja porosidad y forma angular. El tamaño máximo nominal típicamente es menor (3/4" o 1/2").

Relación agua-cemento: Esta es crítica y generalmente se mantiene entre 0.25 y 0.35, muy inferior a los concretos convencionales (0.45-0.60).

Aditivos: Son esenciales para lograr las propiedades deseadas, incluyendo superplastificantes para mejorar la trabajabilidad sin aumentar el agua, microsílice o humo de sílice para densificar la matriz, cenizas volantes como material puzolánico y fibras para control de fisuración.

Propiedades Mecánicas

El concreto de alta resistencia presenta módulo de elasticidad más alto (hasta 450,000 kg/cm²), menor permeabilidad y mayor durabilidad, mayor resistencia a la abrasión, menor deformación por fluencia y retracción más controlada aunque puede ser más significativa.

Aplicaciones Principales

Este tipo de concreto se utiliza en edificios de gran altura donde se requieren columnas más esbeltas, puentes de grandes luces que necesitan reducir peso propio, estructuras offshore expuestas a ambientes marinos agresivos, pisos industriales sometidos a cargas pesadas, elementos prefabricados que requieren rápida rotación de moldes, y estructuras de contención que demandan alta impermeabilidad.

Ventajas

Entre sus beneficios destacan la reducción de secciones estructurales y por tanto del peso propio, mayor vida útil y menor mantenimiento, posibilidad de mayores luces y alturas, mejor comportamiento ante cargas dinámicas y sísmicas, y acabados arquitectónicos de mejor calidad.

Consideraciones Especiales

El diseño de mezcla debe realizarse en laboratorio con ensayos previos. El curado es crítico ya que debe ser más riguroso para evitar fisuración temprana. El control de calidad requiere monitoreo constante en obra. La colocación demanda equipos especializados para bombeo y vibrado. Finalmente, el costo inicial es mayor pero se compensa con los beneficios estructurales.

Normativas Aplicables

Las principales normas que regulan este material incluyen ACI 363R - Guide to Quality Control and Testing of High-Strength Concrete, ASTM C39 para ensayos de resistencia a compresión, ACI 318 con consideraciones especiales para concreto de alta resistencia, y normativas locales que pueden tener requisitos específicos.

Conclusión

El concreto de alta resistencia representa una herramienta fundamental para el ingeniero civil moderno. Su correcta especificación, diseño y control permiten optimizar recursos, reducir costos a largo plazo y lograr estructuras más seguras y duraderas.

Maquinaria para la preparación de carreteras

Tractor CAT - DTG con topadora: Se utiliza para el removido del terreno a ser cambiado.
Palas cargadoras frontal de ruedas CAT - 930 : Se utiliza para cargar a las volquetes el suelo excedente o cambiado.

Motoniveladora " pata de cabra" auto propulsada: utilizada para compactar las capas para obtener la resistencia deseada en cada una de estas.

Compactadora de rodillos lisos tándem: Será utilizada para la compactación de la capa base y la carpeta asfáltica, dejando superficies uniformes.

Volquetes : se utilizaran volquetes de 6 MC de capacidad que sirven para el transporte tanto del material desechado como del material desplazante.

Maquinaria para la aplicación del asfalto

Vagones cisternas: Se tiene camiones de diferentes tamaños, él más común es el de 40000 lbs ,sirven para calentar el producto cuando es necesario.

Camiones cisternas: S e emplean tanques de acero ó aluminio con rompeolas para evitar derrames, pueden estar aislados y frecuentemente contienen serpentines de calefacción.

Bidones de acero: Estos bidones de acero usualmente sirven para transportar betún asfáltico, es de 200 a 220 lts de capacidad.

Calentadores de asfalto: Estas sirven, para calentar el asfalto, existen varios tamaños de 300 a 900 lts , usando como fuente de calentamiento Oil , Gas - Oil ó electricidad.

Escobas y equipo de limpieza : Las escobas de limpieza de la superficie varían desde pequeños tambores barredores giratorios, remolcados a complicados aparatos auto propulsados que combinan barras regadoras y escobas con la aplicación del vacío y aparatos magnéticos para la eliminación de residuos metálicos.

