SEMANA 13 - FORMAS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

LA DEFORMACIÓN DEL CONCRETO

En el concreto, es tan importante conocer las deformaciones como los esfuerzos. Esto es necesario para estimar la pérdida de pre esfuerzo en el acero y para tenerlo en cuenta para otros efectos del acortamiento elástico.

Tales deformaciones pueden clasificarse en cuatro tipos:

• deformaciones elásticas

• deformaciones laterales

• deformaciones plásticas

• deformaciones por contracción

DEFORMACIONES ELÁSTICAS:

El término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles normales de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones.. Entonces es posible obtener valores para el módulo de elasticidad del concreto. El módulo varía con diversos factores, notablemente con la resistencia del concreto, la edad del mismo, las propiedades de los agregados y el cemento, y la definición del módulo de elasticidad en sí, si es el módulo tangente, inicial o secante.

Aún más, el módulo puede variar con la velocidad de la aplicación de la carga y con el tipo de muestra o probeta, ya sea un cilindro o una viga. Por consiguiente, es casi imposible predecir con exactitud el valor del módulo para un concreto dado.

– DEFORMACIONES LATERALES:

Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con otros materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson.

La relación de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.

– DEFORMACIONES POR CONTRACCIÓN:

Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente, y del tamaño y forma del espécimen del concreto. El secado del concreto viene aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este cambio con mayor velocidad al principio que al final.

De esta forma, la contracción del concreto debida al secado y a cambios químicos depende solamente del tiempo y de las condiciones de humedad, pero no de los esfuerzos.

LAS DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO

– Concreto de Alta Resistencia

– Resistencia Mecánica

– El concreto como material compuesto

– Modulo de Elasticidad del Concreto

– Relación de Poisson del Concreto

LAS DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

• Para la fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la relación a/c a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.

• En los concretos de alta resistencia con relaciones a/c < 0.40, el factor más débil y limitante está constituido por los agregados, cuyo comportamiento dependen de sus características mineralógicas, su forma y resistencia mecánica propia de los agregados. Estos parámetros deben optimizarse para alcanzar altas resistencias.

• En el proceso de obtener altas resistencias del concreto para relaciones a/c < 0.45, los aditivos super plastificantes cumplen un papel muy importante al contribuir a reducir el agua de mezclado y mejorar la trabajabilidad.

• Complementariamente al uso de los aditivos, para alcanzar resistencias superiores a los 800 Kg/cm2, es necesario utilizar en el concreto la micro sílice (humo de sílice) que por su propiedad puzolánica contribuye a incrementar la resistencia del concreto.

RESISTENCIA MECÁNICA

• La resistencia mecánica del concreto endurecido ha sido tradicionalmente la propiedad más identificada con su comportamiento como material de construcción.

• En términos generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros materiales, la proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su resistencia.

• Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.

• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.

EL CONCRETO COMO MATERIAL COMPUESTO

• Podemos definir un material compuesto como la combinación tridimensional de por lo menos dos materiales químicamente y mecánicamente distintos con una interfase definida que separa los componentes. Este material polifásico tendrá diversas características de sus componentes originales.

• Ha sido muy conocido que las propiedades de materiales multifásicos pueden ser muy superiores a las características de las fases individuales tomadas por separado, particularmente cuando estos vienen de las fases débiles o quebradizas.

• Hoy, sabemos que ni la roca, ni la pasta del cemento pura han determinado los materiales de construcción útiles, la roca porque es demasiado quebradiza, y el cemento porque se quiebra en la sequedad. Sin embargo, juntos se combinan para formar materiales de construcción.

• Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.

• La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.

MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO

Los modelos de sistemas compuestos simples se han aplicado al concreto

RELACIÓN DE POISSON DEL CONCRETO

La relación entre la deformación lateral que acompaña una deformación axial aplicada y la deformación final se utiliza en el diseño y análisis de muchos tipos de estructuras. La relación de Poisson del concreto varia en un rango de 0.11 a 0.21 (generalmente de 0.15 a 0.20) cuando se determina por medición de la deformación, tanto para el concreto normal como para el concreto ligero.

Para este último método se requiere la medición de la velocidad de pulso,V, y también la de la frecuencia fundamental de resonancia de la vibración longitudinal de una viga de longitud l. La relación de Poisson, μ, se puede calcular por medio de la expresión.

Generalmente se indica que la relación de Poisson es menor en el concreto de alta resistencia.

SOLICITACIONES ESTÁTICAS, REPETIDAS Y DINÁMICAS

–La extensa investigación tuvo como objetivo analizar los avances en el diseño de mezclas asfálticas para carreteras. Esto representa un aspecto muy importante desde el punto de vista socioeconómico tanto para el país como en el ámbito internacional.

