Materiales de Construcción I
Cementos y Agregados
Preámbulo
La informalidad en Perú ha hecho que
muchas buenas prácticas o especificaciones no sean conocidas o reconocidas
debidamente para su uso. Esto nos ocurrió en metal-mecánica, soldadura industrial,
construcción civil, transporte (de carga y de personal) y en otras actividades
industriales, que retrasó la profesionalización y el desempeño de muchas actividades.
En el caso de construcción civil, existen
una serie de desviaciones y costumbres que no corresponden con prácticas y
criterios técnicos seguros, debido a la proliferación de la autoconstrucción de
viviendas (sin la supervisión profesional de Ingenieros o Capataces
calificados, por motivos económicos y socio-culturales), la abundancia de
albañiles sin capacitación adecuada (muchos de ellos no sabían leer un plano
pero se hacían llamar ‘Maestros’) y la absurda negación de que existe ciencia y
tecnología en la construcción (para la selección de materiales, el cálculo de cargas
y dimensionado de estructuras, los procesos de construcción calificados, etc.).
Aunque esta situación se está revertiendo gracias a
instituciones como CAPECO, SENCICO, SENATI, INACAL y las universidades, el
problema de la construcción civil sin la intervención de ingenieros y personal
calificado aún persiste. En este artículo les presento sólo algunas pautas y especificaciones para la
preparación de concreto, que a nivel de Procura deberían servir como primer
filtro para aceptar o rechazar pedidos de agregados, cementos y aditivos.
Antecedentes
Antes de la invención del cemento, el material que se usaba para
unir piedras o ladrillos era el mortero (una pasta hecha de agua con yeso, arcilla o cal; en nuestra época el mortero es una mezcla de cemento, arena y agua), y se han encontrado restos confirmando
el uso de morteros en Egipto y Grecia (alrededor del 500 A.C.).
En el Perú, la
construcción militar más grande de los españoles fue el Real Felipe, que usó el
calicanto (una mezcla de cal,
arena y claras de huevo como aglomerante) como refuerzo de los bloques de
piedra que se usaron en su construcción.
Fue en 1824 que los señores Joseph Aspdin y James Parker patentaron el cemento portland (según los
historiadores, denominado así por el color gris verdoso del producto, muy
similar a la piedra de la isla Portland,
en Inglaterra), el cual fue evolucionando hasta como lo conocemos ahora.
La mezcla de arena y piedra (los agregados) con cemento y agua
constituyen el concreto (en algunos
lugares lo llaman hormigón), el
cual cambia de resistencia según las proporciones de estos constituyentes y
de los aditivos que se le incorporen.
Una de las principales características del concreto es la muy
alta resistencia a la compresión (es decir, a ser aplastado o comprimido) pero
muy baja (pésima) resistencia a la tracción (a ser estirada) y resistencia al
corte (a ser girado o torcido). Fue en 1860 que el francés Joseph Monier patentó el concreto armado, que consistía en incluir
una armadura de hierro al concreto, lo que aumentaba significativamente la
resistencia a la tracción y al corte.
Las diferentes resistencias del concreto son requeridas para las
diferentes aplicaciones de una construcción. En otros términos, no se requiere
la misma resistencia para una cimentación
(de una vivienda, de una máquina, de un pavimento o de un puente), que para una
columna (de una casa, de un
edificio o un estadio), para una viga de techo
(de un almacén, un puente o un estacionamiento), o para una pared de concreto (de una vivienda, un edificio, un dique, un muro
de contención o un silo). Cada una de estas aplicaciones requiere resistencias
distintas del concreto, a las que se suman otras exigencias físicas (resistencia
a la intemperie, al alto tránsito, al alto peso, a la humedad, etc.).
Esto hace que el concreto requiera la selección adecuada de
agregados, cementos, aditivos y agua. El desarrollo tecnológico de los
materiales ha producido una gran variedad de aditivos (químicos y minerales) que
mejoran las características naturales o propias del concreto.
Por otro lado, el
desarrollo de los procesos y métodos de construcción han establecido varios
tipos de concretos, como el concreto simple, concreto en masa, concreto armado,
concreto pretensado, concreto postensado, concreto autocompactante, concreto ciclópeo y concreto de alta densidad (entre otros).