Escarificadores : En conservación y reconstrucción es frecuente, destruir la superficie antigua, regularizarla y añadir nuevo material, para lo cual se utiliza los escarificadores, se utiliza varios tipos de transportadores de escarificadores .

Pulverizadores : Sirve para pulverizar el material escarificado , este pulverizador es giratorio. Distribuidor de asfalto: Es el elemento clave en la construcción de tratamientos superficiales, mezclas in situ y macadam por penetración consiste en un camión o semi - remolque sobre el que se monta un tanque aislado provisto de un sistema de calentamiento que es regado sobre la superficie del camino.

Extendedores de áridos : Existen 4 tipos de extendedores:

- Tipo de disco giratorio que se une al camión de áridos.

- Cajas con abertura regulable que se une a la compuerta del camión volquete.

- Cajas extendedoras montadas en sus propias ruedas.

- Extendedores de áridos autopropulsados.

PAVIMENTO RIGIDO

El uso de los pavimentos rígidos se remonta a más de 100 años. George Bartholomew, un norteamericano de Ohio, realizó las primeras pruebas en una faja experimental de 2.44 metros de ancho. Este descubrimiento dio inicio al proyecto de obras públicas más grande en la historia de la humanidad: el sistema de carreteras inter-estatal de los Estados Unidos de Norteamérica, con aproximadamente 27.500 Km de longitud.

La historia registra a las carreteras americanas que vincularon las áreas agrícolas con los centros urbanos, como el eslabón vital entre los productos y sus consumidores, que literalmente pavimentaron la prosperidad de los Estados Unidos.

En América del Sur, algunos países cuentan con más de 20 años de experiencia en la construcción de sus redes de carreteras con pavimento rígido. Bolivia recién hace unos años empezó a interesarse en este tipo de pavimento, comenzando con el pavimentado de extensas superficies en calles y avenidas de sus ciudades capitales, pero sin optar al mismo tiempo por este método en carreteras. La ciudad de Santa Cruz es considerada la pionero en utilizar esta técnica en gran escala, con más de dos millones de metros cuadrados hasta el año 2001; le sigue Cochabamba, con más de un millón de metros cuadrados. Otras ciudades en las que se ha dado gran impulso al pavimento rígido, son: Sucre, Potosí, Caranavi, Achacachi y San Borja, mientras que la ciudad de El Alto tiene planeado pavimentar 400,000 metros cuadrados durante el año 2002.

En agosto de 2001 se empleó esta técnica de pavimentación por primera vez en una vía de la red troncal de Bolivia para cubrir un tramo de 5 Km de la carretera que une los departamentos de Cochabamba y Santa Cruz, en la zona de El Sillar. Posteriormente, en diciembre de 2001 se inició la pavimentación de 38 Km. de la carretera Toledo-Pisiga, obra que estará concluida a mediados de 2002

Para el caso de un pavimento rígido el cual no posee, todas estas capas y donde la más externa es una capa construida en concreto que por lo general es colocada en placas, se diseña también con un trafico especifico, con la diferencia que este pavimento puede fallar con solo una repetición de carga

Como vemos un pavimento no es solo lo que vemos, es una estructura funcional, compleja y donde la tecnología nos lleva a utilizar materiales no convencionales para su diseños, por ejemplo en pavimentos flexibles se realizan diseños con capas de grava –escoria, grava – cemento, cauchos etc., con el fin de brindar calidad a menores costos.

Cementos empleados en Bolivia

Los cementos empleados en Bolivia actualmente son los de Soboce y Fances los mismos que ya estan monopolizados lo que quiere decir es que todos utilizan la misma tecnología, los mas usados son los IP-30, IP-40 que son de mayor resistencia que los cementos normales y otros que quiza requieran mayor resistencia pero no son muy conocidos.

Características de los materiales pétreos

Deberán cumplir con las normas y seguir los siguientes ensayos:

Ø Granulometría

Ø Contenido de partículas extrañas

Ø Absorción

Ø Densidad.

