Libro de Tecnologia del Concreto

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CONCEPTOS GENERALES DEL CONCRETO, MATERIALES Y EL CEMENTO PORTLAND

 El Concreto es una mezcla con proporciones de Cemento, Agua y Agregados (A.F., A.G) y opcionalmente Aditivos.

PROPORCIONES TIPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO

• El Concreto no sólo será analizado como un producto final, sino se tendrá que estudiar las propiedades de sus componentes.

• A su vez pasará por estudiar los componentes en sus propiedades Físicas y Químicas.

• Cabe mencionar que la preparación de un buen concreto, no siempre tendrá factores de diseño similares, por el contrario dependerá de las propiedades de los agregados y del criterio del diseñador.

• El diseño eficiente y óptimo de un buen concreto se ve reflejado, en las características de Resistencia y Durabilidad, sin embargo la preparación del mismo pasa por el control exhaustivo en obra de la compactación, colocación, trabajabilidad.

• En nuestra realidad, muchos de los diseños de Mezcla de concreto han sido considerados en función a los métodos AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI) ó COMITE EUROPEO DEL CONCRETO, Método del Agregado Global y otros.

CONCRETO =

C

+

A

+

A.F., A.G+

Aditivo

AIRE: 1 - 3 %

CEMENTO: 7 - 15 %

AGUA: 15 - 22 %

AGREGADOS: 60 - 75 %

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CEMENTO PORTLAND

• Es un aglomerante Hidrófilo, resultante de la calcinación de las rocas Calizas, areniscas y arcillas de manera de obtener un polvo muy que en presencia de agua endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes.

FABRICACION DEL CEMENTO PORTLAND

• El proceso de fabricación se inicia con la selección y explotación de materias primas.

• Los Componentes Químicos principales están conformados por reacciones (Óxidos de Calcio, Sílice, Aluminio y Fierro).

FABRICACION DEL CEMENTO PORTLAND

CANTIDAD COMPONENTE QUIMICO PROCEDENCIA

Oxido de Calcio (CaO) Rocas Calizas

Oxido de Sílice (SiO2) Areniscas

Oxido de Aluminio (Al2O3) Arcillas 95 %

Oxido de Fierro (Fe2O3) Arcillas, Mineral deHierro, Pirita

Oxido de Magnesio, Sodio. Potasio, Titanio, Azufre 5 %

Fósforo y Magnesio.

Minerales Varios

MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO

• Hidratación, conjunto de reacciones químicas entre el agua y los componentes de cemento, originando el cambio del estado plástico al endurecido, con las propiedades inherentes a los nuevos productos formados.

• Los componentes al reaccionar con el agua forman hidróxidos e hidratos de calcio complejos.

• La velocidad con que se desarrolla la hidratación es directamente proporcional a la finura del cemento e inversa al tiempo.

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• Dependiendo de la temperatura el tiempo y la relación a/c que reacciona, se define los estados :

-Plástico, estado que se comporta como una pasta moldeable.

-Fraguado Inicial, pérdida de la plasticidad, se acelera la reacción química, etapa de evidencia del proceso exotérmico (calor de Hidratación).

-Fraguado Final, estado que se caracteriza por el endurecimiento significativo y deformaciones permanentes.

-Endurecimiento, estado final en el cual se incrementa con el tiempo las características resistentes.

RECOMENDACIONES Y ASPECTOS GENERALES

• El cemento empleado en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos químicos y físicos que se indican en :

• *Las Especificaciones para cemento Pórtland de la Norma ASTM C-150 ó NTP en el caso de los cementos Tipo I (NTP 334. 009); Tipo II (NTP 334.038), y Tipo V (NTP 334.040).

• *Está prohibido el empleo de Cementos cuya pérdida por calcinación sea > 3%. En aquellos casos de no conocer el valor real se considera para el cemento Pórtland un P.e.= 3.15.

• *Se considera que la bolsa oficial de cemento tiene 1 pie3 de capacidad y pesa 42.50 Kg.

Muestreo; se tomará muestras periódicas del cemento para comprobar su calidad y uniformidad. La supervisión determinará de acuerdo con el proyectista la frecuencia de la toma de muestras y certificará que se efectúe de acuerdo a la Norma ASTM C-183 ó NTP 334.007.

Ensayos; la supervisión tiene el derecho de ordenar en cualquier etapa de la ejecución del proyecto, ensayos de certificación de la calidad del cemento empleado. Los ensayos se efectuarán de acuerdo a las normas ASTM ó NTP. • Almacenamiento; los materiales deberán almacenarse en obra, de manera tal

que evite su deterioro o contaminación con sustancias inconvenientes.

• El material deteriorado y contaminado no deberá emplearse en la preparación del concreto. CEMENTOS RESEÑA HISTORICA IMPERIO INCAICO Conocimiento de:  Astronomía

 Trazado y construcción de canales de irrigación  Edificaciones de piedra y adobe

COLONIA (Siglo XVI)  Cal y Arena ( calicanto )

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 Fortificaciones militares  Conventos, iglesias

RESEÑA HISTORICA LA REPUBLICA (1820)  1824 Apsdin( Calcinación de la caliza )  1840 Francia ( 1rafábrica )  1845 Inglaterra  1855 Alemania  1871 E.E.U.U. RESEÑA HISTORICA SIGLO XX

 1915 (Terminal marítima del Callao, Pavimentación Av. Venezuela Pavimentación Av. Costanera)

 Primeros hornos de fabricación de cemento

 1916 Primera fábrica de cemento en el Perú (CPCP)

 1955 –1975 fábricas de cemento: Chilca, Lima, Andino, Chiclayo, Pacasmayo, Sur, Yura.

 Edificios importantes: Palacio de Justicia, Hotel Bolívar, Club Nacional, Country Club.

DEFINICIONES

CEMENTANTES: (La arcilla, Yeso, Cal, Cementos, Asfaltos, Polímeros) DEFINICIONES

CEMENTOS: Material pulverizado que combinado con agua forma una pasta capaz de endurecer en el agua y al aire.

CLINKER

Producto obtenido por calcinación de materias primas, calizas y arcillosas adecuadamente dosificadas.

CEMENTO PORTLAND

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COMPOSICION QUÍMICA DEL CLINKER

Oxido Componente Porcentaje Típico Abreviatura

CaO 58 % - 67 % C SiO2 16 % - 26 % S Al2O3 4 % - 8 % A Fe2O3 2 % - 5 % F SO3 0.1 % - 2.5 % MgO 1 % - 5 % K2O y Na2O 0 % - 1 % Mn2O3 0 % - 3 % TiO2 0 % - 0.5 % P2O5 0 % - 1.5 %

Perdida por Calcinación 0.5 % - 3 %

FASES MINERALES DEL CLINKER

Designación Fórmula Abreviatura

Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S

Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S

Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 C3A Ferrito aluminato tetracálcico 4CaO. Al2O3.Fe2O3 C4AF

Cal libre CaO

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REQUISITOS FÍSICOS DEL CEMENTO Tipo Tipo Requisitos Físicos

I II V MS IP ICo Resistencia la Compresión mín. Kg/cm² 3 días 7 días 28 días 120 190 280* 100 170 280* 80 150 210 100 170 280* 130 200 250 130 200 250 Tiempo de fraguado, minutos

Inicial, mínimo Final, máximo 45 375 45 375 45 375 45 420 45 420 45 420 Expansión en autoclave, % máximo 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80

Resistencia a los Sulfatos

% máximo de expansión -- -- 0.04*

14 días 0.106meses 0.10*6meses --Calor de Hidratación, máx., KJ/Kg

7 días

28 días ---- 290*-- ---- ---- 290*330*

--REQUISITOS QUÍMICOS DEL CEMENTO Tipo

Tipo Requisitos Químicos I II V MS IP ICo

Óxido de Magnesio (MgO), máx., % 6.0 6.0 6.0 -- 6.0 6.0 Trióxido de Azufre (SO3), máx., % 3.5 3.0 2.3 -- 4.0 4.0 Pérdida por Ignición, máx., % 3.0 3.0 3.0 -- 5.0 8.0 Residuo Insoluble, máx., % 0.75 0.75 0.75 -- -- --Aluminato tricálcico (C3A), máx., % -- 8 5 -- -- --Álcalis equivalentes

( Na2O+ 0.658 K2O ), máx, %

0.6* 0.6* 0.6* -- --

--REQUISITOS OPCIONALES

Tipo

Características Físicas Opcionales I II III IV V

Falso Fraguado, % ( P. Fin ) mínimo 50 50 50 50 50

Calor de Hidratación, máx, Cal/gr. 7 días 28 días --70 --60 70 --Resistencia la Compresión (MPa) 28 días 280 280 -- -- - --Resistencia a los sulfatos, 14 días, máx -- -- -- -- 0.04

Características Químicas Opcionales I II III IV V

Aluminato tricálcico (C3A), máx, % -- -- 5 - 8 --

--Suma (C3S + C3A), máx., % -- 58 -- --

--Álcalis equivalentes (Na2O + 0.658 K2O), máx, %

0.6 0.6 0.6 --

--TIPOS DE CEMENTOS

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CEMENTOS PÓRTLAND (ASTM C-150 NTP 334.009)

 TIPO I : Uso general, alto calor, f ’c alto

 TIPO II: Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, f´c lento.  TIPO III: Alto calor, f´c muy rápido, baja resistencia sulfatos.  TIPO IV: Muy bajo calor, f´c muy lento.

