Tecnologia Del Concreto IMCYC

248 

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(1)

TECNOLOGÍA BÁSICA DEL

CONCRETO HIDRÁULICO.

EL MATERIAL

INTRODUCCIÓN

(2)

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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(3)

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

(4)

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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(5)

Arena Arena

Lechada

Mortero

Concreto

• Pegar

Acabado

Fino

Grava

=

=

=

+

+

+

(6)

PROPORCIONES EN VOLUMEN DE LOS

MATERIALES USADOS EN EL CONCRETO

62.7%

AGREGADOS

0.3%

ADITIVO

22%

AGUA

15 %

CEMENTO

(7)

• 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.

(8)

•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

(9)

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.

(10)

RELACION AGUA/CEMENTO APROXIMADAS

Resistencia Específicada

Relación Agua/Cemento promedio

en kg/cm

2

por peso

350 0.40

400 0.38

500 0.36

600 0.34

NATURALEZA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

(11)

- 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.

(12)

E

s

t

r

u

c

t

u

r

a

s

Estructuras

Urbanas

(13)
(14)

Estructuras

cercanas al

mar

(15)

RESISTENCIA

MECANICA

BUENA CALIDAD

DE LA

PASTA

CONCRETO

DENSO

CONCRETO DE

BUENA CALIDAD

UNIFORME

(16)

DURABILIDAD

RESISTENCIA AL DESGASTE RESISTENCIA A LAS ACCIONES QUIMICAS ADVERSAS RESISTENCIA AL INTEMPERISMO

CONCRETO DE

BUENA CALIDAD

UNIFORME

(17)

ECONOMIA

DE LOS

MATERIALES

FACIL Y

SENCILLO

CONCRETO DE

BUENA CALIDAD

UNIFORME

(18)

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.

(19)

CONCRETO:

(20)

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

(21)

CEMENTO AIRE AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO ADITIVOS

PROPORCIONES

(22)

CEMENTOS

Y

SUS APLICACIONES

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(23)

Es un aglutinante de tipo hidráulico

que al endurecer forma la unidad.

(24)

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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(25)

Primas

y Molienda

namiento

CLINKER

C

3

S / C

2

S

C

3

A / C

4

AF

(26)
(27)
(28)

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

(29)

El cemento portland es

el material resultante de

la molienda conjunta de

(30)

FRAGUADO

Inicia al perder plasticidad la mezcla.

Termina cuando ya no se puede marcar la huella.

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(31)

ENDURECIMIENTO:

Inicia cuando termina el fraguado.

(32)

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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(33)

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

(34)

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

(35)

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.

(36)

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

(37)

RS

Resistencia a Sulfatos

BRA Baja Reactividad

Alcali-agregado

BCH Bajo Calor de

Hidratación

B

Blanco

(38)

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

(39)

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.

(40)

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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(41)

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

2

Edad en días

7

28

56

90

850

800

700

600

550

(42)

VARIACION DE LA RESISTENCIA CON LA EDAD DEL CONCRETO

7

14

21

28

240 kg/cm2 330 kg/cm2 380 kg/cm2 400 kg/cm2

Días después de elaborado el concreto

(24 MPa)

(33 MPa)

(38 MPa)

(40 MPa)

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(43)
(44)
(45)

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

(46)

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(47)

Agregados

Concreto

(48)

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.

(49)

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.

(50)

Modo de Fragmentación.

Tamaño de Partícula.

Origen.

Composición.

Color.

CLASIFICACION DE AGREGADOS

(51)

Es la diferenciación del agregado en base al proceso

a que es sometido, dividiéndose en:

Naturales

Manufacturados (triturados)

Mixtos

(52)

EFECTO DEL TIPO DE AGREGADO GRUESO

R

es

is

te

nc

ia

a l

a c

ompr

es

ión,

k

g

/c

m

2

7

Edad en días

28

56

350

400

450

500

550

Grava

triturada

Grava natural

(53)

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)

(54)
(55)

Ígnea

Sedimentaria

Metamórfica

(56)

CLASIFICACION DE AGREGADOS

Andesita

Basalto

Tezontle

Caliche

Mármol

Composición

Granito

Etc.

