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Limpieza de superficies de concreto (2)
La eliminación de manchas por medio de procedimientosmecánicos se describió en detalle en la primera parte de estapublicación.1 También se trataron los productos de limpiezaácidos y alcalinos. Esta segunda parte está consagrada aprocedimientos menos ordinarios, basados frecuentemente enla utilización de solventes o productos químicos en solucionesacuosas.
La eliminación de manchas por medio de solventes o desoluciones acuosas es un asunto delicado; por ser el concretoporoso y absorbente, puede darse el caso de que losproductos de limpieza líquidos hagan penetrar las manchasmás profundamente en el concreto o que se extiendan másampliamente en la superficie. Esta es la razón de que seannecesarias técnicas especiales, por ejemplo, la utilización depastas.
Las pastas resultan de la mezcla de una materia fina inerte(absorbente) con los solventes o las soluciones. Cuando unapasta se aplica sobre una mancha, el solvente comienza pordifundirse en el interior del concreto, disuelve una parte de lamancha, vuelve a la materia inerte y luego se evapora,dejando la mancha en la materia fina. Después del secado, seelimina la materia fina por medio de cepillado. Es posible queeste tratamiento tenga que repetirse varias veces.
Los absorbentes que han pasado la prueba son la piedrapómez y las calcáreas pulverizadas, la tierra diatomita, elcaolín, el talco, el gis, el cemento, etcétera. Las principalesexigencias que deben satisfacer los absorbentes utilizadosson las siguientes: 2
Ser de granos finos, con el fin de que se absorba unacantidad máxima de líquido.
Tener una distribución granulométrica que permita laobtención de pastas maleables.
Ser químicamente inertes en presencia de productosquímicos, es decir, que el carbonato de calcio (gis), la
Resumen:
Numerosas impurezas delas superficies de concretopueden eliminarse pormedio de un tratamientocon productos químicosapropiados.
Los productos químicosutilizados en la industriade la construcción
El Fondo Nacional Suizode Seguros en Caso deAccidentes (CNA), enLucerna, ha reaccionadoante la utilizacióncreciente de productosquímicos en laconstrucción publicandoun folleto gratuito tituladoLos productos químicosutilizados en la industriade la construcción.3 En suintroducción se encuentrainformación generalconcerniente al uso deproductos químicos, asícomo una apreciación dela situación jurídica(obligaciones de lospatrones y lostrabajadores). En otroscapítulos, se trata acercade diferentes grupos deproductos químicos y suutilización, del peligro parala salud, así como demedidas de protección yprimeros auxilios en casode accidente.
Los graffiti
piedra calcárea molida, las cales hidratadas, y loscementos, por ejemplo, no deben utilizarse con losácidos. En numerosos casos, los absorbentes sonintercambiables.
Eliminación de manchas
Diferentes empresas se han especializado en la eliminación demanchas. Por otra parte, se encuentran en el mercadoproductos apropiados que, con frecuencia, no estánespecíficamente concebidos para manchas determinadas. Enocasiones se utilizan mezclas y procedimientos especialesque se mencionan en diversas publicaciones.1, 2, 4 414 Acontinuación se presenta una selección de diferentesprocedimientos de limpieza.
No todas estas recetas permiten obtener resultadosinmediatos y, en todo caso, el éxito no puede ser garantizadodel todo. Por eso, en lugares muy visibles, la limpieza debeestar precedida de pruebas realizadas exitosamente en zonasmenos visibles. Por otra parte, hace falta tener en cuenta elhecho de que el empleo de productos químicos no está exentode peligros (véase el recuadro "Productos químicos utilizadosen la industria de la construcción") y exige personal con ladebida formación. Una lista de productos químicosmencionados en la presente publicación figura en el cuadro 1,con sus clases de toxicidad y contaminación de las aguas.
Eliminación de manchas determinadas
Asfalto y betún
Los diferentes tipos de asfalto someten las superficies deconcreto a acciones más o menos fuertes. El asfalto fluidopenetra de manera relativamente profunda en el concreto. Seproponen diversos métodos de limpieza.2, 3, 5 Se aconsejaproceder como sigue:
Preparar una pasta compuesta de un solvente orgánico,por ejemplo, tetracloruro de carbono, keroseno otolueno, y tierras diatomitas o de talco;
extenderla sobre las manchas;
una vez seca, eliminarla por medio de cepillado;
Los graffiti –dibujos opalabras pintados ogarrapateados en losmuros –son un fenómenode nuestra época. Confrecuencia no son másque garabatos, pero llegaa darse el caso de que sepueda hablar de obras dearte.
Un muchacho con unatomizador puede elegiractualmente entre más de300 pinturas que seaplican con atomizador,entre pigmentacionesdiversas, así comotambién entre numerososlápicesfieltros. Y a lavariedad de los productosquímicos utilizados, seagrega el hecho de que laindustria de colorantesfabrica productos cadavez mejores y másresistentes, lo que hacetodavía más difícil laeliminación de estas"obras de arte".
La limpieza es, pues, difícily costosa. Además de losproductos químicos quese venden en el comercio,no queda, a decir verdad,más que losprocedimientos porabrasión, tales como elsopleteado con arena o elchorro de agua bajopresión, que dejan rastrosmuy visibles sobre lassuperficies de concreto.Además, parece que lassuperficies reciénlimpiadas, de concreto uotras, llamanparticularmente laatención de los graffiteros.La industria hareaccionado a este estadode cosas creandodiferentes sistemas deprotección, que facilitan laeliminación de los graffiti.
Protección de obras
repetir una o dos veces las dos operacionesprecedentes;
tratar la superficie con un polvo abrasivo y agua;
enjuagar a fondo.
Otro procedimiento –excluyendo el sopleteado con arena–consiste en aplicar sobre las manchas, varias veces duranteuna hora, una tela no pintada empapada de sulfóxidodimetílico, cepillar en seguida la superficie con jabón, conpolvo abrasivo y agua, y finalmente enjuagar con agua.
El asfalto fundido no penetra. En ningún caso hace faltautilizar solventes para eliminarlo. El procedimiento es elsiguiente:2, 4
Enfriar con hielo las gotas que hayan caído sobre lasuperficie;
rascar;
tratar la superficie con el polvo abrasivo y con agua;
enjuagar a fondo con agua.
El asfalto emulsionado no penetra más que levemente. Sepuede eliminar como el asfalto fundido.
Las figuras 1 a 12 ilustran la eliminación de betún por medio deuna pasta compuesta de tricloretano y de bentonita.5
Bebidas2
El procedimiento que se describe a continuación esconveniente para eliminar las manchas de café, té, limonada,vino y bebidas alcohólicas:
Lavar la superficie con agua caliente jabonosa yenjuagar;
cepillar con una solución de hipoclorito de sodio diluido(solución acuosa a 5 por ciento de hipoclorito desodio/agua1/6)* o con agua de Javel diluida (agua deJavel/agua 1/6;
Por lo regular, no esposible protegerdirectamente las obrascontra los graffiti. Por estarazón, se ha recurrido aprocedimientos queimpiden en gran medidaque la pintura penetre enla pasta de cementoendurecida:7
recubrimientos
impregnaciones
impregnaciones yrecubrimientoscombinados
En seguida se presentanbrevemente ejemplos deestos tres procedimientos
Recubrimientos
Las superficies que sequieren proteger serecubren, por ejemplo, conun barniz PUROextraduro, que resiste laintemperie y los rayosultravioleta. En lassuperficies pretratadas deesta manera, se puedeeliminar la pintura, asícomo las manchas y losrestos de carteles, conuna limpieza apropiada.Este procedimiento esutilizado sobre todo paralas superficies que debenser limpiadas confrecuencia (pasajessubterráneos). Puededarse el caso de queciertos productos puedanpresentar losinconvenientes siguientes:
Si se debeeliminar elrecubrimiento,sólo puedehacersedifícilmente.
enjuagar con agua.
Otras posibilidades:
Recubrir con un trapo empapado de una solución deglicerina en agua (1/4). Una solución compuesta deglicerina, de isopropanol y de agua (1/2/4) actúa másrápidamente.
Para las manchas difíciles de eliminar, las pastascompuestas de tricloretileno/talco han demostrado sueficacia.
Bronce, cobre, latón2, 4, 6
Cuando el agua que ha estado en contacto con el bronce, elcobre o el latón, corre o se queda en forma de gotas en unasuperficie de concreto, aparecen manchas verdes y a vecescafé o negras. Se propone, entre otros, el método de limpiezasiguiente:
Mezclar cloruro de amonio o de aluminio y unabsorbente (tierra diatomita, bentonita, talco, etc.), enproporción de 1/4, mezclar con una solución acuosa a26 por ciento de amoniaco (1/3) hasta la obtención deuna pasta lisa;
aplicar la pasta con un cepillo o con espátula, en unespesor de 3 a 6 mm; una vez seca la pasta, eliminarlacon el polvo abrasivo y agua.
Por lo regular, es necesario repetir tres veces estasoperaciones para que todas las manchas desaparezcan.
Chicle
Se congela el chicle con un espray refrigerante, después seraspa la materia que se vuelve pulverizable.2 Otro métodoconsiste en levantar lo más posible el chicle raspándolo, yaplicar en seguida una pasta compuesta de sulfuro de carbonoo de cloroformo y un absorbente inerte. Después se quita todoesto con un cepillado.2
Lápices
El aspecto de lasuperficie de loselementos deconstrucciónpuedeeventualmenteser modificado.
