EXAMEN PARCIAL DE TECNOLOGIA DEL CONCRETO
PRODUCCIÓN DEL CONCRETO EN OBRA
PRODUCCIÓN DEL CONCRETO EN OBRA
PROCESO DE ELABORACIÓN DEL CONCRETO EN OBRA
La preparación de concretos es una responsabilidad de gran importancia a la cual los ingenieros civiles, arquitectos y constructores se deben enfrentar permanentemente en el desarrollo de su profesión.
Es muy importante la aplicación de este documento en el que se dan algunas recomendaciones generales que permitan tener un sistema de producción de concretos en obra: durables, resistentes y económicos.
PRODUCCIÓN DE MEZCLAS EN OBRA
En la medida en que el lugar de producción de concreto esté limpio, ordenado y bien planeado, se pueden esperar mejores resultados en rendimientos de materiales, eficiencias de mezclado y, por supuesto, resultados en una mejor calidad de los concretos. La distribución de la planta de mezclas debe procurar el mínimo de desplazamientos desde la fuente de materias primas hasta el lugar de producción y desde el lugar de producción hasta el lugar de colocación.
MEZCLADO
Es conveniente que cada material (cemento, arena y triturado) tenga su báscula para el pesaje y no compartir una báscula, pues los constantes cambios del indicador de peso, debido a las diferentes dosificaciones de cada material, generan una mayor cantidad de errores, entorpecen el proceso y producen una rápida des calibración de la báscula.
TIPOS DE MEZCLADORAS
Mezcladoras horizontales de espirales opuestas: Este tipo de mezcladora, utiliza un sistema de espirales opuesto, como su nombre lo indica, para imprimir el producto en un constante movimiento con efecto tridimensional. Este tipo de maquinaria es utilizado para mezclar toda clase de materiales polvorientos, pastosos, líquidos o granulados, y gracias a su mecanismo la homogenización se consigue de una manera muy práctica en poco tiempo de preparación, y una consistencia ideal, debido a que mezcla por contracorriente en forma rápida y eficaz. Estas máquinas tienen una accesibilidad muy práctica también, debido a su fácil desmontaje para una limpieza favorable y rápida instalación.
Mezcladoras de alta turbulencia Este tipo de maquinaria es muy efectivo al tratar con elementos de tipo granulados, pastas de baja densidad y polvos secos, ya que en estos casos se emplea el proceso con el fin de conseguir una mezcla perfecta, pero en un tiempo estimado corto, sin la necesidad de rotura de partículas. El funcionamiento de este tipo de mezcladora es a través de un eje que empeña un movimiento giratorio de alta velocidad, en conjunto de unos brazos radiales que concluyen en puntas de pala de arado.
Mezcladoras biónicas: Este tipo de maquinaria para mezclado, utiliza elementos sólidos y
granulados para generar un producto homogenizado, los cuales se introducen por una de las bocas con la maquina parada, esta utiliza un tambor giratorio que realiza el mezclado. Es utilizado esencialmente en ámbitos industriales de productos químicos, plásticos o farmacéuticas
Mezcladora de concreto JS2000: La mezcladora de concreto JS2000 es usada en fábricas de componentes pre-fabricados, construcciones industriales y civiles tales como irrigación, vías, puentes y otros más. Puede ser usado para mezclar todo tipo de materiales, tales como concreto duro, concreto líquido, agregados de concreto liviano, etc.
Presenta una estructura razonable y ofrece calidad de mezcla, ahorro de tiempo, bajo consumo, bajo ruido y otras características.
MEZCLADORA LA TOLVA Y LA DE TROMPO:
La de tolva, que permite alimentar la piedra y la arena con buggies.
La de trompo, en la que los componentes ingresan a la mezcladora levantándolos a la altura de la boca de entrada. Por esta razón, la producción de concreto con esta máquina se vuelve más lenta.
CENTRALES DE DOSIFICACIÓN Y MEZCLADO DE AGUA CON NUEVO SISTEMA DE CONTROL DE IMPULSOS
q Se trata de centrales de dosificación y mezclado que permiten dosificar el agua de recogida y mezclar el agua de entrada con el fin de obtener la cantidad de agua pedida a la temperatura deseada.
q El mezclado del agua se puede obtener mediante un mezclador termostático con regulación manual, o mediante un sistema de impulsos
Mezclado estacionario Planta dosificadora y mezcladora: Mezcladoras estacionarias – mezcladoras en obra como las mezcladoras en central de concreto premezclado – Usadas para el mezclado completo o para mezclado corto.
Tipos de mezcladoras ― hasta 9 m3 – Basculante o fijo – tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta
Tiempo para el mezclado completo – Mínimo 1 minuto para hasta 1 m3 o menor capacidad, más 15 segundos para cada m3 adicional o una fracción del m3.
CAMIONES MEZCLADORES
Además de las maquinas industriales, de las personales, existen también otras maquinarias útiles, como el camión de mezclado, el cual se utiliza por ejemplo en construcciones de las estructuras edilicias de la ciudad, realizadas por el municipio. Estas maquinarias tienen diferentes variedades de tamaño y funcionamiento del mezclado, también se ven constantemente en desarrollo, con lo cual, se busca mejorar constantemente su rendimiento.
CAMIONES HORMIGONERA
Estos camiones cuentan con una gran espiral rotatoria, espiral de cuchillas que siempre mantienen el hormigón n movimiento, en la parte trasera del camión. Estas mezcladoras de transporte son muy populares porque en realidad la mezcla de concreto, en su camino a su obra, continuar haciendo el trabajo mientras está en uso.
ü Además de eso, hay poco esfuerzo que se requiere de trabajadores con el fin de hacer este trabajo. Los constructores sólo tienen que contratar a una persona para operar el camión y que esa persona debería ser capaz de volcar el hormigón húmedo en cualquier lugar que él necesita.
EL MIXER
Es un vehículo mezclador y transportador de concreto fresco que consta de una tolva rotatoria a velocidad variable de forma ovalada ubicada en la parte posterior del vehículo. La tolva consta de aspas helicoidales dobles de paso corto ubicadas en la parte lateral de la tolva., estas están construidas con la misma chapa utilizada en la fabricación del tambor.
El camión mezclador es usado en los siguientes casos: • Despachos de concreto a obras cercanas
• Corto tiempo de descarga • Concretos de alta resistencia
• Facilidad para cualquier tipo de concreto
Concreto Premezclado: Se llama así al concreto que se prepara en una planta dosificadora o en una planta con mezclador central y que se transporta y suministra directamente a la obra en camiones pre mezcladores, en estado fresco.
