El Concreto - Modificado.pdf

Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad

Alimentaria"

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Profesional de Ingeniería Civil y Ambiental

EL CONCRETO TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES EN LA

CONSTRUCCIÓN

DOCENTE:

ING. SALVADOR SOBRECASES MARTÍ

GRUPO N°03

INTEGRANTES:

1.- BARANDIARÁN MEOÑO, Amado Miguel 2.- BARRIOS LLAGAS, Francis 3.- CALLE, FLORES, Rodolfo 4.- GUEVARA CUBAS, Elber

5.- HORNA SILVA, Marco 6.- PERICHE FIESTAS, César Iván

Chiclayo, 15 de junio del 2013

Universidad Católica Ingeniería Civil y “Santo Toribio de Mogrovejo” Ambiental

El Concreto 1

Contenido

DEDICATORIA ............................................................................................................................ 4

AGRADECIMIENTO .................................................................................................................... 5

RESUMEN .................................................................................................................................. 6

OBJETIVOS ................................................................................................................................. 7

Objetivo General ....................................................................................................................... 7

Objetivos Específicos ................................................................................................................. 7

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 8

CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DEL CONCRETO ...................................................................... 9

1. Antecedentes Históricos ................................................................................................... 9

2. Definición de Concreto .................................................................................................... 10

3. Importancia del Concreto................................................................................................ 11

4. Propiedades del concreto ............................................................................................... 11

a. Trabajabilidad .............................................................................................................. 11

b. Resistencia ................................................................................................................... 12

c. Durabilidad .................................................................................................................. 13

d. Permeabilidad y Hermeticidad .................................................................................... 13

e. Elasticidad ................................................................................................................... 14

f. Expansión .................................................................................................................... 15

g. Contracción ................................................................................................................. 15

h. Fluencia ....................................................................................................................... 15

i. Resistencia al desgaste ................................................................................................ 16

5. Hidratación y curado ....................................................................................................... 16

CAPÍTULO 2. CLASIFICACIÓN DEL CONCRETO ...................................................................... 18

1. Según su Refuerzo ........................................................................................................... 18

a. Concreto simple .......................................................................................................... 18

b. Concreto armado ........................................................................................................ 18

2. Según su Función ............................................................................................................. 20

a. Concreto estructural ................................................................................................... 20

3. Cantidad de Agregado ..................................................................................................... 21

a. Concreto ciclópeo........................................................................................................ 21


El Concreto 2

4. Según su Peso .................................................................................................................. 21

a. Concreto ligero ............................................................................................................ 21

b. Concreto convencional ................................................................................................ 22

c. Concreto pesado ......................................................................................................... 23

5. Por su Fabricación ........................................................................................................... 24

a. Concreto premezclado ................................................................................................ 24

b. Concreto hecho en obra .............................................................................................. 25

2.6 Concretos Especiales ................................................................................................... 26

a. Concreto Proyectado ................................................................................................... 26

b. Concreto compactado con rodillo ............................................................................... 27

c. Concreto de muy alta resistencia ................................................................................ 29

d. Concreto con fibras ..................................................................................................... 29

CAPÍTULO 3. COMPOSICIÓN DEL CONCRETO ....................................................................... 30

1. Cemento .......................................................................................................................... 30

a. Cemento Portland ....................................................................................................... 30

b. Otros cementos ........................................................................................................... 30

2. Agua ................................................................................................................................. 32

3. Áridos .............................................................................................................................. 33

4. Aditivos ............................................................................................................................ 33

a. En estado Fresco ......................................................................................................... 33

b. En estado Endurecido.................................................................................................. 34

CAPÍTULO 4. ELABORACIÓN DEL CONCRETO ....................................................................... 35

1. Mezclado ......................................................................................................................... 35

2. Tipos de Mezcladoras ...................................................................................................... 40

a. Mezcladoras de eje inclinado ...................................................................................... 40

b. Mezcladoras de eje horizontal .................................................................................... 41

c. Mezcladoras de eje vertical ............................................ ¡Error! Marcador no definido.

d. Mezcladoras Planetarias ............................................................................................. 41

3. Duración del mezclado .................................................................................................... 42

4. Control de la mezcla ........................................................................................................ 44

5. Transporte del Concreto ................................................................................................. 45

6. Compactación del Concreto ............................................................................................ 48

CAPÍTULO 5. PRUEBAS Y ENSAYOS ....................................................................................... 49


El Concreto 3

5.1 Análisis del concreto Fresco .............................................................................................. 49

a. Consistencia del concreto Fresco: Asentamiento o Cono de Abrams ........................ 49

b. Contenido de Aire ....................................................................................................... 51

c. Ensayos de Temperatura ............................................................................................. 52

5.2 Resistencia a la Compresión ........................................................................................ 52

5.3 Resistencia a la Tensión............................................................................................... 55

5.4 El Martillo de Schmidt o Esclerómetro ........................................................................ 55

CONCLUSIONES ...................................................................... ¡Error! Marcador no definido.57

BIBILOGRAFÍA .......................................................................................................................... 58


El Concreto 4

DEDICATORIA

A Dios por ser PADRE

SUPREMO de nuestra

existencia, y principal

artífice de nuestros

objetivos y fin común.

A nuestras familias, que son

nuestras grandes

motivaciones para cumplir

cada una de nuestras metas.


El Concreto 5

AGRADECIMIENTO

A la Universidad Católica

Santo Toribio de Mogrovejo

por inculcarnos el amor al

estudio, y por la oportunidad

de poder compartir con

personas que valoran el

esfuerzo que requiere un

trabajo de este tipo.

A nuestro docente el Ing.

Salvador Sobrecases Martí,

por el apoyo, guía decidida en

el camino del amor a la

investigación y por ser

colaborador de nuestro

aprendizaje.


El Concreto 6

OBJETIVOS

Objetivos Generales

Estudiar y aprender acerca de

los diversos tipos de concreto.

Objetivos Específicos

Saber las diferentes utilidades

que le podemos dar a los

concretos según sus

propiedades.

Conocer bien las utilidades y

los riesgos que corremos al

usar un determinado tipo de

concreto.


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RESUMEN

El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su

forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular para exteriores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar, proporcionando un sendero confortable hacia la puerta. Además de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y caminos, el concreto también es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar la superficie adecuada para un patio.

El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado por el aire. La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta característica hasta que al cabo de algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el concreto endurecido.

La representación común del concreto convencional en estado fresco, lo identifica como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados, dispersos en una matriz viscosa constituida por una pasta de cemento de consistencia plástica. Esto significa que en una mezcla así hay muy poco o ningún contacto entre las partículas de los agregados, característica que tiende a permanecer en el concreto ya endurecido. Consecuentemente con ello, el comportamiento mecánico de este material y su durabilidad en servicio dependen de tres aspectos básicos:

1. Las características, composición y propiedades de la pasta de cemento, o matriz cementante, endurecida.

2. La calidad propia de los agregados, en el sentido más amplio. 3. La afinidad de la matriz cementante con los agregados y su capacidad para

trabajar en conjunto.


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INTRODUCCION

La historia del concreto es la historia misma del hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible, el ser humano supero la época de las cavernas satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos. El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. El concreto de uso común se produce mediante la mezcla de cemento, agua y agregados revoltura de concreto se introduce de manera simultánea el aire. Actualmente es el material de construcción de mayor uso, su calidad depende del conocimiento del material y calidad con la que se produce.


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CAPÍTULO I

GENERALIDADES DEL CONCRETO

1.1 Antecedentes Históricos La historia del cemento es la historia misma del hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la época de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos. Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad. El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero - mezcla de arena con materia cementosa - para unir bloques y losas de piedra al elegir sus asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Un material volcánico muy apropiado para estar aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente lo conocemos como pozoluona. Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del siglo antepasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro tiempo. Los usos industriales de la cal han proporcionado importantes contratos para los químicos e ingenieros desde años atrás cuando la cal y los cementos naturales fueron introducidos. En la actualidad solo se necesita mencionar las paredes y las vigas de concreto reforzado, túneles, diques y carreteras para imaginar la dependencia de la civilización actual con estos productos. La conveniencia, precio accesible, adaptabilidad, resistencia y durabilidad de ambos productos han sido fundamentales para estas aplicaciones. No obstante, de los modernos caminos de concreto y edificios alrededor de nosotros, es difícil imaginar el tremendo crecimiento de la industria del cemento durante el siglo pasado. El hombre tuvo que ir descubriendo ciertas rocas naturales, las cuales a través de una calcinación simple dan un producto que, al agregar agua, se endurece. El avance real no tomaba parte todavía en los estudios fisicoquímicos y de ingeniería química de poner las bases para las plantas modernas y eficientes que trabajaran bajo condiciones controladas en una variedad de materiales crudos. El cemento “Portland” tiene sus orígenes en la cal u óxido de calcio, a partir del cual y luego de cientos de años de estudios empíricos y científicos, se llega a lo que hoy se conoce como cemento. A través de la historia de los pueblos egipcios, griegos y romanos, se utilizó la cal como ligante en sus construcciones. En la América Prehispánica los aztecas la emplearon también en la fabricación de tabiques y techos armados con caña y bambú. En 1824, un albañil Inglés llamado Joseph Aspdin, patentó un producto que él llamó cemento Portland, pues al endurecerse adquiría un color semejante al de una piedra de la isla Portland en Inglaterra. En 1838, este cemento se utilizó por primera vez en una construcción de importancia en uno de los túneles construidos bajo el río Támesis en Londres. David Saylor, un


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técnico norteamericano, fue el primero en fabricar cemento en América, así nacía en 1850 la industria cementera en Norteamérica. El uso del cemento Portland continuó extendiéndose hasta convertirse en el material de construcción más utilizado en el mundo. La aparición de este cemento y de su producto resultante el concreto ha sido un factor determinante para que el mundo adquiera una fisionomía diferente. Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales, fabricas, talleres y casas, dentro del más alto rango de tamaño y variedades nos dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar nuestros más ansiados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para progresar, para vivir. Siglo XIX y XX: 1824: - James Parker, Joseph Aspdin patentan al Cemento Portland, materia que obtuvieron de la calcinación de alta temperatura de una Caliza Arcillosa. 1845: - Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno quemado, alta temperatura, una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación del “Clinker”. 1868: - Se realiza el primer embarque de cemento Portland de Inglaterra a los Estados Unidos. 1871: - La compañía Coplay Cement produce el primer cemento Portland en lo Estados Unidos. 1904: -La American Standard For Testing Materials (ASTM), publica por primera vez sus estándares de calidad para el cemento Portland. 1906: - En C.D. Hidalgo Nuevo León se instala la primera fábrica para la producción de cemento en México, con una capacidad de 20,000 toneladas por año. 1992: - CEMEX se considera como el cuarto productor de cemento a nivel MUNDIAL con una producción de 30.3 millones de toneladas por año.

1.2 Definición de Concreto El concreto es un material de construcción bastante resistente, que se trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma. Este material está constituido, básicamente de agua, cemento y otros añadidos, a los que posteriormente se les agrega un cuarto ingrediente denominado aditivo. Aunque comúnmente se le llama cemento, no se les debe confundir, y en verdad aquellas mezclas que hacen los camiones tolva en las construcciones son en realidad concreto, es decir, cemento con aditivos para alterar sus propiedades. Cuando todos los elementos de la mezcla se han incluido, se realiza la denominada revoltura del cemento, proceso mediante el cual se introduce el quinto elemento, el aire. Gracias a este procedimiento, el concreto se transforma en una masa que puede ser moldeada con facilidad, sin embargo, hay que procurar no tomarse mucho tiempo, ya que al cabo de unas horas, el concreto se endurece. Debido a esto, al correr el tiempo, este material va perdiendo su plasticidad, poniéndose cada vez más rígido hasta endurecerse por completo. Existe la posibilidad de realizar ciertas modificaciones a las formas líquidas y sólidas del concreto. Lo anterior es realizable a partir de la adición de determinados elementos en forma dosificada, y de este modo, poder controlar, por ejemplo, el tiempo de endurecimiento de este material, acortándolo o alargarlo, según sean los requerimientos del constructor. Además gracias a este mismo mecanismo es posible reducir las demandas de agua de la mezcla, incluir más aire, o bien, aumentar las posibilidades de su trabajabilidad.


