El concreto se pone a prueba. Uno de los factores que se evalúan es su desempeño, el cual logra determinarse por una propiedad fundamental: la resistencia (1).
En el caso del concreto premezclado, uno de los materiales más consistentes para la construcción, su valoración se hace en función de la presencia o ausencia de determinados aditivos que le permiten adquirir cualidades específicas (2), según el objetivo de tu proyecto.
La resistencia es una propiedad que se puede fortalecer no sólo por los componentes del concreto, sino por el buen diseño, la planeación y la fabricación del elemento. De esta forma se puede crear un material que soporte hasta las condiciones más inclementes (3).
Algunos factores importantes a tomar en cuenta en el proceso general son: la revisión de las redes para que nuestra estructura tenga mejor comportamiento, el cumplimiento de los estándares de calidad en cuanto a ubicación, separación y recubrimiento; además de seguir los reglamentos de construcción, según el país correspondiente (3).
También es fundamental el tipo de agregados y la calidad de los mismos, en términos de composición, resistencia, forma, tamaño y estabilidad en el tiempo para la mezcla conformada por arena, grava y piedra.
Todos estos elementos son cruciales para que el concreto sea adecuado, se pueda aplicar bien y tenga una apariencia estética óptima, además de un comportamiento estructural funcional.
Estas consideraciones iniciales, junto con la resistencia, permiten crear un elemento sólido y de gran valor para la construcción. Ahora veremos a profundidad esta cualidad en el concreto, que es de gran relevancia para obtener los resultados deseados.
Si te interesan los pisos de concreto, consulta:
“Pisos de concreto: la guía completa”.
¿Qué es la resistencia del concreto?
La resistencia del concreto a la compresión es la característica más común para evaluar el desempeño del elemento. Este concepto se ocupa para el diseño de edificios y estructuras (4). En términos generales, la resistencia es la cualidad mecánica principal del concreto y se usa para (4):
• Cumplir con la resistencia especificada (f’c) del proyecto.
• Acatar los controles de calidad a partir de los resultados de las pruebas.
• Programar las operaciones de la construcción.
• Evaluar la conveniencia del curado.
¿Cómo se calcula?
Una de las pruebas más comunes para determinar la resistencia específica a la compresión es tronar probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión (5). De la resistencia a la tracción, que es otra medida, no hay pruebas directas.
En el caso de la compresión, ésta se calcula en kg/cm2 a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste esa carga. Como vimos, los resultados de estas pruebas se usan para determinar que la mezcla de concreto cumpla con la resistencia del proyecto (5).
Este tipo de evaluaciones sirven para el control de calidad, la estimación de la resistencia y la programación de actividades en la construcción, como la remoción de cimbras, el proceso de curado y la protección de la estructura (5).
El resultado de la prueba debe ser el promedio de, por lo menos, dos testeos de la misma muestra. Normalmente las pruebas se realizan a los 28 días de preparación, aunque ya hay casos de concretos que pueden garantizarse a menor edad (5).
Las normas que regulan estos cálculos son la NMX C-160 ONNCCE “Elaboración y curado en obra de especímenes de concreto” y NMX C-O82 ONNCCE “Determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto” (5).
Además de considerar estas fuentes, te recomendamos que tengas registro de la siguiente información relevante de las pruebas (5):
• Clave para identificar el espécimen.
• Edad nominal del elemento.
• Diámetro y altura en centímetros.
• Área de la sección transversal en centímetros cuadrados.
• Masa del espécimen.
• Carga máxima.
• Resistencia a la compresión.
• Defectos observados.
• Descripción de la falla de ruptura.
Con estos datos, en conjunto, será posible evaluar la relevancia del concreto en términos de resistencia. Te sugerimos realizar observaciones puntuales y constantes tras la preparación del concreto, sobre todo, de la mano de un especialista. Recuerda que en PSI Concreto podemos asesorarte en todo momento.
Si quieres conocer las características del concreto premezclado, te sugerimos leer: “Concreto premezclado: guía de beneficios y proceso de suministro”.
¿Qué factores inciden?
Es importante considerar que hay elementos que influyen en la determinación de la resistencia (2):
1. Agua - cemento. Esta relación, si es baja, genera una mezcla más resistente, pero el concreto se vuelve difícil de manejar. Por eso es importante contar con asesoría especializada para lograr el equilibrio adecuado de elementos y no impactar la trabajabilidad.
En PSI Concreto puedes contar con nosotros en todo momento para llevar a cabo el proceso de principio a fin con nuestro Sistema All in One. Contáctanos para apoyarte.
2. Proporción. Este punto también es sobre las relaciones de materiales, ya que al combinar los elementos del concreto convencional (cemento, agua, aire, grava, piedra y arena) es necesario hacerlo de manera correcta para lograr una resistencia alta.
Por ejemplo, si hay más pasta de cemento, la manejabilidad será fácil, pero la mezcla se agrietará y no conseguirá mantenerse en el tiempo.
3. Tiempo de mezcla. Además de considerar las cantidades y formas para mezclar, es necesario tomar en cuenta el tiempo, ya que una mala atención en los procesos puede provocar que se evapore el líquido y se creen partículas pequeñas al interior de la mezcla, lo cual disminuye su resistencia.
