TECNOLOGÍA BÁSICA DEL
CONCRETO HIDRÁULICO.
EL MATERIAL
INTRODUCCIÓN
El concreto es un material elaborado, formado por
la mezcla de cemento, grava, arena, agua y aditivos
en cantidades predeterminadas.
La calidad del producto depende de la calidad de
cada uno de sus componentes y de la cantidad en
que cada uno de ellos interviene.
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por cemento, grava, arena, agua, aditivos y
adiciones
en cantidades predeterminadas.
Al reaccionar el cemento con el agua y las
adiciones forman un material compuesto.
La calidad del producto depende de la calidad de
cada uno de sus componentes y de la cantidad
La calidad final del concreto ya colocado en la
estructura, es la culminación de un largo proceso
que involucra las siguiente etapas:
A) Selección de los componentes.
B) Estudio de las proporciones adecuadas.
C) Adecuados procesos de : fabricación,
colocación, compactación, acabado, curado,
descimbrado.
D) Verificación de la calidad. Pruebas al
concreto, fresco y endurecido.
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Arena Arena
Lechada
Mortero
Concreto
• Pegar
Acabado
Fino
Grava=
=
=
+
+
+
PROPORCIONES EN VOLUMEN DE LOS
MATERIALES USADOS EN EL CONCRETO
62.7%
AGREGADOS
0.3%
ADITIVO
22%
AGUA
15 %
CEMENTO
• El Concreto se considera un material frágil aunque tenga una pequeña
cantidad de acciones plásticas.
• Las cavidades en la mezcla endurecida influyen importantemente en
la resistencia del concreto.
• La resistencia del Concreto a la tensión es mucho más baja que la
resistencia teórica calculada con base en la cohesión molecular
y de la energía superficial de un sólido que se supone homogeneo
y sin fallas.
•Todavía no se ha establecido con exactitud el mecanismo de
ruptura del concreto, pero es muy factible que éste se relacione
con la adherencia dentro de la pasta de cemento y entre la pasta
y el agregado.
• Factores que influyen en la resistencia son:
Microagrietamientos, el agregado grueso y la riqueza de la mezcla.
NATURALEZA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO
La relación agua/cemento (A/C) determina la calidad
de la pasta y de una manera general controla la
calidad del concreto.
Se calcula dividiendo la cantidad de agua en el concreto entre
la cantidad de cemento.
RELACION AGUA/CEMENTO APROXIMADAS
Resistencia Específicada
Relación Agua/Cemento promedio
en kg/cm
2por peso
350 0.40
400 0.38
500 0.36
600 0.34
NATURALEZA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO
- Pavimentos
Barreras de protección en carreteras. Barreras contra ruidos.
- Pisos de fábricas Silos Bases de maquinaria - Terminados Arquitectónicos Esculturas - Presas y canales
Redes de drenaje sanitario e hidráulico. Fosas sépticas.
Plantas de tratamiento de agua. - Diques, muelles, tetrápodos.
Barcos, Barcazas, Boyas de flotación.
Estaciones Marinas de extracción de petróleo. Tanques de almacenamiento: ambientes ultrafríos.
E
s
t
r
u
c
t
u
r
a
s
Estructuras
Urbanas
Estructuras
cercanas al
mar
RESISTENCIA
MECANICA
BUENA CALIDAD
DE LA
PASTA
CONCRETO
DENSO
CONCRETO DE
BUENA CALIDAD
UNIFORME
DURABILIDAD
RESISTENCIA AL DESGASTE RESISTENCIA A LAS ACCIONES QUIMICAS ADVERSAS RESISTENCIA AL INTEMPERISMOCONCRETO DE
BUENA CALIDAD
UNIFORME
ECONOMIA
DE LOS
MATERIALES
FACIL Y
SENCILLO
CONCRETO DE
BUENA CALIDAD
UNIFORME
CONCRETO DE BUENA CALIDAD UNIFORME
RESISTENTE
DURABLE
ECONOMICO
Materiales de calidad controlada, Dosificaciones controladas y
Manejo, Colocación y Curado conforme a las buenas prácticas
de la construcción.
CONCRETO:
ALGUNOS FACTORES QUE PUEDEN INFLUIR
EN LA CALIDAD DEL CONCRETO
1.- MATERIALES COMPONENTES 2.- PROCESOS CONSTRUCTIVOS 3.- PROPIEDADES FISICAS 4.- NATURALEZA
DE LA EXPOSICION 5.- TIPO DE CARGAS
PROPORCIONES
CEMENTO AIRE AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO ADITIVOS
PROPORCIONES
CEMENTOS
Y
SUS APLICACIONES
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Es un aglutinante de tipo hidráulico
que al endurecer forma la unidad.
CEMENTO PORTLAND
Junto con el agua forma la pasta que aglutina a los agregados.
Normalmente constituyen del 25 al 40% del volumen total del
concreto y,
El cemento es el de mayor costo unitario.
“
Conglomerante hidráulico que resulta de la pulverización del
clinkler frío, a un grado de finura determinado, al cual se le
adicionan sulfato de calcio natural, o agua y sulfato de calcio
natural”.