– El desarrollo de un criterio de diseño de concretos asfálticos para carretera identificado como Superpave, el cual ha despertado interés internacional, y que está en proceso de verificación y realización de modificaciones.

– En el extenso programa desarrollado en el Instituto de Ingeniería de la UNAM se analizaron los resultados de dicho programa. Se decidió analizar únicamente la fase uno del criterio Superpave ya que las fases dos y tres se consideraron inadecuadas.

MECANISMO DE ROTURA DEL CONCRETO

Las probetas que se ensayadas obtendrán un resultado que podemos observar en el concreto como roturas en su estructura.

Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:

Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango de 0,14 a 0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio hasta producir la rotura de la probeta.

TIPOS DE FRACTURAS:

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO POR ENSAYOS DESTRUCTIVOS 

El propósito fundamental de medir la resistencia de los especímenes de pruebas de concreto es estimar la resistencia del concreto en la estructura real.

La EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS pueden utilizarse también para descubrir separación por acumulación de agregado o para verificar la adherencia en las juntas de construcción o para verificar el espesor del pavimento.

– ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS

• Los corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada; por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la alteración del concreto y el calentamiento de la broca.

• Elementos estructurales tendrán un diámetro de al menos 95mm cuando las longitudes de estos estén de acuerdo a los métodos de prueba ASTM C 174.

• Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de CONCRETO.

– PROCEDIMIENTO - ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS

• Verificamos que la base del aparato tenga un caucho especial a lo largo de su base para que se conecte con la bomba de vacío, y se adhiera a cualquier superficie.

• Ubicamos el taladro en el lugar a perforar donde previamente no se detectó ningún elemento metálico.

• Conectamos el dispositivo de la bomba de vacío a la base del taladro de extracción mediante tornillo.

• Conectamos la manguera de agua a una llave cercana y al taladro para que el agua bañe la punta de la broca diamantada y no se dañe.

• Tomar especímenes solamente cuando del concreto endurecido, para lograr una perfecta unión entre el mortero y el agregado grueso. No usar especímenes dañados.

• Humedecemos la superficie de asentamiento de la base del taladro. Colocamos la base del taladro sobre la superficie a perforar. Nivelamos la base del taladro. Encendemos el compresor con la bomba de vacío para que quede acoplada la base del taladro con la superficie del espécimen a perforar dándonos una lectura en el manómetro. El espécimen se debe taladrar perpendicular a la superficie. Registrar y reportar el ángulo entre el eje del taladro y el plano horizontal.

• Conectamos el taladro de extracción a una toma de corriente o al generador de energía y empezamos a taladrar perpendicularmente a la superficie, abriendo el paso de agua para no dañar la broca.

• Evitar el movimiento del taladro, horizontalmente porque puede romper el espécimen, además se puede perder la adhesión de la base del taladro.

• Una vez que ya se tenga el espécimen requerido, determinar su longitud y verificar si es aceptable.

• En la extracción de una losa remueva especímenes lo suficientemente grandes para realizar la prueba requerida, las cuales no se encuentren dañadas.

• Tener en cuenta las condiciones de humedad, aserrado de los extremos, transporte, almacenamiento y métodos de prueba después de la extracción del núcleo según la necesidad del ensayo a realizarse. Más adelante se dan los parámetros a seguirse para cada ensayo.

• Sellar el orificio dejado por el taladro con concreto fresco

Ensayo de Extracción de Núcleos

• Calcular la resistencia a la compresión usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.

• Si la relación longitud-diámetro (L/D) es 1.75 o menos, multiplicar el valor de la resistencia a la compresión por el Factor de Corrección.

– RESULTADOS DE LA PRUEBA

• El concreto se considerará adecuado si el promedio de resistencia a la compresión de los tres núcleos es mayor o igual que un 85% de f’c especificada y si ningún núcleo tiene una resistencia menor del 75% de la f’c.

• Si hay alguna duda se puede repetir la prueba una sola vez

• Si se confirma la baja resistencia, deberá corregirse la causa revisando el contenido de cemento, el proporcionamiento, los agregados, la relación A/C, un mejor control o la reducción del revenimiento, el mezclado, la transportación, una reducción en el tiempo de entrega, el control del contenido de aire, colocación en los moldes y sobre todo la compactación y el curado. Si los corazones resultan persistente de mayor resistencia que los cilindros, se revisarán los procedimientos de fabricación de cilindros y el equipo de laboratorio, y sobre todo el curado, la transportación de los cilindros, el cabeceado y calibración de la prensa

En el ensayo de extracción de núcleos los factores que influyen sobre la determinación de la resistencia son: el diámetro del núcleo, la relación longitud / diámetro, presencia de armadura dentro del núcleo y las condiciones de humedad antes y durante el ensayo

– MÉTODO DE ENSAYO NORMALIZADO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILÍNDRICOS DE CONCRETO

– Este método de ensayo trata sobre la determinación de la resistencia a compresión de cilíndricos de concreto, tales como cilindros moldeados y núcleos perforados. Se encuentra limitado al concreto que tiene un densidad mayor que 800 kg/m3.

