SEMANA 1

¿Qué es el concreto?

El concreto es la mezcla de cemento, arena gruesa, piedra y agua. La cantidad de cada uno de estos materiales dependerá de la resistencia que se quiera lograr, la cual se indica en los planos con el símbolo f ‘c.

La resistencia del concreto (f ‘c) a utilizar dependerá, a su vez, de donde se va a emplear este concreto: cimientos, muros de contención, pisos, columnas, vigas, techos, etc.

Tipos de concreto

Hay muchos tipos de concreto, pero en la construcción de una vivienda se usan tres principalmente:

Concreto ciclópeo

Este tipo de concreto se emplea en cimentaciones y sobrecimientos. Cuando se usa en cimentación, la proporción aconsejable es de 1 volumen de cemento por 10 volúmenes de hormigón. Esto se logra usando 1 bolsa de cemento, 3 1/3 buggies (conocidas como carretillas) de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo.

A ello se debe incorporar piedra de zanja, hasta el equivalente a una tercera parte del volumen que se va a vaciar. Cuando se usa en sobrecimientos, la proporción recomendable es de 1 volumen de cemento por 8 volúmenes de hormigón. Para lograr un buen concreto se usa 1 bolsa de cemento, 2 1/2 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo. Adicionalmente, se debe incorporar piedra de cajón, hasta un equivalente a la cuarta parte del volumen que se va a vaciar.

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El concreto ciclópeo deriva su nombre de un antiguo método de construcción llamado construcción ciclópea que era una forma de concreto masivo en el que se colocaban piedras y encima de estas se vertía el concreto.

Concreto simple

La proporción recomendada es de 1 volumen de cemento por 12 volúmenes de hormigón. Esto se logra usando 1 bolsa de cemento, 4 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo.

El concreto simple se emplea para construir distintos tipos de estructuras, como autopistas, calles, puentes, túneles, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y canalización, rompeolas, embarcaderos y muelles, aceras, etc. En la albañilería, el concreto simple es utilizado también en forma de tabiques o bloques.

Concreto armado

A diferencia del resto, a este tipo de concreto se le introduce fierro de construcción para conseguir que ambos materiales trabajen conjuntamente para soportar cargas. Por lo general, se usa para vaciar columnas, vigas y techos. En general, la proporción recomendada para lograr una resistencia adecuada en una casa de dos o tres pisos, es: 1 volumen de cemento, por 3 volúmenes de arena gruesa y 3 volúmenes de piedra chancada.

Esta proporción se logra usando 1 bolsa de cemento, 1 buggy de arena gruesa, 1 buggy de piedra chancada y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen acabado.

La cantidad de agua varía dependiendo del estado de humedad en que se encuentren la arena y la piedra. Si están totalmente secas, el agua para una bolsa de cemento podrá ser de 40 litros, pero si están totalmente mojadas bastará con unos 20 litros. Si el concreto ha sido debidamente preparado, colocado y mantenido húmedo, por lo menos durante 7 días, al cabo de un mes tendrá una resistencia capaz de soportar las cargas que se le apliquen.

Historia del Concreto y sus antecedentes en la construcción

La historia del concreto es tan antigua que ni siquiera sabemos cuándo y dónde comienza. Es una historia de descubrimiento, experimentación y misterio. Emperadores y reyes se convirtieron en leyendas al erigir grandes estructuras de hormigón, algunas de las cuales siguen siendo un misterio para los ingenieros de hoy. Muchos de los arquitectos más hábiles de la historia encontraron inspiración en losas del material de construcción gris.

El período de tiempo durante el cual el concreto se inventó por primera vez depende de cómo se interprete el término «concreto». Los materiales antiguos eran cementos crudos hechos por trituración y quema de yeso o piedra caliza. La cal también se refiere a la piedra caliza triturada y quemada. Cuando se agregaron arena y agua a estos cementos, se convirtieron en mortero, que era un material parecido al yeso utilizado para adherir piedras entre sí. Durante miles de años, estos materiales se mejoraron, se combinaron con otros materiales y, finalmente, se transformaron en el hormigón moderno.

El concreto de hoy se fabrica utilizando cemento Portland, agregados gruesos y finos de piedra y arena, y agua. Los aditivos son productos químicos que se agregan a la mezcla de concreto para controlar sus propiedades de fraguado y se usan principalmente al colocar concreto durante condiciones ambientales extremas, como temperaturas altas o bajas, condiciones de viento, etc.

El precursor del concreto se inventó alrededor del año 1300 a. C., cuando los constructores de Oriente Medio descubrieron que cuando cubrían el exterior de sus fortalezas de arcilla y paredes caseras con un recubrimiento delgado y húmedo de piedra caliza quemada, reaccionaban químicamente con los gases en el aire para formarse. Una superficie dura y protectora. Esto no fue concreto, pero fue el comienzo del desarrollo del cemento.

Los primeros materiales compuestos cementosos típicamente incluían piedra caliza, arena y agua quemada y triturada con mortero, que se usaba para la construcción con piedra, en lugar de fundir el material en un molde, que es esencialmente la forma en que se usa el hormigón moderno, siendo el molde el concreto. formas

Como uno de los componentes clave del concreto moderno, el cemento ha existido durante mucho tiempo. Hace aproximadamente 12 millones de años en lo que hoy es Israel, los depósitos naturales se formaron por reacciones entre la piedra caliza y el esquisto bituminoso que se produjeron por combustión espontánea. Sin embargo, el cemento no es concreto.

El concreto es un material de construcción compuesto y los ingredientes, de los cuales el cemento es solo uno, han cambiado con el tiempo y están cambiando incluso ahora. Las características de rendimiento pueden cambiar de acuerdo con las diferentes fuerzas que el concreto deberá resistir. Estas fuerzas pueden ser graduales o intensas, pueden venir desde arriba (gravedad), por debajo (levantamiento del suelo), los lados (cargas laterales), o pueden tomar la forma de erosión, abrasión o ataque químico. Los ingredientes del concreto y sus proporciones se llaman la mezcla de diseño.

Uso temprano del concreto

Las primeras estructuras similares a hormigón fueron construidas por los comerciantes o beduinos de Nabataea que ocuparon y controlaron una serie de oasis y desarrollaron un pequeño imperio en las regiones del sur de Siria y el norte de Jordania en alrededor del 6500 a.

Más tarde descubrieron las ventajas de la cal hidráulica, es decir, el cemento que se endurece bajo el agua, y en el 700 AC, estaban construyendo hornos para suministrar mortero para la construcción de casas de mampostería, pisos de concreto y cisternas subterráneas a prueba de agua. Las cisternas se mantuvieron en secreto y fueron una de las razones por las cuales los Nabatea pudieron prosperar en el desierto.

Al hacer concreto, el Nabataea entendió la necesidad de mantener la mezcla lo más seca o baja posible, ya que el exceso de agua introduce vacíos y debilidades en el concreto. Sus prácticas de construcción incluían apisonar el hormigón recién colocado con herramientas especiales. El proceso de apisonamiento produjo más gel, que es el material de unión producido por las reacciones químicas que tienen lugar durante la hidratación y que unen las partículas y el agregado.

Como los romanos tenían 500 años después, los Nabataea tenían un material disponible localmente que podía usarse para hacer que su cemento fuera impermeable. Dentro de su territorio se encontraban importantes depósitos superficiales de arena fina de sílice.

El agua subterránea que se filtra a través de la sílice puede transformarla en un material de puzolana, que es una ceniza volcánica arenosa. Para fabricar cemento, Nabataea localizó los depósitos y recogió este material y lo combinó con cal, luego lo calentó en los mismos hornos que usaban para hacer su cerámica, ya que las temperaturas deseadas se encuentran dentro del mismo rango.

Alrededor del año 5600 aC a lo largo del río Danubio en el área del antiguo país de Yugoslavia, las casas se construyeron con un tipo de concreto para pisos.

Egipto

Alrededor del 3000 aC, los antiguos egipcios usaban barro mezclado con paja para formar ladrillos. El barro con paja es más similar al adobe que al concreto. Sin embargo, también utilizaron morteros de yeso y cal para construir las pirámides, aunque la mayoría de nosotros pensamos que el mortero y el hormigón son dos materiales diferentes.

China

Casi al mismo tiempo, los chinos del norte utilizaron una forma de cemento en la construcción de barcos y en la construcción de la Gran Muralla. Las pruebas del espectrómetro han confirmado que un ingrediente clave en el mortero utilizado en la Gran Muralla y en otras estructuras chinas antiguas era el gluten, el arroz pegajoso. Algunas de estas estructuras han resistido la prueba del tiempo y han resistido incluso los esfuerzos modernos de demolición.

Roma

Hacia el 600 a. C., los griegos habían descubierto un material de puzolana natural que desarrollaba propiedades hidráulicas cuando se mezclaba con cal, pero los griegos no eran tan prolíficos en la construcción con concreto como los romanos. Para el 200 aC, los romanos estaban construyendo muy exitosamente el concreto, pero no era como el concreto que usamos hoy. No era un material plástico que fluía y se vertía en las formas, sino más bien como escombros cementados.

Los romanos construyeron la mayoría de sus estructuras apilando piedras de diferentes tamaños y rellenando a mano los espacios entre las piedras con mortero. Sobre el suelo, las paredes estaban revestidas por dentro y por fuera con ladrillos de arcilla que también servían como formas para el concreto.

El ladrillo tenía poco o ningún valor estructural y su uso era principalmente cosmético. Antes de este tiempo, y en la mayoría de los lugares en ese momento (incluido el 95% de Roma), los morteros comúnmente utilizados eran un simple cemento de piedra caliza que se endurecía lentamente al reaccionar con el dióxido de carbono en el aire. La verdadera hidratación química no tuvo lugar. Estos morteros eran débiles.

Para las estructuras más majestuosas y artísticas de los romanos, así como para su infraestructura terrestre que requiere más durabilidad, hicieron cemento a partir de una arena volcánica naturalmente reactiva llamada harena fossicia. Para las estructuras marinas y aquellas expuestas al agua dulce, como puentes, diques, desagües pluviales y acueductos, utilizaron una arena volcánica llamada pozzuolana. Estos dos materiales probablemente representan el primer uso a gran escala de un agente de unión verdaderamente cementoso. Pozzuolana y Harena Fossicia.reaccione químicamente con la cal y el agua para hidratarse y solidificarse en una masa similar a una roca que se puede usar bajo el agua.

Los romanos también utilizaron estos materiales para construir grandes estructuras, como los baños romanos, el Panteón y el Coliseo, y estas estructuras aún se mantienen en pie. Como aditivos, utilizaron grasa animal, leche y materiales de sangre que reflejan métodos muy rudimentarios. Por otro lado, además de usar las puzolanas naturales, los romanos aprendieron a fabricar dos tipos de puzolanas artificiales: arcilla caolinítica calcinada y piedras volcánicas calcinadas, que, junto con los espectaculares logros de construcción de los romanos, son evidencia de un alto nivel. De sofisticación técnica para esa época.

El panteón

Construido por el emperador Adriano de Roma y completado en 125 dC, el Panteón tiene la cúpula de hormigón sin refuerzo más grande jamás construida. La cúpula tiene 142 pies de diámetro y tiene un orificio de 27 pies, llamado oculus, en su pico, que está a 142 pies sobre el piso. Se construyó en su lugar, probablemente comenzando por encima de las paredes exteriores y construyendo capas cada vez más delgadas mientras se trabaja hacia el centro.

El Panteón tiene muros exteriores de 26 pies de ancho y 15 pies de profundidad y hechos de cemento de puzolana (cal, arena volcánica reactiva y agua) aplastados sobre una capa de agregados de piedra densa. Que la cúpula aún exista es algo así como una casualidad. El asentamiento y el movimiento durante casi 2.000 años, junto con terremotos ocasionales, han creado grietas que normalmente habrían debilitado la estructura lo suficiente para que, a estas alturas, ya debería haber caído.

Las paredes exteriores que sostienen la cúpula contienen siete nichos espaciados uniformemente con cámaras entre ellos que se extienden hacia el exterior. Estos nichos y cámaras, originalmente diseñados solo para minimizar el peso de la estructura, son más delgados que las partes principales de las paredes y actúan como juntas de control que controlan las ubicaciones de las grietas.

Hitos tecnológicos

Durante la Edad Media, la tecnología del hormigón se arrastró hacia atrás. Después de la caída del Imperio Romano en 476 dC, las técnicas para fabricar cemento puzolánico se perdieron hasta que el descubrimiento en 1414 de manuscritos que describían esas técnicas reavivó el interés en construir con concreto.

No fue hasta 1793 que la tecnología dio un gran paso adelante cuando John Smeaton descubrió un método más moderno para producir cal hidráulica para cemento. Utilizó piedra caliza que contenía arcilla que se quemó hasta que se convirtió en escoria, que luego se trituró en polvo. Utilizó este material en la reconstrucción histórica del faro de Eddystone en Cornwall, Inglaterra.

Grabado del faro de Smeaton en Eddystone Rocks.

Después de 126 años, fracasó debido a la erosión de la roca sobre la que se encontraba.

Finalmente, en 1824, un inglés llamado Joseph Aspdin inventó el cemento Portland quemando tiza y arcilla finamente molidas en un horno hasta que se eliminó el dióxido de carbono. Fue nombrado cemento «Portland» porque se parecía a las piedras de construcción de alta calidad encontradas en Portland, Inglaterra.

Se cree que Aspdin fue el primero en calentar materiales de alúmina y sílice hasta el punto de vitrificación, lo que dio como resultado la fusión. Durante la vitrificación, los materiales se vuelven como vidrio. Aspdin refinó su método dosificando cuidadosamente la piedra caliza y la arcilla, pulverizándolas y luego quemando la mezcla en clinker, que luego se trituró en cemento acabado.

Composición del cemento Portland moderno

Antes de que se descubriera el cemento Portland, y algunos años después, se utilizaban grandes cantidades de cemento natural, que se producía al quemar una mezcla natural de cal y arcilla. Debido a que los ingredientes del cemento natural están mezclados por la naturaleza, sus propiedades varían ampliamente.

El cemento Portland moderno se fabrica según estándares detallados. Algunos de los muchos compuestos que se encuentran en él son importantes para el proceso de hidratación y las características químicas del cemento. Se fabrica calentando una mezcla de piedra caliza y arcilla en un horno a temperaturas entre 1,300 ° F y 1,500 ° F. Hasta el 30% de la mezcla se funde, pero el resto permanece en estado sólido, experimentando reacciones químicas que pueden ser lentas.

¿Qué es el cemento y cuál es su composición?

El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un todo compacto. Su nombre se deriva de caementum, que en latín significa “argamasa”, y procede a su vez del verbo caedere (precipitar). Es considerado el conglomerante más importante en la actualidad.

Hay dos tipos de cementos dependiendo de su origen: arcilloso, logrado a partir de arcilla y piedra caliza; y puzolánico, que contiene puzolana, un material alúmino silíceo. La mencionada puzolana puede provenir de volcanes o de un origen orgánico. En la construcción se ha generalizado la utilización de la palabra cemento para designar un tipo de aglutinante específico que es el cemento hidráulico, de origen puzolánico, debido a que es el más comúnmente utilizado.