(57)
(58)

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

(59)

• Masa Específica

• Porosidad y Absorción

• Sanidad

• Resistencia Mecánica

• Resistencia a la

Abrasión

• Módulo de Elasticidad

• Propiedades Térmicas

• Forma y Textura

Superficial

• Tamaño Máximo

(60)

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

(61)

Clasificación de los agregados de acuerdo a

su masa específica:

Baja Densidad

Ligero

Ligero Estructural

Normal

Pesado

(62)

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

(63)

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

4

ó 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 %

(64)

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

(65)

Módulo de Elasticidad

Comparativo

f’

c(28)

E

(28)

E/(f’

c

)

1/2

Roca

(kg/cm

2

)

(kg/cm

2

) K

Andesita

265

145,000

8,900

Caliza

275

273,000

16,500

f’

c

Resistencia a la compresión

E

Módulo de Elasticidad

(66)

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

(67)

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.

(68)

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

(69)

Magnitud

Clasificación agregado

C < 0.15

Forma inconveniente

C >0.15 < 0.20

Forma regular

C > 0.20

Buena forma

(70)

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

(71)
(72)

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

(73)

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.

(74)

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

(75)
(76)

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

(77)
(78)

Características de los Agregados

Composición

Granulométrica

Materiales

Contaminantes

Calidad Física

Intrínseca

(79)

Composición Granulométrica

• Agregado Fino

• Agregado

(80)

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.

(81)

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

(82)
(83)

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.

(84)
(85)

Materiales Contaminantes

• Limo y Arcilla

• Materia Orgánica

• Partículas

Inconvenientes

• Sales Inorgánicas

(86)

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.

(87)

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

(88)

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.

(89)

Tipos

Desmenuzables

Terrones de Arcilla

Fragmentos de roca

alterados

(90)

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

(91)

• Tipos: Partículas planas y partículas alargadas.

• Prueba: método inglés a base de calibradores.

(92)

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.

(93)

Nombre

Petronas Tower

Lugar

Kuala Lumpur, Malasia

Construcción

1996

f’c

815 kg/cm

2

Niveles

88 / 452 m

(94)

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)

(95)
(96)

AGUA PARA

CONCRETO

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(97)

AGUA

USOS

CURADO

MEZCLADO

LAVADO DE

AGREGADOS

(98)

FUENTES DE SUMINISTRO

Red de suministro público.

Pozos

Manantiales

Arroyos, ríos

Lagos, lagunas

Presas

(99)

FUNCIÓN

Reaccionar con el cemento en

el proceso de hidratación.

(100)

Generando las siguientes características:

Proceso del Fraguado

Generación de Calor

Desarrollo de la Resistencia a la Compresión

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(101)

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.

(102)

TIPOS

DE

AGUA

Potable

De Mar

Ácidas

Alcalinas

Industriales

Negras

Etc.

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(103)

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

-

)

(104)

SALES E IMPUREZAS

Materia Orgánica (DQO)

Sólidos en suspensión

Grasas o Aceites

Azúcares

Ácidos

(105)

Retardan o aceleran el fraguado.

Disminuyen la resistencia.

Manchan el concreto.

Provocan expansiones.

(106)

EFECTOS:

Provocan la deterioración del concreto

por:

 Ataque por sulfatos.

 Reacción álcali-agregado.

 Riesgo de corrosión en el acero

(107)
(108)

Los Aditivos, Sustancias Químicas, que se

adicionan al Concreto ya sea inmediatamente

antes o durante el mezclado.

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(109)

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

(110)

Otros Tipos:

Inhibidores de la corrosión

Colorantes

Ayudas para bombeo

“Impermeabilizantes”

Formadores de gas.

Adiciones (aditivos minerales)

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(111)

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

(112)

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

(113)
(114)

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

(115)

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

(116)

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

(117)

Sustitución del producto

1. Empleando cemento de resistencia rápida

2. Utilizando más cemento

3. Reduciendo la relación a/c y con

aumento de cemento.

(118)

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

(119)

(Adiciones)

1. Materiales cementantes

2. Materiales puzolánicos y cementantes

3. Materiales inertes

(120)

Materiales Cementantes*

* Propiedades hidráulicas cementantes

1. Cemento hidráulico

2. Cemento natural

3. Cal hidratada

4. Combinaciones

(121)

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

(122)

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

(123)

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

(124)

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.

