Propiedades concreto endurecido 2011

7/30/2019 Propiedades concreto endurecido 2011

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TECNOLOGA DEL CONCRETOPROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO


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CONCRETO ENDURECIDO

Despus de un proporciona miento adecuado, as como, dosificacin,

mezclado, colocacin, consolidacin, acabado, y curado, el concretoendurecido se transforma en un material de construccin resistente, nocombustible, durable, resistente al desgaste y prcticamente impermeable querequiere poco o nulo mantenimiento. El concreto tambin es un excelentematerial de construccin porque puede moldearse en una gran variedad deformas, colores y texturizados para ser usado en un numero ilimitado deaplicaciones.

Debido al proceso continuo de hidratacin del cemento, el concreto tiende aaumentar su resistencia y en general a mejorar sus caractersticas, con la

edad.Este proceso de hidratacin puede ser mas o menos efectivo, segn sean lascondiciones de intercambio de agua con el medio ambiente despus delcolado, por lo tanto, las propiedades del concreto endurecido, dependengeneralmente de las condiciones de curado a travs del tiempo, no obstantecomo veremos ms adelante existen otros factores que afectan a estas

caractersticas.


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PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DEL CONCRETOENDURECIDO

Resistencia a la Compresin simple

Resistencia a la Tensin Resistencia a la Flexin Resistencia al Esfuerzo Cortante Resistencia a la Compresin Triaxial Resistencia a la Torsin Resistencia al Impacto Resistencia a la Fatiga

Resistencia al Intemperismo Resistencia a la Abrasin Resistencia al Fuego Adherencia Permeabilidad Durabilidad Conductividad Trmica y Acstica

Flujo Plstico Expansin Trmica Mdulo de Elasticidad a la Compresin Mdulo de Elasticidad al Esfuerzo Cortante Coeficiente de Poisson

De estas las Resistencias del concreto se consideran como las prioridades msimportantes, sin embargo dependiendo del caso todas pueden resultar valiosas


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RESISTENCIA La resistencia del concreto es definida como el

mximo esfuerzo que puede ser soportado pordicho material sin romperse. Dado que el concretoest destinado principalmente a tomar esfuerzosde compresin, es la medida de resistencia adichos esfuerzos la que se utiliza como ndice desu calidad.

En general, prcticamente todas las propiedadesdel concreto endurecido estn asociados a la

resistencia y en muchos casos, es en funcin delvalor de ella que se les cuantifica o califica. Sinembargo, debe siempre recordarse al diseadoruna mezcla de concreto que muchos factoresajenos a la resistencia pueden afectar otras

propiedades.


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COMPRESION TRACCION

FLEXION CORTE

RESISTENCIA


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La resistencia a la compresin se puede definircomo la mxima resistencia medida de un

espcimen de concreto a carga axial.

Generalmente se expresa en kilogramos por

centmetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28

das se le designe con el smbolo f c. Para determinar la resistencia a la compresin, serealizan pruebas especmenes de concreto.

Segn el cdigo ACI318-05 es el valor promediode ensayar en compresin dos probetas

cilndricas de 6 de dimetro por 12 de alturaque han sido muestreadas, moldeadas, curadas

y ensayadas bajo condiciones standars

controladas

El valor de fc (resistencia a la compresin) seutiliza generalmente como indicador de la calidad

del concreto.
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P

30

15

A

f

c =

f c =+

TODA RESISTENCIA ES A LOS 28 DIAS

fc(t) 7das 14das 28das90das 6meses 1ao 2aos 5aos

fc28dia

s

0.67 0.86

1 1.17 1.23 1.27

1.31 1.35


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El hormign es un material ineficiente resistiendo cargas de

traccin; comparativamente esta resistencia representa

hasta un 10% de su capacidad a la compresin. Es por ello

que en el hormign armado los esfuerzos de traccin son

absorbidos por el acero de refuerzo.

ft= (8% 12%) ft= 0.10ft = (1, 33 1, 99)fc


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Ff= 0.20

Mr = 10% - 20% fc (modulo de

ruptura)

Ff = (1,99 a 2,65) fc


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fc=(0.35-0.8)fc


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La relacin dea/c se refiere ala cantidad deagua y cementoque intervieneen la mezcla .

