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Compactación




Enviado por cibercrazy5000



    1. Compactación
    2. Vibración
    3. Mesa vibrante
    4. Reglas
      vibratorias
    5. Otros
      métodos
    6. Conclusión

    INTRODUCCIÓN

    El concreto es
    una combinación de agregados finos, agregados gruesos,
    cemento y
    agua,
    además es utilizada para diferentes obras de construcción, siendo tan importante que sin
    dicha mezcla no se logra construcción alguna.

    Para que dicha construcción se logre, esta mezcla
    esta mezcla debe pasar por muchos procesos
    tecnológicos, entre estos procesos
    podemos señalar y luego describir la compactación
    del concreto.

    En muy breves palabras, podemos decir que la
    compactación no es mas que el apisonamiento del concreto y
    puede ser elaborado manual o
    mecánicamente, para eliminar el aire atrapado en
    la mezcla y además ayudar al concreto a amoldarse a los
    diferentes encofrados y así evitar lo que
    comúnmente llamamos cangrejeras.

    Los puntos que abordaremos son considerados muy
    importantes, sobre todo para nuestras vidas como futuros
    constructores.

    Compactación
    :

    La compactación o consolidación del
    concreto es la operación por medio del cual se trata de
    densificar la masa, todavía blanda reduciendo a un
    mínimo la cantidad de vacíos. Estos vacíos
    en la masa provienen de varias causas, de las cuales las dos mas
    importantes son el llamado aire atrapado, y
    las vacuolas producidas por la evaporación de parte del
    agua de
    amasado.

    Después de que el concreto ha sido mezclado,
    transportado y colado, contienen aire atrapado en forma de
    vacíos. El objeto de la compactación es eliminar la
    mayor cantidad posible de este indeseable aire; lo ideal es
    reducirlo a menos del 1 %, (por supuesto, esto no procede cuando
    hay inclusión deliberada de aire, pero en este caso, el
    aire es estable y está distribuido
    uniformemente.)

    La cantidad de aire atrapado guarda relación con
    la trabajabilidad; los concretos con 75 mm de concreto de
    revestimiento contienen alrededor del 5% de aire; en tanto que
    los concretos con 25 mm de revenimiento contienen alrededor de 20
    %; razón por la cual el concreto de revenimiento bajo
    requiere más esfuerzo de compactación – ya
    sea más tiempo o
    más atizadores – que el concreto con revenimiento
    elevado.

    El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo
    de la propia masa blanda de concreto que, al ser mezclada,
    transportada y colocada, incorpora estos volúmenes de aire
    en su interior. La evaporación de parte del agua de
    amasado se genera porque no toda ella toma parte en la
    reacción con el cemento. En
    realidad, esa masa de agua reactiva solo vienen a ser un poco mas
    del 25 % en peso del cemento. El resto del agua no se combina
    químicamente, sino que cumple funciones de
    lubricación favoreciendo la trabajabilidad. Ese exceso de
    agua, y el aire atrapado, es lo que tratamos de eliminar cuando
    compactamos el concreto recién colocado. El agua no
    reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no participa
    de la función
    resistente del concreto, y si se deseca, produce vacíos en
    forma de burbujas o de canales. Esos vacíos internos son,
    además de volúmenes sin resistencia
    mecánica, puntos débiles para la
    durabilidad.

    Es importante extraer este aire atrapado (vacíos)
    por las siguientes razones:

    1. Los vacíos reducen la resistencia del concreto. Por cada 1 % de aire
      atrapado, la resistencia se reduce en un 5 ó 6 %,
      así pues, un concreto con, digamos, 3 % de
      vacíos, será del 15 % al 20 % menos resistente
      de los que debería ser.
    2. Los vacíos incrementan la permeabilidad que,
      a su vez, reduce la durabilidad. Si el concreto no es
      compacto e impermeable, no será resistente al agua, ni
      capaz de soportar líquidos más agresivos,
      además de que cualquier superficie expuesta
      sufrirá más los efectos de la intemperie y
      aumentará la probabilidad
      de que la humedad y el aire lleguen al acero de
      refuerzo y causen corrosión.
    3. Los vacíos reducen el contacto entre el
      concreto y el acero de
      refuerzos y otros metales
      ahogados; por lo que no se obtendrá la adherencia
      requerida y el elemento reforzado no será resistente
      como debiera.
    4. Los vacíos producen defectos visibles, como
      cavidades y alveolado en las superficies
      trabajadas.

