CONCRETO

El concreto es una mezcla de cemento, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la resistencia.

CONCRETO = CEMENTO + AGREGADO + AIRE + AGUA

El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las partículas de los agregados, constituyendo un material homogéneo. Algunas veces se añaden ciertas sustancias, llamadas aditivos, que mejoran o modifican algunas propiedades del concreto. Características Generales del Concreto:

Entre los factores que hacen del concreto un material de construcción universal tenemos:

La facilidad con que puede colocarse dentro de los encofrados de casi cualquier forma mientras aún tiene una consistencia plástica.

Su elevada resistencia a la compresión lo que le hace adecuado para elementos sometidos fundamentalmente a compresión, como columnas y arcos.

Su elevada resistencia al fuego y a la penetración del agua.

Propiedades del Concreto:

En estado fresco

El Concreto en estado fresco es desde que se mezcla el concreto hasta que fragua el cemento. El Comportamiento del concreto fresco depende de:

a) La Trabajabilidad:

Es la facilidad que tiene el concreto para ser mezclado, manipulado y puesto en obra, con los medios de compactación del que se disponga.

b) Consistencia:

Denominamos consistencia a la mayor o menor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse o adaptarse a una forma específica. La consistencia depende de:- Agua de amasado.- Tamaño máximo del agregado.- Granulometría.- Forma de los agregados influye mucho el método de compactación.

Tipos de Consistencia:- SECA – Vibrado enérgico.- PLÁSTICA – Vibrado normal.- BLANDA – Apisonado.- FLUIDA – Barra.

Tabla de tolerancias

CONSISTENCIA TOLERANCIA (cm) INTERVALO

Seca0 0-2

Plástica± 1 3-5

Blanda± 1 6-9

Fluida± 1 10-15

Homogeneidad y Uniformidad:

Homogeneidad: Es la cualidad que tiene un concreto para que sus componentes se distribuyan regularmente en la masa.Uniformidad: Se le llama cuando es en varias amasadas. Esta característica depende de:- Buen amasado. - Buen transporte. - Buena colocación en obra.Se pierde la homogeneidad por tres causas:-Irregularidad en el mezclado.- Exceso de agua.- Cantidad y tamaño máximo de los agregados gruesos.

Esto provoca: - Segregación: separación de los áridos gruesos y finos.

-Decantación: los áridos gruesos van al fondo y los finos se quedan arriba.

Compacidad.Es la relación entre el volumen real de los componentes del hormigón y el volumen aparente del hormigón. No se tiene en cuenta el aire ocluido.

En estado endurecido

1. Impermeabilidad:

El concreto es un sistema poroso y nunca va a ser totalmente impermeable. Se entiende por permeabilidad como la capacidad que tiene un material de dejar pasar a través de sus poros un fluido.Para lograr una mayor impermeabilidad se pueden utilizar aditivos impermeabilizantes así como mantener una relación agua cemento muy baja. La permeabilidad depende de:

- Finura del cemento.- Cantidad de agua.- Compacidad.La permeabilidad se corrige con una buena puesta en obra.

2. Durabilidad:

El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. Gran parte de los daños por intemperie sufrido por el concreto pueden atribuirse a los ciclo de congelación y descongelación. La resistencia del concreto a esos daños puede mejorarse aumentando la impermeabilidad incluyendo de 2 a 6% de aire con un agente incluso de aire, o aplicando un revestimiento protector a la superficie.

3. Resistencia:

La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se

expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 días se le designe con el símbolo f’ c. Para de terminar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas de mortero o de concreto.

La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión.

El valor de la resistencia a la tensión del concreto es aproximadamente de 8% a 12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión.

La resistencia a la torsión para el concreto está relacionada con el modulo de ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto.

La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de la resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre.

Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación a/c y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero.

Definición de Concreto Armado:

El concreto armado es el material de construcción predominante en caso todos los países del mundo. Esta aceptación universal se debe en parte, a la disponibilidad de elementos con los cuales se fabrica el concreto armado: grava, arena, cemento, agua y barras de refuerzo. También se debe a su economía, en comparación con otros materiales de construcción, y a la facilidad con la cual mientras el concreto se encuentra en estada plástico, puede colocarse en los encofrados.

El concreto armado no se restringe a lo que denominamos concreto vaciado en sitio, hoy en día el concreto prefabricado en planta y luego transportado y colocado en la obra, representa una alternativa que permite ahorros importantes en costo y tiempo de ejecución.

Otra variante importante del concreto armado la constituye el concreto preesforzado, en la cual se combinan aceros y concretos de alta resistencia. El acero se encuentra sometido a un esfuerzo inicial (preesfuerzo) alto el cual se

equilibra con los esfuerzos de compresión en el concreto. Debido a esta precompresión, el concreto en las zonas de tracción por flexión, por ejemplo en una viga, se agrietara para cargas o momentos flectores mucho más altos que los correspondientes al concreto armado convencional. Esto permite reducir significativamente el agrietamiento por flexión y las deflexiones así como extender de manera importante las luces (claros libres) que es posible cubrir con elementos de concreto reforzado.