Reducción delpoder de difusióndel vapor delconcreto.
Impregnaciones
Los productos deprotección de débilviscosidad se aplican a lasuperficie por medio derociado, varias veces. Lamateria es aspirada porcapilaridad. Loscompuestosorganosilíceos engendrancombinacionesfisicoquímicas con la pastade cemento endurecida; lasuperficie del concreto seimpermeabiliza. Se utilizanigualmenteimpregnaciones oleófobas(oleorresistentes).
Los productos deimpregnación a base depolisacáridos permitenaplicar sobre el concretopelículas muy finas,reversibles. Estaspelículas sirven decolchones separadoresque impiden una relacióndirecta entre la pintura y lasuperficie del concreto. Ycomo son solubles alagua, se pueden eliminarpor lavado al mismotiempo que la pintura.Inconvenientes posibles:
Después de laeliminación de losgraffiti, esnecesario aplicar
El raspado con un vidrio celular ha mostrado su eficacia.Igualmente se puede proceder como sigue:5
Mojar la superficie con una solución de nitrato de sodioen agua (1/4);
llevar la superficie de concreto a una temperatura de200250 °C, sirviéndose de una lámpara para soldar;
lavar con agua.
Tinta
La mayor parte de las manchas de tinta se pueden eliminar deesta manera:2
Disolver peroxidrato de metaborato de sodio en aguacaliente;
preparar una pasta con un absorbente;
aplicar la pasta;
quitar la pasta seca cepillándola;
repetir el tratamiento con la pasta si subsiste un colorazul.
Otros procedimientos consisten en poner sobre las manchaspedazos de trapo empapados en una solución de amoníaco oen agua de Javel diluida en agua (5/1).2
Helados
Las manchas de helados generalmente pueden eliminarse pormedio de una limpieza a vapor. Si las manchas de loscolorantes alimenticios subsisten, es necesario utilizar pastascompuestas de cloroformo, tetracloruro de carbono, o desulfato de carbono y un absorbente.2
Grasas2
Quitar lo mejor posible la grasa por medio de raspado. Confrecuencia se pueden eliminar enseguida las manchasrestantes frotando con agua jabonosa, ortofosfato de sodio, o
una nuevapelícula.
El lavado no quitasino parcialmentela película en losporos, lo quepuede crearsombras(retoquesnecesarios).
Las películas noresisten laintemperie másque bajo ciertascondiciones.
Impregnación yrecubrimiento
Se aplica una capasacrificial sobre unaimpregnación. Elprocedimiento es elsiguiente:
Impregnación abase decompuestosorganosilíceos;
recubrimientoresistente a laintemperie,compuesto decera mejorada pormateria sintética.
La capa sacrificial puedeser eliminada al mismotiempo que los graffiti, pormedio de lavado con aguacaliente con un limpiadoro, después de haberextendido allí hojuelas deCO2, por soplado delpolvo así obtenido.
polvo abrasivo. Si eso no fuera suficiente, es aconsejableproceder como sigue:2
Preparar una pasta espesa compuesta de cloroformo otolueno y de un soporte inerte;
cepillar la superficie cuando la pasta estécompletamente seca;
de ser necesario, repetir el tratamiento con la pasta;
frotar con agua que contenga jabón, ortofosfato desodio o polvo abrasivo;
enjuagar con agua.
Aceites minerales
Las manchas frescas de aceite pueden eliminarse comosigue:2
cubrirlas con papel absorbente (sin frotar);
extender sobre las manchas un absorbente, porejemplo, tierra diatomita o talco;
quitar el absorbente después de aproximadamente undía, raspar las partes solidificadas;
si todavía se encuentran visibles restos de aceite, frotarcon una fuerte solución de jabón, después con agua;
Para manchas fuertes (aceite que haya penetradoprofundamente en el concreto), puede ser necesario proseguirel tratamiento:2
Aplicar una pasta espesa compuesta de hidróxido desodio en agua (1/20) y gis en polvo;
dejar secar completamente;
quitar con cepillo;
lavar con agua.
En lugar de las pastas antes mencionadas, también se puede
utilizar una pasta compuesta de tolueno y de un absorbente talcomo bentonita, caolín o calcárea en polvo. Después dehaberla cepillado, se lava la superficie primero con aguajabonosa y luego con agua pura.6
Aceites vegetales
Las manchas frescas de aceite vegetal se tratan como las deaceite mineral. En caso de manchas muy fuertes, también haprobado su eficacia una pasta con otra composición:2
Mezclar ortofosfato de sodio, peroxidrato de metaboratode sodio y polvo de talco (1/2/3);
agregar una fuerte solución caliente de jabón, hastaobtener una pasta espesa;
extender la pasta sobre las manchas en un espesor deaproximadamente 3 mm;
quitar con cepillo;
lavar con agua.
Pinturas, barnices2
Hacer absorber las salpicaduras de pintura fresca por medio depedazos de tela o de papel absorbente. (No frotar, ya que esohace penetrar la pintura en los poros del concreto.) Lavar enseguida la superficie de concreto con polvo abrasivo y conagua. Si quedan rastros de pintura, es necesario esperaralgunos días y recurrir en seguida a un procedimiento parapinturas secas. Las pastas compuestas por un soporte inerte yun producto que elimina las manchas de pintura, a la venta enel comercio, han resultado buenas. Un procedimiento eficaz esel de frotar la superficie de concreto con una solución de 1.0kg de hidróxido de sodio en 3.3 l de agua, o aplicar una pastacompuesta de esta solución y de un soporte inerte. Lavar enseguida con mucha agua. Otros procedimientos, en 2.
Productos de descimbrado
En el mercado se encuentran numerosos productos quepermiten eliminar los residuos de los productos dedescimbrado. En numerosos casos, es suficiente frotar con
vidrio celular.6
Productos de curado2
Los productos de curado que habitualmente se utilizandesaparecen rápidamente por efecto de la abrasión o de laeliminación natural por la intemperie. Pero si esto durademasiado tiempo, es necesario eliminar los residuos.
Para los productos de curado a base de silicato de sodio, amenudo es suficiente frotar vigorosamente con agua y polvoabrasivo.
Para los productos de curado a base de cera o de materiasintética, o a base de caucho clorado, se aconseja procedercomo sigue:
Preparar una pasta compuesta de acetona, de acetatode metilo, de metanol, de tolueno, de etanol, de clorurode etileno (5/3/2/25/19/8) y de un soporte inerte;
aplicar la pasta y dejarla actuar de 30 a 50 minutos;
raspar la pasta, después frotar con agua adicionada deun detergente.
Se pueden igualmente utilizar pastas que contengantetracloruro de carbono, cloroformo, cloruro de etileno,tricloroetileno, tolueno o exileno.
Productos impermeabilizantes2
Eliminar tanto como sea posible por medio de raspado;
preparar una pasta compuesta por un soporte inerte yetanol, y aplicarla;
eliminar la materia 0pulverizable con un cepillo duro;
lavar bien con agua caliente adicionada de ortofosfatode sodio o de un detergente poderoso (producto delejía).
Herrumbre
Para pequeñas manchas de herrumbre superficiales, se
recomienda proceder de esta manera:4
Preparar una solución de ácido oxálico en agua (1/9);
aplicar la solución por medio de un cepillo;
dejar que actúe de dos a tres horas;
frotar la superficie con un cepillo duro o con unaescoba, rociando con agua.
Para manchas de herrumbre más profundas:2
Disolver 310 g de citrato de sodio en 1.9 l de agua tibia,agregar 3.5 kg de glicerina;
preparar una pasta espesa con esta solución y tierradiatomita;
aplicar la pasta sobre las manchas y dejar que actúedurante dos o tres días;
quitar el polvo seco con cepillo;
si quedan manchas, repetir el tratamiento con la pasta;
lavar con agua.
En lugares bien aireados, se pueden igualmente eliminarmanchas de herrumbre fuertes y profundas procediendo comosigue:2
Disolver 620 g de citrato de sodio en 3.8 l de agua tibia;
aplicar esta solución con el cepillo varias veces en unamedia hora, o extender sobre las manchas un pedazode trapo empapado de esta solución;
para las superficies horizontales,
extender sobre las manchas tiosulfato de sodio en una capadelgada y rociar con agua;
recubrir con una pasta compuesta de tierra diatomita o contalco y agua;
para las superficies verticales,
poner la pasta compuesta de tierra diatomita o de talco y aguasobre una llana y extender
los cristales de tiosulfato de sodio, rociando ligeramente conagua;
aplicarla sobre las manchas de modo que el tiosulfato desodio llegue sobre la superficie
del concreto;
quitar el "emplasto" después de una hora;
repetir el tratamiento si subsisten las manchas; si no,lavar con mucha agua;
aplicar una vez más una solución de citrato de sodio(protección contra nuevas manchas).
Si las manchas café se vuelven negras después deltratamiento con tiosulfato, es necesario tratarlas con perióxidode hidrógeno, después, una vez más, con tiosulfato de sodio.