    El concreto completamente compacto será denso,
    resistente, durable e impermeable. El concreto mal compactado
    será débil, poco durable, alveolado y poroso; en
    otras palabras bastante ineficaz.

    Existen numerosos procedimientos
    para disminuir ese conjunto de vacíos. La selección
    de cada uno de ellos dependerá de las características del concreto y del tipo de
    estructura que
    se esté construyendo. Pero el propósito en todos
    ellos es el mismo: llenar las formas geométricas de los
    encofrados con una masa densa, adherir esa misma masa a la
    superficie longitudinal de todas y cada una de las barras
    metálicas del refuerzo, y poner en contacto absoluto, sin
    vacíos internos, a todos los componentes del concreto. Los
    métodos de
    densificación del concreto los podemos dividir en dos
    grupos:

    • Compactación Manual
    • Compactación por vibrado

    La compactación manual fue la
    primera en la historia del material y se
    efectuaba con barras o pisones. Con ellos se golpea verticalmente
    el concreto, penetrándolo si es con barra o
    aplastándolo si es con pisón. El grado de
    compactación que se obtiene con la barra no es elevado,
    por la condición del material de ser prácticamente
    in confinado ante las desproporción de la
    separación de las paredes del encofrado y el calibre de la
    barra golpeadora. Sita mucho de ser el caso favorable de la
    preparación del cilindro para el ensayo de
    compresión .

    La compactación manual dio paso a la
    compactación por vibrado, donde se aprovecha la
    condición tixotrópica del concreto en estado fresco,
    mediante cual se hace menos viscoso cuando está en
    movimiento y
    se atiesa al quedar en reposo.

    La masa del concreto se hace vibrar, con lo cual el
    material se fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo
    las armaduras. Se expulsa gran cantidad del aire atrapado, se
    hacen subir a la superficie parte del agua con funciones de
    lubricación y se unifica la masa eliminando vacuolas y
    planos de contacto. El vibrador para concreto fue implantado en
    1927 por el técnico francés Deniau, y en 1936 el
    ACI publicó el primer documentos con
    recomendaciones para su uso.

    Vibración:

    El vibrado, el paleado – incluso el apisonamiento con el
    pie – son medios
    útiles para eliminar el aire del concreto y compactarlo,
    pero la mejor manera y la más rápida es la
    vibración.

    Cuando una mezcla de concreto es vibrada, se
    "fluidifica" y se reduce la fricción interna entre las
    partículas de agregados – de la misma manera que el
    azúcar
    o a arena seca en un frasco no muy lleno, se asientan al
    golpearlo ligeramente, haciendo que las partículas se
    aprieten más una con otra. Esta fluidificación hace
    que el aire atrapado surja a la superficie, y que el concreto se
    compacte.

    Con una mezcla cohesiva y apropiadamente
    diseñada, se minimizan la segregación y el
    sangrado. En una mezcla excesivamente húmeda, los trozos
    grandes de agregado pueden asentarse durante la
    compactación, dando como resultado una capa débil
    de lechada en la superficie; cuando esto ocurre, la lechada debe
    ser retirada. Por lo tanto, es redituable verificar que la mezcla
    esté correctamente dosificada desde el
    principio.

    La vibración se puede producir por varios
    procedimientos:

    • Vibrado interno, por medio de vibraciones de
      inmersión, o pre-vibradores.
    • Vibrado externo, por medio de vibradores de contacto
      con el encofrado.
    • Vibrado por el uso de mesas vibradoras.
    • Vibrado superficial.

