materiales y ensayos concretos

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EL CONCRETO EL CONCRETO Material (piedra artificial) formado por la mezcla en cantidades adecuadas y precisas de cemento, agua, arena y piedra , con la posible presencia de otros elementos en mínimas proporciones (aditivos químicos, aire incorporado 0,2%-0,5% de la mezcla) utilizando la tecnología y controles apropiados. Tipos 1. Concreto simple Cemento mas agua, mas arena, mas piedra Pasta Agregados finos y gruesos Agua 23 % en peso 70-80% del volumen Peso: 2.400 Kg/m3

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Practicas de Laboratorio

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  • EL CONCRETOEL CONCRETOMaterial (piedra artificial) formado por la mezcla en cantidades adecuadas y precisas de cemento, agua, arena y piedra, con la posible presencia de otros elementos en mnimas proporciones (aditivos qumicos, aire incorporado 0,2%-0,5% de la mezcla) utilizando la tecnologa y controles apropiados.

    Tipos

    1. Concreto simple

    Cemento mas agua, mas arena, mas piedra

    Pasta Agregados finos y gruesos

    Agua 23 %en peso

    70-80% del volumen

    Peso: 2.400 Kg/m3

  • 2. Concreto ciclpeoConcreto simple al que se le agregan piedras grandes. Usos en rellenos, mejorar terreno de fundacin.

    3. Concreto masivo: Concreto simple pero el agregado grueso es de 7,5 a 20 cm. Uso en diques y represas.

    4. Concreto aligerado Con piedra pmez, aliven (disminuye el 30% del peso), u otros en sustitucin de agregados

    Incorporacin de fibras plsticas

    Incorporacin de aire para formar huecos sin comunicacin entre si

  • 5. Concreto armadoConcreto colocado entre refuerzos de acero formado por barras longitudinales y transversales llamados ligaduras y estribos respectivamente, que incorporan resistencia a traccin al material. Uso en elementos estructurales (vigas, losas, columnas, pantallas, fundaciones, dinteles, muros) y no estructurales

    HistoriaEn 1850: Lambort ide reforzar el concreto con otros materiales en la fabricacin de un bote

    En 1854 Wilkinson y Monier reforzaron el concreto por 1 vez con barras de acero y demostraron la afinidad de ambos materiales.

    En 1887, luego de 30 aos de investigacin, Wayss y Bauschinger expusieron los principios bsicos del concreto armado, cuyo progreso se debe a Melan, Hool y Turner.

  • Hiptesis:

    Se complementan mecnicamente, el concreto absorbe compresin y acero traccin, trabajan en conjunto y se deforman como un todo homogneo.

    Tienen iguales coeficientes de dilatacin: 0,000011 lo que les permite soportar cambios de temperatura sin introducir esfuerzosimportantes

    Se cumple la hiptesis de la proporcionalidad de los esfuerzos y la deformaciones, cuando las cargas son inferiores a las cargas usuales de trabajo

    El concreto simple deja de ser frgil con bajo Ea y pasa a ser un material dctil elstico con alto Ea.

  • Para aumentar resistencia disminuyendo las secciones de los elementos estructurales en concreto armado, se utiliza la tcnica del concreto precomprimido que puede ser:

    Pre-tensado: las armaduras de acero se tensan antes del fraguado del concreto (80%)

    Post-tensado: las armaduras de acero se tensan despus del fraguado del concreto

  • Propiedades del concreto

    En estado endurecido: Durabilidad y resistencia mecnica a compresin a los 28 das la cual es establecida en clculo y especificaciones tcnicas de los elementos estructurales.La mas usual es de 250 kg/cm2 pero puede alcanzar en condiciones especiales hasta 450 kg/cm2

    En estado fresco: Plasticidad para trabajabilidad ( conjunto de propiedades que permiten manejarlo sin segregaciones, colocarlo en moldes y compactarlo adecuadamente)

    Las propiedades del concreto dependen de la cantidad y calidad de los componentes y del cuidado que se haya tenido en cada una de las fases del proceso de fabricacin

    Propiedades fsicas en estado endurecido :Comportamiento ante: fuego/ agua y qumicos/ calor /sonido

  • Componentes del concreto, funcin, cantidad, calidad

    Las cantidades de cemento, agua, arena y piedra deben ser precisas para la resistencia que se desea obtener: Se aplican principios, reglas y procedimientos de Mtodos de diseo de mezclas del concreto

    La calidad de cada componente de la mezcla influye notablemente en las propiedades del concreto.

