Parte 24 · Clase 231 de 830

ARQ-231 · Cemento, áridos, agua y adiciones

Parte 24 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.15.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-230, ARQ-182, ARQ-021. Sin calendario. Casos y parámetros ficticios salvo antecedentes atribuidos. Material educativo; revisión externa especializada pendiente. No es un proyecto ejecutable ni una certificación de desempeño.

Pregunta central

¿Por qué una mezcla que conserva las mismas cantidades nominales de cemento y áridos puede recibir una cantidad de agua efectiva distinta cuando cambia la humedad de los acopios?

Resultado y continuidad

ARQ-230 distinguió identidad del producto, masa seca y fronteras de comparación. Ahora aplicamos ese método a CON-MIX-01, una amasada teórica independiente de los edificios y materiales anteriores. Identificarás componentes, reconstruirás un balance de agua y explicarás qué ensayos faltarían para convertir una propuesta en una especificación. Entregarás una hoja de masas con referencias explícitas y una consulta técnica. Los valores no constituyen una dosificación recomendada ni corresponden necesariamente a un metro cúbico.

1. Cemento no significa hormigón

Conviene comenzar por la escala del objeto. El cemento es un conglomerante; la pasta reúne conglomerante y agua; el mortero incorpora árido fino; el hormigón del caso incluye también árido grueso. El producto final depende de la combinación y de su transformación, no de una propiedad aislada de uno de los sacos. La hidratación es una reacción con agua: no debe confundirse el endurecimiento con dejar que el material se seque [CON-CURE].

Una especificación necesita identificar el cemento realmente suministrado, no únicamente escribir «portland». Un cemento puede contener componentes incorporados en fábrica, mientras otras adiciones se incorporan al preparar la mezcla. Contarlas por segunda vez altera el inventario. El nombre comercial tampoco sustituye la composición declarada, la conformidad pertinente ni la identificación del lote.

Para ordenar la información, utiliza tres columnas: componente recibido, cantidad de referencia y función que se espera estudiar. Una cuarta columna conserva el documento o ensayo pendiente. La función esperada no se convierte en resultado: buscar menor permeabilidad no demuestra que una combinación concreta la haya alcanzado.

2. Adiciones y aditivos responden a preguntas diferentes

Los materiales cementicios suplementarios pueden desarrollar actividad puzolánica, hidráulica u otras contribuciones según su naturaleza. NRMCA describe estas familias y subraya que sus efectos se estudian dentro de la mezcla [CON-SCM]. No es correcto llamar inerte a toda adición ni atribuir a cualquier material molido la misma reacción.

Un aditivo químico se distingue por su formulación y función: puede modificar consistencia, aire u otras características. Su desempeño y compatibilidad no se deducen de la etiqueta «plastificante» [CON-ADMIX]. La dosis, secuencia y efectos requieren información del producto y comprobación; este capítulo no prescribe ninguna. Si se utiliza un aditivo líquido, además debe definirse cómo se contabiliza el agua que introduce. En nuestro caso no hay aditivo líquido, para que esa contribución no quede oculta.

CON-MIX-01 contiene 300 kg de cemento y 100 kg de un material suplementario ficticio. El conglomerante contabilizado suma 400 kg. Adoptamos 180 kg de agua efectiva. El cociente agua/conglomerante es 180/400 = 0,45. Dividir por 300 daría 0,60, otra relación con otro denominador. Ninguno de ambos números expresa por sí solo resistencia, durabilidad o trabajabilidad.

3. El árido también transporta agua

Para comparar masas necesitamos declarar el estado de referencia. En estado seco se excluye el agua; en estado saturado superficialmente seco, abreviado SSS, se considera llenada la porosidad absorbente de referencia, sin agua superficial adicional. El árido recibido puede estar por debajo o por encima de ese estado. El índice público TIP de NRMCA identifica precisamente la humedad de áridos como una cuestión de ajuste de mezcla [CON-TIP]; las ecuaciones siguientes se deducen aquí mediante conservación de masas.

Llamemos m₀ a la masa seca, a a la absorción de referencia y h a la humedad total. Tanto a como h se expresan en kg de agua por kg seco. Entonces:

m_SSS = m₀(1+a)

m_recibida = m₀(1+h)

La diferencia de agua respecto de SSS es m₀(h−a). Puede ser positiva o negativa. El signo negativo no representa agua de masa negativa: indica un déficit respecto de la referencia absorbida que se utiliza en el balance.