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1.3 Importancia del Concreto El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. .Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular para exteriores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar, proporcionando un sendero confortable hacia la puerta. Además de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y caminos, el concreto también es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar la superficie adecuada para un patio. Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso. Sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el concreto en general es desconocido en muchos de sus siete grandes aspectos: naturaleza, materiales, propiedades, selección, y mantenimiento de los elementos estructurales. Las posibilidades de empleo del concreto en la producción son cada día mayores, pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de propósitos. La única limitación a sus múltiples aplicaciones puede ser el desconocimiento por parte del ingeniero de todos los aspectos ya indicados; así como de la importancia relativa de los mismos de acuerdo al uso que se pretenda dar al material.

1.4 Propiedades del concreto

a. Trabajabilidad La facilidad de colocar, consolidar y acabar al concreto recién mezclado, se denomina

trabajabilidad. El concreto debe ser trabajable pero no se debe segregar excesivamente. El sangrado es la migración del agua hacia la superficie superior del concreto recién mezclado provocada por el asentamiento de los materiales sólidos– cemento, arena y piedra dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto combinado de la vibración y de la gravedad. Un sangrado excesivo aumenta la relación agua-cemento cerca de la superficie superior, pudiendo dar como resultado una capa superior débil de baja durabilidad, particularmente si se llevan a cabo las operaciones de acabado mientras está presente el agua de sangrado. Debido a la tendencia del concreto recién mezclado a segregarse y sangrar, es importante transportar y colocar cada carga lo más cerca posible de su posición final. El aire incluido mejora la trabajabilidad y reduce la tendencia del concreto fresco de segregarse y sangrar.


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Para una trabajabilidad y una cantidad de cementos dados, el concreto con aire incluido necesita menos agua de mezclado que el concreto sin aire incluido. La menor relación agua–cemento, que es posible lograr en un concreto con aire incluido, tiende a compensar las resistencias mínimas inferiores del concreto, particularmente en mezclas con contenidos de cemento pobres e intermedios.

b. Resistencia

La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2). Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas especímenes de mortero o de concreto. La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseños de puentes, edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm². Un concreto de alta resistencia tiene un aguante a la compresión de cuando menos 420 kg/cm². La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, también llamada módulo de ruptura, para un concreto de peso normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión. El valor de la resistencia a la tensión del concreto es aproximadamente de 8% a 12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. La resistencia a la torsión para el concreto está relacionada con el módulo de ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto. La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de la resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre. El módulo de elasticidad, denotando por medio del símbolo E, se puede definir como la relación del esfuerzo normal la deformación correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por debajo del límite de proporcionalidad de un material. Para concretos de peso normal, E fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm², y se puede aproximar como 15,100 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación agua– cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero. Cuando se requiera de valores más precisos para el concreto se deberán desarrollar curvas para los materiales específicos y para las proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo.


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c. Durabilidad Cuando el concreto no se deteriora con el paso del tiempo, se afirma que el concreto es durable. La falta de durabilidad puede deberse al medio al que está expuesto el concreto o a causas internas del mismo. Las causas externas pueden ser físicas, químicas o mecánicas (temperaturas externas, acción electrolítica, abrasión, gases industriales, etc.). El grado de deterioro dependerá de la calidad del concreto, aunque en condiciones extremas, cualquiera que esté mal protegido se daña. La permeabilidad es una característica importante para la durabilidad. La penetración de materiales en solución puede afectar el concreto, por ejemplo cuando lixivian con Ca(OH) o con ataques de líquidos agresivos. En si existen seis grandes grupos de factores que afectan la durabilidad del concreto: • Características de los materiales en el concreto • Propiedades físicas del concreto endurecido • Condiciones a las que está expuesto el concreto • Cargas transmitidas al concreto • Procedimientos constructivos usados en la colocación del concreto • Tipo de estructura en la cual se va a usar el concreto. Como regla general se puede establecer que mientras menos poroso sea el concreto menos susceptible será al ataque de los agentes físicos o químicos.

d. Permeabilidad y Hermeticidad La hermeticidad se define a menudo como la capacidad del concreto de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. La permeabilidad, a su vez, se refiere a la cantidad de migración de agua a través del concreto cuando el agua se encuentra a presión, o a la capacidad del concreto de resistir la penetración de agua u otras sustancias (líquido, gas, iones, etc.). La penetración de materiales en solución puede afectar adversamente la durabilidad del concreto, especialmente cuando está expuesto a líquidos agresivos. Esta penetración depende de la permeabilidad del concreto, determinado por la facilidad relativa con que el concreto puede saturarse de agua, muchas veces asociado con la vulnerabilidad del concreto a la congelación. En el caso del concreto reforzado, el acceso de la humedad y el aire tiene como resultado la corrosión del acero de repuesto, que a su vez hace que aumente el volumen del acero, lo cual origina grietas y descascaramientos. La permeabilidad va con relación a lo hermético de las estructuras que retienen líquidos y de otras. Además la penetración de humedad en el concreto afecta sus propiedades de aislamiento térmico. Tanto la pasta de cemento como el agregado contienen poros, además el concreto tiene huecos causados por una compactación incompleta o por sangrado; dichos huecos pueden ocupar una fracción comprendida entre 1 y 3 Tensión: reacción de un cuerpo elástico ante las fuerzas que tienden a deformarlo.


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El concreto empleado en estructuras que retengan agua o que estén expuestas a mal tiempo o a otras condiciones de exposición severa debe ser virtualmente impermeable y hermético. Generalmente las mismas propiedades que convierten al concreto menos permeable también lo vuelven más hermético. La permeabilidad total del concreto al agua es una función de la infiltración de la pasta, de la porosidad y granulometría del agregado, y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. La disminución de permeabilidad mejora la resistencia del concreto a la restauración, al ataque de sulfatos y otros productos químicos y a la penetración del Ion cloruro. La permeabilidad también afecta la capacidad de destrucción por congelamiento en condiciones de saturación. Aquí la permeabilidad de la pasta es de particular importancia porque la pasta recubre a todos los constituyentes del concreto. La permeabilidad de la pasta depende de la relación agua–cemento y del agregado de hidratación del cemento o duración del curado húmedo. Un concreto de baja permeabilidad requiere de una relación agua–cemento baja y un periodo de curado húmedo adecuado. La inclusión de aire ayuda a la hermeticidad aunque tiene un efecto mínimo sobre la permeabilidad que aumenta con el secado. La permeabilidad de rocas comúnmente utilizadas como agregado para concreto varía desde aproximadamente 1.7 x10e9 hasta 3.5×10E-13 cm/seg. La permeabilidad de un concreto maduro de buena calidad es de aproximadamente 1×10E- 10cm/seg5. Las relaciones agua–cemento bajas también reducen la segregación y el sangrado, contribuyendo adicionalmente a la hermeticidad. Para ser hermético, el concreto también debe estar libre de agrietamientos y de celdillas. Ocasionalmente el concreto poroso (concreto sin finos que permite fácilmente el flujo de agua a través de sí mismo) se diseña para aplicaciones especiales. En estos concretos, el agregado fino se reduce grandemente o incluso se remueve totalmente produciendo un gran volumen de huecos de aire. El concreto poroso ha sido utilizado en canchas de tenis, pavimentos, lotes para estacionamientos, invernaderos estructuras de drenaje.

e. Elasticidad

Se dice que un material es perfectamente elástico si sufre deformaciones unitarias en el momento de aplicar un esfuerzo y desaparecen al quitarlo. Esta definición no implica una relación lineal de esfuerzo-deformación unitaria. Un comportamiento elástico con una relación no lineal de esfuerzo-deformación unitaria se presenta, por ejemplo, en el vidrio y algunas rocas. Las propiedades del agregado también influyen sobre el módulo de elasticidad aunque por lo general no afecta la resistencia a la compresión: mientras más alto sea el módulo de elasticidad del agregado mayor será el módulo del concreto resultante. La magnitud de las formaciones unitarias observadas y la curvatura de la relación esfuerzo-deformación unit*aria depende al menos de una parte, de la velocidad de aplicación de la carga. Cuando el esfuerzo se aplica con rapidez extrema, las deformaciones unitarias se


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reducen mucho y la inflexión de la curva de esfuerzo-deformación unitaria llega a ser muy pequeña. Las magnitudes de contracción y fluencia son del mismo orden que de la de deformación unitaria elástica dentro de los límites usuales de esfuerzo, de modo que los diversos tipos de formación unitaria deben tomarse en cuenta. Por tanto la deformación unitaria se incrementa más rápidamente que la aplicación del esfuerzo. Bajo carga sostenida, sin embargo la deformación unitaria se deforma con el tiempo o sea, el concreto presenta una fluencia. Independientemente de que esté sometido a carga el concreto se contrae al secarse, y este proceso es conocido como contracción. Aún después del fraguado ocurren cambios de volumen en forma de contracción o dilatación. Una continua hidratación cuando hay abastecimiento de agua puede llegar a una expansión, pero cuando no se permite el movimiento de humedad ya sea hacia dentro o hacia fuera del concreto, se produce una contracción.

f. Expansión La pasta de cemento o el concreto curado continuamente en agua desde el momento de la colación presentan aumentos en volumen y peso. Esta expansión se debe a la absorción de agua por el gel de cemento: las moléculas de agua actúan sobre las fuerzas de cohesión y tienden a forzar las partículas del gel y apartarse unas de otras resultando una presión de expansión. La expansión va acompañada de un incremento en el peso del orden del 1%.6 El incremento en peso es por lo tanto considerablemente mayor que el aumento en volumen, ya que el agua ocupa los huecos creados por la disminución de volumen en la hidratación.

g. Contracción La contracción del sistema conservador se conoce como cambio de volumen autógeno o contracción autógena, en la práctica esto se produce en el interior de una gran mesa de concreto. El cambio de volumen autógeno con un alto contenido de cemento y con el uso de cementos finos tiende a incrementarse a temperaturas elevadas. La magnitud del movimiento está entre 40×10, a la edad de un mes, y de 100×107, después de 5 años (medida como deformación unitaria lineal). Por lo tanto, la contracción es relativamente pequeña y en la práctica (excepto estructuras de concreto masivo) no es necesario tomarlo como factor de contracción por secado externo. El cambio en el volumen del concreto no es igual al volumen de agua retirada. La pérdida de agua libre que tiene lugar al principio causa contracción muy pequeña o nula.

h. Fluencia El incremento en la deformación unitaria mientras actúa la carga completa o parte de ella, se debe a la fluencia del concreto. Podemos definirlo como un aumento en deformación unitaria bajo esfuerzo sostenido y como dicho aumento puede ser varias veces mayor a al deformación unitaria debida a la carga, la fluencia reviste considerable importancia en la mecánica estructural. De otro punto de vista, si las restricciones son tales que una muestra de concreto bajo esfuerzo se ve sometida a una deformación unitaria constante, la fluencia aparecerá como la


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reducción progresiva del esfuerzo con el tiempo. La dependencia de una deformación unitaria instantánea respecto a la velocidad de carga dificulta mucho la demarcación entre las deformaciones unitarias elásticas y las de la fluencia. En condiciones normales de carga la deformación unitaria instantánea observada depende de la rapidez de la aplicación de la carga de modo que no solo incluye la deformación unitaria por carga, sino también algo de fluencia.

i. Resistencia al desgaste Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas están sujetos al desgaste; por tanto, en estas aplicaciones el concreto debe tener una resistencia elevada a la abrasión. Los resultados de pruebas indican que la resistencia a la abrasión o desgaste está estrechamente relacionada con la resistencia la compresión del concreto. Un concreto de alta resistencia a compresión tiene mayor resistencia a la abrasión que un concreto de resistencia a compresión baja. Como la resistencia a la compresión depende de la relación Agua – Cemento baja, así como un curado adecuado son necesarios para obtener una buena resistencia al desgaste. El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el tratamiento utilizado también tienen fuerte influencia en la resistencia al desgaste. Un agregado duro es más resistente a la abrasión que un agregado blando y esponjoso, y una superficie que ha sido tratada con llana de metal resistente más el desgaste que una que no lo ha sido.