El cemento hidráulico es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros materiales que contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados generalmente en hornos rotatorios a altas temperaturas y mezclados con yeso. La cocción de la mezcla se realiza a temperaturas entre 1.450 y 1.480 ºC, y la masa homogénea obtenida se denomina clínker, el cual, después de ser triturado finamente, se convierte en el componente básico para la fabricación del Cemento. Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua, presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación. Es mayormente empleado en la construcción, justamente por esa solidez que reviste como adherente y aglutinante.

Componentes principales del cemento

La composición química de las materias primas utilizadas en la fabricación del cemento hidráulico está compuesta por varios elementos como son:

Oxido de calcio (CaO) aportado por la cal.
Dióxido de silicio (SiO2), el cual se encuentra en la arcilla junto con el óxido de aluminio (Al2O3) y el óxido de hierro (Fe2O3),
y la adición del regulador del fraguado que es el yeso, el cual contiene trióxido de azufre (SO3).

En la etapa de sinterización (tratamiento térmico a temperatura menor que el punto de fusión) durante la fabricación del clínker, se producen los componentes principales o potenciales que constituyen el 95% de dicho material, los cuales se conocen como mineral, debido a las impurezas de las materias primas. Al silicato tricálcico se le conoce como Alita (C3S), al silicato dicálcico se le denomina Belita (C2S), el ferrito aluminato tetracálcico (C4AF) es la ferrita y celita al aluminato tricálcico (C3A). El motivo de añadir yeso al cemento es para retardar (controlar) el fraguado, ya que si solo se muele el clínker, al mezclarlo con el agua fraguaría casi inmediatamente, y no permitiría ni su manipulación ni su instalación. La retardación de la hidratación inicial del cemento depende de la presencia de los iones SO4.

TIPOS DE CEMENTO

TIPO 1: Cemento de uso general, no se requiere de propiedades y caracteristicas especiales

TIPO 2: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo las tuberias de drenaje(muros de contecion, presas, puentes).

TIPO 3: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vació

TIPO 4: Muy bajo calor de hidratacion (presas) concreto masivo, requiere mucho mas tiempo de curación que los otros

TIPO 5: Muy resistente accion de sulfatos, extructuras espuestas al agua de mas (plataforma marina, canales)

TIPOS DE CEMENTO EN EL MERCADO NACIONAL

La industria del cemento en el Perú produce los tipos y clases de cemento que son requeridos en el mercado nacional, según las características de los diferentes procesos que comprende la construcción de la infraestructura necesaria para el desarrollo, la edificación y las obras de urbanización que llevan a una mejor calidad de vida

Cemento Portland: Un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos.
Cemento portland tipo 1: Normal es el cemento portland destinado a obras de concreto en general.
Cemento portland tipo 2: De moderada resistencia a los sulfatos es el cemento portland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos .
Cemento portland tipo 5: Resistente a los sulfatos es el cemento Portland del cual se requiere alta resistencia a la acción de los sulfatos.
Cemento portland Puzolánico: El cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de Clinker portland y puzolana con la adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de puzolana debe estar comprendido entre 15% y 40% en peso del total.
Cemento Portland Puzolánico Tipo IP : Para usos en construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana se encuentra entre 15% y 40%.
Cemento Portland Puzolánico Modificado Tipo IPM : Cemento Portland Puzolánico modificado para uso en construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana es menor de 15%.
Cemento Portland de escoria de alto horno: El cemento que contiene escoria de alto horno se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clinker Portland y escoria granulada de alto horno, con la adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre 25% y 65% en peso del total.
Cemento Tipo MS: Que corresponde a la norma de performance de cementos Portland adicionados, en el tipo de moderada resistencia a los sulfatos.

LAS MÁS IMPORTANTES FÁBRICAS DE CEMENTO EN EL PERÚ

El Perú es un país con una larga tradición cementera, la que lleva más de un siglo. A continuación verá un listado con las fábricas de cemento más importantes del Perú.

CEMENTOS INKA

Es una de las fábricas de cemento del Perú más jóvenes. Inició su actividad comercial en el año 2007, pero rápidamente conquistó el mercado nacional con su cemento antisalitre y su cemento ultra resistente. Hoy casi 10 años después, Cementos Inka es una de las marcas de cemento con más aprobación y unas de la más vendidas del Perú.

CEMENTOS PACASMAYO

Inició su construcción en la década de los 50, pero no es hasta los años 70 que ingresa al mercado nacional con cierta fuerza, para que el año 1989 se creara la Distribuidora del Norte Pacasmayo (DINO), ya en la década de los 90 empieza a tener cierta presencia en el mercado nacional y se consolida como una de marcas más importantes de cementos del Perú

UNACEM – CEMENTO ANDINO Y CEMENTOS LIMA

La Unión Andina de Cementos (UNACEM) es la fusión de Cementos Lima y Cemento Andino. Inició sus actividades comerciales en la década de los 60. Cuenta con dos plantas cementeras, la Planta Atocongo en Villa María del Triunfo, Lima y la Planta Condorcocha, en La Unión Leticia, Tarma, en el departamento de Junín. Hoy produce el cemento Andino, uno de los más populares del Perú; pero además del Cemento Sol que es una de las marcas pioneras de cemento en el Perú., la que sirvió ser usado en obras emblemáticas de la ciudad de Lima como el Palacio de Gobierno, el Estadio Nacional o el Centro Cívico; y Cemento APU.

CEMENTOS YURA

Se fundó como Yura S.A. hace casi 50 años, en la parte del sur (Arequipa) del país, como División de Cementos y su Red de Negocios AConstruir. Hoy es una de las marcas de cementos más importantes del Perú, sobre todo en la parte sur del país en donde tiene bastante presencia.

Almacenamiento del cemento y agregados en obra

La buena disposición que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuye a la buena marcha de la obra, y permite la producción eficiente de un concreto de calidad.

El diseño general de las instalaciones de almacenamiento, se efectúa en la etapa previa de la construcción, teniendo en cuenta entre otros los siguientes parámetros:

Ubicación y características del área donde se asienta la construcción.
Espacios disponibles.
Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra.
Consumo máximo y duración del período en el cual se realiza la mayor producción de concreto.
Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.
Stock mínimo que es conveniente mantener.
Ubicación de las mezcladoras de la central de mezcla.
Evaluación de las alternativas de instalaciones de almacenamiento aplicables.

EL CEMENTO

El cemento que se mantiene seco conserva sus características. Almacenado en envase estancos o en ambientes de temperatura y humedad controlada, su duración será indefinida. En las obras se requiere adoptar disposiciones adecuadas para que el cemento se mantenga en buenas condiciones, por un espacio de tiempo determinado.
Lo esencial es conservar el cemento seco, para lo cual debe cuidarse que no sea afectado por la acción de la humedad directa, además se evitará la acción del aire húmedo.
En obras grandes o en aquellos casos en el que el cemento deba almacenarse por un tiempo considerable, se deberá proveer una bodega, de tamaño adecuado sin aberturas ni negritas, que pueda mantener el ambiente lo más seco posible. En los casos en que sea previsible la presencia de lluvias, el techo tendrá la pendiente adecuada.
El piso deberá ser de preferencia de tablas, que se elevan sobre el suelo natural para evitar el paso de la humedad. Eventualmente se pueden usar tarimas de madera.
Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes.
Las puertas y las ventanas deberán estar permanentemente cerradas.
El apilamiento del cemento, por periodos no mayores de 60 días, podrá llegar hasta una altura de doce bolsas. Para mayores periodos de almacenamiento el límite recomendado es el de ocho bolsas, para evitar la compactación del cemento.
Las bolsas de cemento se dispondrán de manera que se facilite su utilización de acuerdo al orden cronológico de recepción, a fin de evitar el envejecimiento de determinadas partidas.
No deberá aceptarse, de acuerdo a lo establecido en la norma, bolsas deterioradas o que manifiesten señales de endurecimiento del cemento.
En obras pequeñas, o cuando el cemento va a estar almacenado en periodos cortos de no más de 77 días, puede almacenarse con una mínima protección, por ejemplo, sobre una base afirmada de concreto pobre y la protección de una cobertura, con lonas o láminas de plástico.
Las cubiertas deberán rebasar los bordes para evitar la penetración de la lluvia a la plataforma.
El recubrimiento deberá afirmarse en la parte inferior y si es posible en la superficie para evitar que sea levantada por el viento.
En todos los casos el piso deberá estar separado del terreno natural y asegurar que se mantenga seco.

SEMANA 2

EL AGUA DE MEZCLA

Fraguado y Endurecimiento

El Fraguado y Endurecimiento del Hormigón – Concreto es el resultado de reacciones químicas de hidratación entre los componentes del cemento. La fase inicial de hidratación se llama fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado al estado sólido. Esto se observa de forma sencilla por simple presión con un dedo sobre la superficie del hormigón.

Posteriormente continúan las reacciones de hidratación alcanzando a todos los constituyentes del cemento que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo desarrollo de resistencias mecánicas.

La pasta del hormigón se forma mezclando cemento artificial y agua debiendo embeber totalmente a los áridos. La principal cualidad de esta pasta es que fragua y endurece progresivamente, tanto al aire como bajo el agua.

El fraguado y endurecimiento del hormigón no son más que dos estados separados convencionalmente; en realidad solo hay un único proceso de hidratación continuo.

En el cemento portland, el más frecuente empleado en los hormigones, el primer componente en reaccionar es el aluminato tricálcico con una duración rápida y corta (hasta 7-28 días). Después el silicato tricálcico, con una aportación inicial importante y continua durante bastante tiempo.

A continuación el silicato bicálcico con una aportación inicial débil y muy importante a partir de los 28 días.

El fenómeno físico de endurecimiento no tiene fases definidas. El cemento está en polvo y sus partículas o granos se hidratan progresivamente, inicialmente por contacto del agua con la superficie de los granos, formándose algunos compuestos cristalinos y una gran parte de compuestos microcristalinos asimilables a coloides que forman una película en la superficie del grano.

A partir de entonces el endurecimiento continua dominado por estas estructuras coloidales que envuelven los granos del cemento y a través de las cuales progresa la hidratación hasta el núcleo del grano.

Una reacción rápida de hidratación y endurecimiento dificultaría su transporte y una cómoda puesta en obra rellenando todos los huecos en los encofrados y una lenta aplazaría de forma importante el desarrollo de resistencias mecánicas.

En las fábricas de cemento se consigue controlando la cantidad de yeso que se añade al clinker de cemento. En la planta de hormigón, donde se mezcla la pasta de cemento y agua con los áridos, también se pueden añadir productos que regulan el tiempo de fraguado.

En condiciones normales un hormigón portland normal comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y termina el fraguado trascurridas sobre 10 ó 12 horas.

Después comienza el endurecimiento que lleva un ritmo rápido en los primeros días hasta llegar al primer mes, para después aumentar más lentamente hasta llegar al año donde prácticamente se estabiliza.

En el cuadro siguiente se observa la evolución de la resistencia a compresión de un hormigón tomando como unidad la resistencia a 28 días, siendo cifras orientativas:

AGUA:

El agua es un elemento indispensable en la elaboración de la mezcla de concreto ya que sirve para la hidratación del cemento y el desarrollo de sus propiedades.

Es un componente que se utiliza para generar las reacciones químicas en los ceméntales del concreto hidráulico o del mortero de cemento portland.

AGUA DE CURADO:

Es la cantidad de agua adicional que requiere el concreto una vez endurecido a fin de que alcance los niveles de resistencia para los cuales fue diseñado. Este proceso adicional es mi importante porque el concreto pierde agua por diversas situaciones como: altas temperaturas por estar expuesto al sol o por el calor reinante en los alrededores, alta absorción donde se encuentra colocado el concreto, fuertes vientos que incrementan la velocidad de evaporación

AGUA DE MEZCLA:

Cantidad de agua que requiere el concreto por unidad de volumen para que se hidraten las partículas del cemento y para proporcionar las condiciones de manejabilidad adecuada que permitan la aplicación y el acabado del mimo en el lugar de la colocación en el estado fresca

Limites permisibles para el agua de mezcla y curado segun la norma

MUESTREO Y ENSAYOS DE CALIDAD DE AGUA

También deberá hacerse un ensayo de resistencia a la compresión a los 7 y 28 días, preparando testigos con agua destilada o potable y con el agua cuya calidad se requiere evaluar considerándose como satisfactorias aquellas que arrojen una resistencia mayor o igual a 90% que la del concreto preparado con agua potable.

Un método rápido para conocer la existencia de ácidos en el agua es por medio de un papel tornasol en que sumergido en agua acida tomará un color rojizo.

Asimismo para determinar la presencia de yeso u otro sulfato es por medio de cloruro de bario; se filtra el agua (unos 500 gr) y se le hecha algunas gotas de ácido clorhídrico; luego más gotas de solución cloruro de bario si se forma un ácido precipitado blanco (sulfato de bario) es señal de presencia de sulfato. Esta agua debe entonces mandarse analizar a un laboratorio para saber su concentración y ver esta dentro del rango permisible.

Deberá entenderse que estos ensayos rápidos no pueden reemplazar a los del laboratorio, y sólo se utilizan para tener indicios que posteriormente se comprobarán en un laboratorio competente.

SEMANA 3:

Aditivos

Son materiales diferentes del agua, de los agregados y del cemento
Se agregan en pequeñas cantidades a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado
Interactuando con el sistema hidratante‐ cementante
Modifican una o más de las propiedades del concreto o mortero fresco, fraguando, endureciéndose y endurecido.

CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS PARA CONCRETO

Para el desarrollo de los diferentes tipos de aditivos, los clasificaremos desde el punto de vista de las propiedades del concreto que modifican, ya que ese es el aspecto básico al cual se apunta en obra cuando se desea buscar una alternativa de solución que no puede lograrse con el concreto normal (Ref. 6.1)

ADITIVOS ACELERANTES

Sustancia que reducen el tiempo normal de endurecimiento de la pasta de cemento y/o aceleran el tiempo normal de desarrollo de la resistencia.

Proveen una serie de ventajas como son:

a) Desencofrado en menor tiempo del usual

b) Reducción del tiempo de espera necesario para dar acabado superficial

c) Reducción del tiempo de curado

d) Adelanto en la puesta en servicio de las estructuras

e) Posibilidad de combatir rápidamente las fugas de agua en estructuras hidráulicas

f) Reducción de presiones sobre los encofrados posibilitando mayores alturas de vaciado

g) Contrarrestar el efecto de las bajas temperaturas en clima frío desarrollado con mayor velocidad el calor de hidratación, incrementando la temperatura del concreto y consecuentemente la resistencia.

En general lo acelerantes reducen los tiempos de fraguado inicial y final del concreto medios con métodos estándar como las agujas proctor definidas en ASTM – C – 403 (Ref. 6.2) que permiten cuantificar el endurecimiento en función de la resistencia a la penetración.

Se emplean agujas metálicas de diferentes diámetros con un dispositivo de aplicación de carga que permite medir la presión aplicada sobre mortero obtenido de tamizar el concreto por la malla N° 4.

Se considera convencionalmente que se ha producido el fraguado inicial cuando se necesita aplicar una presión de 500 lb/pulg2 para introducir la aguja una pulgada, y el fraguado final cuando se necesita aplicar una presión de 4,000lb/pul2 para producir la misma penetración.

Este método se emplea con los acelerantes denominados convencionales cuya rapidez de acción permite mezclar y producir el concreto de manera normal, pero en los no convencionales que se emplean para casos especiales como el del concreto lanzado (shotcrete) se utilizan otros métodos como el de las agujas Gillmore (Ref. 6.3) dado que el endurecimiento es mucho más rápido.

ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE

El congelamiento del agua dentro del concreto con el consiguiente aumento de volumen, y el deshielo con la liberación de esfuerzos que ocasionan contracciones, provocan fisuración inmediata si el concreto todavía no tiene suficiente resistencia en tracción para soportar estas tensiones o agrietamiento paulatino en la medida que la repetición de estos cielos va fatigando el material.

A fines de los años cuarenta se inventaron los aditivos incorporadores de aire, que originan una estructura adicional de vacíos dentro del concreto que permiten controlar y minimizar los efectos indicados.

El mecanismo por el cual se desarrollan estas precisiones internas y su liberación con los incorporadores de aire se explica en detalle en el Capítulo 12 en la parte relativa a durabilidad ante el hielo y deshielo así como las recomendaciones en cuando a los porcentajes sugeridos en cada caso, por lo que aquí sólo trataremos sobre las características generales de este tipo de aditivos.

Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire.

a) Líquido, o en polvo soluble en agua

Constituidos por sales obtenidas de resinas de madera, detergentes sintéticos sales lignosulfonadas, sales de ácidos de petróleo, sales de materiales proteínicos, ácidos grasosos y resinosos, sales orgánicas de hidrocarburos sulfonados etc. Algunos son de los llamados aniónicos, que al reaccionar con el cemento inducen iones cargados negativamente que se repelen causando la dispersión y separación entre las partículas sólidas y un efecto lubricante muy importante al reducirse la fricción interna.

b) En partículas sólidas

Consistentes en materiales inorgánicos insolubles con una porosidad interna muy grande como algunos plásticos, ladrillo molido, arcilla expandida, arcilla pizarrosa, tierra diatomácea etc.

Estos materiales se muelen a tamaños muy pequeños y o lo general deben tener una porosidad del orden del 30% por volumen.

La ventaja de estos aditivos con respecto a los anteriores estriba en que son más estables ya que son inalterables al vibrado o al mezclado. No obstante, al ser su obtención y uso más complicados desde el punto de vista logístico, de fabricación y de transporte, los grandes fabricantes a nivel mundial han desarrollado más los primeros.

ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA – PLASTIFICANTES.

Son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor agua de la que se usaría en condiciones normales en el concreto, produciendo mejores características de trabajabilidad y también de resistencia al reducirse la Relación Agua/Cemento.

Usualmente reducen el contenido de agua por lo menos en un 5% a 10%.

Tienen una serie de ventajas como son:

a) Economía, ya que se puede reducir la cantidad de cemento.

b) Facilidad en los procesos constructivos, pues la mayor trabajabilidad de las mezclas permite menor dificultad en colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano de obra.

c) Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relación Agua/cemento.

d) Mejora significativa de la impermeabilidad

e) Posibilidad de bombear mezclas a mayores distancias sin problemas de atoros, ya que actúan como lubricantes, reduciendo la segregación.

ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES

Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aniónico se ha multiplicado notablemente.

A nivel mundial han significado un avance notable en la Tecnología del Concreto pues han permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia.

En la actualidad existen los llamados de tercera generación, que cada vez introducen mejoras adicionales en la modificación de las mezclas de concreto con reducciones de agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos años atrás. Se aplican diluidos en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificación y producción del concreto, pero también se pueden añadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes del vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la trabajabilidad.

Por ejemplo, para una mezcla convencional con un slump del oren de 2” a 3”, el añadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar la relación Agua/Cemento.

ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES

Esta es una categoría de aditivos que sólo está individualizada nominalmente pues en la práctica, los productos que se usan son normalmente reductores de agua, que propician disminuir la permeabilidad al bajar la Relación Agua/Cemento y disminuir los vacíos capilares.

Su uso está orientado hacia obras hidráulicas donde se requiere optimizar la estanqueidad de las estructuras.

No existe el aditivo que pueda garantizar impermeabilidad si no damos las condiciones adecuadas al concreto para que no exista fisuración, ya que de nada sirve que apliquemos un reductor de agua muy sofisticado, si por otro lado no se consideran en el diseño estructural la ubicación adecuada de juntas de contracción y expansión, o no se optimiza el proceso constructivo y el curado para prevenir agrietamiento.

ADITIVOS RETARDADORES

Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, con miras a disponer de un período de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo.

Su uso principal se amerita en los siguientes casos:

a) Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocación del concreto provocaría juntas frías si se emplean mezclas con fraguados normales.

b) Vaciados en clima cálido, en que se incrementa la velocidad de endurecimiento de las mezclas convencionales.

c) Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atoros.

d) Transporte de concreto en Mixers a largas distancias.

e) Mantener el concreto plástico en situaciones de emergencia que obligan a interrumpir temporalmente los vaciados, como cuando se malogra algún equipo o se retrasa el suministro del concreto.

La manera como trabajan es actuando sobre el Aluminato Tricálcico retrasando la reacción, produciéndose también un efecto de superficie, reduciendo fuerzas de atracción entre partículas.

CURADORES QUÍMICOS

Pese a que no encajan dentro de la definición clásica de aditivos, pues no reaccionan con el cemento, constituyen productos que se añaden en la superficie del concreto vaciado para evitar la pérdida del agua y asegurar que exista la humedad necesaria para el proceso de hidratación.

El principio de acción consiste en crear una membrana impermeable sobre el concreto que contrarreste la pérdida de agua por evaporación.

Hemos creído conveniente incluirlos en este capítulo pues es importante el conocer sus características, ya que se usan bastante en nuestro medio, donde algunos fabricantes locales producen versiones excelentes.

Existen básicamente dos tipos de curadores químicos (Ref. 6.8):

a) Emulsiones de cera, que al liberar el solvente acuoso dejan una película protectora sobre la superficie. Normalmente son pigmentadas con color blanco para reflejar los rayos solares y reducir la concentración local de temperatura. En otras ocasiones el pigmento es de otro color sólo para poder controlar el progreso de la aplicación. Al cabo de un cierto número de días el pigmento normalmente desaparece.

b) Soluciones de resinas sintéticas en solventes volátiles, que crean el mismo efecto de una capa de laca o pintura sobre el concreto, sellándolo.

A diferencia de los anteriores, a mayor temperatura, el solvente se volatiliza más rápido y la película protectora se vuelve más rígida, dependiendo su eficacia del contenido de sólidos en la solución.

Se fabrican también con o sin pigmento y normalmente se pueden limpiar con escobilla metálica o con gasolina.

ADITIVOS NATURALES Y DE PROCEDENCIA CORRIENTE (Ref. 6.10)

Esta es una clasificación que hemos introducido para hacer conocer algunos productos de uso o disponibilidad común, que actúan modificando propiedades del concreto y que ofrecen una fuente potencial de investigación local para desarrollar aditivos baratos.

a) Acelerantes

El azúcar en dosificaciones mayores del 0.25% del peso del cemento, la urea, el ácido láctico de la leche, el ácido oxálico que se halla en muchos productos comerciales que sirven para quitar manchas y limpiar metales.

b) Incorporadores de aire.

Los detergentes, las piedras porosas de origen volcánico finamente molidas, las algas.

c) Plastificantes retardadores

Los siguientes productos en porcentajes referenciales relativos al peso del cemento:

El almidón (0.10%), el bicarbonato de sodio (0.14%), el ácido tartárico (0.25%), la celulosa (0.10%), el azúcar (< 0.25%), resinas de maderas.

RECAUSIONES EN EL EMPLEO DE ADITIVOS:

Es conveniente evaluar previamente el empleo de aditivos la posibilidad de obtener el comportamiento requerido del concreto por modificaciones en el proporciona miento de la mezcla o la selección de los materiales más apropiados. En todo caso debe realizarse un estudio cuidadoso del costo, para determinar la alternativa más ventajosa.
Los aditivos por lo general afectan varias propiedades del concreto, tanto en su estado fresco como endurecido. Puede ocurrir que mientras una mejore favorablemente otras cambien en forma adversa. Por ejemplo, la durabilidad del concreto se incremente con la incorporación del aire, pero su resistencia disminuye.
Los efectos de los aditivos sobre el concreto varía por las condiciones atmosféricas y factores intrínsecos del concreto como son: el contenido de agua, el tipo de cemento, la duración del mezclado, etc. De esta manera, las recomendaciones del fabricante sobre la dosificación del aditivo, deben ser comprobadas en las condiciones propias de la obra.
Para establecer si el empleo de un aditivo significa un ventajas económicas en el concreto es necesario: Comprara el costo de los ingredientes de la mezcla del concreto con o sin aditivo, establecer la diferencia de costo en el manejo de los materiales , definir los costos de control de concreto, generalmente mayores en el caso de uso de aditivos y el costo de la colocación , terminado y curado del concreto, en muchos casos favorecidos por los aditivos.
Finalmente debe tenerse en cuenta que ningún aditivo puede subsanar las deficiencias de una mezcla de concreto mal dosificada.

SEMANA 4 :

Agregados

¿QUE SON LOS AGREGADOS?
Los agregados también llamados áridos son aquellos materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento Portland en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial), conocido como concreto u hormigón.

SE CLASIFICAN EN:

1. AGREGADO GRUESO:

Piedra

Grava

La NTP 400.011 define la piedra chancada como el agregado grueso obtenido por trituración de rocas o gravas.

Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75mm(N°4), establecidos en la NTP 400.037.

2. AGREGADO FINO:

Arena fina.
Arena gruesa.
Se considera agregado finos a la arena o piedra natural finamente triturada, cual pasa el tamiz 9.5 mm (3/8”) y Cumple con los límites establecidos en las Normas NTP 400.037.

EXTRACCIÓN DE AGREGADOS:

Los yacimientos de agregados, son localizados en ríos, lagos, lechos marinos, cerros o lomas a partir de una exploración visual de las formaciones geológicas, y una vez localizados se realiza una exploración mecánica.

Una vez identificado la veta se extrae por medios mecánicos o con explosivos si se trata de piedra muy dura.

Granulometría

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El análisis granulométrico es el conjunto de operaciones cuyo fin es determinar la distribución del tamaño de los elementos que componen una muestra.La granulometría es el estudio de la distribución estadística de los tamaños de una colección de elementos de un material sólido fraccionado o de un líquido multifásico.

La distribución del tamaño de las partículas es la representación, en forma de tablas, números o gráficos, de los resultados obtenidos experimentalmente.

El análisis de la distribución estadística de la forma del grano a veces se asocia con el análisis del tamaño de partícula, mediante un sistema de correlación basado en el granulomorfismo de la muestra.

GRANULOMETRIA EN AGREGADO FINO

Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas mas pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometria que mas se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo mas conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación agua – cemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de granulometria sin tener un efecto apreciable en la resistencia.

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO grueso

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS

HUMEDAD SUPERFICIAL DE LOS AGREGADOS

FORMA Y TEXTURA DE LOS AGREGADOS

CONTAMINANTES DE LOS AGREGADOS

ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS

Los agregados se procesarán, transportarán, manejarán, almacenarán, pesarán y utilizarán de manera tal que se garantice:

La pérdida de finos sea mínima.

Se mantenga su uniformidad.

No se produzcan contaminación con sustancias extrañas.

No se produzca rotura o segregación importante.

Recomendaciones para el uso de agregados

Es un hecho que las características de los agregados (así como todos los materiales existentes) se ven afectados por su entorno. Por lo tanto, se hace necesario resaltar algunas recomendaciones para minimizar el impacto de los aspectos relacionados con el ambiente y el manejo de estos:

Evitar que el material permanezca mucho tiempo almacenado ya que los factores climáticos pueden alterar sus condiciones.
En lo posible, almacenar el material en un lugar cubierto para que no se afecte por lluvias u otros agentes externos.
El cargador/maquinaria móvil no debe montarse sobre las pilas de material para evitar contaminación.
Evitar hacer pilas mayores a cuatro metros de alto porque esto produce segregación en los materiales.
Contar con un buen espacio para los acopios con el fin de realizar divisiones e ingreso de volquetas sin contratiempos.
Lavado de llantas de la maquinaria móvil que pueda entrar en contacto con el material para evitar contaminación con materias orgánicas y/o agentes externos al producto.
Evitar el contacto de la arena con la lluvia o la humedad permanente. De lo contrario se debe ajustar el diseño de mezclas con la fórmula de corrección por humedad.
Cada producto diferente deberá acopiarse por separado para evitar cambios en su granulometría original.
Los últimos quince centímetros (15 cm) de cada acopio que se encuentran en contacto con la superficie natural del terreno no deberán ser utilizados, a menos que se haya colocado sobre este alguna superficie que prevenga la contaminación del material de acopio, o que la superficie tenga pavimento.

SEMANA 5:

DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO

El concreto hoy en día, es sin duda alguna uno de los materiales más importantes que requiere cualquier tipo de construcción, ya que el concreto se puede ver prácticamente en toda construcción, ya sea desde los cimientos hasta el colado de la losa en un edificio.

El concreto es muy bueno para resistir fuerzas a la compresión, es por ello que el concreto debe ser creado con una resistencia adecuada. Debido a que el concreto se utiliza en todo tipo de construcción, y no en todas las construcciones se requiere la misma resistencia, las proporciones de los agregados que hacen el concreto (arena, grava, cemento y agua) van a variar prácticamente en cualquier construcción ya que la resistencia depende directamente de estas cantidades de los materiales. Para esto se tiene que hacer una serie de cálculos, llamada dosificación, la cual tiene la finalidad dar las proporciones adecuadas de cada elemento que constituye el concreto, y así crear un concreto con la resistencia requerida en obra.

Este es el objetivo de la siguiente práctica, realizar una dosificación para realizar un concreto con una resistencia f’c= 250 kg/cm². Una vez calculada las proporciones de los elementos del concreto, poner a práctica la realización del concreto, crear cilindros de ensayo y verificar que nuestra dosificación realizada cumple satisfactoriamente con la resistencia que requerimos. De no ser así, realizar los ajustes necesarios en nuestra dosificación para llegar a nuestro objetivo principal.

Debemos de tener en cuenta, que para iniciar la dosificación se tienen que conocer ciertas características de los materiales con los que fabricamos el concreto, datos que son indispensables para hacer la dosificación del mismo. Para ello se tiene que realizar todos las pruebas necesarias para obtener estos datos requeridos, y así poner a práctica lo aprendido anteriormente en la materia.

PRUEBAS A LOS AGREGADOS

Durante todo el semestre tuvimos varias explicaciones, varias prácticas de las cuales nos enseñaron a realizarle las pruebas necesarias a los agregados (arena, grava).

Estas pruebas son muy esenciales para la fabricación de un concreto, ya que su resultado podría variar de cada agregado y teniendo un falso resultado afectaría el resultado final de la resistencia del concreto. Se realizaran 3 pruebas a esenciales a la grava y a la arena, estas pruebas son la granulometría, peso volumétrico, humedad, absorción. Con estas pruebas obtendremos los datos que se requieren para hacer la dosificación del concreto. A continuación se explicaran de manera explícita los pasos que realizamos para cada prueba.

Granulometría de los Agregados

La granulometría es una prueba de la cual se comprobara que los agregados se aprueban como buenos agregados. Y así confiar plenamente en ellos para utilizarlos en obra. Es por eso que es la primera prueba a realizarse.