Gestión de Materiales
(Materials Management)
Para definir que pedir, el registro de materiales debe hacerse en
función a las descripciones establecidas en las normas y especificaciones
vigentes. Para el caso de usar las normas ASTM, debe hacerse según la Sección 4 (Ordering Information).
Entre las principales referencias a tener en cuenta se debe revisar las normas:
C33 Especificación para Agregados del Concreto (NTP 400.037)
C150
Especificación para Cementos Portland (NTP 334.009)
Tipo I. Uso General (no se requieren características especiales)
Tipo IA. Tipo I con aditivo para la inclusión de aire
Tipo II. De moderada resistencia a los sulfatos
Tipo II A. Tipo II con aditivo para la inclusión de aire
Tipo II MH. Moderada resistencia a los sulfatos y al calor de hidratación
Tipo III. Se requiere alta resistencia inicial
Tipo III A. Tipo III con aditivo para la inclusión de aire
Tipo IV. Se requiere bajo calor de hidratación
Tipo V. Se requiere alta resistencia a los sulfatos
C494 Especificación para Aditivos Químicos para Concretos
C595 Especificaciones para Cementos Hidráulicos adicionados (NTP 334.090)
Tipo IS. Cemento Portland + Escoria de Alto Horno
Tipo IP. Cemento Portland + Puzolana (hasta 40%)
Tipo I(PM). Cemento Portland + Puzolana modificado (hasta 15%)
Tipo IP. Cemento Portland + Puzolana (hasta 40%)
Tipo IL. Cemento Portland + Caliza
Tipo IT. Cemento Portland + Adicionado Ternario
Tipo ICo. Cemento Portland + Adicionado Compuesto
C1017
Especificación para Aditivos Químicos para la Producción de Concreto Fluido (NTP 334.082) Tipo GU. Uso General
Tipo HE. Alta Resistencia Inicial
Tipo MS. Moderada Resistencia a los Sulfatos
Tipo HS. Alta Resistencia a los Sulfatos
Tipo MH. Moderado Calor de Hidratación
Tipo LH. Bajo Calor de Hidratación
Tipo R. Baja Reactividad Álcali
Pero la tendencia es proveerse del
concreto listo para ser vaciado en la obra, para lo cual se recomienda usar
las descripciones de las especificaciones:
ASTM C94 Especificación para Concreto Pre-Mezclado
ASTM C685 Concreto preparado por dosificación volumétrica y mezcla continua
ACI 301 Especificaciones para Concreto Estructural
De acuerdo a las normas peruanas (NTP), el
registro de insumos y materiales se debe hacer en base a las especificaciones:
NTP 334.001 Cemento Portland
NTP 334.044 Cemento portland Puzolánico
NTP 400.037 Agregados
NTP 339.086 Aditivos
NTP 339.047 Concretos
E.030
Diseño Sismo Resistente
E.060 Concreto Armado
Compras y Formación de Contratos
La selección de Proveedores a convocar
dependerá del volumen de los materiales a adquirir, de la ubicación geográfica de
la obra y del procedimiento o plan de construcción de la obra.
Para volúmenes pequeños de material
seco (agregados y cemento), lo mejor es cotizar con Proveedores pequeños (ferreterías
de materiales de construcción) que estén cerca a las instalaciones de la Organización
o de la obra. En el otro extremo, para grandes volúmenes la opción es contactar
directamente con las canteras y cementeras.
La evaluación comercial de material seco
debe establecer el punto de entrega debido a que dependiendo del lugar donde se
ejecuta la obra, el transporte será el costo principal de la adquisición.
Las canteras deben asegurar la continuidad de las entregas y la validez de sus pruebas
y ensayos.
Para grandes volúmenes de concreto, si
la obra está en una ciudad, lo más rentable será adquirir la entrega del concreto
en camiones mixer, para vaciado directo en la obra. Pero si la obra es en un campamento
minero o petrolero, la mejor solución podría ser la instalación de una planta de
concreto cerca de la obra, lo que implica poner a disposición del Proveedor el área
suficiente para la instalación de silos y patios de almacenamiento de arena y piedra.