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Primas
y Molienda
namiento
CLINKER
C
3S / C
2S
C
3A / C
4AF
Criba Trituración Elevador Elevador Elevador Almacenamiento crudos Equipo de dosificación Criba Elevador Molino crudos Bomba neumática Bomba neumática Separador Silos de mezcla Silos de crudo Precalcinación Alimentador de horno Colector de polvos Horno Enfriador de clinker Almacenamiento de clinker Elevador Elevador Molino de cemento Separador Bomba Silos de cemento Carga de transporte Elevador Empacadora
PROCESO DE PRODUCCION DE CEMENTO
El cemento portland es
el material resultante de
la molienda conjunta de
FRAGUADO
Inicia al perder plasticidad la mezcla.
Termina cuando ya no se puede marcar la huella.
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ENDURECIMIENTO:
Inicia cuando termina el fraguado.
Son 4 los compuestos principales presentes en el
cemento portland, ellos le imparten las propiedades
fisicoquímicas al concreto.
Silicato tricálcico C
3
S
Silicato dicálcico C
2
S
Aluminato tricálcico C
3
A
Ferroaluminato tetracálcico C
4
AF
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fisicoquímicas responsable
• Resistencia a la compresión C
3
S, C
2
S
• Tiempo de fraguado
C
3
A, SO
3
• Calor de hidratación
C
3
A, C
3
S
• Resistencia al ataque químico
C
3
A
CLASIFICACIÓN DE CEMENTOS HIDRÁULICOS SEGÚN LA
NORMATIVA ACTUAL, NMX-C-414-ONNCCE
CPO
Cemento Portland
Ordinario
CPP
Cemento Portland
Puzolánico
CPEG Cemento Portland
Escoria Granulada
CPS
Cemento Portland
Humo de Sílice
CPC
Cemento Portland
Compuesto
CEG
Cemento Escoria
Granulada
TIPO
20
30
30 R
40
40 R
La subclasificación de un cemento se establece de acuerdo
con la Resistencia mecánica a la compresión a los 28 días
determinada por el Método de Prueba NMX . C - 061.
3 días
28 días
N/mm2
Mínimo
Mínimo
Máximo
20
20
40
30
30
50
30R
20
30
50
40
40
40 R
30
40
RESISTENCIA
CLASIFICACIÓN DE CEMENTOS HIDRÁULICOS SEGÚN LA
NORMATIVA ACTUAL, NMX-C-414-ONNCCE
RS
Resistencia a Sulfatos
BRA Baja Reactividad
Alcali-agregado
BCH Bajo Calor de
Hidratación
B
Blanco
EJEMPLOS:
CPO 30 R
CPP 30 RS / BRA
CPO Cemento Portland
Ordinario
CPP
Cemento Portland
Puzolánico
CPEG Cemento Portland
Escoria Granulada
CPS
Cemento Portland
Humo de Sílice
CPC
Cemento Portland
Compuesto
CEG Cemento Escoria
Granulada
RS
Resistencia a
Sulfatos
BRA
Baja Reactividad
Alcali-agregado
BCH
Bajo Calor de
Hidratación
B
Blanco
20
30
40
30R
40R
TIPO
RESISTENCIA
CARACT. ESPECIALES
CLASIFICACIÓN DE CEMENTOS HIDRÁULICOS SEGÚN LA
NORMATIVA ACTUAL, NMX-C-414-ONNCCE
Cemento portland puzolana:
Mezcla íntima de
cemento portland
y
puzolana
en molienda conjunta.
La norma permite una adición de
puzolana entre el 15 y 40% de la
mezcla total.
Cemento puzolánico:
Aumenta la resistencia al ataque de sulfatos.
Inhibe la reacción álcali-agregado
Mejora la trabajabilidad
Reduce segregación y sangrado
Mejora la impermeabilidad
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Diseño de Mezcla cemento tipo I = 384 kg grava 13 mm = 777 kg arena = 495 kg ceniza vol. = 45 kg revenimiento = 7.5 cm con reductor agua
R
es
iste
n
cia
a
l
a
c
o
m
p
re
sió
n
,
k
g
/c
m
2Edad en días
7
28
56
90
850
800
700
600
550
VARIACION DE LA RESISTENCIA CON LA EDAD DEL CONCRETO
7
14
21
28
240 kg/cm2 330 kg/cm2 380 kg/cm2 400 kg/cm2Días después de elaborado el concreto
(24 MPa)(33 MPa)
(38 MPa)
(40 MPa)
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Hay una cantidad óptima de cemento arriba de la cual,
el cemento adicional que se ponga en la mezcla no
producirá un incremento apreciable en la resistencia.
Esta cantidad óptima de cemento se obtiene mediante
una serie de mezclas de prueba en el laboratorio o en
el campo
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Agregados
Concreto
Los agregados no participan en las reacciones
quimicas que originan que la pasta de cemento
endurezca... pero hacen que el concreto
sea un material de construcción práctico y
económico.
Agregado
Material granular, el cual puede ser
arena,
grava,
piedra
triturada
o
escoria, etc., usado con un medio
cementante para formar concreto o
mortero hidráulico.
Modo de Fragmentación.