1.5 Hidratación y curado El curado es el mantenimiento de un adecuado contenido de humedad y temperatura en el concreto a edades tempranas, de manera que este pueda desarrollar las propiedades para las cuales fue diseñada la mescla. El curado comienza inmediatamente después del vaciado (colado) y el acabado, de manera que el concreto pueda desarrollar la resistencia y la durabilidad deseada. Sin un adecuado suministro de humedad, los materiales cementantes en el concreto, no puede reaccionar para formar un producto de calidad. El secado puede eliminar el agua necesaria para esta reacción química denominada hidratación y por lo cual el concreto no alcanzará sus propiedades potenciales. La temperatura es un factor importante en un curado apropiado, basándose en la velocidad de hidratación y por lo tanto, el desarrollo de resistencia es mayor a más altas temperaturas, generalmente, la temperatura del concreto debe ser mantenida por encima de los 10°C para un ritmo adecuado de desarrollo de resistencia. Además debe mantenerse una temperatura uniforme atreves de la sección del concreto, mientras está ganando resistencia, para evitar las grietas por choque térmico. Los objetivos del curado del concreto son por lo siguiente:

Una ganancia de resistencia predecible. Los ensayos de laboratorio muestran que el concreto en un ambiente seco puede perder tanto como un 50% de su resistencia potencial, comparado con un concreto similar que es cuando en condiciones húmedas. El concreto vaciado bajo condiciones de alta temperatura ganara una resistencia temprana rápidamente, pero después las resistencias pueden ser reducidas.

Durabilidad mejorada. El concreto bien curado tiene mejor dureza superficial y resistirá mejor el desgaste superficial y la abrasión. El curado también hace al concreto


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más impermeable al agua, lo que evita que la humedad y las sustancias químicas disueltas en agua entren dentro del concreto, en consecuencia aumenta la durabilidad y la vida en servicio.

Mejores condiciones de servicio y apariencia. Una losa de concreto a la que se le ha permitido que se seque demasiado temprano, tendrá una superficie frágil con pobre resistencia al desgaste y la abrasión. El curado apropiado reduce el resquebrajamiento o cuarteo, la pulverización y descascara miento.


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CAPÍTULO II

CLASIFICACION DEL CONCRETO

2.1 Según su esfuerzo

a. Concreto simple

El concreto simple se utiliza para construir muchos tipos de estructuras, como autopistas, calles, puentes, túneles, presas, grandes edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riesgo y canalización, rompeolas, embarcaderos, muelles, aceras y casas. En la albañilería el concreto simple es utilizado también en forma de tabiques o bloques. Las ventajas de este tipo de concreto son:

Resistencia a fuerzas de compresión elevadas. Bajo costo. Larga duración (En condiciones normales, el concreto se fortalece con el paso

del tiempo). Puede moldearse de muchas formas.

El uso del concreto simple con fines estructurales se limitará a:

Miembros que estén apoyados sobre el suelo en forma continua, o soportados por otros miembros estructurales capaces de proporcionar apoyo vertical continuo.

Miembros para los cuales la acción de arco origina compresiones bajo todas las condiciones de carga

Muros y pedestales. No se permite el uso del concreto simple en columnas con fines estructurales.

b. Concreto armado Es el material idóneo para elementos que estén sometidos únicamente a esfuerzos de compresión. Pero eventos externos como sismos pueden generar esfuerzos multidireccionales que someten elementos tanto a compresión como a tensión, pero siendo la capacidad a resistir tensión del concreto cercana al 10% de su capacidad a compresión, es necesario suplirle un soporte o elemento que pueda sopesar esta carencia, y ese soporte es


El Concreto 19

normalmente el acero estructural ya que posee una resistencia a tensión de más de 100 veces la del concreto. El descubrimiento del concreto armado es atribuido a Joseph-Louis en 1848 quien experimento con la incorporación de acero a la pasta de concreto con el fin de aumentar su resistencia, incluso hay registros de un barco de concreto armado que presento en la Feria Mundial en Paris en 1855. Pero la primer patente de concreto reforzado la obtuvo Joseph Monier, quien utilizo el concreto reforzado para la elaboración de macetas, tubos y tanques entre otros. Pero estos descubrimientos del siglo dieciocho no produjeron el cambio en los sistemas constructivos ya que sus creadores no los supieron aprovechar, no fue hasta 1879 que François Hennebique, un albañil francés comenzó a promocionar el concreto como un sistema que protegía del fuego a los elementos de acero. Este nuevo sistema tuvo una buena aceptación y la empresa de Hennebique pasó de 6 proyectos anuales a más de 7000, esta gran cantidad de proyectos fue la incubadora de innovaciones, en la construcción de elementos de concreto armado. El concreto reforzado obtiene sus ventajas al combinar características del concreto y el acero y compensar las carencias de uno con el otro. Una de las características que ha permitido la combinación del concreto y el acero es su similitud en el coeficiente de expansión térmica, lo que evita los desplazamientos relativos entre el acero y el concreto circundante por cambios de temperatura. La ventaja de combinar dos materiales es aprovechar las ventajas de ambos y tratar que compensar las carencias o debilidades del otro, en la tabla 6 se puede apreciar como la poca resistencia a tensión del concreto es compensada por la alta resistencia del acero y las deficiencias del acero en cuanto a alta corrosión, alta conductividad térmica y alto costo son compensados por el concreto, pero para que el concreto pueda proteger la armadura interna es necesario respetar los recubrimientos mínimos y en los casos que la armadura se deba separar del borde inferior de la chorrea utilizar helados de concreto y no madera piedras u otro elemento que pueda variar o perjudicar la chorrea. Un elemento de concreto reforzado debe tener una cantidad balanceada de concreto y acero, debido a que los elementos con un exceso de acero son elementos rígidos y en caso de falla se puede presentar un aplastamiento del concreto antes que el acero llegue a fluir y en caso de no tener suficiente acero el elemento colapsará ante la presencia de la primera grieta. En un elemento es deseable que el acero fluya antes de una falla para poder apreciar los problemas en el elemento antes que este colapse. Con el fin de que un elemento de concreto reforzado, funcione como un todo, se deben evitar desplazamientos relativos entre las varillas y el concreto circundante, para este fin el acero de refuerzo posee, el acero por si solo genera un gran agarre con el concreto y al incorporar estrías en las varillas se aumenta más esa tracción, pero esta adherencia está en función del área circundante del a varilla en contacto con el concreto, por lo que al aumentar la longitud de esta se aumenta dicha área. Con el fin de generar esta longitud se ha normado, en función del diámetro de la varilla, el concreto utilizado o una longitud mínima.

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El Concreto 20

2.2 Según su función

a. Concreto estructural

El concreto estructural es utilizado en edificios, puentes, bancos, oficinas gubernamentales, escuelas, museos, teatros, auditorios, embajadas, hospitales y hoteles Concreto diseñado para cumplir con los más estrictos requisitos de seguridad, especialmente en obras localizadas en zonas sísmicas, donde son necesarios valores superiores de resistencia a la compresión, densidad y módulo de elasticidad. Elaborado con agregados densos y de características óptimas controladas, da como resultado un producto que satisface la más alta exigencia de calidad en la industria de la construcción. El Concreto Estructural cumple con la Norma NMX-C-403; especificado para la construcción de obras y estructuras de concreto de gran importancia, en las cuales se requiere de niveles de seguridad superiores para resguardar vidas humanas, valores, obras de arte, documentos, medio ambiente, entre otros. La resistencia a la compresión mínima es de 250 Kg/cm2.

Las ventajas que cumple el concreto estructural son las siguientes:

Medición correcta y calidad controlada de todos los materiales. Uniformidad en aspecto, color y resistencia. Ofrece mayor seguridad en la construcción de estructuras con necesidades de

seguridad superior. Características superiores de resistencia, peso volumétrico y módulo de elasticidad,

gracias a la selección de todos sus materiales. Mayor rigidez y mejor comportamiento bajo la acción de cargas dinámicas. Menor deformación durante toda la vida útil del elemento.


El Concreto 21

2.3 Cantidad de agregado

a. Concreto ciclópeo

Se denomina concreto ciclópeo al concreto simple que esta complementado con piedras desplazadoras de tamaño máximo de 10”. Cubriendo hasta el 30% como máximo, del volumen total. Este es un sistema que ha quedado prácticamente en desuso, se usaba en construcciones con cargas poco importantes, exceptuando las construcciones auxiliares como vallas de cerramiento en terrenos suficientemente resistentes. Los cimientos del concreto ciclópeo se pueden hacer a lo largo y bajo los muros, el concreto ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes a medida que el concreto se fragüe, para economizar los materiales. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del concreto ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el concreto en masa, que se depositará en el cimiento.

2.4 Según su peso

a. Concreto ligero El concreto ligero aquel cuya densidad en estado plástico, no es mayor a 1,900kg/m3. Siendo así más ligero que el concreto convencional, que usualmente pesa entre los 2,200 y 2,400kg/m3. El concreto ligero se ha utilizado por más de 50 años. Su resistencia es proporcional a su peso, es decir entre más ligero sea menor será su resistencia a la compresión, con lo que respecta a su resistencia al desgaste por la acción atmosférica es casi como la del concreto ordinario. Sus ventajas están en los ahorros en acero estructural y en los tamaños disminuidos de la cimentación debido a cargas disminuidas y una resistencia y un aislamiento mejores contra el fuego, el calor y sonido. Sus desventajas incluyen un mayor


El Concreto 22

costo (30 a 50 por ciento); la necesidad de más cuidado en la colocación; la mayor porosidad y su mayor contracción por secado. La disminución de la densidad de estos concretos se produce por la adición de un aditivo incluso también se produce por el aire, lo cual forma pequeñas burbujas en la pasta. Esta presencia de vacíos ocasiona la disminución de la resistencia del concreto, por lo que muchas veces la resistencia no es la condición predominante para los concretos, y en otros casos se compensa. En construcciones de concreto, el peso propio de la estructura representa una proporción importante en la carga total de la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la consiguiente reducción del tamaño de los distintos elementos estructurales, llegando a los cimientos y al suelo con menores cargas. Básicamente el uso de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas.

CARACTERÍSTICA ESPECIFICACIÓN

Resistencia a la compresión (f'c) Desde 100 Kg/cm2 hasta 200 Kg/cm2

Resistencia a la flexión (MR) No aplica

Revenimiento 10 cm, 14 cm y 18 cm

Tamaño máximo del agregado 20 mm

Masa Unitaria en estado plástico 1,800 Kg/m3 máximo

Capacidad a ser bombeado No presenta ningún problema ni

segregación

Color Puede fabricarse en cualquier color

b. Concreto convencional Este tipo de concreto está diseñado para el colocado de elementos estructurales tales como: Zapatas, losas, pisos, trabes, dalas, dados, muros, escaleras, vigas, cerramientos, columnas, castillos, etc. El concreto convencional cumple las siguientes ventajas:

Garantía de calidad del producto. Reducción de costos al emplear menor número de obreros para la elaboración y

colocación del concreto. Entrega de grandes volúmenes en tiempo programado. Medición correcta y calidad controlada de todos los materiales. Uniformidad en aspecto, calor y resistencia. Sustituye ventajosamente al concreto hecho en obra.


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c. Concreto pesado

Se define el concreto pesado o de alta densidad como el "Concreto de densidad sustancialmente más alta que la del hecho con el empleo de agregados de peso normal, por lo común obtenido por el uso de agregados pesados y que se usa en especial para el blindaje contra la radiación".’ Aun cuando el blindaje contra la radiación es el uso principal del concreto pesado, también se emplea en la fabricación de contrapesos o, sencillamente, como un medio para aumentar económicamente el peso muerto de alguna instalación, sin aumentar el volumen de la masa, como sería el caso con el concreto de peso normal. Cuando se habla de concreto pesado, normalmente se hace referencia a concreto que tiene una densidad por arriba de 150 pcf (pounds par cubic foot, libras por pie cúbico) y que, sobre la base del tamaño de los agregados y los procedimientos de colado, puede alcanzar una densidad tan alta como 400 pcf. Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que varía entre 2.8 a 6 T/m3, a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m3. La fabricación de los cementos pesados se realiza con los cementos Portland normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumétricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas características pueden comprenderse más de 50 elementos. Sin embargo, generalmente sólo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y economía. Se define el concreto pesado o de alta densidad como el "Concreto de densidad sustancialmente más alta que la del hecho con el empleo de agregados de peso normal, por lo común obtenido por el uso de agregados pesados y que se usa en especial para el blindaje contra la radiación".’ Aun cuando el blindaje contra la radiación es el uso principal del concreto pesado, también se emplea en la fabricación de contrapesos o, sencillamente, como un medio para aumentar económicamente el peso muerto de alguna instalación, sin aumentar el volumen de la masa, como sería el caso con el concreto de peso normal. Cuando se habla de concreto pesado, normalmente se hace referencia a concreto que tiene una densidad por arriba de 150 pcf (pounds par cubic foot, libras por pie cúbico) y que, sobre la base del tamaño de los agregados y los procedimientos de colado, puede alcanzar una densidad tan alta como 400 pcf.

