Concreto
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Material de clase Ing. Ligia María Vélez Moreno [email protected]
ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 1
ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 2
ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 3
C O M P O S IC IÓ N M ÍN IM A D E L C O N C R E T O
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1 83 C E M E N T O
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TIPO I: USO COMÚN-PARA OBRAS DE CONCRETO EN GENERAL-100% DE CALOR
GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 100%-28DIAS 100%
TIPO II: RESISTENCIA MODERADA A SULFATOS-PARA OBRAS DE CONCRETO EN CONTACTO
CON AGUAS SUBTERRANEAS-80-85% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 75%-
28DIAS 90%
TIPOIII: ALTA RESISTENCIA INICIAL-PARA OBRAS DE CONCRETO QUE REQUIERAN PONERSE
AL SERVICIO-150% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 190%-28DIAS 100%
TIPO IV: MUY BAJO CALOR DE HIDRATACIN-PARA OBRAS DE CONCRETO MASIVO EJ PRESAS-
40-60% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 55%-28DIAS 75%
TIPO V: ALTA RESISTENCIA A SULFATOS-PARA OBRAS DE CONCRETO EN SUELOS-60-75% DE
CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 65%-28DIAS 85%
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ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 12
ENTRE EL 14%-18% DEL VOLUMEN DE LA MEZCLAFUNCIÓN : HIDRATAR AL CEMENTO PORTLAND, POR MEDIO DE
REACCIONES QUIMICASIMPUREZAS: ALCALIS, ÁCIDOS, MATERIA VEGETAL, ACEITES, AGUAS
RESIDUALES, CANTIDADES EXCESIVAS DE LIMOCARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL AGUA MEZCLADO:ENSAYO VALOR UNIDAD NORMACOLOR 215 UPC -TURBIDEZ 0.95 NTU NTC881PH 7.74 - ASTM D-1293CLORO RESIDUAL 1 mg/l de CL2 NTC 1623
ALCALINIDAD 30 mg/l de CaCO3 ASTMD-1067
DUREZA 25 mg/l de CaCO3 NTC 1604
SÓLIDOS DISUELTOS 75 mg/l ASTM D-1888SÓLIDOS TOTALES 105 mg/l -CONTENIDO DE HIERRO 0.08 mg/l de Fe -CONTENIDO DE ALUMINIO0.15 mg/l de Al -
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ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 14
Ocupa entre el 1% y 3% del volumen de la mezcla, o cuando se incluye aire intencionalmente entre 1% y 7% con aditivos o inclusores de aire.
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Modifican algunas de las propiedades iniciales del concreto, Ejemplo
TIPO DESCRIPCIÓN NORMAA Reductores de agua NTC 1299B Retardantes de fraguado NTC 1299C Acelerantes de fraguado NTC 1299D Reductores de agua y retardantes NTC 1299E Reductores de agua y acelerantes NTC 1299F Aditivos reductores de agua de alto rango NTC 1299G Aditivos reductores de agua de alto rango y retardantes
NTC1299 Aditivos inclusores de aire NTC 3502 Aditivos minerales ASTM C-618
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Sistema de colocación y
compactación
Resistencia a la compresión
Tiempo de fraguado
Tamaño máximo de agregado
Apariencia Durabilidad Consistencia Peso Especifico
POR:
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Descripción Mpa Kg/cm2 Lb/Pul2
Normal 7-42 70-420 1000-6000Alta 42-100 420-1000 6000-14000 Ultra alta Más de 100 Más de 1000 Más de 14000
La resistencia es la capacidad del material de soportar esfuerzos mecánicos compresión, tracción, flexión, cortante y torsión. De los cuales el de compresión esta afectado por:tipo de mezcla, propiedades del agregado, tiempo y calidad del curado.