Granulometría de la Grava

Además de verificar que esta grava cumple con los requisitos para ser utilizada en la construcción, de esta prueba se obtendrá un dato muy importante para la dosificación del concreto, que es el tamaño máximo que tiene este agregado, en donde regularmente es la grava.

Para realizar esta prueba se tomara una muestra de la grava a utilizar en obra, la cual se va a pesar.

Posteriormente se tomaran los tamices que se requerirán para sacar las proporciones de los distintos tamaños de la cual está constituida la grava, la abertura de estos tamices son desde 2” (en caso de que haya grava retenida en esta) hasta la malla numero 4. Este es la malla que indica que finalizan las gravas y lo que pase de esa malla será tomado como arena.

Se agruparan en la siguiente tabla y posteriormente se graficaran y se vera si la línea que resultara en la grafica se encuentra dentro de los 2 limites, de ser así la grava se aprueba. De no ser así será lo contrario.

Pasos

1.- Se toma una muestra del banco de agregados.

2.-Se buscan y se acomodan de manera descendente los tamices.

3.- Se coloca la grava en la parte superior de los tamices y se agita aprox. 5 minutos, esto hará que la grava tienda a moverse y pueda pasar por las mallas correspondientes. (No debe forzarse a pasar al agregado).

4.-Se pesan las cantidades de grava que se retuvieron en cada tamiz y se realizan las siguientes tablas.

Los datos que obtuvimos fueron los siguientes:

Como vemos en la grafica, la granulometría no está un 100 porciento dentro del límite, sin embargo se puede trabajar con ella.

EL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO SERA DE 3/4"

Granulometría de la Arena

Al igual que en la grava, se tomaran los pesos retenidos en los distintos tamices que se mostraran en la tabla de datos, de ahí se pasaran a una respectiva tabla la cual demuestra si efectivamente la arena cumple con los limites granulométricos requeridos.

Con esta prueba se determinara el modulo de finura, dato que se requiere para la dosificación del concreto.

Pasos

1.- Se toma una muestra del banco de agregados.

2.-Se buscan y se acomodan de manera descendente los tamices.

3.- Se coloca la arena en la parte superior de los tamices y se agita aprox. 5 minutos, esto hará que la grava tienda a moverse y pueda pasar por las mallas correspondientes. (No debe forzarse a pasar al agregado)

4.-Se pesan las cantidades de grava que se retuvieron en cada tamiz y se saca un porcentaje.

DATOS:

El modulo de finura se calculó de la siguiente manera:

La grafica fue la siguiente:

Se aprueba la granulometría de la arena.

Absorción de agua de los agregados (Grava y Arena)

Porcentaje de absorción de la grava

Pasos:

1. Se toma la muestra de agregado.
2. Se seca la muestra de prueba hasta masa constante con una temperatura de 110+/- 10°
3. Se pone a enfriar la muestra por un lapso de 1 a 3 horas
4. Se sumerge el agregado en agua a una temperatura ambiente por un lapso de 24 horas
5. Se seca el exceso de agua que tienen todas y cada una de las piedras o sea hasta dejarlas opacas
6. Determinar la masa de la muestra en el aire en su condición SSS
7. Colocar la muestra en la canastilla para determinar su masa en agua
8. Secar la muestra hasta masa constante a una temperatura de 110+/-10° y enfriar por un lapso de 1 a 3 horas, determinar masa
9. Se calcula la absorción usando la siguiente fórmulas:

A=masa de la muestra seca al horno
B=masa de la muestra en estado saturado superficialmente seco
C=masa aparente la de muestra sumergida en agua

Porcentaje de absorción de la arena

Pasos

1. Se toma una muestra del agregado y esta reducirla a aproximadamente 1kg

2. Secar la muestra en una temperatura de 110+/-10°. Luego enfriarla a temperatura ambiente y sumergirla en agua durante 24 horas.

3. Decantar el exceso de agua teniendo cuidado para evitar perdida de agregado muy fino, someter la muestra a corriente de aire caliente y mezclar hasta obtener una muestra homogénea de secado.

4. Sujetar el molde firmemente sobre una superficie lisa y no absorbente con el diámetro mayor hacia abajo.

5. Colocar la porción de la muestra en el molde por sobrellenado y acumular el material adicional sobre la parte superior del cono.

6. Ligeramente apisonar el agregado fino dentro del molde con 25 golpes del pisón metálico. Cada caída debe ser desde alrededor de 5mm sobre la parte superior del agregado fino.

7. Retirar el molde verticalmente. Si el agregado retiene la forma del molde, quiere decir que todavía tiene humedad superficial. Cuando el agregado fino se disperse levemente, se obtendrá la condición saturada superficialmente seca.

Calcular el porcentaje de absorción con la siguiente fórmula:

S=masa de la muestra en estado saturado superficialmente seco
A=masa de la muestra seca al horno

Prueba de Humedad (Grava y Arena)

La humedad dentro de un agregado debe ser tratado con mucha importancia, al final de la prueba se obtendrá un porcentaje, esto indicara que tanta cantidad de agua contiene el agregado (Grava o Arena), para tener en cuenta, al momento de nuestra dosificación tener que quitar esa cantidad de agua a la cantidad total de la misma.

¿Por qué se resta el porcentaje de agua de los agregados?

El contenido de humedad de un material, indica que tiene un porcentaje de agua dentro, en la dosificación se debe tener una cantidad exacta de agua, en caso de tener mas agua de lo requerido, esto provocara que la resistencia del concreto tienda a bajar y se tendría una mezcla fallida, para eso se deberá sacar el contenido de humedad para saber que tanta cantidad de agua se deberá descontar del producto final de la misma.

Pasos:

1.-Se toma una charola cualquiera, la cual se deberá conocer su peso real.

2.- se tomo una muestra de cada agregado en cada charola, se deberá pesar y restar el peso de la charola para conocer el contenido de agregado que se va a probar.

3.- Teniendo el peso de los agregados se procede a meter al horno a una temperatura de 100 +/- 5°, dejándose dentro del horno por 24 horas.

4.- Al haber transcurrido las 24 horas, se toma la muestra y se tendrá que pesar, y mediante una serie de cálculos se podrá obtener el porcentaje (%) de humedad.

Datos obtenidos:

Pasos

1. Se toma una muestra del agregado en obra
2. Se llena una tercera parte de un recipiente de volumen conocido, con agregado grueso y esta es varillado con 25 golpes alrededor de toda la muestra.
3. Se llena otra tercera parte y también es golpeada de la misma manera que la anterior
4. Se llena lo restante del recipiente poniendo un exceso y se vuelve a golpear, se enraza y se pesa.
5. Por último se divide el peso que se registro en la bascula entre el volumen en m3 del recipiente, y el resultado será el peso volumétrico de la grava.

Datos obtenidos:

Dimensiones de cubeta:

0.285 Metros de diámetro
0.347 Metros de Altura

Volumen cubeta: 0.022 m3

Peso de la cubeta: 1.079 kg

Peso de cubeta llena con grava compactada: 30.200 kg

Peso de grava en cubeta: 29.121 kg

PESO VOLUMETRICO DE LA GRAVA = 29.121 Kg / 0.022 m³ = 1,323.700 kg/m³

Dosificación

Al finalizar todas las pruebas a los agregados se procede a obtener las proporciones de cada material para obtener una resistencia deseada de un concreto , para la cual se deberá de elegir que resistencia se desea obtener, después de saber la resistencia se procede con los diferentes pasos para realizar la dosificación, más que las pruebas de los agregados es más importante la dosificación, tomándose el resultado de cada prueba hecha con anterioridad, se debe saber utilizar cada porcentaje o resultado obtenido, teniendo un error en la elección de resultado podría variar el resultado de la resistencia.

DATOS OBTENIDOS EN PRUEBAS:

Modulo de finura                               2.95%
Absorción de la arena                       2.14%
Absorción de la grava                       4.08%
Humedad arena                                 2.88%
Humedad grava                                 3%
Tam.max del agregado                     3/4"
Peso vol. Grava                                  1323.7 Kg/m³

1. Primeramente se deberá conocer que tamaño máximo de agregado se va a utilizar. En nuestro caso fue de 3/4".

2. Con el tamaño del agregado, se tomara en cuenta el revenimiento (revenimiento: es escoger que tanta manejabilidad se desea del concreto, cuidando que tenga una buena resistencia), nuestro revenimiento fue de 10 cm.

3. Para un concreto sin aire incluido (como es en nuestro caso), revenimiento de 10 cm y un tamaño máximo del agregado de 3/4" (19 mm) verificamos en la tabla de requisitos de agua aproximada (tabla dada por el profesor) que se necesitaran 205 lts de agua para hacer 1 m³ de concreto, y habrá un 2% de aire atrapado estimado.

4. Teniendo el revenimiento, se busca dentro de una tabla junto con la resistencia (250KG/m2) y el revenimiento para poder conocer la relación agua cemento (A/C).

Relación A/C = 0.62

5. Teniendo la relación A/C se despeja C=A/R, (R= relación obtenida de la tabla) como ya se conoce la cantidad de agua necesaria, se sustituye el A y R obteniéndose así la cantidad de cemento que se necesita para la mezcla.

Cantidad de cemento =

6. Posteriormente se debe conocer la cantidad de grava para la mezcla, teniendo un modulo de finura de 2.95%, y teniendo un tamaño máximo de agregado de 3/4", se tomara el valor de la tabla, que es de 0.605, teniendo el valor de la tabla se multiplicara por el peso volumétrico de la grava y el resultado será los kg de grava por metro cubico de concreto:

Cantidad grava = 0.605 x 1323.7 kg/m³ = 801 kg

7. Ya tenemos todos los pesos requeridos con excepción de la arena, falta conocer la cantidad de arena que ocupara, para lo cual se toma de una tabla el peso estimado de concreto en 1 m³que es de 2345 kg, sumamos los pesos de la grava, agua y cemento que se requieren para 1 m³respectivamente, y este valor se lo restamos al peso estimado de 1 m³ de concreto. El valor dado será el peso de la arena.

Cantidad de arena: 1008 kg = 1008 kg

8. Teniendo el peso de cada material se corregirá por la cantidad de humedad y absorción de los materiales.

9. Una vez corregido se obtienen las proporciones reales de la mezcla:

Elaboración de nuestro concreto

Una vez obtenida nuestra dosificación, se tendrá que sacar las cantidades para llenar 2 cilindros, se realizan los cálculos necesarios y se procede con la práctica:

Volumen de 1 cilindro = 0.0053 m³

Volumen requerido (2 cilindros + 5% de desperdicio) = 0.011 m³

Por lo tanto se requerirán:

SEMANA 6:

METODO DE FINURA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

MÉTODO DE FINURA DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS Este método considera el Módulo de Finura de la mejor combinación. Para esto establece la ecuación.

rf = mg - m x100

mg - mf

Donde:

m. = Módulo de Finura de la Combinación.
mf. = Módulo de Finura del Agregado Fino.
mg. = Módulo de Finura del Agregado Grueso.

METODO DE DISEÑO DEL MODULO DE FINURA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS.

Conocer las Características de los Materiales.
Cálculo del T.N.M.
Determinar la Resistencia Promedio : f ’cr.
Cálculo del Asentamiento – Revenimiento - Slump.
Cálculo del contenido de Aire.
Cálculo de la Relación a/c.
Factor Cemento = Agua / (6).
Bolsas de Cemento = (7) / 42.5 Kilos.
∑Vol. Abs. = Vol. Cemento + Vol. Aire + Vol. Agua.
Volumen de Agregados = 1 - (9)
Cálculo del Módulo de Fineza de la combinación de Agregados.
Cálculo del porcentaje de Agregado fino, mediante la fórmula: rf = mg - m x100 mg - mf
Cálculo del porcentaje de Agregado Grueso, mediante la fórmula: rg = (1-rf)x100
Cálculo de los Pesos Secos de los Agregados.
Cantidad de Materiales por m³ de Concreto.
Corrección por Humedad de los Agregados.
Humedad Superficial.
Agua Efectiva = Agua Diseño – Aporte Humedad.
Cantidad de Material por m³ corregida por Humedad.

SEMANA 7:

EL CONTROL COMO FACTOR DE SELECCIÓN

¿POR QUÉ 28 DÍAS?

La edad de 28 días se eligió en los momentos en que se comenzaba a estudiar a fondo la tecnología del concreto, por razones técnicas y prácticas.

■Técnicas porque para los 28 días ya el desarrollo de resistencia está avanzado en gran proporción y para la tecnología de la construcción esperar ese tiempo no afectaba significativamente la marcha de las obras.

■Prácticas porque 28 días es un múltiplo de los días de la semana y evita ensayar en día festivo un concreto que se vació en días laborables. Pero las razones técnicas han cambiado sustancialmente porque con los métodos constructivos actuales 28 días puede significar un decisivo adelanto de la obra por encima de los volúmenes de concreto cuya calidad no se conoce.

El concreto es una masa endurecida que por su propia naturaleza es discontinua y heterogénea. Las propiedades de cualquier sistema heterogéneo dependen de las características físicas y químicas de los materiales que lo componen y de las interacciones entre ellos. Con base en lo anterior, la resistencia del concreto depende principalmente de la resistencia e interacción de sus fases constituyentes:

– La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz).

– La resistencia de las partículas del agregado.

– La resistencia de la interface matriz-agregado.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL CONCRETO

CONTENIDO DE CEMENTO El cemento es el material más activo de la mezcla de concreto, por tanto sus características y sobre todo su contenido (proporción) dentro de la mezcla tienen una gran influencia en la resistencia del concreto a cualquier edad. A mayor contenido de cemento se puede obtener una mayor resistencia y a menor contenido la resistencia del concreto va a ser menor.

RELACIÓN AGUA-CEMENTO Y CONTENIDO DE AIRE En el año de 1918 Duff Abrams formuló la conocida “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto: Relación agua-cemento = A/C

Donde:

A= Contenido de agua en la mezcla en kg

C= Contenido de cemento en la mezcla en kg

GRADO DE CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO

Las mezclas de concreto deben diseñarse para una resistencia promedio cuyo valor es siempre superior al de la resistencia de diseño especificada por el ingeniero proyectista.

Se considera el grado de rigidez en el control de las operaciones del concreto es función de:

■El ahorro obtenido en los costos de producción comparado con el gasto de las operaciones de control de calidad.

■Las características, importancia y magnitud de la obra.

■Las propiedades requeridas por el concreto tanto al estado fresco como el endurecido.

■Los materiales de empleados y el proceso depuesta en obra del concreto.

RESISTENCIA DE DISEÑO PROMEDIO

f´cr= f´c+1.34 Ds
f´cr = f´c + 2.33 Ds - 35

El valor del f´cr de diseño será el mayor valor obtenido de ambas fórmulas

■Ningún ensayo de resistencia debe ser menor del f´c en

más de 35 kg/cm2

■Ds presentes en las fórmulas anteriores serán

amplificadas mediante los factores indicados en la siguiente

tabla

■ Tabla: Factor t t= Factor depende del % de resultados <f’c que admiten o la probabilidad de ocurrencia, su valor se obtiene de ocurrencia, su valor se obtiene de la siguiente tabla

PROCESO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

1. Estudio de las especificaciones de la obra

2. Definición de la resistencia Compresión/flexión

3. Elección del asentamiento

4. Determinar TM – TMN

5. Estimación cantidad de aire

6. Estimación contenido de agua

7. Definir relación agua/material cementante

8. Contenido de material cementante

9. Verificar las granulometrías de los agregados

10. Estimación de agregado grueso

11. Estimación de agregado fino

12. Ajuste por humedad

13. Ajuste del diseño de mezcla

Los métodos de diseño de mezclas de concreto van desde los analíticos experimentales y empíricos, hasta volumétricos, todos estos métodos han evolucionado y ha llevado a procedimientos acordes con las necesidades de los proyectos y se han desarrollado algunas guías ya normalizadas para darle cumplimiento a la calidad del concreto en la obras.