Ventajas y desventajas del Concreto Armado:

El hecho de que el concreto armado sea uno de los materiales de construcción mas utilizado en el mundo, estriba en las innumerables ventajas que ofrece. Sin embargo, al igual que cualquier otro material de construcción, el concreto también presenta desventajas en comparación con otros materiales.

Principales Ventajas:1. Es un material con aceptación universal. Es relativamente fácil conseguir

o transportar los materiales necesarios para su fabricación.2. No se necesita mucha habilidad para su fabricación y utilización. No es

necesario contar con mano de obra altamente calificada.3. Es económico comparado con otros materiales.4. El concreto armado se emplea en casi cualquier tipo o forma estructural,

es decir su uso no esta limitado a un tipo de forma en particular. Se emplea en la construcción de represas, puentes, edificios, casas, túneles, muelles, etc.

5. Es un material de construcción con una buena durabilidad y un bajo costo de mantenimiento.

6. El concreto es un material con resistencia al fuego, una estructura de concreto armado sin detalles especiales

7. Es un material apropiado para cumplir funciones estructurales y arquitectónicas.

8. Las estructuras de concreto armado poseen monolitismo e hiperestaticidad (redundancia). La redundancia en una estructura permite la redistribución delas fuerzas internas en la eventualidad de una sobrecarga accidental no prevista, así se logra un mayor grado de seguridad al colapso.

9. Las estructuras de concreto armado poseen masa y rigidez, esto las hace menos sensibles a las vibraciones verticales y laterales.

Principales Desventajas:

1. El concreto tiene una baja resistencia a los esfuerzos de tracción, es necesario adicionar refuerzo de acero para absorber los esfuerzos de tracción y controlar los agrietamientos.

2. Las grietas hacen permeable al concreto armado y puede producirse o acelerarse la corrosión de las armaduras.

3. Para la construcción de los elementos de concreto son necesarios los encofrados, el encofrado representa un costo importante en Estructuras.

4. El proceso constructivo puede ser lento. Lo que significa un mayor “costo del dinero”

5. El concreto sufre cambios de volumen en el tiempo.

CONCEPTOS DE LOS TIPOS DE CONCRETO

PARTE I ACTIVA.-

Está compuesto por (cemento, agua y aditivos.)

a) CEMENTO

El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento portland, arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) y agua. Mediante un proceso llamado hidratación, las partículas del cemento reaccionan químicamente con el agua y el concreto se endurece y se convierte en un material durable.”1

Cuando se mezcla, se hace el vaciado y se cura de manera apropiada, el concreto forma estructuras sólidas capaces de soportar las temperaturas extremas del invierno y del verano sin requerir de mucho mantenimiento.

Además de los ingredientes de la mezcla de concreto en sí misma, será necesario un marco o cimbra y un refuerzo de acero para construir estructuras sólidas.

a) Cemento Portland

“El cemento portland es un producto comercial de fácil adquisición en cual cuando se mezcla con agua, ya sea solo o en combinación con arena, piedra u otros materiales similares, tiene la propiedad de reaccionar lentamente con el agua hasta formar una masa endurecida.

b) Cementos portland simples, mezclados y expansivos

Para la elaboración del Clinker portland se emplean materias primas capaces de aportar principalmente cal y sílice, y accesoriamente óxido de fierro y alúmina, para lo completa homogeneización, ya sea en seco o en húmedo.cual se seleccionan materiales calizos y arcillosos de composición adecuada. Estos materiales se trituran, dosifican, muelen y mezclan íntimamente hasta su

1

De conformidad con lo anterior, a partir del Clinker portland es posible fabricar tres principales grupos o clases de cementos hidráulicos para la elaboración de concreto:1) Los cementos portland propiamente dichos, o portland simples, moliendo solamente el Clinker y el yeso sin componentes cementantes adicionales.2) Los cementos portland mezclados, combinando el Clinker y el yeso con otro cementante, ya sea este una escoria o una puzolana.3) Los cementos expansivos que se obtienen añadiendo al Clinker otros componentes especiales de carácter sulfatado, cálcico y aluminoso.

c) Otros cementos con Clinker portland

En el país se producen otros cementos a base de Clinker portland para usos diferentes a la fabricación de concreto hidráulico convencional, siendo principalmente los que a continuación se mencionan:

*Cemento blancoEl Clinker portland para este cemento se produce seleccionando materias primas con muy bajas proporciones, e incluso nulas, de hierro y manganeso. En Perú se le fabrica normalmente conforme a NOM C-1(4) y de acuerdo con su composición química puede ser clasificado como portland tipo lo tipo III. Se le destina principalmente a trabajos arquitectónicos y decorativos, en donde no se requieren grandes consumos de cemento, ya que su precio es relativamente alto.2

*Cemento para pozo petrolero

Para las lechadas, morteros y concretos que se emplean en los trabajos de perforación y mantenimiento de pozos petroleros y geotérmicos, deben utilizarse cementantes cuyos tiempos de fraguado sean adecuados a las condiciones de colocación ya las elevadas temperaturas y presiones que en el sitio existan.