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Tipo Tamaño Máximo mm Usos
Gravilla fina 4.76-19.10 Columnas, paredes o
elementos estructurales
Gravilla común 19.1-38.1 Estructuras
Grava gruesa 38.1-152.4 Pavimentos, presas
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TIPO DESVIACIÓN TIEMPOS DESVIACIÓN RESISTENCIA TIPO
ADITIVO
LENTO 1 A 3.30h DESPUÉS Hasta 25% más Retardante
NORMAL 1 A 1.30h 100% a los 28 días Reductor
de agua
RAPIDO 1 A 3.3h Hasta 25% más Acelerante
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TIPO PESO ESPECIFICO CONCRETO PESO ESPECIFICO AGREGADO
LIVIANO 2000 Kg./cm3 60-1040 Kg../cm3
NORMAL 2000-2800 Kg../cm3 1300-1600 Kg../cm3
PESADO Mayor 2800 Kg../cm3 3400-7500 Kg../cm3
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RESISTENCIA: es la capacidad del material de soportar esfuerzos mecánicos compresión, tracción, flexión, cortante y torsión. de los cuales el de compresión esta afectado por: tipo de mezcla, propiedades del agregado, tiempo y calidad del curado
DURABILIDAD: es la capacidad que tiene un material para soportar ataques producidos por sustancias químicas, ambientes marinos, abrasión, ciclos de humedecimiento y secado, congelamiento y deshielo, calentamiento y enfriamiento , y cambios de presión.
DENSIDAD: relacionada con las cargas, el peso por masa o volumen de un material se relaciona con el peso especifico de agua como sustancia patrón manejabilidad
ACABADO: se refiere al terminado de la capa superficial , en el concreto es dada por las condiciones de la formaleta, concreto a la vista concreto arquitectónico, o concreto de acabado
RELACIÓN AGUA-CEMENTO: condiciona la resistencia, porosidad, manejabilidad y tiempo de fraguado del concreto
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1.RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN EN CILINDROS NTC 673
PREDICCIÓN DE RESISTENCIAS FUTURAS NTC 1513
2.MANEJABILIDAD O FLUIDEZ EN LA MASA DE CONCRETO NTC 111
3. DETERMINACIÓN DE TIEMPO DE FRAGUADO DE MEZCLAS POR MEDIO DE RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN NTC 890
4. DETERM,INACIÓN DE LA EXUDACIÓN DEL HORMIGON NTC 1294
5. DETERMINACIÓN DEL ASENTAMIENTO NTC 396
6. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN EN VIGAS NTC 120
7. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INDIRECTA SOBRE CILINDROS NTC 722
8. RESISTENCIA AL CORTANTE EN VIGAS
9.ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DE HORMIGON FRESCO NTC 1028/NTC 1032
10.ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TRACCIÓN INDIRECTA SOBRE NÚCLEOS DE HORMIGON NTC 889
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PROCESOS:
ANALITICOS
EXPERIMENTALES
SEMIANALITICOS
EMPIRICOS
PROPORCIONES DE INGREDIENTES
ECONOMIA
MANEJABILIDAD
RESISTENCIA
DURABILIDAD
PESO UNITARIO
ESTABILIDAD VOLUMETRICA
APARIENCIA
METODOS:
ACI AMERICAN CONCRETE INSTITUTE
PCA PORTLAND CONCRETE ASOCIATION
RNL ROAD NOTE LABORATORY
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ELEGIR ASENTAMIENTO NTC 396
ELEGIR TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL TMN
ESTIMAR EL CONTENIDO DE AIRE NTC 3502
ESTIMAR LA CANTIDAD DE AGUA DE MEZCLADO NTC 3459
ELEGIR LA RELACIÓN AGUA CEMENTO a/c
CALCULAR EL CONTENIDO DE CEMENTO
VERIFICAR GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS NTC 174
CUMPLEN ESTIMAR CONTENIDO AGREGADO GRUESO Y FINO
AJUSTAR LA CANTIDAD DE AGUA POR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO
AJUSTAR MEZCLAS DE PRUEBA
OPTIMIZAR GRANULOMETRIA ESTIMAR CONTENIDO DE ARENA Y GRAVA
SI NO
ConcretoEl concreto de resistencia
normal empleado para fines estructurales puede ser de dos clases: clase 1, con peso volumétrico en estado fresco superior a 22 kN/m³ (2.2 t/m³) y clase 2 con peso volumétrico en estado fresco comprendido entre 19 y 22 kN/m³ (1.9 y 2.2 t/m³).
Resistencia a compresiónLos concretos clase 1 tendrán
una resistencia especificada, fc’, igual o mayor que 25 MPa (250 kg/cm²). La resistencia especificada de los concretos clase 2 será inferior a 25 MPa (250 kg/cm²) pero no menor que 20 MPa (200 kg/cm²).
En ambas clases deberá comprobarse que el nivel de resistencia del concreto estructural de toda construcción cumpla con la resistencia especificada Todo concreto estructural debe mezclarse por medios mecánicos. ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO.