Una relacin a/c baja,reduce la porosidadde La matriz o pastade cemento y mejorala resistencia. Por elcontrario una relacinalta aumenta laporosidad de la

matriz aumentando latrabajabilidadreduciendo laresistencia.

La relacin a/crequerida por

una mezcla deconcreto

determina laresistencia, ladurabilidad yrequisitos deacabado del

mismo.


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RELACION GEL ESPACIO

Se ha determinado la relacin entre el desarrollo de la resistencia yla relacin gel-espacio como que existe entre el volumen de la

pasta de cemento hidratada y la suma de los volmenes de

cemento hidratado y de los poros capilares.

GRADO DE HIDRATACION

La adquisicin de la resistencia mecnica es una consecuencia

inmediata del proceso de hidratacin de los granos de cemento.

En presencia del agua y bajo condiciones favorables.

El grado de hidratacin del cemento depende bsicamente de

las caractersticas fsicas y qumicas del cemento, el grado de

humedad, la temperatura de curado y el tiempo transcurrido

desde la elaboracin de la pasta.


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=0.647

0.319 / = 2400

S = Resistencia a los 28 das dado en /

a/c diseo

GRADO DEHIDRATACION

()

RELACIONGEL/ESPACIO

(X)

RELACION AGUA

CEMENTO(a/c)

RESISTENCIADEL

CONCRETO


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La resistencia ultima del concreto depende sensiblemente

de la adherencia entre la pasta y el agregado. Sin embargo

esta es una situacin cambiante con la edad, pues aunque

tanto la resistencia de la pasta como la adherencia

progresas con la hidratacin del cemento, su evolucin no

necesariamente es igual, y as, hay evidencia de que en elconcreto en edad temprana la resistencia por adherencia

suele ser menor que la resistencia de la pasta en tanto que

a edades avanzadas tiende a ocurrir lo contrario.

Para mejorar la adherencia pasta y agregado se puede

modificar la forma, textura superficial, tamao de los

agregados.En concretos de resistencia menores a 200 kg/cm2 la

resistencia de la pasta ser el factor predominante, mientras

que en concretos de resistencia mayores de 500 kg/cm2

puede ser por la resistencia de la pasta, resistencia de la

adherencia pasta- agregado o una combinacin de ambas.


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PRINCIPALES FUENTES DE VARIACIN DE LARESISTENCIA DEL CONCRETO Un concepto muy importante que hay que tener en

cuenta actualmente es que los mtodos de diseoestructural en concreto son probabilsticos.

Al ser el concreto un material heterogneo, est sujeto

a la variabilidad de sus componentes as como a lasdispersiones adicionales por las tcnicas deelaboracin, transporte, colocacin y curado en obra.

La resistencia del concreto bajo condicionescontroladas sigue con gran aproximacin ladistribucin probabilstica Normal.En la tabla 1 se muestran las principales fuentes devariacin de la resistencia en compresin del concreto


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TABLA 1: PRINCIPALES FUENTES DE VARIACN DE LARESISTENCIA DEL CONCRETO


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Tener una baja relacin agua cemento (el

principal).

Tipo de agregado debe ser un poco anguloso y

redondeada .

Hacer una buena compactacin ya que ello

disminuye el aire atrapado por lo tanto mejora la

fuerza de compresin.

Tipo de ensayo debemos hacer de acuerdo al

ambiente que se va construir a la misma

temperatura.El curado debe ser de acuerdo al ambiente.


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ELASTICIDADEl concreto no es un material completamente elstico y la relacin esfuerzo

deformacinpara una carga en constante incremento adopta generalmente la forma de una curva.

Generalmente se conoce como modulo de elasticidad a la relacin del esfuerzo de

deformacin, medida en el punto donde la lnea se aparta de la recta y comienza a ser

curva.

Para el diseo estructural se supone un modulo de elasticidad constante en funcin de la

resistencia a la compresin del concreto. En la prctica el modulo de elasticidad delconcreto es una magnitud variable cuyo valor promedio es mayor que aquel obtenido a

partir de una formula.