Sangre2
Saturar la superficie con agua fría;
extender el peróxido de sodio en capas delgadas sobrelas manchas;
pulverizar agua sobre la superficie o recubrirla con untrapo húmedo;
después de algunos minutos, lavar con agua, luegofrotar vigorosamente con un cepillo;
eliminar los residuos alcalinos con un vinagre o conácido acético diluido (ácido acético/agua = 1/19), yenjuagar bien con agua.
Se utiliza igualmente tiosulfato de sodio (no en lugarescerrados), ortofosfato de sodio, o una solución acuosa a 3 porciento de peróxido de hidrógeno.
Manchas de frutas2
Se frota la superficie de concreto con una solución de polvo delejía en agua caliente. Si después de la limpieza la superficieno está pareja porque ha sido atacada por el ácido de lasfrutas, se puede mejorar untando polvo de piedra pómez pormedio de un bloque de madera.
Arcilla
Raspar la materia incrustada, y eliminar lo que resta frotandocon agua caliente que contenga ortofosfato de sodio o undetergente poderoso.2
* El texto al que se refiere aquí el autor fue reproducido en elnúmero 117 de Construcción y Tecnología (febrero de 1998).(Esta nota va al pie de la página correspondiente, que esla 1, donde está la llamada con el asterisco)
* Salvo indicaciones en contrario, las proporciones dadas paralos productos químicos y solventes se relacionan a la masa.(Esta nota va al pie de la página correspondiente, dondeestá la llamada con el asterisco
Bibliografía
1. Hermann K, Nettoyage de surfaces de béton (1)", Bulletin duciment 65 [ 5] , 1977. pp.37.2. Kuenning, W., Removing stains from concrete, TheAberdeen Group, Addison, ¿1986?3. Jermini, C., Les produits chimiques utilisés dans l’industriedu batiment, 3a. ed., Departamento de Seguridad del Trabajodel Fondo Nacional Suizo de Seguros en Caso de Accidentes(CNA), Lucerna, 1995, 24 pp., referencia 44 013.f.4. Hurd, M.K., "Cleaning concrete", Concrete Construction 37 [11] , 1992, pp. 791797.5. "Nettoyage du béton", Bulletin du ciment 47 [ 21] , 1979, pp.186. Bisle, H., Ausbessern von Betonoberflächen, 2a. ed.,Bauverlag, Wiesbaden, 1978, 229 pp.7. Ramesohl, H., "Graffitischutzsysteme", InternationaleZeitschrift für Bauinstandsetzen 1 [ 5] , 1995, pp.427435.8. Meyer, H., "Reinigung mineralischer Baustoffe", enBautenschutz und bausanierung in theorie und praxis, revisado
por Bayplan, Munich, circa 1990.9. Verhoef, L.G.W., (ed), Soiling and cleaning of buildingfaçades, Report of Technical Committee 62 SCF Rilem,Chapman and Hall, Londres, 1988, pp. 124135.10. Huberty, J.M., Fassaden in der Witterung, BetonVerlag,Düsseldorf, 1983, pp. 5765.11. Honold, R., Reinigung, Schutz und Konservierunng vonAussenfassaden zur Werterhaltung und im Denkmalschutz,Bauverlag, Wiesbaden, 1979, pp. 1440.12. Bisle. H., BetonsanierungsSyteme praxiserprobt,Bauverlag, Wiesbaden, 1988, 184 pp.13. Werner, M., "Graffiti und Farbschmierereien ein Problem?",Bautenscutz VBK 1994 [2], 1619.14. Michel, W., "Algen, Moos und Pilzbefall", Applica 1996[1314], 4243.
Este artículo fue publicado en Bulletin du ciment y sereproduce con la autorización de TBF
Estructuras prefabricadas de concreto
En muchos aspectos, las actividades productivas han tenidomundialmente cambios importantes, producto de lastendencias inevitables de la modernización; sin embargo, en laindustria de la construcción en México aún se empleanprocesos constructivos no muy diferentes a los utilizadosdesde hace medio siglo. Las estructuras prefabricadas deconcreto, a pesar de ser un ejemplo prometedor de nuevosprocesos constructivos, todavía no son muy frecuentes ennuestro país.
Ventajas y posibles limitaciones
En toda actividad productiva, el control de calidad y laduración del proceso son factores relevantes para obtener unproducto aceptable. En el caso particular de la industria de laconstrucción de estructuras de concreto, los procesosconstructivos que se emplean actualmente no difieren muchode aquellos que comenzaron a utilizarse hace algunasdécadas. Por ejemplo, casi la totalidad de estas edificacionesse cuelan en sitio, con métodos laboriosos de construcción decimbra, de transporte, así como de colocación del concreto ydel acero de refuerzo, lo que dificulta el control de calidad deeste proceso constructivo y aumenta el tiempo de obtencióndel producto terminado. Estos dos factores, control de calidady duración del proceso constructivo con los procedimientosusuales, merecen ser analizados para evaluar la convenienciade la introducción de nuevos procesos de construcción ennuestro país. En particular, es de interés llevar a cabo estaevaluación para el caso de estructuras prefabricadas deconcreto, por ser este material bastante conocido y empleadoen México. Además, también hay que tener en cuenta quenuestro país no sólo es autosuficiente en la producción decemento, sino que incluso lo exporta.
Los dos factores anteriormente mencionados –calidad yduración del proceso– son justamente dos aspectos favorablesque se tienen en estructuras de concreto prefabricadas. Enparticular el último –la duración–, es un factor relevante eneconomías como la de México, que presentan altos costos deldinero, por lo que el ahorro –no sólo de días, sino también
Resumen:
Las principales ventajas,las posibles limitaciones yel futuro que lasestructuras prefabricadasde concreto tienen enMéxico son tema de esteartículo, en el que setratan también las razonespor las cuales este nuevotipo de procesoconstructivo no se haadoptado ampliamente ennuestro medio.
hasta de meses en algunos casos– que se puede obtener conestructuras prefabricadas, en comparación con las coladas ensitio, puede justificar ampliamente el empleo de las primerasen lugar de las segundas. Ejemplos que ilustran de maneraclara lo anterior son algunos centros comerciales muy grandesestablecidos recientemente en la ciudad de México, que fueronconstruidos con estructuras prefabricadas de concreto, en untiempo bastante menor que el que hubiera requerido una obracon estructuras coladas en sitio. En estos casos, elargumento principal del inversionista para elegir la estructuraprefabricada en lugar de la tradicional, fue simplemente quecada día ganado a la apertura al público era un día de ingresosadicionales que obtendría.
En el aspecto del control de calidad, la construcción deestructuras prefabricadas de concreto también puede superarpor mucho a la construcción de estructuras de concreto coladoen sitio. Por ejemplo, detalles elaborados de colocación delacero de refuerzo en zonas de posibles articulacionesplásticas en marcos de concreto prefabricado, pueden sercuidadosamente supervisados en las plantas que producen loselementos prefabricados. Por lo regular, también la colocacióndel acero de refuerzo, para cualquier tipo y zona de elementoprefabricado estructural, puede ser realizada de acuerdo conlos requerimientos necesarios. Ejemplo de esta últimasituación son los elementos prefabricados para sistemas depiso. Cuando la construcción de sistemas de piso se hace concolados en sitio y se emplean mallas de refuerzo para el lechosuperior de la losa, es común que esta malla no quede en laposición requerida, y por tanto, que estas partes de la losa nopuedan resistir esfuerzos de tensión que deberían ser tomadospor la malla mencionada.
Entre los principales factores que se oponen al empleo deestructuras prefabricadas destaca el temor a la innovación, porparte de inversionistas, arquitectos e ingenieros, pordesconocimiento de los nuevos procesos constructivos. Enparticular, en el caso de zonas con moderada o alta actividadsísmica, existe el temor de que las estructuras prefabricadasde concreto puedan tener un comportamiento menos favorableante los sismos que en el caso de estructuras de concretocoladas en sitio. En realidad, este temor no debiera existir, sise considera que, como se comenta más adelante, es posibleconstruir estructuras prefabricas de concreto con uncomportamiento sísmico semejante al de estructuras coladas
en sitio.
Entre las acciones que pueden ayudar a resolver el problemaanteriormente mencionado está, por ejemplo, el promover ladivulgación de las principales características de lasestructuras prefabricadas. En México, este aspecto se vieneresolviendo en parte con la elaboración de un Manual deEstructuras Prefabricadas de Concreto, actividad patrocinadapor la Asociación Nacional de Industriales del Presfuerzo y laPrefabricación (ANIPPAC) y desarrollada por expertosmexicanos en el tema, tanto profesionales que handesarrollado o emplean este tipo de estructuras, comoinvestigadores interesados en el tema. Este manual tiene yaun avance importante y se espera terminarlo en 1999. Algoque también ayudaría a resolver la problemática descrita es elfomento de la enseñanza sobre construcción y diseño deestructuras prefabricadas de concreto, incluyendo estos temasen la currícula de las diversas facultades y escuelas deingeniería civil de nuestro país, así como en cursos deeducación continua. Este aspecto merece ser consideradocomo actividad de urgente realización.