Para saber el tiempo exacto debes tomar en cuenta al mezclador, la velocidad del proceso y los materiales que se dispongan.
Si deseas conocer más sobre el concreto lanzado, te recomendamos revisar: “Concreto lanzado: guía general de conceptos, características y proyectos innovadores”.
Tipos de resistencia del concreto
En principio, hay dos tipos de resistencia que sirven de base para evaluar al concreto (2):
1. Resistencia a la compresión. Es la característica mecánica de mayor relevancia. Se puede definir como la capacidad para resistir cargas en una unidad de área. El término para expresarla es “esfuerzo”.
Este concepto se utiliza para evaluar el rendimiento de las mezclas y determinar si van a satisfacer o no los requerimientos de una obra.
La prueba que se utiliza para determinar estos valores consiste en el quiebre de muestras de concreto cilíndricas mediante un equipo especializado. Su unidad de medida oficial es la libra por pulgada cuadrada (PSI, por sus siglas en inglés), que tiene su equivalencia en la unidad que ya hemos mencionado (kg/cm2).
2. Resistencia a la tracción. Este concepto se refiere a la capacidad del concreto para soportar la generación de grietas bajo tensión. El deterioro se da cuando las fuerzas de tracción superan la resistencia que presenta la mezcla.
El concreto convencional tiene menor resistencia a la tracción que a la compresión. Por ello es importante contar con un material de refuerzo, como las fibras.
Si bien no hay pruebas específicas para determinar este valor, se realizan testeos indirectos, como la utilización de vigas o losas de concreto no reforzado para medir la resistencia.
Normalmente, la resistencia a la tracción equivale entre el 10 y el 15% del valor de la resistencia a la compresión, pero depende de las especificidades en la mezcla de concreto (2).
Para aprender más sobre los pisos epóxicos, te invitamos a leer:
“Pisos epóxicos: todo lo que debes saber”.
Unidad de medida y valores mínimos en la resistencia del concreto
La unidad de referencia PSI se utiliza para medir específicamente la resistencia a la compresión. En este sentido, si una mezcla tiene mayor resistencia, significa que es más fuerte y por ende, tiene un costo más alto (2).
Entre más sólido sea el concreto, más duradero será y menos tendrás que gastar en mantenimiento.
La evaluación de la resistencia ideal, en realidad, depende del proyecto y las características de la obra, pero el mínimo básico va de los 2 mil 500 a los 3 mil PSI (2). Hay otros casos comunes donde podemos establecer un mínimo, como son (2):
• Losas y zapatas (en pendientes), de 3 mil 500 a 4 mil PSI.
• Vigas suspendidas, de 4 mil a 5 mil.
• Columnas y muros, de 3 mil a 5 mil.
• Pavimento, de 4 a 5 mil PSI.
• Estructuras en entornos fríos requieren de un valor más alto para soportar ciclos de congelación.
Normalmente, las pruebas de evaluación se hacen a los 7 días para verificar la resistencia. En algunos casos, se da a los 3 de colocación del concreto. La prueba final se realiza a los 28 días (2). Este seguimiento permite determinar los valores específicos tras la instalación del concreto y para verificar los resultados obtenidos.
En PSI Concreto utilizamos materiales probados con resistencias requeridas para proyectos industriales. Si necesitas asesoría al respecto, escríbenos y te brindaremos una solución para tu negocio o institución.
El mínimo básico de resistencia en cualquier concreto es de 2 mil 500 a 3 mil PSI (2).
Un agregado fundamental para el concreto son las fibras. Si quieres saber más
detalles, revisa: “Fibra para concreto: guía de tipos y usos”.
Clasificación de concretos por su resistencia
La clasificación de los concretos, de acuerdo con su índice de resistencia, comprende los siguientes parámetros (6):
• Baja resistencia. Se usan en losas aligeradas y elementos de concreto sin requisitos estructurales previos. Son de bajo costo y poseen propiedades elementales (trabajabilidad, durabilidad, impermeabilidad, volumen, resistencia, hermeticidad) que, en estado fresco, son similares a las obtenidas en concretos convencionales. Presentan una resistencia a la compresión menor a 150 kg/cm2.
• Resistencia moderada. Se utilizan en edificaciones sencillas de tipo habitacional y con alturas pequeñas. Son de bajo costo. Sus propiedades en estado fresco son similares a las resultantes en concretos convencionales. Su resistencia a la compresión varía entre 150 y 250 kg/cm2.
• Normal. Este tipo de concretos se ocupa en cualquier estructura y otorga funcionalidad y disponibilidad. De igual manera, sus propiedades en estado fresco son similares a los concretos convencionales. Su resistencia está entre los 250 y 420 kg/cm2.
• Muy alta resistencia. Se utilizan en casos específicos, como columnas de edificios muy altos, en secciones de puentes con claros (separación entre apoyos) muy largos, en elementos presforzados (tensado de acero) y para la disminución de espesores en los elementos.
