TECNOLOGÍA DE MATERIALES: SEMANA 9 : AGUA PARA CONCRETO Y MORTEROS

AGUA PARA CONCRETO Y MORTEROS

El agua, considerada como materia prima para la confección y el curado del hormigón debe cumplir con determinadas normas de calidad. Las normas para la calidad del agua son variables de país a país, y también pueden tener alguna variación según el tipo de cemento que se quiera mezclar. Las normas que se detallan a continuación son por lo tanto generales. Esta deberá ser limpia y fresca hasta donde sea posible y no deberá contener residuos de aceites, ácidos, sulfatos de magnesio, sodio y calcio (llamados álcalis blandos) sales, limo, materias orgánicas u otras sustancias dañinas y estará asimismo exenta de arcilla, lodo y algas.

Los límites máximos permisibles de concentración de sustancias en el agua son los siguientes:

Sustancias y Ph Límite máximo

Cloruros 300 ppm

Sulfatos 200 ppm

Sales de magnesio 125 ppm

Sales solubles 300 ppm

Sólidos en suspensión 10 ppm

Materia orgánica expresada en oxígeno consumido 0.001 ppm

Ph 6 < pH < 8

SU CLASIFICACIÓN:

AGUA DEL MEZCLADO

Cantidad de agua que requiere el concreto por unidad de volumen para que se hidraten las partículas del cemento y para proporcionar las condiciones de manejabilidad adecuada que permitan la aplicación y el acabado del mismo en el lugar de la colocación en el estado fresco.

AGUA DE CURADO

Es la cantidad de agua adicional que requiere el concreto una vez endurecido a fin de que alcance los niveles de resistencia para los cuales fue diseñado. Este proceso adicional es muy importante en vista de que, una vez colocado, el concreto pierde agua por diversas situaciones como: altas temperaturas por estar expuesto al sol o por el calor reinante en los alrededores, alta absorción donde se encuentra colocado el concreto, fuertes vientos que incrementan la velocidad de evaporación. Aunque en la actualidad existen productos que minimizan la pérdida superficial del agua, en el caso de que no sean utilizados se requiere adicionársela periódicamente a los elementos construidos para que alcancen el desempeño deseado.

DISEÑO DE MEZCLA

El agua en el concreto es fundamental porque al relacionarla con la cantidad de cemento contenido en la mezcla (relación agua/cemento), es la que determina la resistencia del mismo y en condiciones normales su durabilidad. Concretos con altos contenidos de agua (relaciones agua/cemento por encima de 0,5) pueden proporcionar resistencias bajas y ser susceptibles de ser atacados fácilmente por los agentes externos. Por el contrario, relaciones agua/cemento bajas (menores de 0,45) contribuyen de forma significativa a la resistencia de los elementos, tanto a la compresión y mejor desempeño de la estructura, como al ataque de agentes que se encuentran en el medio ambiente, y en consecuencia a la durabilidad.

Por ello, es fundamental el control de adición de agua a la mezcla durante su preparación o colocación ya que al alterar la condición inicial de esta (aumentar la relación agua/cemento para conseguir mayor facilidad en la acomodación y el acabado, puede afectar de forma apreciable el desempeño del mismo consiguiéndose menores resistencias a la compresión o desgastes prematuros de los elementos construidos.

Si se requiere utilizar el agua de mar esta debe ser empleada en concretos que no requieran refuerzo metálico, si no, es conveniente tomar acciones encaminadas a evitar que sus sales afecten el buen desempeño de las varillas. De acuerdo con todo lo anterior, en la medida en que se establezcan controles para el uso y manejo del agua apropiados, obtendremos concretos con los desempeños deseados y evitaremos inconvenientes posteriores en las obras que generalmente se traducen en sobre costos de las mismas.

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AGUA PARA CONCRETO Y MORTEROS VII

* El agua es un elemento fundamental en la preparación del concreto, estando relacionado con la resistencia, trabajabilidad y propiedades del concreto endurecido.

Requisitos que debe cumplir

* El agua que ha de ser empleada en la preparación del concreto debe cumplir con los requisitos de la Norma. NTP 339.088 y de ser, de preferencia potable.