La absorción real tiene una evolución temporal. Para resolver el ejercicio suponemos que el intercambio previsto respecto de SSS se realiza completamente. Esa simplificación deberá revisarse para un material, proceso y duración reales. Tener una fórmula correcta no elimina esa condición física.

4. Caso trabajado: conservar árido seco y agua efectiva

La propuesta usa 750 kg SSS de árido fino y 1.000 kg SSS de árido grueso. Para el fino adoptamos absorción 2 % y humedad total 5 %; para el grueso, absorción 1 % y humedad total 0,5 %. Todos son datos inventados.

Primero recuperamos la cantidad seca del fino:

m₀,f = 750/1,02 = 735,294 kg.

La masa que representa esa misma cantidad de partículas en el estado recibido es 735,294×1,05 = 772,059 kg. Su aporte de agua por encima de SSS es 735,294×(0,05−0,02) = 22,059 kg.

Para el grueso obtenemos m₀,g = 1.000/1,01 = 990,099 kg. La masa recibida equivalente es 990,099×1,005 = 995,050 kg. Respecto de SSS le faltan 990,099×(0,01−0,005) = 4,950 kg de agua. Por eso su aporte libre se registra como −4,950 kg, bajo la hipótesis de intercambio del modelo.

El aporte neto es 22,059−4,950 = 17,108 kg. Para mantener 180 kg efectivos, el agua añadida separadamente resulta:

W_añadida = 180−17,108 = 162,892 kg.

No se pesan 750 y 1.000 kg de cualquier estado húmedo indistintamente: eso modificaría las cantidades de partículas que pretendíamos conservar. Tampoco se añaden siempre los mismos 180 kg sin considerar los áridos.

Figura 231. La suma del agua añadida y el aporte neto de los áridos conserva 180 kg efectivos. Los datos son una amasada teórica, no una receta de obra.

5. Comprobar el balance por otra ruta

En la referencia SSS, la masa total es 300+100+750+1.000+180 = 2.330 kg. En el estado corregido obtenemos 300+100+772,059+995,050+162,892 = 2.330,001 kg; la diferencia de una milésima proviene del redondeo. Con los valores completos la igualdad es exacta dentro del modelo.

Esta comprobación evita una confusión habitual: sumar la totalidad del agua contenida en los áridos a los 180 kg efectivos. Parte de esa agua pertenece al estado absorbido SSS. La contabilidad debe usar la misma referencia en ambos lados, no mezclar una masa SSS con una deducción formulada para masa seca.

Si se omitiera la corrección y se añadieran 180 kg a las masas húmedas equivalentes, el agua efectiva ascendería a 197,108 kg; el cociente respecto de 400 sería aproximadamente 0,4928. El incremento calculado describe el balance adoptado, no permite calcular cuánto cambiaría una resistencia. Esa relación necesita evidencia experimental y condiciones de fabricación.

6. De la composición a las preguntas de desempeño

Una curva de tamaños, una forma de partícula o una composición mineralógica no se reemplazan por la palabra «árido». El caso mantiene constantes esas características y solo estudia masas y agua. Una modificación de origen obliga a preguntar qué cambió, cómo se muestreó y qué resultados respaldan la equivalencia propuesta.

La composición tampoco determina automáticamente la facilidad de atravesar una congestión de armaduras, la estabilidad durante transporte o el acabado. Son problemas de mezcla y proceso que deben contrastarse con pruebas y criterios establecidos. A la inversa, una apariencia fluida no demuestra exceso de agua: puede haber otra formulación. El objetivo es no diagnosticar por una sola impresión.

La persona que proyecta necesita expresar prestaciones y condiciones de uso; el productor y su equipo tecnológico deben identificar la mezcla; el laboratorio informa resultados bajo métodos definidos; la inspección conserva identidad y registros. Esta distribución conceptual se ajustará a los contratos y atribuciones del proyecto. El estudiante no se convierte en dosificador habilitado por completar el balance.

7. Qué información debe sobrevivir a un cambio

Supón que llueve sobre el acopio fino. La hoja debe cambiar la humedad observada, su fecha y representatividad; no se cambia silenciosamente la absorción ni el origen de los áridos para conseguir una cifra conveniente. Una medición puntual podría no representar toda la masa utilizada. La siguiente acción es estudiar ese alcance, no fabricar decimales adicionales.