(125)
(126)

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.

(127)

¿ Porqué entender la durabilidad ?

Un concreto permanente es mejor que un

concreto temporal

(128)

Factores

Condiciones de

Exposición

Condiciones de

Servicio

Prácticas

Recomendadas

(129)

Condiciones climáticas

Carácter del lugar

(130)

Carácter del lugar

Ambiente húmedo/

Químicamente

agresivo

(131)

Ambiente seco

Químicamente

inofensivo

(132)

Ambiente

Húmedo.

Químicamente

Agresivo.

Abrasión

Hidráulica.

Medio de Contacto

(133)

Causas de la Muerte del

Concreto

refuerzo

Ataque Químico

Abrasión

Agrietamientos

(134)

TECNOLOGIA BASICA

ORIGEN DE LAS CAUSAS DE DETERIORO

DE LAS OBRAS

DISEÑO CONSTRUCCION MATERIALES MANTENIMIENTO DEFECTUOSOS DEFICIENTE

Según Paterson

37 %

51 %

(135)

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.

(136)

DISEÑO DE

MEZCLAS

(METODO ACI)

(137)

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

(138)

Dosificacion y mezclado 5 Minutos

Transporte

20 minutos Colocación15 minutos

Ciclo de Colocación y Compactación

80 Minutos (Máximo Disponible:140 Minutos)

(139)
(140)

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?.

(141)

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

(142)

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

(143)

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

(144)

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.

(145)

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

(146)

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.

(147)

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

(148)

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

(149)

• Resistencia

• Revenimiento

• Tamaño máximo de agregado y

• Rendimiento

(150)

ESTADISTICA

(151)
(152)

O también:

(153)
(154)
(155)

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

(156)

Porcentajes de Prueba esperados abajo de f’

c

cuando

el promedio () excede a f’

c

en la cantidad mostrada.

% fallas

% fallas

(157)

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.

(158)

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

(159)

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.

(160)

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.

(161)

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.

(162)

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)

(163)
(164)
(165)
(166)

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.

(167)

Requisitos de proyecto:

f´c = 250 kgf/cm

2

f

cr

= f´c +

t = 300 kgf/cm

2

T.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

(168)

DISEÑO MEZCLAS. ACI. EJERCICIO

Estimación del agua de mezclado y del contenido de aire

Contenido de agua = 200 litros

Contenido de aire = 2 %

(169)

Elección de la relación agua a cemento

a/c = 0.55

(170)

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

(171)
(172)

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

3

(173)

Estimación del contenido de agregado fino por masa:

Agua

200 litros

Cemento

364 kg/m

3

grava

868 kg/m

3

SUMA 1432 kg/m

3

Peso estimado del m

3

de concreto

=

2200 kg/m

3

(174)

DISEÑO 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.

(175)

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

3

de concreto:

Cemento = 364 kg

Agua = 160 litros

Grava = 920 kg

Arena = 842 kg

(176)

CONCRETO FRESCO

(177)

• 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

(178)

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

(179)

• 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

(180)

Concreto Fresco

• Plasticidad.

• Trabajabilidad.

• Consolidación.

Características

(181)

• Un concreto fresco que es trabajable

debe tener una plasticidad, movilidad y

consistencia apropiada, ésto nos lleva a

producir una masa homogénea.

(182)

Concreto Fresco

• Masa volumétrica

• Contenido de aire

• Revenimiento

• Contenido de agregado grueso

• Contracción plástica

• Contracción por secado

Propiedades Evaluables

(183)

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

(184)

Concreto Fresco

• Muros y zapatas, reforzados

7.5

• Zapatas, cajones estancos, sin refuerzo 7.5

• Vigas y muros reforzados

10.0

• Columnas de edificios

10.0

• Losas y pavimentos

7.5

Tipo de Construcción

Revenimiento

Máximo (mm)

Especificaciones de Revenimiento

(185)

EVITAR PROBLEMAS DE

• Sangrado.

• Segregación.

• Calavereo (Panal

de Abeja).

Figure

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Referencias

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