Código NTP 339.088:2006

Usos del agua-Como ingrediente en la elaboración de mezclas -Como medio de curado de las estructuras recién construidas

Ensayos de determinacion de calidad* Cuando el agua a ser utilizada no cumpla con uno o varios de los requisitos indicados se deberá realizar ensayos comparativos empleando el agua en estudio y agua potable, manteniendo similitud de materiales y procedimientos.

Características fisicoquímica

Si el agua es potable y además es clara, y no tiene sabor dulce, amargo o salobre, puede ser usada como agua de mezclado o de curado para concreto, sin necesidad de mayores pruebas.

AGUA NO UTILIZABLES

AGUAS UTILIZABLES

REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA EL CONCRETO

Componente que se utiliza para generar las reacciones químicas en los cementantes del concreto hidráulico o del mortero de cemento Portland.

AGUA

aguas potables o sobre las que se posea experiencia por haber sido empleadas para tal fin, con resultados satisfactorios.

EN EL CONCRETO

Se admiten todas las aguas potables y las tradicionalmente empleadas, aunque no necesariamente el agua que es buena para beber es buena para el Concreto.

AGUA DEL MAR

El agua del mar, con una concentración de sales disueltas de hasta 35,000 ppm,

normalmente es adecuada para el uso como agua de mezclado del hormigón que no

contenga armaduras de acero. Aproximadamente 78% de la sal es cloruro de sodio y 15 %

es cloruro y sulfato de magnesio. Aunque la resistencia temprana del hormigón preparado

con agua de mar pueda ser más elevada que la resistencia del hormigón normal, la

resistencia a edades mayores (después de 28 días) puede resultar menor. Esta reducción de

la resistencia se puede compensar con la reducción de la relación agua/cemento.

El agua de mar no es apropiada para la preparación de hormigón reforzado con acero y no

se debe usar en hormigón pretensado, debido al riesgo de corrosión de la armadura,

principalmente en ambientes cálidos y húmedos.

El sodio y el potasio de las sales presentes en el agua de mar, usada en la preparación del

hormigón, pueden agravar la reactividad álcali-agregado. Por lo tanto, no se debe usar agua

de mar en la mezcla del hormigón donde estén presentes agregados potencialmente reactivos.

El agua de mar empleada en el hormigón también tiende a causar eflorescencias y manchas

en la superficie del hormigón expuesta al aire y al agua.

Aguas ácidas

La aceptación de aguas ácidas en la mezcla del hormigón se debe basar en la concentración

de los ácidos en el agua. Ocasionalmente, la aceptación se basa en el pH, que es una

medida de la concentración de los iones hidrógenos en una escala logarítmica. El valor de

pH es un índice de intensidad y no es la mejor medida de la reactividad potencial de un ácido

o de una base. El pH del agua neutra es 7.0; valores inferiores a 7.0 indican acidez y valores

superiores a 7.0 indican alcalinidad.

Normalmente el agua de mezclado que contiene ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y otros

ácidos inorgánicos comunes en concentraciones de hasta 10000 ppm no tiene efecto

perjudicial sobre la resistencia. Las aguas ácidas con pH menor que 3.0 pueden crear

problemas de manejo y, si posible, se deben evitar. Los ácidos orgánicos, tal como el ácido

tánico, en altas concentraciones pueden tener un fuerte efecto sobre la resistencia.

Aguas alcalinas

Las aguas con concentraciones de hidróxido de sodio superiores al 0.5 % en peso de

cemento pueden reducir la resistencia del hormigón.

El hidróxido de calcio en concentraciones de hasta 1.2% en peso de cemento tiene poco

efecto sobre la resistencia del hormigón con algunos tipos de cemento, pero esto debe ser

evaluado en cada caso.

Se debe considerar la posibilidad del aumento de la reactividad álcali-agregado.