– Esta norma no pretende tener en cuenta todo lo relativo a seguridad. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previo al uso.

– FACTORES QUE INCIDEN EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

RELACIÓN A/C, “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto: Relación agua-cemento = A/C

– DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN

METODO DE COMPRESION DIAMETRAL

Esta Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para la determinación de la resistencia a la tracción por compresión diametral de especímenes cilíndricos de hormigón (concreto), tales como cilindros moldeados y testigos diamantinos.

Resumen del Método

• Este método de ensayo consiste en aplicar una fuerza de compresión diametral a toda la longitud de un espécimen cilíndrico de concreto, a una velocidad prescrita, hasta que ocurra la falla.

Velocidad de Carga

• La carga se aplicará en forma continua y evitando impactos, a una velocidad constante dentro del rango de 689 kPa/min a 1380 kPa/min hasta que falle el cilindro por el esfuerzo de tracción por comprensión diametral.

• Expresión de Resultados

La resistencia a la tracción por comprensión diametral de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:

T = 2P / π.l.d

Donde:

T = Resistencia a la tracción por comprensión diametral, kPa.

P = Máxima carga aplicada indicada por la máquina de ensayo, kN.

l = longitud, m.

d = Diámetro, m.

• RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

La resistencia a la flexión del concreto es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor.

La resistencia a la Flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio).

• ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN NTP 339.078

Método de ensayo para determinar la resistencia a la flexión del hormigón en vigas simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo.

Objeto:

• La Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para determinar la resistencia a la flexión de probetas en forma de vigas simplemente apoyadas, moldeadas con concreto o de probetas cortadas extraídas de concreto endurecido y ensayadas con cargas a los tercios.

Resumen del método:

• Este método de ensayo consiste en aplicar una carga a los tercios de la una probeta de ensayo en forma de vigueta, hasta que la falla ocurra. El módulo de rotura, se calculará, según que la grieta se localice dentro del tercio medio o a una distancia de éste, no mayor del 5% de la luz libre.

RELACIÓN RESISTENCIA A LA FLEXION - RESISTENCIA DE COMPRESIÓN

• La resistencia a flexión o el módulo de ruptura se usa en el diseño de pavimentos u otras losas (pisos, placas) sobre el terreno. La resistencia a compresión, la cual es más fácil de ser medida que la resistencia a flexión, se puede usar como un índice de resistencia a flexión, una vez que la relación empírica entre ambas ha sido establecida para los materiales y los tamaños de los elementos involucrados.

• La resistencia a flexión de concretos de peso normal es normalmente de 0.7 a 0.8 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en megapascales o de 1.99 a 2.65 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en kilogramos por centímetros cuadrados (7.5 a 10 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en libras por pulgadas cuadradas).

• El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla.

SEMANA 12 - IMPORTANCIA DEL CURADO

LA IMPORTANCIA DEL CURADO

¡QUE ES EL CURADO DEL CONCRETO?

Se entiende por curado del concreto mantener un adecuado contenido de humedad y temperatura a edades tempranas de manera que el concreto pueda desarrollar las propiedades con las cuales fue diseñada la mezcla, es importante comenzar a curar el concreto inmediatamente después del fraguado.

El curado se iniciara tan pronto como el concreto haya endurecido lo suficiente como para que su superficie no resulte afectada por el procedimiento empleado

LA IMPORTANCIA DEL CURADO

El objetivo principal por el cual realizamos el curado es para alcanzar una resistencia adecuada, se han realizado pruebas de laboratorios que demuestran que un concreto en un ambiente seco puede llegar a perder hasta el 50% de su resistencia potencial comparado con uno similar en condiciones húmedas.

El agua de curado no debe estar a una temperatura tal que cree al aplicarla un choque térmico al concreto, pues puede fisurarlo. Se recomienda que el agua no esté a una temperatura inferior en 11°C a la temperatura de la masa del concreto.

otro factor que no podemos olvidar es la temperatura, a pesar que un concreto vaciado a altas temperaturas gana una resistencia rápida en edades temprana esta resistencia puede reducirse con el tiempo.