La ventaja que ofrece este tipo de concretos es que generan mayor área para aprovechar en plantas bajas de edificio altos y elementos más esbeltos, mientras que en el caso de los presforzados, los aligera.
Tienen alta cohesividad en estado fresco, los tiempos de fraguado son similares a los concretos normales, tienen baja permeabilidad y alto revenimiento, lo que ofrece mayor protección al acero de refuerzo. Su resistencia a la compresión se encuentra entre 400 y 800 kg/cm2.
• Alta resistencia temprana. Se utilizan para pisos, pavimentos, elementos prefabricados y presforzados, además de ser aliados para minimizar el tiempo de construcción.
Los beneficios de este tipo de concretos son que disminuyen costos, optimizan el uso de cimbra, dan mayor avance a la obra y elevada resistencia temprana (de ahí el nombre).
Con este concreto se garantiza el 80% de la resistencia necesaria en un periodo de 1 a 3 días. La resistencia supera los 300 kg/cm2, para lo que se requiere analizar previamente el diseño del elemento.
Para conocer más detalles de la fibra de acero, consulta:
“Fibra de acero: guía de usos, tipos, características y recomendaciones”.
Papel de los agregados en la resistencia del concreto
Los agregados son elementos fundamentales para la composición del concreto, ya que influyen en los siguientes puntos del elemento (7):
• Su distribución granulométrica que, al ser continua, permite mayor capacidad del elemento en estado fresco y mayor densidad en la fase de endurecimiento, lo que deriva en mayor resistencia.
• La forma y textura son importantes, ya que los agregados en forma cúbica y rugosa dan mayor adherencia que los redondeados y lisos, lo que aumenta la resistencia. Sin embargo, los primeros requieren más agua que los segundos y esto tiene un efecto en la manejabilidad del elemento.
• En el caso del tamaño, el concepto de “eficiencia del cemento” es relevante, que se obtiene al dividir la resistencia del concreto entre el contenido del cemento.
• Para concretos de alta resistencia, el tamaño del agregado debe ser menor, con el fin de que la eficiencia se incremente.
• En el caso de concretos de resistencia intermedia y baja, se necesita un agregado mayor para generar una eficiencia alta.
La fibra, un agregado muy valioso, permite potenciar las cualidades y posibilidades del concreto. En PSI te recomendamos usar fibras para concreto, ya sea de acero o polipropileno, según el proyecto, para lograr el impacto requerido.
De hecho, la incorporación de la fibra convierte al concreto en fibrorreforzado o concreto reforzado con fibra, lo que lo vuelve un material cuasi-dúctil, con mayores propiedades mecánicas y una capacidad más alta para resistir cargas tras la primera grieta (tenacidad) (8).
De acuerdo con diversos estudios, la influencia de la fibra de acero, en una dosificación de 25 kg/m3, incrementa en un 1.13% la resistencia a la compresión en el concreto (9).
Por su parte, la fibra de polipropileno, en consumos iguales o mayores a 3 kg/m3, reduce de forma considerable el agrietamiento por contracción plástica (10).
De esta manera, la incidencia en la resistencia del concreto en general, y a la compresión, particularmente, puede potenciarse con el agregado de las fibras.
En PSI te recomendamos trabajar todo el tiempo de la mano de un profesional para aprovechar las cualidades de estos elementos, hacer los cálculos correctos y obtener los resultados requeridos para tu proyecto de construcción. Contáctanos para saber más detalles.
La fibra de polipropileno es otra pieza fundamental en la construcción. Conoce más de ella en: “Fibra de polipropileno para concreto: guía de características y beneficios”.
Referencias
[1] Cemex. Resistencia. Cemex, s/f. Consultado el 22 de octubre de 2020.
[2] Concreto Sólido. Tipos de resistencia del concreto premezclado. Concreto Sólido, 2020. Consultado el 22 de octubre de 2020.
[3] Argos. Resistencia del concreto (video). Argos, s/f. Consultado el 23 de octubre de 2020.
[4] IMCyC. Pruebas de resistencia. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (IMCyC), 2006. Consultado el 26 de octubre de 2020.
[5] Cemex. Resistencia. Cemex, s/f. Consultado el 23 de octubre de 2020.
[6] IMCyC. El concreto. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (IMCyC), s/f. Consultado el 22 de octubre de 2020.
[7] Jesús David Osorio. Resistencia mecánica del concreto y resistencia a la compresión. 360 en concreto, s/f. Consultado el 26 de octubre de 2020.
[8] Luis Octavio González Salcedo. Influencia de los componentes del concreto reforzado con fibras en sus propiedades mecánicas. Universidad Nacional de Colombia, 2013. Consultado el 26 de octubre de 2020.
[9] Diana Isabel Pinedo Díaz, et. al. Efecto de las fibras de acero en la resistencia del concreto. Universidad César Vallejo, 2017. Consultado el 26 de octubre de 2020.
[10] Carlos Javier Mendoza, et. al. Influencia de las fibras de polipropileno en las propiedades del concreto en estados plástico y endurecido. Scielo, 2011. Consultado el 26 de octubre de 2020.
Publicado en: Propiedades del concreto
Etiquetado como: resistencia del concreto a la compresión