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Los agregados pesados deben tener granulometría conveniente, resistencia mecánica y compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita. También, agregados artificiales como el fósforo de hierro y partículas de acero como subproducto industrial.

La aplicación principal de los concretos pesados la constituye la protección biológica contra los efectos de las radiaciones nucleares. También se utiliza en paredes de bóvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos, que sirven de contra-peso y en la fabricación de contenedores para desechos radiactivos.

Los primeros usos de este concreto se remonta a los años 60 del siglo XX . El concreto de alta densidad tiene propiedades de utilidad como material de protección contra la radiación. Su aplicación en la industria de la construcción es relativamente reciente, y coincide con el desarrollo de la energía nuclear. Una pantalla de este tipo de concreto puede servir como protección contra los rayos gamma y los rayos X y además suponer un ahorro económico respecto a los concretos ordinarios.

Ya que para la misma protección se necesitan espesores mayores. A pesar de que con las nuevas tecnologías el grado de conocimiento de este material ha aumentado considerablemente, es cierto que aún queda un largo camino que recorrer. Son pocos y puntuales las construcciones en territorio peruano, por ejemplo uno de ellos lo constituye el blindaje del block del reactor nuclear construido en Huarangal Lima, en las que se ha utilizado este tipo de hormigón, lo que aún denota su grado de desconocimiento y/o la dificultad para obtener los aglomerados necesarios para producirlo.

2.5 Según su fabricación

a. Concreto premezclado El concreto premezclado es uno de los materiales más versátiles en la industria de la construcción hoy en día. Las grandes obras de arquitectura como puentes, edificios altos y represas requieren de los más altos estándares de ingeniería. Con la ayuda de nuestros aditivos, el concreto es capaz de satisfacer dichos estándares.


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Nuevas tecnologías como concretos de alta resistencia, concretos permeables, concretos auto - consolidables, y la aplicación de color y textura han aumentado el atractivo del concreto como material de construcción. Aplicable a todos los tipos de concreto premezclado, del básico al de muy alta resistencia, nuestro amplio rango de aditivos mejora la retención de asentamiento, la colocación, bombeo, acabado, apariencia y en general, las características de desempeño como se requiera. El concreto premezclado es un producto de valor agregado y su consumo está creciendo aceleradamente en el norte del Perú gracias al desarrollo económico de esta región en los últimos años. Las ciudades del norte de Perú van abriéndose paso a la modernidad gracias a la inversión privada y pública que cada año muestra un dinamismo más pronunciado. La capacidad de producción en nuestras plantas de Chimbote, Trujillo, Pacasmayo, Chiclayo, Piura, Cajamarca y Rioja garantiza el abastecimiento oportuno y los volúmenes solicitados en toda la región norte y noreste del país. También podemos decir que el concreto premezclado es aquel que es entregado al cliente como una mezcla en estado no endurecido (mezcla en estado fresco). El concreto premezclado es uno de los materiales de construcción más populares y versátiles, debido a la posibilidad de que sus propiedades sean adecuadas a las necesidades para soportar una amplia variedad de condiciones ambientales. Las mezclas de concreto son proporcionadas para obtener las propiedades requeridas para determinada aplicación. Deben tener la consistencia o el asentamiento (revenimiento) correcto para facilitar la manejabilidad y la colocación, así como una adecuada resistencia y durabilidad para soportar cargas, las condiciones ambientales que se anticipan y las condiciones de servicio.

b. Concreto hecho en obra Este tipo de concreto se ejecuta de la manera siguiente: Sobre un entarimado (duela o tablones) impermeable o bien sobre una superficie plana preparada (se cubre la superficie con una capa de concreto pobre perfectamente apisonado y a nivel, fraguado se podrá mezclar

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todo tipo de morteros y de concretos) se extiende en primer lugar la arena, a continuación se vacía el cemento mezclando con pala (la arena y el cemento) hasta que se obtenga un color uniforme (generalmente con 2 o 3 vueltas completas es suficiente). Después de tener la arena y el cemento perfectamente revueltos se extenderá la mezcla obtenida, añadiendo el agregado grueso hasta que quede una capa uniforme muy bien mezclada, precediéndose a abrir un cráter, añadiendo la cantidad necesaria y adecuada de agua. Luego de derrumbar las orillas del cráter se mezcla el conjunto de un lado hacia otro hasta que se observe que la revoltura presenta un color uniforme. Si la revoltura empieza a fraguar (no deberá pasar de 20 a 30 minutos), la operación del colado, asimismo después de haber depositado el agua necesaria, no se deberá permitir que se le agregue más agua. La revoltura que por descuido haya endurecido o sobrado, por ningún motivo deberá usarse en elementos estructurales; en último caso solo se podrá usar en firmes.

2.6 Concretos especiales

a. Concreto proyectado Durante el siglo pasado, el concreto proyectado ha reemplazado los métodos tradicionales de revestimiento de túneles y se ha convertido en una alternativa muy importante en la estabilización de túneles excavados. La construcción moderna de túneles sin concreto proyectado es inconcebible. El concreto proyectado es un término único que describe varios componentes de una tecnología completa.

El material del concreto proyectado. El proceso de proyección El sistema del concreto proyectado (equipos)

Esos tres componentes definen toda una tecnología que tiene una larga tradición, enorme potencial innovador y gran futuro. El material del concreto proyectado se utiliza en un diseño de mezcla de concreto que está determinada por los requerimientos de aplicación y los parámetros especificados. Como regla general, esto significa una reducción en el tamaño máximo del agregado a 8 mm o máximo 16 mm, un aumento en el contenido de cementante y el empleo de aditivos especiales para el concreto proyectado que controlan las propiedades

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del material. Se usó por primera vez en 1914 y desde entonces ha sido desarrollado y mejorado permanentemente a lo largo de las décadas recientes. La construcción con concreto proyectado es usada en muy diversos tipos de proyectos. La flexibilidad y economía de este material sobresale en edificaciones superficiales, túneles y en construcciones subterráneas especiales, de hecho en toda la industria de la construcción. Los siguientes usos son los más difundidos:

Estabilización de excavaciones en tunelería y construcción subterránea. Revestimiento de túneles y cámaras subterráneas. Estabilización en la construcción de minas y galerías. Reparación de concreto (reemplazo de concreto y reforzamiento). Restauración de edificios históricos (estructuras de piedra).

En términos de importancia, encabezan la lista la tunelería, la minería y la reparación de concretos. En tunelería y minería, los usos principales son la estabilización de la excavación, y los arcos de revestimiento temporal o permanente. El concreto proyectado se emplea también en otros trabajos, a menudo, por ejemplo, grandes cavidades se llenan con concreto proyectado. Este material ha confirmado y reforzado su posicionamiento junto con las dovelas de revestimiento de túneles (entubado) y el anillo interior de concreto como los principales métodos de colocación de concreto. Las limitaciones de su utilización radican en aspectos técnicos y económicos comparados con los otros procesos de colocación del concreto y/o métodos de construcción.

b. Concreto compactado con rodillo El Concreto Compactado con Rodillo (CCR), utilizado para construcción de presas, tiene una historia relativamente corta que se remonta a 1960 en Taiwan, ahí se utilizó para la construcción de la presa Shihmen y en 1961 se construyó la presa Alpe Gera en Italia. A principios de la década siguiente, varios ingenieros propusieron la utilización del concreto CCR en la construcción de presas por gravedad. Pero fue solo hasta 1974 con la construcción de la presa Tarbela en Pakistan que el concreto compactado con rodillo comienza a ser visto como un material competitivo en las construcciones presas.


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Desde entonces son más las obras que evalúan y definen al Concreto Compactado con Rodillo como el material para conformación de presas. En Colombia la primera presa construida en CCR fue Porce II; este proyecto ubicado en el departamento de Antioquia inició su construcción en el año 1994. Otra presa construida fue La Miel I entre el año 2000 y 2004, ubicada en el departamento de Caldas. El solo hecho de haber utilizado este tipo de concreto y no el concreto convencional significó un ahorro de costos finales para el proyecto del 20%. Para el año 2014 se tiene previsto construir la ataguía del proyecto hidroeléctrico Ituango en Concreto Compactado con Rodillo. Aunque su mayor uso se ha dado en la construcción de presas, este concreto se ha utilizado también para la construcción de pavimentos, aeropuertos, obras de drenaje y concretos masivos. Al CCR lo podemos definir como un concreto seco, con asentamiento “cero”, con bajos contenidos de cemento que pueden ir entre 60 y 240 kg/m3 y que debe ser compactado con un rodillo vibratorio. Esta mezcla debe cumplir con una humedad mínima, que evite que los equipos de colocación se hundan, pero a la vez suficiente para garantizar la uniformidad de la pasta de cemento dentro de la mezcla. Por su naturaleza, este material puede ser diseñado considerando la tecnología de suelos y también la tecnología de concretos. Usando la tecnología de suelos, se considera el material como un suelo estabilizado con un material cementante. Se desarrollan curvas densidad-humedad con diferentes grados de compactación y se determina el grado de humedad óptima y la densidad seca máxima. Esta tecnología de compactación del suelo debe estar ligada a los desarrollos de los diseños de concreto, que se basa en la relación A/C. La consistencia de la mezcla se determina usando un Consistómetro VeBe, que es una mesa vibratoria en la que se mide el tiempo requerido de vibración para lograr la consolidación de la misma; este tiempo puede estar alrededor de los 20 segundos. Dentro de las recomendaciones de colocación se debe tener en cuenta que la superficie de apoyo para colocar este concreto debe estar nivelada, por lo general se pone una capa de apoyo en concreto convencional compactada con vibrador de inmersión. El transporte de este concreto se puede hacer con volquetas o cualquier equipo de volteo y/o bandas transportadoras. El concreto se coloca por capas (alrededor de 30 cm) que deben ser compactadas con rodillo vibratorio de acuerdo a lo especificado en el diseño; por ejemplo: pueden solicitar una densidad mínima del 98% con respecto a la densidad máxima teórica.


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c. Concreto de muy alta resistencia Aunque el desarrollo de los fluidificantes de concreto ha permitido la producción de concretos con relaciones muy bajas de agua/cemento, la trabajabilidad no se ha visto afectada negativamente. Ello ha originado un aumento sustancial de la resistencia a compresión. Según ASTM el concreto de alta resistencia se define con una resistencia a compresión de 55 MPa. Los concretos con resistencias hasta 120 MPa están presentes en el mercado estadounidense. La disponibilidad de los concretos de alta resistencia ha originado un aumento del consumo de concreto en la edificación ya que a menudo el concreto es más económico que las estructuras de perfiles de acero comparables. En los concretos de alta resistencia, la contracción autógena es mayor que en el concreto convencional, y el valor de la fluencia específica del material es mayor. Esta combinación de parámetros es la responsable del elevado potencial para la formación de fisuras de los concretos de alta resistencia. Este elevado potencial de formación de fisuras puede influir en la durabilidad de la estructura, de manera que se deben tomar medidas correspondientes para garantizar una durabilidad adecuada. EI pretensado de los concretos de alta resistencia puede reducir este potencial de formación de fisuras de este tipo de concreto.

d. Concreto con fibras EI concreto convencional con fibras discontinuas diferentes se define como concreto reforzado con fibras. Para ello se utilizan fibras de diferentes formas y tamaños de acero, plástico, vidrio, carbono y fibras naturales, pero para que pueda ser eficaz el refuerzo debe tener una rigidez mayor que la matriz de concreto a la que deben reforzar. En general se puede decir que las fibras con una reducida rigidez (de plástico o de fibra natural) únicamente ofrecen ventajas para mejorar la resistencia a tensión de los concretos plásticos y que por eso se utilizan principalmente para reducir la contracción plástica o la formación de fisuras por contracción.


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EI acero es el material que más se emplea en las fibras, los reducidos porcentajes en volumen de fibras (inferior al 1 %) se emplean para reducir la formación de fisuras por contracción. Las más comunes son las fibras de acero redondas que se producen a través del corte de alambres y generalmente tienen diámetros que varían entre los 0.25 y 1 mm. Los volúmenes medios (entre el 1 y el 2%) mejoran la resistencia a tensión, flexión y torsión, la tenacidad contra rotura y la resistencia al impacto, mejorando la resistencia hasta tres veces la del concreto simple. Las mezclas de concreto que contienen más de un 2% pueden ser difíciles de manejar y colocar debido a la tendencia de las fibras a apelotonarse. El refuerzo de fibras puede influir claramente en la trabajabilidad del concreto. Por eso se debe tener en cuenta este hecho a la hora de realizar las mezclas de los concretos reforzados con fibras.

