INTRODUCCION

El Concreto es el material fundamental con el cual Ingenieros, arquitectos, constructores y trabajadores vinculados con el sector de la construccin, disean y elaboran las obras concebidas para el desarrollo de nuestras ciudades y su infraestructura.

Esta constituidos por diferentes materiales, los cuales debidamente dosificados y mezclados se integran para formar elementos monolticos, que proporcionan resistencia y durabilidad a las estructuras, dependen en su aplicacin y en su evaluacin, de un adecuado conocimiento de sus constituyentes y de sus propiedades fsicas y qumicas, las cuales deben ser estudiadas y analizadas segn los parmetros de control de calidad para cada situacin.

El concreto puede ser definido pues, como la mezcla de un material aglomerante (normalmente en nuestro medio cemento PORTLAND hidrulico), unos agregados inertes, agua y eventualmente aditivos y/o adiciones, que al endurecer forman una masa dura y compacta, la cual despus de cierto tiempo tiene como propiedad fundamental ser capaz de soportar grandes esfuerzos de compresin.

PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO1. DUREZA

Propiedad que depende de la constitucin mineralgica, la estructura y la procedencia del agregado. En la elaboracin de concretos sometidos a elevadas tasas de desgaste por roce o abrasin, como aplicamos en pavimentos o revestimientos de canales, la dureza del agregado grueso es una propiedad decisiva para la seleccin de los materiales.La dureza generalmente se determina indirectamente, por medio de un ensayo denominado desgasten la maquina de los ngeles, el cual se encuentra descrito en la norma NTC 93 y NTC 98. Tambin se puede determinar mediante el ensayo descrito en la norma NTC 183. Pero, los datos que se obtienen, en algunos casos no son suficientes sobre si se pueden emplear o no, por lo cual el ensayo que ms se emplea es el desgaste en la maquina de los ngeles.

2. RESISTENCIA

El agregado grueso, en mayor medida que el fino, va a resultar relacionando con el comportamiento de las resistencias del concreto, por su aporte en tamaos de grano dentro de la masa de la mezcla. En tal sentido una de la posibilidades de ruptura de la masa es por medio del agregado grueso ( las otras son por la pasta y por la interface de contacto entre pasta u agregado). De esta manera, la resistencia de los agregados cobra importancia y se debe buscar que este nunca falle antes que la pasta de cemento endurezca.

3. TENACIDAD

La tenacidad o resistencia a la falla por impacto es una propiedad que depende de la roca de origen y se debe tener en cuenta ya que tiene mucho que ver con el manejo de los agregados, porque si estos son dbiles ante las cargas de impacto, se puede alterar si granulometra y tambin disminuir la calidad del concreto que con ellos se elabore. La manera de medirla se encuentra especificada en la norma BS-8 12.

4. ADHERENCIA

La adherencia depende de la calidad de la pasta de cemento y, en gran medida, del tamao forma, rigidez y textura de las partculas del agregado, especialmente cuando se trata de resistencia a flexin. Hoy en da, no se conoce ningn mtodo que permita medir la buena o mala adherencia de los agregados, pero es claro que aumenta con la rugosidad superficial de las partculas.

LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO

1. Resistencia a la Compresin:

La resistencia mecnica del concreto frecuentemente se identifica con su resistencia a compresin, debido a que por un lado es la propiedad mecnica mas sencilla y practica de determinar y por otro, esta representa la condicin de carga en la que el concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la mayora de las veces los elementos estructurales se disean con el fin de obtener el mayor provecho a esta propiedad.

La resistencia potencial a la compresin suele estimarse con muestras de concreto tanto en estado fresco como en estado endurecido. Los parmetros de realizacin de las pruebas se encuentran determinados en las correspondientes normas con el nimo de reducir al mnimo las variaciones por efecto de forma, tamao, preparacin, curado, velocidad de carga, etc. propias de cada muestra.

La falla bajo la accin de una compresin uniaxial resulta de una falla por tensin de los cristales de cemento o por adherencia en una direccin perpendicular a la carga aplicada; o a un colapso causado por el desarrollo de planos de cortante inclinados. Es posible que la deformacin unitaria ltima sea el criterio de falla, pero el nivel de deformacin varia con la resistencia del concreto, a medida que es mayor la resistencia, la deformacin unitaria ltima es menor.

1.1. Elaboracin y curado de los Especmenes

Los especmenes que se obtienen mediante muestreo del concreto recin elaborado representan las cualidades potenciales del concreto como se produce, y por ello deben ser fabricados y curados en condiciones invariables para que sus resultados puedan ser cotejados con los requisitos de resistencia especificados en la obra.