Otro aspecto que merece ser analizado, como posible ventajao limitación del proceso constructivo que estamosconsiderando, es el relacionado con la mano de obra. Existe elargumento de que ésta en nuestro medio no es cara, encomparación con la de países desarrollados, y por tanto, alemplear estructuras prefabricadas de concreto, que requierenmenos mano de obra, se podría estar desaprovechando estefactor. Aun cuando esta cuestión debería ser analizada porespecialistas en economía y costos, resultaríacontraproducente emplear, por ejemplo, el argumento anteriorpara afirmar que en nuestro país no deberían fabricarsevehículos con los procedimientos modernos que actualmentese emplean.
Otro factor que merece ser tomado en cuenta en el análisis delempleo de mano de obra, es el hecho de que al construirseestructuras prefabricadas de concreto, con menos tiempo deejecución, podrían ahorrarse cantidades importantes de dinero,que a su vez podrían ser posteriormente invertidas en laconstrucción de nuevas estructuras, que ocuparían por tanto lamano de obra respectiva, y generarían empleos en diversasactividades relacionadas con la industria de la construcción.Este es un reto que la ingeniería mexicana debe enfrentar
como parte de los cambios importantes en la economía actual.
El autor reconoce que los cambios no necesariamente debenser bruscos, y en este sentido sugiere que, al menosactualmente, la mayor parte de los sistemas de piso enMéxico deberían ser prefabricados. Existen hoy día en elmercado mexicano productos para ello; sin embargo, persisteentre arquitectos e ingenieros la inercia que impide utilizarestos productos por temor a un posible mal comportamiento.Hay evidencias de lo infundado de este temor en estudiosexperimentales realizados en otros países, por lo que sesugiere confirmar las mismas con estudios experimentales quese realicen en laboratorios mexicanos de estructuras. En estaactividad, el patrocinio de la industria de la construcción serárelevante.
Aspectos del comportamiento estructural en zonas sísmicas
Un aspecto relevante en el comportamiento estructural de lasestructuras prefabricadas de concreto a base de marcos enzonas sísmicas lo constituyen los criterios necesarios paralograr un comportamiento adecuado en las conexiones entreelementos prefabricados. La práctica usual en Estados Unidoshasta hace pocos años, y que ha influido de maneraimportante en México, no ha sido la más apropiada desde elpunto de vista estructural, ya que las conexiones entreelementos estructurales se hacían en las zonas críticas deestos elementos en condiciones sísmicas (generalmente en laubicación de articulaciones plásticas). El problema se agravacon el empleo de soldadura para conectar el acero de refuerzolongitudinal de la trabe en la zona de la unión de ésta con lacolumna. Afortunadamente, desde el punto de vista de mejorarnuestro conocimiento sobre el diseño sismorresistente, losefectos que tuvo en las estructuras el sismo de Northridge,California, en 1994, han mostrado las importantes debilidadesde la soldadura para conectar elementos de acero. Estaexperiencia ha revelado la necesidad de buscar alternativas dediseño para las secciones críticas de elementos estructuralessometidas a acciones sísmicas. En este sentido, elreglamento para Estados Unidos, el Uniform Building Code de1997 (UBC, 1997),1 recomienda, por ejemplo, que estructuras
prefabricadas en zonas sísmicas traten de igualar elcomportamiento de estructuras coladas en sitio, para lo cualda requisitos específicos. Por ejemplo, en el caso de marcos,se recomienda el empleo de las llamadas conexiones"fuertes", como se ilustra en la figura 1. La conexión "fuerte"se caracteriza por tener un comportamiento elástico durante elsismo de diseño. La figura 1 muestra dos variantes para estetipo de conexiones, y en ambos casos se recomienda que ladistancia entre la sección de localización de la zona concomportamiento inelástico se ubique a una distancia mayorque h/2 respecto a la sección donde se conectan loselementos prefabricados, donde h es el peralte de la trabe. Laprimera variante de conexión "fuerte" se ilustra en la figura1(a), la que muestra esta conexión ubicada a cara de columnay la zona de articulación plástica ubicada a una distanciamayor que h/2 respecto a la zona de conexión. La segundavariante de conexión "fuerte" se ilustra en la figura 1(b), la quemuestra ahora la zona de articulación plástica ubicada a carade columna y la zona de conexión "fuerte" ubicada a unadistancia mayor que h/2 respecto a la primera.
El empleo de marcos de concreto, tanto colados en sitio comoprefabricados, tiene el inconveniente de que para lograr uncomportamiento dúctil es necesario cumplir requisitosrigurosos respecto a la cantidad y distribución del acero derefuerzo longitudinal y transversal, como lo especifican, porejemplo, las Normas Técnicas Complementarias deEstructuras de Concreto (1996) del Reglamento deConstrucciones para el Distrito Federal (NTC, 1996),2 o elReglamento del American Concrete Institute de 1995 (ACI,1995).3 Una alternativa de interés que puede explorarse enMéxico como solución al problema anteriormente mencionado,es el uso de sistemas estructurales prefabricados en los quese empleen marcos perimetrales con claros pequeños, quetomen la mayor parte de las acciones sísmicas, y marcosinteriores –si se quiere con claros más grandes–, que tomenmayormente cargas gravitacionales, con lo cual estos últimosmarcos podrían ser diseñados y construidos conrequerimientos menos estrictos que los necesarios en marcosque toman la mayor parte de las acciones sísmicas en unaestructura.
Una variante del sistema estructural anteriormentemencionado, que puede ser prometedora, es el empleo de
muros de concreto estructural, colados en sitio oprefabricados, que tomen la mayor parte del sismo, ycombinarlos con marcos prefabricados de concreto que, comoen el caso anterior, tomen mayormente cargas gravitacionales.Este tipo de sistema estructural prefabricado se estáestudiando actualmente en el Instituto de Ingeniería de laUNAM (Rodríguez y Blandón, 1998),4 como parte de unproyecto de investigación experimental y analítica patrocinadopor el Conacyt y la ANIPPAC.
Conclusiones
En este artículo se analizan algunas ventajas y algunasposibles limitaciones del empleo de estructuras prefabricadasde concreto, como ejemplo de nuevos procesos constructivosque se deben impulsar en nuestro país. Se destacan lasmejoras en cuanto a control de calidad y a duración de esteproceso constructivo respecto al tradicional y se recomiendaque, como parte de una transición de procesos tradicionalesde construcción a nuevos procesos en México, en laactualidad al menos, los sistemas de piso deberían ser en sumayor parte prefabricados.
También en este artículo se comentan algunas solucionesracionales para la construcción de estructuras prefabricadasen zonas sísmicas de nuestro país, que pretenden resolverdebilidades importantes del comportamiento estructural quehan sido identificadas en este tipo de estructuras.
Referencias
1. ICBO, Uniform Bulding Code, Vol II, InternationalConference of Building Officials, Whittier, CA, 1997.
2. Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, NormasTécnicas Complementarias para Diseño y construcción de
Estructuras de Concreto (NTC, 1996), Gaceta Oficial delDistrito Federal, Marzo 1996.
3. Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI31895, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI,USA.
4. Rodríguez, Mario E. y John Blandón (1998), "Proyecto deinvestigación de una estructura de concreto prefabricadosometida a acciones sísmicas", Memorias del 6o. ExpoCongreso Nacional de Prefabricación y Presfuerzo, San LuisPotosí, noviembre de 1998.
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto,
A.C.Revista Construcción y Tecnología
Abril 1999Todos los derechos reservados
ARTICULOANTERIOR
ARTICULOSIGUIENTE
Concreto Conteniendo AgregadosPlásticos
En la última década se han realizado numerosasinvestigaciones sobre la utilización de productos de desechoen el concreto. Tales productos incluyen ceniza volante,llantas desechadas, pedazos de metal, arena quemada defundición, vidrio, y fibras. Cada uno de los productos dedesecho ha proporcionado un efecto específico a laspropiedades del concreto fresco y endurecido. El uso deproductos de desecho en el concreto no solo lo haceeconómico, sino también resuelve algunos de los problemas dela eliminación de desperdicios.
Actualmente se están llevando a cabo investigaciones paradeterminar el efecto específico de cada producto de desecho afin de utilizarlos en la industria de la construcción con mayorconfianza. Un tipo de producto de desecho de la industriaautimotriz es el plástico fragmentado. La investigaciónpresentada en este artículo estudia la posibilidad de usar enlas mezclas de concreto pedazos de plástico obtenido de lasdefensas de los carros que desechan los consumidores. Hastala fecha, no se ha publicado ninguna información en esta área.
Materiales
El concreto incluído en esta investigación contenía cementoportland ordinario Tipo I, humo de sílice condensado,agregados convencionales, agregados plásticos,superplastificadores y agua. La composición química y laspropiedades físicas del cemento y el humo de sílicecondensado se dan en las Tablas 1 y 2. En la investigación seusaron agregados gruesos triturados locales de un tamañomáximo de 3/8 de pulg ( 10 mm), y agregados finos que teníanun módulo de finura de 2.98. Se usaron agregados plásticosangulares desechados que tenían un tamaño máximo de 1/2pulg (13 mm) y un peso unitario varillado en seco de 30.3libras/pie3 (485 kg/m3).