SEMANA 8:

Tipos de mezcladoras

La función que cumple el mezclado de cemento es la de revestir la superficie de los agregados con pasta de concreto, la cual dará como resultado una masa perfectamente homogénea. Para asegurar este concreto de manera uniforme se utilizan unas maquinas llamadas mezcladoras.

Están compuestas por un recipiente metálico denominado tambor, con paletas fijas en su interior. Esta mezcla se efectúa cuando cada una de los componentes del concreto son elevados, vuelta a vuelta, por dichas paletas durante la rotación del tambor de las mezcladoras, de forma que en un cierto punto, son volcadas hacia la parte inferior para mezclarse con las demás porciones, hasta constituir esta masa homogénea.

La mezcla en estas maquinas se pueden distinguir dos tipos de mezcladoras:

Mezcladoras de eje inclinado, Con cuba basculante y Mezcladoras de eje horizontal.

1. Las mezcladoras de eje inclinado tienen la capacidad de tomar diferentes inclinaciones del eje, así sea para trabajos de llenado, de amasado, o incluso de descarga. Esto se realiza mediante un volante que permite girar el tambor alrededor de un eje horizontal mediante un sistema de piñones dentados.

Este tipo de mezcladoras poseen un tambor en el cual su función es realizar un movimiento de rotación alrededor de su propio eje, con una inclinación de entre 15º a 20º aproximadamente.

Es importante tener en cuenta que esto puede definir la calidad y la capacidad del concreto.

Por otro lado estas mezcladoras pueden ajustarse a pequeños volúmenes de concreto sobre todo cuando se trata de mezclas plásticas o con algún agregado grueso de tamaño visible. Gracias a estas mezcladoras la descarga que se realizan siempre será excelente, ya que ésta realiza su función de una forma inmediata.

2. Por otra parte el otro tipo de mezcladoras son las de eje horizontal estas se caracterizan por su tambor, ya que este posee una forma cilíndrica, la cual funciona girando alrededor de un eje horizontal con una o dos paletas que giran alrededor de un eje que no coincide con el eje del tambor. Generalmente en su mayoría poseen dos aberturas, de las cuales una sirve para cargar el material y la otra para descargar el cemento.

Son muy recomendables para situaciones en las que se trata de grandes volúmenes de concreto.

3. También, podemos encontrar modelos en donde su tambor es fijo y posee un eje, provisto de palas por el cual se realiza una trayectoria circular alrededor del eje del tambor.

Este tipo de mezcladoras se diferencian según la forma en la que se realiza su descarga: variando el sentido de la rotación del tambor o fijando una canaleta en el tambor. Si éste está compuesto por dos secciones que se unen borde con borde, entonces se deberán separar con el efecto de descarga.

CENTRALES DE DOSIFICACIÓN

Mezclado Estacionario

• Mezcladoras estacionarias

– mezcladoras en obra como las mezcladoras en central de concreto premezclado

– Usadas para el mezclado completo o para mezclado corto

• Tipos de mezcladoras ― hasta 9 m3

– Basculante o fijo

tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta

• Tiempo para el mezclado completo

– Mínimo1 minuto para hasta 1 m3 o menor capacidad, más 15 segundos para cada m3 adicional o una fracción del m3

Concreto Premezclado

• Concreto parcialmente mezclado

– Se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se completa en el camión mezclador

• Concreto mezclado en el camión

– se mezcla completamente en el camión mezclador

Concreto Premezclado

• Concreto mezclado en central

– Se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria

– Entrega en:

• camión agitador

• camión mezclador operando en la velocidad de agitación

• camión no agitador

Concreto Mezclado en el Camión

• 70 a 100 revoluciones del tambor a una velocidad de 6 a 18 rpm

• Después del mezclado la velocidad de agitación del tambor debe ser de 2 a 6 rpm

• Descargue antes de 300 revoluciones del tambor

• Descargue antes de 1½ horas

Mezcladoras de Dosificación móviles

• Usadas para: producción intermitente en la obra o de pequeñas cantidades.

• Ventajas: Combina la dosificación y el transporte del material con el sistema de mezclado. Operado por un sólo hombre.

• Puntos a fijarse: Un buen programa preventivo. Los materiales deben ser iguales a los del diseño de la mezcla original.

Camión No Agitador

• Usado para: transportar concreto en distancias cortas sobre pavimentos lisos.

• Ventajas: El costo de capital del equipo no agitador es menor que el de los camiones agitadores o mezcladores.

• Puntos a fijarse: El revenimiento del concreto se debe limitar. Posibilidad de segregación. Se necesita de una altura libre para levantar la caja del camión en la descarga.

Camión Agitador

• Usado para: transportar concreto para pavimentos, estructuras y edificios. La distancia de transporte debe permitir la descarga del concreto en 1 ½ hora.

• Ventajas: Se operan desde una central mezcladora.

• Puntos a fijarse: El tiempo de descarga debe adecuarse a la organización de la obra. El personal y los equipos deben estar listos en la obra para el manejo del concreto.

SEMANA 10 :

PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

Incidencia de los diferentes materiales componentes en la trabajabilidad del concreto:

Plastificantes reductores de agua.
Se definen como aditivos que permiten, facilidad de manipulación de la mescla, una reducción de la cantidad de agua en un hormigón incluso permiten obtener estos dos efectos simultáneamente.
El aumento de trabajabilidad permite la colocación del hormigón en estructuras complicadas, con alta densidad de armadura o con efectos superficiales especiales sin necesidad de incrementar cantidad de agua de amasado y por consiguiente la dosis de cemento para obtener las resistencias especificadas.
Manteniendo una determinada trabajabilidad, permite aumentar la compacidad del hormigón y, por consiguiente, su resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Por la misma razón, la retracción y en consecuencia, la tendencia a la rotura fisuras

El mecanismo de participación de los plastificantes y súper plastificantes en la trabajabilidad :

Los súper plastificadores se emplean en dosis mayores que los plastificadores reductores de agua, (0.8 a 3%) y pueden ser agregados al final del amasado sin diluir previamente en el agua.
El efecto sobre la trabajabilidad del hormigón se mantiene entre 30 y 60 minutos según el aditivo, característica que hace conveniente agregarlo inmediatamente antes del termino del amasado y obliga a una rápida colocación.
El efecto se termina una vez transcurrido el tiempo señalado, volviendo el hormigón a su docilidad inicial. Eventualmente puede agregarse una nueva dosis, remezclando el hormigón con el fin de prolongar el efecto por otro periodo.
Los hormigones fluidos obtenidos con estos aditivos pueden ser colocados con gran facilidad, pues son prácticamente autonivelantes y por lo tanto se reduce el trabajo de colocación y se elimina la necesidad de vibrar salvo en zonas densamente armadas.
Cuando los aditivos fluidificantes se emplean como reductores de agua se obtiene un incremento de algunas características del hormigón endurecido, especialmente su resistencia, durabilidad e impermeabilidad.

Determinación de la trabajabilidad .Efectos del tiempo y la temperatura en la trabajabilidad:

TRABAJABILIDAD:

Las dos principales características que debe cumplir el diseño de un concreto normal es la resistencia (ya sea a la compresión simple o a la flexión) y la trabajabilidad, que se entiende como el esfuerzo requerido para transportar, colocar, compactar y darle acabado al concreto en estado fresco.

Suele evaluarse la trabajabilidad del concreto mediante la prueba de revenimiento, sin embargo existen otras características no cuantitativas que se deben considerar.

La trabajabilidad del concreto normalmente está ligada a la fluidez o consistencia que se mide a través de la prueba de revenimiento. Por lo regular se considera que un concreto más fluido es más trabajable y uno con menos fluidez tiene menos trabajabilidad.

Sin embargo, se debe considerar también la cohesión de la mezcla: un contenido de agua elevado puede presentar segregación.

Para lograr una mezcla con buena trabajabilidad se debe considerar, en el diseño de la misma, las características de las materias primas, que serán empleadas para su elaboración:

Agregados: Granulometría y forma de las partículas.
Cemento: Cantidad empleada por metro cúbico y finura.
Aditivo: Tipo de aditivo y cantidad dosificada.
Agua: Cantidad necesaria para lograr la consistencia deseada.

FLUIDEZ DEL CEMENTO

La fluidez es una medida de la consistencia de la pasta de cemento expresada en términos del incremento del diámetro de un espécimen moldeado por un medio cono, después de sacudir un número especifico de veces.

El mecanismo de los plastificantes y superplastificantes en la trabajabilidad

Una de las características definitivas del shotcrete es su fluidez: al proyectarse neumáticamente, la mezcla homogénea se adhiere a cualquier superficie con facilidad, ofreciendo soporte y resistencia temprana desde el principio.

Una familia de polímeros químicos está detrás de esta trabajabilidad o docilidad: los plastificantes y súper-plastificantes. También conocidos como fluidificantes o reductores de agua, estos aditivos ayudan a reducir el ratio total de agua a cemento, proporcionando una consistencia más ‘líquida’ sin necesidad de añadir más agua. Estos aditivos – que normalmente se añaden en la mezcladora – confieren a la mezcla una mayor fluidez hasta su aplicación sin ocasionar una pérdida de consistencia.

Los plastificantes y súper-plastificantes tienen un efecto dispersante temporal, que permite una mejor hidratación de las partículas de cemento y mejoran las características de fluido o reología de la mezcla.

¿Huevos con hormigón? Recetas romanas para la fluidez del concreto

Hoy ya en su tercera generación, los plastificantes han desempeñado un papel importante durante la historia del hormigón. Aunque parezca extraño, muchos autores apoyan la teoría de que los romanos, grandes entusiastas del hormigón y sus aplicaciones, a menudo utilizaban claras de huevos como plastificante.

Esta mezcla, combinada con sílices de ceniza volcánica para crear el tipo de construcción de hormigón hidráulico todavía en pie en la costa de Nápoles, resulta extremadamente resistente a todo tipo de inclemencias, como la corrosión causada por el agua de mar.

Plastificantes: primeros pasos

El principio del siglo XX anuncia la llegada de la primera generación de plastificantes. Los lignosulfonatos, derivados que se producen durante el proceso de la madera, todavía se utilizan con frecuencia para producir una mezcla contando con materiales básicos.

Los aditivos, conocidos como Reductores de Agua de Media Gama [Mid Range Water Reducers o MRWR en inglés] se fijan en la superficie de una partícula de cemento, que presenta cargas positivas y negativas. El polímero plastificante, con carga negativa, contrarresta la presencia de las cargas positivas en el cemento, haciendo que toda la partícula ahora aparezca negativa.

Segunda generación: Plastificantes 2.0

Una nueva generación de polímeros llega al mercado a mediados del siglo XX que permite una mayor reducción del ratio agua-cemento del 25%. Los polisulfonatos como el naftaleno y la melamina tienen un mecanismo de acción similar a los plastificantes de primera generación, produciendo un efecto de dispersión eléctrica aunque de mayor intensidad.

Como hemos visto, los polímeros se adhieren a las partículas de cemento, confiriéndoles una carga negativa que causa repulsión entre ellas, y permite al agua fluir e hidratar la mezcla mejor.

Pero esa misma función de repulsión es también la causante de una mayor oclusión de aire, aumentando la trabajabilidad de la mezcla pero simultáneamente creando posibles bolsillos de aire que disminuyen su capacidad de resistencia y comprometen su integridad estructural.

Este tipo de polímero también puede causar problemas ya que su ventana de trabajabilidad es muy breve: una vez hidratado el cemento, se generan subproductos que forman ‘costras’ en la mezcla, dificultando su aplicación adecuada.

que disminuyen su capacidad de resistencia y comprometen su integridad estructural.

Super-plastificantes: tercera generación

Los súper-plastificantes son la encarnación con más prestaciones de esta gama de aditivos, y pueden suponer una reducción del ratio agua-cemento de hasta el 40%.

Al contrario que los anteriores, los policarboxilatos o Reductores de Agua de Alta Gama (High Range Water Reducers, o HRWR por sus siglas en inglés), actúan en base a una repulsión estérica más que una electroestática. Uno de los efectos principales aquí es el impedimento estérico, que impide o retarda una reacción con otra molécula: en éste caso, impide la aglomeración de partículas de cemento.

Ensayo de asentamiento (revenimiento) y la prueba de vebe :

El ensayo de asentamiento del concreto o prueba del cono de Abrams es un método de control de calidad cuyo objetivo principal es medir la consistencia del concreto. La manejabilidad del concreto es usualmente juzgada por un examen visual, debido a que hasta el momento no se conoce ningún ensayo que mida la propiedad de manera directa. Sin embargo, se han desarrollado una serie de ensayos con los cuales se puede determinar las propiedades del concreto en estado plástico (fresco) en términos de consistencia, fluidez, cohesión y grado de compactación, uno de ellos es el ensayo de asentamiento.

PRUEBA DE VEBE :

El hormigón fresco se compacta dentro de un molde para medir asentamientos. El molde se levanta verticalmente, limpio de hormigón, y se coloca un disco transparente sobre la parte superior del hormigón. Se pone en marcha la masa vibratoria y se mide el tiempo que tarda la cara inferior del disco transparente en cubrirse con la pasta (tiempo vebe)

Materiales y Equipos:

• Un contenedor de forma cilíndrica

• Un molde

• Un disco

• Barra compactadoras

• Cronometro o recipiente de reamasado pala y recogedor

ENSAYO DE PENETRACIÓN:

El ensayo de penetración estándar de siglas S.P.T. consiste en contar el numero de golpes que se necesitan para introducir dentro del suelo , un tubo partido a diferentes profundidades, en este caso con variaciones de medio metro y se lo utiliza especialmente en terreno que requiere realizar un reconocimiento geotécnico. El toma muestras es golpeado con una energía constante . Con una masa en caída libre de 145lb y una altura de caída de 70cm.

En recomendable realizarlos en depósitos de suelo areno y de arcilla blanda: no se recomienda para suelos de roca grava o arcilla consolidada ya que puede dañar el equipo

LA SEGREGACIÓN DEL CONCRETO:

La segregación esta definida como la descomposición mecánica del concreto fresca en sus partes constituyentes cuando el agregado grueso tiende a separarse del mortero.

La segregación hace que el concreto sea : Mas débil , menos durable , y dejara un pobre acabado de superficie

LA EXUDACIÓN:

Es definida como la elevación de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie, generalmente debido a la sedimentación de solidos. El proceso se inicia momentos después que el concreto ha sido colocando y consolidado en los encofrados y continua hasta que se inicia el fraguado de la mezcla, se obtiene máxima consolidación de solidos, o se produce la ligazón de las partículas.

FRAGUADO DE CONCRETO:

El proceso de endurecimiento (fraguado) del concretos se debe ala combinación del agua con las partículas de cemento (hidratación). El control de estas condiciones es vital en el primer proceso de endurecimiento . Por esta razón un concreto bien proporcionado, si no tiene la humedad necesaria , será de baja calidad ,porque secara rápidamente.