CAPÍTULO III

COMPOSICION DEL CONCRETO

3.1 Cemento El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España, parte de Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México y parte de Suramérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil.

a. Cemento portland

El poso de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del concreto es el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas de yeso (sulfato de calcio). Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El proceso de solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación mineral.

Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.


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b. Otros cementos

b.1 Cementos de mezclas

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

- Cemento puzolánico Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.

Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa (puerto) fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.

La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:

55-70% de clinker Portland

30-45% de puzolana

2-4% de yeso

Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.

Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

- Cemento siderúrgico La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Ésta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH

-. Es por este motivo que debe estar presente por lo

menos un 20% de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolánico, el cemento siderúrgico tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla más calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.

Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.


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- Cemento de fraguado rápido El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C). Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

- Cemento aluminoso El cemento aluminoso se produce principalmente a partir de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega óxido de calcio o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso también recibe el nombre de «cemento fundido», pues la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600 °C, con lo que se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.

El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:

35-40% óxido de calcio

40-50% óxido de aluminio

5% óxido de silicio

5-10% óxido de hierro

1% óxido de titanio

Su composición completa es:

60-70% CaOAl2O3

10-15% 2CaOSiO2

4CaOAl2O3Fe2O3

2CaOAl2O3SiO2

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

- Reacciones de hidratación

CaOAl2O3+10H2O → CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales) 2(CaOAl2O3)+11H2O → 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel) 2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel)

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.

El cemento aluminoso debe utilizarse en climas fríos, con temperaturas inferiores a los 30 °C. En efecto, si la temperatura fuera superior, la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar fisuras.


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3.2 Agua El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante. Para cada cuantía de cemento existe una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación del cemento; el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta para que cumpla la función de lubricante de los agregados y se pueda obtener la manejabilidad adecuada de las mezclas frescas. El agua adicional es una masa que queda dentro de la mezcla y cuando se fragua el concreto va a crear porosidad, lo que reduce la resistencia, razón por la que cuando se requiera una mezcla bastante fluida no debe lograrse su fluidez con agua, sino agregando aditivos plastificantes. El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas. En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable. Algunas de las sustancias que con mayor frecuencia se encuentran en las aguas y que inciden en la calidad del concreto se presentan a continuación: · Las aguas que contengan menos de 2000 p.p.m. de sólidos disueltos generalmente son aptas para hacer concretos; si tienen más de esta cantidad deben ser ensayados para determinar sus efectos sobre la resistencia del concreto. · Si se registra presencia de carbonatos y bicarbonatos de sodio o de potasio en el agua de la mezcla, estos pueden reaccionar con el cemento produciendo rápido fraguado; en altas concentraciones también disminuyen la resistencia del concreto. · El alto contenido de cloruros en el agua de mezclado puede producir corrosión en el acero de refuerzo o en los cables de tensionamiento de un concreto pre esforzado. · El agua que contenga hasta 10000 p.p.m. de sulfato de sodio, puede ser usada sin problemas para el concreto. · Las aguas acidas con pH por debajo de 3 pueden crear problemas en el manejo u deben ser evitadas en lo posible. · Cuando el agua contiene aceite mineral (petróleo) en concentraciones superiores a 2%, pueden reducir la resistencia del concreto en un 20%. · Cuando la salinidad del agua del mar es menor del 3.5%, se puede utilizar en concretos no reforzados y la resistencias del mismo disminuye en un 12%, pero si la salinidad aumenta al 5% la reduccion dela resistencia es del 30%. El agua del curado tiene por objeto mantener el concreto saturado para que se logre la casi total hidratación del cemento, permitiendo el incremento de la resistencia. Las sustancias presentes en el agua para el curado pueden producir manchas en el concreto y atacarlo causando su deterioro, dependiendo del tipo de sustancias presentes. Las causas más frecuentes de manchas son: El hierro o la materia orgánica disuelta en el agua.

3.3 Áridos Se denomina árido al material granulado que se utiliza como materia prima en la construcción, principalmente.


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El árido se diferencia de otros materiales por su estabilidad química y su resistencia mecánica, y se caracteriza por su tamaño. No se consideran como áridos a aquellas sustancias minerales utilizadas como materias primas en procesos industriales debido a su composición química.

3.4 Aditivos Es común que, en lugar de usar un cemento especial para atender un caso particular, a este se le pueden cambiar algunas propiedades agregándole un elemento llamado aditivo. Un aditivo es un material diferente a los normales en la composición del concreto, es decir es un material que se agrega inmediatamente antes, después o durante la realización de la mezcla con el propósito de mejorar las propiedades del concreto, tales como resistencia , manejabilidad , fraguado , durabilidad , etc. En la actualidad, muchos de estos productos existen en el mercado, y los hay en estado líquido y sólido, en polvo y pasta. Aunque sus efectos están descritos por los fabricantes, cada uno de ellos deberá verificarse cuidadosamente antes de usarse el producto, pues sus cualidades están aún por definirse.

a. En estado fresco

- Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua.

- Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad. - Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla. - Crear una ligera expansión. - Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación. - Reducir la segregación. - Facilitar el bombeo. - Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

b. En estado endurecido

- Desarrollo inicial de resistencia. - Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. - Incrementar la durabilidad del concreto. - Disminuir el flujo capilar del agua. - Disminuir la permeabilidad de los líquidos. - Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. - Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.


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CAPÍTULO IV

ELABORACION DEL CONCRETO

Todo ingeniero involucrado en la construcción de estructuras de concreto sea una prensa, un rascacielos, una carretera o un puente debe de diseñar su mescla de concreto. A diferencia del acero, no se puede seleccionar en un catálogo de proveedores. Podemos entonces definir al concreto actual como una piedra artificial integrada por cemento portland, agregados,

agua y aire, de estos componentes se tenía la hipótesis de que el cemento era la parte activa que reacciona con el agua, utilizando los agregados como material de relleno con el carácter de inerte, aportaciones importantes han puesto en evidencia que los agregados participan activamente en la vida del concreto lo que desmiente la idea que se guardó por mucho tiempo. Con una idea muy general se puede hablar de los integrantes de concreto se encuentran distribuidos tomando como base su peso en los porcentajes siguientes: pasta (cemento + agua) de un 23% a un 25 %, agregados (grava y arena) de un 73% a 75% y aire atrapado 2%.

4.1 Mezclado Proceso por el cual se convierte el agua, el cemento y los agregados en una pasta homogénea. Hay dos tipos de mezclado, el manual y el mecánico; el primero solo se recomienda para obras muy pequeñas. El mezclado mecánico se realiza en mezcladoras. Para realizar un buen concreto existen nueve etapas: etapa 1, materiales; etapa 2, proporciona miento; etapa 3, dosificación; etapa 4, mezclado; etapa 5, transporte; etapa 6, vaciado; etapa 7, compactación o vibrado; etapa 8, acabado; etapa 9, curado. En este caso explicaremos la etapa del mezclado ya que es la etapa más importante para obtener un buen concreto. Antes de diseñar una mezcla de concreto se debe conocer:

El asentamiento requerido. La resistencia estructural, para el cual se va a diseñar el concreto. Las propiedades y características de los agregados, para lo cual se deben realizar los

ensayos como: granulometría, pesos unitarios sueltos y compactos, pesos específicos saturados y superficialmente secos, absorciones, etc.

El espaciamiento del acero de refuerzo. La menor dimensión de formaleta. Espesores de las losas. Característica de la obra, en cuanto al proceso del concreto, mezclado, transporte y

curado. Condiciones ambientales del trabajo. Control de calidad, etc.

AIRE

PASTA

AGREGADOS


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Por siguiente, para producir concreto que pueda ser colocado fácilmente al menor costo. El concreto debe ser trabajable y cohesivo cuando está fresco. Una vez fraguado endurece para dar un concreto resistente y durable. El diseño de la mezcla debe considerar el medio ambiente en el que estará el concreto; es decir, exposición al agua de mar, a tránsito vehicular, peatonal, climas extremos de calor o frio, etc. Es decir el concreto que se produce debe mantener una calidad que resista y sea compacto frente al ambiente. Para concretos que van a estar expuestos a la acción del agua. Las sustancias químicas más agresivas con el concreto, son: los sulfatos y los ácidos. Los sulfatos reaccionan con el aluminio tricálcico del cemento que producen expansiones que agrietan el concreto; y los ácidos reaccionan con el Ca(OH)2(Hidróxido de calcio). Para evitar el deterioro del concreto por acción del medio ambiente es necesario:

Construir concretos impermeables, empleando una relación agua – cemento adecuada.

Diseñar la estructura para que tenga una geometría tal que reduzca al mínimo la captación de agua y que adicionalmente disponga de un buen drenaje.

Recubrir el acero de refuerzo con adecuando espesor, ya que al corroerse el acero induce problemas al concreto que lo llevan a su destrucción.

No utilizar aceleran tés en los lugares no recomendados para ello.

Dentro de las patologías que disminuyen la durabilidad del concreto, podemos citar dos especialmente:

1) La carbonatación es un fenómeno originado por la reacción del dióxido de carbono (CO2) contenido en la atmosfera y que al penetrar en el concreto poroso encuentra el Hidróxido De Calcio (Ca(OH)2) contenido en el concreto. Esta reacción disminuye el PH. Hoy en día la lluvia acida y el incremento del tráfico favorecen a la carbonatación.

2) Los Iones Sulfato (SO3), suministrados por aguas residuales, o aguas subterráneas o los suelos, lo que se considera ataque eterno, y los aportados por algunos materiales contribuyente del cemento, ataque interno, reaccionan con el aluminato tricálcico del cemento, produciendo ETRINGITA, que es una solución expansiva, aumentando así el volumen y originando una rotura de la matriz, lo que conduce a pérdida de la resistencia

Por otro lado para evitar las patologías que influyen en el concreto existen 4 variables que se consideran al hacer una mezcla de concreto son: la relación agua/cemento, el contenido de cemento (relación cemento-agregado), la distribución granulométrica de los agregados, y la consistencia de la mezcla fresca (deben obtenerse consistencias que garanticen entre 80mm y 120mm, en la prueba del cono).

Para manipular una buena inversión económica y exactitud a nivel nacional, es común la práctica de dosificar por volumen. Esto se logra empleando un cajón de madera de dimensiones tales que en el quepa el contenido de un saco de cemento. Se recomienda uno en el que se acomode un saco de 50 kg (cajón de 34cm x 34cm x 34cm). Tanto la piedra como la arena se miden usando este cajón. Sin embargo la recomendación se


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hace para agregados secos. La arena según el contenido de humedad, aumenta su volumen hasta 1.4 veces de su equivalente seco.

Otra opción es la dosificación con cubeta (un balde de 19 litros 5 galones); en este caso, un saco de cemento de 50 kg equivale a 2cubeta. Con esta medida también puede dosificarse por volumen. Por otro lado la secuencia de operaciones para realizar y obtener un buen concreto debe ser la siguiente: las cantidades correctas de cemento, agregado, agua y posiblemente aditivo para mezcla, se introducen y resuelven en la mezcladora de concreto. Se produce así concreto fresco: “el concreto es una mezcla de cemento, agua, agregados grueso y fino, y aditivos” Para realizar una buena mezcla y por consiguiente un buen concreto. Utilizamos tres tipos de agregados (arena, cemento, piedras) además del agua y aditivos. Como también el uso de las granulometrías de la arena y del agregado grueso. Se basa a que para obtener un buen concreto es fundamental tener una buena granulometría de la mezcla arena-grava. Una óptima relación de estos agregados proporciona una masa unitaria máxima, obteniendo así una porosidad mínima y por consiguiente una menor cuantía de cemento. Esta se logra combinando la arena y la grava en porcentajes óptimos, obtenidos mediante el método para lograr una granulometría determinada combinando dos materiales. La curva granulométrica que se procura obtener al mezclar los dos materiales, es la conocida como PARÁBOLA DE FULLER.

P 100 Dónde:

P porcentaje de material que pasa por el tamiz de abertura d.