 TIPO V: Muy resistente sulfatos bajo calor, f´c muy lento.

Desarrollo de la resistencia en compresión en % de la resistencia a 28 días

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CEMENTOS PÓRTLAND ADICIONADOS

TIPO IP: Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana. Menor calor, f´c después 28 días. TIPO IPM: Uso general, hasta 15% puzolana, Menor calor, f´c después 28 días.

TIPO IMS: Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% escoria, menor calor, f´c después 28 Días.

TIPO ICo: Uso general, hasta 30% filler calizo. Menor calor, f´c después 28 días. CEMENTO TIPO I MEJORADO REQUISITOS FÍSICOS COMPARATIVOS

REQUISITOS FISICOS Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090 Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090 Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días 130 200 250 120 190 280* Tiempo de fraguado, minutos

Inicial, min. Final, min. 45 420 45 375 Expansión en autoclave % máximo 0.80 0.80

•Obras de concreto y de concreto armado en general.

•Morteros en general, especialmente para tartajeo y asentado de unidades de albañilería.

•Pavimentos y cimentaciones.

CEMENTO TIPO MS REQUISITOS FÍSICOS

COMPARATIVOS REQUISITOS FISICOS Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090 Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090 Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días 100 170 280* 100 170 280* Tiempo de fraguado, minutos

Inicial, min.

Final, min. 42045 37545

Expansión en autoclave

% máximo 0.80 0.80

Resistencia a los sulfatos

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--CEMENTO TIPO IP ESPECIAL REQUISITOS FÍSICOS COMPARATIVOS REQUISITOS FISICOS Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090 Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090 Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días 130 200 250 120 190 280* Tiempo de fraguado, minutos

Inicial, min.

Final, min. 42045 37545

Resistencia a los sulfatos

% máximo de expansión 0.10 *(6 meses)

--Calor de hidratación, máx, kJ/Kg 7 días 28días 290* 330*

--FABRICAS DE

CEMENTOS EN EL

PERU

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LOS CEMENTOS NACIONALES

Fabricante Ubicación Tipos de Cemento que producen Cementos Lima S.A.

46%

Lima Sol I, Sol II, Atlas IP Cemento Andino S.A.

19%

Tarma Junín

Andino I, Andino II, Andino V, Andino IPM Yura S.A.

14% YuraArequipa Yura I, Yura IP, Yura IPM Cemento Pacasmayo

S.A. 13%

Pacasmayo La Libertad

Pacasmayo I, Pacasmayo II, Pacasmayo V, Pacasmayo MS, Pacasmayo IP, Pacasmayo ICo Cementos Sur S.A.

5%

Juliaca Puno

Rumi I, Rumi II, Rumi V, Rumi IPM, Cementos Rioja S.A.

1%

Pucallpa Ucayali

Tipo IP

REQUISITOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS Exposición a sulfatos Sulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo Sulfatos (SO4) en el agua, ppm Tipo Cemento Concreto con agregado de peso normal rel. a/c máx. en peso Concreto con agregado de peso normal y ligero Resist. Comp. Mínima MPa Insignificante 0<SO4<0.1 0<SO4<150 -- --

--Moderada 0.1<SO4<0.2 150<SO4<1500

II, IP(MS), IS(MS), P(MS), I(PM)

(MS), I(MS)

0.50 40

Severa 0.2<SO4<2.0 1500<SO4<10,00 0

V 0.45 45

Muy severa SO4>2.0 SO4>10,000 V más puzolana

0.45 45

¿Como elegir el tipo de cemento? Donde vamos a construir?

En que condición de exposición vamos a construir?

Que tipo de estructura y/o que proceso constructivo vamos a usar? Donde vamos a construir?

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El medio ambiente y las condiciones de servicio afectan de manera sustancial el comportamiento del concreto, por lo tanto es muy importante tener en cuenta el manejo del calor de hidratación:

En clima cálido: Utilizar cementos con bajo calor de hidratación, por lo tanto ordenando los cementos de acuerdo al calor de hidratación que producen, de menor a mayor tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, ICo, I

En clima frío: Utilizar cementos con alto calor de hidratación, por lo tanto ordenando los cementos de acuerdo al calor de hidratación que producen, de menor a mayor tenemos:

I, II, IPM, IMs, ICo, V.

En que condición de exposición vamos a construir?

El concepto que prima es resistencia a la agresividad química, por lo tanto es muy importante tener en cuenta las condiciones de exposición:

Ambiente marino: Expuesto al ataque de Cloruros + sulfatos, por lo tanto ordenando los cementos de acuerdo al grado de resistencia a estos iones de mayor a menor tenemos:

IP, V, IPM, II, IMs, Ico, I.

Suelo con sulfatos: Ordenando los cementos de acuerdo al grado de resistencia a los sulfatos de mayor a menor tenemos:

V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I.

Que tipo de estructura y/o que proceso constructivo vamos a usar?

En este caso el concepto que prima es desarrollo de resistencia y calor de hidratación de la estructura a construir

Vaciados de gran volumen y poca área de disipación de calor: En este caso es importante tener en cuenta el calor de hidratación del cemento, entonces ordenando los cementos de más favorable a menos favorable tenemos:

V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I

Desencofrado rápido: En este caso es importante tener en cuenta la ganancia rápida de la resistencia del concreto, entonces ordenando los cementos de más favorable a menos favorable tenemos:

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AGREGADOS

• Son materiales disgregados de las rocas que se encuentran depositados naturalmente en las canteras ó también localizados en zonas de proceso de selección (chancadoras primarias).

• Ocupan el 75 % del Volumen (unidad cúbica) del concreto.

• Los Agregados, cumplen la función de proporcionar al concreto resistencia mecánica, durabilidad, comportamiento elástico, propiedades térmicas y acústicas.

UBICACIÓN Y SELECCION DE CANTERAS

SELECCION DE AGREGADOS (PROCESO DE ZARANDEO)

AGREGADOS PRODUCIDOS Y SELECIONADOS

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CANTERA DE HORMIGON, LOCALIZADA EN PLENA EJECUCION DE UNA OBRA

• En la búsqueda y selección de la cantera de agregado, el Ingeniero debe tener en cuenta la dificultad de encontrar canteras, que cumplan con los requisitos técnicos según (normas) y de ubicar la posible cantera y solamente los ensayos de laboratorio serán los que determinen la calidad de los agregados.

La selección de las canteras debe cumplir: • Estudios de origen geológico

• Clasificación petrológica y composición mineral del material. • Propiedades y comportamiento del material como agregado.

• Costo de operación y rendimiento en relación a la magnitud del proyecto. • Posibilidades de abastecimiento del volumen necesario.

• Facilidad de acceso a la cantera y cercanía de ella a la obra. APILAMIENTO DE AGREGADOS EN OBRA

OBRA: PISCINA SEMI OLIMPICA-ESTADIO LEONCIO PRADO

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CONSTRUCCION DE LOS LABORATORIOS FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS-CIUDAD UNIVERSITARIA. UNSCH

OBRA: PAVIMENTACION Av. NERY GARCIA ZARATE (APILAMIENTO DE LOS AGREGADOS EN LAS CALLES INTERIORES)

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Agregado Fino (A.F).-Es la arena natural, arena preparada y seleccionada cuya materia prima se encuentra en la desintegración de residuos de roca y que pasa por la malla 3/8” (9.50 mm) y cumple con lo establecido en las Normas NTP 400.037 ó ASTM C 33.