El agua para curado del concreto debe estar libre de contaminantes

RECOMENDACIONES DEL COMITÉ ACI 308

El curado, según el ACI 308 R, es el proceso por el cual el concreto elaborado con cemento hidráulico madura y endurece con el tiempo, como resultado de la hidratación continua del cemento en presencia de suficiente cantidad de agua y de calor

“Las medidas de curado se deben poner en práctica tan pronto como el concreto esté en riesgo de secarse prematuramente y cuando dicho secado deteriore el concreto o impida el desarrollo de las propiedades requeridas”.

PROCEDIMIENTO DEL CURADO

RIEGO CON AGUA:

Es el más comúnmente utilizado por su sencillez y economía, aunque tienen el riesgo de que tiene que ser aplicado varias veces durante la jornada y además no es posible ejecutarlo si no se está trabajando.

Es un método de aporte de agua que consiste en regar las superficies hormigonadas con mangueras para que la evaporación se produzca sobre el agua que se aporta, no sobre el agua de amasado que necesitamos para el endurecimiento. Hay que tener cuidado de no empezar el riego demasiado pronto y de no hacerlo con demasiada presión, pues puede producirse el lavado de las capas superficiales.

CURADO POR INMERSIÓN

Es el método que produce los mejores resultados, pero presenta inconvenientes de tipo práctico, pues implica inundar o sumergir completamente el elemento de concreto

PULVERIZACIÓN DE AGUA:

Este producto se pulverizado sobre la superficie de concreto fresco, seca rápidamente y deja adherida una película continua, flexible, que actúa de barrera contra la evaporación brusca del agua. De tal modo, el concreto completa su fraguado y curado en presencia de la humedad necesaria para la total hidratación del cemento.

CURADO EN CLIMA FRÍO

En climas fríos las temperaturas bajas retardan la hidratación y en consecuencia retrasan los tiempos de fraguado. Para evitar esto y obtener alta resistencia a edad temprana se pueden utilizar cementos de alta resistencia inicial (tipo III), contenidos entre 60 y 120 kg/m3 de cemento Pórtland tipo I, o aditivos químicos acelerantes.

CURADO EN CLIMA CÁLIDO

En este tipo de ambientes es crítico mantener la humedad adecuada en el hormigón y bajo tales condiciones el agua de curado se puede evaporar tan rápido que requiere ser remplazada constantemente.

Esto se puede lograr rociando previamente con agua la superficie que va ha estar en contacto con el hormigón

3.- PRODUCTOS DE CURADO

PELICULA DE PLASTICO:

Son livianas y se extienden fácilmente en superficies horizontales; en elementos verticales es más complicada su utilización. La película de plástico debe tener un espesor mínimo de 0.1 mm. Se usan generalmente plásticos blancos, transparentes y negros. Los primeros reflejan los rayos del sol mientras protegen, son útiles, como los transparentes, en clima cálido. El plástico negro absorbe calor de los rayos del sol

PAPEL IMPERMEABLE:

Su uso es similar al de las películas de plástico. Cuando se usa papel para cubrir placas debe proveerse cierta holgura para que sobresalga de las mismas; además; se hace necesario colocar en los bordes materiales pesados (arena, tablas, etc.) para evitar que el viento lo desplace.

USO DE TELAS PARA MANTENER LA HUMEDAD:

También es un método por el que se aporta humedad adicional a la de amasado, solo que en este caso lo que se humedece son telas (arpillera, sacos de tela, esteras de algodón…) que mantienen la humedad durante mucho más tiempo que el simple regado. Simplemente hay que tener la precaución de mantener siempre mojadas las telas.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE PROCEDIMIENTOS ESPECIALES DE CONCRETO

• CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE):

 Es un mortero de concreto que es lanzado neumáticamente sobre una superficie a alta velocidad. 

 El shotcrete es usado tanto para una nueva construcción como para reparaciones. Su aplicación es particularmente importante en estructuras abovedadas o en la construcción de túneles para la estabilización de fragmentos de roca suelta y expuesta.

4.- CONCRETO PREPARADO (EMPACADO)

Presec H-02 Homecrete es un hormigón predosificado y envasado seco, desarrollado con áridos de menor tamaño a lo habitualmente utilizado en los hormigones, lo que mejora notablemente la trabajabilidad del producto y la compactación del mismo. Su formulación libre de cloruros minimiza el riesgo de corrosión de las enfierraduras.