Compras debe verificar que las especificaciones
técnicas de la convocatoria establezcan las pruebas y ensayos a realizar, las que
serán ratificadas en la Orden de Compra.
Es muy importante establecer las unidades
de pago (es decir, si la adquisición es en TM o m3) y las
condiciones de entrega, que para el caso del cemento, es importante establecer si
será entregado a granel o en bolsas (sueltas o paletizadas).
Tráfico y Logística (T&L)
Para
consumos pequeños a medianos, todos los cementos, agregados y aditivos se
venden envasados, pero para grandes volúmenes lo usual es que el
despacho de cementos y agregados sea a granel, por lo que T&L
deberá evaluar el transporte adecuado.
Generalmente los proveedores de agregados, cemento y concreto llevan los
materiales hasta la obra (cuando el despacho es en la localidad
del Proveedor), pero T&L debe verificar los documentos de despacho y
las condiciones de tránsito y seguridad, a fin de evitar riesgos y accidentes.
Cuando el despacho es fuera de la localidad (hasta el campamento),
es la Organización la debe proporcionar el transporte. T&L debe asegurar
que los vehículos que disponga para el recojo tengan planes de seguridad, de contingencia
y de comunicaciones. Las Guías de Remisión deberán ser proporcionadas por
la Organización (ver Procura 033).
Almacenamiento
Las buenas
prácticas de almacenamiento de cemento en bolsas de papel y bigbag son, de
acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes:
1. Disponer las bolsas y los bigbags en
almacenes
cerrados (no a la intemperie para evitar el sol,
la lluvia y el viento
o la humedad del aire).
2. Colocar los envases sobre palets o
parihuelas
(evitar el contacto con el piso).
3. No apilar más de 10 bolsas (para evitar
que la
bolsa que está abajo se endurezca).
4. Disponer el
consumo FIFO (First In – First Out).
Para agregados, Almacén debe
disponer de áreas suficientes.
Los aditivos deben almacenarse con todas las precauciones de un MatPel
(HazMat).Observaciones y Comentarios
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Por ser los
más populares, en esta publicación sólo he citado tres normas de
cementos ASTM, pero debemos saber que no son las únicas.
Existen otros cementos estandarizados (como el ASTM C91 Cemento de Albañilería,
o el ASTM C845 Cemento Hidráulico Expansivo), así como en normas ISO, EN
y DIN (por ejemplo, para la cementación de pozos petroleros,
los tipos de cementos a usar se detallan en API Spec 10A y en ISO
10426), pero también hay varios productores que tienen cementos especiales
(para aplicaciones muy específicas o particulares) que pueden no estar regulados por alguna norma, por lo que el personal
de Procura no debe extrañarse por algún pedido excepcional que no mencione a las
normas ASTM C150, C595 o C1017.
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Los principales
fabricantes peruanos de cemento están agremiados en ASOCEM (Asociación
de Productores de Cemento), que está compuesto por:
UNACEM (con las marcas Sol, Andino y Apu), Cementos
Pacasmayo (con las marcas Pacasmayo, Mochica y Rapimix) y Cementos Yura (con las marcas Yura, Frontera y Rumi).
Otro fabricante no asociado es Caliza Inka (con la marca cemento Inka).
Pero también tenemos importadores:
CEMEX Perú (de México, marca Quisqueya), Cementos Argos (de Colombia, marca Argos), UNACEM Ecuador
(de Ecuador, marcas Campeón y Selvalegre) y Promart (de Chile, con la
marca CBB de Cementos Bío Bío).
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El Expediente Técnico (enviado por el Usuario) y los Términos y
Condiciones Comerciales (llamados Términos de Referencia, Bases y Pliegos de la
Convocatoria, o como se le quiera llamar en cada Empresa) debe establecer que
los cementos, agregados y aditivos que se adquieran envasados deben cumplir con que:
• El envase y el empaque debe ser de acuerdo
a la norma NTP respectiva (por
ejemplo, para
la adquisición de cemento Portland, el
envase y
el empaque debe ser de acuerdo al párrafo
14.1 de la norma NTP 334.009).