Aguas de desechos industriales

La mayoría de las aguas que cargan desechos industriales tienen menos de 4000 ppm de

sólidos totales. Cuando se usa este agua para preparar el hormigón, la reducción de la

resistencia a compresión no supera el 10 a 15 %. Las aguas de desechos industriales tales

como curtiembres, fábricas de pintura, plantas de coque, plantas químicas y de galvanización

pueden contener impurezas peligrosas. Lo mejor es verificar cualquier agua de desecho que

contenga unos pocos cientos de partes por millón de sólidos poco comunes.

Aguas sanitarias residuales (aguas negras)

Un agua residual típica puede contener aproximadamente 400 ppm de materia orgánica.

Después que el agua residual se diluye en un buen sistema de tratamiento, la concentración

se reduce aproximadamente a 20 ppm o menos. Esta concentración es muy baja para

afectar considerablemente la resistencia del hormigón.

MUESTREO E INSPECCIÓN

La inspección en lo referente a la calidad consiste en examinar y medir las características de calidad de un producto, así como sus componentes y materiales de que está elaborado, o de un servicio o proceso determinado, todo ello utilizando instrumentos de medición, patrones de comparación o equipos de pruebas y ensayos, para ver si cumple o no los requisitos especificados.

Por tanto, los sistemas de inspección sirven para confirmar que el sistema de calidad funciona según lo previsto. Normalmente se hace por muestreo y solo se usa el control 100% para características importantes de seguridad, funcionalidad o normas.

Tipos de inspección

En una primera clasificación, los tipos de inspección podrían diferenciarse entre la “inspección 100%” y la “inspección por muestreo”.

Inspección 100%

El proceso de inspección 100% es aquel proceso que consiste en verificar todas las unidades de un lote.

Una inspección al 100% permite aceptar solo piezas de la calidad especificada, pero cuando la inspección al 100% es realizada manualmente, se presentan 2 tipos de problemas, uno sería, el gasto involucrado y el otro, la precisión de la inspección, considerados como errores tipo I y tipo II.

Inspección por muestreo

Por el contrario, los sistemas de inspección por muestreo, también conocidos como muestreo de aceptación o muestreo de lotes, es un procedimiento en el que se verifica una o más muestras del lote para determinar su calidad. El muestreo es usado para reducir la necesidad de inspeccionar cada artículo o producto, y reducir así el tiempo y gastos de inspección. La inspección por muestreo tiene cierto número de ventajas sobre la inspección 100%. La fatiga de los inspectores originada por operaciones repetitivas puede ser un obstáculo serio para una buena inspección 100%, es más económica y requiere de menor tiempo para su realización.

Es por ello que se llevaron a cabo investigaciones en el campo de las teorías de las probabilidades y la estadística, llegándose a la conclusión de que para tomar decisiones sobre la calidad de la producción en proceso y terminada, no hay necesidad de efectuar una inspección 100% sobre todos los artículos, sino que basta con inspeccionar sólo una parte del lote, o sea, una muestra, mediante una inspección por muestreo.

Algunos de los factores por considerar en la inspección por muestreo serán el nivel de confianza en los proveedores, el costo en que se incurre al aceptar productos defectuosos, y el riesgo del muestreo, que siempre existirá por la naturaleza estadística del proceso. En general, existen dos tipos de errores con probabilidad de ocurrir, el primero es llamado error tipo I, y ocurre cuando rechazamos un lote que cumple con las especificaciones de calidad y el segundo es llamado error tipo II, y ocurre cuando aceptamos un lote que no cumple con las especificaciones de calidad.

Dentro de la inspección por muestreo de la calidad, se distinguen principalmente dos tipos de inspección para controlar los procesos productivos. Estos procesos son los llamados “Inspección por Atributos” e “Inspección por Variables”.

Inspección por atributos

La inspección por atributos se puede considerar aquel tipo de inspección de muestras aleatorias de n unidades en el que cada artículo o producto es clasificado de acuerdo con ciertos atributos como aceptable o defectuosa, es decir, consiste en averiguar si el material en consideración cumple o no cumple con lo especificado, sin interesar la medida de la característica.