El concreto premezclado es uno de los materiales más versátiles en la industria de la construcción hoy en día. Las grandes obras de arquitectura como puentes, edificios altos y
represas requieren de los más altos estándares de ingeniería.
Con la ayuda de aditivos, el concreto es capaz de satisfacer dichos estándares, nuevas
tecnologías como concreto de alta resistencia, concreto permeable, concreto auto-consolidable, y la aplicación de color y textura han aumentado el atractivo del concreto como material de construcción.
Aplicable a todos los tipos de concreto premezclado, del básico al de muy alta resistencia, nuestro amplio rango de aditivos mejoran la retención de asentamiento, la colocación, bombeo, acabado, apariencia y en general, las características de desempeño como se requiera.
NORMA VIGENTE
Existe una norma para el premezclado tradicional, la NTP 339.114, en esta norma
se estipulan las condiciones que deben cumplir los materiales que se van a usar
para el concreto refiriéndose a sus normas técnicas, requisitos para la calidad del
concreto, tolerancias en el asentamiento, características generales de las plantas
de dosificación y los tipos de mezc
TEMA2
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
INTRODUCCIÓN
El concreto es la mezcla del cemento, agregados inertes (arena y grava) y agua, la cual se endurece después de cierto tiempo formando una piedra artificial. Los elementos activos del concreto son el agua y el cemento de los cuales ocurre una reacción química que después de fraguar alcanza un estado de gran solidez, y los elementos inertes, que son la arena y la grava cuya función es formar el esqueleto de la mezcla, ocupando un gran porcentaje del volumen final del producto, abaratandolo y disminuyendo los efectos de la reacción química de la lechada. Este material de construcción es el mas extensamente utilizado por varias razones, primero, porque posee una gran resistencia a la acción del agua sin sufrir un serio deterioro, además de que puede ser moldeado para dar una gran variedad de formas y tamaños gracias a la trabajabilidad de la mezcla, siendo este de gran popularidad entre los ingenieros civiles por su pronta disponibilidad en las obras y su bajo costo.
CONCRETO
DEFINICIÓN:
El concreto es el producto resultante de la mezcla de un
aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua)
que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores
piedras naturales.
El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la parte pura
cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la cantidad de
agua utilizada.
Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos inertes y
rellenando los huecos de loa áridos, confieren al concreto sus características:
De resistencias mecánicas.
De contracción
CUALIDADES DEL CONCRETO FRESCO:
CONSISTENCIA: La facilidad con que un concreto fresco se deforma nos da idea de su consistencia. Los factores más importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, la granulometría y la forma y tamaño de sus áridos.
DOCILIDAD: La docilidad puede considerarse como la aptitud de un concreto para ser empleado en una obra determinada; para que un concreto tenga docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada, así, cada obra tiene un concepto de docilidad, según sus medidas y características.
DENSIDAD: Es un factor muy importante a tener en cuenta para la uniformidad del concreto pues el peso varía según la granulometría, y humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el asentamiento.
PRINCIPALES PROPIEDADES DEL CONCRETO:
Podemos mencionar como principales propiedades del concreto fresco:
Trabajabilidad Consistencia Compacidad Segregación Exudación Contracción Peso unitario Contenido de aire
En el estado endurecido el concreto presenta las siguientes propiedades:
Resistencia mecánica
Durabilidad
Impermeabilidad
Estabilidad volumétricaElasticidad RESEÑA HISTÓRICA:
Antigua roma: Cal, ceniza volcánica, piedra, barras metálicas.
1825: El primer concreto moderno producido en América se utiliza en la construcción del canal de Erie, se utilizo cemento de cal hidráulica. Nueva york
1914: El Canal de Panamá fue abierto después de décadas de construcción. Ofrece tres pares de exclusas de concreto con suelos tan gruesos como 20 pies y las paredes tan gruesas como 60 pies en el fondo.
1993: Museo JFK, Boston El museo por sí mismo es una estructura dramáticamente angular de cristal verde y concreto blanco que se aprovecha del inclinado terreno costero con dramáticas vistas del mar y de la ciudad.
ANTECEDENTES EN EL PERÚ:
La historia del concreto está muy ligada con la historia del cemento, para ser más específicos con el material cementante, que desde tiempos remotos ha servido para dar mayor resistencia, ante
los agentes de intemperismo, a la construcción de viviendas, templos, palacios, etc. y por ende a una mayor comodidad social. Por ejemplo en la cultura Egipcia se utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia cementosa, para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus construcciones. Pero en el Perú a diferencia de estas culturas y a pesar de los grandes conocimientos incaicos sobre astronomía, trazado y construcción de canales de irrigación, edificaciones de piedra y adobe, etc. “No existen evidencias del empleo de ningún material cementantes este periodo que se caracterizo por un desarrollo notable del empleo de la piedra sin el elementos ligantes de unión entre piezas”
Los materiales aglomerantes o cementantes en el Perú datan del siglo XVI, en la Colonia, en la que los españoles implantan los conocimientos técnicos europeos a Lima. Y a medida que el auge y la riqueza del virreinato del Perú crecen también lo hacen en gran medida las edificaciones y el ornato de las ciudades, motivando el empleo de materiales y técnicas más elaboradas, como lo indica el siguiente párrafo:
"en las construcciones coloniales, generalmente de dos pisos, los cimientos eran de piedra grande de río amarradas y con mezcla de cal y arena lo que se denominaba el calicanto”
CEMENTO
La pasta de cemento puede ser definida como el resultado de la reacción química del cemento con el agua durante el proceso de hidratación, comprende cuatro elementos fundamentales: • El gel, nombre con el que se denomina al producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento.
• Los poros incluidos en ella. • El cemento hidratado, si lo hay.
• Los cristales de Hidróxido de calcio, o cal libre que pueden haberse formado durante la hidratación del cemento.
PROPIEDADES GENERALES DEL CEMENTO:
•Buena resistencia al ataque químico.
•Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.
•Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna.
•Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico
TIPO I: cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales normal es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.(Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales).
TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas, presas) de moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado. (Puentes, tuberías de concreto).
TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible.
TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas)
TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos (Plataforma marina) Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras. TIPO I: cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas, presas)
TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas)
TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos (Plataforma marina)
CEMENTO PORTLAND
El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción y es utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón (llamado concreto en Hispanoamérica). Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes. Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, en el condado de Dorset.
FABRICACIÓN:
Preparación de la mezcla de las materias primas: Las materias primas para la producción del portland son minerales que contienen: óxido de calcio (44 %), óxido de silicio (14,5 %), óxido de aluminio (3,5 %), óxidos de hierro (3 %) óxido de manganeso (1,6 %).