Si se requiere otro tipo de envase, debe estar
especificado claramente.
• El rotulado o etiquetado debe ser de acuerdo
al Artículo 3° del Decreto
Legislativo N° 1304,
Etiquetado y Verificación de los
Reglamentos
Técnicos de los Productos
Industriales
Manufacturados.
Para productos a granel, la información del rotulado debe estar en la guía de
remisión, la hoja de datos técnicos o en el documento establecido (la Lista
de Empaque, el Reporte de Producción, etc.).
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Para grandes volúmenes de compra de agregados y cemento, una buena práctica
es la adquisición mediante Órdenes de Compra Abiertas, a dos o tres Proveedores,
por tipo de material.
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Para la adquisición de concreto, es importante establecer en el contrato
los controles para la determinación efectiva de los volúmenes y
de las resistencias pactadas, así como de las pruebas y ensayos que serán tomados
con cada lote.
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Muchos Proveedores de agregados (sobre todo de las canteras de provincia)
no están comprometidos con el uso de especificaciones y normas,
razón por la cual muchas veces no son contratados por las grandes constructoras
y minas, por lo que han perdido varias oportunidades.
La Organización debe trabajar mucho con ellos para lograr que se formalicen desde
el punto de vista técnico, para homologarlos y poder incluirlos como Proveedores
Habituales (muchos son considerados Proveedores Excepcionales).
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Es importante identificar la conveniencia de establecer penalidades
y multas, así como garantías y fianzas. Aunque esto hace que el precio
unitario aumente, por los volúmenes que mueven, a las canteras y concreteras les
resulta muy fácil postergar las fechas comprometidas a la menor oportunidad de
otro cliente con un mejor precio o con un requerimiento menos exigente.
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En Perú lo usual es que los envases de papel sean de 42.5 kg porque la Modificación Técnica 1 de la norma NTP 334-009 establece en la Nota 10 que “el contenido de un Pie Cúbico de una
bolsa de cemento (42.5 kg) es la unidad establecida en los diseños de
mezclas volumétricas de concreto, de uso común en la construcción de
diversas obras pequeñas y medianas” (?).
En Ecuador las bolsas son de 50 kg, en Chile se reguló que los sacos sean
de 5 y 25 kg, en Argentina se ha regulado en 50 kg, en Colombia
pesan 42.5 y 50 kg (pero ya hay acciones para estandarizar las bolsas en 1,
5, 10 y 25 kg), en México pesan 50 kg, y si revisamos los envases de
otros países la tendencia es estandarizar las bolsas en 25 kg (para
facilitar la manipulación y proteger la integridad física de los trabajadores
de construcción civil).
El argumento del Pie Cúbico supone que los Capataces y Albañiles son
ignorantes que no saben usar una Regla de Tres Simple, ni saben
de Conversión de Unidades de Medición, que nunca van a aprender eso, y les
debemos ayudar con la Unidad de Diseño de Mezclas Volumétricas.
Las Organizaciones deben participar alentando el consumo de bolsas de 25 kg.
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Finalmente,
los aditivos son productos utilizados para mejorar las propiedades
del concreto y, dependiendo de las condiciones del lugar donde se está
realizando la obra (localidades muy fríos, o con altas temperaturas o donde
se presenten ambientes con sales de cloro), se agregan para obtener mejores
características técnicas.
Otro objetivo de los aditivos es mejorar la operación de vaciado de concreto,
optimizando los tiempos de entrega o del desencofrado.
Los más comunes son los acelerantes y los retardantes (según se requiera para
cada obra), plastificantes e impermeabilizantes, inclusores de aire,
inhibidores de corrosión, reductores de retracción, etc.
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Referencias
1. Canteras
a. Arenera San Martin
de Porras (Ate)
b. Milestone (Ate)
c. Agregados de Construcción Perú
(Quilca, Santa Rosa de Quives)
d. Concretos y
Agregados del Sur (Camaná, Arequipa)
e. Agregados Banda (Cajamarca)
f. Concretos Supermix
(Arequipa, Cusco, Puno, Moquegua y Tacna)
g. AgreCon (Ica y Nazca)
h. Concretos Lima
(Cieneguilla)
2. Aditivos
a.