CONCRETO 25
Para diseñar se usará el valor nominal, fc*, determinado con la expresión siguiente.
fc*=0.8 fc’ El valor fc* se determinó de
manera que la probabilidad de que la resistencia del concreto en la estructura no lo alcance es de dos por ciento. Puesto que fc* es una medida de la resistencia del concreto en la estructura, para que sea válida deben cumplirse los requisitos de transporte, colocación, compactación y curado
Se hace hincapié en que el proporcionamiento de un concreto debe hacerse para una resistencia media, c f , mayor que la especificada, fc’ , y que dicha resistencia media es función del grado de control que se tenga al fabricar el concreto.
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a) concreto clase 1
Módulo de elasticidad
Pueden usarse otros valores de Ec que estén suficientemente respaldados por resultados de laboratorio.En problemas de revisión estructural de construccionesexistentes, puede aplicarse el módulo de elasticidaddeterminado en corazones de concreto extraídos de laestructura, que formen una muestra representativa de ella.
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Contracción por secadoPara concretos clase 1, la contracción por secado final, εcf,se supondrá igual a 0.001 y para concreto clase 2 setomará igual a 0.002.Deformación diferidaPara concreto clase 1, el coeficiente de deformación axialdiferida final,
se supondrá igual a 2.4 y para concreto clase 2 se supondráigual a 5.0. Las cantidades δf y δi son las deformaciones axiales final e inmediata, respectivamente.
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1.7. CONCRETO REFORZADO
El concreto es un material por naturaleza frágil, fuerte en compresión pero débil en tensión y
sin ductilidad. Por lo tanto se necesita de un refuerzo para resistir los esfuerzos de tensión que
resulten de las cargas que se aplican a un elemento.
El acero de refuerzo para el concreto consiste de varillas, alambres, torones y mallas,
caracterizados por ser fuertes en tensión y bastante dúctiles, aunque con poca capacidad de
soportar cargas en compresión.
El objetivo de esta combinación es que el refuerzo absorba las cargas de tensión en tanto que
el concreto soporta las cargas de compresión agregando al conjunto una mayor ductilidad.
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Resistencia a la fluencia: capacidad de deformarse en condiciones sucesivas de carga
Designación del grado de acero: relacionada con el contenido de carbono
Diámetro de la varilla o alambre: en relación con la cantidad de área del acero con la cantidad de área del concreto, su finalidad es la cuantía
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Ventajas
• Los materiales que se emplean en su fabricación son fáciles de encontrar y existen en todas partes del mundo.•Por su plasticidad se le puede dar la forma que se desee.•Mejora su resistencia con el paso del tiempo.• Se moldea y endurece a casi cualquier temperatura, incluso bajo agua.•Resiste diversas condicionesambientales, tiene durabilidad y no se corroe.•Es resistente al fuego (por lo menoshasta 400ºC) y al envejecimiento.
Desventajas:
• En comparación con otros materiales tiene un alto peso específico.• La durabilidad del concreto se veafectada por muchas variables difíciles de controlar• Su baja resistencia a la tracción que se manifiesta en la presencia de grietas.• Deben usarse formaletas y cimbras para la construcción de elementos de concreto.•Su relativa baja resistencia por unidad de peso o volumen.•Cambios de volumen en el tiempo
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MEZCLA CEMENTO Kg. ARENA m3 TRITURADO m3 RESISTENCIA 28 DIAS
Kg/cm21:2:2 420- 8 1/2 0.670 0.670 220-2601:2:21/2 380-7 1/2 0.600 0.760 210-2601:2:3 350-7 0.550 0.835 200-2401:2:31/2 320-6 1/2 0.515 0.900 190-2401:2:4 300-6 0.475 0.950 180-2401:21/2:4 280-5 1/4 0.555 0.890 170-2301:3:3 300-6 0.715 0.715 150-1901:3:4 260-5 1/4 0.625 0.835 140-1801:3:5 230-4 1/2 0.555 0.920 110-1401:3:6 210-4 0.500 1.000 100-1301:4:7 175- 3 1/2 0.555 0.975 80-1101:4:8 160- 3 1/4 0.515 1.025 70-100
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Agentes:
ACIDOS
SULFATOS
LECHOSIDADES
OXIDO DE CALCIO Y DE MAGNESIO
Efecto
NO RESISTE-SER SATISFACTORIO (IMPERMEABILIDAD)
DETERIORO POR SULFATOS DE MAGNESIO Y SODIO
LECHOSIDAD O HIDRATACIÓN DEL CEMENTO, DEPOSITO DE CARBONATO DE CALCIO Y LUEGO DESINTEGRACIÓN
HIDRATACIÓN DE CAL Y DE MAGNESIO SE CONOCE COMO FALTA DE SOLIDEZ
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En la actualidad se distinguen tres tipos concretos que utilizan polímeros como material compuesto:
1.Concreto impregnado con polímeros (PIC), el cual es un concreto con cemento Pórtland impregnado con un monómero y seguidamente polimerizado “in situ”.