Producción del clinker: Se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C. Se compone aproximadamente de:
40-60 % de silicato tricálcico, 20-30 % silicato dicálcico, 7-14 % aluminato tricálcico,
5-12 % ferritoaluminato tetracálcico
Preparación del cemento. El cemento obtenido tiene una composición del tipo: 64 % óxido de calcio 21 % óxido de silicio 5,5 % óxido de aluminio 4,5 % óxidos de hierro 2,4 % óxido de magnesio 1,6 % sulfatos
1 % otros materiales, entre los cuales principalmente agua.
PRODUCCIÓN DE CEMENTO POR EMPRESA
Las empresas cementeras en Perú, producen los siguientes tipos de cemento: Cemento Andino S.A.
Cemento Portland Tipo I Cemento Portland Tipo II Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo I (PM) Cementos Lima S.A.
Cemento Portland Tipo I; Marca "Sol"
Cemento Portland Tipo IP - Marca "Super Cemento Atlas" Cementos Pacasmayo S.A.A.
Cemento Portland Tipo I Cemento Portland Tipo II
Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo IP Cemento Portland MS-ASTM C-1157 Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co Cementos Selva S.A.
Cemento Portland Tipo I Cemento Portland Tipo II Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo IP Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co Cemento Sur S.A.
Cemento Portland Tipo I - Marca "Rumi"
Cemento Portland Puzolánico Tipo IPM - Marca "Inti" Cemento Portland Tipo II*
Cemento Portland Tipo V* Yura S.A.
Cemento Portland Tipo I Cemento Portland Tipo IP Cemento Portland Tipo IPM
NORMA TÉCNICA NTP 334.090 PERUANA
Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las
ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.
La presente NTP se aplica a los siguientes tipos de cemento adicionado que generalmente son concebidos para el uso indicado.
5.1.1 Cementos Portland adicionados para construcción de concreto en general. 5.1.1.1 Tipo IS: Cemento Portland con escoria de alto horno.
5.1.1.3 Tipo IL: cemento Portland – caliza
5.1.1.4 Tipo I(PM): Cemento Portland puzolánico modificado. 5.1.1.5 Tipo IT: Cemento adicionado ternario.
5.1.1.6 Tipo ICo: Cemento Portland compuesto.
PROPIEDADES ESPECIALES
Cuando se solicite, se debe especificar moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación, o ambos, agregando el sufijo (MS) o (MH), respectivamente, al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1.
Cuando se solicite por el comprador de alta resistencia a los sulfatos, se debe especificar agregando el sufijo (HS) al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1.
Cuando se solicite por el comprador se debe especificar bajo calor de hidratación, agregando el sufijo (LH), al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1.
TEMA3
EL AGUA DE MEZCLA
EL AGUA DE MEZCLA
El agua de mezcla cumple dos funciones muy importantes, permitir la hidratación del cemento y hacer la mezcla manejable. De toda el agua que se emplea en la preparación de un mortero o un concreto, parte hidrata el cemento, el resto no presenta ninguna alteración y con el tiempo se evapora; como ocupaba un espacio dentro de la mezcla, al evaporarse deja vacíos los cuales disminuyen la resistencia y la durabilidad del mortero o del hormigón. La cantidad de agua que requiere el cemento para su hidratación se encuentra alrededor del 25% al 30% de la masa del cemento, pero con esta cantidad la mezcla no es manejable, para que la mezcla empiece a dejarse trabajar, se requiere como mínimo una cantidad de agua del orden del 40% de la masa del cemento, por lo tanto, de acuerdo con lo anterior como una regla práctica, se debe colocar la menor cantidad de agua en la mezcla, pero teniendo en cuenta que el mortero o el hormigón queden trabajables.
se considera que el agua es adecuada para producir mortero u hormigón si su composición química indica que es apta para el consumo humano, sin importar si ha tenido un tratamiento preliminar o no; es decir, casi cualquier agua natural que pueda beberse y que no tenga sabor u olor notable sirve para mezclar el mortero o el concreto. Sin embargo, el agua que sirve para preparar estas mezclas, puede no servir para beberla.
El agua puede extraerse de fuentes naturales cuando no se tienen redes de acueducto y puede contener elementos orgánicos indeseables o un alto contenido inaceptable de sales inorgánicas. Las aguas superficiales en particular, a menudo contienen materia en suspensión tales como: aceite, arcilla, sedimentos, hojas y otros desechos vegetales; lo cual puede hacerla inadecuada para emplearla sin tratamiento físico preliminar, como filtración o sedimentación para permitir que dicha materia en suspensión se elimine.
IMPUREZAS ORGÁNICAS:
Las sustancias orgánicas contenidas en aguas naturales, afectan considerablemente el tiempo de fraguado inicial del cemento y la resistencia última del hormigón.
Las aguas que tengan un color oscuro, un olor pronunciado, o aquellas en las cuales sean visibles lamas de algas en formación de color verde o café, deben ensayarse. Se debe tener especial cuidado con los altos contenidos de azúcar en el agua por que pueden ocasionar retardo en el fraguado.
IMPUREZAS INORGÁNICAS:
Los límites permisibles para contenidos inorgánicos son algo amplios, pero en algunas partes, éstos pueden presentarse en cantidades suficientes para causar un deterioro gradual del hormigón. La información disponible respecto al efecto de los sólidos disueltos en la resistencia y durabilidad del hormigón es insuficiente para poder establecer unos límites numéricos con base en un sistema comprensible, pero se puede proporcionar una guía sobre niveles permisibles de ciertas impurezas.
Los mayores iones que se presentan usualmente en aguas naturales son calcio,magnesio, sodio, potasio, bicarbonato, sulfato, cloruro, nitrato, y menos frecuente carbonato. Las aguas que contengan un total combinado de estos iones comunes que no sea mayor de 2 g/l (2000ppm), son generalmente adecuadas como agua de mezcla.
Se considera que el agua no tendrá efecto significativo en las características de fraguado y de resistencia del mortero u hormigón, si cuando se ensaya como se especifica en las normas NTC 118 y 220 respectivamente, presenta lo siguiente:
Tiempo de fraguado: Los tiempos de fraguado inicial del cemento, determinados a partir del agua de ensayo y del agua testigo, no deben diferir en más de 30 min.
Resistencia a la compresión: El promedio de la resistencia a la compresión de los cubos de mortero hechos con agua de ensayo, evaluada a 7 días y 28 días, deberá ser mayor o igual al 90% de la resistencia promedio de los cubos de mortero hechos con el agua testigo.
