El concreto es uno de los materiales más versátiles y utilizados en la construcción de infraestructuras viales. En este artículo, nos enfocaremos en el concreto 650 flexión, un tipo especializado diseñado para soportar altas cargas de tráfico, ideal para carreteras y rodaduras en regiones con condiciones climáticas y geológicas específicas. Exploraremos por qué se llama así, su uso, condiciones recomendadas, proceso de colocación y un ejemplo detallado de cómo se realiza el diseño de la mezcla.
¿Qué es el Concreto 650 Flexión?
El concreto 650 flexión se refiere a un tipo de mezcla de concreto diseñada para resistir una tensión de flexión de 650 kg/cm². Esta alta resistencia a la flexión es crucial para soportar las cargas dinámicas y estáticas impuestas por el tráfico pesado, como camiones y vehículos de carga, en las carreteras.
Usos del Concreto 650 Flexión
Es principalmente utilizado en:
- Carreteras de alto tráfico: Ideal para autopistas, carreteras principales y vías que soportan vehículos pesados.
- Pistas de aterrizaje: En aeropuertos donde se requiere resistencia adicional debido al peso y la frecuencia de los aviones.
- Áreas industriales: Superficies donde operan maquinaria pesada y vehículos industriales.
Condiciones Recomendadas para su Uso
Geología
El concreto 650 flexión es adecuado en suelos con las siguientes características:
- Arcilla compacta: Proporciona una base estable para la carretera.
- Grava superficial: Mejora la drenabilidad y reduce la deformación del suelo.
Clima
Este tipo de concreto es recomendable en:
- Climas tropicales: Alta humedad y temperaturas constantes entre 25°C y 35°C.
- Regiones con alta precipitación: La durabilidad del concreto 650 flexión resiste bien en condiciones húmedas.
Ventajas de Utilizar Concreto 650 Flexión
- Alta resistencia: Soporta cargas pesadas y tráfico constante.
- Durabilidad: Menos susceptible a agrietamientos y deformaciones.
- Bajo mantenimiento: Menos reparaciones y menos interrupciones en el tráfico.
Proceso de Colocación del Concreto 650 Flexión
Preparación de Materiales
- Agregados:
- Grava de 25 mm de tamaño máximo.
- Arena limpia de río.
- Cemento:
- Cemento Portland tipo I.
- Aditivos:
- Superplastificantes.
- Retardadores de fraguado.
Mezcla
- Proporciones:
- Cemento: 400 kg/m³
- Grava: 1,000 kg/m³
- Arena: 700 kg/m³
- Agua: 160 litros/m³ (relación agua/cemento = 0.40)
- Superplastificante: 2 litros/m³
- Retardador de fraguado: 1 litro/m³
- Mezclado:
- Añadir la grava y la arena en el mezclador.
- Añadir el cemento y mezclar en seco durante 1 minuto.
- Añadir agua y aditivos lentamente mientras se continúa mezclando.
- Mezclar durante 3-5 minutos hasta obtener una consistencia homogénea.
Colocación
- Vertido del Concreto:
- Verter el concreto en moldes para probetas y vibrar para eliminar burbujas de aire.
- Utilizar herramientas adecuadas para asegurar una superficie lisa y nivelada.
- Curado:
- Mantener las probetas en condiciones de humedad controlada (23°C) durante 28 días.
Cálculos Para Diseño de Mezcla de Concreto 650 Flexión
Diseño para una mezcla de concreto 650 flexión.
Especificaciones del Proyecto
- Carretera de alto tráfico con tráfico pesado.
- Suelo: Arcilla compacta con una capa de grava superficial.
- Clima: Tropical, alta humedad y temperaturas entre 25°C y 35°C.
Materiales Disponibles
- Grava de 25 mm.
- Arena limpia de río.
- Cemento Portland tipo I.
- Aditivos: Superplastificantes y retardadores de fraguado.
- Agua potable.
Paso 1: Determinación de la Resistencia a la Flexión Requerida
- Resistencia a la flexión: 45.5 kg/cm² (650 psi) a 28 días.
Paso 2: Selección del Tamaño Máximo de Agregado
- Tamaño máximo de agregado nominal: 25 mm (1”).
Paso 3: Determinación del Asentamiento
- Asentamiento en obra: 101 mm +/- 25 mm (4” +/- 1”).
