Errores en la Dosificación del Hormigón por Medición Volumétrica en Obras Menores de la Ciudad de El Alto
1. Introducción
1.1. Planteamiento del Problema
En la obra civil de la ciudad de El Alto, resalta el proceso constructivo de la autogestión y la participación de maestros de obra, albañiles y ayudantes en la ejecución de viviendas o edificaciones de pequeña y mediana escala. En este sentido, el hormigón se convierte en el material que mas se usa en cuanto a disponibilidad, costos y resistencia mecánica se refiere.
Si bien en la Ciudad de El Alto, en las últimas décadas ha experimentado un proceso de urbanización significativamente acelerada, impulsando el crecimiento de la construcción civil, pero la mayoría de estas edificaciones no tiene una supervisión profesional constante, solo contando con la experiencia práctica de los maestros de obra.
El uso del hormigón fue el material que ha impulsado el crecimiento urbano y con ello también se tuvo una exigencia de infraestructuras más resistentes, pero gran parte de este desarrollo se incumple las normativas bolivianas.
Por tanto, el problema principal radica la deficiente calidad del hormigón producido mediante la dosificación volumétrica en obras menores en la Ciudad de El Alto que compromete la seguridad estructural y la durabilidad de las edificaciones.
1.2. Formulación del Problema
En qué forma afecta los errores derivados de la dosificación volumétrica del hormigón en la resistencia y la durabilidad en obras menores de la Ciudad de El Alto.
1.3. Objetivo de la Investigación
1.3.1. Objetivo General
Analizar los errores en la dosificación del hormigón por medición volumétrica en obras menores de la Ciudad de El Alto, evaluando los efectos en la resistencia del material.
1.3.2. Objetivos Específicos
Identificar los métodos de dosificación del hormigón mas utilizados en obras menores de la Ciudad de El Alto.
Determinar las deficiencias técnicas asociadas a la medición volumétrica del hormigón.
Evaluar los riesgos estructurales que genera la práctica de una dosificación incorrecta en viviendas y construcciones menores.
2. Justificación
2.1. Justificación Académica
Aporta al fortalecimiento del conocimiento en el área de la ingeniería civil, específicamente en la temática de tecnología del hormigón y control de calidad de materiales.
Si bien existen investigaciones generales sobre la dosificación del hormigón, son pocas las que se enfocan en la realidad de la ciudad de El Alto, caracterizada por un crecimiento acelerado y por la relevancia de construcciones empíricas.
2.2. Justificación Social
El estudio genera una gran relevancia porque la calidad del hormigón incide directamente en la seguridad de las viviendas y edificaciones donde habitan miles de familiasa alteñas.
Al tratarse de una ciudad con alto crecimiento poblacional y con un gran porcentaje de construcciones autogestionadas, los errores en la dosificación del hormigón representan un riesgo potencial frente a eventos sísmicos sobrecargas estructurales y condiciones climátias adversas.
2.3. Justificación Metodológica
En un análisis comparativo y crítico de la práctica constructiva local frente a las disposiciones normativas vigentes en Bolivia, el estudio emplea la revisión bibliográfica de normas, manuales técnicos y antecedentes de investigaciones relacionadas con la dosificación del hormigón, lo que permite estructurar un marco teórico sólido y pertinente.
De esta manera, el diseño metodológico no se limita únicamente a describir la problemática.
3. Hipótesis
Se planeta que los errores en la dosificación volumétrica del hormigón en obras menores de la ciudad de El Alto producen una reducción significativa de la resistencia y ladurabilidad del material.
Esto se debe a la variabilidad en la realción de agua y cemento y en las proporciones de los agragados, al comparar con hormigón dosificado conforme a la normativa NB 1225001, las muestras volumétricas presenta fallas estructurales más frecuentes.
Por lo tanto, la correcta dosificación es determinante para garantizar seguridad y durabilidad en edificaciones más ejecutadas.
4. Marco Conceptual
“La calidad del concreto depende de cómo se mezcle, coloque y compacte; operaciones inadecuadas resultarán en un concreto deficiente que no cumple las especificaciones”. (Nawy, E. G. 2008. p. 17).
“La calidad del concreto depende principalmente de la relación agua-cemento de la pasta.” (Neville, A. M. 2011. p.34.) La dosificación del hormigón es el proceso de determinar las proporciones de cemento, agregados, agua y aditivos.
La relación agua y cemento define la resistencia final y durabilidad del material.
La manera en que se mezcla, coloca y compacta el concreto influye directamente en su calidad; una operación incorrecta puede producir un material que no cumpla con las especificaciones técnicas. (Nawy, E. G. 2008. p. 17).
“La dosificación volumétrica, aunque práctica en obra, no garantiza uniformidad en las propiedades del concreto debido a la variabilidad de los materiales” (Kosmatka, S. H, et all. 2004. p. 87). La dosificación volumétrica, común en obras menores, utiliza medidas aproximadas que generan variabilidad.
“Para trabajos pequeños y mezclas en obra, a menudo se utiliza la medición volumétrica, pero esto produce una amplia variabilidad en las propiedades finales del concreto.” (Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. 2004. p. 174-175).
Por su parte, la dosificación gravimétrica se ajusta a normas técnicas y garantiza uniformidad. Otros conceptos clave incluyen fraguado, exudación y resistencia a compresión, esenciales para evaluar la calidad del concreto.
5. Marco Teórico
“La relación agua-cemento debe calcularse en base al peso de los materiales y no mediante medidas volumétricas, con el fin de asegurar la resistencia especificada”. (Asociación de Normas Bolivianas. 2006. p. 34).