En el diseo de mezcla debe tenerse presente que el modulo de elasticidad del concreto

depende, entre otros los siguientes factores:

La resistencia a la compresin del concreto y por lo tanto de aquellos factores que la

afectan.La igualdad de resistencia de la naturaleza petrogrfica de los agregados.

De la tensin de trabajo.

De la forma y tiempo de curado del concreto.

El modulo de elasticidad del concreto aumenta al incrementarse la resistencia en

compresin y para un mismo concreto, disminuye al aumentar la tensin de

trabajo.


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EXTENSIBILIDADEs la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se

define en funcin a la deformacin unitaria mxima que pueda

asumir el concreto sin que ocurran fisuras.

Depende de la elasticidad y del denominado flujo, constituido por

la deformacin que tiene el concreto bajo carga constante en eltiempo.

El flujo plstico tiene la particularidad de ser parcialmente

recuperable, estando relacionado tambin con la contraccin,

pese a ser dos fenmenos nominalmente independientes.La microfisuracin aparece normalmente alrededor del 60% del

esfuerzo ultimo y a una deformacin unitaria de 0.0012 y en

condiciones normales la fisuracin visible aparece para 0.003 de

deformacin unitaria.


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1 C id d l i i t lt d 1 3 d t di d


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1.- Considerando los siguientes resultados para 1m3 de concreto diseado para

obtener fc 28dias= 280 kg/cm2 y al efectuar la rotura de probetas a los 90 das

se obtuvo una resistencia de 367,38 kg/cm2.

Componentes p.e. Para 1m3 (diseo) Para 1m3 (obra)

Cemento 3,13 374, 83 kg. 374, 830 kg.

Agua 1, 00 164, 92 lit. 149, 930 lit.Ag. Fino 2, 65 678, 44 kg. 682, 208 kg.

Ag. Grueso 2, 62 1045, 81 kg. 1068, 257 kg.

Determinar:a.- (1,0 pto.) El p.e. del concreto.

.b .- Considerando que peso unitario delconcreto hallado en el laboratorio es 2244 kg/m3.

b-1(1,0 pto) Contenido total de aire en la mezcla de concreto:

b-2.( 2,0 ptos.) Rendimiento de concretofresco por bolsa de cemento, en pie3

. c.- (2,0 ptos.) El grado de hidratacinalcanzado:

.d.- (2,0 ptos.) La a/c cuando se obtiene la resistencia de diseo deseada, manteniendo el tiempo y condiciones de

curado.

e.- (2.5 ptos.) El % que intervienen losagregado, cuando se obtiene la resistencia deseada, sin variar el agua de diseo y el contenido de aire, manteniendo el


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CRITERIOS GENERALES (fcr)

Donde :

fcr= Resistencia promedio requerida en obrafc = Resistencia especificadaDs = Desviacin Estndar

V = Coeficiente de Variacin

t = Factor que depende:

- Del % de resultados < fc que se admitan

- De la probabilidad de ocurrenciaEn el caso que se especifique el promedio de un cierto nmero de probetas las

frmulas anteriores se reemplazarn por:


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CRITERIOS ACI PARA DETERMINAR: fcr1.- Una probabilidad de 1 en 100 de que un promedio de tres ensayos

consecutivos de resistencia sea inferior a fc (Existe la probabilidad de que1 ensayo en 100 no cumpla con lo requerido aun cuando el concreto seasatisfactorio)

ECUACION 1 (t = 2, 33 y n = 3)

2.- Una probabilidad de 1 en 100 de que una prueba o ensayo de resistenciaindividual quede por debajo de fc 35 kg/cm.ECUACION 2 ( t = 2, 33 y n= 1)

La Ds es como resultado de por lo menos30 ensayos consecutivos, o dos grupos deEnsayos consecutivos que totalicen por loMenos 30 ensayos de concreto.