Tamaño de Partícula.
Origen.
Composición.
Color.
CLASIFICACION DE AGREGADOS
Es la diferenciación del agregado en base al proceso
a que es sometido, dividiéndose en:
Naturales
Manufacturados (triturados)
Mixtos
EFECTO DEL TIPO DE AGREGADO GRUESO
R
es
is
te
nc
ia
a l
a c
ompr
es
ión,
k
g
/c
m
27
Edad en días
28
56
350
400
450
500
550
Grava
triturada
Grava natural
Es la división de los agregados en 2
fracciones cuya frontera nominal es la malla
No. 4, y que pueden ser dosificadas en forma
individual. Es conveniente que cada fracción
contenga todos los tamaños de partícula que
sean factibles, de acuerdo a condiciones
técnicas y de costo.
Agregado grueso (grava)
Agregado fino (arena)
•
Ígnea
•
Sedimentaria
•
Metamórfica
CLASIFICACION DE AGREGADOS
Andesita
Basalto
Tezontle
Caliche
Mármol
Composición
Granito
Etc.
CALIDAD DE LOS AGREGADOS
Clasificación por tipo de roca: Ignea, Sedimentaria o metamórfica
- Forma y Textura
- Adherencia
- Resistencia mecánica y Módulo de elasticidad
- Tenacidad
- Abrasión
- Densidad
- Masa Unitaria
- Porosidad y Absorción
- Humedad
- Sustancias deletéreas
- Sanidad
- Reactividad con los álcalis del cemento
- Granulometría
- Tamaño Máximo.
Características del Concreto Hidráulico
• Masa Específica
• Porosidad y Absorción
• Sanidad
• Resistencia Mecánica
• Resistencia a la
Abrasión
• Módulo de Elasticidad
• Propiedades Térmicas
• Forma y Textura
Superficial
• Tamaño Máximo
En el caso de los agregados, para la evaluación de
su densidad se emplea la Masa Específica. Que es el
resultado de:
El peso en el aire del volumen de agregados SSS,
entre
el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada
libre de aire, a la misma temperatura. Valor adimensional.
En forma general no hay límites de aceptación para la masa
específica de los agregados, ya que ésto depende de
la masa unitaria del concreto que se deseé fabricar.
Calidad Física
Masa específica
Clasificación de los agregados de acuerdo a
su masa específica:
•Baja Densidad
•Ligero
•Ligero Estructural
•Normal
•Pesado
Calidad Física
En términos generales no hay un límite de
aceptación.
A título informativo se sugieren los porcentajes :
Para Grava < 3%
Para Arena < 5%
Prueba: Inmersión en agua del agregado
durante 24 horas.
Porosidad y Absorción
Es la presencia de fisuras en los agregados que expongan
al concreto a la acción agresiva del ambiente.
Se determina por la prueba de intemperismo acelerado:
Someter el agregado a ciclos consecutivos de saturación
(NaSO
4ó MgSO
4) y secado acelerado en horno.
Al término de 5 ciclos se cuantifica la cantidad de
material que resultó afectado.
Límites empleando NaSO
4(NMX- C-75)
Agregado fino, máx.
10 %
Agregado grueso, máx. 12 %
Es la relación del esfuerzo normal (s) y su
correspondiente deformación (e) para el esfuerzo
de compresión del material.
Al igual que para la resistencia mecánica,
NO HAY una especificación definida para
esta propiedad, evaluándose su comportamiento
en forma directa en el concreto que los contiene.
Módulo de Elasticidad
Calidad Física
Módulo de Elasticidad
Comparativo
f’
c(28)E
(28)E/(f’
c)
1/2Roca
(kg/cm
2)
(kg/cm
2) K
Andesita
265
145,000
8,900
Caliza
275
273,000
16,500
f’
cResistencia a la compresión
E
Módulo de Elasticidad
La forma puede ser definida por el radio de
los tres ejes principales.
La textura superficial se define como el grado
de rugosidad o tersura superficial.
Forma y Textura Superficial
Calidad Física
Forma y Textura Superficial
Coeficiente de Forma ( C ) : es la relación
entre el volumen de la partícula y el volumen
de la esfera en la que resulta inscrita.
Forma y Textura Superficial
Natural redondeado
C = 0.35
Natural anguloso
C = 0.30
Triturado por impacto
Triturado por compresión
C = 0.20
C = 0.15
Calidad Física
Magnitud
Clasificación agregado
C < 0.15
Forma inconveniente
C >0.15 < 0.20
Forma regular
C > 0.20
Buena forma
Tamaño Máximo
El tamaño máximo nominal del agregado es el
que se designa en las especificaciones de
cada estructura de concreto en particular.
Se define como el tamaño de la criba por la
que casi la totalidad de las partículas pasan.
Calidad Física
Calidad Física
Resistencia Mecánica
De forma ordinaria los agregados empleados concreto tienen una
resistencia superior a la del concreto convencional.
No hay una especificación para este concepto, por lo tanto su
posible uso se valida con la evaluación del concreto que los
contiene.
El ensaye más representativo de la resistencia mecánica es la
evaluación de la Resistencia por Aplastamiento.