D tamaño máximo del agregado. La gran ventaja de esta curva es su simplicidad, pero para concretos con bajo contenido de cemento, menos de 300 kg/m3 presenta deficiencia en el contenido de arena que puede corregirse aumentando la cantidad. La arena nos sirve para reducir las fisuras que aparecen en la mezcla cuando esta se endurecerse y da volumen. Debe estar limpia y libre de materia extraña; no debe ser muy fina, porque esto le resta fortaleza a la mezcla. Si la arena está demasiado húmeda, debe agregarse menos agua a la mezcla; si por lo contrario está demasiada ceca debe agregarse más agua a la hora de mezclarse. La piedra su tamaño baria desde 6mm y 38mm de diámetro, debe ser dura, limpia y estar libre de materia orgánica. El tamaño depende de la obra en la que se va utilizar. Su forma debe ser la más cubica posible, evitando a las piedras alargadas y planas, tampoco deben ser demasiado

finas. Para paredes, el tamaño debe ser mayor de del espesor de la dimensión menor del

elemento estructural, para lozas el tamaño debe ser del espesor de la loza.


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El cemento trabaja como aglutinante ya que al mezclarse con agua produce una reacción química, que permite que este empiece el proceso de fraguado. Se coloca en la mezcla antes de la arena y después de la piedra. Podemos Calcular las proporciones de los diferentes componentes del concreto. Si ya conocemos las cuantías del cemento y el agua. Pueden determinarse las cantidades de la arena y está compuesto de:

Vc + Var + Vp + Vag + V (aire) 1 Dónde: Vc: volumen de las partículas del cemento en m3/m3. Var: volumen de las partículas de arena en m3/m3. Vp: volumen de las partículas de grava en m3/m3. Vag: volumen de agua en 1/m3. V (aire): volumen del aire incluyendo dentro de la masa del concreto en m3/m3, el cual tiene un valor de 1.5% de volumen total, cuando no se usan aditivos inclusores de aire

V (ar + p) = 1- (Vc + Vag + V (aire)).

V (ar + p) = 1- ( + Vag + V (aire))

Dónde: Mc = masa del cemento en kg/m3. dc = densidad de las partículas de cemento en kg/m3. También debemos preguntarnos como podemos ajustar la humedad de los agregados. Primero debe tenerse en cuenta la humedad de los agregados para pesarlos correctamente. Generalmente los agregados están húmedos y a su peso seco debe sumarse el peso de agua que contienen, tanto absorbida como superficial. El agua que va agregarse a la mezcla debe reducirse o aumentarse en una cantidad igual a la humedad libre de los agregados, esto es, la humedad natural menos la absorción. Para poder hacer esto, es necesario tomar la humedad natural de los agregados antes de hacer la mezcla de prueba, para lo cual deben pesarse húmedos, dejarlos en el horno hasta que tengan peso constante y pesarlos secos. Los aditivos son productos generalmente líquidos que se adicionan durante el proceso de mezclado existen de muchos tipos, y su objetivo es mejorar una o barias propiedades del concreto. Tenemos los que se aplican durante el proceso de mezclado y que sirven para mejorar la manipulación y colado de la mezcla. Mientras que otros trabajan en la etapa de endurecimiento, ya que funcionan para acelerar o retardar este proceso. Por ultimo están los que funcionan cuando el concreto ya está endurecido, por ejemplo los colorantes o los impermeables. Como también, inclusores de aire, fluidizantes, retardantes del fraguado, acelerantes de la resistencia, etc. El uso de aditivos, no podrá considerarse como sustituto de una práctica correcta de mezclado y colocación del concreto. Por otro lado el agua da plasticidad a la mezcla para que sea manipulable y provoca la reacción química que produce el fraguado. La relación agua cemento requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino también por los factores como durabilidad y propiedades para el acabado.


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A la curva debe entrarse con la resistencia esperada a los 28 días. Para condiciones severas de exposición, la relación agua-cemento deberá mantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor más alto. Es necesario hacer hincapié que al escoger la relación de agua-cemento, deberá hacerse con sumo cuidado, por cuanto de esto depende no solo la resistencia de la mezcla sino también la economía. Como Calculamos el contenido de cemento: La cantidad de cemento (C) en kilogramo por unidad de volumen de concreto se obtiene de dividir el contenido de agua (A) entre la relación agua – cemento.

Por otro lado los pasos para realizar una buena mezcla ya sea obra pequeña o mediana los pasos para un buen concreto es: El concreto se debe mezclar en una mezcladora de eje inclinado, para que los materiales no se contaminen. Primero se coloca, un aproximado del 10% de la cantidad del agua necesaria para el mezclado, seguida de la piedra el cemento y la arena, si es posible se debe adicionar el resto del agua al mismo tiempo que los materiales. El agua debe estar limpia. Se debe calcular la cantidad de agua de manera que no quede con poca resistencia o por lo contrario poco manipulable. El tiempo de mezclado es de aproximadamente un minuto y medio (90 segundos); se cuanta desde el momento que se incorpora los materiales a la máquina; No debe excederse el tiempo de mezclado porque el agua puede evaporarse ocasionando que se trituren los agregados más gruesos o separar los componentes de la mezcla. Una vez hecha la mezcla se le lleva para el relleno, pero a la hora de transportarla no debe sufrir mucho movimiento por que el concreto puede que se segregue. A la hora de agregar el concreto al encofrado debe rellenarse de forma vertical sin dejar espacios. Siguiendo así la etapa 7, 8,9. Las propiedades de la mezcla fresca del concreto dura entre una o tres horas, tiempo que permite su traslado al lugar de colocación, el llenado de los moldes y su compactación. La segregación, los huecos, la falta de envoltura de las armaduras se evitan con la trabajabilidad de la mezcla conseguida mediante una adecuada dosificación y un tamaño máximo del agregado grueso para cada elemento estructural a llenar, teniendo en cuenta que se necesita mayor trabajabilidad en vigas y columnas y menor trabajabilidad en losas y bases. Por otro lado las mezclas endurecidas, como la hidratación de la pasta cementicia no es instantánea, el comportamiento del cemento va variando a lo largo del tiempo, incrementando su resistencia, cambiando volumétricamente bajo la acción de la temperatura, la humedad y las cargas de larga duración (fluencia lenta).


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4.2 Tipos de mezcladoras

Existen muchas variedades según su capacidad y el modo de mezclar, considerado este último parámetro hay dos tipos principales, las de mezclado por gravedad y las de mezclado forzado. Las primeras son los equipos que más se usan en todas sus variedades: fijas o basculantes, de eje horizontal o inclinado, descarga por volteo o por marcha reversible, tambor o aspas fijas o giratorias. Se acostumbra designarlas por su capacidad de 310 litros de concreto. Es conveniente operar estas mezcladoras lo más cerca posible de su capacidad nominal, porque su eficiencia se reduce al trabajarlas con poca o demasiada carga. Las mezcladoras de mezcla forzada suelen denominarse de turbina y se emplean normalmente en la producción de concretos secos; son muy usados en la industria de los prefabricados. Antes de iniciar el mezclado se recomienda preparar primero una revoltura de desecho, o incrementar en la primera mezcladora la cantidad de cemento en un 10% para evitar que la primera mezcla resulte muy llena de grava, porque el mortero se queda adherido a la pared de la mezcladora. 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 máquinas 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 máquinas se puede distinguir dos tipos de mezcladoras:

a. Mezcladoras de eje inclinado

Mezcladoras 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.


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b. Mezcladoras de eje horizontal

El 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. 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.

c. Mezcladoras de eje vertical

Estas se caracterizan por su recipiente estático, de forma cilíndrica, la cual gira en un eje vertical situado en el centro del recipiente con paletas que giran mezclando las materias primas. Generalmente en su mayoría poseen una abertura, la cual sirve para descargar el concreto listo para su uso posterior. Son muy recomendables para situaciones en las que se trata de grandes volúmenes de

concreto. Estos tipos de mezcladoras en las cuales el recipiente es estacionario y el desplazamiento de los materiales se logra mediante la rotación simple o múltiple de dispositivos mezcladores internos.

d. Mezcladoras planetarias

La mezcladora planetaria de contracorriente es especialmente adecuada para su utilización en centrales de componentes de prefabricados con sistemas de distribución de concreto. El bastidor de la mezcladora es una estructura robusta de acero. Las placas en el fondo de la mezcladora, las palas de mezclado y el rascador son todas piezas intercambiables, que son fabricadas de acero. Hay dos compuertas de servicio en la cubierta de la mezcladora, y una puerta deservicio en el lateral para una fácil limpieza y mantenimiento. Es importante que tengamos en cuenta que al realizar mezcla del concreto en este tipo de mezcladoras se debe tener especial cuando se realicen las cargas, ya que no puede quedar material en el tambor; también se debe ser cuidadoso al descargar el material para que no se produzca una segregación o incluso que quede en el interior de la mezcladora. El tiempo de mezclado debe ser el justo, ya que si es insuficiente la composición de las raciones que lleva la

http://ar.all.biz/img/ar/catalog/41050.jp

http://www.maquinariadesegundamano.com/Amasadora_Hormigon_TEKA_750_litros_Eje_vertical__informacion__17762-10.as


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mezcla puede ser no uniforme, lo cual es un gran inconveniente, en especial si con la misma carga se alimentan varios lotes de concreto. Si el tiempo de mezclado es excesivo, el tamaño de la materia gruesa puede reducirse mucho por lo que pierde parte de su efectividad para el correcto funcionamiento del tambor de estas mezcladoras. En general, el tiempo de mezclado es de entre 10 y 15 minutos. Con respecto a las Mezcladoras de concreto sabemos que el ruido puede ser muy molesto y aunque parezca increíble, estas molestias pueden transformarse en graves afecciones en el caso que la exposición a estas mezcladoras sea prolongada. Algunos ejemplos son tensión, aumento de las pulsaciones, tensión muscular, pérdida de la visión o modificación del ritmo respiratorio. En caso de soportar niveles superiores a 90 decibeles que es equivalente al sonido de un taladro, se puede llegar a padecer una sordera irreversible. Esto también puede ocasionar algunas alteraciones en el ritmo cardíaco, hipertensión arterial, excitabilidad vascular y hasta riesgos coronarios. Con respecto al aparato digestivo de puede producir un incremento de la enfermedad gastroduodenal por la dificultad durante el descanso. De todas maneras los casos de estas afecciones son escasos.

4.3 Duración del mezclado El tiempo de mezclado debe ser el minimo necesario para que la mezcla alcance homogeneidad y depende de la capacidad nominal del equipo. El tiempo de mezclado se cuenta a partir del momento en que todos los matriales se escuentran dentro de la mezcladora. El tiempo de mezclado, varia según el tipo de mezcladora y no es el tiempo empleado, sino el numero de revoluciones de la mezclarora el que marca el criterio a seguir para un mezclado eficiente del concreto. Como existe una velocidad de rotacion recomendada por el fabricante, el numero de revoluciones y el tiempo de mezclado son independientes. Cuando no existen especificaciones dadas por el fabricante el tiempo de mezclado para mezcladora con una capacidad de 0.76 m3 ó menos es de un minuto. Para mezcladoras de mayor capacidad adicional. Si solo se da la velocidad de la mezcladora, el tiempo de mezclado se puede calcular como el necesario para que el tambor complete veite revoluciones. Tiempos de mezclado prolongados despues de haber obtenido la homogeniedad de la mezcla pueden ser peligrosos, por que pueden reducir la trabajabilidad por perdida de agua por evaporacion; desintegracion parcial del agregado po el proceso de continua abrasion a que es sometido, cuya consecuencia, es un exceso de finos en la mezcla. Es decir que el tiempo requerido para producir de manera continua una mezcla homogénea es una característica de cada tipo de mezcladora. Este valor, generalmente garantizado por el fabricante, puede sufrir variaciones según la trabajabilidad de la mezcla. La duración del

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=MEZCLADORAS+DE+EJE+PLANETARIAS&source=images&cd=&cad=rja&docid=AJqzk7iI8Mb6RM&tbnid=vO2i0l_LwEWAsM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.rapidinternational.com/es/productos/gama-des-mezcladoras/mezcladora-planetaria&ei=vNarUbu7KpC40AG32YCwBw&psig=AFQjCNE5QB4pAu5RAnORJfRRnGykPHcYcg&ust=13703024965864


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mezclado se establece a partir del instante en que los componentes del concreto, incluyendo el agua, se introducen en la cuba, hasta la descarga de la misma. Los factores intrínsecos que modifican los requerimientos del amasado son:

El tipo y tamaño del agregado. La cantidad de agua de mezcla. El porcentaje de finos de la arena.

En la práctica, la duración del mezclado se puede expresar ya sea en minutos o por el número de vueltas que debe realizar el tambor para producir una mezcla homogénea. En el cuadro siguiente se dan los tiempos mínimos de mezcla, según la capacidad de la mezcladora, recomendados por BUREAU OF RECLAMATION Y EL ASTM.