• De preferencia debe encontrarse limpia de partículas, materia orgánica, terrones de arcilla, sales, partículas escamosas o blandas.

• El agregado fino deberá tener una granulometría de preferencia continua y retenido el material entre la Nº4 (4.75 mm) y Nº100 (0.148 mm).

Agregado Grueso (A.G).-Material natural o artificial de partícula de Roca, grava natural ó triturada. Es el material que retiene el tamiz Nº 4 (4.75 mm) y cumple con lo establecido en la norma NTP 400.037.

• De preferencia el agregado grueso debe ser angular ó semiangular, limpios duros compactos, resistentes, textura rugosa y libres de material contaminante y blando.

• La granulometría según Norma NTP 400.037 Ó ASTM C 33 y continua.

• No tener mas del 5% ret. 11/2” y no más del 6% del agregado que pasa la malla ¼”.

Tamaño Máximo (T.M.)

Es aquel por el cual, pasa toda la muestra. • Tamaño Nominal Máximo (T.N.M)

Es aquel tamaño, que presenta el primer retenido.

AGREGADOS PARA EL CONCRETO DEFINICION

Elementos inertes del concreto que son aglomerados por la pasta de cementos para formar una estructura resistente.

¿INERTES? ADITIVO 0.1 % - 0.2 % AIRE 1 % - 3 % CEMENTO 7 % - 15 % AGUA 15% - 22 % AGREGADOS 60% - 75 %

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PROPIEDADES

R

E

S

I

S

T

E

N

T

T

E

R

M

I

C

A

S

O

T

R

A

S

Q

U

I

M

I

C

A

S

F

I

S

I

C

A

S

CLASIFICACION

PROCEDENCIA

GRADACION

DENSIDAD

 Naturales

 Artificiales

 Ag. Grueso

 Ag. Fino

 Normales

 Ligeros

 Pesados

CONDICION DE SATURACION PESO ESPECÍFICO PESO UNITARIO

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PROPIEDADES FISICAS

% DE VACIOS

HUMEDAD

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OTRAS PROPIEDADES

TAMAÑO MAXIMO

DEL AGREGADO

PESO

VOLUMETRICO

FORMA Y TEXTURA

SUPERFICIAL

PROPIEDADES TERMICAS

COEFICIENTE

DE

EXPANSION

CODUCTIVIDAD

TERMICA

CALOR

ESPECÍFICO

DIFUSIVIDAD

PROPIEDADES RESISTENTES

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REQUISITOS

OBLIGATORIOS

COMPLEMENTARIOS

OPCIONALES

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GRANOLOMETRIA DEL AGREGADO FINO

Porcentaje de peso que pasa

Tamiz Limites totales C M F

9.5 mm (3/8´´) 100 100 100 100 4.75 mm (Nº 4) 89-100 95-100 85-100 89-100 2.36 mm (Nº 8) 65-100 80-100 65-100 80-100 1.18 mm (Nº 16) 45-100 50-85 45-100 70-100 600 mm (Nº 30) 25-100 25-60 25-80 55-100 300 mm (Nº 50) 5-70 10-30 5-48 5-70 150 mm (Nº 100) 0-12 2-10 0-12* 0-12*

* incrementar a 15% para agregado fino triturado, excepto cuando se usa para pavimentos de alta resistencia.

LIMITE DE SUSTANCIAS DAÑINAS

AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO Partículas deleznables, máx.

porcentaje 3 5

Material mas fino que la malla de

75 mm (Nº200), máx. porcentaje 5 1

Carbón y lignito, máx. porcentaje 0.5 0.5

MATERIA ORGANICA

El agregado fino que no demuestre presencia nociva de materia orgánica, cuando se determine conforme a la N.T.P.400.013, se deberá considerar satisfactorio.

El agregado fino que no cumpla con el ensayo anterior, podrá ser usado si al determinarse el efecto de las impurezas orgánicas sobre la resistencia de morteros (N.T.P.400.024) la resistencia relativa a los 7 días no es menor de 95%.

RESISTENCIA MECANICA

Métodos alternativos No mayor que %

Abrasión (Método de los Ángeles) 50

Impacto 30

DURABILIDAD DEL AGREGADO

AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

Se utiliza solución de SULFATO DE SODIO Se utiliza solución de SULFATO DE MAGNESIO Se utiliza solución de SULFATO DE SODIO Se utiliza solución de SULFATO DE MAGNESIO 10% 15% 12% 18%

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REQUISITOS OPCIONALES

El agregado utilizado en concreto sujetos permanentemente a la acción de la humedad o contactos con suelos húmedos, no deberá contener sustancias dañinas que reaccionen químicamente con los álcalis del cemento, por cuanto produce expansiones excesivas del concreto.

En caso de estar presente tales sustancias, el agregado puede ser utilizado con cementos que tengan menos de 0.6% de álcalis, calculados como óxido de sodio (Na2O+ 0.685K2O), con el añadido de un material que prevenga la expansión dañina debido a la reacción álcali –agregado.

El equivalente de arena del agregado utilizado en el concreto de f’c = 210 Kg/cm2de resistencia de diseño y mayores y los utilizados en pavimentos de concreto será igual o mayor a 75. Para otros concretos el equivalente de arena será igual o mayor a 65.

AGREGADO GLOBAL

Tamiz Tamaño Nominal

37.5 mm (1 ½´´) Tamaño Nominal 19.0 mm (3/4´´) Tamaño Nominal 9.5 mm (3/8´´) 50 mm(2´´) 37.5 mm(1 ½ ´´) 95 a 100 100 19.0 mm(3/4 ´´) 45 a 80 95 a 100 12.5 mm(1/2 ´´) 100 9.5 mm(3/8 ´´) 95 a 100 4.75 mm (Nº 4) 25 a 50 35 a 55 30 a 65 2.36 mm (Nº 8) 20 a 50 1.18 mm (Nº 16) 15 a 40 600 mm (Nº 30) 8 a 30 10 a 35 10 a 30 300 mm (Nº 50) 5-70 10-30 5 a 15 150 mm (Nº 100) 0 a 8 0 a 8 0 a 8 METODOS DE ENSAYO NORMA DESCRIPCION NTP

400.010 Extracción y preparación de las muestras NTP

400.011

Definiciones y clasificación de agregados para uso en morteros y concretos

NTP 400.012

Análisis granulométrico del agregado fino, grueso y global NTP

400.013

Cambiado por NTP 400.024 NTP

400.014

Método de ensayo para determinar cualitativamente los cloruros y sulfatos

NTP 400.015

Método de ensayo para determinar los terrones de arcilla y las partículas friables en el agregado

NTP 400.016

Determinación de la inalterabilidad de los agregados por medio de sulfato de sodio o sulfato de magnesio

NTP

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NTP 400.018

Determinación del material que pasa por el tamiz normalizado 75µm (N°200)

NTP 400.019

Determinación de la Resistencia al desgaste en agregados gruesos de tamaño medio por medio de la máquina de Los Ángeles

NTP 400.020

Determinación de la Resistencia al desgaste en agregados gruesos de gran tamaño por medio de la máquina de Los Ángeles

NTP 400.021

Método de ensayo para determinar el peso específico y absorción del agregado grueso

NTP 400.022

Método de ensayo para determinar el peso específico y absorción del agregado fino

NTP 400.023

Método de ensayo para determinar la cantidad de Partículas livianas en el agregado

NTP

400.024 Método de ensayo para determinar cualitativamente las impurezasorgánicas en el agregado fino para el concreto NTP

400.037

Requisitos NTP

400.038

Determinación del valor del Impacto en el Agregado grueso (VIA). NTP

400.039 Índice de alargamiento del agregado grueso NTP

400.040

Partículas chatas o alargadas en el agregado grueso NTP

400.041

Índice de Espesor del agregado Grueso NTP

400.067 Reactividad alcalina potencial de combinaciones cemento -agregado(Método de la barra de mortero)

CONCLUSIONES

 AGREGADO FINO  AGREGADO GRUESO  OTRAS

CONCLUSIONES AGREGADO FINO

Deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.

Deberá estar graduado dentro de los límites indicados en la Norma NTP 400.037.Es recomendable tener en cuenta lo siguiente:

a. La granulometría seleccionada deberá ser continua, con valores retenidos en las mallas N 4, No 8, N 16, No 30, No 50, y No 100 de la serie Tyler.

b. El agregado no deberá retener más del 45% en 2 tamices consecutivos cualesquiera.