MUESTREO
Se debe tomar una muestra de agua no inferior a 5 l por un representante competente de las partes interesadas. La muestra debe ser representativa del agua que se esté empleando en la elaboración del mortero u hormigón. La muestra no debe recibir ningún tratamiento, adicional al contemplado por el suministro en volumen, antes de ser usada en el hormigón. La muestra debe almacenarse en un recipiente limpio previamente lavado con agua similar.
La norma NTC 229 puede servir de guía sobre los métodos de muestreo. Puede reemplazarse el uso de colectores de muestras sofisticados por cualquier recipiente adecuado, ya que los primeros no son esenciales.
ALTERNATIVAS DE EMPLEO DE AGUA DE MAR
El agua de mar no es adecuada para producir concreto reforzado con acero y no deberá usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosión del esfuerzo, particularmente en ambientes cálidos y húmedos.
El agua de mar que se utiliza para producir concreto, también tiende a causar eflorescencia y humedad en superficies de concreto expuestas al aire y al agua.
AGUAS ÁCIDAS
En general, el agua de mezclado que contiene ácidos clorhídrico,sulfúrico y otros ácidos inorgánicos comunes en concentraciones inferiores a 10,000 ppm no tiene un efecto adverso en la resistencia. Las aguas acidas con valores pH menores que 3.0 pueden ocasionar problemas de manejo y se deben evitar en la medida de lo posible.
AGUAS ALCALINAS
Las aguas con concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5%el peso del cemento, no afecta en gran medida a la resistencia del concreto toda vez que no ocasionen un fraguado rápido. Sin embargo, mayores concentraciones pueden reducir la resistencia del concreto.
El hidróxido de potasio en concentraciones menores a 1.2% por peso de cemento tiene poco efecto en la resistencia del concreto desarrollada por ciertos cementos, pero la misma concentración al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 días.
AGUA DE ENJUAGUE
La Agencia de Protección Ambiental y las agencias estatales de los EEUU prohíben descargar en las vías fluviales, aguas de enjuague no tratadas que han sido utilizadas para aprovechar la arena y la grava de concretos regresados o para lavar las mezcladoras.
AGUAS INDUSTRIALES
La mayor parte de las aguas que llevan desperdicios industriales tienen menos de 4,000 ppm de sólidos totales. Cuando se hace uso de esta agua como aguas de mezclado para el concreto, la reducción en la resistencia a la compresión generalmente no es mayor que del 10% al 15%.
TEMA4
LOS ADITIVOS PARA CONCRETO
En la actualidad gracias al progreso de la industria química y recientemente la
nanotecnología, los aditivos han sido incorporadas al concreto, y actualmente
podemos encontrar un sinnúmero de productos en el mercado que satisfacen la
gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto.
El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada
elección del producto apropiado.
Se ha progresado mucho en este campo y es conveniente que se informen ya que
la eficacia depende en gran parte de esto.
ANTECEDENTES:
Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo.
La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.
El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naftaleno formaldehido, que fue utilizado en 1930 para actuar como dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registro una patente de los EE.UU. no se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.
DEFINICIÓN:
•Son materiales diferentes del agua, de los agregados y del cemento
•Se agregan en pequeñas cantidades a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado •Interactuando con el sistema hidratante-cementante
•Modifican una o más de las propiedades del concreto o mortero fresco, fraguando, endureciéndose y endurecido.
COMPOSICIÓN. Agregados 75% , aglomerante 15%, aditivo 4% aire 3%.
•Los aditivos son productos que se adicionan en pequeña proporción al concreto durante el mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento, con el propósito de producir una modificación en algunas de sus propiedades originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada
•No se consideran como aditivos los suplementos del cemento como escorias, puzolanas naturales o humo de sílice, ni las fibras empleadas como refuerzo, los cuales pueden ser constituyentes del cemento, mortero o concreto.
Las razones principales para el uso de aditivos son: 1. Reducción del costo de la construcción de concreto
2. Obtención de ciertas propiedades en el concreto de manera más efectiva que por otros medios
3. Asegurar la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colocación y curado
4. Superación de ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado.
•A pesar de estas consideraciones, se debe observar que ningún aditivo de cualquier tipo o en cualquier cantidad se le puede considerar como un sustituto de las buenas prácticas de construcción.
cementante; contenido de agua; forma, granulometría y proporción de los agregados; tiempo de mezclado y temperatura del concreto.
RAZONES DE EMPLEO: En el concreto fresco:
· Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua. · Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad. · Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.
· Crear una ligera expansión.
· Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación. · Reducir la segregación.
· Facilitar el bombeo.
· Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento. En el concreto endurecido:
· Disminuir el calor de hidratación. · Desarrollo inicial de resistencia.
· Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. · Incrementar la durabilidad del concreto.
· Disminuir el flujo capilar del agua.
· Disminuir la permeabilidad de los líquidos.
· Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. · Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.
Los aditivos se pueden clasificar según sus funciones en: 1. Aditivos incorporadores de aire (inclusores de aire) 2. Aditivos reductores de agua
3. Plastificantes (fluidificantes) 4. Aditivos aceleradores (acelerantes) 5. Aditivos retardadores (retardantes) 6. Aditivos de control de la hidratación 7. Inhibidores de corrosión
8. Reductores de contracción
9. Inhibidores de reacción álcali-agregado 10. Aditivos colorantes
11. Aditivos diversos, tales como: - para mejorar la trabajabilidad - para mejorar la adherencia
- a prueba de humedad - impermeabilizantes - para lechadas - formadores de gas - anti-deslave - auxiliares de bombeo - expansor - germicida
NORMALIZACIÓN
Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado.
Clasificación de los aditivos:Según la norma técnica ASTM-C494 es: •Tipo A Reductor de agua
•Tipo B Retardante
•Tipo C Acelerante de fraguado inicial •Tipo C2 Acelerante de resistencia •Tipo D Reductor de agua y retardante •Tipo E Reductor de agua y acelerante •Tipo F Reductor de agua de alto rango
•Tipo G Reductor de agua de alto rango y retardante •Tipo F2 Superplastificante
•Tipo G2 Superplastificante y retardante •Tipo AA Inclusor de aire
NMX-C-255-ONNCCE-2005 Según el comité 212 del ACI
Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso:
a) Aditivos acelerantes.
b) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado. c) Aditivos para inyecciones.
d) Aditivos incorporadores de aire. e) Aditivos extractores de aire.
f) Aditivos formadores de gas.
g) Aditivos productores de expansión o expansivos. h) Aditivos minerales finamente molidos.
i) Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad. j) Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).
k) Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.
l) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas. m) Aditivos floculadores.
n) Aditivos colorantes.
TIPO A REDUCTOR DE AGUA o plastificantes
•Funciona por efecto de la dispersión de las partículas de cemento, se traduce en mayores resistencias con la misma cantidad de cemento o importantes ahorros de cemento para las mismas resistencias.