Si el agua libre calculada superara el objetivo, la respuesta no sería añadir agua negativa. El esquema de ajuste dejaría de ser suficiente y habría que revisar la propuesta con el responsable técnico. En el código, ese estado produce un error explícito para impedir que un resultado aritmético imposible se presente como instrucción operativa.

Práctica independiente

Otra amasada tiene 600 kg SSS de fino, absorción 3 % y humedad total 1 %; 900 kg SSS de grueso, absorción 1,5 % y humedad total 3,5 %. El conglomerante suma 300 kg y el agua efectiva de referencia es 135 kg. Calcula masas secas, masas recibidas equivalentes, aporte libre de cada árido y agua añadida. Comprueba la masa total por dos caminos.

Redacta además una pregunta al productor sobre la hipótesis de intercambio de agua y otra al laboratorio sobre representatividad. Explica por qué resolver el balance no permite asignar resistencia a compresión ni declarar aptitud para una exposición determinada.

Autoevaluación y enlace

Puedes avanzar cuando distingues agua total de efectiva, conservas la masa seca y explicas el signo de cada corrección. ARQ-232 utilizará esta misma amasada para estudiar volumen y rendimiento. No supondrá que pesa 2.330 kg por metro cúbico: ese volumen todavía debe calcularse bajo otras hipótesis.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Por qué una mezcla que conserva las mismas cantidades nominales de cemento y áridos puede recibir una cantidad de agua efectiva distinta cuando cambia la humedad de los acopios?

Por qué está exactamente aquí

Abre la Parte 24 porque plantea primero el problema «¿Por qué una mezcla que conserva las mismas cantidades nominales de cemento y áridos puede recibir una cantidad de agua efectiva distinta cuando cambia la humedad de los acopios?». La transición desde ARQ-230 · Trazabilidad forestal, carbono y comparación de alternativas conserva métodos de evidencia y límites, pero no traslada parámetros del bloque anterior. Establece la pregunta y el producto base que ARQ-232 · Dosificación, consistencia y resistencia: conceptos desarrollará a continuación.

• Prerrequisitos: ARQ-230, ARQ-182, ARQ-021
• Capacidad que introduce: ARQ-230 distinguió identidad del producto, masa seca y fronteras de comparación. Ahora aplicamos ese método a CON-MIX-01 , una amasada teórica independiente de los edificios y materiales anteriores. Identificarás componentes, reconstruirás un balance de agua y explicarás qué ensayos faltarían para convertir una propuesta en una especificación.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-232, ARQ-240

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-230, ARQ-182, ARQ-021"] --> B["ARQ-231 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · CON-CURE CIP 11 — Curing In-Place Concrete + CON-SCM CIP 30 — Supplementary Cementitious Materials + CON-ADMIX CIP 15…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-232, ARQ-240"]

El diagrama permite comprobar una relación que el texto lineal oculta con facilidad: esta clase recibe capacidades previas, toma decisiones apoyadas por fuentes, exige una experiencia y produce evidencia que habilita trabajo posterior. No representa un procedimiento de obra.

Resultado observable, evidencia y evaluación

1. Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de cemento, áridos, agua y adiciones.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: ARQ-230 distinguió identidad del producto, masa seca y fronteras de comparación. Ahora aplicamos ese método a CON-MIX-01 , una amasada teórica independiente de los edificios y materiales anteriores. Identificarás componentes, reconstruirás un balance de agua y explicarás qué ensayos faltarían para convertir una propuesta en una especificación.
3. Justificar una decisión de cemento, áridos, agua y adiciones mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Otra amasada tiene 600 kg SSS de fino, absorción 3 % y humedad total 1 %; 900 kg SSS de grueso, absorción 1,5 % y humedad total 3,5 %. El conglomerante suma 300 kg y el agua efectiva de referencia es 135 kg. Calcula masas secas, masas recibidas equivalentes, aporte libre de cada árido y agua añadida.