La norma ASTM C 192 especifica que el llenado del molde debe hacerse en capas de igual espesor, compactadas con varilla o por vibracin segn revenimiento, el curado durante las primeras 24 horas debe hacerse en los moldes protegidos de la evaporacin a 23C, a continuacin se debe hacer la inmersin de los especmenes en agua saturada de cal y dejarlos en estas condiciones hasta el da del ensayo.

1.2. Preparacin y Ensayo de los Especmenes

En la preparacin de los especmenes es de particular importancia el acondicionamiento de las superficies de las cabezas, a travs de las cuales se transmiten las cargas de compresin, a fin de eliminar defectos que puedan producir concentraciones de esfuerzos en el espcimen y hacerlo fallar de manera irregular.

En este aspecto hay dos factores cuya influencia es decisiva y que por ello se reglamentan con precisin: la planicidad de las superficies y su perpendicularidad con el eje del cilindro. El mtodo ASTM C39 establece que, para considerar las aceptables, estas superficies no deben manifestar desviaciones mayores de 0.05mm en una distancia de 152 mm (dimetro del cilindro estndar) al ser confrontada con una regla perfectamente recta en cualquier direccin; y su perpendicularidad con el eje del cilindro no debe diferir mas de 0.5 con respecto al ngulo de 90, lo cual significa una desviacin mxima permisible de 3.2 mm en una distancia de 305 mm que es la altura del cilindro estndar.

El proceso de aplicacin de carga debe efectuarse bajo condiciones reglamentadas para evitar la influencia de los factores cuya variacin puede afectar los resultados. Entre dichos factores se destacan las caractersticas de la mquina de ensaye, las condiciones de humedad del espcimen y la velocidad con que se incrementa la carga; todos los cuales se hallan convenientemente especificados en el mtodo de prueba ASTM C 39 dado la importancia de tales efectos.

2. RESISTENCIA A TENSIN

La resistencia a tensin depende de las resistencias a tensin propias de la pasta de cemento y los agregados, y de la adherencia que se genera entre ambos, la influencia relativa de estos factores puede variar en funcin de los procedimientos que se utilizan para determinar la resistencia del concreto a tensin, que son bsicamente tres y se presentan esquemticamente.

a) Prueba de tensin directa: Por medio del ensayo de especmenes cilndricos o prismticos, sometidos a una fuerza de tensin axial.

b) Prueba de tensin indirecta: Mediante el ensayo de especmenes cilndricos, sujetos a una carga de compresin diametral.

c) Prueba de tensin por flexin en especmenes prismticos (vigas): Los cuales pueden ser ensayados opcionalmente con una carga en el centro del claro, o con dos cargas concentradas iguales aplicadas en los dos tercios del claro.

La determinacin de la resistencia a tensin del concreto puede conducir a resultados diferentes, segn el procedimiento que se utilice para medirla: en condiciones comparables, la prueba de tensin directa produce el valor de resistencia ms bajo y la prueba por flexin el ms alto, quedando en una posicin intermedia la resistencia a tensin determinada por compresin diametral. No ocurre as cuando se trata de evaluar la resistencia a compresin, para cuya determinacin sola se dispone de un procedimiento normalizado, de aceptacin general. Resultados tpicos de pruebas a tensin para varias relaciones agua cemento.

2.1. Resistencia a la Tensin en Flexin

En el ensayo del concreto a tensin por flexin se produce un estado combinado de esfuerzos en la que la resistencia no solo se concentra a la pasta y a la adherencia pasta - agregados, sino que tambin ahora los agregados mismos pasan a desempear un papel importante. Por esta razn es recomendable el uso de agregados triturados de una roca de buena calidad, ya que no solo garantizan una mejor adherencia con la pasta, sino que adems proporcionan una resistencia intrnseca uniforme ante este tipo de solicitaciones.

Para el caso de una carga puntual aplicada en el centro de la luz sobre una viga prismtica de seccin rectangular, la resistencia mxima a la tensin por flexin, en kg/cm.

La resistencia a la tensin por flexin suele arrojar mayores valores que los se obtienen por los mtodos de tensin directa e indirecta. Las razones principales se deben a que en la prueba indirecta ocurre una distribucin no uniforme de esfuerzos en la seccin de falla que restringe la propagacin de las grietas y a que en dicha prueba se manejan una serie de simplificaciones tericas a la hora de calcular el esfuerzo mximo.

3. MODULO DE ELASTICIDAD Y RELACION DE POISSON

El mtodo de prueba para la determinacin del Mdulo de Elasticidad (Mdulo de Young) y de la relacin de Poisson en especmenes cilndricos de concreto, cuando se someten a esfuerzos de compresin longitudinal.

El Mdulo de Elasticidad es la relacin que existe entre el esfuerzo y la deformacin unitaria axial al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresin dentro del comportamiento elstico. Es la pendiente de la secante definida por dos puntos de la curva del esfuerzo-deformacin, dentro de esta zona elstica.