•Dosis: 200 ml o 450 ml por cada 100 kg de material cementante
•Usos: mejoran la bombeabilidad, reducen el requisito de agua de una mezcla. Características y beneficios
En estado plástico:
•Reduce el contenido de agua de mezcla por lo menos en 5 %. •Mejora la trabajabilidad.
•Mejora la cohesión.
•Reduce la tendencia a la segregación y al sangrado. En estado endurecido:
•Aumenta la resistencia a la compresión axial y a la flexión. •Mejora la adherencia al acero de refuerzo.
•Reduce la tendencia al agrietamiento.
TIPO B RETARDANTE DE FRAGUADO
•Actúa en el concreto como agente de fraguado extendido de forma controlada. Se dosifica para lograr un fraguado extendido, de hasta 30 horas.
TIPO C ACELERANTE DE FRAGUADO
•El aditivo actúa mediante una reacción química con el cemento, acelerando el tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión axial a temprana edad. Estos aditivos son compatibles con agentes inclusores de aire, ciertos aditivos superplastificantes y ciertos aditivos reductores de agua convencionales.
•Dosis: 500 ml a 2000 ml por cada 100 kg de material cementante
•Uso: cuando se requiere de fraguado rápido y altas resistencias tempranas( por ejemplo en la profundización de pozos) , cuando se requiere la reutilización rápida de moles , cuando el colado del concreto tenga lugar bajo las condiciones muy frias.
PRINCIPALES APLICACIONES
•Colocación de concreto en climas fríos. •Concreto convencional y estructural. •Concretos para fabricación de tubos.
Para la fabricación de elementos prefabricados, postensados o pretensados, el aditivos acelerante deberá estar exento de cloruros.
características y beneficios:
•Reduce el tiempo de fraguado inicial una hora aproximadamente •Mejora la trabajabilidad y produce un concreto más denso. •Minimiza el sangrado y la segregación.
•Mejora el desarrollo de resistencia a la compresión a edades tempranas.
•Acción físico-química con el cemento, favoreciendo la hidratación de las partículas de éste, reduciendo el agua de la mezcla y plastificando la masa del concreto.
•El uso del aditivo reductor de agua y retardante, provee al concreto de una plasticidad y fluidez adecuada mejorando las características del concreto tanto en estado plástico como endurecido. •Dosis: 150 ml y 500 ml por cada 100 kg de material cementante.
Principales aplicaciones
•Concreto colocado en climas cálidos.
•Concreto que se transporta a distancias largas.
•Concreto que requiere alta trabajabilidad: bombeo y colados en estructuras estrechas. •El aditivo se puede utilizar como reductor de agua y retardante y como fluidificante. Características y aplicaciones
•Reduce la cantidad de agua de mezcla por lo menos en 5 %. •Retarda el tiempo de fraguado inicial por lo menos una hora
• Aumenta la resistencia a la compresión axial por lo menos en 110% a 28 días. •Facilita el bombeo del concreto.
•Aumenta la durabilidad.
TIPO E REDUCTOR DE AGUA Y ACELERANTE
•Resulta de la combinación de compuestos acelerantes y reductores de agua. Mejora las propiedades plásticas y de endurecimiento del concreto tales como la trabajabilidad, resistencia a la compresión y a la flexión.
Principales aplicaciones
•Colocación de concreto en clima frío. •Concreto estructural.
• Bloques de concreto.
•Fabricación de tubos de concreto y muchos elementos prefabricados. Características y beneficios
•Reduce el tiempo de fraguado inicial
•Desarrolla alta resistencia a edad temprana, por lo que permite un tiempo más corto para descimbra.
•Aumenta la densidad del concreto. .Minimiza la tendencia al sangrado
TIPO F REDUCTOR DE AGUA DE ALTO
•Se recomienda para concreto pretensado o postensado. Es también muy compatible con agentes inclusores de aire, impermeabilizantes integrales y muchos otros aditivos. Sin embargo, cada material debe ser agregado al concreto por separado.
TIPO G REDUCTOR DE AGUA DE ALTO RANGO Y
RETARDANTE
•Para concretos de alta trbajabilidad (bombeo,estructuras estrechas o armado muy denso) •Formulado específicamente para extender el tiempo de trabajabilidad del concreto fluido a temperaturas de hasta 54º C.
Características y beneficios
•Este sistema de espacios de aire protege al concreto contra el daño que causan los ciclos de congelamiento y descongelamiento.
•El concreto se vuelve más resistente a las sales deshielantes, al ataque de sulfatos y al agua corrosiva. Reduce la segregación.
ADICIONES PARA CONCRETO
•Para reducir la permeabilidad en todo tipo de concreto expuesto al agua, principalmente en cimentaciones, tanques de almacenamiento de agua, sistemas de alcantarilladado, canales, losas, etc.
POLVO DE MICROSÍLICA DENSIFICADA
Es una adición que aumenta la resistencia y la durabilidad.
El microsílice superfino llena los espacios entre las partículas de cemento, creando un concreto muy denso y menos permeable.
Desarrolla alta resistencia temprana y alta resistencia final.
FIBRAS DE POLIPROPILENO Y ACERO
•Refuerzo secundario
•Su principal objetivo es minimizar el agrietamiento por contracción plástica Monofilamentos que se dispersan.
PERLITA DE UNICEL
•Utilizada para producir concretos ligeros Se deberá asegurar una adecuada mezcla ya que la perlita tiende a flotar.
ALMACENAMIENTO:
Los aditivos deberán transportarse y almacenarse de forma que su calidad no resulte afectada por influencias físicas o químicas
El almacenamiento se debe realizar en envases bien cerrados , en lugares secos , frescos y bajo techo. Para todos los casos deben seguirse las direcciones de almacenamiento que indique el fabricante
Ciertos aditivos se embarcan en forma de polvo para ser disueltos en agua antes de su adición al concreto. En esos casos , solo deben mezclarse en tanques de almacenamiento para tener la seguridad de que se adicionan todos los componentes del aditivo para cada amasado.
TEMA5
DURABILIDAD DEL CONCRETO
1. INTRODUCCIÓN
Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias prácticas y el avance de la investigación en este campo han demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable.
En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas.
Quienes han tenido la oportunidad de laborar en las diferentes regiones de nuestro país, habrán podido comprobar la repetición sistemática de errores conceptuales y prácticas constructivas inadecuadas en lo que a tecnología del concreto y durabilidad se refiere, por el concepto equivocado de que el concreto es un material “noble” que puede asimilar nuestras deficiencias, y que es antieconómico trabajar con los avances de la técnica moderna.