Dado que en el concreto convencional los agregados se
encuentran dispersos en la pasta de concreto (sin contacto entre
sí), su resistencia a la compresión depende de:
La pasta de cemento
Adherencia de la pasta a los agregados
Resistencia a la Abrasión
Es la resistencia que oponen los agregados a
sufrir desgaste, rotura o desintegración por efecto de la abrasión.
Prueba:
Es la estimación de la cantidad de finos generados, por
los efectos combinados del impacto y la abrasión, producidos
por una carga de esferas metálicas dentro de un cilindro
giratorio (máquina de Los Angeles), con revoluciones fijas.
Límite:
NMX- C-111 establece una perdida máxima permisible del
50% para ambos tipos de agregados.
Es la resistencia que oponen los agregados a
sufrir desgaste (pulimento), ya sea mecánico o por
medio hidráulico.
Prueba: Desgaste en la máquina tipo Dorry.
Desgaste en máquina de llantas.
Resistencia a la Abrasión
Calidad Física
Calidad Física
Propiedades Térmicas
De forma normal esta propiedad no constituye una base
para la selección del agregado.
Coeficiente de expansión térmica lineal: es el cambio de
dimensión por unidad de longitud, por cada grado de variación
de temperatura (millonésimas/°C).
Es reconocida la notable influencia de los agregados en
esta propiedad.
Coeficientes térmicos promedios
Agregados
1-16 millonésimas/°C
Pasta de cemento
10-21 millonésimas/°C
Concreto conv.
6-14 millonésimas/°C
Características de los Agregados
Composición
Granulométrica
Materiales
Contaminantes
Calidad Física
Intrínseca
Composición Granulométrica
• Agregado Fino
• Agregado
COMPOSICION GRANULOMETRICA
Agregado Fino
• Proceso mediante el que hay separación en las mallas de la
“serie
estándar”,
cuyas
aberturas
se
duplican
sucesivamente
para
asegurar
una
continuidad
granulométrica.
• Como complemento se calcula el “Módulo de Finura” que
es la centésima parte de la suma de los porcentajes
acumulados en las mallas estándar.
Se recomiendan
valores entre 2.3 y 3.2.
Criba
Material acumulado en
Núm.
masa; % que pasa
9,50mm (3/8”)
100
4,75mm (No. 4)
95
– 100
2,36mm(No. 8)
80 - 100
1,18mm (No.16)
50 - 85
0,600mm(No 30)
25
– 60
0,300mm(No.50)
10
– 30
0,150mm(No.100)
2
– 10
Agregado Grueso
• Para su análisis el material es separado por mallas cuyas
aberturas se seleccionan de acuerdo con el intervalo
dimensional establecido por el tamaño máximo.
• El material debe dividirse en el número de fracciones que
permitan evaluar su distribución de tamaños.
Materiales Contaminantes
• Limo y Arcilla
• Materia Orgánica
• Partículas
Inconvenientes
• Sales Inorgánicas
MATERIALES CONTAMINANTES
Limo y Arcilla
• Limo: Material granular fino sin propiedades plásticas con
tamaños comprendidos entre 2 y 60 mm.
• Arcilla: Material fino con propiedades plásticas y sus
tamaños son menores a 2 mm.
Es la determinación del material fino que pasa la
malla No. 200 mediante el lavado del agregado.
NMX- C-111 condiciona la cantidad en función de
los límites de Atterberg.
Ejemplo, en arena:
% máx. de finos
que pasa M 200
L.L I.P
Hasta 25 Hasta 5 15.0
25 – 35 Hasta 5 10.0
MATERIALES CONTAMINANTES
Materia Orgánica
• Tipos: Humus, Fragmentos de raíces, hojas y
tallos de plantas en descomposición.
• Prueba: Se mezcla una pequeña cantidad de
arena con Na(OH) al 3%, a las 24 hrs. se compara
color de la solución con un color de referencia.
Es
reconocido
que
algunas
sustancias
no
dañinas pueden producir coloración en esta
prueba.
Tipos
Desmenuzables
Terrones de Arcilla
Fragmentos de roca
alterados
MATERIALES CONTAMINANTES
Partículas Inconvenientes
(continuación)
Pruebas y límites
Desmenuzables: es aplicable la prueba de
sanidad.
Límites: en arenas < 3%
Carbón y lignito:
En concreto aparente: 0,5 en el total de la muestra
En otros concretos:
1,0 en el total de la muestra
• Tipos: Partículas planas y partículas alargadas.
• Prueba: método inglés a base de calibradores.
MATERIALES CONTAMINANTES
Sales Inorgánicas
Tipos
Sulfatos y Cloruros
Se determinan por vía química.
Concentraciones de sulfatos superiores a las
300 ppm en la mezcla, se consideran riesgosas
para las estructuras de concreto.
Existen diferentes límites para las concentraciones
máximas permisibles de cloruros en el concreto,
lo cual depende fundamentalmente de las condiciones
de exposición de cada estructura.
Nombre
Petronas Tower
Lugar
Kuala Lumpur, Malasia
Construcción
1996
f’c
815 kg/cm
2
Niveles
88 / 452 m
Actividad Química
Es la reacción química que ocurre entre cierta clase
de agregados y los álcalis del cemento en presencia
de humedad.