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c. En general, es recomendable que la granulometría se encuentre dentro de los siguientes límites:

MALLA % QUE PASA

3/8´´ 100 Nº 4 95-100 Nº 8 80-100 Nº 16 50-85 Nº 30 25-60 Nº 50 10-30 Nº 100 2-10

 El Módulo de fineza se mantendrá dentro del límite de más o menos 0.2 del valor asumido para la selección de las proporciones del concreto; siendo recomendable que el valor asumido esté entre 2.35 y 3.15.

 No deberá haber presencia de materia orgánica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la Norma N.T.P.400.013.

 Podrá emplearse agregado fino que no cumple con los requisitos indicados siempre que:

a. La coloración en el ensayo se deba a la presencia de pequeñas partículas de carbón, o partículas similares.

b. Realizado el ensayo, la resistencia a los 7días de morteros preparados con dicho agregado no sea menor del 95% de la resistencia de morteros similares preparados con otra porción de la misma muestra de agregado fino previamente lavada con una solución al 3% de hidróxido de sodio.

Partículas inconvenientes % Lentes de arcilla y particulas desmenuzables 3 Material mas fino que la malla Nº 200

Concretos sujetos a abrasión 3

Otros concretos 5

Carbón

Cuando la apariencia superficial del concreto

es importante 0.5

Otros concretos 1

CONCLUSIONES AGREGADO GRUESO

 El agregado grueso deber estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular o semi angular, duras, compactas resistentes, y de textura preferentemente rugosa.

 El tamaño máximo nominal del agregado grueso no deberá ser mayor de:

o 1/5 de la menor dimensión entre caras de encofrados. o 1/3 del peralte de las losas; o

o 3/4 del espacio libre mínimo entre barras o alambres individuales de refuerzo; paquetes de barras; torones; o ductos de preesfuerzo.

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Partículas inconvenientes %

Arcilla 0.25

Partículas deleznables 5.0

Material mas fino que la malla Nº 200 1.0 Carbón y lignito

Cuando la apariencia superficial del

concreto es importante 0.50

Otros concretos 1.0

 El agregado grueso empleado en concreto para pavimentos, o en estructuras sometidas a procesos de erosión, abrasión o cavitación, no deber deberá tener una pérdida mayor del 50% en el ensayo de abrasión realizado de acuerdo a las normas NTP 400.019 ó 400.020, o a la norma ASTM C 131.

OTRAS CONCLUSIONES

I. Cumplir con los requisitos de la norma NTP 400.037o ASTM C 33, así como las especificaciones del proyecto.

II. Si no cumplen los requisitos indicados serán utilizados únicamente si el Contratista demuestra , a la Inspección, con resultados de ensayos de laboratorio o

certificaciones de experiencia en obra que, bajo condiciones similares a las que se espera, pueden producir concreto de las propiedades requeridas.

III. El procesado, transporte, manipuleo, almacenaje y dosificación debe garantizar: a. Se mantendrá la uniformidad del agregado

b. No se producirá contaminación con sustancias extrañas c. No se producirá rotura o segregación importante en ellos. d. La pérdida de finos será mínima.

IV. Los concretos que han de estar sometidos a humedecimiento; exposición a atmósferas húmedas; en contacto con suelos húmedos; no deberán tener en su composición mineralógica elementos que sean potencialmente, reactivos con los álcalis.

V. El ensayo Durabilidad se efectuará en agregados que van ha ser empleados en concretos sometidos a procesos de congelación y deshielo bajo condiciones de exposición moderada o severa. El agregado se someterá a 5 ciclos del ensayo de estabilidad de volumen.

 La ASTM contempla que los agregados que no cumplan con lo indicado podrían ser utilizados si un concreto de propiedades comprobables, preparado con agregado del mismo origen, ha demostrado un comportamiento satisfactorio cuando estuvo sometido a condiciones de intemperismo similares a las que se espera; o cuando se obtuvo resultados satisfactorios en concretos sometidos a ensayos de congelación y deshielo realizados de acuerdo a las recomendaciones de la Norma ASTM C 666.

 Los agregados fino y grueso no deberán contener sales solubles totales en porcentaje mayor del 0.04% si se trata de concreto armado; ni del 0.015% si se trata de concreto reesforzado.

 No será empleado el agregado de procedencia marina; pero si ello fuera inevitable deberá contarse con autorización de la Inspección y el agregado ser tratado por lavado con agua potable antes de utilizarlo en la preparación del concreto.

Los agregados expuestos a la acción de los rayos solares deberán enfriarse

antes de su utilización en la mezcladora y se deberá considerar la cantidad de

(26)

mezcla y mantener la relación a/c de diseño seleccionada.

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Se estudia al agregado para determinar la distribución del tamaño de sus partículas en toda su masa y del cual se puede obtener parámetros (Ejemplo: Módulo de Finura, Tamaño Máximo, Tamaño Nominal Máximo) los cuales nos servirán para poder comparar la calidad del agregado.

AGREGADO GRUESO:

Distribución de Tamaños mediante el Tamizado. -Malla 3 “hasta la Nº 8 -Propiedades: -Modulo de Fineza -Tamaño Máximo -Desgaste -Durabilidad AGREGADO FINO:

Distribución de partículas menores, comprendido entre:

- Malla 3/8 “– Nº 100 -PROPIEDADES: -Modulo de Fineza

-Bajo porcentaje de Partículas < Nº 200

TAMICES ESTANDAR (NORMA ASTM)

TAMIZ ABERTURA (PULGADAS) ABERTURA (MILIMETROS)

3” 3.0000 75.000

11/2” 1.5000 37.500

¾” 0.7500 19.000

3/8” 0.3750 9.5000

(27)

Nº 8 0.0937 2.3600 Nº 16 0.0469 1.1800 Nº 30 0.0234 0.5900 Nº 50 0.0117 0.2950 Nº 100 0.0059 0.1475 Nº 200 0.0029 0.0737

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO AGREGADO FINO (ASTM C-136)

ABERTURA MATERIALRETENIDO PORCENTAJESACUMULADOS ESPECIFICACIONES MALLAS

(mm) (GRS) ( % ) RETENIDOS PASANQUE ASTM C-136 2" 50.000 1 1/2" 38.100 1" 25.000 3/4" 19.000 1/2" 12.500 3/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 100.00 100 100 Nº 4 4.760 54.00 5.12 5.12 94.88 95 100 Nº 8 2.360 139.93 13.26 18.38 81.62 80 100 Nº 16 1.180 194.90 18.47 36.84 63.16 50 85 Nº 30 0.600 211.89 20.08 56.92 43.08 25 60 Nº 50 0.296 178.02 16.87 73.79 26.21 10 30 Nº 100 0.148 199.20 18.87 92.66 7.34 2 10 Nº 200 0.074 10.00 0.95 93.61 6.39 Lavado 58.00 5.50 99.10 0.90 FONDO 0.000 9.41 0.89 100.00 0.00 1055.3 5 100.0 0

(28)

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO AGREGADO GRUESO (ASTM C-136)

ABERTURA MATERIALRETENIDO PORCENTAJESACUMULADOS ESPECIFICACIONES MALLAS

(mm) (GRS) ( % ) RETENIDOS PASANQUE ASTM C-136 2" 50.000 11/2" 38.100 1" 25.000 0.00 0.00 0.00 100.00 100 100 3/4" 19.000 120.00 6.74 6.74 93.26 90 100 3/8" 9.525 1245.00 69.93 76.67 23.33 20 55 Nº 4 4.760 394.10 22.14 98.81 1.19 0 10 Nº 8 2.360 21.00 1.18 99.99 0.01 0 5 Nº 16 1.180 Nº 30 0.600 Nº 50 0.296 Nº 100 0.148 FONDO 0.000 0.10 0.01 100.00 1,780.20 100.00

CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 10 100

Tamices Stándar ASTM (mm)

P o rc e n ta je q u e p a s a

(29)

MODULO DE FINEZA

Es un valor constante adimensional, que representa un volumen promedio ponderado de nuestro agregado.

Duff Abrams (1925), sustentó como la suma de los porcentajes retenidos acumulativos hasta el tamiz Nº 100.

Este criterio se aplica a los A.F. y A.G. en forma general y es independiente del diseño propio de mezcla.

ABSORCION

El agregado presenta porosidades internas que se denominan vacíos, cuando son accesibles al agua ó humedad exterior.