Paso 4: Contenido de Aire
- Contenido de aire: Máximo 3%.
Paso 5: Selección de la Relación Agua/Cemento (w/c)
Según el ACI 211.1, para lograr una alta resistencia a la flexión, una relación agua/cemento baja es esencial. La relación agua/cemento sugerida para concreto de alta resistencia es aproximadamente 0.40.
Paso 6: Cálculo de la Cantidad de Agua
Para un asentamiento de 101 mm +/- 25 mm, según la tabla de la ACI 211.1, la cantidad de agua requerida es aproximadamente 160 kg/m³.
Paso 7: Selección del Contenido de Cemento
Usando la relación agua/cemento de 0.40, calculamos la cantidad de cemento necesaria:
Cantidad de cemento = (Cantidad de agua) / (Relación agua / cemento)
=160 kg / 0.40
=400 kg/m3
Paso 8: Determinación del Contenido de Agregados
Arena (Fina)
La proporción de arena depende del tamaño máximo del agregado y la relación agua/cemento. Usando la tabla del ACI 211.1 para un agregado de 25 mm y una relación agua/cemento de 0.40, la proporción de arena puede ser aproximadamente 35% del volumen total de agregados.
Volumen absoluto de arena = (0.35) × (Volumen absoluto de agregados)
Grava (Gruesa)
El volumen de grava se puede calcular restando el volumen de arena del volumen total de agregados.
Volumen absoluto de grava = 1 − (Volumen absoluto de arena)
Paso 9: Masa Unitaria de los Agregados
Usamos los valores típicos para la masa unitaria:
- Arena: 1600 kg/m³
- Grava: 1500 kg/m³
Paso 10: Cálculo del Volumen Absoluto
Para calcular el volumen absoluto, usamos la fórmula:
Volumen absoluto = Masa / Densidad
Paso 11: Cálculo de las Proporciones Finales
Volumen absoluto del cemento
Volumen absoluto del cemento = (400 kg) / (3150 kg/m3) = 0.127 m3
Volumen absoluto del agua
Volumen absoluto del agua = (160 kg) / (1000 kg/m3) = 0.160 m3
Volumen absoluto de los agregados
Volumen absoluto de agregados = 1 − (Volumen absoluto del cemento + Volumen absoluto del agua + Contenido de aire)
Volumen absoluto de agregados = 1 − (0.127 + 0.160 + 0.03) = 0.683 m3
Volumen absoluto de la arena
Volumen absoluto de la arena = 0.35 × 0.683 = 0.239 m3
Volumen absoluto de la grava
Volumen absoluto de la grava = 0.683 − 0.239 = 0.444 m3
Paso 12: Cálculo de la Masa de los Agregados
Masa de la arena = Volumen absoluto de la arena × Masa unitaria de la arena
= 0.239 × 1600 = 382.4 kg
Masa de la grava = Volumen absoluto de la grava × Masa unitaria de la grava
= 0.444 × 1500 = 666 kg
Tabla Final de Proporciones de la Mezcla
| Material | Proporción | Cantidad (kg/m³) |
|---|---|---|
| Cemento | 1 parte | 400 |
| Agua | 0.40 partes | 160 |
| Arena | 1.75 partes | 382.4 |
| Grava (25 mm) | 2.5 partes | 666 |
| Superplastificante | 0.005 partes | 2 |
| Retardador de Fraguado | 0.0025 partes | 1 |
Conclusión
Este diseño asegura una resistencia adecuada para soportar las cargas pesadas, proporcionando durabilidad y rendimiento óptimo en condiciones climáticas y geológicas específicas de lugares con las características indicadas.
Este proceso detallado garantiza que el concreto utilizado sea de alta calidad, cumpliendo con los estándares de la industria y proporcionando una infraestructura vial segura y duradera.
Fuentes utilizadas para los cálculos en el diseño de la mezcla de concreto 650 flexión:
- ACI 211.1: “Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete” – American Concrete Institute.
- ASTM C-78: “Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading)” – ASTM International.
- ASTM C-143: “Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete” – ASTM International.
- ASTM C-33: “Standard Specification for Concrete Aggregates” – ASTM International.
- ASTM C-231: “Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method” – ASTM International.
- ASTM C-1064: “Standard Test Method for Temperature of Freshly Mixed Hydraulic-Cement Concrete” – ASTM International.
- ASTM C-138: “Standard Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete” – ASTM International.