    Cada componente tiene funciones fsicas y qumicas que cumplir en el concreto

  • Cdigo de la partida: E 331 100 225

    E: Edificaciones

    331: columna

    100: forma rectangular

    225: resistencia del concreto, acabado

    Norma COVENIN Norma COVENIN 20002000--92 Parte II A 92 Parte II A EdificacionesEdificaciones

  • Componente Funcin qumica Funcin fsica

    Pasta CementoAgua

    ActivaOcurre reaccin qumica, desprende calor inicial, contraccin, gel fragua y endurece.

    Pega: unir agregados Durabilidad Resistencia mecnica

    Agregados ArenaPiedra

    Inerte (sin reaccin) Estabilidad del volumen de la pasta que fue contraido por la hidratacin.Relleno econmico, durezaResistencia mecnica

    Refuerzo concreto armado

    Inerte (sin reaccin) Resistencia mecnicaControl de grietas

    Componentes del concreto. Funciones

    AceroFibras

  • Relaciones importantes

    1. Relacin agua/cemento (a/c)

    Es el cociente del peso del agua y cemento empleados en la mezcla (no del volumen). Es llamada Ley de Abrams y se relaciona con el valor de resistencia del concreto a la compresin. Es la mas conocida y de mayor aplicacin, fue planteada en los aos XX por ABRAMS quien tambin cre el ensayo del cono de asentamiento del concreto ( relaciona la cantidad agua para la consistencia y fluidez)

    1. Relacin agua/cemento (a/c)2. Relacin arena/ agregado total (A/ A + P)

    La Ley de Abrams establece: a una determinada relacin de a/c corresponde un valor de resistencia del concreto a la compresin a una edad especfica Con los valores Abrams dibuj la curva para 1,3,5,7,14 y 28 das en la cual se vea como el concreto ganaba resistencia a menor relacin a/c.

    Relacin a/c : 0,30 menos plasticidad mas resistencia0,450,50 mas plasticidad menos resistencia

  • 2. Relacin arena/ agregado total (A/ A P)

    Esta relacin mas reciente, surge de la investigacin para reducir cantidad de piedra y aumento de arena para facilitar bombeo especialmente en los concretos premezclados, sin que se pierdan propiedades de la mezcla.

    En los aos 40 la arena representaba 1/3 de la mezcla

    Hoy da el valor (A/ A P) se sita en un rango entre 0,40 y 0,60

  • Fases de fabricacin del concreto

    1 Seleccin de componentes de la mezcla2 Diseo terico de la mezcla3 Ajustes prcticos del diseo terico4 Mezclado5 Transporte6 Colocacin: vaciado o proyectado7 Compactacin8 Curado9 Desencofrado10 Mantenimiento

  • Fases de fabricacin del concreto

    1 Seleccin de componentes de la mezcla: Se definen las propiedades de los componentes

    2 Diseo terico de la mezcla: Con el Mtodo de diseo de mezclas de concreto se determinan las cantidades (dosificacin) de los componentes en funcin a la resistencia mecnica, trabajabilidad, durabilidad y economa precisas para cada caso en particular. La calidad final est influenciada por el diseo de la mezcla

    3 Ajustes prcticos del diseo terico: Se deben garantizar las calidades y cantidades definidas en el diseo terico.

  • 4 Mezclado: La pasta debe cubrir todas la partculas de agregado garantizando una mezcla homognea, de trabajabilidad adecuada y resistencia prevista en el diseo.

    La tecnologa depender del volumen de produccin en obra:

    Poco volumen: a mano, mquinas mezcladoras sencillas

    Alto volumen: en planta instalada en obra o premezclado comercial.

    Se debe escoger adecuadamente el sitio de mezcladoSe deben almacenar cuidadosamente los componentes Las mquinas deben estar niveladas, limpias y probadas con anterioridad

  • Operacin de mezclado:

    Agregado grueso AguaCementoArenaResto agregado gruesoResto de agua

    La medicin de cantidades de materiales debe ser dosificadas por peso. Las balanzas niveladas. Las tolerancias para el ajuste son: agregados 2% y cemento y agua 1%. Cuidado con medicin de los aditivos.

  • 5 Transporte del concreto fresco recin salido de la mezcladora al encofrado donde se va a colocar.

    Puede ser en tobos, carretillas, tubos, elevadores, torres gras, camin de volteo, cintas transportadoras, equipos de bombeo.

    Debe ser con el mnimo de operaciones y tiempo para preservar homogeneidad.

    Debe evitarse segregacin de componentes de la mezcla, prdida o aumento de humedad, asentamiento de agregados gruesos al fondo, falso fraguado.