La Relacin de Poisson es la relacin entre las deformaciones transversal y longitudinal al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresin dentro del comportamiento elstico.

Cuando un espcimen de concreto endurecido se somete por primera vez a una carga de compresin axial, que se incrementa progresivamente a velocidad uniforme hasta un valor inferior al de ruptura y despus se retira a la misma velocidad, ocurre lo que se muestra esquemticamente.

En la figura (1) se representa un espcimen cilndrico de dimetro d y altura h, antes de aplicarle la carga; una vez aplicada la carga hasta llegar al valor de P (que produce un esfuerzo inferior al de ruptura) el espcimen manifiesta una deformacin longitudinal bajo carga lc y una deformacin transversal simultanea tc, segn se muestra en la figura (2); despus de retirar completamente la carga, el espcimen no recupera totalmente sus dimensiones originales quedndole una deformacin permanente, tanto en direccin longitudinal lp como en direccin transversal tp, como se hace notar en la figura (3).

Si durante el proceso de carga y descarga se miden las deformaciones parciales () a diferentes niveles de esfuerzo aplicados () se pueden obtener parejas de datos (esfuerzo y deformacin) que al ser representadas en un sistema de ejes ortogonales, con las deformaciones como abscisas y los esfuerzos como ordenadas, producen una grfica.

4. RESISTENCIA A LA ABRASION

La resistencia a la abrasin del hormign es un fenmeno progresivo. Inicialmente la resistencia est muy relacionada con la resistencia a la compresin en la superficie de desgaste, y la mejor forma de juzgar el desgaste de un piso es en base a esta resistencia. a medida que la pasta se desgasta los agregados finos y gruesos quedan expuestos; la abrasin y los impactos provocarn una degradacin adicional relacionada con la resistencia de la adherencia entre la pasta y los agregados y la dureza de los agregados. Ensayos realizados (Scripture, Benedict y Bryant 1953; Witte y Backstrom 1951) y experiencias en obra en general indican que la resistencia a la compresin del hormign es proporcional a su resistencia a la abrasin. Debido a que la abrasin ocurre en la superficie, es crtico maximizar la resistencia superficial. La resistencia se puede incrementar utilizando mezclas para espolvorear en seco y capas de acabado, tcnicas de acabado y procedimientos de curado adecuados. No se debe confiar exclusivamente en los resultados de ensayos de compresin realizados sobre probetas cilndricas, sino que se debera prestar particular atencin a la instalacin y acabado de la superficie del piso (Kettle y Sadegzadeh 1987). Para una mezcla de hormign determinada, la resistencia a la compresin de la superficie se mejora: Evitando la segregacin de los componentes; Eliminando la exudacin; Estableciendo un adecuado cronograma para el acabado; Minimizando la w/c superficial (prohibiendo agregar agua a la superficie para facilitar el acabado); Trabajando la superficie con un frats duro; y Utilizando procedimientos de curado adecuados. Una dosificacin econmica para lograr mayor resistencia a la compresin incluye el uso de una w/c mnima y agregados de tamao adecuado. Se debe considerar la calidad de los agregados en la regin de la superficie (Scripture, Benedict y Bryant 1953; Smith 1958). La vida de servicio de algunos hormigones, como por ejemplo los utilizados en los pisos de depsitos sujetos a abrasin por parte de trfico con ruedas de acero o caucho duro, aumenta considerablemente si se utilizan agregados especialmente fuertes o resistentes. Los agregados especiales se pueden incorporar ya sea utilizando el mtodo de espolvoreado en seco o como parte de una mezcla para una capa de acabado de alta resistencia. Si la abrasin es la principal consideracin de diseo, incorporar agregados de cuarzo, trapa o esmeril de alta calidad y correctamente dosificados junto con el cemento puede aumentar la resistencia al desgaste, mejorando la resistencia a la compresin en la superficie. Para lograr an ms resistencia a la abrasin y prolongar la vida de servicio de la superficie se puede optar por utilizar una mezcla de agregados metlicos y cemento. El uso de pisos de dos capas con una capa de acabado de alta resistencia generalmente se limita a los pisos en los cuales tanto la abrasin como los impactos provocan efectos destructivos en la superficie. Aunque proveen una excelente resistencia a la abrasin, los pisos de dos capas son en general ms costosos y su uso solamente se justifica cuando es necesario tener en cuenta los impactos. Se puede lograr mayor resistencia a los impactos utilizando una capa de acabado que contenga cemento prtland y agregados metlicos. El curado es uno de los elementos clave para lograr una superficie transitable satisfactoria (Prior 1966; ACi 302.1R; ACI 308). Debido a que la regin superficial es la parte afectada por el trfico, es muy importante lograr la mxima resistencia en la superficie. Esto se logra en parte con una adecuada planificacin del cronograma de acabado, fratasado manual y un curado adecuado.