TIEMPO MÍNIMO DE MEZCLADO

CAPACIDAD DE MEZCLADORA TIEMPO (EN MINUTOS)

Yarda cubica m3 Bureau Of Reclamation ASTM

1 0.75 … 1

2 1.5 1 1

3 2.3 2 1

4 3 2

2

Existe la tendencia a reducir el tiempo de mezclado para incrementar el rendimiento de la mezcladora. Para cada tipo de mezcladora existe una relación entre el tiempo de mezclado y la uniformidad de la mezcla proyectada.

Tiempos de mezclado inferiores al minuto y medio, producen concretos de características variables. Sin embargo, a partir de los dos minutos, no se obtiene un mejoramiento de la mezcla. La resistencia es menos afectada por el tiempo de mezclado, especialmente luego de los dos minutos. Es posible encontrar modernas mezcladoras de gran tamaño que producen concretos de buena calidad con tiempo de 1 a 1 ½ minutos. Las mezcladoras denominadas de alta velocidad son aquellas en las que el tiempo de mezclado puede ser inclusive inferior a 1 minuto.


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4.4 Control de la mezcla Al poner en servicio una mezcladora, cuando se considere necesario constatar su estado o verificar el tiempo conveniente de mezcla, es recomendable efectuar una prueba de eficiencia. El ASTM ha establecido un procedimiento de evaluación en la norma de concreto premezclado, que puede considerarse exigente y que establece lo siguiente: De dos muestras que representen el concreto producido se establece la diferencia de los resultados de ensayos determinados que no deben exceder de las siguientes tolerancias: 1. Peso por metro cúbico, calculado en base a concreto libre de aire: 1,6 MPa (16 kg/cm2), 2. Contenido de aire, porcentaje por volumen de concreto: 1,0%. 3. Asentamiento:

Si el asentamiento promedio es de 10 cm, (4″) o menos: 2,5 cm. (1,0″). Si el asentamiento es de 10 cm. a 12 cm. (4″ a 6″): 3,8 cm. (1.5″).

4. Contenido de agregado grueso, porción en peso de cada muestra retenida en un tamiz 4,76 mm. (Nº 4), en porcentaje: 6,0%, 5. Masa unitaria de mortero libre de aire, basado en el promedio de todas las muestras comparativas ensayadas, en porcentaje: 1,6%. 6. Resistencia promedio a la compresión a los 7 días para cada muestra, basado en la resistencia promedio de todas las probetas, en porcentajes; 7,5%. El concreto es una mezcla endurecida de materiales heterogéneos que está sujeta a la acción de muchas variables, dependientes de los materiales que lo constituyen y de los métodos seguidos durante los procesos de diseño: dosificación, mezclado, transporte, colocación, compactación, acabado, y curado. Sin embargo, las propiedades y características del concreto en estado plástico como endurecido, son predecibles a pesar de su heterogeneidad, mediante una adecuada selección y combinación de sus componentes y de un buen control de calidad. Un concreto será de buena calidad cuando cumpla las especificaciones para las cuales fue diseñado. Esto se logra si las técnicas y los materiales empleados para producirlo son de buena calidad. Una calidad deficiente en el concreto que se utiliza representa un riesgo para la estabilidad de la obra. El control de calidad del concreto al igual que el de cualquier producto se basa en tres actividades:

control de materias primas. supervisión del proceso completo de fabricación. verificación total del producto terminado.

En el concreto se requiere de un tiempo después de concluido el proceso para que el producto pueda considerarse terminado, lo que es un inconveniente porque en el lapso de espera correspondiente al período de endurecimiento y adquisición de propiedades, la construcción continua y los datos que se obtienen de la calidad del concreto son extemporáneos para su oportuna aplicación. Lo anterior, indica que el control de calidad del concreto fresco cobra cada día más aplicación, porque se puede mejorar la uniformidad del concreto en su elaboración, verificando y ajustando las proporciones de sus componentes. Las pruebas que más se utilizan en el control de calidad del concreto fresco son: asentamiento, peso unitario y contenido de aire. En el concreto endurecido la resistencia a la compresión es el parámetro principal para controlar la calidad del concreto, pero existen otros parámetros igualmente válidos, como: la resistencia a la flexión y la relación agua-cemento.


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Para determinar la resistencia a la compresión del concreto puesto en obra, se elaboran cilindros testigos según la Norma NTC Nº 550, cilindros se elaboran tomando el concreto fresco que se va a vaciar en diferentes partes de la obra y se ensayan a diferentes edades según el uso determinado que se les quiera dar. La toma de cilindros testigos y la posterior determinación de su resistencia persigue algunos de los siguientes fines: 1. comprobar la dosificación de la mezcla diseñada, para saber si cumple con la resistencia especificada. 2. controlar la calidad.

2.1ensayos de aceptación del concreto. 2.2control interno de producción.

Los ensayos de aceptación son realizados por la interventoría; estos cilindros son elaborados, curados y ensayados bajo condiciones normales de laboratorios sumergidos en agua con cal y ensayados a los 28 días. Los cilindros para el control interno de producción son ensayados a edades tempranas con curado acelerado de 24 horas según Norma NTC Nº 1513, o a la edad de siete días curados en las mismas condiciones del concreto de la estructura. Los cilindros para el control interno de producción persiguen dos objetivos: 1. determinar a edades tempranas la resistencia del concreto puesto en obra; 2. determinar el tiempo, necesario para quitar los encofrados o la formaleta, o ponerse en servicio la estructura. Existe gran variación en el resultado de las resistencias de los cilindros testigos, lo que obedece a factores como: la variación en las características del concreto producido, que puede ser debida a los cambios en los agregados, o en la dosificación, etc. A variaciones inherentes a la prueba de los cilindros.

4.5 Transporte del concreto El transporte del concreto desde la mezcladora hasta el lugar de colocacion debe ser:

Rapido, para evitar que se seque y pierda concistencia antes de ser colocado. Eficaz, para evitar que se produzca segregacion y perdida de mortero o lechada. Los medios de transporte que se emplean con mayor frecuencia son: Carretillas y vagonetas para movilizar volumenes pequeños de concreto en distancias

cortas.

Para lograr la eficiencia con este medio de transporte es necesario habilitar vias de acceso, usar vagonetas con llantas de goma.


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DOSIFICACION Y MEZCLADO Mezclado Estacionario Las mezcladoras estacionarias funcionan mezclado en obra como las mezcladoras en central de concreto premezclado. Usadas para el mezclado completo o para mezclado corto Exiaten tipos de mezcladoras que funcionan hasta 9 m3. La Basculante o fijo: De tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta El tiempo para el mezclado completo es mínimo 1 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 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 Camión

Se mezcla de 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

Camión No Agitador

Usado para transportar concreto en distancias cortas sobre pavimentos lisos. Sus ventajas se aplican el costo de capital del equipo no agitador es menor que el de los camiones agitadores o mezcladores. Y los puntos a fijarse es 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.


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TRANSPORTE Carretillas Manuales y Motorizadas: Usadas para transporte corto y plano en todos los tipos de obra, especialmente donde la accesibilidad al área de trabajo es restricta, las ventajas son versátiles, ideales en interiores y en obras donde las condiciones de colocación están cambiando constantemente. Los puntos a fijarse ya sea lentas y de trabajo intensivo. Bandas transportadoras: usadas para transportar horizontalmente el concreto o a niveles más abajo o más arriba. Las ventajas son: un alcance ajustable, desviador viajero y velocidad variable. Los puntos a fijarse son necesarios arreglos en los extremos de descarga para prevenir la segregación y para no dejar mortero en la banda de regreso. En climas adversos (calurosos y ventosos) las bandas largas necesitan de cubiertas. Por otro lado la banda transportadora montada sobre camión mezclador es usada para transportar el concreto a un nivel inferior, al mismo nivel o a un nivel más alto. Las ventajas es que los equipos llegan con el concreto. Tienen alcance ajustable y velocidad variable. Y los puntos a fijarse son necesarios arreglos en las extremidades de descarga para prevenirse la segregación y para no dejar mortero en la banda de regreso.

BACHA (BALDES O CUBO)

Usados con: grúas, cable vías y helicópteros. Ventajas: Permite el aprovechamiento total de la versatilidad de las grúas, cable vías y helicópteros. Descarga limpia. Gran variedad de capacidades. Puntos a fijarse: Escoja la capacidad del cubo de acuerdo con el tamaño de la mezcla y la capacidad del equipo de colocación. Se debe controlar la descarga.

GRÚA Y BACHA

Usados para: trabajo arriba del nivel del terreno. Ventajas: Pueden manejar concreto, refuerzo de acero, cimbra y artículos secos en puentes y edificios con estructura de concreto. Puntos a fijarse: Tiene uno sólo gancho. Se hace necesario una planeación cuidadosa entre de su operación para mantener la grúa ocupada.

BOMBAS

Usadas para: transportar concreto directamente desde el punto de descarga del camión hacia la cimbra (encofrado). Ventajas: La tubería ocupa poco espacio y se la puede extender fácilmente. La descarga es continua. Puntos a fijarse: Se hace necesario un suministro de concreto fresco constante con consistencia media y sin la tendencia a segregarse.


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4.6 Compactación del concreto La compactación del concreto es la operación mediante la cual se dota a la mezcla de la densidad adecuada, de acuerdo con la dosificación del concreto. El vertido del concreto en los encofrados, durante el proceso de colocación no proporciona, en contra de lo que pudiera pensarse, una adecuada compactación del concreto; por ello se hace necesaria la utilización de medios de compactación adecuados a la consistencia de la mezcla, tales como:

a) Vibración mecánica interna. Por ejemplo: utilización de vibradores de aguja. b) Vibración mecánica externa. Por ejemplo: utilización de vibradores que se colocan por

fuera de la formaleta y una fuerza excéntrica provoca la vibración del elemento estructural.

c) Envarillado. En el proceso de compactación hay que evitar:

1) Un exceso de compactación de la mezcla. Con ello se evita la segregación del agregado grueso que, en el caso de concretos normales, se depositaria en el fondo del encofrado, y en el caso de concretos ligeros, ascendería a la superficie.

2) Una compactación insuficiente. Con ello se evita la formación de “hormigueros” en la mezcla y en la superficie de las piezas que estén contacto con el encofrado.

Y para terminar con un buen concreto encofrado y con una buena compactación es necesaria una vibración adecuada.

VIBRACIÓN

La vibración, interna o externa, es el método más utilizado para la consolidación del concreto. Cuando se hace vibrar el concreto, la fricción interna entre las partículas del agregado se destruye temporalmente y el concreto se comporta como un líquido. El concreto se acomoda en los encofrados, bajo la acción de la gravedad, y los vacíos grandes de aire atrapado suben hacia las superficies más fácilmente. La fricción interna se restablece cuando la vibración se interrumpe. Para consolidar el concreto en muros, columnas, vigas y losas, se utilizan vibradores internos o de inmersión. Es importante utilizarlos adecuadamente para obtener los mejores resultados. Los vibradores no se deben utilizarse para mover el concreto horizontalmente, pues pueden causar segregación. Siempre que

sea posible, el vibrador debe bajarse verticalmente en el concreto, con espaciamientos regulares, bajo la acción de la gravedad. Debe penetrar hasta el fondo de la capa que se esté colocando y, por lo menos, hasta 150 mm (6pulg.) dentro de cualquier capa colocada anteriormente. La altura de la capa debe de ser aproximadamente de la longitud de la cabeza del vibrador o, generalmente, no superior a 500 mm (20pulg.), en encofrados regulares. En losas delgadas, sebe insertarse el vibrador inclinado u horizontalmente, a fin de que se mantenga su cabeza completamente inmersa. Sin embargo, no debe arrastrarse el vibrador, de forma aleatoria, en la losa. En losas sobre el terreno, el vibrador no debe entrar en contacto con la subrasante.


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CAPÍTULO V

PRUEBAS Y ENSAYOS DE CONCRETO

Desde luego, no es suficiente saber cómo seleccionar y especificar una mezcla de concreto, de tal forma que se pueda contar con ciertas propiedades, sino que también es necesario garantizarlas. El método básico para verificar que el concreto cumple con las especificaciones requeridas es probar su resistencia usando cubos o cilindros hechos con muestras de concreto fresco, incluso antes de que sea colado, pero, desafortunadamente, estas pruebas son muy complejas e inadecuadas para el lugar de trabajo. Consecuentemente, la resistencia de un concreto endurecido tiene que ser determinada pero, para entonces, pudo haberse colocado una cantidad considerable de concreto sospechoso. Para compensar esta desventaja, en ocasiones se usan pruebas de resistencia acelerada, como una base para determinar la docilidad del concreto. Cabe destacar que la no docilidad de sólo un espécimen de prueba, o aun de un grupo, no significa necesariamente que el concreto con el cual se hayan hecho los especímenes de prueba sea inferior al especificado; por tanto, el ingeniero debe investigar el concreto. Esto puede ser la forma de pruebas no destructivas en el concreto en la estructura o tomando corazones de prueba para evaluar la resistencia.