5.- CONCRETO DE CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

CONCRETO DE ALTA – RESISTENCIA TEMPRANA:

Como su nombre lo indica, este concreto adquiere a edad temprana una resistencia especificada mayor que la que se obtendría a la misma edad con un concreto estándar. El periodo de tiempo en el que se desea que el concreto adquiera una determinada resistencia muestra un rango muy amplio: va desde unas pocas horas hasta algunos días. Para lograr un concreto con estas características se puede usar los materiales y las mismas prácticas de diseño. Una alta resistencia temprana puede ser obtenida usando una o una combinación de los siguientes materiales dependiendo de la edad necesaria y de las condiciones de trabajo que las especificaciones lo requieran:

• - Cemento Tipo III (Alta –resistencia temprana)

• - Alto contenido de cemento (360 a 600 kg/m3)

• - Baja relación agua/cemento (0.2 a 0.45)

• - Aditivos químicos

• - Microsílica

CONCRETO PESADO:

• Este concreto es producido con agregados pesados especiales, lográndose una densidad por encima de los 6400 kg/m3. El concreto pesado es usado generalmente como una pantalla contra la radiación, pero es también empleado como contrapeso y otras aplicaciones donde la alta densidad es importante.

CONCRETO LIGERO:

El concreto ligero (liviano) es un concreto similar al concreto de peso normal, excepto que tiene una densidad menor. Se lo produce con agregados ligeros (concreto totalmente ligero) o con una combinación de agregados ligeros y normales. El término “peso ligeroarena” se refiere al concreto ligero producido con agregado grueso ligero y arena natural.

La densidad del concreto liviano normalmente está entre 1365 y 1850 kg/m3 y y una resistencia a la compresión a los 28 días de aproximadamente 175kg/m2. Este concreto es usado primordialmente para reducir el peso propio en elementos de concreto tales como losas de entrepisos en edificios altos.

CONCLUSIÓN:

Este trabajo nos sirvió para entender un poco las aplicaciones que tienen el curso de tecnología de concreto en la ingeniería primordialmente. Es una herramienta muy útil para entender el tema de la importancia del curado.

Esto no quiere decir que sólo con la realización de este trabajo, sea entendible el amplio campo que abarcan todas estas aplicaciones; ya que sólo se lograría esto mediante la práctica constante y minuciosa de cada caso.

Además recientemente se ha incursionado en el uso de este concreto en la construcción de pavimentos.

El concreto compactado con rodillo provee economía y gran rapidez constructiva, siendo una técnica que se está difundiendo cada vez más a nivel mundial por sus múltiples ventajas, en Bolivia se ha tenido una experiencia con el uso de este concreto en la presa de Comarapa.

SEMANA 11 - COLOCACIÓN Y TRANSPORTE DEL CONCRETO

COLOCACION Y TRANSPORTE DE CONCRETO EN OBRA

TRANSPORTE: 

El concreto debe transportarse desde la mezcladora hasta su ubicación final en la estructura tan rápido como sea posible y empleado, procedimiento que prevenga la segregación o pérdida de los materiales y garantice la calidad desea para el concreto.

El método usado para transportar el concreto depende de cuál es el menor costo y el más fácil para el tamaño de la obra. Algunas formas de transportar el concreto incluyen: un camión de concreto, una bomba de concreto, una grúa o botes, una canaleta, una banda transportadora y un malacate o una moto carga.

En trabajos pequeños se utiliza una carretilla porque es la manera más fácil para transportar el concreto, siempre transportar el concreto en una cantidad pequeña como sea posible para reducir los problemas de segregación y desperdicio.

COLOCACIÓN Y CONSOLIDACIÓN: 

Al colocar el concreto tenga mucho cuidado en no dañar o mover las cimbras (Tablas para encofrar) y el acero de refuerzo, coloque el concreto tan cerca de su posición final como sea posible. Empiece colocando desde las esquinas de la cimbra o en el caso de un sitio con pendiente, desde el nivel más bajo, la cimbra debe resistir la presión del concreto que vacié en esta.

Para conseguir la unidad monolítica del elemento, cada capa de concreto debe colocarse cuando la capa subyacente todavía responde a la vibración. Las capas deben ser lo suficientemente poco profundas como para permitir su unión entre sí, mediante una vibración apropiada. Esta vibración, de ser manual, debe iniciarse tan pronto como el concreto sea colocado y antes que el concreto inicie su proceso de fraguado.

Este proceso se hace con varillas metálicas de sección circular con uno de sus extremos en forma semiesfera, que se introducen en la altura total de la capa compactada alcanzando unir al concreto…

RETRASOS: 

Pueden causar que el concreto pierda revenimiento (se seque o pierda humedad) y se ponga rígido. Los retrasos son un problema mayor en un día caluroso y/o con viento, porque el concreto se seca y se pone rígido rápidamente.

Para evitar retrasos planee con anticipación. Verifique que todos los trabajadores, las herramientas y los contenedores estén listos, y que todas las preparaciones para la colocación hayan sido hechas antes de que el concreto sea recibido.