    El vibrado del concreto por cualquiera de estos métodos
    permite alcanzar una mayor compactación del material que
    la que se lograría con cualquier procedimiento
    manual.

    Vibración interna :

    La mayoría de los concretos se compactan por
    inmersión o mediante atizadores vibradores. Este
    último método se
    considera generalmente el más satisfactorio, ya que el
    atizar trabaja directamente sobre el concreto y puede cambiarse
    rápida y fácilmente de una posición a
    otra.

    Es el proceso
    más utilizado. Se lleva a cabo introduciendo en la masa un
    vibrador, que consiste en un tubo, de diámetro externo
    variado entre los 4 cm y los 10 cm, dentro del cual una masa
    excéntrica gira alrededor de un eje. La masa es movida por
    medio de un motor
    eléctrico y su acción genera un movimiento
    oscilatorio, de cierta amplitud y frecuencia, que se transmite a
    la masa de concreto. En situaciones en que se puede disponer de
    una fuente de aire comprimido, el motor del
    vibrador puede ser movido reumáticamente, y se llama
    entonces vibrador neumático o de cuña.

    La vibración que recibe el concreto hace que su
    masa, inicialmente en estado
    semiplástico, reduzca su fricción interna como
    resultado de la licuefacción tixotrópica del
    mortero. En ese nuevo estado semilíquido el material se
    desplaza y ocupa todos los espacios del encofrado, mejorando su
    densidad al ir
    eliminando los vacíos existentes entre los agregados, o en
    el seno de la masa, en forma de aire atrapado. En un momento de
    este proceso, que
    es relativamente rápido, se produce un flujo de agua y
    cemento hacia la superficie, que adquiere una apariencia acuosa y
    abrillantada. Ese momento se toma como indicación
    práctica de que la masa logró la
    densificación esperada en esa zona, y se debe proceder a
    extraer el vibrador lentamente del lugar, y trasladarlo a la zona
    contigua.

    De acuerdo al tamaño y característica del vibrador interno y a las
    condiciones de plasticidad del concreto, su zona de influencia es
    mayor o menor. Cuanto más seco y áspero el
    material, menor la zona de influencia. Si se ha seleccionado un
    vibrador pequeño para las condiciones del caso, se
    necesitará más tiempo para
    lograr la compactación, pero si, por el contrario, el
    vibrador resultara grande, se corre peligro de producir
    segregación o de dañar los encofrados.

    El vibrador deberá insertarse en posición
    vertical dentro de la capa recién vaciada, en puntos
    formando una cuadricula hipotética, separados entre
    sí como una y media vez el radio de
    acción del vibrador, lo cual genera, en las áreas
    perimetrales de esas zonas de influencia, una doble
    vibración.

    El tiempo que debe permanecer el vibrador sumergido en
    cada punto se determina en la práctica mediante la
    observación directa de la superficie en las
    cercanías del punto de penetración. Cuando cese el
    escape de burbujas de aire y aparezca una costra acuosa y
    brillante, se debe retirar el vibrador. Cuando se introduce el
    vibrador se debe llevar rápidamente hacia el fondo, para
    evitar que compacte la zona superior y se impida la salida de las
    burbujas de abajo. Al concreto no le conviene la falta de
    vibración ni el exceso. En el primer caso le pueden quedar
    a la masa demasiados vacíos, no eliminados. Estos
    vacíos significan puntos sin resistencia mecánica y con riesgo de
    penetración de agentes agresivos. En términos
    generales, se estima que por cada 1% de vacíos en al masa,
    se pierde 5% de capacidad resistente. Si se genera un exceso de
    vibración en una zona, se corre riesgo de
    producir segregación, haciendo que los grandes gruesos se
    vayan hacia el fondo y que los finos y el cemento queden
    sobrenadando en la superficie.