Los agregados plásticos eran fragmentos de las defensasfabricadas para los automóviles. Para estudiar la distribucióndel tamaño de las partículas, se realizaron análisis de criba de
Resumen:
En la última década se hanrealizado numerosasinvestigaciones sobre lautilización de productos dedesecho en el concreto.Tales productos incluyenceniza volante, llantasdesechadas, pedazos demetal, arena quemada defundición, vidrio y fibras.Cada uno de los productosde desecho haproporcionado un efectoespecífico a laspropiedades del concretofresco y endurecido. Elempleo de productos dedesecho en el concreto nosólo lo hace económico,sino también resuelvealgunos de los problemasde la eliminación dedesperdicios.
agregados con y sin plástico, de acuerdo con ASTMC 136. Losresultados del análisis de criba para los agregados gruesos ylos agregados finos se dan en la Tabla 3. Las propiedadesfísicas y de los agregados convencionales se dan en la Tabla4. A diferentes dosificaciones, se agregó un aditivosuperplastificador reductor de agua, de alto rango, Tipo F, abase de naftaleno, que cumplía con las especificaciones deASTM C 494. El agua usada en la mezcla era agua ordinariade la llave a temperatura ambiente de 70 °F (21°C).
Análisis de la laboratorio
Se hicieron un total de 12 mezclas de concreto para investigarlas propiedades técnicas del concreto conteniendo agregadosplásticos. El reemplazo en volumen de los agregadosconvencionales re realizó en los siguientes porcentajes: 0, 10,30 y 50 %. Las mezclas de concreto se hicieron con variasrelaciones de de aguaamaterial cementante (a/mc), de 0.28,0.40 y 0.50. Se agregó humo de sílice condensado en unreemplazo al 10 % por el peso total de los materialescementantes. Se agregó también el superplastificador por elpeso total del material cementante. El porcentaje delsuperplastificador fue de 2, 1.5, y 0.5 % para las mezclas quetenían relaciones (a/mc) de 0.28, 0.40, y 0.50 respectivamente.Los detalles de las proporciones de las mezclas se dan en laTabla 5.
Se hicieron un total de 120 cilindros de concreto para todas lasmezclas. De cada mezcla, se vaciaron 8 cilindros de 4 x 8pulg. (100 x 200 mm) y dos cilindros de 6 x 12 pulg. (150 x 300mm). Todos los cilindros se varillaron a mano en tres capasusando un procedimiento estándar (ASTM C 192). Losespecímenes se dejaron curar durante 24 hras y después sequitaron de los moldes y se colocaron en tanque de agua paraque curaran durante 28 días a 70 °F (21 °C).
Para cada mezcla de concreto, se realizaron pruebas paradeterminar el revenimiento del cono, el revenimiento K, ladensidad en masa, la resistencia a compresión, y laresistencia a tensión por hendimiento. La resistencia acompresión y la resistencia a tensión por shendimiento sedeterminaron a partir del promedio de 4 cilindros de 4 x 8 pulg.(100 x 200 mm). También se determinaron curvas de esfuerzo
deformación para cada mezcla de concreto a partir de laprueba de 2 cilindros de 6 x 12 pulg. (150 x 300 mm). Losresultados de las pruebas se resumen enm las Tablas 6 y 7.
Resultados de las pruebas
Revenimiento
La Tabla 6 muestra los datos del revenimiento de cono y elrevenimiento K para todas las mezclas. El concreto quecontenía 50 % de agregados plásticos tiene un revenimiento decono ligeramente superior que el concreto sin agregadosplásticos. Las lecturas de consistencia del revenimiento Kmostraron un patrón similar al obtenido para el revenimiento delcono. Los agregados plásticos ni absorben, ni agregan agua ala mezcla de concreto. Debido a estas características noabsorbentes, las mezclas de concreto que contienenagregados plásticos tendrán más agua libre.Consecuentemente, el revenimiento se incrementará.
Densidad en masa
La densidad en masa del concreto hecho con diferentesrelaciones a/mc, y conteniendo agregados plásticos a 0, 10, 30y 50 % se muestran en la Figura 1. Hay un decremento en ladensidad en masa a medida que se incrementa el contenido deagregado plástico. La reducción en la densidad en masa esdirectamente proporcional al contenido de agregados plásticos.La densidad del concreto se reduce en un 2.5 % para losconcretos que contienen 10 % de agregados plásticos, 6 %para los concretos que contienen 30 % de agregados plásticosy 13 % para los concretos que contienen 50 % de agregadosplásticos. La reducción de la densidad se atribuye al pesounitario más bajo del plástico. La densidad en masa promediode los agregados varillados a mano fue de 30.3 libras/ pie3(485 kg/m3).
Resistencia a compresión
La resistencia a compresión delconcreto hecho con diferentesrelaciones a/m y variados
porcentajes de agregados plásticosse muestra en la Fig. 2. Hay undecremento en la resistencia acompresión cuando se incrementael contenido de agregadosplásticos. Se encontró que a uncontenido cualquiera de agregadosplásticos dado, la resistencia acompresión disminuía cuando seincrementaba la relación a/mc. LaFig. 3 muestra el porcentaje dereducción en la resistencia acompresión debido a la adición deagregados plásticos.
En general, se encontró que lastasas de reducción en lasresistencia disminuía cuando elcontenido de agregados plásticosse incrementaba. Los resultadosmostraron que se obtenía unareducción en la resistencia acompresión de 34, 51, y 67 %respectivamente para concretosconteniendo 10, 30 y 50 % deagregados plásticos.
La caída en la resistencia a compresión debido a la adición deagregados plásticos puede atribuirse o bien a la pobreadherencia entre la pasta de cemento y los agregadosplásticos o a la baja resistencia que es característica de losagregados plásticos.
La superficie fracturada de los cilindros de concreto mostró quela mayoría de los agregados plásticos se salían en vez de ohendirse y separarse. La falla de los especímenes de concretoconteniendo agregados plásticos bajo cargas de compresión noexhibía el tipo de falla quebradiza que normalmente se obtienepara el concreto convencional. La falla observada era más bienuna falla gradual, dependiendo del contenido de agregadosplásticos.
Las Figs. 4, 5 y 6 muestran una serie de fotografías tomadasdespués de realizar la prueba de compresión. A medida que el
contenido de agregados plásticos se incrementaba, el tipo defalla se hacía más dúctil. Los especímeens conteniendoagregados plásticos fueron capaces de resistir la carga durantealgunos minutos después de la falla sin una desintegracióntotal. Se encontró que esta tendencia era más obvia a medidaque se incrmentaba el porcentaje de agregados plásticos.
Resistencia a ruptura por tensión
Las resistencias a tensión por hendimiento de los concretoshechos con diferentes relaciones de a/mc y conteniendo variosporcentajes de agregados plásticos se muestran en la Fig. 7.Se descubrió que la resistencia a tensión por hendimientodisminuía cuando el porcentaje de agregados plásticos seincrementaba. Se encontró que la resistencia a tensión porhendimiento disminúiá en un 17 % para concreto que contenía10 % de agregados plásticos, y en 50 % para concretoconteniendo 50 % de agregados plásticos. Para un contenidode agregado plástico dado, se encontró que la resistencia atensión por hendimiento disminuía cuando se incrementaba larelación de a/mc.
La Fig. 8 muestra la relación entre la resistencia a compresión,y la resistencia a tensión por hendimiento a diferentesporcentajes de agregado plástico. Para una mezcla dada, larelación entre la resistencia a compresión a la resistencia atensión por hendimiento disminuye cuando se incrementa elcontenido de agragados plásticos. La relación variaba deaproximadamente 9 % para concreto que no conteníaagregados plásticos hasta aproximadamente 6 % para elconcreto que contenía 50 % de agregados plásticos.
Debe hacerse notar que la falla por hendimiento de losespecímenes de concreto conteniendo agregados plásticos noexhibían la falla quebradiza típica observada en el concretoconvencional. La falla de tensión por hendimiento era más bienuna falla gradual, como en el caso de los especímenesprobados bajo cargas de compresión.
Las Fig. 9, 10 y 11 muestran una serie de fotografías tomadasde especímenes de concreto después de realizar la prueba derompimiento por tensión. En general, se encontró que los
especímeens que contenían agregados plásticos eran máscapaces de resistir la carga de hendimiento después de la fallasin una desintegración total. Se descubrió que la falla era másbien de naturaleza dúctil cuando el porcentaje de agregadosplásticos se incrementaba.
Relación esfuerzodeformación y elasticidad
Las Fig. 12, 13 y 14 muestran los datos de esfuerzodeformación promedio para el concreto hecho con y sinagregados plásticos a diferentes relaciones de c/mc, de 0.28,0.40 y 0.50. La pendiente de una curva dada de esfuerzodeformación disminuye cuando el porcentaje de agregadosplásticos se incrementa. Para un contenido dado de agregadosplásticos, la pendiente de la curva esfuerzodeformación seincrementa cuando la relación w/mc disminuye.
Dentro de los límites elásticos, y a un nivel de esfuerzo dado,la deformación en el concreto conteniendo de 30 a 50 % deagregados plásticos es de aproximadamente dos veces másalto que el concreto que no contiene agregados plásticos. Seencontró que la máxima deformación registrada era de 0.0048y se obtuvo para la mezcla que contenía una relación a/mc de0.28 hecha sin agregados plásticos.