SEGREGACIÓN: 

La segregación ocurre cuando los agregados grueso y fino, y la pasta de cemento, llegan a separarse. La segregación puede darse durante el mezclado, transportado, colocación o compactado del concreto. La segregación hace que el concreto sea: más débil, menos durable y dejara un pobre acabado de superficie.

PARA EVITAR LA SEGREGACIÓN: 

Verificar que el concreto no este “demasiado húmedo” o “demasiado seco”. (Pruebas de revenimiento). Asegurar que el concreto sea mezclado de manera apropiada. Es importante que el concreto sea mezclado a la velocidad correcta en una mezcladora en tránsito por al menos, dos minutos inmediatamente antes de la descarga. El concreto debe ser colocado tan pronto como sea posible. Al transportar la mezcla, por supuesto, cargue cuidadosamente.

REQUERIMIENTOS DEL ENCOFRADO O EL SOPORTE:

Una cimbra proporciona un molde, dentro del cual es colocado el concreto. Cuando el concreto se ha endurecido puede removerse la cimbra. La cimbra debe ser: EXACTA, FUERTE Y BIEN HECHA, para evitar el pandeo, abultarse o moverse, y especialmente, en grandes construcciones, no será segura.

COLADO: 

Asegurar de que la cimbra sea colocada de modo que pueda removerse, si la cimbra es colocada en una posición descuidada, inconveniente o en esquinas ajustadas puede ser difícil removerla cuando el concreto se haya endurecido.

Es útil si la cimbra es: SIMPLE de construir, FACIL de manejar y REUSABLE. La cimbra puede dejar en su lugar para ayudar al curado, el tiempo de remoción puede variar de acuerdo al clima.

MATERIALES: 

La cimbra normalmente está hecha de acero o de madera. Es fácil construir cimbras de madera, mientras que el acero permitirá un mayor número de reúsos. La cimbra puede ser hecha en el sitio o puede comprarse a los proveedores de cimbras.

En clima frio el concreto puede requerir de más tiempo para ganar resistencia que en un clima más caliente y por tanto los tiempos de remoción serán más largos.

En condiciones normales (alrededor de 20 °C), siete días es un tiempo suficiente para dejar la cimbra en su lugar, a menos que el concreto tenga un tratamiento diferente al normal (aditivos, acelerantes de fraguado, resistencia rápida, etc.)

EL VERTIDO DE CONCRETO EN OBRA:

Deben efectuarse de manera que no se produzca la disgregación de la mezcla. El peligro de disgregación en mayor, en general, cuanto más grueso es el árido y más discontinua su granulometría, siendo sus consecuencias mucho peores.

Recomendaciones:

a) El vertido no debe efectuarse desde gran altura (uno o dos metros como máximo en caída libre) procurando que su dirección sea vertical y evitando desplazamientos horizontales de la masa. El concreto debe ir dirigido durante el vertido, mediante canaletas u otros dispositivos que impidan su choque libre contra el encofrado o las armaduras.

b) La colocación se efectuara por capas o tangadas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la más (en general de 20 a 30 cm, sin superar los 40 cm cuando se trate de concreto en masa, ni los 60 cm en concreto armado.

c) No se arrojara el concreto con pala a gran distancia, ni se distribuirá con rastrillos para no disgregarlo, ni se le hará avanzar más de un metro de los encofrados.

d) En las piezas muy armadas y en general cuando las condiciones de colocación son difíciles, puede ser conveniente, para evitar coqueras o falta de adherencia con las armaduras, colocar una capa de 2-3 cm del mismo concreto pero exento del árido grueso, vertiendo inmediatamente después el concreto ordinario.

CASOS DE OBRA BAJO EL AGUA

EL CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS (aplicación en pavimentos y presas):

Es un tipo de concreto masivo con consistencia de revenimiento cero. Este es transportado, colocado y compactado usando la máquina para movimiento tierras y compactación de suelos.

Es probablemente el logro más importante en la tecnología para presas de hormigón en el último cuarto siglo. El uso de este ha permitido que muchas presas nuevas sean económicamente factibles debido al reducido costo derivado del rápido método de construcción. Además recientemente se ha incursionado en el uso de este concreto en la construcción de pavimentos.