Evidencia mínima: ARQ-230 distinguió identidad del producto, masa seca y fronteras de comparación. Ahora aplicamos ese método a CON-MIX-01 , una amasada teórica independiente de los edificios y materiales anteriores. Identificarás componentes, reconstruirás un balance de agua y explicarás qué ensayos faltarían para convertir una propuesta en una especificación.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-231/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Por qué una mezcla que conserva las mismas cantidades nominales de cemento y áridos puede recibir una cantidad de agua efectiva distinta cuando cambia la humedad de los acopios?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Otra amasada tiene 600 kg SSS de fino, absorción 3 % y humedad total 1 %; 900 kg SSS de grueso, absorción 1,5 % y humedad total 3,5 %. El conglomerante suma 300 kg y el agua efectiva de referencia es 135 kg. Calcula masas secas, masas recibidas equivalentes, aporte libre de cada árido y agua añadida.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-232.
• Puedes avanzar cuando distingues agua total de efectiva, conservas la masa seca y explicas el signo de cada corrección. ARQ-232 utilizará esta misma amasada para estudiar volumen y rendimiento.

La rúbrica común complementa estos criterios; no los reemplaza. Una entrega puede superar un promedio y continuar pendiente si oculta una condición crítica.

Trazabilidad de las decisiones

La tabla permite auditar las relaciones; la explicación, el caso y la práctica de la clase siguen siendo la documentación principal.

Autoevaluación, recuperación y continuidad

Errores diagnósticos

Antes de avanzar, comprueba si puedes reconstruir cada resultado sin mirar la solución, señalar qué evidencia lo sostiene y nombrar una condición que obligaría a revisar tu decisión. Conserva la primera versión, la objeción recibida y la revisión.

Conexión siguiente: La continuidad inmediata es ARQ-232 · Dosificación, consistencia y resistencia: conceptos; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los casos, ecuaciones aplicadas, datos, dibujos y soluciones del ejercicio son elaboraciones del programa. Las fuentes respaldan los conceptos señalados, no los parámetros ficticios. Las referencias nuevas se consultaron el 22 de septiembre de 2026; las heredadas conservan su alcance. No se declara lectura íntegra cuando el acceso fue parcial.

[CON-CURE] CIP 11 — Curing In-Place Concrete

National Ready Mixed Concrete Association. https://www.nrmca.org/wp-content/uploads/2021/01/11pr.pdf

Consulta: PDF de dos páginas; objetivo de curado y relación entre humedad, temperatura e hidratación. Apoyo: Curar no es secar; las condiciones de la pieza intervienen en el desarrollo de propiedades. Límite: Referencia educativa estadounidense; no se trasladan dosificaciones, umbrales ni requisitos de aceptación a Chile. Casos numéricos originales; no se reproduce el documento.

[CON-SCM] CIP 30 — Supplementary Cementitious Materials

National Ready Mixed Concrete Association. https://www.nrmca.org/wp-content/uploads/2021/01/30pr.pdf

Consulta: PDF de dos páginas; descripción de familias y efectos dependientes de la mezcla. Apoyo: Distinguir materiales cementicios suplementarios, actividad puzolánica e hidráulica y evaluación de la mezcla. Límite: Referencia educativa estadounidense; no se trasladan dosificaciones, umbrales ni requisitos de aceptación a Chile. Casos numéricos originales; no se reproduce el documento.

[CON-ADMIX] CIP 15 — Chemical Admixtures for Concrete

National Ready Mixed Concrete Association. https://www.nrmca.org/wp-content/uploads/2021/01/15pr.pdf

Consulta: PDF de dos páginas; definición y funciones generales. Apoyo: Distinguir aditivo químico de adición mineral; cambios de consistencia, aire y tiempos no equivalen a resistencia verificada. Límite: Referencia educativa estadounidense; no se trasladan dosificaciones, umbrales ni requisitos de aceptación a Chile. Casos numéricos originales; no se reproduce el documento.

[CON-TIP] Technology in Practice — índice de TIP 6, 10, 17 y 26

National Ready Mixed Concrete Association. https://www.nrmca.org/association-resources/research-and-engineering/technology-in-practice-tip/

Consulta: Índice y resúmenes públicos de temas; no se obtuvo el texto completo de los TIP comerciales. Apoyo: Identificar humedad de áridos, calidad de agua y evaluación de materiales como preguntas separadas de producción. Límite: La página es un localizador, no soporte de cláusulas ni lectura del TIP 6 íntegro. Las ecuaciones de balance se derivan en el curso.