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DISEO DE MEZCLAS PARA CONCRETO


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DISEO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

-fcr-fc

-fcr = fc + 1.34 S


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TABLASCuando no se dispone de al menos 30 ensayos, el ACI recomienda que el

valor de Ds que se calcule, deber incrementarse de acuerdo a la siguientetabla:

Cuando se tenga menos de 15 ensayos o no se cuente con registros

estadsticos, el ACI recomienda que para calcular el fcr se utilice la siguiente

tabla:


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EJEMPLO


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DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO

Es la seleccin de proporciones de los componentes delconcreto, para lograr la combinacin mas econmica yprctica de los materiales disponibles para concreto,que sea trabajable en su estado plstico y quedesarrolle las propiedades requeridas cuando

endurezca.El diseo de mezcla no se puede separar del procesoconstructivo en su integridad, ya que entre ambos existeuna correspondencia biunvoca, teniendo en cuenta

que para cada obra existen condiciones ambientales, dediseo estructural, de materiales, de mano de obra, deequipo, etc. Que necesariamente requiere una solucinoriginal en lo que al diseo de mezcla se refiere.


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METODOS DE DISEOMtodo del comit 211 del ACI

Mtodo del modulo de fineza de la

combinacin de agregados

Mtodo de las curvas tericas

Mtodo de las curvas experimentales

Mtodo del instituto britnico


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PARAMETROS BASICOS DE LOS METODOS DEDISEO El principio de los volmenes absolutos

La resistencia en compresin y la relacin a/c La granulometra de los agregados y el T.M.N.

Consideraciones econmicasPara obtener economa, en la dosificacin se debe reducir al mnimo lacantidad necesaria de cemento sin sacrificar la calidad del concreto.

Como la calidad del concreto depende principalmente de a/c, la cantidad deagua debe reducirse al mnimo para reducir la cantidad de cementonecesaria

Las etapas del procedimiento para disminuir al mnimo el agua y el cementonecesario incluye el uso de:

La mezcla menos plstica que sea posible

Agregados de tamao mximo posibleLa relacin ptima de agregados finos a agregados gruesos

Los agregados y el agua son los componentes menos costosos del concreto

El empleo de un exceso de cemento hace al concreto antieconmico.


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ESPECIFICACIONES PARA EL DISEORelacin agua-cemento mximaContenido mnimo de cemento.Contenido mximo de aire.Asentamiento.Tamao mximo nominal del agregado grueso.Resistencia en compresin mnima.Expectativa que existan valores menores de fcRequisitos especiales relaciones con la resistenciapromedio. El empleo de aditivos, o la utilizacin de tipos

especiales de cemento o agregados.


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SECUENCIA DEL DISEOo Seleccin de la resistencia promedio

o Seleccin del asentamiento

o Seleccin de tamao mximo nominal del agregado.

o Seleccin del volumen unitario de agua de diseo

o Seleccin de contenido de aire

o

Seleccin de la relacin agua-cementoo Determinacin de factor cemento

o Determinacin del contenido de agregado grueso

o Determinacin del peso del agregado fino

o Determinacin de las cantidades de los componentes de diseo

o Correccin de los valores de diseo por humedad de los agregados

o Determinacin de las cantidades de los componentes de obra

o Determinacin de la proporcin en peso, de diseo y de obra.

o Ajustes en la mezcla de prueba

CORRECCIN DE LOS VALORES DE DISEO POR


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CORRECCIN DE LOS VALORES DE DISEO PORHUMEDAD DEL AGREGADO

El contenido de agua aadida para formar la pasta ser afectada por el contenido de

humedad de los agregados. Si ellos estn secos al aire absorbern agua y disminuirn larelacin a/c y la trabajabilidad. Por otro lado si ellos tienen humedad libre en susuperficie (agregados mojados) aportarn algo de esta agua a la pasta aumentando larelacin a/c, la trabajabilidad y disminuyendo la resistencia a compresin. Por lo tantoestos efectos deben ser tomados estimados y la mezcla debe ser ajustada tomndolosen cuenta.


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DETERMINACIN DE LA PROPORCIN EN


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DETERMINACIN DE LA PROPORCIN ENPESO, DE DISEO Y DE OBRA.