5.1 Ensayos del concreto fresco

a. Consistencia del concreto fresco: Asentamiento o cono de Abrams

Los ensayos de consistencia del concreto se efectuarán siguiendo las recomendaciones de la Norma ASTM C 143 o NTP 339.035 y en los plazos indicados en las especificaciones de obra; siempre que la Supervisión considere conveniente; y tan frecuentemente como se considere necesario para propósitos de control y aceptación del concreto. La medida de la consistencia de un concreto fresco por medio del cono de Abrams es un ensayo muy sencillo de realizar en obra, no requiriendo equipo costoso ni personal especializado y proporcionando resultados satisfactorios, razones que han hecho que este ensayo sea universalmente empleado aunque con ligeras variantes de unos países a otros. En este ensayo el concreto se coloca en un molde metálico troncocónico de 30 cm de altura y de 10 y 20 cm de diámetro, superior e inferior respectivamente.


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Llenado. La cantidad de concreto necesaria para efectuar este ensayo no será inferior a 8 litros. Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos sólo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa. El operador se sitúa sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado. Se llena el molde en tres capas y se apisona cada capa con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidas uniformemente. La capa inferior se llena hasta aproximadamente 1/3 del volumen total y la capa media hasta aproximadamente 2/3 del volumen total del elemento, es importante recalcar que no se debe llenar el cono por alturas, si no por volúmenes. Apisonado Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla-pisón ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla-pisón hasta la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de concreto sobre el borde superior del molde, puesto que los golpes de la varilla normalizada producirán una disminución del volumen por compactación. Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el concreto derramado en la zona adyacente al molde. Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza se carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres y se levanta en dirección vertical sin perturbar el concreto en un tiempo de 5 +/- 2 segundos. Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de 2.5 minutos. Medición del asentamiento. Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del concreto moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original. De esta manera, la medida del asiento permite determinar principalmente la fluidez y la forma de derrumbamiento para apreciar la consistencia del concreto.


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b. Contenido de aire

Los ensayos de contenido de aire del concreto fresco se realizarán únicamente en los concretos con aire incorporado y con la frecuencia que se dispongan las especificaciones de obra y cuando la Supervisión lo estime conveniente. Los ensayos no deberán ser menores de una vez al día si se observan variaciones importantes en la consistencia de la mezcla. Para la determinación del contenido de aire de una mezcla de concreto podrá utilizarse alternativamente los Norma ASTM C 231 (Método de Presión); ASTM C 173 (Método Volumétrico), o ASTM C 138 (Método Gravimétrico), o las correspondientes normas NTP 339.081; o 339.046. La variación aceptable en el contenido de aire será de 1% para concretos de peso normal. Si el contenido de aire no cumple con los requisitos de las especificaciones de obre, dentro de los límites de variación indicado, deberá realizarse mediante un nuevo ensayo de comprobación con otra porción de la misma mezcla de concreto. Muestra de ensayo El tamaño de la muestra de concreto fresco será superior a 30 litros y su extracción se realizará de acuerdo a lo establecido en la norma NCH 171. - Colocación y compactación de la muestra. Llenar el recipiente con la muestra de concreto según el método de compactación que se aplique. Apisonado Se aplica cuando la docilidad es mayor a 5 cm de asentamiento. - Colocar el concreto en tres capas de igual volumen. - Apisonar cada capa con 25 golpes de pisón distribuidos en toda el área. La capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y las capas superiores se apisonarán de modo que el pisón penetre aproximadamente 3 cm en la capa subyacente. - Después de apisonar, golpear los costados del recipiente 10 a 15 veces con un mazo.


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Vibrado Se aplica este procedimiento a concreto con docilidad máxima de 10 cm de asentamiento. - Llenar en dos capas de igual volumen, vibrando cada capa con una o dos inserciones del vibrador, sin tocar con éste las paredes ni el fondo del recipiente. - La vibración se aplicará hasta que la superficie del concreto tenga una apariencia suave y brillante, retirando lentamente el vibrador. Se evitará la sobrevibración. - Una vez compactada la muestra, se enrasa y alisa la superficie ajustadamente al nivel del borde del recipiente. Medida del contenido de aire - Limpiar los bordes y en especial la goma de sello, colocar la tapa y ajustar herméticamente con las llaves de aprete. - Cerrar las válvulas para aire y abrir las llaves para agua. Mediante una jeringa de goma introducir agua por una de las llaves de agua hasta que fluya por la otra llave. Golpear lateralmente con un mazo para expulsar burbujas de aire atrapadas en el agua introducida. - Bombear aire a la cámara de presión hasta que la aguja del dial llegue a la marca de presión inicial. Reposar algunos segundos para enfriar el aire comprimido. Estabilizar la aguja, mediante bombeos o purga, en la marca de presión inicial. - Cerrar las dos llaves de agua y abrir la válvula de entrada de aire comprimido de la cámara de aire al recipiente. Golpear suavemente los costados del recipiente, como también la tapa del dial para estabilizar la lectura. - Leer con aproximación a 0,1% el contenido de aire registrado en el dial. Antes de abrir la tapa, mantener cerradas las válvulas de aire y abrir las llaves de agua para liberar la presión de aire existente en el recipiente.

c. Ensayos de Temperatura

No hay un método estandarizado para medir la temperatura de concreto fresco. Si las especificaciones de obra fijan los límites para la misma, podrá emplearse termómetros especialmente diseñados para esta finalidad, o calcularse a partir de los ingredientes de la muestra.

5.2 Resistencia a la compresión

La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en megapascales (MPa) en unidades SI. Realización


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• Las cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm) o 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. • El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto. • El registro de la masa de la probeta antes de cabecearla constituye una valiosa información en caso de desacuerdos. • Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre (ASTM C 617) o con almohadillas de neopreno (ASTM C 1231). El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba. • Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 Mpa se permite el uso de las almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo. • No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba. • El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más de 2%, no se debe someter a prueba el cilindro. • Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas (0.05 mm). • Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35 MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. • La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección. ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longituddiámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 0.1 MPa. • El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada.


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• La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida. • El rango entre los cilindros compañeros del mismo conjunto y probados a la misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente. 2 a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensaye en el laboratorio. • Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma muestra de concreto no deberán diferir en más de 13% aproximadamente del promedio de los dos resultados de las pruebas • Una prueba a los tres o siete días puede ayudar a detectar problemas potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas en el laboratorio, pero no constituye el criterio para rechazar el concreto. • La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio que participan en el ensaye del concreto deben estar certificados. • Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para proyectos futuros. • Los reportes se deben remitir lo más pronto posible al productor del concreto, al contratista y al representante del propietario.

5.3 Resistencia a la tensión El concreto se caracteriza por tener una excelente resistencia a la compresión, sin embargo su capacidad a la tensión es tan baja que se le desprecia para propósitos estructurales. La poca capacidad del concreto a la tensión le ayuda a disminuir los agrietamientos que se pueden producir por la influencia de tensiones inducidas por restricciones estructurales, cambios volumétricos u otros fenómenos, generalmente el valor de la capacidad a la tensión se encuentra alrededor del 9% de la capacidad a compresión en concretos de peso y resistencia normal. La capacidad a tensión no se obtiene probando al material en tensión directa, sino se acostumbra a obtenerlo en forma indirecta con pruebas como la Prueba Brasileña, que se puede realizar según la norma ASTM C-496 o su equivalente NMX-C-163 “Tensión por Compresión Diametral”, en la prueba se emplea un cilindro estándar colocándolo en la forma que se aprecia :

La resistencia a la tensión se puede calcular mediante la siguiente fórmula:


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5.4 El martillo de Schmidt Se han hecho muchos intentos de crear pruebas no destructivas, pero muy pocas de ellas han sido realmente exitosas. Un método para el que se ha encontrado aplicación práctica dentro de un campo limitado es la prueba del martillo de rebote, desarrollada por Ernst Schmidt. También se conoce como la prueba de martillo de impacto o Esclerómetro. La prueba está basada en el principio de que el rebote de una masa elástica depende de la dureza de la superficie sobre la que golpea la masa. En la prueba del martillo de rebote, una masa impulsada por un resorte tiene una cantidad fija de energía que se le imprime al extender el resorte hasta una posición determinada; esto se logra presionando el émbolo contra la superficie del concreto que se quiere probar. Al liberarlo, la masa rebota del émbolo que aún está en contacto con el concreto y la distancia recorrida por la masa, expresada como porcentaje de la extensión inicial del resorte, es lo que se llama número de rebote y es señalado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El número de rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la energía almacenada en el resorte y del volumen de la masa.

El martillo tiene que utilizarse sobre una superficie plana, de preferencia cimbrada; por lo tanto, no es posible probar concreto de textura abierta. Las superficies llanadas deben frotarse hasta que queden lisas. Cuando el concreto a prueba no forma parte de una masa mayor, debe sujetarse firmemente, pues los golpes durante la prueba pueden dar como resultado una disminución del número de rebote registrado.


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La prueba es sensible a variaciones locales en el concreto; por ejemplo un partícula grande de agregado inmediatamente debajo del émbolo daría como resultado un número de rebote anormalmente elevado; por el contrario, la presencia de un vacío en el mismo lugar daría un resultado demasiado bajo. Por esta razón, es recomendable tomar 10 o 12 lecturas bien distribuidas en el área puesta a prueba y considerar un valor promedio como representativo del concreto. El error estándar de la media es más elevado que cuando la resistencia se determina mediante la prueba de compresión, pero el ahorro en esfuerzo, tiempo y costo es considerable. El émbolo siempre debe estar en posición normal respecto a la superficie del concreto a prueba, pero la posición del martillo respecto a la vertical afecta el número de rebote. Esto se debe a la acción de la gravedad sobre el recorrido de la masa en el martillo. Así pues, el número de rebote de un piso será menor que el de una viga peraltada, y las superficies inclinadas y verticales rendirán valores intermedios. La prueba determina, en realidad, la dureza de la superficie del concreto y, aunque no existe una relación especial entre la dureza y resistencia del concreto, puede determinarse relaciones empíricas para concretos similares curados de tal manera, que tanto las superficies probadas con el martillo y las regiones centrales, cuya resistencia es lo importante, tengan la misma resistencia. Los cambios que afectan sólo a la superficie del concreto, tales como el grado de saturación en la superficie o la carbonización, serían engañosos en lo que respecta a las propiedades del concreto dentro de la estructura.

El tipo de agregado empleado afecta el número de rebote, por lo que la relación entre el número de rebote y la resistencia deben determinarse experimentalmente para cada concreto utilizado en la obra. Se puede observar, entonces, que la prueba es sólo de naturaleza comparativa, y que las aseveraciones de los fabricantes acerca de que el número de rebote puede convertirse directamente en un valor de la resistencia a la compresión no están justificadas.


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CONCLUCIONES

El concreto constituido por mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua,

agregados y opcionalmente aditivos, desempeña un papel activo, envolviendo

los granos inertes y rellenando los poros que se pueden generar.

Al combinar la cal viva con otros materiales se crea un material

extremadamente duro que se puede utilizar para unir juntos otros materiales.

Características que debe tener un concreto plástico, son: maleabilidad,

segregación, uniformidad, trabajabilidad, cohesividad, contenido de aire,

exudación, tiempo de fraguado, calor de hidratación y peso unitario.

El concreto endurecido, cualidades: resistencia, durabilidad, propiedades

elásticas, cambios de volumen, impermeabilidad, resistencia al desgaste,

resistencia a la cavitación.

El agua de mezclado, debe ser potable; porque las impurezas excesivas en el

agua no solo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del

concreto.


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BIBLIOGRAFIA

González Cuevas y Robles Fernández. 2007. Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. Cuarta Edición. LIMUSA

Merrit, Frederick.1982. Manual del Ingeniero Civil. México. Libros Mc Graw Hill.

Nilson, Arthur y George Winter. Proyecto de Estructuras de Hormigón. Primera Edición. Universidad de Cornell. L. C. URQUHART Y C.E. O´ROURKE

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