Chema
b. Sika
c. Z Aditivos
d. Aditivos
Especiales
e. CPA Aditivos
3. Concretos
a.
AgreCon (Ica y Nazca)
b. UniCon
(San Juan de Miraflores, Collique, Huachipa,
Oquendo, Cañete, Chincha, Pisco, Ica,
Huancayo, Barranca, Chancay y Huacho)
c. Hormix (Comas)
d. Concremax (Villa El Salvador)
e. Concretos
Supermix
(Arequipa, Cusco, Puno, Moquegua y Tacna)
f. CoralMix (Lima)
g. Mixercon
(Villa El Salvador, Lurin, Independencia,
Huachipa, Callao y Oquendo)
h. RinoMix (Paita, Piura)
4. Distribuidores
a.
Sodimac
b. Promart
c. ARCOSA
Entre las referencias
académicas o de enfoque técnico, les sugiero revisar:
1. Sanjuan B.,
Miguel; Chinchón Y., Servando,
Introducción a la Fabricación y Normalización del Cemento Portland
Universidad de Alicante
2. Ministerio de
la Producción, Jun-2020
Reglamento Técnico sobre Cemento Hidráulico Utilizado en Edificaciones y
Construcciones de Concreto en General
Proyecto de Reglamento D.S. R.M.175
Por su experiencia y conocimiento
del mercado, invito a comentar sobre este tema a los colegas de Fluor (Eduardo Arenas, Elisa Caballero, Carlos Arroyo, César Castillo, Manuel Rojas, Diana Monteza G. y Percy Osorio M.), Bechtel (Alfonso Uriarte G., Héctor Lopez D. y Martín Carhuattocto), AESA (Alfonso
Pasapera), Antamina (Jorge Martínez, Hugo Vilcahuaman, y Roberto Deza V.), Haug (Roberto Quispe Fuster), M3 (Milton García C.), CCM2L (Antonio Traverso C. y Marta Vergaray), El
Brocal (Percy Cristobal), Cerro
Verde (Alberto Velarde Ch.), Nexa (Miguel Aguirre), Anglo
American (Xenia Rodríguez Q. y Vanessa Aldave M.), Santo
Domingo (Javier Bohórquez), Ausenco (Marisa Paz, Johanna Pacheco G. y Roxana Vásquez); IPD (Juan Pablo De la Cruz), MDH (Freddy Matute M.), FAMESA (Víctor Huaraz C.), COSAPI (Fabrizzio Gonzales B.), SNC-Lavalin (Miguel Vargas, Juan Juárez V. y Ulises Proaño), Minsur (Julio Vilca D.),
Grupo GyM (Gian Carlo Mondragon O.),
Chinalco (Luis Segundo, Julio
Cisneros, Rafahel Ruiz R., Patrick Tweddle, Johnny Chang L. y Luis Osorio
T.), MARSA (Nazia Gutiérrez G.),
DRP (Tito León A., Carlos
Poves S., Julio Gutiérrez y Gregorio Jaime A.), DIAR Ingenieros (Sergio Moreno F.),
Consorcio PMC Talara (Miguel Salazar), Las Bambas (Paul Garcés y Yill
Portugal B.), HAGEMSA (Juan C. Calderón
T.), Interglobo (Leopoldo Denegri),
Lumina Copper (Jorge Oyague G.), así
como a Ricardo Quiroz A., Juan R. Paucar, Carlos Llacza, Juan
C. Núñez A., Michel Acuy, Oscar Ruesta A., Alberto Timoteo
R., Ruth Camavilca V., Inés Tovar F., Bárbara Flores, Hernán
Dulanto O., Víctor Alvarado y Eduardo Velásquez, y a los amigos y colegas de Ingeniería, Construcción y
Mantenimiento, como Jorge Endo (Fluor), Ricardo Redhead E. (Corporación
Petrolera), Roberto Murillo P. (SNC
Lavalin), Cesar León C. y Freddy Castillejo (Bechtel), Rafael Maza (Jacobs) y Hugo Gibaja V. (Buenaventura).
Un saludo a todos!!!
Ing. Juan Valdivia Jáuregui