Ø Desgaste mediante la maquina de los Ángeles, e el caso de gravas

Ø Otro ensayos que se soliciten expresamente

REQUISITOS DE CALIDAD PARA EL CONCRETO HIDRÁULICO

El concreto y los componentes que lo constituyen, cumplirán con los requisitos de calidad que se indican a continuación:

REQUISITOS DE LOS COMPONENTES

Cemento Pórtland

El cemento Pórtland cumplirá con lo indicado en la Norma proyecto no especifique el tipo de cemento por usar en cada caso, se debe entender que se trata de cemento Pórtland ordinario (CPO).

Ahora se puede observar la parte final dedel proceso de pavimentacion

Laboratorio ENSAYOS DE SUELOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS (II)

2. CONSTRUCCIONES Y CIMENTACIONES.-

El programa exploratorio para la cimentación de una construcción depende de dos factores:

1. El peso de la construcción y otras fuerzas que actúan sobre ella.

2. El servicio de la construcción o fin para el que se va a construir.

Si la estructura el ligera no es necesario mucho estudio, pero para estructuras pesadas es imprescindible explorar la profundidad mediante la toma de muestras con pozos y perforaciones, además conocer la geología local y regional

3. IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS EN EL CAMPO.-

Para un control adecuado de los suelos se necesita su perfecta identificación. La falta de tiempos o de medios hace que frecuentemente sea imposible el realizar detenidos ensayos para poderlos clasificar. Así pues la habilidad de identificarlos en el campo por simple inspección visual y su examen al tacto son:

Principales tipos de suelos para su identificación, todos los suelos pueden agrupar se en 5 tipos básicos:

La grava.- Esta formada por grandes granos minerales con diámetros mayores de ¼ de pulgada. Las piezas grandes se llaman piedras, cuando son mayores a 10 pulgadas se llaman morrillos.

La arena.- Se componen de partículas minerales que varían aproximadamente desde ¼ de pulgada a 0.002 pulgadas en diámetros.

El limo.- Consiste en partículas minerales naturales, mas pequeñas de 0.02 pulgadas de diámetro, las cuales carecen de plasticidad y tienen poca o ninguna resistencia en seco.

La arcilla.- Contienen partículas de tamaño coloidal que producen su plasticidad. La plasticidad y resistencia en seco están afectadas por la forma y la composición mineral de las partículas.

La materia orgánica.- Consiste en vegetales parcialmente descompuesto como sucede en la turba o en materia vegetal finalmente dividida, como sucede en los limos orgánicos y en las arcillas orgánicas

INSPECCION VISUAL.-

Forma del grano.- Se observan y clasifican las partículas de arena y grava en cuanto a su grado de angulosidad y redondos.

Tamaños y graduación de los granos.- Los tamaños en arenas y gravas se reconocen rápidamente por inspección visual. Los granos más pequeños que el limite menor de la arena no pueden verse a simple vista deben ser identificados por medio de otros ensayos.

Ensayo de sacudimiento. – Este ensayo es útil para la identificación de suelos de grano fino. Se prepara una pequeña porción de suelo húmedo y se agita horizontalmente sobre la palma de la mano. Se observa si el agua sale a la superficie de la muestra dándole una apariencia blanda, luego se aprieta la muestra entre los dedos haciendo que la humedad desaparezca de la superficie. Al mismo tiempo la muestra se endurece y finalmente se desmenuza bajo la presiente presión de los dedos, se vuelve a agitar las piezas rotas hasta que fluyan otra ves juntas, hay que distinguir entre reacción lenta, rápida y media al ensayo de sacudimiento.

Una reacción rápida indica falta de plasticidad, tal es el caso de limo inorgánico, polvo de roca o arena muy fina.

Una reacción lenta indica un limo o arcilla-limo ligeramente plástico.

Si no hay reacción es índice de una arcilla o material turboso.

Ensayo de rotura. - Este ensayo puede usarse para determinar la resistencia en seco de un suelo. Se deja secar una porción húmeda de la muestra y se ensaya su resistencia en seco desmenuzándola entre los dedos, se debe aprender a distinguir entre ligera, media y alta resistencia en seco.

Una resistencia en seco ligera, indica un limo inorgánico, polvo de roca o una arena limosa.

Una resistencia en seco media, denota una arcilla inorgánica de plasticidad entre baja y media. Se requiere una considerable presión de los dedos para pulverizar.

Una resistencia en seco alta, indica una arcilla inorgánica altamente plástica. La muestra seca puede ser rota pero no pulverizada bajo la presión de los dedos.