En el desarrollo de este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan una mejor aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de nuestros recursos materiales y humanos.
2. CONCEPTO DE DURABILIDAD
El ACI define la durabilidad del concreto, como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, la abrasión, o cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzca deterioro del concreto.
La conclusión primordial que se desprende de la definición anterior, es que la durabilidad no es un concepto absoluto que dependa solo del diseño de mezcla, sino que está en función del ambiente de exposición y las condiciones de trabajo a las cuales lo sometamos.
3. PASOS PARA ALCANZAR UNA ADECUADA DURABILIDAD
Para alcanzar una adecuada durabilidad, se deben seguir algunos pasos:
Elección de materiales: El concreto difícilmente será durable, si sus materiales constituyentes (agua, agregados, cemento, aditivos y/o adiciones); no son los más adecuados o no cumplen con las especificaciones.
Dosificación: La resistencia de un concreto, no es por sí sola, una medida de durabilidad. Es importante diseñar la mezcla de forma adecuada, considerando las características de los materiales que se tienen (agregados, cemento); así como las condiciones ambientales a las que estará sometida la estructura.
Fabricación y puesta en la obra: Es importante seguir algunas recomendaciones básicas para garantizar la durabilidad del concreto:
Mezclado durante el tiempo suficiente, para obtener un material homogéneo.
Transporte que mantenga la homogeneidad, evite la segregación, y principio de endurecimiento.
Colocación correcta de las armaduras, utilizando elementos separadores para garantizar que en cualquier circunstancia, van a respetarse los recubrimientos mínimos, especificados en el proyecto.
Vertido correcto del concreto, que impida su segregación.
Empleo del concreto con la consistencia que permita rellenar perfectamente todas las partes de la pieza colocada.
Evitar la mala práctica de añadir agua para que el concreto “corra”; si fuese necesario utilizar un aditivo, para resolver el problema de trabajabilidad y no comprometer la resistencia y durabilidad del concreto.
Compactación adecuada que evite la segregación y porosidad.
Curado que garantice la hidratación suficiente del cemento y el correcto endurecimiento del concreto.
Sustancias agresivas al concreto: Algunos gases o líquidos, son particularmente agresivos al concreto, por lo que se deben tomar medidas, para su control, y consideración en el diseño de mezcla. Entre ellas se tienen: gases o líquidos ácidos o con sulfatos, aceites vegetales, tierras o suelos con humus y sales cristalizadas.
4. FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO
Los factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que producen el deterioro del mismo.
Estos factores se clasifican en 5 grupos:
Congelamiento y Deshielo
Abrasión
Corrosión de metales en el concreto
Reacciones químicas en los agregados.
4.1 ACCIONES DE CONGELACIÓN Y DESHIELO
El congelamiento y deshielo, constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto.
En términos generales el fenómeno se caracteriza por introducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su figuración reiterada y la consiguiente desintegración.
Este fenómeno, se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como en los agregados de manera independiente, así como en la interacción de ambos por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos.
A. EFECTO EN LA PASTA DE CEMENTO
Existen dos teorías que explica el efecto en el concreto:
Presión Hidráulica, considerando del grado de saturación de los poros capilares y poros gel, la velocidad de congelación y la permeabilidad de la pasta, al congelarse el agua en los poros esta aumenta de volumen y ejerce presión sobre el agua aun en estado líquido, ocasionando tensiones en la estructura resistente. Si estas tensiones superan los esfuerzos últimos de la pasta, se producen la rotura.
Presión Osmótica, asume las mismas consideraciones iníciales de lo anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la alcalinidad del agua aun en estado líquido. Bajo ambas teorías al producirse el descongelamiento o deshielo, se liberan las tensiones al repetirse este ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la pasta, si es que no se produjo inicialmente.
B. EFECTO EN LOS AGREGADOS
En los agregados existe evidencia de que por los tamaños mayores de los poros capilares se producen generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas; con esfuerzos internos similares a los que ocurren en la pasta de cemento. Por otro lado cuando menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto del congelamiento interno de la misma que tienen baja durabilidad ante la acción de ciclos de congelación, son aquellos con un grado de porosidad de moderado a alto, lo que les permite retener y mantener un grado de saturación relativamente alto, cuando se encuentran incorporados ya en el concreto.
C. EFECTO ENTRE LA PASTA Y LOS AGREGADOS
Existe la denominada “Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados sobre la pasta; ya que al congelarse el agua dentro de ellos se deforman elásticamente sin romperse por tener una estructura más resistente que la del cemento y ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las ocasionadas en el cemento independientemente.
4.2 AMBIENTE QUIMICAMENTE AGRESIVO
El concreto es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante diversos ambientes químicamente agresivos.
El concepto básico reside en que el concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en estado sólido.
Para que exista alguna posibilidad de agresión, el agente químico debe estar en solución en un cierta concentración y además tener la opción de ingresar en la estructura de la pasta durante un cierto tiempo, es decir debe haber un cierto flujo de la solución concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse un tiempo suficiente para que se produzca la reacción. Existen agentes que incrementan la posibilidad de deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas, mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de humedecimiento y secado.
Los ambientes agresivos usuales están constituidos por el aire, agua y suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.
4.3 ABRASIÓN
Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por roce y fricción.
Este fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre veredas y losas, el
efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua.
En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión etc.) siendo esto último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas.
4.4 CORROSION DE METALES EN EL CONCRETO
El concreto por ser un material con una alcalinidad muy elevada (pH = 12.5), y alta resistividad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger metales introducidos en su estructura, al representar una barrera protectora contra la corrosión.
Pero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protección, se produce el proceso electro químico de la corrosión generándose compuestos de óxidos de hierro que llegan a triplicar el volumen original del hierro, destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos
En el concreto pueden incluirse una serie de metales dependiendo de la utilidad que queramos darle, pero lo real es que el acero es el metal de mayor uso desde que se desarrolló el concreto reforzado y sus múltiples aplicaciones, por lo que en este acápite nos limitaremos a considerar sólo el caso de la corrosión del acero de refuerzo
4.5 REACCIONES QUIMICAS EN LOS AGREGADOS
Se produce con algunos agregados del tipo ópalo, calcedonia, ciertas formas de cuarzo, andesita, dacita que reaccionan con los Hidratos de Calcio del cemento ocasionando compuestos expansivos.
Se han desarrollado varios métodos químicos, físicos y petrográficos para estimar el riesgo potencial de reactividad, pero se reconoce que la mejor evaluación es la evidencia práctica del empleo de los agregados en concreto sin problemas.