  • 6 Colocacin del concreto vaciado en los moldes o encofradosgeneralmente de madera, plstico o metal u otros de menor uso como cartn piedra, concreto endurecido.La colocacin debe ser en capas sucesivas

    Los encofrados requieren especial cuidado en su forma, resistencia, estabilidad y rigidez para soportar peso del concreto sin deformaciones, as como en limpieza y lubricacin.

    Se deben untar con aceite o mojarlos antes de la colocacin para evitar absorcin de agua de la mezclaEl nmero y distribucin de los puntales en elementos horizontales se calculan para garantizar estabilidad

    La colocacin tambin puede ser proyectada sobre la armadura. Ejemplo: muros de contencin tipo pantallas de concreto proyectado

  • 7 Compactacin para eliminar presencia de vacios en el concretoque pueden reducir resistencia y durabilidad. La compactacin favorece adherencia con acero entre agregados y pasta, entre sucesivas capas de concreto, un acabado superficial uniforme sin oquedades.Se utilizan barras de acero o vibradores elctricos.

    Se deben disponer varios vibradores, con tamao acorde a la pieza vaciada, y volumen a compactarEs preferible vibrar en muchos sitios pero separados 50 cms, El exceso de vibracin produce segregacinEl tiempo es entre 5 y 15 segundos, se suspende al formarse pelcula de agua y cementoNo se deben compactar capas mayores de 60 cms y penetrar mas de 10 cm en la capa inferiorNo se deben tocar las armaduras ni encofrados, ni los ductos de tensado del acero en el concreto precomprimido

  • 8 Curado de los elementos vaciados para evitar evaporacin de agua de la mezcla, la cual afecta la resistencia y calidad del concreto porque le produce grietas, desmejora apariencia, reduce durabilidad

    O se evita la evaporacin o se repone el agua evaporada por agentes del medio ambiente y hasta por el propio calor del concretoEl curado se inicia poco antes de media hora del vaciado, por un perodo de 2 o 4 das dependiendo de la piezaLos elementos se cubren con sacos de cemento mojados o con plsticos

  • 9 Desencofrado de los elementos vaciados ya endurecidos

    Tipo de cemento

    Costados de vigas, pilares y muros

    Losas conL menor 3.00 m

    Losas conL mayor 3.00 y menor de 5.00 m

    Losas conL mayor 5.00 Vigas conL mayor de 6.00 m

    Portland tipo I 2 das 6 das 12 das 2,5x L das

    Portland alta resistencia

    1 da 2 das 6 das 1,10x L das

    Lapsos mnimos de tiempo para desencofrar

  • Factores que determinan propiedades del concreto

    Diseo de mezclas/ dosificacinRelacin a/cRelacin A/ A PComposicin qumica y finura del cementoForma, textura, porosidad,, dureza, granulometra de los agregados (con tendencia a finos requiere mas agua y cemento/ con tendencia a los gruesos tiende a segregacin)Humedad del agregadoImpurezas en el agua y agregadosAire incluidoTemperatura del concreto y medio ambienteUso de aditivos (COVENIN 356 y ASTM) 0,2-0,5 % en mezcla(retardantes, aceleradores, reductores de agua, incorporacin de aire, impermeabilizantes, colorantes. Fabricantes: sika, adesitop, cloriant)Tiempo transcurrido en traslado Mezclado

  • Ensayos en el concreto

    1. Prueba del cono de Abrams para medir el asentamiento de la mezcla del concreto.

    El asentamiento se relaciona con la cantidad de agua de la mezcla. Mientras mas alto es el asentamiento mas fluida es la mezcla.

    La fluidez indica consistencia y plasticidad, se mide valores deasentamiento.

    Asentamiento recomendable: entre10 y12 cmAsentamiento antes de agregar aditivo: mayor o = a 4 cm

  • Medicin del asentamiento del concreto con el cono de Abrams(Norma COVENIN 339)

    1 El cono se coloca en superficie lisa, horizontal, no absorbente

    2 Humedecer interior

    3 Llenar con muestra vaciando en 3 capas 1/3 volumenCon una barra de acero de 60cm se va compactando cada capa con 25 golpes en todo su espesor

    4 Se llena por exceso hasta borde superior

    30 cm

    10cm

    20 cm

  • 5 Operacin de llenado debe completarse en 1 minuto y

    6 Se alza el molde e inmediatamente se determina diferencia entre altura del molde y altura promedio de la base superior del cono deformado

    Si presenta falla o corte con separacin de masa, se rechaza ensayo y se repite de nuevo2 ensayos con igual resultado indica concreto sin plasticidad ni cohesin

    Asentamiento Cantidad de agua

  • 2. Ensayo de resistencia a compresin del concreto (Norma COVENIN 338)

    1 Limpiar molde, aceitarlo2 Tomar muestras para 2 cilindros mnimo evitando transportarlos antes de 20 horas3 Llenado de moldes y compactacin de mezclas: 2 capas si se usa vibrador (asentamiento menor a 2,5 cm), 3 capas si se usa barra (asentamiento mayor de 2,5). Preferible usar mtodo de compactacin utilizado en la obra)

  • 4 Curado de cilindros:cubrir con plstico, en sombra, mojar o sumergir en agua.