ENSAYOS DE SUELOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS (I)

1. Introducción.

Hoy en día es cada vez más concluyente el hecho de que ningún ingeniero que sienta la responsabilidad técnica y moral de su profesión deja de efectuar un estudio de las condiciones del subsuelo cuando diseñan estructuras de cierta importancia. Ya que ello conlleva dos características que se conjugan: seguridad y economía. No olvidemos: “Quien solo conoce la teoría de la Mecánica de Suelos y carece de práctica, puede ser un peligro público”, Dr. Karl V. Terzaghi.

Es por eso que en los proyectos de construcción se desprende la necesidad de contar, tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo que se está tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis. En realidad es en el laboratorio de Mecánica de Suelos en donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; Primero al realizar las pruebas de Clasificación ubicará en forma correcta la ubicación del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir como segunda fase de un trabajo, las pruebas más adecuadas que requiere su problema en particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar.

Pero para llegar en el laboratorio a unos resultados razonablemente dignos de crédito es preciso cubrir en forma adecuada una etapa previa e imprescindible: la obtención de muestras de suelo apropiadas para la realización de las correspondientes pruebas.

Resultan así estrechamente ligados las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio. El muestreo debe estar regido ya anticipadamente por los requerimientos impuestos a las muestras obtenidas por el programa de pruebas de laboratorio y, a su vez, el programa de pruebas debe estar definido en términos de la naturaleza de los problemas que se suponga puedan resultar del suelo presente en cada obra, el cual no puede conocerse sin efectuar previamente el correspondiente muestreo.

En este punto se recurre a programas preliminares de exploración y muestreo. Por procedimientos simples y económicos, debe procurar adquirirse una información preliminar suficiente respecto al suelo, in­formación que, con ayuda de pruebas de clasificación, tales como granulometría y límites de plasticidad, permita formarse una idea clara de los problemas que sean de esperar en cada caso particular. El conocimiento apriorístico de tales problemas permite, a su vez, programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos de proyecto, investigando todas aquellas propiedades físicas del suelo de las que se pueda sospechar que lleguen a plantear en la obra una condición crítica. La realización de esta nueva serie de pruebas defi­nitivas suele presentar nuevas exigencias respecto a las muestras de suelo de que haya de disponerse y ello obligará, en general, a efectuar nuevas operaciones de sondeo y muestreo, a fin de obtener las muestras definitivas.

Así pues, en general, se tendrán dos tipos de sondeos: preliminares y definitivos, cada uno con sus métodos propios de muestreo.

En realidad, la programación de un muestreo correcto es un problema mucho más complejo que lo que dan a entender los párrafos anteriores y muchos aspectos dependen fundamentalmente de la experiencia par­ticular del ingeniero y difícilmente se encasillan en normas fijas.

Uno de los aspectos más importantes de los de esta última categoría es una correcta evaluación de la importancia de la obra por ejecutar, en relación con el costo de su correspondiente programa de exploración y muestreo.

Una obra de importancia grande ameritará un programa de una envergadura totalmente inadecuada para una obra menor. Y no sólo la importancia de la obra juega papel como norma de criterio del proyectista, sino también el tipo de obra, en relación, por ejemplo, con las consecuen­cias de su falla respecto a pérdidas en bienes o vidas; puede haber obras de poco costo cuyos requerimientos de seguridad y, por lo tanto, de pre­visión en el proyecto, sean mucho mayores que en otras obras de mayor inversión presupuestal. Un aspecto importante será siempre que la mag­nitud, tanto en tiempo como en costo, del programa de exploración y muestreo esté acorde con el tipo de obra por ejecutar.

Otro aspecto de importancia fundamental en los problemas aquí tratados es el buscar la colaboración de ciencias que, como la Geología, pueden dar en ocasiones información de carácter general muy impor­tante. Puede decirse que, sobre todo en obras de importancia, un reco­nocimiento serio y eficaz, desde un punto de vista geológico, resulta imprescindible. Este reconocimiento será, naturalmente, previo a cual­quier otra actividad realizada por el especialista de Mecánica de Suelos.