En obra

CONVERSIN DE DOSIFICACIN EN PESO A


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VOLUMEN

1.- El procedimiento de conversin de dosificacin en peso a dosificacin a volumen equivalente

es bastante simple si se siguen los pasos establecidos.Un ejemplo explicara el procedimiento a seguir en aquellos casos en que se desea convertir unadosificacin en peso a volumen equivalente

2.- Especificacin

Se tiene una dosificacin en peso ya corregida por humedad del agregado de 1:2,1:2,9 con 225litros de agua por bolsa de cemente como valores de obra. Se desea conocer la dosificacin en

volumen equivalente.3.- Materiales

Agregado fino:

Peso suelto seco ..1685kg/m3

Contenido de humedad ..3.4%

Agregado grueso:

Peso suelto grueso1548kg/m3

Contenido de humedad.0.7%

4.- cantidad de materiales por tanda


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4. cantidad de materiales por tanda

A partir de la relacin en peso para valores de obra, o sea ya corregidos porhumedad del agregado, se puede determinar la tanda de materiales necesaria parapreparar una tanda de concreto en base a una bolsa de cemento

Cemento 1 x42.5 = 42.5kg/bolsaAgua efectiva =25.0 lt/bolsaAgregado fino hmedo 2.1 x42.5 = 89.3kg/bolsaAgregado grueso hmedo 2.9 x42.5 = 123.3kg/bolsa

5.- pesos unitarios hmedos del agregado

Como se va a convertir una dosificacin de obra, ya corregida por humedad delagregado, es necesario determinarlos pesos unitarios hmedos de los agregadosfinos y gruesos. Para ello deber multiplicarse el peso unitario suelto seco de cadauno de los agregados por el contenido de humedad de los mismos.

Peso unitario del:

Agregado fino hmedo 1685x1.032 = 1742kg/m3Agregado grueso hmedo 1548 x1.007 = 1559kg/m3

6.- peso por pie cubico del agregado


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Conocidos los pesos unitarios sueltos hmedos de los 2 agregados; y sabiendo que unmetro cubico es equivalente a 35.311, se deber dividir el primero entre el segundovalor para obtener el peso por pie cubico de cada uno de los dos valores.Peso en pies cbicosAgregado fino 1742/35.311 = 49.33 kg/pie3Agregado grueso 1559/35.311 = 43.92 kg/pie3De la bolsa de cemento = 42.5 kg/pie3

7.- dosificacin en volumen

Conocidos los pesos por pie cubico de los diferentes materiales en la mezcla, bastaradividir los pesos de cada uno de los materiales en la tanda de una bolsa entre los pesosde pie cubico para obtener el numero de los pie cbicos necesario para preparar untanda de una bolsa.Los valores as obtenidos representan la dosificacin en volumen del material:Cemento 42.5/42.5 = 1.0pie3Agregado fino hmedo 89.3/49.33 = 1.81 pie3Agregado grueso hmedo 123.3/43.92 =2.8 pie3Y la dosificacin en volumen de obra, corregida por humedad del agregad, equivalentea la dosificacin en peso dada ser:Dosificacin en volumen de obra: C : A : P /a/c. 1 : 1.81 : 2.8 25 lt/bolsa


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DISEO DE MEZCLA POR EL COMIT 211 ACI

El comit 211 de ACI ha desarrollado un procedimiento de diseo demezcla bastante simple el cual basndose en algunas tablas, permitiendoobtener valores de los diferentes materiales que integran la unidad cubicade concreto.

El procedimiento para la seleccin de las proporciones que se presenta esaplicable a concretos de peso normal y a las condiciones que para cada unade las tablas se indica.

Aunque los mismos datos bsicos y procedimientos pueden ser empleadosen el diseo de concreto pesado y concretos ciclpeos, al tratar stos se dala informacin necesaria.

CLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO


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REQUERIDA: Una vez que la desviacin estndar ha sido calculada, la resistencia a compresin

promedio requerida (fcr) se obtiene como el mayor valor de las ecuaciones (1) y(2).

b) Si se desconoce el valor de la desviacin estndar, se utilizara la Tabla 2.2 para ladeterminacin de la resistencia promedio requerida.