El módulo de elasticidad del concreto que contenía diferentesporcentajes de agregados plásticos se muestra en la Fig. 15.Se encontró que el módulo de elasticidad disminuía cuando elcontenido de agregados plásticos se incrementaba.Dependiendo de la relación a/mc, el módulo de elasticidadvariaba entre 3.52 por 10... psi para concreto conteniendo 0 %de agregados plásticos, (a/mc = 0.28) a 1.25 x 10... psi paraconcreto conteniendo 50 % de agregados plásticos (a/mc=0.50). En general, al aumentar la relación a/mc disminuía elmódulo de elasticidad.
Pruebas de campo
Los agregados plásticos desechados por los consumidores
usados en el concreto mejoran la ductilidad del mismo yayudan a producir concreto de peso más ligero. En esteartículo se han evaluado las propiedades básicas de este tipode concreto. Se realizó una evaluación de prueba de campopara valorar la aplicabilidad práctica del concepto. El concretofue preparado por un proveedor local de concreto premezcladoy los agregados plásticos se agregaron al camión mezcladoren el sitio de la construcción. El concreto se usó para construiruna losa de piso de 6 pulg (150 mm) sujeto a clima externo. Serequirió un total de 20 yardas3 (15 m3) de cocnreto paracompletar la construcción de la losa. El concreto usado teníauna relación a/mc de 0.4 y contenía 30 % de reemplazo envolumen de agregados plásticos por los agregados gruesosconvencionales.
La mezcla de concreto sde hizo con cemento portland Tipo I ycontenía agregados convencionales de piedra caliza teniendoun tamaño máximo de 3/4 pulg. (19 mm). El concreto frescotenía un contenido de aire de 6% y un revenimiento de 7 pulg(178 mm). Se colocó el concreto y se le dió un acabadoexitoso. La resistencia a compresión del concreto se determinóprobando cilindros de 4 x 8 pulg. (100 x 200 mm) después deun año. La resistencia promedio fue de 4100 psi (28 MPa). Unexamen visual de la losa del piso de concreto después de unaño indicaba que no había deterioro ni grietas visibles. Delestudio anterior, parece ser que es posible el uso de agregadosplásticos desechados en el concreto, y se puede implementarprácticamente. Sin embargo, los problemas de durabilidad aunrequieren de mayor evaluación . Hasta donde tieneconocimientos el autor, este es el primero artículo que sepublica demostrando la posibilidad práctica de este concepto.
Conclusiones
Se pueden sacar las siguientes conclusiones sobre el uso deagregados plásticos en el concreto, desechados por losconsumidores.
1. Los agregados plásticos desechados se pueden usarexitosqmente para reemplazar agregados convencionales en elconcreto. Se ha realizado exitosamente una evaluación de laprueba de campo para demostrar la viabilidad del concepto.
Las pruebas de laboratorio mostraron que la resistencia acompresión a 28 días del concreto conteniendo agregadosplásticos a diferentes porcentajes de 10 a 50 % variaban de7000 a 2800 psi (48 a 19 MPa), mientras que la resistenica atensión por hendimiento variaba de 942 a 467 psi (6.5 a 3.2MPa).
2. El uso de agregados plásticos desechdos en el concretoreducía, en general, la densidad en masa del concreto. Cuandose comparó el concreto convencional, la densidad por masa seredujo en un 2.5 % para el concreto conteniendo 10 % deagregados plásticos, 6 % para concreto conteniendo 30 % deagregados plásticos, y 13 % para concreto conteniendo 50 %de agregados plásticos.
3. El concreto conteniendo agregados plásticos tiene uncomportamiento más dúctil que tipos similares de concretohechos con agregados convencionales. Este comportamientodúctil puede ser muy ventajoso para minimizar la formación degrietas en estructuras de concreto. Si se puede producir talconcreto, entonces las teorías de diseño actuales puedencambiarse y las estructuras de concreto puedensobrereforzarse con seguridad.
Reconocimientos
Los autores desean agradecer a Mitsubishi Motor Company deAmérica por proporcionar los plásticos; John Wolsiefer,Presidente de Norchem, por proporcionar el humo de sílice, y aJerry Fosnaugh de DOW Plastics por sus valiosasdiscusiones.
El Doctor A. A. Manaseer, Miembro del ACI, Doctor, esprofesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil yMecánica Aplicada en la Universidad del John State University,Calif. Es Presidente del Comité 209 del ACI, Revenimiento yContracción en el Concreto, y miembro del Comité 227 de ACI,Manejo de Materiales Radioactivos y Peligrosos.
T.R. Dalal es exgraduado en el Departamento de IngenieríaCivil y Construcción en la Universidad de Bradley, Peoria, Ill.
Sus investigaciones de investigación incluyen incluyen lautiliación de productos de desecho en estructuras de concreto.
* * * * *
Estructuras prefabricadas de concreto
CRÉDITO: Mario E. Rodríguez
PRESENTACIÓN:
En muchos aspectos, las actividades productivas han tenidomundialmente cambios importantes, producto de lastendencias inevitables de la modernización; sin embargo, en laindustria de la construcción en México aún se empleanprocesos constructivos no muy diferentes a los utilizadosdesde hace medio siglo. Las estructuras prefabricadas deconcreto, a pesar de ser un ejemplo prometedor de nuevosprocesos constructivos, todavía no son muy frecuentes ennuestro país.
Ventajas y posibles limitaciones
En toda actividad productiva, el control de calidad y la duracióndel proceso son factores relevantes para obtener un productoaceptable. En el caso particular de la industria de laconstrucción de estructuras de concreto, los procesosconstructivos que se emplean actualmente no difieren muchode aquellos que comenzaron a utilizarse hace algunasdécadas. Por ejemplo, casi la totalidad de estas edificacionesse cuelan en sitio, con métodos laboriosos de construcción decimbra, de transporte, así como de colocación del concreto ydel acero de refuerzo, lo que dificulta el control de calidad deeste proceso constructivo y aumenta el tiempo de obtencióndel producto terminado. Estos dos factores, control de calidady duración del proceso constructivo con los procedimientosusuales, merecen ser analizados para evaluar la convenienciade la introducción de nuevos procesos de construcción ennuestro país. En particular, es de interés llevar a cabo estaevaluación para el caso de estructuras prefabricadas deconcreto, por ser este material bastante conocido y empleadoen México. Además, también hay que tener en cuenta quenuestro país no sólo es autosuficiente en la producción de
cemento, sino que incluso lo exporta.
Los dos factores anteriormente mencionados –calidad yduración del proceso– son justamente dos aspectos favorablesque se tienen en estructuras de concreto prefabricadas. Enparticular el último –la duración–, es un factor relevante eneconomías como la de México, que presentan altos costos deldinero, por lo que el ahorro –no sólo de días, sino tambiénhasta de meses en algunos casos– que se puede obtener conestructuras prefabricadas, en comparación con las coladas ensitio, puede justificar ampliamente el empleo de las primerasen lugar de las segundas. Ejemplos que ilustran de maneraclara lo anterior son algunos centros comerciales muy grandesestablecidos recientemente en la ciudad de México, que fueronconstruidos con estructuras prefabricadas de concreto, en untiempo bastante menor que el que hubiera requerido una obracon estructuras coladas en sitio. En estos casos, el argumentoprincipal del inversionista para elegir la estructura prefabricadaen lugar de la tradicional, fue simplemente que cada díaganado a la apertura al público era un día de ingresosadicionales que obtendría.
En el aspecto del control de calidad, la construcción deestructuras prefabricadas de concreto también puede superarpor mucho a la construcción de estructuras de concreto coladoen sitio. Por ejemplo, detalles elaborados de colocación delacero de refuerzo en zonas de posibles articulaciones plásticasen marcos de concreto prefabricado, pueden sercuidadosamente supervisados en las plantas que producen loselementos prefabricados. Por lo regular, también la colocacióndel acero de refuerzo, para cualquier tipo y zona de elementoprefabricado estructural, puede ser realizada de acuerdo conlos requerimientos necesarios. Ejemplo de esta últimasituación son los elementos prefabricados para sistemas depiso. Cuando la construcción de sistemas de piso se hace concolados en sitio y se emplean mallas de refuerzo para el lechosuperior de la losa, es común que esta malla no quede en laposición requerida, y por tanto, que estas partes de la losa nopuedan resistir esfuerzos de tensión que deberían ser tomadospor la malla mencionada.
Entre los principales factores que se oponen al empleo deestructuras prefabricadas destaca el temor a la innovación, porparte de inversionistas, arquitectos e ingenieros, pordesconocimiento de los nuevos procesos constructivos. En
particular, en el caso de zonas con moderada o alta actividadsísmica, existe el temor de que las estructuras prefabricadasde concreto puedan tener un comportamiento menos favorableante los sismos que en el caso de estructuras de concretocoladas en sitio. En realidad, este temor no debiera existir, sise considera que, como se comenta más adelante, es posibleconstruir estructuras prefabricas de concreto con uncomportamiento sísmico semejante al de estructuras coladasen sitio.