Una de las dificultades para evaluar el riesgo consiste en que el desarrollo del fenómeno es lento, por lo que debe existir evidencia estadística de al menos cinco años para poder opinar sobre la habilidad práctica de algún agregado en particular sobre el que exista duda.
La reacción propicia es el desarrollo de un gel expansivo en la interfase agregado – pasta, que rompe la estructura interna del concreto provocando fisuración y desintegración.
5. CONCLUSIONES
Los agregados pueden tener efecto sobre la resistencia a la abrasión, congelación y descongelación y reactividad álcali-agregado.
El proyectista deberá saber si los agregados son potencialmente reactivos, de manera que se puedan proporcionar especificaciones para nulificar este problema de durabilidad.
Las condiciones externas más comunes comprenden: resistencia a congelación y descongelación, exposición química agresiva, abrasión y prevención de corrosión de metales empotrados.
El problema interno más común en el concreto es una reacción química de agregados y álcalis. Cada estructura de concreto tiene diferentes condiciones de entorno y de exposición de durabilidad.
TEMA6
DEFORMACIÓN DEL CONCRETO
LA DEFORMACIÓN DEL CONCRETO
En el concreto, es tan importante conocer las deformaciones como los esfuerzos. Esto es
necesario para estimar la pérdida de pre esfuerzo en el acero y para tenerlo en cuenta para otros efectos del acortamiento elástico
Tales deformaciones pueden clasificarse en cuatro tipos: • deformaciones elásticas
• deformaciones laterales • deformaciones plásticas • deformaciones por contracción
DEFORMACIONES ELÁSTICAS:
El término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles normales de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones.. Entonces es posible obtener valores para el módulo de elasticidad del concreto. El módulo varía con diversos factores, notablemente con la resistencia del concreto, la edad del mismo, las propiedades de los agregados y el cemento, y la definición del módulo de elasticidad en sí, si es el módulo tangente, inicial o secante.
Aún más, el módulo puede variar con la velocidad de la aplicación de la carga y con el tipo de muestra o probeta, ya sea un cilindro o una viga. Por consiguiente, es casi imposible predecir con exactitud el valor del módulo para un concreto dado.
DEFORMACIONES LATERALES:
Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con otros materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson. La relación de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.
DEFORMACIONES POR CONTRACCIÓN:
Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente, y del tamaño y forma del espécimen del concreto. El secado del concreto viene aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este cambio con mayor velocidad al principio que al final.
De esta forma, la contracción del concreto debida al secado y a cambios químicos depende solamente del tiempo y de las condiciones de humedad, pero no de los esfuerzos.
LAS DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL
CONCRETO
Concreto de Alta Resistencia
Resistencia Mecánica
El concreto como material compuesto
Relación de Poisson del Concreto
CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA
• Para la fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la relación a/c a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.
• En los concretos de alta resistencia con relaciones a/c < 0.40, el factor más débil y limitante está constituido por los agregados, cuyo comportamiento dependen de sus características mineralógicas, su forma y resistencia mecánica propia de los agregados. Estos parámetros deben optimizarse para alcanzar altas resistencias.
• En el proceso de obtener altas resistencias del concreto para relaciones a/c < 0.45, los aditivos super plastificantes cumplen un papel muy importante al contribuir a reducir el agua de mezclado y mejorar la trabajabilidad.
• Complementariamente al uso de los aditivos, para alcanzar resistencias superiores a los 800 Kg/cm2, es necesario utilizar en el concreto la micro sílice (humo de sílice) que por su propiedad puzolánica contribuye a incrementar la resistencia del concreto.
RESISTENCIA MECÁNICA
• La resistencia mecánica del concreto endurecido ha sido tradicionalmente la propiedad más identificada con su comportamiento como material de construcción.
• En términos generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros materiales, la proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su resistencia.
• Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.
• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.
• Podemos definir un material compuesto como la combinación tridimensional de por lo menos dos materiales químicamente y mecánicamente distintos con una interfase definida que separa los componentes. Este material polifásico tendrá diversas características de sus componentes originales.
• Ha sido muy conocido que las propiedades de materiales multifásicos pueden ser muy superiores a las características de las fases individuales tomadas por separado, particularmente cuando estos vienen de las fases débiles o quebradizas.
• Hoy, sabemos que ni la roca, ni la pasta del cemento pura han determinado los materiales de construcción útiles, la roca porque es demasiado quebradiza, y el cemento porque se quiebra en la sequedad. Sin embargo, juntos se combinan para formar materiales de construcción.
• Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.
• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.
MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO
Los modelos de sistemas compuestos simples se han aplicado al concreto
RELACIÓN DE POISSON DEL CONCRETO
La relación entre la deformación lateral que acompaña una deformación axial aplicada y la deformación final se utiliza en el diseño y análisis de muchos tipos de estructuras. La relación de Poisson del concreto varia en un rango de 0.11 a 0.21 (generalmente de 0.15 a 0.20) cuando se determina por medición de la deformación, tanto para el concreto normal como para el concreto ligero.
Para este último método se requiere la medición de la velocidad de pulso,V, y también la de la frecuencia fundamental de resonancia de la vibración longitudinal de una viga de longitud l. La relación de Poisson, μ, se puede calcular por medio de la expresión.
Generalmente se indica que la relación de Poisson es menor en el concreto de alta resistencia.
SOLICITACIONES ESTÁTICAS, REPETIDAS Y DINÁMICAS
La extensa investigación tuvo como objetivo analizar los avances en el diseño de mezclas asfálticas para carreteras. Esto representa un aspecto muy importante desde el punto de vista socioeconómico tanto para el país como en el ámbito internacional.
El desarrollo de un criterio de diseño de concretos asfálticos para carretera identificado como Superpave, el cual ha despertado interés internacional, y que está en proceso de
verificación y realización de modificaciones.
En el extenso programa desarrollado en el Instituto de Ingeniería de la UNAM se analizaron los resultados de dicho programa. Se decidió analizar únicamente la fase uno del criterio Superpave ya que las fases dos y tres se consideraron inadecuadas.
MECANISMO DE ROTURA DEL CONCRETO
Las probetas que se ensayadas obtendrán un resultado que podemos observar en el concreto como roturas en su estructura.
Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:
Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango de 0,14 a 0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio hasta producir la rotura de la probeta.
TIPOS DE FRACTURAS:
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO POR ENSAYOS DESTRUCTIVOS
El propósito fundamental de medir la resistencia de los especímenes de pruebas de concreto es estimar la resistencia del concreto en la estructura real.
LA EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS: pueden utilizarse también para descubrir separación por acumulación de agregado o para verificar la adherencia en las juntas de construcción o para verificar el espesor del pavimento.
ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS:
• Los corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada; por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la alteración del concreto y el calentamiento de la broca.
• Elementos estructurales tendrán un diámetro de al menos 95mm cuando las longitudes de estos estén de acuerdo a los métodos de prueba ASTM C 174.
• Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de CONCRETO.
PROCEDIMIENTO - ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS
• Verificamos que la base del aparato tenga un caucho especial a lo largo de su base para que se conecte con la bomba de vacío, y se adhiera a cualquier superficie.
metálico.
• Conectamos el dispositivo de la bomba de vacío a la base del taladro de extracción mediante tornillo.
• Conectamos la manguera de agua a una llave cercana y al taladro para que el agua bañe la punta de la broca diamantada y no se dañe.
• Tomar especímenes solamente cuando del concreto endurecido, para lograr una perfecta unión entre el mortero y el agregado grueso. No usar especímenes dañados.
• Humedecemos la superficie de asentamiento de la base del taladro. Colocamos la base del taladro sobre la superficie a perforar. Nivelamos la base del taladro. Encendemos el compresor con la bomba de vacío para que quede acoplada la base del taladro con la superficie del espécimen a perforar dándonos una lectura en el manómetro. El espécimen se debe taladrar perpendicular a la superficie. Registrar y reportar el ángulo entre el eje del taladro y el plano horizontal.
• Conectamos el taladro de extracción a una toma de corriente o al generador de energía y empezamos a taladrar perpendicularmente a la superficie, abriendo el paso de agua para no dañar la broca.
• Evitar el movimiento del taladro, horizontalmente porque puede romper el espécimen, además se puede perder la adhesión de la base del taladro.
• Una vez que ya se tenga el espécimen requerido, determinar su longitud y verificar si es aceptable.
• En la extracción de una losa remueva especímenes lo suficientemente grandes para realizar la prueba requerida, las cuales no se encuentren dañadas.
• Tener en cuenta las condiciones de humedad, aserrado de los extremos, transporte,
almacenamiento y métodos de prueba después de la extracción del núcleo según la necesidad del ensayo a realizarse. Más adelante se dan los parámetros a seguirse para cada ensayo.
• Sellar el orificio dejado por el taladro con concreto fresco Ensayo de Extracción de Núcleos
• Calcular la resistencia a la compresión usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.
• Si la relación longitud-diámetro (L/D) es 1.75 o menos, multiplicar el valor de la resistencia a la compresión por el Factor de Corrección.
RESULTADOS DE LA PRUEBA
• El concreto se considerará adecuado si el promedio de resistencia a la compresión de los tres núcleos es mayor o igual que un 85% de f’c especificada y si ningún nucleo tiene una resistencia menor del 75% de la f’c.
• Si hay alguna duda se puede repetir la prueba una sola vez
• Si se confirma la baja resistencia, deberá corregirse la causa revisando el contenido de cemento, el proporcionamiento, los agregados, la relación A/C, un mejor control o la reducción del revenimiento, el mezclado, la transportación, una reducción en el tiempo de entrega, el control del contenido de aire, colocación en los moldes y sobre todo la compactación y el curado. Si los corazones resultan persistente de mayor resistencia que los cilindros, se revisarán los procedimientos de fabricación de cilindros y el equipo de laboratorio, y sobre todo el curado, la trasportación de los cilindros, el cabeceado y calibración de la prensa
En el ensayo de extracción de núcleos los factores que influyen sobre la determinación de la resistencia son: el diámetro del núcleo, la relación longitud / diámetro, presencia de armadura dentro del núcleo y las condiciones de humedad antes y durante el ensayo
MÉTODO DE ENSAYO NORMALIZADO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILÍNDRICOS DE CONCRETO
Este método de ensayo trata sobre la determinación de la resistencia a compresión de cilíndricos de concreto, tales como cilindros moldeados y núcleos perforados. Se encuentra limitado al concreto que tiene un densidad mayor que 800 kg/m3.
Esta norma no pretende tener en cuenta todo lo relativo a seguridad. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previo al uso.
FACTORES QUE INCIDEN EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN RELACIÓN A/C, “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto: Relación agua-cemento = A/C
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN MÉTODO DE COMPRESIÓN DIAMETRAL
Esta Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para la determinación de la resistencia a la tracción por compresión diametral de especímenes cilíndricos de hormigón (concreto), tales como cilindros moldeados y testigos diamantinos.
Resumen del Método
• Este método de ensayo consiste en aplicar una fuerza de compresión diametral a toda la longitud de un espécimen cilíndrico de concreto, a una velocidad prescrita, hasta que ocurra la falla.
Velocidad de Carga
• La carga se aplicará en forma continua y evitando impactos, a una velocidad constante dentro del rango de 689 kPa/min a 1380 kPa/min hasta que falle el cilindro por el esfuerzo de tracción por comprensión diametral.
• Expresión de Resultados
La resistencia a la tracción por comprensión diametral de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:
T = 2P / π.l.d Donde:
T = Resistencia a la tracción por comprensión diametral, kPa. P = Máxima carga aplicada indicada por la máquina de ensayo, kN. l = longitud, m.
d = Diámetro, m.
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
La resistencia a la flexión del concreto es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto
de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor.
La resistencia a la Flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio).
• ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN NTP 339.078
Método de ensayo para determinar la resistencia a la flexión del hormigón en vigas simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo.
Objeto:
• La Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para determinar la resistencia a la flexión de probetas en forma de vigas simplemente apoyadas, moldeadas con concreto o de probetas cortadas extraídas de concreto endurecido y ensayadas con cargas a los tercios.
Resumen del método:
• Este método de ensayo consiste en aplicar una carga a los tercios de la una probeta de ensayo en forma de vigueta, hasta que la falla ocurra. El módulo de rotura, se calculará, según que la grieta se localice dentro del tercio medio o a una distancia de éste, no mayor del 5% de la luz libre.
RELACIÓN RESISTENCIA A LA FLEXIÓN - RESISTENCIA DE COMPRESIÓN
• La resistencia a flexión o el módulo de ruptura se usa en el diseño de pavimentos u otras losas (pisos, placas) sobre el terreno. La resistencia a compresión, la cual es más fácil de ser medida que la resistencia a flexión, se puede usar como un índice de resistencia a flexión, una vez que la relación empírica entre ambas ha sido establecida para los materiales y los tamaños de los elementos involucrados.
• La resistencia a flexión de concretos de peso normal es normalmente de 0.7 a 0.8 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en megapascales o de 1.99 a 2.65 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en kilogramos por centímetros cuadrados (7.5 a 10 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en libras por pulgadas cuadradas).
• El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla.
TEMA7