La calidad del hormigón depende directamente de la proporción adecuada de los materiales y del control de la relación agua y cemento.
Para garantizar tanto resistencia como durabilidad, se debe utilizar la menor relación agua y cemento resultante de los criterios de ambos factores, asegurando que la mezcla cumpla los requisitos estructurales y de durabilidad. (Cruz, N. A. 2020. p. 163).
“Determinando por razones de resistencia debemos emplear una relación agua-cemento de 0.63 y por razones de durabilidad una de 0.45, se escogerá el menor de los dos valores, el cual garantiza que ha de cumplir con ambos requisitos”. (Cruz, C. 2020. p. 163)
Estudios muestran que la dosificación volumétrica genera variaciones significativas en resistencia y durabilidad.
(Neville, A. M. 2011. p. 34), afirma que la resistencia y durabilidad del concreto dependen fundamentalmente de la proporción de pasta respecto al espacio de vacíos, lo cual determina la calidad final del material.
“El diseño de mezclas de concreto debe considerar los materiales locales y las condiciones de obra para lograr la resistencia y durabilidad requeridas.” (Caltrans. 2013. p. 48). La lectura especializada indica que la aplicación de normas técnicas mejora la seguridad estructural, especialmente en construcciones menores.
“Un error común en la preparación del concreto es el exceso de agua en la mezcla, lo que reduce la resistencia a la compresión y aumenta la porosidad” (Mindess, S., Young, J. F., & Darwin, D. 2003. p. 259).
“El exceso de agua en la mezcla de concreto no solo disminuye la resistencia, sino que también afecta la durabilidad de la estructura”. (Neville, A. M. 2011. p.145.)
La exageración del agua durante la preparación del concreto reduce significativamente su resistencia y aumenta su porosidad, afectando su desempeño estructural. (Mindess, S., Young, J. F., & Darwin, D. 2003. p. 263).
“La exudación y la segregación se agravan cuando se usa un exceso de agua en la mezcla, reduciendo el desempeño global”. (Compendio técnico sobre durabilidad del concreto. 2007. p.75).
Además, factores ambientales como altitud y clima influyen en el fraguado y endurecimiento del material. Por ello, la correcta dosificación se considera un elemento clave en la ingeniería civil.
“El diseño de mezclas de concreto debe adaptarse a las condiciones ambientales locales, ya que factores como la altitud y la temperatura influyen en el fraguado y endurecimiento”. (Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. 2006. p. 112).
“El concreto producido por dosificación volumétrica y mezclado de manera continua debe cumplir las especificaciones aplicables al concreto premezclado”. (American Concrete Institute. 2000. p. 3).
“La prueba de revenimiento es un indicador de la relación agua-cemento del concreto; valores de revenimiento más altos generalmente indican contenidos de agua mayores”. (Portland Cement Association. 2008. p.9).
“En los cálculos volumétricos para el diseño de mezclas de concreto se asume una densidad relativa de 3,15 para el cemento Pórtland”. (Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. 2004. p. 87).
En los cálculos de la dosificación del concreto, la densidad del cemento se convierte en un aspecto importante para el diseño de proporciones exactas, especialmente cuando se utilizan medidas volumétricas. (Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. 2004. p. 160).
6. Marco Legal
El Reglamento Boliviano de Hormigón Estructural NB 1225001, establece los parámetros para la dosificación, resistencia y control de calidad del concreto, la normativa establece que las mezclas cumplan los requisitos de resistencia mínima y durabilidad, aparte de que las regulaciones municipales en la ciudad de El Alto requieren que las edificaciones garanticen seguridad estructural.
Bibliografía
Asociación de Normas Bolivianas. (2006). NB 1225001: Hormigón estructural. La Paz, Bolivia: Instituto Boliviano de Normalización y Calidad.
Mindess, S., Young, J. F. y Darwin, D. (2003). Hormigón. Nueva Jersey, Estados Unidos: Prentice Hall.
Neville, A. (2011). Propiedades del concreto. Massachussets, Estados Unidos: Pearson Education.
Ministerio de Obras Públicas, Servicios y Vivienda. (2018). Reglamento de diseño estructural de hormigón armado para edificaciones: La Paz, Bolivia.
Universidad Mayor de San Andrés. (2019). Estudio sobre la resistencia del hormigón en obras menores con dosificación empírica en el área metropolitana de La Paz-El Alto: La Paz, Bolivia: Facultad de Ingeniería Civil.
Universidad Pública de El Alto. (2020). Calidad del hormigón en construcciones populares de El Alto: análisis comparativo entre dosificación normativa y empírica. El Alto, Bolivia: Carrera de Ingeniería Civil.
American Concrete Institute. (2000). ACI 304.6R-09: Guía para el uso de equipos de medición volumétrica y mezclado continuo de concreto. Farmington Hills, Michigan, Estados Unidos: ACI.
Caltrans. (2012). Manual de tecnología del Concreto. Sacramento. California, Estados Unidos: Departamento de Transporte de California.
Federal Highway Administration & Portland Cement Association. (2014). Guía de preservación de pavimentos de concreto. Washington DC, Estados Unidos: FHWA.
Nawy, E. G. (2008). Manual de ingeniería de construcción en concreto. Boca Ratón, Florida, Estados Unidos: CRC Press.
Portland Cement Association. (2008). Conceptos básicos del concreto: guía de práctica. Skokie, Illinois, Estados Unidos: PCA.
Compendio técnico sobre durabilidad del concreto. (2007). Durabilidad del concreto. Skokie, Illinois, Estados Unidos: PCA.