El concreto compactado con rodillo provee economía y gran rapidez constructiva, siendo una técnica que se está difundiendo cada vez más a nivel mundial por sus múltiples ventajas, en Bolivia se ha tenido una experiencia con el uso de este concreto en la presa de Comarapa. Con referencia del uso del concreto compactado con rodillo en pavimentos, se puede nombrar las tesis realizada por Juan Carlos Rocha estudiante de la UMSS de la carrera de Ingeniería Civil

COMPACTACIÓN POR VACÍO:

Más propia de taller que de obra. Consiste en amasar el concreto con el agua necesaria para su fácil colocación y empleando moldes especiales, aspirar parte del agua mediante ventosas

COMPACTACIÓN POR CENTRIFUGADO:

Los áridos más gruesos son desplazados hacia el exterior debido a la fuerza centrífuga, quedando en la cara interna una capa más rica en cemento y por tanto más impermeable

COLOCACIÓN EN TIEMPO FRÍO Y EN CLIMA CALIDO:

COLOCACIÓN EN TIEMPO FRIO:

Está demostrado que el concreto no adquiere la resistencia necesaria cuando su fraguado y primer endurecimiento tiene lugar en tiempo de heladas, debido a la acción expansiva del agua intersticial. El hormigón queda seriamente dañado si la primera helada le sorprende cuando su resistencia no ha alcanzado los 8 N/mm2. Debe suspenderse el concreto en cualquiera de los casos siguientes:

• Cuando se prevea que, dentro de las 48 horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los 0 °C.

• Cuando la temperatura de la masa de hormigón sea inferior a 5 °C en elementos normales, o a 10 °C en elementos de pequeño espesor.

• Cuando la temperatura de los moldes o encofrados sea inferior a 3 °C. Para el concreto en tiempo frío es necesario mejorar la dosificación del hormigón, adoptando relaciones A/C lo más bajas posible, empleando mayor cantidad de cemento e incluso utilizando un aditivo adecuado. Todo ello con objeto de aumentar la velocidad de endurecimiento del hormigón y el calor de fraguado de la masa.

Precauciones:

− Añadir CaCl2 al agua de amasado.

− Calentar el agua de amasado a unos 40º-70º, cuidando que no se formen grumos. Conviene verter una parte de los áridos antes que el cemento.

− Calentar los áridos.

− Proteger las superficies hormigonadas (polietileno, balas de paja, etc.).

− Calentar artificialmente el ambiente de la obra.

− Prolongar el curado durante el mayor tiempo posible.

− Retrasar el desencofrado de las piezas, incluidos costeros, cuando el encofrado actúe como aislante (caso de la madera).

CONCRETO EN TIEMPO CALUROSO:

Hay que adoptar medidas para impedir la evaporación del agua de amasado, especialmente durante el transporte, y para reducir la temperatura de la masa. El calor, la sequedad y el viento provocan una evaporación rápida del agua que trae consigo:

− Pérdidas de resistencia.

− Fisuras por afogarado.

− Aumento de la retracción en las primeras edades. Para reducir la temperatura de la masa puede recurrirse al empleo de agua fría, con trozos de hielo en su masa. Los áridos deben almacenarse protegidos del soleamiento. Como norma general y a pesar de las protecciones, no debe hormigonarse por encima de los 40°C, o por encima de los 35°C si se trata de elementos de mucha superficie (pavimentos, losas, soleras, etc.). En las proximidades de estas temperaturas conviene regar continuamente, al menos durante 10 días, los encofrados y superficies expuestas de hormigón.

SEMANA 10 - PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO

Propiedades del concreto en estado fresco

Incidencia de los diferentes materiales componentes en la trabajabilidad del concreto:

Ø Plastificantes reductores de agua.

Ø Se definen como aditivos que permiten, facilidad de manipulación de la mezcla, una reducción de la cantidad de agua en un hormigón incluso permiten obtener estos dos efectos simultáneamente.

Ø El aumento de trabajabilidad permite la colocación del hormigón en estructuras complicadas, con alta densidad de armadura o con efectos superficiales especiales sin necesidad de incrementar cantidad de agua de amasado y por consiguiente la dosis de cemento para obtener las resistencias especificadas.

Ø Manteniendo una determinada trabajabilidad, permite aumentar la compacidad del hormigón y, por consiguiente, su resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Por la misma razón, la retracción y en consecuencia, la tendencia a la rotura fisuras

El mecanismo de participación de los plastificantes y súper plastificantes en la trabajabilidad :

Ø Los súper plastificadores se emplean en dosis mayores que los plastificadores reductores de agua, (0.8 a 3%) y pueden ser agregados al final del amasado sin diluir previamente en el agua.

Ø El efecto sobre la trabajabilidad del hormigón se mantiene entre 30 y 60 minutos según el aditivo, característica que hace conveniente agregarlo inmediatamente antes del termino del amasado y obliga a una rápida colocación.

Ø El efecto se termina una vez transcurrido el tiempo señalado, volviendo el hormigón a su docilidad inicial. Eventualmente puede agregarse una nueva dosis, remezclando el hormigón con el fin de prolongar el efecto por otro periodo.