    La frecuencia a la cual trabaja un vibrador es , a
    menudo, un factor importante. Para materiales
    fluidos o de granulometrías finas son preferibles las
    altas frecuencias, mientras que las bajas son recomendables a los
    materiales
    gruesos.

    El espesor de las capa a vibrar dependerá de la
    geometría del elemento y de las
    características del vibrador. Se recomienda entre 30 y 45
    cm. En caso de que el elemento sea profundo y deba ser vaciados
    en dos o mas capas, el vibrar la segunda en vibrador debe haber
    penetrado en la capa inferior unos 10 a 15 cm, con lo que se
    trata de evitar una simple superposición de una capa sobre
    la otra, fundiendo en una sola masa las superficies de contacto.
    Esto exige una cierta celeridad en el proceso de vibrado ya que
    la capa inferior debe estar fresca todavía para que se
    pueda producir esa fusión.

    Cuando se vibra concreto masivo, generalmente con una
    batería de vibradores simultáneos, hay que
    coordinarlos en su funcionamiento para que actúen
    separadamente.

    La práctica de arrastrar el vibrador para
    acarrear material de una zona a otra, lo que genera es
    segregación de la mezcla. La colocación del
    vibrador en contacto con alguna de las barras metálicas de
    la armadura es cierto que transmite la vibración a lo
    largo del refuerzo, pero en las zonas ya vibradas esa sacudida
    tardía lo que hace es aislar la barra y restarle
    adherencia al mortero.

    Entre los tipos de vibradores internos existen dos tipos
    básico de atizadores vibradores:

    1. los que tienen en la cabeza solamente el mecanismo
      de vibración, el cual opera mediante una flecha
      flexible, activada ya sea por un motor de gasolina o diesel,
      uno eléctrico o uno neumático. Este tipo es el
      más común y tienen la ventaja de que es
      fácilmente portátil con todo y
      motor.
    2. los que tienen tanto el motor como el mecanismo de
      vibración en la cabeza. Los vibradores de motor en la
      cabeza pueden ser eléctricos o neumáticos. Los
      que operan eléctricamente requieren una intensidad de
      corriente especial (frecuencia de 200 ciclos por segundos) y
      no deben conectarse directamente a la toma de corriente. El
      voltaje, la frecuencia y las fases deben verificarse
      constantemente

    en cuanto concierne a la efectividad de los
    atizadores, hay poca diferencia entre estos dos tipos. La
    elección se hace, por lo general, con base en otras
    razones, como la disponibilidad, facilidad de transporte o
    disponibilidad del suministro adecuado de electricidad o
    aire comprimido.

    Vibración externa

    En este procedimiento, el
    equipo vibrante se coloca sobre una o varias caras del molde o
    encofrado que, en esa forma, recibe directamente las ondas y la
    transmite a la masa de concreto. Su campo de acción mas
    frecuente es en la prefabricación donde, en general se
    emplean concretos de resistencias
    secas. Ante la vibración del encofrado, que debe ser
    metálico, fundamentalmente, la masa de concreto responde
    en función
    de su granulometría y de la cantidad de agua que contenga.
    El mortero acepta los pequeños movimientos de acomodo de
    los granos gruesos, pero restringe los desplazamientos excesivos.
    Si la viscosidad del
    mortero no fuera la adecuada, el agregado grueso podría
    llegar a segregarse. Cuando la función del vibrado externo
    ha terminado aparece sobre la superficie del concreto una capa
    brillante y húmeda.