    5 Retirar los moldes entre 20 y 48 horas despus y almacenar hasta el ensayo

    Los ensayos pueden ser en obra o laboratorio entre los 7 y 28 das. Si hay que transportarlos debe ser 2 das antes del ensayo en cajas cubiertas de arena hmeda u otro material para evitar vibraciones y golpes.

  • 6 Realizacin del ensayoSe coloca de capa remate en la parte superior con mortero 1:2 de espesor 6,2 cm Se colocan cilindros en la mquina, centrados y comprimidos

  • Se van aplicando las cargas simultneamente con el giro del cilindro y se van registrando los valores de resistencia a compresin (kg/cm2) a una velocidad constante.

    La resistencia a compresin es igual al cociente entre la carga mxima y el rea de la seccin media del cilindro

  • Concreto premezclado(COVENIN 633)

    Es elaborado en planta y luego transportado a la obra. Es paralelo a la existencia de la prefabricacin.

    Apareci en las 1as dcadas del siglo xx y alcanz su mayor desarrollo despus de la 2 guerra mundial. En Vzla en 1948, con la empresa Mixto Listo. Hoy da existe una capacidad instalada de 30.000 m3 diarios.Su uso depende de la magnitud de la obra: volumen diario requerido, disponibilidad de maquinaria para mezclado y colocacin, espacio para maquinaria en obra, controles de calidad en sitio.

  • Ventajas

    Garantiza calidad (plasticidad en estado fresco, resistencia mecnica segn la especificada en el proyecto y durabilidad)Alto volumen de vaciado en tiempo mnimoEvita errores en dosificacin y desperdicios en mezclado

  • Se recibe solicitud del producto

    Se prepara y se transporta de inmediato

  • Concreto en obra limpia o arquitectnico

    Es aquel que queda a la vista, sin recubrimientos ni acabados.A principios del siglo xx en los puentes se utilizada concreto pero con recubrimientos simulando la mamposteraPor la necesidad de disminuir operaciones para reducir costos yla aparicin del concreto pretensado en 1930 para disminuir las secciones de los elementos, en los puentes se comenz a dejar el concreto a la vista teniendo mayor cuidado en la calidad de los encofrados. Mas tarde con la prefabricacin, un proceso similar se dio en las edificaciones pero con cierto desplazamiento en el tiempo

  • Ventajas del concreto

    Usos estructurales y no estructurales

    Adaptabilidad a cualquier clima

    Facilidad de mano de obra, maquinaria y equipo en cualquier lugar

    Durabilidad prolongada

    Monolitismo estructural

    Posibilidades de control

    Alta resistencia al fuego, qumica y elctrica

    Versatilidad de apariencias

  • Muros por gravedadMuros por gravedad PantallasPantallas Muro coladoMuro colado Pantalla Pantalla concreto concreto proyectad proyectad atirantadaatirantada

    EscamasEscamasTablestacaTablestacaSistemas alternativosSistemas alternativos

    TipologTipologas estructuralesas estructurales-- Muros de contenciMuros de contencinn

  • Sistema Sistema --Losas macizasLosas macizashorizontalhorizontal 1 y 2 direcciones1 y 2 direccionesresistente resistente -- Losas Losas nervadasnervadas

    1 y 2 direcciones1 y 2 direcciones-- Losas superficialesLosas superficiales-- Losas espacialesLosas espaciales

    SuperestructuraSuperestructuraSistema Sistema --PPrticosrticosverticalvertical -- PantallasPantallasresistenteresistente --PPrticosrticos--pantallaspantallas

    Estructura Estructura --MamposterMamposteraa--EspacialesEspaciales--ColgantesColgantes

    --Otras :tubo/ Otras :tubo/ tuboentuboen tubotubo

    Infraestructura Vigas de riostra Infraestructura Vigas de riostra ZapatasZapatas--Directas Losas Directas Losas

    FundacionesFundaciones--IndirectasIndirectas------PilotesPilotes

    TipologTipologas estructuralesas estructurales