Para que el endurecimiento o fraguado se complete adecuadamente es durante los primeros 7 días mantenerlo húmedo.

Este proceso dura por lo menos 28 días ,tiempo necesario para obtener un endurecimiento natural y lograr la calidad requerida.

Cabe mencionar que un buen fraguado no corregirá los problemas que resultaran de usar elementos (arena, piedra, cemento)inadecuados o mal proporcionado.

SEMANA 11:

COLOCACION Y TRANSPORTE DE CONCRETO EN OBRA

TRANSPORTE

El concreto debe transportarse desde la mezcladora hasta su ubicación final en la estructura tan rápido como sea posible y empleado, procedimiento que prevenga la segregación o pérdida de los materiales y garantice la calidad desea para el concreto.

El método usado para transportar el concreto depende de cuál es el menor costo y el más fácil para el tamaño de la obra. Algunas formas de transportar el concreto incluyen: un camión de concreto, una bomba de concreto, una grúa o botes, una canaleta, una banda transportadora y un malacate o una moto carga.

En trabajos pequeños se utiliza una carretilla porque es la manera más fácil para transportar el concreto, siempre transportar el concreto en una cantidad pequeña como sea posible para reducir los problemas de segregación y desperdicio.

COLOCACIÓN Y CONSOLIDACIÓN

Al colocar el concreto tenga mucho cuidado en no dañar o mover las cimbras (Tablas para encofrar) y el acero de refuerzo, coloque el concreto tan cerca de su posición final como sea posible. Empiece colocando desde las esquinas de la cimbra o en el caso de un sitio con pendiente, desde el nivel más bajo, la cimbra debe resistir la presión del concreto que vacié en esta.Para conseguir la unidad monolítica del elemento, cada capa de concreto debe colocarse cuando la capa subyacente todavía responde a la vibración. Las capas deben ser lo suficientemente poco profundas como para permitir su unión entre sí, mediante una vibración apropiada. Esta vibración, de ser manual, debe iniciarse tan pronto como el concreto sea colocado y antes que el concreto inicie su proceso de fraguado.

Este proceso se hace con varillas metálicas de sección circular con uno de sus extremos en forma semiesfera, que se introducen en la altura total de la capa compactada alcanzando unir al concreto…

RETRASOS

Pueden causar que el concreto pierda revenimiento (se seque o pierda humedad) y se ponga rígido. Los retrasos son un problema mayor en un día caluroso y/o con viento, porque el concreto se seca y se pone rígido rápidamente.

Para evitar retrasos planee con anticipación. Verifique que todos los trabajadores, las herramientas y los contenedores estén listos, y que todas las preparaciones para la colocación hayan sido hechas antes de que el concreto sea recibido.

SEGREGACIÓN

la segregación ocurre cuando los agregados grueso y fino, y la pasta de cemento, llegan a separarse. La segregación puede darse durante el mezclado, transportado, colocación o compactado del concreto. La segregación hace que el concreto sea: más débil, menos durable y dejara un pobre acabado de superficie.

PARA EVITAR LA SEGREGACIÓN

Verificar que el concreto no este “demasiado húmedo” o “demasiado seco”. (Pruebas de revenimiento). Asegurar que el concreto sea mezclado de manera apropiada. Es importante que el concreto sea mezclado a la velocidad correcta en una mezcladora en tránsito por al menos, dos minutos inmediatamente antes de la descarga. El concreto debe ser colocado tan pronto como sea posible. Al transportar la mezcla, por supuesto, cargue cuidadosamente.

REQUERIMIENTOS DEL ENCOFRADO O EL SOPORTE

Una cimbra proporciona un molde, dentro del cual es colocado el concreto. Cuando el concreto se ha endurecido puede removerse la cimbra. La cimbra debe ser: EXACTA, FUERTE Y BIEN HECHA, para evitar el pandeo, abultarse o moverse, y especialmente, en grandes construcciones, no será segura.

COLADO: Asegurar de que la cimbra sea colocada de modo que pueda removerse, si la cimbra es colocada en una posición descuidada, inconveniente o en esquinas ajustadas puede ser difícil removerla cuando el concreto se haya endurecido.

Es útil si la cimbra es: SIMPLE de construir, FACIL de manejar y REUSABLE. La cimbra puede dejar en su lugar para ayudar al curado, el tiempo de remoción puede variar de acuerdo al clima.
MATERIALES: La cimbra normalmente está hecha de acero o de madera. Es fácil construir cimbras de madera, mientras que el acero permitirá un mayor número de reúsos. La cimbra puede ser hecha en el sitio o puede comprarse a los proveedores de cimbras.

En clima frio el concreto puede requerir de más tiempo para ganar resistencia que en un clima más caliente y por tanto los tiempos de remoción serán más largos.

En condiciones normales (alrededor de 20 °C), siete días es un tiempo suficiente para dejar la cimbra en su lugar, a menos que el concreto tenga un tratamiento diferente al normal (aditivos, acelerantes de fraguado, resistencia rápida, etc.)

EL VERTIDO DE CONCRETO EN OBRA

Deben efectuarse de manera que no se produzca la disgregación de la mezcla. El peligro de disgregación en mayor, en general, cuanto más grueso es el árido y más discontinua su granulometría, siendo sus consecuencias mucho peores.
Recomendaciones:

a) El vertido no debe efectuarse desde gran altura (uno o dos metros como máximo en caída libre) procurando que su dirección sea vertical y evitando desplazamientos horizontales de la masa. El concreto debe ir dirigido durante el vertido, mediante canaletas u otros dispositivos que impidan su choque libre contra el encofrado o las armaduras.

b) La colocación se efectuara por capas o tangadas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la más (en general de 20 a 30 cm, sin superar los 40 cm cuando se trate de concreto en masa, ni los 60 cm en concreto armado.

c) No se arrojara el concreto con pala a gran distancia, ni se distribuirá con rastrillos para no disgregarlo, ni se le hará avanzar más de un metro de los encofrados.

d) En las piezas muy armadas y en general cuando las condiciones de colocación son difíciles, puede ser conveniente, para evitar coqueras o falta de adherencia con las armaduras, colocar una capa de 2-3 cm del mismo concreto pero exento del árido grueso, vertiendo inmediatamente después el concreto ordinario.

CASOS DE OBRA BAJO EL AGUA

EL CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS (aplicación en pavimentos y presas):

Es un tipo de concreto masivo con consistencia de revenimiento cero. Este es transportado, colocado y compactado usando la máquina para movimiento tierras y compactación de suelos.

Es probablemente el logro más importante en la tecnología para presas de hormigón en el último cuarto siglo. El uso de este ha permitido que muchas presas nuevas sean económicamente factibles debido al reducido costo derivado del rápido método de construcción. Además recientemente se ha incursionado en el uso de este concreto en la construcción de pavimentos.

El concreto compactado con rodillo provee economía y gran rapidez constructiva, siendo una técnica que se está difundiendo cada vez más a nivel mundial por sus múltiples ventajas, en Bolivia se ha tenido una experiencia con el uso de este concreto en la presa de Comarapa. Con referencia del uso del concreto compactado con rodillo en pavimentos, se puede nombrar las tesis realizada por Juan Carlos Rocha estudiante de la UMSS de la carrera de Ingenieria Civil.

COMPACTACION POR VACIÓ

Más propia de taller que de obra. Consiste en amasar el concreto con el agua necesaria para su fácil colocación y empleando moldes especiales, aspirar parte del agua mediante ventosas.

COMPACTACION POR CENTRIFUGADO

Los áridos más gruesos son desplazados hacia el exterior debido a la fuerza centrífuga, quedando en la cara interna una capa más rica en cemento y por tanto más impermeable

COLOCACIÓN EN TIEMPO FRIÓ:

Está demostrado que el concreto no adquiere la resistencia necesaria cuando su fraguado y primer endurecimiento tiene lugar en tiempo de heladas, debido a la acción expansiva del agua intersticial. El hormigón queda seriamente dañado si la primera helada le sorprende cuando su resistencia no ha alcanzado los 8 N/mm2. Debe suspenderse el concreto en cualquiera de los casos siguientes:

• Cuando se prevea que, dentro de las 48 horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los 0 °C.
• Cuando la temperatura de la masa de hormigón sea inferior a 5 °C en elementos normales, o a 10 °C en elementos de pequeño espesor.
• Cuando la temperatura de los moldes o encofrados sea inferior a 3 °C. Para el concreto en tiempo frío es necesario mejorar la dosificación del hormigón, adoptando relaciones A/C lo más bajas posible, empleando mayor cantidad de cemento e incluso utilizando un aditivo adecuado. Todo ello con objeto de aumentar la velocidad de endurecimiento del hormigón y el calor de fraguado de la masa.

Precauciones:

− Añadir CaCl2 al agua de amasado.
− Calentar el agua de amasado a unos 40º-70º, cuidando que no se formen grumos. Conviene verter una parte de los áridos antes que el cemento.
− Calentar los áridos.
− Proteger las superficies hormigonadas (polietileno, balas de paja, etc.).
− Calentar artificialmente el ambiente de la obra.
− Prolongar el curado durante el mayor tiempo posible.
− Retrasar el desencofrado de las piezas, incluidos costeros, cuando el encofrado actúe como aislante (caso de la madera).

CONCRETO EN TIEMPO CALUROSO:

Hay que adoptar medidas para impedir la evaporación del agua de amasado, especialmente durante el transporte, y para reducir la temperatura de la masa. El calor, la sequedad y el viento provocan una evaporación rápida del agua que trae consigo:
− Pérdidas de resistencia.
− Fisuras por afogarado.

− Aumento de la retracción en las primeras edades. Para reducir la temperatura de la masa puede recurrirse al empleo de agua fría, con trozos de hielo en su masa. Los áridos deben almacenarse protegidos del soleamiento. Como norma general y a pesar de las protecciones, no debe hormigonarse por encima de los 40°C, o por encima de los 35°C si se trata de elementos de mucha superficie (pavimentos, losas, soleras, etc.). En las proximidades de estas temperaturas conviene regar continuamente, al menos durante 10 días, los encofrados y superficies expuestas de hormigón.

CASOS DE OBRA BAJO EL AGUA

SEMANA 12:

La importancia del curado del concreto

Se entiende por curado del concreto mantener un adecuado contenido de humedad y temperatura a edades tempranas de manera que el concreto pueda desarrollar las propiedades con las cuales fue diseñada la mezcla, es importante comenzar a curar el concreto inmediatamente después del fraguado.

El objetivo principal por el cual realizamos el curado es para alcanzar una resistencia adecuada, se han realizado pruebas de laboratorios que demuestran que un concreto en un ambiente seco puede llegar a perder hasta el 50% de su resistencia potencial comparado con uno similar en condiciones húmedas, otro factor que no podemos olvidar es la temperatura, a pesar que un concreto vaciado a altas temperaturas gana una resistencia rápida en edades temprana esta resistencia puede reducirse con el tiempo.

RECOMENDACIONES DEL COMITÉ ACI 308

El curado, según el ACI 308 R, es el proceso por el cual el concreto elaborado con cemento hidráulico madura y endurece con el tiempo, como resultado de la hidratación continua del cemento en presencia de suficiente cantidad de agua y de calor

“Las medidas de curado se deben poner en práctica tan pronto como el concreto esté en riesgo de secarse prematuramente y cuando dicho secado deteriore el concreto o impida el desarrollo de las propiedades requeridas”.

Procedimiento del curado del concreto

El curado es el proceso de controlar y mantener un contenido de humedad satisfactorio y una temperatura favorable en el concreto, durante la hidratación de los materiales cementantes, para el desarrollo de las propiedades para las cuales fue diseñada la mezcla.

Es importante que el proceso de curado se realice inmediatamente después de haber culminado las operaciones de acabado y la superficie del concreto haya perdido el brillo del agua. Si no se procede de esta manera, se corre el riesgo de que el secado pueda eliminar el agua necesaria para que se dé la reacción química llamada hidratación, de modo que el concreto no podrá alcanzar sus propiedades potenciales.

Mantener la humedad en el elemento de concreto a través de un adecuado curado no solo evita que el sol y el viento estropee o resequen excesivamente el concreto recién vaciado, también evita la generación de fisuras por contracción plástica las cuales se producen debido a la pérdida de agua de exudación por evaporación.

Además, es importante considerar que el concreto alcanza un porcentaje significativo de su resistencia a los siete días de vaciada la mezcla. Digamos que se usó un cemento de tipo I, su resistencia en ese tiempo llegará aproximadamente al 70 % del f´c requerido o señalado. La resistencia adicional para llegar al 100% está relacionada a la humedad que se le proporcione al concreto para hidratar el material cementante faltante, es por eso que la superficie debe mantenerse húmeda.

Si no se efectúa el correspondiente proceso de curado, se corre el riesgo de perder hasta un 30% de la resistencia por un secado prematuro y deficiente del concreto, lo que dará como resultado un material de pésima calidad.

Para evitar este último resultado con nuestro concreto, debemos al menos realizar un curado adecuado de la superficie del concreto durante siete días y en casos en que se requiera mayor cuidado unos quince días.

El Objetivo final del curado entonces es garantizar un buen contenido de humedad en el concreto, para que de esta forma desarrolle las características que lo transformarán en un material de alta resistencia y excelente calidad.

PRODUCTOS DE CURADO

PELÍCULA DE PLÁSTICO: Son livianas y se extienden fácilmente en superficies horizontales; en elementos verticales es más complicada su utilización. La película de plástico debe tener un espesor mínimo de 0.1 mm. Se usan generalmente plásticos blancos, transparentes y negros. Los primeros reflejan los rayos del sol mientras protegen, son útiles, como los transparentes, en clima cálido. El plástico negro absorbe calor de los rayos del sol

PAPEL IMPERMEABLE: Su uso es similar al de las películas de plástico. Cuando se usa papel para cubrir placas debe proveerse cierta holgura para que sobresalga de las mismas; además; se hace necesario colocar en los bordes materiales pesados (arena, tablas, etc.) para evitar que el viento lo desplace.

USO DE TELAS PARA MANTENER LA HUMEDAD: También es un método por el que se aporta humedad adicional a la de amasado, solo que en este caso lo que se humedece son telas (arpillera, sacos de tela, esteras de algodón…) que mantienen la humedad durante mucho más tiempo que el simple regado. Simplemente hay que tener la precaución de mantener siempre mojadas las telas.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE PROCEDIMIENTOS ESPECIALES DE CONCRETO

CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)

Es un mortero de concreto que es lanzado neumáticamente sobre una superficie a alta velocidad.

El shotcrete es usado tanto para una nueva construcción como para reparaciones. Su aplicación es particularmente importante en estructuras abovedadas o en la construcción de túneles para la estabilización de fragmentos de roca suelta y expuesta.

CONCRETO PREPARADO (EMPACADO)

Presec H-02 Homecrete es un hormigón predosificado y envasado seco, desarrollado con áridos de menor tamaño a lo habitualmente utilizado en los hormigones, lo que mejora notablemente la trabajabilidad del producto y la compactación del mismo. Su formulación libre de cloruros minimiza el riesgo de corrosión de las enfierraduras.