Tipos:
Alcali - Sílice
Alcali
– Carbonato
Pruebas:
• Examen petrográfico (cualitativo)
• Método Químico (cualitativo)
• Expansión en barras de mortero (cuantitativo)
AGUA PARA
CONCRETO
INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A.C.
AGUA
USOS
CURADO
MEZCLADO
LAVADO DE
AGREGADOS
FUENTES DE SUMINISTRO
Red de suministro público.
Pozos
Manantiales
Arroyos, ríos
Lagos, lagunas
Presas
FUNCIÓN
Reaccionar con el cemento en
el proceso de hidratación.
Generando las siguientes características:
Proceso del Fraguado
Generación de Calor
Desarrollo de la Resistencia a la Compresión
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REQUISITOS DE CALIDAD
El agua usada para fabricar concreto, debe
ser limpia y libre de impurezas dañinas o
sustancias que sean nocivas al concreto o al
acero de refuerzo.
TIPOS
DE
AGUA
Potable
De Mar
Ácidas
Alcalinas
Industriales
Negras
Etc.
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Calcio (Ca
2+
)
Magnesio (Mg
2+
)
Álcalis totales: (Na
+
, K
+
)
Carbonatos (CO
3
2+
)
Bicarbonatos (HCO
3
-
)
Bióxido de Carbono (CO
2
)
Sulfatos (SO
4
2-
)
Cloruros (Cl
-
)
SALES E IMPUREZAS
Materia Orgánica (DQO)
Sólidos en suspensión
Grasas o Aceites
Azúcares
Ácidos
Retardan o aceleran el fraguado.
Disminuyen la resistencia.
Manchan el concreto.
Provocan expansiones.
EFECTOS:
Provocan la deterioración del concreto
por:
Ataque por sulfatos.
Reacción álcali-agregado.
Riesgo de corrosión en el acero
Los Aditivos, Sustancias Químicas, que se
adicionan al Concreto ya sea inmediatamente
antes o durante el mezclado.
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Los productos se clasifican en 10 tipos denominados
de la siguiente forma:
Tipo A:
Aditivo reductor de agua
Tipo B:
Aditivo retardante
Tipo C:
Aditivo acelerante
Tipo D:
Aditivo reductor de agua y retardante
Tipo E:
Aditivo reductor de agua y acelerante
Tipo F:
Aditivo reductor de agua de alto rango
Tipo G:
Aditivo reductor de agua de alto rango y retardante
Tipo F2: Aditivo plastificante
Tipo G2: Aditivo plastificante y retardante
Tipo AA
Aditivo inclusor de aire
Otros Tipos:
Inhibidores de la corrosión
Colorantes
Ayudas para bombeo
“Impermeabilizantes”
Formadores de gas.
Adiciones (aditivos minerales)
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1. Reducir el costo de la construcción de
concreto
2. Obtener algunas propiedades en el concreto
de manera más efectiva que por otros medios
3. Superar ciertas eventualidades durante las
Reductores de Agua
Efectos
1. Disminuyen el contenido de agua en
aproximadamente 5 a 10 %
2. Generalmente se obtiene un aumento de la
resistencia, porque se reduce la relación A/C
3. Dependiendo de la composición química,
pueden disminuir, aumentar o no tener ningún
efecto en el sangrado
Características
Efectos
1. Aminoran la velocidad de
1. Compensan el efecto acelerante que
fraguado
tiene el clima cálido en el fraguado del
concreto
2. No bajan la temperatura
inicial del concreto
2. Demoran el fraguado inicial del
concreto en condiciones difíciles de
colocación o para aplicar procesos
especiales de acabado
3. Incluyen un poco de aire
en el concreto
Retardantes
2
Efectos de sobre-dosis
1. Endurecimiento rápido
2. Fuerte incremento en la
contracción por secado
3. Corrosión del acero
4. Pérdida de resistencia
a edades tardías
Precauciones
1. Concreto sujeto a curado al vapor
2. Concreto con metales inmersos
3. Losas soportadas por cimbras
Acelerantes
Usos no recomendados (CaCl
2
)
1. Concretos presforzados por riesgo de corrosión
2. Concretos con aluminio ahogado (corrosión)
3. Concretos con reacción álcali-agregado
4. Concretos expuestos a suelos o aguas con sulfatos
5. Losas de piso donde se trate de dar acabados
metálicos en seco o con llana
6. En climas cálidos en general
7. En colados de concreto masivo
Sustitución del producto
1. Empleando cemento de resistencia rápida
2. Utilizando más cemento
3. Reduciendo la relación a/c y con
aumento de cemento.