Si un agregado se colma en todos sus poros, se considera saturado y

superficialmente seco. La capacidad de absorción del agregado se determina por el incremento de peso de una muestra secada al horno luego de 24 Hrs. de inmersión en agua y de secado superficial.

La condición anterior representa la que adquiere el agregado en el interior de una mezcla de concreto.

CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO (Tamaño máximo 3/4")

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 10 100

Tamices Stánda r ASTM (mm)

P or ce nt aj e qu e pa sa

(30)

CONTENIDO DE HUMEDAD DE AGREGADOS

El contenido de agua de la mezcla influye en la resistencia y otras propiedades del concreto.

En consecuencia, es necesario controlar el dosaje del agua.

Si los agregados están saturados y superficialmente secos no pueden absorber ni ceder agua durante el proceso de mezcla.

Pero un agregado parcialmente seco resta agua, mientras que el agregado mojado, superficialmente húmedo, origina un exceso de agua en el concreto. En estos casos es necesarios reajustar el contenido de agua, sea agregando o restando un porcentaje adicional al dosaje de agua especificado.

MATERIAL QUE PASA LA MALLA Nº 200

El material muy fino constituido por arcilla y Limo se presenta recubriendo el agregado grueso o mezclado con la arena. En el primer caso afecta la

adherencia del agregado y la pasta, en el otro caso incrementa el requerimiento de agua de mezcla.

Se concluye que un porcentaje menor de finos, puede favorecer su trabajabilidad, pero su incremento afecta la resistencia del concreto.

IMPUREZAS ORGANICAS

En porcentajes mayores al 5 % modifican los tiempos de endurecimiento y de resistencia, pudiendo originar manchas o afectando la durabilidad.

PARTICULAS LIGERAS, BLANDAS Y ARCILLAS

Si están presentes en grandes cantidades apreciables, provocan la localización de zonas débiles y pueden inferir con la durabilidad.

PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO

El aspecto más resaltante del concreto endurecido reside en la porosidad o sistema de vacíos. Gran parte que interviene en la mezcla del concreto solo cumple la función en estado plástico ubicándose en líneas de flujo o zonas de sedimentación de los sólidos de manera que al producirse el endurecimiento y evaporarse queda los vacíos o poros que condicionan el estado posterior para absorber líquidos.

El concreto presenta propiedades que serán de necesario control en obra para obtener un buen estado endurecido y de resistencia.

Trabajabilidad; Definida por el mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte, colocación y compactación del concreto.

Su evaluación es relativa por cuando depende de las facilidades manuales o mecánicas que se disponga durante las etapas del proceso.

Esta influenciada principalmente por la pasta, el contenido de agua y el equilibrio entre agregados fino y grueso.

Por lo General un concreto es trabajable cuando una película de mortero de al menos ¼” sobre el agregado grueso.

(31)

MEDICION DE LA TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO “SLUMP”

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MEEDDIICCIOIONNDDEELLAATRTRAABBAAJJAABBILILIIDDAADDDEDELLCCONONCCRRETETOO“S“SLLUUMMPP””EENNOBOBRRAA

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REEOOLLOOGGIIAADDEELLCCOONNCCRREETTOO

Reología, es la ciencia de que estudia el flujo o desplazamiento de los materiales ha permitido enfocar con más precisión los conceptos reológicos del concreto fresco y por consiguiente su trabajabilidad:

-Estabilidad -Compactibilidad -Movilidad

Segregación; Las diferencias de densidades entre los componentes del concreto provocan una tendencia natural a que las partículas mas pesadas desciendan, pero en general la densidad de la pasta con los agregados es solo 1/5 menor que la de los agregados gruesos lo cual sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz.

(32)

Exudación; Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto.

Esta influenciada por la cantidad de finos en los agregados y la finura del cemento , por lo que cuanto mas fina es la molienda de este y mayor es el porcentaje de material menor que la malla Nº 100 la exudación será menor. La exudación se produce inevitablemente en el concreto pues es una propiedad inherente a su estructura, luego lo importante es evaluarla y controlarla en cuanto a los efectos negativos que pudiera tener.

Contracción; Es una propiedad importante en relación a los problemas de fisuración que se visualiza con frecuencia.

Contracción intrínseca, es debido al cambio volumétrico de la pasta de cemento por combinación química (proceso irreversible).

Contracción Por Secado, es el responsable de la mayor parte de los problemas de fisuración y se presenta en el estado plástico y el endurecido, cuando se permite la pérdida de agua en la mezcla.

ADITIVOS PARA EL CONCRETO DEFINICIÓN

Es un material que no siendo Agua, Agregado, Cemento o Refuerzo con Fibra, es empleado como un ingrediente del concreto o mortero y es añadido

inmediatamente, antes o durante el mezclado. (Comité ACI 116R, ASTM C 125)

USO DE LOS ADITIVOS

Los aditivos utilizados como componentes del concreto se añaden durante el mezclado a fin de:

1. Modificar una o algunas de sus propiedades a fin de permitir que sean más adecuados al trabajo que se está efectuando.

2. Facilitar la colocación del concreto. 3. Reducir los costos de operación RAZONES DE EMPLEO

En concreto fresco

1. Reducción de la cantidad de agua de la mezcla.

2. Incremento de la trabajabilidad sin la modificación del agua o reducción del agua sin modificación de la trabajabilidad.

3. Incremento o reducción del slump.

4. Aceleración o retardo del tiempo de fraguado.

5. Modificación de la velocidad y/o magnitud de exudación. 6. Reducción o prevención de la segregación.

(33)

RAZONES DE EMPLEO En concreto endurecido

1. Retardo en el desarrollo del calor de hidratación o reducción de su magnitud. 2. Aceleración en la velocidad de desarrollo de la resistencia inicial y/o final y el incremento de la misma.

3. Disminución de la permeabilidad del concreto.

4. Control de la expansión debida a la reacción álcali – agregados.

5. Control de la corrosión de los elementos metálicos embebidos en el concreto. 6. Incremento en las resistencias de impacto y/o abrasión.

7. Incremento de la durabilidad.

CLASIFICACIÓN GENERAL

De acuerdo a la norma ASTM C 494, los aditivos se clasifican en:

CLASIFICACIÓN GENERAL Adicionalmente tenemos:

TIPO DESCRIPCIÓN

ASTM C 260 Incorporadores de aire.

ASTM C 618 Aditivos minerales (Puzolanas y cenizas). ASTM C 989 Aditivos minerales (Escorias y microsílices)

Impermeabilizantes. Inhibidores de corrosión. Superplastificantes Curadores.

REQUISITOS SEGÚN ASTM TIPO DESCRIPCIÓN

A Reductores de agua. B Retardadores de fragua. C Acelerantes

D Reductores de agua y Retardadores de fragua. E Reductores de agua y Acelerantes

F Súper Reductores de agua.

(34)

REQUISITOS SEGÚN ASTM

PRECAUCIONES EN EL EMPLEO

1. Los aditivos deberán cumplir con los requisitos de la norma NTP 339.086 o ASTM indicadas.

2. Los aditivos deberán ser del mismo tipo, marca, composición, concentración que los utilizados para la selección de las proporciones de la mezcla.

3. Deberán emplearse después de evaluar sus efectos, bajo las condiciones similares a los de obra.

4. En el empleo de los aditivos debe considerarse el límite máximo de ión cloruro permitido en una unidad de m³ de concreto.

(35)

Aditivos que incrementan el asentamiento o trabajabilidad del mortero o concreto fresco sin aumentar el contenido de agua inicial o mantienen la trabajabilidad permitiendo reducir una cierta cantidad de agua de mezcla, siendo el efecto debido a factores diferentes al aire incorporado.

(Comité ACI 116. R-2) Pueden usarse como plastificantes, como reductores de agua o como ambos.

Beneficios Generales de los aditivos Plastificantes - Reductores de agua En las propiedades del concreto fresco:

1. Disminución de la relación Agua/ Cemento.

2. Mejora en la trabajabilidad, bombeabilidad, colocación y acabado superficial. 3. Reducción de segregación.

4. Ahorro de cemento.

5. Mayores rendimientos en los procesos constructivos. En las propiedades del concreto endurecido:

1. Resistencia mejorada.

2. Disminución de la permeabilidad. 3. Incremento de la durabilidad. 4. Calidad más controlada.

¿Tipos de plastificantes reductores de agua?

CONVENCIONALES: DE MEDIO RANGO:

(36)

(ASTM C - 494 Tipo A)

-Efecto de Superficie Lubricante. -Reducción Agua hasta 5 %.

-Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del cemento. -Concretos con Slump hasta 5”.

-Concretos con relación A/C moderada a alta Inconvenientes

Plastificantes – Reductores Convencionales Cuando se usan en dosis alta:

1. Exudación excesiva.

2. Poca economía de cemento. 3. Retardo en fraguado inicial. 4. Desarrollo lento de resistencia

Plastificantes – Reductores de medio rango (ASTM C - 494 Tipos A y F)

 5%-15% de reducción de agua.  Slumps de 5” –8” (125 -200 mm).  Concretos con A/C moderada a baja.  Efecto de superficie incrementado.  Resistencias iniciales y finales altas.

 Se usan en combinación con los de alto rango para relaciones A/C muy bajas.  Muy buen acabado superficial.

 Dosis usual 0.5% a 1% del peso del cemento.  Fraguado inicial controlado.

Plastificantes – Reductores de alto rango (ASTM C -494 Tipos F, ASTM C - 1017)

 Efecto aniónico multiplicado.

 Acción lubricante de duración variable slump > 6´´ (30 min.-2 h).  Reducción de agua notable.

1era generación 1960´ s : 15 % a 20 % 2da generación 1970´ s : 20 % a 30 % 3era generación 1980´ s : Hasta 40 %  Dosis usual 0.5 % a 2.0 % del peso del cemento.  Relaciones A/C muy bajas.

 Slump de 8´´ a 12 ´´.  Concreto fluido.

Plastificantes – Reductores de alto rango (ASTM C - 494 Tipos F, ASTM C - 1017)

(37)

Ventajas:

1. Mejoramiento excepcional de la trabajabilidad. 2. Rapidez en vaciados.

3. Concretos de alta resistencia. 4. Aceleración de resistencias.

5. Reducción de trabajo de compactación. 6. Bombeo a grandes alturas.

7. Disminución de mano de obra.

8. Mejores acabados en concretos expuestos. 9. Baja permeabilidad.

Precauciones:

1. Incrementar finos. 2. Evitar sobredosificasion.

3. Mayor precisión en encofrados. Aditivos para el control del fraguado Acelerantes

–De endurecimiento. –De resistencia.

–De endurecimiento y resistencia. Retardadores

–De endurecimiento. Acelerantes

(ASTM C - 494 Tipo C)

•Actúan sobre el C3A y C3S reduciendo el tiempo de inicio de endurecimiento y/o acelerando resistencia.

•Usualmente sacrifican resistencia a largo plazo, reducen trabajabilidad, aumentan contracción por secado y disminuyen exudación.

•Provocan menor resistencia al ataque de sulfatos. •Incrementan calor de hidratación

Acelerantes:

(ASTM C - 494 Tipo C)

Convencionales : cloruros, carbonatos, silicatos, fluorsilicatos. Dosificación usual 1.0 % a 2.0 % del peso del concreto.

No Convencionales : carbonatos de sodio, aluminato de sodio, hidróxido de calcio silicatos de calcio.

Dosis variable.

Ventajas:

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 Adelanto de puesta en servicio  Reducir tiempo para acabado  Fugas de agua

 Schotcrete Retardadores

(ASTM C - 494 Tipo B)

•Actúan sobre el C3A aumentando el tiempo de inicio de fraguado inicial y final. •También efecto de superficie --> Lubrican.

•Modificaciones de plastificantes.

•Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del cemento. •Cuidado con sobredosis.

Ventajas:

 Facilitan los vaciados voluminosos y complejos  Ideales en clima calido

 Transporte a largas distancias  Bombeo a gran longitud  Emergencias de obra

Aditivos incorporadores de aire ¿Por que el aire incorporado?

 Congelamiento-deshielo.  Impermeabilidad.

 Durabilidad.

Requisitos para durabilidad al congelamiento -deshielo con incorporadores de aire. •Contenido de aire: 5% -7% en volumen.

• Tamaño de burbujas = 0.065” a 0.01” (0.17 mm a 0.25mm).

• Factor de espaciamiento (distancia entre burbujas) = 0.008 in. (0.20 mm) o menos.

Incorporadores de aire (ASTM C -260) Controlan fenómeno de hielo y deshielo. Primeras versiones en 1940’s.

(39)

Estructura adicional de vacíos de tamaño y ubicación especial. Factor de espaciamiento.

Incorporan de 3% a 6% de aire y lubrican. Impermeabilizan! Durabilidad.

Dosis usual 0.02% a 0.10% del peso del cemento.

Tipos: Resina vinsol, resinas de madera, ácidos grasos, ácidos de aceites vegetales, detergentes sintéticos.

Diferencias: Velocidad de generación, pérdida con mezclado o vibrado, tamaño burbujas, compatibilidad.

Hay que Medirlo!!!!!

Por Presión Por Volumen

Por Peso

Aditivos minerales

Reaccionan con Hidróxidos de Calcio del cemento creando más cemento, entre las más importantes podemos indicar:

Puzolanas. Microsílice.

Escoria de altos hornos

Microsílice:

Residuo de industria de metales silíceos: Partes de aviones, autos, chips computadoras, masillas.

(40)

Ventajas:

1. Reducción de la permeabilidad

2. Material muy fino con alta demanda de agua

3. Produce concreto muy denso con excelente resistencia a largo plazo. 4. Gran durabilidad a la agresividad química y mecánica.

5. Requiere el empleo de superplastificantes.

Cemento Pórtland Microsílice

OBSERVAR TAMAÑO Y UNIFORMIDAD

CUIDADO USE ELEMENTOS DE SEGURIDAD

Curadores Químicos

Curado: “Humedad, Temperatura, Tiempo" -Principio de membrana.

-Tipo emulsiones de parafina o acrílicas. -Tipo soluciones de resina en solvente volátil. -Pruebas de eficiencia.

(41)

Aditivos Naturales y de procedencia corriente Acelerantes:

Azúcar, dosis > 0.25 % peso del cemento.

Urea, ácido láctico, ácido oxálico (pulidores de metal)

Plastificantes retardadores:

Almidón, dosis = 0.10 % peso del cemento. Azúcar, dosis > 0.25 % peso del cemento. Celulosa, dosis = 0.10 % peso del cemento. Ácido tartárico, dosis = 0.25 % peso del cemento. Resinas de madera en dosis variables

Incorporadores de aire: Detergentes caseros Resinas de madera Algas Otros Aditivos Inhibidores de corrosión:

 Hacen lento el ingreso de cloruros hacia el acero de refuerzo.  Basados en nitrito de calcio.

 Aceleran el endurecimiento.

 Incrementan durabilidad ante corrosión. Inhibidores de hidratación:

 “Duermen” el concreto hasta por 72 horas sin efectos secundarios.  Mejoran características resistentes.

 Ideales en shotcrete vía húmeda.  Suministros a larga distancia.

(42)

El contratista deberá demostrar a la supervisión que con los aditivos seleccionados: 1.- Se obtenga un concreto con las propiedades requeridas.

2.- Se mantenga la calidad, composición y comportamiento del concreto durante todo el proceso de la puesta en obra.

RESPONSABILIDAD DEL CONTRATISTA El contratista deberá entregar a la supervisión información sobre: 1.- La composición química del aditivo.

2.- La dosificación recomendada y los efectos de las variaciones de la misma. 3.- El contenido de cloruros expresado como % en peso del ión cloruro.

4.- Recomendaciones del fabricante, sobretodo si se emplea incorporador de aire.

AGUA PARA EL CONCRETO FUNCIONES

El agua de mezcla en el concreto tiene tres funciones principales: I. Reaccionar con el cemento para hidratarlo,

II. Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto

III. Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.

Límites permisibles para el agua de mezcla y curado según la norma NTP 339.088 Descripción Limite permisible

Sólidos en suspensión 5,000 ppm Máximo

Materia orgánica 3 ppm Máximo

Alcalinidad (NaCHCO3) 1,000 ppm Máximo

Sulfatos (ión SO4) 600 ppm Máximo

Cloruros (ión CL-) 1,000 ppm Máximo

pH 5 a 8 ppm Máximo

UTILIZACION DE AGUAS NO POTABLES

Cuando el agua utilizada no cumple uno o varios de los requisitos ya

conocidos, deberá realizarse ensayos comparativos empleando el agua en estudio y agua destilada o potable, con similares materiales y procedimientos. Estos ensayos incluirán la determinación del tiempo de fraguado de las pastas y la resistencia a la compresión de morteros a edades de 7 y 28 días.