CONCRETO DE CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

A. CONCRETO DE ALTA – RESISTENCIA TEMPRANA:

Como su nombre lo indica, este concreto adquiere a edad temprana una resistencia especificada mayor que la que se obtendría a la misma edad con un concreto estándar. El periodo de tiempo en el que se desea que el concreto adquiera una determinada resistencia muestra un rango muy amplio: va desde unas pocas horas hasta algunos días. Para lograr un concreto con estas características se puede usar los materiales y las mismas prácticas de diseño. Una alta resistencia temprana puede ser obtenida usando una o una combinación de los siguientes materiales dependiendo de la edad necesaria y de las condiciones de trabajo que las especificaciones lo requieran:

• - Cemento Tipo III (Alta –resistencia temprana)

• - Alto contenido de cemento (360 a 600 kg/m3)

• - Baja relación agua/cemento (0.2 a 0.45)

• - Aditivos químicos

• - Microsílica

B. CONCRETO PESADO:

• Este concreto es producido con agregados pesados especiales, lográndose una densidad por encima de los 6400 kg/m3. El concreto pesado es usado generalmente como una pantalla contra la radiación, pero es también empleado como contrapeso y otras aplicaciones donde la alta densidad es importante.

C. CONCRETO LIGERO:

El concreto ligero (liviano) es un concreto similar al concreto de peso normal, excepto que tiene una densidad menor. Se lo produce con agregados ligeros (concreto totalmente ligero) o con una combinación de agregados ligeros y normales. El término “peso ligeroarena” se refiere al concreto ligero producido con agregado grueso ligero y arena natural.

La densidad del concreto liviano normalmente está entre 1365 y 1850 kg/m3 y y una resistencia a la compresión a los 28 días de aproximadamente 175kg/m2. Este concreto es usado primordialmente para reducir el peso propio en elementos de concreto tales como losas de entrepisos en edificios altos.

CONCLUSION: Este trabajo nos sirvió para entender un poco las aplicaciones que tienen el curso de tecnología de concreto en la ingeniería primordialmente. Es una herramienta muy útil para entender el tema de la importancia del curado.

Esto no quiere decir que sólo con la realización de este trabajo, sea entendible el amplio campo que abarcan todas estas aplicaciones; ya que sólo se lograría esto mediante la práctica constante y minuciosa de cada caso.

SEMANA 13:

En el concreto, es tan importante conocer las deformaciones como los esfuerzos. Esto es necesario para estimar la pérdida de pre esfuerzo en el acero y para tenerlo en cuenta para otros efectos del acortamiento elástico

Tales deformaciones pueden clasificarse en cuatro tipos:

deformaciones elásticas

deformaciones laterales

deformaciones plásticas

deformaciones por contracción

1. DEFORMACIONES ELÁSTICAS:

El término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles normales de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones.. Entonces es posible obtener valores para el módulo de elasticidad del concreto. El módulo varía con diversos factores, notablemente con la resistencia del concreto, la edad del mismo, las propiedades de los agregados y el cemento, y la definición del módulo de elasticidad en sí, si es el módulo tangente, inicial o secante.

Aún más, el módulo puede variar con la velocidad de la aplicación de la carga y con el tipo de muestra o probeta, ya sea un cilindro o una viga. Por consiguiente, es casi imposible predecir con exactitud el valor del módulo para un concreto dado.

2. DEFORMACIONES LATERALES:

Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con otros materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson. La relación de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.

DEFORMACIONES POR CONTRACCIÓN:

Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente, y del tamaño y forma del espécimen del concreto. El secado del concreto viene aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este cambio con mayor velocidad al principio que al final.

De esta forma, la contracción del concreto debida al secado y a cambios químicos depende solamente del tiempo y de las condiciones de humedad, pero no de los esfuerzos.

LAS DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO

Concreto de Alta Resistencia
Resistencia Mecánica
El concreto como material compuesto
Modulo de Elasticidad del Concreto
Relación de Poisson del Concreto

A. CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

• Para la fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la relación a/c a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.

• En los concretos de alta resistencia con relaciones a/c < 0.40, el factor más débil y limitante está constituido por los agregados, cuyo comportamiento dependen de sus características mineralógicas, su forma y resistencia mecánica propia de los agregados. Estos parámetros deben optimizarse para alcanzar altas resistencias.

• En el proceso de obtener altas resistencias del concreto para relaciones a/c < 0.45, los aditivos super plastificantes cumplen un papel muy importante al contribuir a reducir el agua de mezclado y mejorar la trabajabilidad.

• Complementariamente al uso de los aditivos, para alcanzar resistencias superiores a los 800 Kg/cm2, es necesario utilizar en el concreto la micro sílice (humo de sílice) que por su propiedad puzolánica contribuye a incrementar la resistencia del concreto.

B. RESISTENCIA MECÁNICA

• La resistencia mecánica del concreto endurecido ha sido tradicionalmente la propiedad más identificada con su comportamiento como material de construcción.

• En términos generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros materiales, la proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su resistencia.

• Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.

• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.

C. EL CONCRETO COMO MATERIAL COMPUESTO

• Podemos definir un material compuesto como la combinación tridimensional de por lo menos dos materiales químicamente y mecánicamente distintos con una interfase definida que separa los componentes. Este material polifásico tendrá diversas características de sus componentes originales.

• Ha sido muy conocido que las propiedades de materiales multifásicos pueden ser muy superiores a las características de las fases individuales tomadas por separado, particularmente cuando estos vienen de las fases débiles o quebradizas.

• Hoy, sabemos que ni la roca, ni la pasta del cemento pura han determinado los materiales de construcción útiles, la roca porque es demasiado quebradiza, y el cemento porque se quiebra en la sequedad. Sin embargo, juntos se combinan para formar materiales de construcción.

• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.

D. MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO

Los modelos de sistemas compuestos simples se han aplicado al concreto

E. RELACIÓN DE POISSON DEL CONCRETO

La relación entre la deformación lateral que acompaña una deformación axial aplicada y la deformación final se utiliza en el diseño y análisis de muchos tipos de estructuras. La relación de Poisson del concreto varia en un rango de 0.11 a 0.21 (generalmente de 0.15 a 0.20) cuando se determina por medición de la deformación, tanto para el concreto normal como para el concreto ligero.

Para este último método se requiere la medición de la velocidad de pulso,V, y también la de la frecuencia fundamental de resonancia de la vibración longitudinal de una viga de longitud l. La relación de Poisson, μ, se puede calcular por medio de la expresión.

Generalmente se indica que la relación de Poisson es menor en el concreto de alta resistencia.

3. SOLICITACIONES ESTÁTICAS, REPETIDAS Y DINÁMICAS

La extensa investigación tuvo como objetivo analizar los avances en el diseño de mezclas asfálticas para carreteras. Esto representa un aspecto muy importante desde el punto de vista socioeconómico tanto para el país como en el ámbito internacional.
El desarrollo de un criterio de diseño de concretos asfálticos para carretera identificado como Superpave, el cual ha despertado interés internacional, y que está en proceso de verificación y realización de modificaciones.
En el extenso programa desarrollado en el Instituto de Ingeniería de la UNAM se analizaron los resultados de dicho programa. Se decidió analizar únicamente la fase uno del criterio Superpave ya que las fases dos y tres se consideraron inadecuadas.

4. MECANISMO DE ROTURA DEL CONCRETO

Las probetas que se ensayadas obtendrán un resultado que podemos observar en el concreto como roturas en su estructura.

Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:

Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango de 0,14 a 0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio hasta producir la rotura de la probeta.

TIPOS DE FRACTURAS:

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO POR ENSAYOS DESTRUCTIVOS

El propósito fundamental de medir la resistencia de los especímenes de pruebas de concreto es estimar la resistencia del concreto en la estructura real.

LA EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS: pueden utilizarse también para descubrir separación por acumulación de agregado o para verificar la adherencia en las juntas de construcción o para verificar el espesor del pavimento.

ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS:

• Los corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada; por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la alteración del concreto y el calentamiento de la broca.

• Elementos estructurales tendrán un diámetro de al menos 95mm cuando las longitudes de estos estén de acuerdo a los métodos de prueba ASTM C 174.

• Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de CONCRETO.

PROCEDIMIENTO - ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS

• Verificamos que la base del aparato tenga un caucho especial a lo largo de su base para que se conecte con la bomba de vacío, y se adhiera a cualquier superficie.

• Ubicamos el taladro en el lugar a perforar donde previamente no se detectó ningún elemento metálico.

• Conectamos el dispositivo de la bomba de vacío a la base del taladro de extracción mediante tornillo.

• Conectamos la manguera de agua a una llave cercana y al taladro para que el agua bañe la punta de la broca diamantada y no se dañe.

• Tomar especímenes solamente cuando del concreto endurecido, para lograr una perfecta unión entre el mortero y el agregado grueso. No usar especímenes dañados.

• Humedecemos la superficie de asentamiento de la base del taladro. Colocamos la base del taladro sobre la superficie a perforar. Nivelamos la base del taladro. Encendemos el compresor con la bomba de vacío para que quede acoplada la base del taladro con la superficie del espécimen a perforar dándonos una lectura en el manómetro. El espécimen se debe taladrar perpendicular a la superficie. Registrar y reportar el ángulo entre el eje del taladro y el plano horizontal.

• Conectamos el taladro de extracción a una toma de corriente o al generador de energía y empezamos a taladrar perpendicularmente a la superficie, abriendo el paso de agua para no dañar la broca.

• Evitar el movimiento del taladro, horizontalmente porque puede romper el espécimen, además se puede perder la adhesión de la base del taladro.

• Una vez que ya se tenga el espécimen requerido, determinar su longitud y verificar si es aceptable.

• En la extracción de una losa remueva especímenes lo suficientemente grandes para realizar la prueba requerida, las cuales no se encuentren dañadas.

• Tener en cuenta las condiciones de humedad, aserrado de los extremos, transporte, almacenamiento y métodos de prueba después de la extracción del núcleo según la necesidad del ensayo a realizarse. Más adelante se dan los parámetros a seguirse para cada ensayo.

• Sellar el orificio dejado por el taladro con concreto fresco

Ensayo de Extracción de Núcleos

• Calcular la resistencia a la compresión usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.

• Si la relación longitud-diámetro (L/D) es 1.75 o menos, multiplicar el valor de la resistencia a la compresión por el Factor de Corrección.

RESULTADOS DE LA PRUEBA

• El concreto se considerará adecuado si el promedio de resistencia a la compresión de los tres núcleos es mayor o igual que un 85% de f’c especificada y si ningún nucleo tiene una resistencia menor del 75% de la f’c.

• Si hay alguna duda se puede repetir la prueba una sola vez

• Si se confirma la baja resistencia, deberá corregirse la causa revisando el contenido de cemento, el proporcionamiento, los agregados, la relación A/C, un mejor control o la reducción del revenimiento, el mezclado, la transportación, una reducción en el tiempo de entrega, el control del contenido de aire, colocación en los moldes y sobre todo la compactación y el curado. Si los corazones resultan persistente de mayor resistencia que los cilindros, se revisarán los procedimientos de fabricación de cilindros y el equipo de laboratorio, y sobre todo el curado, la trasportación de los cilindros, el cabeceado y calibración de la prensa

En el ensayo de extracción de núcleos los factores que influyen sobre la determinación de la resistencia son: el diámetro del núcleo, la relación longitud / diámetro, presencia de armadura dentro del núcleo y las condiciones de humedad antes y durante el ensayo

MÉTODO DE ENSAYO NORMALIZADO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILÍNDRICOS DE CONCRETO

Este método de ensayo trata sobre la determinación de la resistencia a compresión de cilíndricos de concreto, tales como cilindros moldeados y núcleos perforados. Se encuentra limitado al concreto que tiene un densidad mayor que 800 kg/m3.
Esta norma no pretende tener en cuenta todo lo relativo a seguridad. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previo al uso.

6. FACTORES QUE INCIDEN EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN , RELACIÓN A/C

“Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto: Relación agua-cemento = A/C

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN MÉTODO DE COMPRESIÓN DIAMETRAL

Esta Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para la determinación de la resistencia a la tracción por compresión diametral de especímenes cilíndricos de hormigón (concreto), tales como cilindros moldeados y testigos diamantinos.

Resumen del Método

• Este método de ensayo consiste en aplicar una fuerza de compresión diametral a toda la longitud de un espécimen cilíndrico de concreto, a una velocidad prescrita, hasta que ocurra la falla.

Velocidad de Carga

• La carga se aplicará en forma continua y evitando impactos, a una velocidad constante dentro del rango de 689 kPa/min a 1380 kPa/min hasta que falle el cilindro por el esfuerzo de tracción por comprensión diametral.

• Expresión de Resultados

La resistencia a la tracción por comprensión diametral de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:

T = 2P / π.l.d

Donde:

T = Resistencia a la tracción por comprensión diametral, kPa.

P = Máxima carga aplicada indicada por la máquina de ensayo, kN.

l = longitud, m.

d = Diámetro, m.

7. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

La resistencia a la flexión del concreto es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor.

La resistencia a la Flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio).

ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN NTP 339.078

Método de ensayo para determinar la resistencia a la flexión del hormigón en vigas simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo.

Objeto:

• La Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para determinar la resistencia a la flexión de probetas en forma de vigas simplemente apoyadas, moldeadas con concreto o de probetas cortadas extraídas de concreto endurecido y ensayadas con cargas a los tercios.

Resumen del método:

• Este método de ensayo consiste en aplicar una carga a los tercios de la una probeta de ensayo en forma de vigueta, hasta que la falla ocurra. El módulo de rotura, se calculará, según que la grieta se localice dentro del tercio medio o a una distancia de éste, no mayor del 5% de la luz libre.

8. RELACIÓN RESISTENCIA A LA FLEXIÓN - RESISTENCIA DE COMPRESIÓN

• La resistencia a flexión o el módulo de ruptura se usa en el diseño de pavimentos u otras losas (pisos, placas) sobre el terreno. La resistencia a compresión, la cual es más fácil de ser medida que la resistencia a flexión, se puede usar como un índice de resistencia a flexión, una vez que la relación empírica entre ambas ha sido establecida para los materiales y los tamaños de los elementos involucrados.

• La resistencia a flexión de concretos de peso normal es normalmente de 0.7 a 0.8 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en megapascales o de 1.99 a 2.65 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en kilogramos por centímetros cuadrados (7.5 a 10 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en libras por pulgadas cuadradas).

• El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla.

LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Pórtland como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan deterioro del concreto.

La conclusión primordial que se desprende de esta definición es que la durabilidad no es un concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está en función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos.

En este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido “durable” bajo condiciones diferentes.

Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias prácticas y el avance de la investigación en este campo han demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable.

En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas.

Bryant Mather, uno de los pioneros en la investigación en Tecnología del Concreto y en el área de la durabilidad indica en uno de sus trabajos: “Está demostrado científicamente que las estructuras de concreto se comportan inadecuadamente debido a que las especificaciones técnicas fueron deficientes o que éstas fueron correctas pero no se siguieron en la obra”.

Es obvio pues que en este aspecto se debe desterrar una práctica muy común en nuestro medio como es la de repetir, copiar o “adaptar” especificaciones técnicas locales aparentes, pero que sin embargo desde el punto de vista de la Tecnología del Concreto y la durabilidad requieren una evaluación y criterios particulares.

FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

En este acápite delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de un desarrollo particular .

Los factores mencionados se clasifican en 5 grupos.