Ø Los hormigones fluidos obtenidos con estos aditivos pueden ser colocados con gran facilidad, pues son prácticamente autonivelantes y por lo tanto se reduce el trabajo de colocación y se elimina la necesidad de vibrar salvo en zonas densamente armadas.

Ø Cuando los aditivos fluidificantes se emplean como reductores de agua se obtiene un incremento de algunas características del hormigón endurecido, especialmente su resistencia, durabilidad e impermeabilidad.

Determinación de la trabajabilidad .Efectos del tiempo y la temperatura en la trabajabilidad:

TRABAJABILIDAD:

La trabajabilidad del concreto, puede definirse como la propiedad que determina el esfuerzo requerido para manipular una cantidad de mezcla de concreto fresco .

En esta definición el termino significa incluir todos los funcionamientos involucrados para manejabilidad del concreto fresco, llamándolos: trasportación, colocación, compactación y también, en algunos casos, terminación .En otras palabras, la trabajabilidad es esa propiedad que hace al concreto fresco fácil de manejar y contar, sin un riesgo apreciable de segregación

TEMPERATURA:

Se sabe que bajo condiciones de climas calientes se requiere mas agua para que una mezcla dada tenga el mismo revenimiento y la misma consistencia. Esto se demuestra, que bajo condiciones consideradas, una disminución aproximadamente de 25 mm en el revenimiento fue provocada por 10°C de aumento en la temperatura del concreto . El efecto de la temperatura en la demanda de agua viene principalmente de efectos en la proporción de hidratación del cemento, y posiblemente también en la proporción de evaporación del agua

Ensayo de asentamiento (revenimiento) y la prueba de vebe :

El ensayo de asentamiento del concreto o prueba del cono de Abrams es un método de control de calidad cuyo objetivo principal es medir la consistencia del concreto. La manejabilidad del concreto es usualmente juzgada por un examen visual, debido a que hasta el momento no se conoce ningún ensayo que mida la propiedad de manera directa. Sin embargo, se han desarrollado una serie de ensayos con los cuales se puede determinar las propiedades del concreto en estado plástico (fresco) en términos de consistencia, fluidez, cohesión y grado de compactación, uno de ellos es el ensayo de asentamiento.

PRUEBA DE VEBE :

El hormigón fresco se compacta dentro de un molde para medir asentamientos. El molde se levanta verticalmente, limpio de hormigón, y se coloca un disco transparente sobre la parte superior del hormigón. Se pone en marcha la masa vibratoria y se mide el tiempo que tarda la cara inferior del disco transparente en cubrirse con la pasta (tiempo vebe)

Materiales y Equipos:

• Un contenedor de forma cilíndrica

• Un molde

• Un disco

• Barra compactadoras

• Cronometro o recipiente de reamasado pala y recogedor

Ensayo de penetración 

El ensayo de penetración estándar de siglas S.P.T. consiste en contar el numero de golpes que se necesitan para introducir dentro del suelo , un tubo partido a diferentes profundidades, en este caso con variaciones de medio metro y se lo utiliza especialmente en terreno que requiere realizar un reconocimiento geotécnico. El toma muestras es golpeado con una energía constante . Con una masa en caída libre de 145lb y una altura de caída de 70cm.

En recomendable realizarlos en depósitos de suelo areno y de arcilla blanda: no se recomienda para suelos de roca grava o arcilla consolidada ya que puede dañar el equipo

La Segregación del concreto

La segregación esta definida como la descomposición mecánica del concreto fresca en sus partes constituyentes cuando el agregado grueso tiende a separarse del mortero.

La segregación hace que el concreto sea : Mas débil , menos durable , y dejara un pobre acabado de superficie

La Exudación

Es definida como la elevación de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie, generalmente debido a la sedimentación de solidos. El proceso se inicia momentos después que el concreto ha sido colocando y consolidado en los encofrados y continua hasta que se inicia el fraguado de la mezcla, se obtiene máxima consolidación de solidos, o se produce la ligazón de las partículas

Fraguado de concreto

El proceso de endurecimiento (fraguado) del concretos se debe ala combinación del agua con las partículas de cemento (hidratación). El control de estas condiciones es vital en el primer proceso de endurecimiento . Por esta razón un concreto bien proporcionado, si no tiene la humedad necesaria , será de baja calidad ,porque secara rápidamente.

Para que el endurecimiento o fraguado se complete adecuadamente es durante los primeros 7 días mantenerlo húmedo.

Este proceso dura por lo menos 28 días ,tiempo necesario para obtener un endurecimiento natural y lograr la calidad requerida.

Cabe mencionar que un buen fraguado no corregirá los problemas que resultaran de usar elementos (arena, piedra, cemento)inadecuados o mal proporcionado.