(43)

La Norma NTP 339.084 considera que los tiempos de fraguado inicial y final de la pasta preparada con el agua en estudio podrán ser hasta 25% mayores o menores, respectivamente, que los correspondientes a las pastas que contienen el agua de referencia.

Al exceder la concentración de sales los límites establecidos, se realizará ensayos de compresión a edades de 180 y 365 días.

UTILIZACION DE AGUAS NO POTABLES

Las aguas no potables podrán utilizarse, si además de cumplir con los requisitos establecidos, cumple con:

Las impurezas no alteren las propiedades del concreto, ni del acero de refuerzo.

El agua debe de ser limpia y libre de cantidades nocivas de ácidos, aceites, etc. Las proporciones de la mezcla se basará en resultados de ensayos de

resistencia de concretos, que ha sido preparado con agua de la fuente elegida. AGUAS PROHIBIDAS

 Aguas ácidas

 Aguas calcáreas; minerales; carbonatadas; o naturales.  Aguas provenientes de minas o relaves.

 Aguas que contengan residuos industriales  Aguas con contenido de NaCl > 3%; o SO4- > 1%.

 Aguas que contengan algas; materia orgánica; humus; partículas de carbón; turba; azufre; o descargas desagües.

 Aguas que contengan ácido húmico u otros ácidos orgánicos.  Aguas que contengan azúcares o sus derivados.

 Aguas con porcentajes significativos de sales de sodio o potasio disueltos, en especial en todos aquellos casos en que es posible la reacción álcali -agregado.

LIMITACIONES

Las sustancias dañinas que puedan aportar el agua de mezclado, deben sumarse a las que puedan estar presentes en los agregados y/o aditivos; a fin de evaluar el total de sustancias inconvenientes que puedan dañar el concreto, el acero o elementos metálicos embebidos.

Las cantidades de ión cloruro en el agua, para preparar concretos que tengan

elementos de aluminio o fierro galvanizado embebidos; no serán mayores del 0.6% en peso del cemento.

El total de ión cloruro presentes en el agua, agregados y aditivos, no deberán exceder nunca los porcentajes, indicados a continuación:

Limitaciones para el ión cloruro

Tipo de concreto Porcentaje

Concreto preesforzado 0.06 %

Concreto armado con elementos de aluminio o fierro galvanizado 0.06 % Concreto armado expuesto a la acción de cloruros 0.10 % Concreto armado sometido a un ambiente húmedo pero no expuesto a

cloruros 0.15 %

Concreto armado seco o protegido de la humedad durante su vida por

(44)

AGUA DE MAR

Al utilizar agua de mar en el concreto, deberá conocerse el contenido de sales solubles

El proyectista y el supervisor serán los que darán la autorización para usar agua de mar en el mezclado; esta deberá figurar en el Cuaderno de Obras. Su uso se prohíbe en los siguientes casos:

Prohibiciones del agua de mar  Concreto reesforzado.

 Concretos cuya resistencia a la compresión a los 28 días sea mayor de 175 kg/cm²

 Concretos con elementos de aluminio o fierro galvanizado embebidos.  Concretos preparados con cementos de alto contenido de óxidos de alúmina.  Concretos con acabado superficial de importancia.

 Concretos expuestos.  Concretos masivos.

 Concretos colocados en climas cálidos.  Concretos expuestos a la brisa marina.  Concretos con agregados reactivos.

 Concretos en los que se utiliza cementos aluminosos.

Al usar el agua de mar como agua de mezclado, se debe recordar que:

a. No hay evidencia de fallas de estructuras de concreto simple preparadas con agua de mar.

b. El concreto preparado con agua de mar no produce variación en el asentamiento. c. Puede presentarse una aceleración en el fraguado y endurecimiento inicial de la mezcla.

d. La resistencia de los morteros es mayor en los primeros días, en relación con los morteros preparados con agua potable.

e. Disminuye la resistencia a la compresión a los 28 días aproximadamente en un 12%. f. Luego de 7 días la resistencia de los concretos tiende a disminuir.

g. El agua de mar puede provocar corrosión en los elementos metálicos embebidos, por lo que su recubrimiento debe ser no menor de 70 mm.

h. El concreto debe ser bien compactado, buscando la máxima densidad y la menor porosidad.

i. Puede provocar eflorescencias.

REQUISITOS DEL COMITÉ 318 DEL ACI

El ACI en su Capítulo 3, acápite 3.4, fija los siguientes requisitos: -El agua deberá estar limpia y libre de cantidades de sustancias nocivas. -El agua que contengan elementos de aluminio embebidos, no deberá contener cantidades nocivas de ion cloruro.

(45)

CONTROL DE AGUA EN OBRA 1. CALIFICACION INICIAL

(Alternativa: ACI 318 y RNC f´c de Cubos de mortero mayor o igual que el 90% de mortero de comparación con agua calificada.)

2. CONDICIONES DE ALMACENAJE Y USO 3. ESTADISTICA DE COMPORTAMIENTO (Control mensual durante producción)

Limitaciones en la composición del agua de lavado para su empleo en el agua de mezcla

Elemento Limitación

a) En concreto pretensazo o losas de puentes

b) Cualquier otro concreto armado en ambientes húmedo o con elementos embutidos de aluminio o metales deferentes con insertos galvanizados

500 ppm Máximo

1,000 ppm Máximo

Sulfatos (ión SO4) 3,000 ppm Máximo

Alcalinidad (NaCHCo3) 600 ppm Máximo

Sólidos en suspensión 50,000 ppm Máximo

NORMAS DE ENSAYO PARA EL AGUA

NTP 339.070: Toma de muestras de agua para la preparación y curado de morteros y concretos de cemento Pórtland.

NTP 339.071: Ensayo para determinar el residuo sólido y el contenido de materia orgánica de las aguas.

NTP 339.072: Método de ensayo para determinar por oxidabilidad el contenido de materia orgánica de las aguas.

NTP 339.073: Método de ensayo para determinar el ph de las aguas.

NTP 339.074: Método de ensayo para determinar el contenido de sulfatos de las aguas. NTP 339.075: Método de ensayo para determinar el contenido de hierro de las aguas. NTP 339.076: Método de ensayo para determinar el contenido de cloruros de las aguas.

(46)

LA DOSIFICACION DEL CONCRETO INDICE

I. La Dosificación del concreto.

II. Requisitos esenciales de las mezclas y factores que influyen en el diseño. III. Resistencia de diseño promedio.

III.1. Criterios en la elección

III.2. El control como factor de selección.

IV. Teorías y sistemas vigentes en el diseño de mezclas de concreto. V. El Método del ACI.

VI. Pasos en el diseño.

VII. Mezclas de prueba de obra y laboratorio. VIII. Limitaciones de las tablas.

Capitulo I

LA DOSIFICACION DEL CONCRETO ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL CONCRETO

Proporciones En Volumen De Los Componentes Del Concreto

ELEMENTOS ACTIVOS

ELEMENTO PASIVO

Cemento

+

Arena

+

Piedra

+

Agua

+

Aditivos*

+

Aire

CONCRETO

Proporciones típicas en

Volumen absolutas de los

Componentes del concreto

(47)

Capitulo II

REQUISITOS ESENCIALES DE LAS MEZCLAS Y FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO

Trabajabilidad

Consistencia

Fluidez

EN ESTADO FRESCO

Tiempo de Fraguado

ENDURECIDO

FRESCO

Plástica

Moldeable

Trabajable

etc.

Aislante

Resistente

Durable

etc.

CONCRETO

(48)

Capitulo III

RESISTENCIA DE DISEÑO PROMEDIO III.1.CRITERIOS EN LA ELECCION

Conocemos La Desviación Estándar (Ds)

EN ESTADO ENDURECIDO

Elasticidad

Tracción

Diametral

Flexión

Resist. Compresión

SI

NO

(49)

SE CUENTA CON RESULTADOS ESTADÍSTICOS DE PRODUCCIÓN 1. Si nuestro N° de muestras es > 30

El valor del f’cr de diseño será el MAYOR valor obtenido de ambas fórmulas

Considera la posibilidad de que:

El promedio de todos los grupos de tres ensayos de resistencia en compresión consecutivos sea mayor que el f’c.