Superfluidificantes
(Reductores de agua de alto rango)
•En concretos de revenimiento y relación
a/c normales, se agregan para producir
concretos fluídos y de alto revenimiento
•La eficacia del superfluidificante se mejora
con el aumento de la cantidad de cemento
y finos en el concreto
(Adiciones)
1. Materiales cementantes
2. Materiales puzolánicos y cementantes
3. Materiales inertes
Materiales Cementantes*
* Propiedades hidráulicas cementantes
1. Cemento hidráulico
2. Cemento natural
3. Cal hidratada
4. Combinaciones
Material sílico o silicoaluminoso que por sí mismo
posee poco o ningún valor cementante pero que,
finamente molido y en presencia de agua, reacciona
con el hidróxido de calcio liberado por la hidratación
del cemento portland para formar compuestos que
poseen propiedades cementantes
Materiales Nominalmente Inertes
Son materiales que frecuentemente se
emplean como adición al cemento y como
una sustitución parcial de la arena en el
concreto para mejorar la trabajabilidad
“pobre”, causada frecuentemente por la
falta de finos en la arena
1. Tipo, marca y cantidad de cemento
2. El contenido de agua en el concreto
3. La composición granulométrica y
proporciones de los agregados
4. El tiempo de mezclado
5. El revenimiento del concreto
ENSAYES
La finalidad para el ensaye de los aditivos es alguna
de las siguientes :
Satisfacer requisitos de especificación
Determinar la uniformidad del producto
Evaluar su efecto en el concreto
Para este último caso se recomienda realizar el estudio
bajo las condiciones reales de la obra.
El ACI 201 define la durabilidad del concreto
hecho con cemento hidráulico como la habilidad
para resistir la acción del intemperismo, ataque
químico, abrasión o cualquier otro proceso de
deterioración. Y determina que el concreto
durable debe mantener su forma original, calidad
y características de servicio cuando es expuesto a
ese ambiente.
¿ Porqué entender la durabilidad ?
Un concreto permanente es mejor que un
concreto temporal
Factores
Condiciones de
Exposición
Condiciones de
Servicio
Prácticas
Recomendadas
Condiciones climáticas
Carácter del lugar
Carácter del lugar
Ambiente húmedo/
Químicamente
agresivo
Ambiente seco
Químicamente
inofensivo
Ambiente
Húmedo.
Químicamente
Agresivo.
Abrasión
Hidráulica.
Medio de Contacto
Causas de la Muerte del
Concreto
refuerzo
Ataque Químico
Abrasión
Agrietamientos
TECNOLOGIA BASICA
ORIGEN DE LAS CAUSAS DE DETERIORO
DE LAS OBRAS
DISEÑO CONSTRUCCION MATERIALES MANTENIMIENTO DEFECTUOSOS DEFICIENTE
Según Paterson
37 %
51 %
que causan problemas específicos
Hacer el concreto tan impermeable como sea posible de
tal manera que los cambios
de “permeabilidad“ inducidos
se limiten a las capas superficiales.
DISEÑO DE
MEZCLAS
(METODO ACI)
•
Agregado grueso
= grava
•
Agregado fino
= arena
•
Cemento
•
Agua
•
Aditivo (s)
•
Aire
•
Adiciones
AGREGADO GRUESO Y FINO
63%
AGREGADOS
AGUA
20%
AIRE
2%
CEMENTO
15%
PASTA
VOLUMEN ABSOLUTO
Dosificacion y mezclado 5 Minutos
Transporte
20 minutos Colocación15 minutos
Ciclo de Colocación y Compactación
80 Minutos (Máximo Disponible:140 Minutos)
DISEÑO DE MEZCLAS
Un buen sistema de diseño, debe ser capaz de orientar la
selección de los materiales disponibles y la proporción en que
deben intervenir en la mezcla para obtener un concreto económico
y que satisfaga los requisitos de un proyecto.
Para lo anterior, se tiene que preguntar :
1.
Qué agregados están disponibles en forma económica?.
2.
Qué propiedades debe tener el concreto?.
3.
Cual es el medio para proporcionar las características
deseables en forma económica?.
Al inicio, se definieron las proporciones de los materiales
teniendo como base del diseño la granulometría de los
agregados con el mínimo de vacios, formando una curva
ideal de los mismos.
El método propuesto por Fuller y Thompson
( 1907) fue el
más popular en los Estados Unidos en esa época.
Bolomey, 1926, modificó el método de Fuller incluyendo el
efecto de la calidad del cemento en la mezcla, variando la
granulometría
para
diferentes
consistencias
y
considerando la forma de las partículas de grava
Otros sistemas utilizaron la resistencia como base del
diseño, en los que se
relaciona
la resistencia con el
coeficiente ( relación) agua/cemento, que generalmente es
atribuida a Duff A. Abrams que en Estados Unidos la
presentó en la decada de los 20´s.
Sin embargo, Feret en Francia (1894) dio a conocer una
proporcionabilidad más exacta entre la resistencia y la
relación del cemento al agua más vacíos.
RESEÑA HISTÓRICA
Fórmulas que relacionan la resistencia con el
factor agua/cemento:
Abrams Resistencia = A/B
w/c
Bolomey Resistencia = A(c/w – B)
Feret Resistencia = A[c/(c+w+v)]
2
RESEÑA HISTÓRICA
En 1970, el ACI publicó la práctica recomendada ACI 211 y que a la
fecha, es quizá el método de diseño más ampliamente utilizado
en el mundo.