Entre las acciones que pueden ayudar a resolver el problemaanteriormente mencionado está, por ejemplo, el promover ladivulgación de las principales características de las estructurasprefabricadas. En México, este aspecto se viene resolviendoen parte con la elaboración de un Manual de EstructurasPrefabricadas de Concreto, actividad patrocinada por laAsociación Nacional de Industriales del Presfuerzo y laPrefabricación (ANIPPAC) y desarrollada por expertosmexicanos en el tema, tanto profesionales que handesarrollado o emplean este tipo de estructuras, comoinvestigadores interesados en el tema. Este manual tiene yaun avance importante y se espera terminarlo en 1999. Algo quetambién ayudaría a resolver la problemática descrita es elfomento de la enseñanza sobre construcción y diseño deestructuras prefabricadas de concreto, incluyendo estos temasen la currícula de las diversas facultades y escuelas deingeniería civil de nuestro país, así como en cursos deeducación continua. Este aspecto merece ser consideradocomo actividad de urgente realización.
Otro aspecto que merece ser analizado, como posible ventajao limitación del proceso constructivo que estamosconsiderando, es el relacionado con la mano de obra. Existe elargumento de que ésta en nuestro medio no es cara, encomparación con la de países desarrollados, y por tanto, alemplear estructuras prefabricadas de concreto, que requierenmenos mano de obra, se podría estar desaprovechando estefactor. Aun cuando esta cuestión debería ser analizada porespecialistas en economía y costos, resultaríacontraproducente emplear, por ejemplo, el argumento anteriorpara afirmar que en nuestro país no deberían fabricarsevehículos con los procedimientos modernos que actualmentese emplean.
Otro factor que merece ser tomado en cuenta en el análisis del
empleo de mano de obra, es el hecho de que al construirseestructuras prefabricadas de concreto, con menos tiempo deejecución, podrían ahorrarse cantidades importantes de dinero,que a su vez podrían ser posteriormente invertidas en laconstrucción de nuevas estructuras, que ocuparían por tanto lamano de obra respectiva, y generarían empleos en diversasactividades relacionadas con la industria de la construcción.Este es un reto que la ingeniería mexicana debe enfrentarcomo parte de los cambios importantes en la economía actual.
El autor reconoce que los cambios no necesariamente debenser bruscos, y en este sentido sugiere que, al menosactualmente, la mayor parte de los sistemas de piso en Méxicodeberían ser prefabricados. Existen hoy día en el mercadomexicano productos para ello; sin embargo, persiste entrearquitectos e ingenieros la inercia que impide utilizar estosproductos por temor a un posible mal comportamiento. Hayevidencias de lo infundado de este temor en estudiosexperimentales realizados en otros países, por lo que sesugiere confirmar las mismas con estudios experimentales quese realicen en laboratorios mexicanos de estructuras. En estaactividad, el patrocinio de la industria de la construcción serárelevante.
Aspectos del comportamiento estructural en zonas sísmicas
Un aspecto relevante en el comportamiento estructural de lasestructuras prefabricadas de concreto a base de marcos enzonas sísmicas lo constituyen los criterios necesarios paralograr un comportamiento adecuado en las conexiones entreelementos prefabricados. La práctica usual en Estados Unidoshasta hace pocos años, y que ha influido de manera importanteen México, no ha sido la más apropiada desde el punto devista estructural, ya que las conexiones entre elementosestructurales se hacían en las zonas críticas de estoselementos en condiciones sísmicas (generalmente en laubicación de articulaciones plásticas). El problema se agravacon el empleo de soldadura para conectar el acero de refuerzolongitudinal de la trabe en la zona de la unión de ésta con lacolumna. Afortunadamente, desde el punto de vista de mejorarnuestro conocimiento sobre el diseño sismorresistente, los
efectos que tuvo en las estructuras el sismo de Northridge,California, en 1994, han mostrado las importantes debilidadesde la soldadura para conectar elementos de acero. Estaexperiencia ha revelado la necesidad de buscar alternativas dediseño para las secciones críticas de elementos estructuralessometidas a acciones sísmicas. En este sentido, elreglamento para Estados Unidos, el Uniform Building Code de1997 (UBC, 1997),1 recomienda, por ejemplo, que estructurasprefabricadas en zonas sísmicas traten de igualar elcomportamiento de estructuras coladas en sitio, para lo cual darequisitos específicos. Por ejemplo, en el caso de marcos, serecomienda el empleo de las llamadas conexiones "fuertes",como se ilustra en la figura 1. La conexión "fuerte" secaracteriza por tener un comportamiento elástico durante elsismo de diseño. La figura 1 muestra dos variantes para estetipo de conexiones, y en ambos casos se recomienda que ladistancia entre la sección de localización de la zona concomportamiento inelástico se ubique a una distancia mayorque h/2 respecto a la sección donde se conectan loselementos prefabricados, donde h es el peralte de la trabe. Laprimera variante de conexión "fuerte" se ilustra en la figura1(a), la que muestra esta conexión ubicada a cara de columnay la zona de articulación plástica ubicada a una distanciamayor que h/2 respecto a la zona de conexión. La segundavariante de conexión "fuerte" se ilustra en la figura 1(b), la quemuestra ahora la zona de articulación plástica ubicada a carade columna y la zona de conexión "fuerte" ubicada a unadistancia mayor que h/2 respecto a la primera.
El empleo de marcos de concreto, tanto colados en sitio comoprefabricados, tiene el inconveniente de que para lograr uncomportamiento dúctil es necesario cumplir requisitosrigurosos respecto a la cantidad y distribución del acero derefuerzo longitudinal y transversal, como lo especifican, porejemplo, las Normas Técnicas Complementarias deEstructuras de Concreto (1996) del Reglamento deConstrucciones para el Distrito Federal (NTC, 1996),2 o elReglamento del American Concrete Institute de 1995 (ACI,1995).3 Una alternativa de interés que puede explorarse enMéxico como solución al problema anteriormente mencionado,es el uso de sistemas estructurales prefabricados en los quese empleen marcos perimetrales con claros pequeños, quetomen la mayor parte de las acciones sísmicas, y marcosinteriores –si se quiere con claros más grandes–, que tomen
mayormente cargas gravitacionales, con lo cual estos últimosmarcos podrían ser diseñados y construidos conrequerimientos menos estrictos que los necesarios en marcosque toman la mayor parte de las acciones sísmicas en unaestructura.
Una variante del sistema estructural anteriormentemencionado, que puede ser prometedora, es el empleo demuros de concreto estructural, colados en sitio oprefabricados, que tomen la mayor parte del sismo, ycombinarlos con marcos prefabricados de concreto que, comoen el caso anterior, tomen mayormente cargas gravitacionales.Este tipo de sistema estructural prefabricado se estáestudiando actualmente en el Instituto de Ingeniería de laUNAM (Rodríguez y Blandón, 1998),4 como parte de unproyecto de investigación experimental y analítica patrocinadopor el Conacyt y la ANIPPAC.
Conclusiones
En este artículo se analizan algunas ventajas y algunasposibles limitaciones del empleo de estructuras prefabricadasde concreto, como ejemplo de nuevos procesos constructivosque se deben impulsar en nuestro país. Se destacan lasmejoras en cuanto a control de calidad y a duración de esteproceso constructivo respecto al tradicional y se recomiendaque, como parte de una transición de procesos tradicionales deconstrucción a nuevos procesos en México, en la actualidad almenos, los sistemas de piso deberían ser en su mayor parteprefabricados.
También en este artículo se comentan algunas solucionesracionales para la construcción de estructuras prefabricadas enzonas sísmicas de nuestro país, que pretenden resolverdebilidades importantes del comportamiento estructural quehan sido identificadas en este tipo de estructuras.
Referencias
1. ICBO, Uniform Bulding Code, Vol II, InternationalConference of Building Officials, Whittier, CA, 1997.
2. Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, NormasTécnicas Complementarias para Diseño y construcción deEstructuras de Concreto (NTC, 1996), Gaceta Oficial delDistrito Federal, Marzo 1996.
3. Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI31895, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI,USA.
4. Rodríguez, Mario E. y John Blandón (1998), "Proyecto deinvestigación de una estructura de concreto prefabricadosometida a acciones sísmicas", Memorias del 6o. ExpoCongreso Nacional de Prefabricación y Presfuerzo, San LuisPotosí, noviembre de 1998.
Notas del Acontecer Dos empresas cementeras ganan premios por prevención de
riesgos del trabajo
En la entrega de reconocimientos del III Premio Nacional deSeguridad e Higiene en el trabajo, Cementos del Yaqui obtuvoel primer lugar y Cementos Apasco, el segundo, dentro de lamodalidad de prevención de Riesgos. La distinción les fueentregada por Ernesto Rubio del Cueto, representante de laCámara nacional del cemento. El tercer lugar fue ganado porCanon Business Machine de México.
La ceremonia se realizó durante la inauguración de la IIIReunión Nacional de Investigación y Salud en el Trabajo, quetuvo por sede el Centro Médico Siglo XXI y contó con lapresencia del secretario del Trabajo, José Antonio Fernández,del coordinador de Salud en el Trabajo, Alberto Aguilar Salinas,del director general del Instituto Mexicano del Seguro Social,Genaro Borrego Estrada, y de otros funcionarios.
En la categoría de Investigación de Riesgos en el Trabajo, elprimer lugar correspondió a la doctora Bertha Jaramilla Acosta,el segundo al doctor Francisco Javier López Garduño, y eltercer lo obtuvo el maestro en Ciencias Alfredo ManuelVázquez Olivares.