Del tipo de sedimentos, existencia de fallas, plegamientos, etcétera, configuración geológica, tipos y carácter de rocas y demás datos de la zona, resultan, por lo general, informaciones vitales para el ingeniero civil, que norman su criterio de antemano en forma útil.

LITOLOGIA Y PETROGRAFIA DE LAS ROCAS EN BOLIVIA (III)

Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas son las que resultan de transformaciones texturales, mineralógicas y químicas de otras rocas preexistentes. Es difícil dar una clasificación precisa de este tipo de rocas, debido a las diferentes condiciones que intervinieron en su formación.

Las mismas aparecen como resultado de la transformación de rocas preexistentes tanto magmaticas como sedimentarias, lo mismo que sucede en la corteza terrestre por la acción de fuerzas endogenas. Estas transformaciones transcurren en estado sólido y se expresan con el cambio de la composición mineralogica y a veces química, estructura de las rocas. Muy rara vez se conserva la composición mineralogica.
El metamorfismo ocurre por la acción de temperaturas y presiones altas, de la misma manera como resultado de aportes y traslado de sustancias por soluciones o gases de alta temperatura. Un rol importante juega también la composición de las rocas originales.

LITOLOGIA Y PETROGRAFIA DE LAS ROCAS EN BOLIVIA (II)

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se han formado por la consolidación de fragmentos derivados de la erosión de rocas preexistentes. Estos fragmentos denominados genéricamente detríticos, dan lugar, según su granulometría a las lutitas, areniscas y conglomerados.

Lutitas, areniscas y conglomerados, son términos que se refieren exclusivamente al tamaño del grano de los constituyentes de estas rocas..

En la superficie terrestre existen zonas más apropiadas que otras para que se realice el proceso de sedimentación, es mas, en cada momento podríamos distribuir la superficie en zonas bien delimitadas de destrucción y sedimentación. Las primeras serian las zonas mas elevadas de los continentes, en donde loas agentes erosivos y de transporte, con toda su potencia, desplazan rápidamente los residuos de la destrucción, la segunda serian las zonas deprimidas en donde los agentes transportadores pierden su energía y permiten la deposición de carga que arrastran, como en ultimo termino es la fuerza de la gravedad la que condiciona la formación de las rocas sedimentarias. Siempre que existan diferencias de nivel en la superficie terrestre existirá una posibilidad de arrastre hacia las zonas mas bajas y por ello son las cuencas oceánicas las zonas privilegiadas de formación de sedimentos.

LITOLOGIA Y PETROGRAFIA DE LAS ROCAS EN BOLIVIA (I)

Las cadenas montañosas y serranías en Bolivia están constituidas por rocas macizas y compactas de origen ígneo, sedimentario y metamórfico. Por otra parte los llanos, el altiplano y otras cuencas menores en gran parte presentan depósitos de materiales sueltos como arcillas, arenas y gravas.

Rocas Igneas

Estas rocas corresponden a las formadas en base a “magmas primarios” o rocas fundidas, tanto en los tiempos antiguos del Planeta, como en las intrusiones de cuerpos plutónicos, subvolcánicos en profundidad y por otra parte las rocas extrusivas producidas por erupciones volcánicas en superficie.

Son el producto de la consolidación del magma, se caracterizan por una notable homogeneidad, estando formadas por un agregado de granos minerales, en general perceptibles a simple vista, donde no se observa ninguna orientación predominante. De acuerdo a la posición en el interior de la Tierra donde se produce la cristalización o consolidación se puede clasificar en: Rocas intrusivas o plutonicas, Rocas filonianas o hipabisales y rocas volcánicas o efusivas.

Rocas Ígneas en Bolivia

En Bolivia, si bien las rocas ígneas no ocupan grandes superficies, se encuentran ampliamente difundidas en el escudo brasileño y en la región Andina en general. Se tienen los afloramientos de los principales cuerpos intrusivos en la Zona Andina.

Rocas volcánicas en Bolivia

Las rocas volcánicas se presentan como macizos aislados o como extensas planicies de lavas. Entre los primeros, se encuentran los cerros de Letanías /19/, Pan de Azúcar /20/, cerca de Viacha, Comanche /21/, Chilla /18/ y entre los segundos las extensas planicies de riolitas y dacitas existentes desde la frontera con el Perú hasta el río Mauri /26/.