SELECCIN DEL ASENTAMIENTO


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SELECCIN DEL ASENTAMIENTO Si las especificaciones tcnicas de obra requieren que el concreto tenga

una determinada consistencia, el asentamiento puede ser elegido de la

siguiente tabla


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SELECCIN DE TAMAO MXIMO NOMINAL DEL AGREGADO. Las Normas de Diseo Estructural recomiendan que el tamao mximo nominal delagregado grueso sea el mayor que sea econmicamente disponible, siempre que sea

compatible con las dimensiones y caractersticas de la estructura. La Norma Tcnica de Edificacin E. 060 prescribe que el agregado grueso no deber

ser mayor de:

a) 1/5 de la menor dimensin entre las caras de encofrados; ob) 1/3 del peralte de la losa; oc) 3/4 del espacio libre mnimo entre barras individuales de refuerzo, paquetes de

barras, tendones o ductos de presfuerzo.

El tamao mximo nominal determinado aqu, ser usado tambin como tamaomximo simplemente.

Se considera que, cuando se incrementa el tamao mximo del agregado, sereducen los requerimientos del agua de mezcla, incrementndose la resistencia delconcreto. En general este principio es vlido con agregados hasta 40mm (1). Entamaos mayores, slo es aplicable a concretos con bajo contenido de cemento.

SELECCIN DEL VOLUMEN UNITARIO


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DE AGUA DE DISEO Y CONTENIDO DE AIRE

SELECCIN DE RELACIN a/c POR


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/RESISTENCIA Y POR DURABILIDAD

Por resistencia Los valores son resistencias promedios estimadas para concreto que no contiene

ms del porcentaje de aire que se indica en la tabla 5.1

Por durabilidad


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Por durabilidad La Norma Tcnica de Edificacin E.060 prescribe que si se desea un concreto

de baja permeabilidad, o el concreto ha de estar sometido a procesos decongelacin y deshielo en condicin hmeda. Se deber cumplir con los

requisitos indicados en Tabla 13.2.5


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DETERMINACIN DEL FACTOR CEMENTO

Una vez que la cantidad de agua y la relacin a/c han sido estimadas, la cantidad decemento por unidad de volumen del concreto es determinada dividiendo lacantidad de agua por la relacin a/c. Sin embargo es posible que lasespecificaciones del proyecto establezcan una cantidad de cemento mnima. Talesrequerimientos podran ser especificados para asegurar un acabado satisfactorio,determinada calidad de la superficie vertical de los elementos o trabajabilidad.

CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES DE


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SULFATOS

Una relacin agua cemento menor puede ser necesaria por razones de bajapermeabilidad, por proteccin contra la corrosin de elementos embebidos o porcongelacin o deshielo (ver tabla 13.2.5)

DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE


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AGREGADO GRUESO

Los agregados con tamao mximo nominal y granulometra esencialmente igualesproducen concretos de trabajabilidad satisfactoria cuando se emplea un volumendado de agregados grueso por volumen unitario de concreto,

VOLMENES ABSOLUTOS Y DETERMINACIN


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DEL VOLUMEN ABSOLUTO DEL AGREGADO FINO Conociendo los pesos del cemento, agua, agregado grueso, as como el volumen de

aire, se procede a calcular la suma de los volmenes absolutos de los ingredientes,luego de esto se halla el volumen de agregado fino.

CORRECCIN DE LOS VALORES DE DISEO POR


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HUMEDAD DEL AGREGADO

El contenido de agua aadida para formar la pasta ser afectada por el contenido dehumedad de los agregados. Si ellos estn secos al aire absorbern agua y disminuirn larelacin a/c y la trabajabilidad. Por otro lado si ellos tienen humedad libre en susuperficie (agregados mojados) aportarn algo de esta agua a la pasta aumentando larelacin a/c, la trabajabilidad y disminuyendo la resistencia a compresin. Por lo tantoestos efectos deben ser tomados estimados y la mezcla debe ser ajustada tomndolos

en cuenta.


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DETERMINACIN DE LA PROPORCIN


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EN PESO, DE DISEO Y DE OBRA.

En obra

DETERMINACIN DE LOS PESOS POR


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TANDA DE UNA BOLSA.

Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en una tanda de una bolsa,es necesario multiplicar la proporcin en peso ya corregida por humedad delagregado, por el de una bolsa de cemento.

Propiedades concreto endurecido 2011

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