Para la inspección por atributos el tamaño de las muestras y el intervalo entre las mismas debe ser tal que se inspeccione aproximadamente un 5 % de la producción. En procesos muy masivos que no presentan dificultades frecuentes o el porcentaje de producción defectuosa no es grave, este porcentaje se puede reducir a menos de un 5 % donde se recomienda que debe existir como mínimo 25 defectuosos en cada muestra para lograr establecer un comportamiento adecuado del proceso.

Inspección por variables

La inspección por variables se trata de un tipo de inspección que consiste en medir y registrar una unidad de medida en la que una característica específica de calidad es medida con una escala continua para posteriormente ser anotada, como podría ser kilogramos, centímetros, metros por segundo, etc…

Los métodos estadísticos aplicables a la inspección por variables se basan sobre el supuesto de una distribución normal y no sobre una distribución de proporciones como sucede con la inspección por atributos. Para los métodos aplicables, y con las mediciones obtenidas, se calculará un estadístico, que generalmente estará en función de la media y la desviación estándar muestral, y dependiendo del valor de este estadístico al compararlo con un valor permisible, se aceptará o rechazará todo el lote.

Las ventajas que tiene este método con respecto al método de inspección por atributos serían que se puede obtener la curva característica de operación con un tamaño muestral menor que lo requerido por un plan de muestreo por atributos, además, cuando se utilizan pruebas destructivas, el muestreo por variables es particularmente útil para reducir los costos de inspección. Por otra parte, los datos de mediciones proporcionan normalmente más información sobre el lote que los datos de atributos.

Procedimiento de inspección

Las operaciones a ejecutar en el proceso de inspección serían:

Interpretación de la especificación requerida.

Muestreo de los lotes.

Medición de la característica de calidad.

Comparación de lo interpretado con lo medido.

Enjuiciamiento de la conformidad.

Registro de los datos obtenidos.

Tipos de errores cometidos

Los tipos de errores que podemos cometer durante una inspección de calidad de un proceso son:

- error tipo I: es el error que hacemos cuando rechazamos un producto siendo este correcto, cumpliendo con todos los parámetros que hemos definido como de buena calidad.

- error tipo II: se trata del error que cometemos cuando damos como bueno una muestra que en realidad no se encuentra dentro de los parámetros que hemos definido como válidos, dicha muestra aún teniendo defectos no deseados es admitida.

Así pues estos errores nos llevan a equivocar la clasificación de los productos derivados del proceso y conllevan consecuencias no deseables en el control de calidad de una empresa.

Determinación de la composición de las unidades que conforman la muestra a tomar para realizar la inspección.

Los tamaños de la muestra más empleados son n=25 uds, dando por bueno un 5% de defectos en la producción y hasta un 10% si se trata de un proceso con constantes variaciones en la producción.

Marcar la frecuencia con la que se debe extraer la muestra a inspeccionar en cada uno de los puntos de inspección.

A la hora de fijar la frecuencia de inspección, deberemos tener presente los siguientes aspectos:

el tamaño de la muestra.

las características de las diversas operación tecnológica que conforman el proceso: valorando el volumen de producción existente, así como las condiciones del proceso o su comportamiento: errático, estable y controlado.

Las consecuencias de desviaciones de las características de calidad: si las consecuencias son muy graves, es necesario reducir los intervalos de inspección.

La naturaleza del producto, según su relevancia.

El histórico de inspecciones anteriores, la experiencia acumulada es fundamental en la mejora continua de un proceso así como en su control de calidad.

La naturaleza del proceso de producción: incluye el Análisis de la varianza del proceso de producción desde los siguientes puntos de vista:

Capacidad del proceso.

Factores dominantes en un proceso: frecuencia, preparación y reglado de máquinas, tiempo, componentes y operarios.

Apropiado establecimiento de los métodos de: medición, ensayo, análisis y diagnóstico para hacer una correcta comprobación de las características de calidad en cada punto de inspección.

La uniformidad en las mediciones vendrá determinada por los siguientes factores:

El operario.

El objeto de medición.

Los elementos de medición.

Los métodos de medición empleados.

Las condiciones ambientales.

Métodos de cálculo, análisis y diagnóstico.