Una de sus más importantes distinciones, es el empleo de la masa
volumétrica de la grava como punto de partida, que con un solo
número
define
claramente
el
efecto
combinado
de
la
granulometría, la densidad y forma de la partícula del agregado
grueso sobre el contenido desable de arena.
La correlación de la resistencia con el coeficiente agua/cemento es
muy conservador.
La predicción del contenido de agua se efectúa solamente con el
revenimiento, tamaño máximo del agregado y si hay o no, aire
incluído.
Hay muchos sistemas de diseño de mezclas de concreto y
prácticamente todos al final, sugieren hacer ajustes por
medio de mezclas de prueba.
Además, hay otras consideraciones diferentes a la resistencia
mecánica del concreto que deben tomarse en cuenta:
•La durabilidad
•La permeabilidad
•La contracción
•Si es bombeable
DISEÑO DE MEZCLAS
Informes mínimos sobre los agregados para el diseño de mezclas :
•
Análisis Granulométrico de los agregados grueso y fino.
•
Masa Volumétrica, en estado seco y compacto, de la grava.
•
Densidad de la grava y arena.
•
Absorción de la grava y arena.
•
Humedad de la grava y arena.
•
Módulo de Finura.-
Número indicador de los diferentes
tamaños y cantidades de que está
constituida la arena.
•
Absorción.-
Habilidad que tienen los agregados
para retener agua internamente.
•
Agregado Saturado y
Superficialmente Seco.-
Condición de humedad del
agregado en la cual ni toma ni cede
agua.
•
Densidad.-
Relación entre el Peso (masa) de un
material y el volumen absoluto que
DISEÑO DE MEZCLAS
Cuando se desea diseñar y producir un Concreto, debe
pensarse en satisfacer, por lo menos, cuatro requisitos:
• Resistencia
• Revenimiento ( consistencia o fluidez)
• Tamaño máximo del agregado y
• Rendimiento
• Resistencia
• Revenimiento
• Tamaño máximo de agregado y
• Rendimiento
ESTADISTICA
O también:
f’
cr
= f’
c
+ t *
f’
cr
: resistencia requerida para una calidad
(un % de fallas)
f’
c
: resistencia especificada por el cliente
t : factor necesario para un porcentaje de
fallas deseado
: medida de la dispersión de los
resultados de las pruebas
Porcentajes de Prueba esperados abajo de f’
ccuando
el promedio () excede a f’
cen la cantidad mostrada.
% fallas
% fallas
Por lo tanto:
f’
cr= f’
c+ 1.30*
Si nuestros resultados de resistencia son mayores
tendremos un sobrediseño:
Sobrediseño = Resistencia Obtenida y
Ponderada menos f’
cr(kg/cm
2)
el cual nos indica que tenemos un sobreconsumo de
cemento por metro cúbico de concreto.
•
Resistencia
• Revenimiento
•
Tamaño máximo de agregado y
•
Rendimiento
DISEÑO DE MEZCLAS
El revenimiento se elige por el constructor conforme al elemento que se va a
colar; por ejemplo, en algunos reportes se sugiere lo siguiente:
TIPO DE CONSTRUCCION REV. MAX. RECOMENDADO
Muros y zapatas, reforzados 75 mm
Zapatas, cajones estancos, sin refuerzo 75 mm
Vigas y muros reforzados 100 mm
Columnas 100 mm
Losas y pavimentos 75 mm
•
Resistencia
•
Revenimiento
• Tamaño máximo del agregado
y
•
Rendimiento
El tamaño máximo del agregado se selecciona por las características del
elemento estructural y con lo dispuesto en los Reglamentos de
Construciones de cada localidad.
El tamaño máximo no debe ser mayor de un quinto de la menor distancia
horizontal entre caras de los moldes, ni de un tercio del espesor de las
losas, ni de tres cuartos de la separación horizontal libre mínima entre
barras, paquete de barras o tendones de presfuerzo.
DISEÑO DE MEZCLAS
•
Resistencia
•
Revenimiento
•
Tamaño máximo de agregado y
• Rendimiento
El rendimiento del concreto es confirmar que un metro cúbico de
concreto contiene 1000 litros, determinado de acuerdo a lo indicado
en la NMX
–C – 162 en vigor, o conforme a lo convenido entre
fabricante y usuario.
Metodo recomendado por el ACI, para la dosificación de
mezclas de concreto:
1.
ELECCIÓN DEL REVENIMIENTO, se elige el revenimiento
adecuado para el tipo de elemento que se va a colar.
2.
ELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO DE AGREGADO, en
función de las prácticas recomendadas por el ACI:
-
No exceder de una quinta parte de la menor dimensión
entre lados de cimbra.
-
No exceder de una tercera parte del peralte de las
losas
-
No exceder de ¾ partes del espaciamiento libre entre
varillas.
DISEÑO DE MEZCLAS
3.
ESTIMACIÓN
DEL
AGUA
DE
MEZCLADO
Y
DEL
CONTENIDO DE AIRE, se determinan con el revenimiento y
el tamaño máximo de agregado (tabla 4.1)
4.
ELECCIÓN
DE
LA
RELACION
AGUA/CEMENTO,
se
determina en función de los requerimientos de resistencia,
durabilidad y propiedades de acabado (ACI tabla 4.2)
5.
CALCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO, se obtiene
dividiendo el contenido de agua de mezclado entre la
relación agua/cemento
6.
ESTIMACIÓN
DEL
CONTENIDO
DE
AGREGADO
GRUESO, este valor depende del tamaño máximo de
agregado y del módulo de finura del agregado fino (tabla
4.3)
DISEÑO DE MEZCLAS
7.
ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AGREGADO
FINO, este valor se puede obtener siguiendo 2
caminos:
7.1 POR MASA
7.2 POR VOLUMEN
8. AJUSTES POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS.
9. AJUSTES EN LA MEZCLA DE PRUEBA.
Requisitos de proyecto:
f´c = 250 kgf/cm
2f
cr
= f´c +
t = 300 kgf/cm
2T.M.A. = 20 mm
Revenimiento = 10 cm
Sin aire incluido
Información de laboratorio:
Granulometría de la arena y grava. M.F. arena = 2.80
Densidades: cemento 3.13 Absorción : Humedad :
grava 2.40 grava 4% grava 6%
arena 2.38 arena 7% arena 10%
agua 1.0
Masa volum. estado seco y compacto
DISEÑO MEZCLAS. ACI. EJERCICIO
Estimación del agua de mezclado y del contenido de aire
Contenido de agua = 200 litros
Contenido de aire = 2 %
Elección de la relación agua a cemento
a/c = 0.55
DISEÑO MEZCLAS. ACI. EJERCICIO
Calculo del contenido de cemento
Estimación de agua
200 litros
y relación
a/c
= 0.55
cemento = 200 / 0.55 = 364 kg/ m
3
DISEÑO MEZCLAS. ACI. EJERCICIO
Estimación del contenido de agregado grueso
volumen de agregado grueso= 0.62
Que por el valor de la masa volumétrica en estado
seco y compacto= 0.62 *
1400
= 868 kg/m
3Estimación del contenido de agregado fino por masa:
Agua
200 litros
Cemento
364 kg/m
3grava
868 kg/m
3SUMA 1432 kg/m
3Peso estimado del m
3de concreto
=
2200 kg/m
3DISEÑO MEZCLAS. ACI. EJERCICIO
Estimación del contenido de agregado fino por volumen :
Agua
200 litros
= 200/ 1 = 200.0 litros
Cemento
364 kg/m
3= 364/3.13 = 116.3 litros
grava
868 kg/m
3= 868/2.40 = 361.7 litros
SUMA 1432 kg/m
3= = 678 litros
Volumen de arena = 1000 – 678 = 322 litros
= 322 * 2.38 = 766 kg/m
3 INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A.C.Grava : 868 * 1.06 = 920 kg (en estado húmedo)
Arena : 766 * 1.10 = 842 kg (en estado húmedo)
Considerando agua de absorción :
Grava = 6 – 4 = 2%
Arena = 10 – 7 = 3%
Agua por adicionar = 200 – [868*0.02 + 766*0.03] = 159.7 litros
Pesos estimados por m
3de concreto:
Cemento = 364 kg
Agua = 160 litros
Grava = 920 kg
Arena = 842 kg
CONCRETO FRESCO
• Estabilidad
:
Oposición que presentan
las mezclas para segregarse y sangrar
• Consolidable
:
Facilidad para
remover de las mezclas el aire
atrapado
• Movilidad
:
Aptitud de las mezclas
para deformarse y fluír
Concreto Fresco
• Homogenidad y uniformidad
• Consistencia
(cohesión y viscosidad)
• Estabilidad
(oposición a la segregación y
sangrado)
• Compacidad
(densidad relativa)
• Aptitud para el acabado
(Textura superficial)
Propiedades
• El sistema de carga y el orden de mezclado
• El tipo y capacidad de la revolvedora
• Las condiciones mecánicas de la revolvedora
• El volumen de la mezcla vs capacidad de la revolvedora
• El sistema y condiciones de descarga
• El tiempo de mezclado por revoltura
• El procedimiento de muestreo y prueba del concreto
Concreto Fresco
• Plasticidad.
• Trabajabilidad.
• Consolidación.
Características
• Un concreto fresco que es trabajable
debe tener una plasticidad, movilidad y
consistencia apropiada, ésto nos lleva a
producir una masa homogénea.
Concreto Fresco
• Masa volumétrica
• Contenido de aire
• Revenimiento
• Contenido de agregado grueso
• Contracción plástica
• Contracción por secado
Propiedades Evaluables
Expresadas en Función del Revenimiento y de la Prueba VeBe
Designación de la Consistencia (de menor a mayor)
Revenimiento (cm) Tiempo VeBe (s) Observaciones ° Fluida ° Semi-fluida ° Plástica ° Semi-plástica ° Dura ° Muy dura °Extremadamente dura Más de 20 20 a 12.5 12.5 a 7.5 7.5 a 2.5 2.5 a 0 -0 a 3 3 a 5 5 a 10 10 a 18 18 a 32 VeBe no aplicable VeBe no aplicable VeBe dudoso Revenimiento dudoso Revenimiento no aplicable Revenimiento no aplicable