En la modalidad de Aplicación de Soluciones Prácticas sobreSeguridad e Higiene en el Trabajo, el primer lugar lo ocupó laempresa Autocircuitos Obregón.
Al hacer uso de la palabra, Genaro Borrego Estrada manifestóque, a tres años de haberse iniciado el Programa Estratégicode Salud en el Trabajo 19962000, los resultados sonalentadores según los indicadores correspondientes y aseguróque se ha logrado "fortalecer la capacitación renovándola ylogrando mejoras administrativas en materia de salud".
Se realizó el foro sobre Planeación Regional Integral. UnaVisión Prospectiva 2020
Con el objeto de formalizar en el presente año un plan rectorque articule el desarrollo urbano y rural en el largo plazo según
un enfoque territorial, el Gobierno Federal dio instrucciones a laSecretaría de Desarrollo Social (Sedesol) para que seintensifiquen los estudios que permitan establecer una visiónprospectiva de México al año 2020.
En cumplimiento de este cometido, la Sedesol, junto con elColegio de Ingenieros Civiles de México (CICM), el Instituto deInvestigaciones Sociales de la UNAM y la AcademiaMetreopolitana IAP, convocaron recientemente al sectoracadémico, público, privado y social a participar en el forotitulado Planeación Regional Integral. Una Visión Prospectiva2020.
La reunión tuvo lugar en las instalaciones del CICM. En laoportunidad, el subsecretario de Desarrollo Regional de laSedesol, Luis Maldonado Venegas, estimó que la planeaciónterritorial del desarrollo deberá ser orientada a combatir ladesigualdad y la pobreza, y que en tal sentido, "debendiseñarse escenarios deseables y posibles para quefederación, estados, municipios y los diferentes sectoresconcurrentes, programen hoy lo necesario para lograr elparadigma de distribuir mejor riqueza y bienestar en un marcode soberanía, democracia, sustentabilidad, federalismo yfortalecimiento municipal".
Manifestó además que en el Plan Rector Territorial 2020 serándefinidas las regiones promotoras que puedan incorporar aldesarrollo regional las 91 regiones prioritarias (en especial las36 más marginadas) mediante cadenas de producción,consumo, distribución, exportación y financiamiento. Dijo quese diseñarán nuevas macrorregiones programáticas parapropósitos diversos del desarrollo y se aprovecharáninfraestructuras subutilizadas, ventajas comparativas yoportunidades en los ámbitos local, nacional y global.
A su turno, el presidente del CICM, ingeniero Luis RamosLignan, expresó: "Los ingenieros civiles coincidimos en que esnecesaria una visión de largo plazo que incluya el enfoqueterritorial del desarrollo, y que reconozca el papel estabilizadordel Estado para propiciar que las oportunidades de bienestargeneradas por el crecimiento económico sean accesibles atodos los individuos y grupos sociales de manera equitativa".
Respecto al foro, manifestó: "Esperamos que en el espacio dediscusión que hoy abrimos, se viertan y analicen nuevas ideas
que sirvan para construir alternativas apegadas a nuestrasrealidades, y que superen las opciones que han demostrado suincapacidad para lograr un bienestar equitativo ygeográficamente generalizado".
Como panelistas participaron del director del Instituto deInvestigaciones Sociales de la UNAM, doctor René MillánValenzuela, la arquitecta Ligia González por la Sedesol, elingeniero Melesio Gutiérrez Pérez, el licenciado Mauricio dearia y Campos, el arquitecto Guillermo Rosell de la Lama, elingeniero y diputado Daniel Díaz Díaz, el licenciado EnriqueProvencio Durazo, el ingeniero Roberto Duque Ruiz, el doctorLuis F. Aguilar, la licenciada Rosalba Sierra Solorio y elarquitecto Francisco Cobarrubias y Gaytán, entre otros.
Nuevos ganadores del concurso de Tecnología del Concretoen la UANL
El ya tradicional certamen que dos veces al año organiza entrelos estudiantes la cátedra de Tecnología del Concreto yLaboratorio de la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL tuvocomo tema en el segundo semestre de 1988 la "Fabricación deun marco rígido de concreto reforzado para resistir cargas deimpacto". Participaron en esta ocasión 105 alumnos divididosen 35 equipos de tres personas cada uno.
El primer lugar fue ganado por Antonio Fuentes Cruz,Francisco Alejandro García Guerra y Heriberto ErasmoHernández Viera. El segundo lugar correspondió a Omar R.Peña Tarín, Ricardo Aguilera Peña y Juan Carlos MoralesMaldonado. A todos ellos corresponde, como es costumbre,una suscripción gratuita durante un año a la revistaConstrucción y Tecnología, y quienes obtuvieron el primerpremio recibirán además el lote de libros editados por elIMCYC que esta institución dona para tal efecto cadasemestre.
Participación de la Sección Estudiantil FICUANL en laConvención de Otoño del ACI
En octubre pasado se celebró en Los Ángeles, California, la
Convención de Otoño del American Concrete Institute (ACI),dentro de la cual se organizó una serie de concursos. LaSección Estudiantil FICUANL de la Sección Noreste deMéxico del ACI participó en los mismos y resultó ganadora delos dos primeros lugares en el de Resistencia de Cubos y en elde Carga Máxima de Vigas, además de obtener el tercer lugaren el de Predicción de Deflexión en Vigas.
En el concurso sobre Resistencia de Cubos, el equipo ganadordel primer lugar estuvo integrado por Carlos Garay Mendoza yRubén Zárate Rodríguez, y el que obtuvo el segundo lugar loformaron Jair A. Guerra Leal, Manuel A. García García yRogelio Chávez Acosta.
El concurso sobre Carga Máxima en Vigas tuvo como equipoganador el que integraron José G. Fernández Lozano, OracioPérez Peña y Luis H. Ramírez Rosales, y en el segundo lugarel compuesto por Carlos Garay Mendoza y Rubén ZárateRodríguez.
El equipo ganador del tercer lugar en el concurso sobrePredicción de Deflexión en Vigas lo formaron Carlos GarayMendoza y Rubén Zárate Rodríguez.
Lanzamiento de nuevos productos de Visio Internacional
En una conferencia de prensa efectuada en el hotel Nikko dela ciudad de México, el gerente de Desarrollo de Negocios paraAmérica Latina de VISIO, Alonso Caso, se refirió entre otrostemas al lanzamiento al mercado de nuevos productos de laempresa y expuso las ventajas de Visio Technical DesignSuite. Dijo que éste era el conjunto de dos productos desoftware complementarios de Visio en una solución única queofrece diagramación inteligente y compatibilidad sin paralelocon Autocad de Autodesk.
Precisó algunas características del programa, el cual, dijo"ofrece a ingenieros y otros usuarios de aplicaciones de dibujotécnico un kit de herramientas completo para crear diagramastécnicos y trabajar con dibujos CAD heredados que utilizan elformato de archivo DWG. La versatilidad y economía de Visiotechnical Design Suite representan un primer paso importantede Visio para ofrecer a grandes organizaciones unaherramienta de dibujo técnico integrada de precio accesibleque ofrece mayor productividad al arrastrar y colocar, al tiempo
que aprovecha la inversión de la organización en trabajos CADheredados".
A una pregunta expresa de nuestro reportero respecto a lascualidades y beneficios más sobresalientes de Visio Technical5.0 e Intellicad 98 en relación con la industria de laconstrucción, Alonso Caso respondió que "el problemas quetenemos aquí es que la parte gráfica la queremos separar paraverla desde el punto de vista de que nosotros hagamos losplanos únicamente; pero no es así. En realidad, la industria dela construcción tiene procesos y estructuras igual quecualquier empresa, con un factor adicional: que tiene que crearla documentación de las cosas que va a producir".
"La propuesta de Visio son los objetos –explicó–; en lugar deestar dibujando con línea, arco y círculo para crear un tanque,vamos a tomarlo del menú. tiene inteligencia ya que seetiqueta con su texto de manera automática y además cuentacon una base de datos relacionada a la que le sumaremostodas las características de diseño requeridas y con base enesa información que ya integra el símbolo, podemos hacerinformes, especificaciones y documentos de manerainstantánea sin tener que repetir una y otra vez los procesosmanuales."
Cabe destacar que Visio Technical 5.0 Plus ofrecerá un nuevocontenido atractivo para dos tipos de usuarios exigentes enproductos de diagramación técnica: administradores deinstalaciones e ingenieros de proceso. Por su parte, Intellicad98 permite a sus usuarios ver, editar y distribuir sus archivosDWG de manera económica, y aprovechar así sus valiososarchivos heredados.
Visio Technical 5.0 Plus es el software de diagramacióntécnica pionero en el nivel mundial con más de 330 milusuarios. Su enfoque de arrastrar hacia el dibujo y colocar, y 4mil figuras inteligentes estándares de la industria, ayudan a losusuarios a trabaja de manera más rápida e intuitiva. ucomplemento basado en CAD, Intellicad 98, se ha convertidoen la prueba de referencia crítica de compatibilidad conAutocad, recibiendo reconocimiento por su formato de archivoDWG nativo y extensa compatibilidad con comandos, menús yaplicaciones de Microsoft Office, como Microsoft Word yMicrosoft Excel, con tecnologías Microsoft Active X pararealizar tareas de automatización de oficina relacionadas.