Congelamiento y descongelamiento (Freezing Thawing)
Ambiente químicamente agresivo
Abrasión
Corrosión de metales en el concreto
Reacción químicas en los agregados

Existen factores que influyen en la durabilidad, clasificados desde el punto de vista del mecanismo de ataque al concreto y que representan subdivisiones y análisis más profundos que los ya mencionados (reacciones no ácidas, ácido carbónico en el agua, ataque de sales de magnesio, agresión de grasas animales etc.) pero que no trataremos en el presente Capítulo por estar más relacionados con la investigación académica de estos fenómenos que con su trascendencia práctica, ya que la frecuencia de ocurrencia de tales agentes es muy aislada.

CONGELAMIENTO Y DESHIELO Y SU MECANISMO

Constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por inducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su fisuración reiterada y la consiguiente desintegración.

Es importante tener claro que es un fenómeno que se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como en los agregados de manera independiente, así como en la interacción entre ambos, por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos.

Efecto en la pasta de cemento

Existen dos teorías que explican el efecto en el cemento. La primera se denomina de “Presión hidráulica” que considera que dependiendo del grado de saturación de los poros capilares y poros del gel, la velocidad de congelamiento y la permeabilidad de la pasta, al congelarse el agua en los poros ésta aumenta de volumen y ejerce presión sobre el agua aún en estado líquido, ocasionando tensiones en la estructura resistente.

Si estas tensiones superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce la rotura.

La segunda teoría llamada de “Presión osmótica” asume las mismas consideraciones iniciales de la anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la alcalinidad del agua aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia las zonas congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución , lo que genera una presión osmótica del agua líquida sobre la sólida ocasionando presiones internas en la estructura resistente de la pasta con consecuencia similares al caso anterior.

Bajo ambas teorías, al producirse el descongelamiento se liberan las tensiones y al repetirse este ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la pasta, si es que no se produjo inicialmente.

Efecto en los agregados

En los agregados existe evidencia de que por los tamaños mayores de los poros capilares se producen generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas, con esfuerzos internos similares a los que ocurren en la pasta de cemento, existiendo indicios que el Tamaño máximo tiene una influencia importante.

Estimándose que para cada tipo de material existe un Tamaño máximo por de bajo del cual se puede producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño interno en los agregados.

Por otro lado, cuanto menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto del congelamiento interno de la misma.

Efecto entre la pasta y los agregados.

Existe la denominada “Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados sobre la pasta, ya que al congelarse el agua dentro de ellos, se deforman elásticamente sin romperse por tener una estructura más resistente que la del cemento y ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las ocasionadas en el cemento independientemente.

AMBIENTE QUÍMICAMENTE AGRESIVO

El concreto es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante diversos ambientes químicamente agresivos.

El concepto básico reside en que el concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en estado sólido.

Para que exista alguna posibilidad de agresión el agente químico debe estar en solución en una cierta concentración y además tener la opción de ingresar en la estructura de la pasta durante un tempo considerable, es decir debe haber flujo de la solución concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse el tiempo suficiente para que se produzca la reacción.

Este marco de referencia reduce pues las posibilidades de ataque químico externo al concreto, existiendo algunos factores generales que incrementan la posibilidad de deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas, mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de humedecimiento y secado.

Los ambientes agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.

Se puede decir pues que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor durabilidad frente a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara estadísticamente los casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese a la agresividad, se concluye en que estos casos son excepcionales.

EFECTO DE COMPUESTOS QUÍMICOS CORRIENTES SOBRE EL CONCRETO

En la Tabla 12.2 se puede apreciar el efecto de varias sustancias químicas comunes sobre el concreto simple, comprobándose pues que son muy poscas la que realmente le acusan un daño importante.

Dentro de este panorama, los compuestos que por su disponibilidad en el medio ambiente producen la mayoría de casos de ataque químico al concreto están constituidos por los cloruros y los sulfatos.

CLORUROS

Los cloruros se hallan normalmente en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o artificial.

Como se observa en la Tabla 12.2, los cloruros tienen una acción insignificante sobre el concreto desde el punto de vista de la agresión química directa, pero erradamente se les considera en muchas oportunidades causantes del deterioro que es producido por otros agentes.

SULFATOS

Los sulfatos que afectan la durabilidad se hallan usualmente en el suelo en contacto con el concreto, en solución en agua de lluvia, en aguas contaminadas por deshechos industriales o por flujo en suelos agresivos.

Por lo general consisten en sulfatos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio.

Los suelos con sulfatos se hallan normalmente en zonas áridas, y pese a que pueden no estar en muy alta concentración, si se producen ciclos de humedecimiento y secado sobre el concreto, la concentración puede incrementarse y causar deterioro.

El mecanismo de acción de los sulfatos considera dos tipos de reacción química:

Combinación del sulfato con Hidróxido de Calcio libre (Cal Hidratada) liberado durante la hidratación del cemento, formándose Sulfato de calcio (Yeso) de propiedades expansivas.
Combinación de Yeso con Aluminato Cálcico Hidratado para formar Sulfoaluminato de Calcio (Etringita) también con características de aumento de volumen. Algunos investigadores indican que existe un efecto puramente físico causado por la cristalización de las sales sulfatadas en los poros del concreto con aumento de volumen y deterioro.

ABRASIÓN

Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por roce y fricción.

Este fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre veredas y losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua.

En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión etc) siendo esto último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas.

CORROSIÓN DE METALES EN EL CONCRETO

El concreto por ser un material con una alcalinidad muy elevada (pH > 12.5), y alta resistividad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger metales introducidos en su estructura, al representar una barrera protectora contra la corrosión.

Pero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protección, se produce el proceso electroquímico de la corrosión generándose compuestos de óxidos de hierro que llegan a triplicar el volumen original del hierro, destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos.

En el concreto pueden incluirse una serie de metales dependiendo de la utilidad que queramos darle, pero lo real es que el acero es el metal de mayor uso desde que se desarrolló el concreto reforzado y sus múltiples aplicaciones, por lo que en este acápite nos limitaremos a considerar sólo el caso de la corrosión del acero de refuerzo.

RECOMENDACIONES SOBRE REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS

Como ya mencionamos, en nuestro medio no hay muchos antecedentes de ocurrencia de este tipo de reacciones pese a que por ejemplo la andesita es un mineral muy abundante en nuestro país, pero es probable que la cantidad de obras que se hayan ejecutado en las zonas que pudieran ser potencialmente reactivas no hayan ameritado el empleo masivo de estos materiales, o simplemente no tienen la reactividad que tienen en otros países donde le problema sí es grave.

En todo caso, es factible efectuar en el Perú los ensayos ASTM para evaluar estos materiales, y sería posible también implementar la prueba sudafricana y la de la Universidad de Cornell, sin embargo no existe la experiencia práctica desde el punto de vista de los ensayos petrográficos por ejemplo, donde tiene suma importancia la experiencia del evaluador que usualmente es un Geólogo o un Ingeniero de Minas que no pueden opinar mucho del mineral con relación a su comportamiento con el cemento, dado que no existe en nuestras Universidades de especialidad de Tecnologistas en Concreto, que pudieran ir formando profesionales orientados hacia estos problemas.

En conclusión, la mejor recomendación al evaluar una cantera donde haya sospecha de reactividad alcalina es recopilar la mayor información estadística sobre el uso anterior de los agregados en la producción de concreto e inspeccionar las obras ejecutadas para poder estimar el riesgo.

Finalmente, se ha comprobado que algunos métodos alternativos para prevenir la reactividad alcalina son el empleo de sales de Litio (LiOH, LiF, Li2CO3), como aditivos en la mezcla, el reemplazo de al menos el 25% del cemento por cenizas volátiles y el uso de puzolanas.

SEMANA 14:

ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA DE CONCRETO

Testigos de la Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el “Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba.

La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto.

El Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor serán por cuenta del Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto.

Cuando el volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros provenientes de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia.

METODOLOGÍA PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CONCRETO

Hoy en día las normatividad vigente en muchos países especifican métodos para evaluar la calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del concreto colocado en obra, en la forma de probetas cilíndricas, según procedimientos normalizados.

Generalmente para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2 de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados.

La edad para pruebas de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el concreto va a recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que deberá ser especificada.

CRITERIOS PARA UNA BUENA EVALUACIÓN:

Los métodos de evaluación difieren según la metodología de diseño aplicada en la estructura:

a) Para estructuras diseñadas por esfuerzos permisibles, cargas de servicio y la teoría aceptada de esfuerzos y deformaciones lineales en flexión, el procedimiento es el siguiente:

Se considera conforme el concreto de la construcción cuando el promedio de cualquier grupo de cinco ensayos de resistencia consecutivos, de especímenes curados en el Laboratorio, que representen a cada clase de concreto, sea igualo mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más de 20% de los ensayos de resistencia den valores menores que la resistencia especificada.

b) Cuando se trate de estructuras diseñadas por el método de diseño a la rotura, es decir, cuando el dimensionamiento de los elementos de concreto armado se basa en cálculos sobre la resistencia a la rotura, el concreto se considera conforme cuando el promedio de cualquier grupo de 3 ensayos consecutivos de resistencia, de especímenes curados en el Laboratorio, que represente a cada clase de concreto, sea igual o mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más del 10% de los ensayos de resistencia tendrán valores menores que la resistencia especificada.

Este método de evaluación se aplica también en el caso de las estructuras de concreto pretensado. En ambos casos, la evaluación y aceptación del concreto se puede juzgar inmediatamente, dado que los resultados de las pruebas se reciben en el curso de la obra.

Ejemplo:

Como ejemplo, se expone el registro de control de calidad de un concreto de resistencia especificada f'c = 245 con las siguientes series de resultados, cuyos promedios en grupos de 5 y 3, para los casos señalados anteriormente, se anotan en las columnas respectivas.

Aplicando los dos criterios reglamentarios, el concreto del ejemplo sería considerado conforme. Para analizar el comportamiento del concreto se recomienda llevar "Gráficos de Control" sobre los resultados de ensayos de resistencia a compresión a 28 días, de modo de visualizar la información disponible. En abscisas se indica la secuencia cronológica de resultados, mientras en ordenadas se señalan las resistencias obtenidas. Para fijar los límites de variación de las resistencias se trazan líneas paralelas correspondientes a la resistencia especificada: f'c y la resistencia promedio utilizada para dosificar el concreto: fc.Alternativas:Las especificaciones del Reglamento Nacional fueron inspiradas en el "Building code Requirements for Reinforce Concrete" del Instituto Americano del Concreto (A.C.I.), vigente en la época de su promulgación. Posteriormente, el ACI ha modificado el criterio. Es así que el Reglamento modificado en 1977 establece un sistema único para la aceptación de la resistencia, el cual es aplicable a todo concreto usado en estructuras diseñadas de acuerdo con dicho reglamento, sin tomar en cuenta el método de diseño utilizado. Se considera que la resistencia del concreto es satisfactoria si el promedio de cualquier conjunto de tres pruebas consecutivas permanece por encima de la resistencia.

especificada (f'c) y ningún ensayo individual de resistencia resulte menor que la especificada (f'c) en más de 35 K/cm2.

Ocasionalmente, pueden realizarse pruebas de resistencia en las que no se cumpla con estos criterios (probablemente una vez en 100 pruebas), aunque el nivel de resistencia y la uniformidad del concreto sean satisfactorios. Puede haber tolerancia para tales desviaciones, estadísticamente normales, al decidir si el nivel de resistencia que se produce es adecuado o no.

En términos de probabilidad de falla, el criterio de un resultado de resistencia menor de 35 K/cm2 que la resistencia especificada (f'c) se adapta favorablemente a un número pequeño de ensayos. Por ejemplo, si únicamente se hacen cinco ensayos en una obra pequeña, es evidente que si los resultados de cualquiera de ellas (promedio de dos cilindros) es menor que la resistencia especificada (f'c) en más de 35 Kg/cm2, el criterio no se cumple.

Ensayos de estructuras
Líneas de investigación
Ensayos de estructuras (estáticos, dinámicos, de fatiga).
Determinación del comportamiento de estructuras frente a la vibración.
Determinación experimental de esfuerzo y fatiga.
Certificación y homologación de elementos estructurales.

PROYECTOS

TANGO: Tecnología aplicada a objetivos comerciales a corto plazo.Realización de un ensayo de fatiga de un fuselaje de fibra de carbono (4 metros de diámetro X 6.5 metros de longitud), con vistas a conseguir mayores reducciones de los costes de operación del transporte de aeronaves civiles.

Ensayos estructurales. Programa METEOR.Ensayos estáticos y de fatiga, a temperatura ambiente y otras temperaturas.

SERVICIOS

Realización de ensayos estructurales: Estudio y realización de ensayos estructurales (estáticos, fatiga y vibración) en estructuras dentro del campo aeroespacial.

Antiguamente se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna se establece que siendo este material el que mayor % de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto.

La influencia de este material en las propiedades del concreto tiene efectos importante no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.

La norma de concreto E-060, recomienda que ha pesar que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida de lo posible deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones del proyecto.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO

Los ensayos no destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del hormigón endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos.

En el caso de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio.

Efectuado éste, se podrán investigar las zonas con mayor daño con técnicas destructivas, y emitir una opinión más fundada sobre la estructura. En general se puede señalar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los ensayos.

Entre las pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad ultrasónica sobre el material que se va a probar.

Tecnologia del Concreto

SEMANA 1

SEMANA 1

¿Qué es el concreto?

Tipos de concreto

Concreto ciclópeo

Concreto simple

Concreto armado

Historia del Concreto y sus antecedentes en la construcción

Egipto

China

Roma

El panteón

Hitos tecnológicos

TIPOS DE CEMENTO EN EL MERCADO NACIONAL

CEMENTOS INKA

CEMENTOS PACASMAYO

UNACEM – CEMENTO ANDINO Y CEMENTOS LIMA

CEMENTOS YURA

Almacenamiento del cemento y agregados en obra

EL CEMENTO

EL AGUA DE MEZCLA

CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS PARA CONCRETO

ADITIVOS ACELERANTES

ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE

ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA – PLASTIFICANTES.

ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES

ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES

ADITIVOS RETARDADORES

CURADORES QUÍMICOS

ADITIVOS NATURALES Y DE PROCEDENCIA CORRIENTE (Ref. 6.10)

RECAUSIONES EN EL EMPLEO DE ADITIVOS:

SE CLASIFICAN EN:

1. AGREGADO GRUESO:

2. AGREGADO FINO:

EXTRACCIÓN DE AGREGADOS:

Granulometría

Recomendaciones para el uso de agregados

PRUEBAS A LOS AGREGADOS

Granulometría de los Agregados

Granulometría de la Grava

Pasos

Granulometría de la Arena

Pasos

Absorción de agua de los agregados (Grava y Arena)

Porcentaje de absorción de la grava

Pasos:

Porcentaje de absorción de la arena

Pasos

Prueba de Humedad (Grava y Arena)

Pasos:

Pasos

Dosificación

Elaboración de nuestro concreto

¿Huevos con hormigón? Recetas romanas para la fluidez del concreto

Plastificantes: primeros pasos

Segunda generación: Plastificantes 2.0

Super-plastificantes: tercera generación

CASOS DE OBRA BAJO EL AGUA

La importancia del curado del concreto

PRODUCTOS DE CURADO

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE PROCEDIMIENTOS ESPECIALES DE CONCRETO

1. DEFORMACIONES ELÁSTICAS:

LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

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