    La efectividad de este procedimiento de vibración
    depende de la aceleración que sea capaza de transmitir el
    encofrado a la masa de concreto. Existen algunas relaciones
    empíricas que permiten determinar la fuerza
    centrífuga que deberá ser capaces de desarrollar
    los vibradores de encofrado, para garantizar una adecuada
    compactación. En el "ACI Manual of Concrete Practice", de
    1994 se señala:

    • Para mezclas de
      consistencia plásticas, en encofrado de vigas o
      muros:

    Fuerza = 0.5(peso del encofrado + 0.2 peso del
    concreto)

    • Para mezclas
      secas en prefabricación:

    Fuerza = 1.5(peso del encofrado + 0.2 peso del
    concreto)

    Admitiendo que en general, los vibradores externos se
    colocan con una separación entre 1,5 m y 2,5 m podemos
    calcular para cada caso, las características requeridas de
    frecuencia y amplitud.

    El vibrador externo o de abrazadera consta de un motor
    eléctrico y un elemento no balanceado. Se fija en la
    cimbra para que las vibraciones sean transmitida al concreto a
    través de ella. Aunque se emplea principalmente en
    trabajos de concreto precolado, a veces es necesario en
    construcciones comunes, cuando no es posible insertar un
    atizador, como en el caso de secciones muy esbeltas o con
    demasiado acero de refuerzo. Estos vibradores compactan solamente
    concreto en secciones de menos de 300 mm de espesor.

    Cuando se emplean en vibradores externos, la cimbra
    deberá ser diseñada y construida para soportar las
    repetidas revisiones de esfuerzo, y para ser capaz de extender
    uniformemente las vibraciones sobre un área considerable.
    Para sostener el vibrador, se fijan en la cimbran soportes
    especialmente diseñados. Puesto que, generalmente, los
    vibradores se mueven hacia arriba o a lo largo de la cimbra
    conforme esta se va llenando, el numero de soporte debe ser mayor
    que el de vibradores disponibles.

    Cabe señalar los siguientes puntos:

    1. Se verificará que todas las juntas, tanto
      dentro como entre los tableros, estén apretadas y
      selladas. La cimbra se mueve más que cuando se emplean
      atizadores, y la lechada puede escurrir por la mas
      pequeña de las abertura.
    2. Se comprobará que los vibradores
      estén firmemente sujetos o atornillados a los soportes
      y se vigilaran constantemente durante su empleo,
      para asegurarse de que no se hallan aflojado, de lo
      contrario, las vibraciones no se transmitirán
      completamente a la cimbra y al concreto.
    3. El concreto se alimentará en pequeñas
      cantidades dentro de las secciones, para que quede en capas
      uniforme de aproximadamente 150 mm de espesor. Esto evita la
      inclusión de aire conforme se eleva la
      carga.
    4. Se mantendrá en observación continua todos los
      accesorios, que deben estar atornillados en vez de clavados,
      especialmente las tuercas de los pernos, que pueden aflojarse
      fácilmente por la vibración intensa. Se
      vigilarán también las pérdidas de
      lechada de concreto y se taparán las fugas siempre que
      se pueda.
    5. Cuando se posible, se compactará mediante un
      atizador los 600 mm superiores del concreto en un muro o una
      columna; si esto no es factible, se compactará por
      varillado manual o paleando hacia abajo sobre la cara de la
      cimbra. Los vibradores externos tienden a crear espacios
      entre la cimbra y el concreto; en las capas inferiores, este
      espacio se cierra gracias al peso de las capas superiores de
      concreto, pero en la última capa puede no cerrarse y
      desfigurar la superficie.

    Mesa
    vibrante:

    Es un procedimiento de compactación utilizado,
    fundamentalmente, en las plantas de
    prefabricación. El movimiento de la mesa se logra por
    medio de la acción de un conjunto de vibradores
    sincronizados. De la misma publicación ACI recién
    citada, tomamos una formula empírica que permite calcular
    la fuerza
    centrífuga que debería desarrollar cada vibrador,
    en función del peso de la mesa, del encofrado y de la masa
    del material.

    Fuerza = (de 2 a 4)[(peso de la mesa) + (de 0,2 a 1,0=
    (peso del encofrado)]

    NOTA: Los rangos de los factores dependen de la rigidez
    de la mesa y de la vinculación del encofrado a
    ella.