2. Concreto de cemento Pórtland polimérico (PPCC), es un material premezclado en el cual un monómero o un polímero en fase líquida, en polvo o dispersa, se adiciona a una mezcla de concreto fresco, en seguida se realiza su curado, y de ser necesario, se polimeriza en el sitio.
3. Concreto polimérico (PC), es un material compuesto formado por la mezcla de un monómero y agregados polimerizados. El monómero polimerizado es el cementante del agregado.
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En principio, con la adición de monómeros y polímeros se busca alterar las propiedades del concreto endurecido. Cuando se habla de aditivo, se refiere a adiciones en pequeñas cantidades de polímeros para modificar las propiedades del concreto fresco. Un monómero es una especie molecular que está capacitada para combinarse químicamente con moléculas de igual tipo, o con otros monómeros, para formar un material de alto peso molecular, conocido como un polímero.
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Del mismo modo, un polímero está compuesto de unidades repetidas de monómeros que se unen en una estructura de tipo cadena. El proceso químico a través del cual esa unión tiene lugar se conoce como polimerización. Se habla de homopolimerización cuando se usa un solo tipo de molécula de monómero para formar un polímero y de copolimerización cuando se usan más de una especie química como monómero. Se distinguen dos grandes procesos de polimerización, a saber, la adición y la condensación, pero el proceso puede lograrse de una gran variedad de formas dependiendo de la especie química usada.
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ESCORIA DE FERRONIQUEL COMO AGREGADO PARA CONCRETO ESTRUCTURAL, ELEVA LA RESISTENCIA, DISMINUYE ABSORCIÓN, Y ES RESISTENTE A SULFATOS
ADICIÓN MICROSÍLICA Y SUPERPLASTIFICANTE, DISMINUYE LA POROSIDAD Y AUMENTA LA TRABAJABILIDAD
ADICIÓN DE CONCRETO RECICLADO, SE UTILIZA EL RECICLADO COMO AGREGADO GRUESO, APTO PARA MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL, PROTEGE CANTERAS NATURALES
POLIMEROS , NO SE CORROE Y LOS MEJORES RESULTADOS SON CON :CONCRETO LN 2% LATEX NATURALCONCRETO RA 2% COLBÓNCONCRETO CAPA 1.5% PRODUCTO FABRICADO.
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Sánchez, D.; Tecnología del concreto y del mortero. Blander Editores, Santafé de
Bogotá, 1996. Sánchez, D.; Concretos y morteros certificados –
Manejo y control. Asociación Colombiana de Productores de Concierto - ASOCRETO, Santafé de
Bogotá, 1996. Waddell, J. y Dobrowolski, J.; Manual para la
Construcción con Concreto, Tomo I. McGraw-Hill/
ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 43
Interamericana Editores, Tercera Edición, México, 1997. Nawy, N.; Concreto Reforzado - Un enfoque básico.
Prentice Hall. Beton- Kalender, Ernst & Sohn Verlag, Berlin, 1996. Polymers in concrete; Reported by ACI Committee 548.
American Concrete Institute. 1977 Amorocho, C. y Grimaldos, F.; Estudio y análisis de la
escoria de ferro–níquel como posible agregado liviano para mezclas de concreto estructural.
Proyecto de grado. UIS. 1998
ING.LIGIA MARÍA VÉLEZ MORENO. CONCRETO 44
Arango, J. y Quiñonez, O.; Posible aplicación del concreto reciclado para su utilización como
agregado de concreto estructural. Proyecto de grado. UIS. 1999.
García, R. y Roa, J.; Diseño de mezclas de concreto con adición de microsílica y
superplastificante para obtener alta resistencia a compresión. Proyecto de grado. UIS. 1998.
Vergara, L.; Reatiga, W.; Utilización de polímeros en el mejoramiento de resistencia a la corrosión del concreto. Proyecto de grado. UIS. 2001.