La probabilidad de ocurrencia en la cual un ensayo este por debajo del f’c es de 1/100

Considera la posibilidad de que:

Ningún ensayo de resistencia debe ser menor del f´c en más de 35 Kg/cm². Tabla: Obtención del f’cr en función de la desviación estándar

2. Si nuestro N° de muestras es < 30, los valores de Ds presentes en las fórmulas anteriores serán amplificadas mediante los factores indicados en la siguiente tabla.

f’cr = f’c + 1.34 Ds

f’cr = f’c + 2.33 Ds – 35

f’cr = f’c + 1.34 Ds

(50)

NO SE CUENTA CON RESULTADOS ESTADÍSTICOS DE PRODUCCIÓN

3. Si nuestro N° de muestras es < 15 ó no se cuenten con registros sobre la desviación estándar del concreto:

a) El comité del ACI considera que el cálculo del f’cr será según la siguiente tabla.

f`c Especificado f`cr (Kg/cm2)

< 210 f`c + 70

210 - 350 f`c + 84

> 350 f`c + 98

b) El comité Europeo recomienda utilizar la siguiente fórmula:

v = Coeficiente de variación, cuyo valor se obtiene de la siguiente tabla: Tabla: Coef. de Variación (v) en función al grado de control

(51)

III.3.EL CONTROL COMO FACTOR DE SELECCIÓN

Diseño, Construcción y Edificaciones De Concreto Ensayos De Compresión

CONSIDERACIONES

1. Ensayo = Promedio de 2 probetas

Promedio

Tabla: Factor t

t = Factor que

depende del % de

resultados < f’c que

se admiten o la

probabilidad de

ocurrencia, su valor

se obtiene de la

siguiente tabla:

(52)

2. Cada 120 m³ concreto, mínimo 1 ensayo 3. Por cada día de vaciado mínimo 1 ensayo 4. Edad de rotura de probetas: 28 días

CRITERIO ACI 318

Método de Diseño:

Rotura:

Promedio

f´c y

Individualmente

>f´c -35 Kg/cm

2

Ejemplo

f´c = 245 Kg/cm

2

(53)

PROMEDIO DE TRES (3) PROBETAS Capitulo IV

TEORIA Y SISTEMAS VIGENTES EN EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO METODOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS

Entre los métodos para el diseño de mezclas de concreto tenemos: 1. Métodos basados en curvas teóricas

2. Métodos basados en curvas empíricas

3. Método del Módulo de fineza de la combinación de agregados 4. Método del Agregados Global

5. Método Comité 211 ACI

METODOS BASADOS EN CURVAS TEÓRICAS

Este método asume que la distribución granulométrica tiene un comportamiento parabólico, cuya ecuación general es:

(54)

Hubo varios investigadores que utilizaron este método para hallar sus parámetros, algunos de ellos son: FULLER, EMPA, POPOVICS, BOLOMEY, FAURY, etc.

Curvas Granulométricas Teóricas

(55)

Grafico Parábola De Bolomey

METO DOS BASADOS EN CURVAS EMPÍRICAS

Este método asume que la distribución granulométrica de la combinación de agregados se ajusta a rangos o husos granulométricos basados en información estadística

empírica. Algunos husos granulométricos conocidos son: -Los Husos DIN.

-Los Husos Británicos

Huso Granulométrico DIN T.M. = 30mm

(56)

METODO DE LA FINEZA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS

Este método considera el Módulo de Fineza de la mejor combinación. Para esto establece la ecuación:

Donde:

m = Módulo de Fineza de la combinación mf = Módulo de Fineza del Agregado fino mg = Módulo de Fineza del Agregado grueso

Tabla: Módulo de Fineza de la Combinación de los agregados

Bolsas de Cemento por m3

TMN A:G 6 7 8 9 3/8” 3,96 4,04 4,11 4,19 1/2” 4,46 4,54 4,61 4,69 3/4” 4,96 5,04 5,11 5,19 1” 5,26 5,34 5,41 5,49 1 1/2” 5,56 5,64 5,71 5,79 2” 5,86 5,94 6,01 6,09 3” 6,16 6,24 6,31 6,39

(57)

METODO DE DISEÑO 1 - 3

1) Conocer las características de los materiales 2) Cálculo del T.N.M.

3) Determinar la Resistencia promedio f’cr 4) Cálculo del Asentamiento

5) Cálculo Contenido de aire 6) Cálculo de la relación a/c 7) Factor Cemento = agua/(6)

8) ∑Vol. Abs. = Vol. Cem. + Vol. Aire + Vol. Agua 9) Volumen de agregados = 1 - (8)

METODO DE DISEÑO 2 - 3

10) Cálculo del Módulo de Fineza de la combinación de agregados. 11) Cálculo del porcentaje de agregado fino, mediante la fórmula:

12) Cálculo del porcentaje de agregado grueso, mediante la fórmula:

METODO DE DISEÑO 3 – 3

13) Cálculo de los pesos secos de los agregados Peso secoAF = Vol. A.F. x P.E. x 1000

Peso secoAG = Vol. A.G. x P.E. x 1000 14) Cantidad de material por m³

15) Corrección por humedad de los agregados A.F. = Peso seco(1+%C.H.AF/100)

A.G. = Peso seco(1+%C.H.AG/100) 16) Humedad Superficial

17) Agua Efectiva = Agua Diseño – Aporte Humedad 18) Cantidad de material por m³ corregida por humedad.

A.F. = %C.H. - % Abs +

A.G. = %C.H. - % Abs

Aporte de humedad

(58)

METODO DEL AGREGADO GLOBAL

Este método considera el porcentaje incidencia de cada agregado en el diseño de mezcla, los porcentajes se controlan de tal forma que la combinación esté dentro de algunos de estos husos.

METODO DE DISEÑO 1 - 3

1) Conocer las características de los materiales 2) Cálculo del T.N.M.

3) Determinar la Resistencia promedio f’cr 4) Cálculo del Asentamiento

5) Cálculo Contenido de aire 6) Cálculo de la relación a/c 7) Factor Cemento = agua/(6)

8) ∑Vol. Abs. = Vol. Cem. + Vol. Aire + Vol. Agua 9) Volumen de agregados = 1 - (8)

METODO DE DISEÑO 2 - 3

(59)

11) Cálculo de los volúmenes de los agregados fino y grueso: Vol. A.F. = % A.F. x Vol. agregados

Vol. A.G.= % A.G. x Vol. Agregados METODO DE DISEÑO 3 – 3

13) Cálculo de los pesos secos de los agregados Peso secoAF = Vol. A.F. x P.E. x 1000

Peso secoAG = Vol. A.G. x P.E. x 1000 14) Cantidad de material por m³

15) Corrección por humedad de los agregados A.F. = Peso seco(1+%C.H.AF/100)

A.G. = Peso seco(1+%C.H.AG/100) 16) Humedad Superficial

17) Agua Efectiva = Agua Diseño – Aporte Humedad 18) Cantidad de material por m³ corregida por humedad.

Piedra: 40%

Arena: 60%

Piedra: 50%

Arena: 50%

Piedra: 60%

Arena: 40%

A.F. = %C.H. - % Abs +

A.G. = %C.H. - % Abs

Aporte de humedad

(60)

EL METODO DE ACI PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS Volumen Unitario De Agua

(Lt/M³)

Tamaño Máximo del Agregado Grueso

Asentamiento

3/4 ´´ 1/2´´ 3/4´´ 1´´ 1 1/2´´ 2´´ 3´´ 6´´

Concreto sin aire incorporado

1´´ a 2´´ 207 199 190 179 166 154 130 113

3´´ a 4´´ 228 216 205 193 181 169 145 124

6´´ a 7´´ 243 228 216 202 190 178 160 Concreto con aire incorporado

1´´ a 2´´ 181 175 168 160 150 142 122 107

3´´ a 4´´ 202 193 184 175 165 157 133 119

6´´ a 7´´ 216 205 197 184 174 166 154 Tabla confeccionada por el comité ACI 211

Relación A/C Por Resistencia

Relación agua / cemento en peso

f´c

(Kg/cm2) concreto sin aire

incorporado

concreto con aire incorporado 150 0,8 0,71 200 0,7 0,61 250 0,62 0,53 300 0,55 0,46 350 0,48 0,4 400 0,43 450 0,38

Tabla confeccionada por el comité ACI 211 Contenido De Aire Atrapado (%)

TMN Agregado Grueso Aire Atrapado

3/8´´ 3,0% 1/2´´ 2,5% 3/4´´ 2,0% 1´´ 1,5% 1 1/2´´ 1,0% 2´´ 0,5% 3´´ 0,3% 4´´ 0,2%

Figure

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Referencias

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