    Reglas
    vibratorias:

    Para cierto tipos de obras, especialmente pavimentos, se
    suele emplear el sistema de
    vibrado por circulación de reglas vibratorias que, al
    deslizarse al ras de la superficie, transmiten el movimiento al
    resto de la masa y generan los efectos beneficiosos del escape
    del aire y de las densificación. Puede transmitir su
    acción a capas de hasta 20 cm de espesor. Las reglas
    vibratorias deben correr apoyadas sobre rieles y no apoyadas
    directamente sobre la masa blanda. El manejo de los equipos
    requiere la pericia de los operarios, pero la eficacia del
    sistema ha sido
    demostrada en los miles de kilómetros de vías y
    autopistas de concreto construida en Europa y los
    Estados
    Unidos.

    Otros
    métodos

    Hay otras formas de vibración entre las cuales
    quizá la que resulta más conocida es la
    centrifugación, empleada en la fabricación de
    algunos postes, tubos, etc.

    Revibrado

    Siempre que el concreto esté aun trabajable, no
    se le ocasionar daño alguno si se le vuelve a vibrar una
    vez que ha sido compactado. De hecho, se ha demostrado mediante
    pruebas, que
    la resistencia se incrementa ligeramente si se le vuelve a vibrar
    tiempo después de la compactación
    inicial.

    En columnas y muros en los que el acabado de la
    superficie tiene importancia, suele aumentar la tendencia a la
    formación de cavidades en los últimos 600 mm de
    espesor de su superficie; esto se debe a que, al contrario de las
    capas inferiores, la última capa no cuenta con la ventaja
    del peso del concreto adicional, mismo que aumenta la
    compactación. Con frecuencia es útil revibrar estos
    últimos 600 mm, durante 30 minutos o 1 hora,
    después de la compactación inicial.

    En secciones gruesas de losas y vigas, y especialmente
    si se trabaja con mezclas que tienden al sangrado, existe el
    peligro de que aparezcan grietas por asentamiento plástico
    sobre la línea de acero de refuerzo de la parte superior.
    Generalmente estas grietas, se forman una vez transcurrida 1
    ó 2 horas después de la compactación; si son
    descubiertas durante este tiempo, y el concreto está aun
    trabajable, pueden revibrarse 75 ó 100 mm de la parte
    superior para que se vuelva a cerrar.

    La revibración, como su nombre los indica, es la
    operación de volver a vibrar una masa de concreto, vibrada
    ya hace un cierto tiempo. Lo mas frecuente es producir la nueva
    vibración cuando ya se ha iniciado el fraguado del cemento
    pero aun no ha concluido, y la masa se encuentra todavía
    en cierta condición plástica. Esto suele suceder
    entre la hora y media y las cuatro horas después de la
    vibración anterior. Además de saber la oportunidad
    de ese momento, hay también que conocer el tiempo de
    duración de la nueva vibración. Un error en
    cualquiera de esos aspecto puede dañar irreparablemente el
    concreto. Por el contrario, si el proceso ha sido el adecuado, el
    material puede ganar entre un 10 y un 40 % de resistencia
    mecánica adicional.

    CONCLUSIÓN

    Después de hacer una profunda investigación e indagación del tema
    que nos compete es de gran relevancia señalara la
    importancia del tema en estudio, y poder concluir
    que la tecnología es
    primordial en el proceso de la construcción, ya que se
    logran avances físicos en nuestro país debido a las
    técnicas utilizadas en la
    construcción; como es el caso de los vibradores de
    compactación que tienen mas efectividad que la
    compactación con pisones (manual) y los diferentes
    vibradores que logran la compactación del concreto sin
    importar si se realiza de manera interna o externa siempre y
    cuado se lleve a cabo con de la manera correcta y la mayor
    prudencia posible, por supuesto sin descartar la
    compactación manual, sobre todo cuando se habla de
    economía y
    obras.

     

    Documento cedido por:

    JORGE L. CASTILLO T.

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