*Cemento de mampostería

El cemento de mampostería se emplea en la elaboración de morteros para aplanados, junto de bloques y otros trabajos similares, por cuyo motivo también se le denomina cemento de albañilería

AGUA El agua es un elemento fundamental en la preparación del concreto, estando relacionado con la resistencia, trabajabilidad y propiedades del concreto endurecido.

Requisitos que debe de cumplir el agua*El agua a emplearse en la preparación del concreto, deberá ser limpia u estará libre de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales,

2

material orgánico y otras sustancias que puedan ser nocivas al concreto o al acero.

Si se tuviera dudas de la calidad del agua a emplearse en la preparación de una mezcla de concreto, será necesario realizar un análisis químico de esta,

SUSTANVIAS DISUELTAS VALOR MAXIMO ADMISIBLE

Cloruros

Sulfatos

Sales de magnesio

Sales solubles

P.H.

Sólidos en suspensión

Materia orgánica

300 ppm

300 ppm

150 ppm

1500 ppm

Mayor de 7

1500 ppm

10 ppm

*También deberá hacerse el ensayo de Resistencia a la compresión a los 7 y 28 días, preparando testigos con agua destilada o potable u con el agua cuya calidad se requiere evaluar, considerándose como satisfactorias aquellas que arrojen una resistencia mayor o igual a 90% que la del concreto preparado con agua potable.

*Un método rápido para reconocer la existencia de ácidos en el agua, es por medio de un papel tornasol, el que sumergido en agua acida tomara un color rojizo.

Así mismo para determinar la presencia de yeso u otro sulfato es por medio de cloruro de bario; se filtra el agua (unos 500 grs) y se le hecha algunas gotas de ácido clorhídrico; luego más gotas de solución de cloruro de bario, si se forma un precipitado blanco (Sulfato de bario) es señal de presencia de sulfatos. Esta agua debe entonces mandarse analizar a un laboratorio para saber su concentración y ver si está dentro del rango permisible.

*El agua de mar, se puede usar en la elaboración de concreto bajo ciertas restricciones que indicamos a continuación:

El agua de mar puede ser empleada en la preparación de mesclas para estructuras de concreto simple.

En determinados casos puede ser empleada en la preparación de mezclar para estructuras de concreto armado, con una densificación y compactación adecuadas.No debe utilizarse en la preparación de concretos de alta resistencia o concreto que van a ser utilizados en la preparación de elementos pretensados, postensados.

No debe de emplearse en la preparación de mezcla, de concreto que va a recibir un acabado superficial de importancia, concretos expuestos; ya que el agua de mar tiende a producir humedad permanente y florescencia e la superficie de concreto terminado.

Para diseñar mezclas de concreto en las cuales se va a utilizar agua de mar se recomienda para compensar la reducción de la resistencia final, utilizar un Promedio de resistencia concentrada de 110% a 120%.

d) ADITIVOS

Los aditivos del concreto son productos capaces de disolverse en agua, que se adicionan durante el mezclado en porcentajes no mayores de[ 5% de la masa de cemento, con el propósito de producir una modificación en el comportamiento de] concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales, han dado un creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo ingrediente, conjuntamente con el cemento, el agua y los agrega

TIPOS DE ADITIVOS:

a) NORMALIZACIÓN

Los aditivos pueden clasificarse tentativamente según las propiedades que modifican en el concreto fresco o endurecido.

b) EN ESTADO FRESCO :

• Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o reducir el contenido de agua con similar trabajabilidad.

• Retardar o acelerar el fraguado.

• Modificar el asentamiento.

• Disminuir la exudación

• Reducir la segregación

• Mejorar la actitud al bombeo

c) EN EL CONCRETO ENDURECIDO:

• Acelerar la ganancia de resistencia temprana.

• Incrementar la resistencia.

• Mejorar la durabilidad frente a exposición severa,

• Disminuir la permeabilidad.

• Producir expansión o controlar la contracción.

• Incrementar la adherencia con las barras de acero de refuerzo.

• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo.

• Controlar la reacción alcali-agregado

PARTE II INERTECompuesto por los agregados (hormigón, arena gruesa, piedra chancada, etc)

AGREGADOS

Llamados también áridos, son materiales inertes que se combinan con los aglomerantes (cemento, cal, etc.) y el agua formando los concretos y morteros. La importancia de los agregados radica en que constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. Por lo anterior, es importante que los agregados tengan buena resistencia, durabilidad y resistencia a los elementos, que su superficie, este libre de impurezas como barro, limo y materia orgánica, que puedan debilitar el enlace con la pasta de cemento.3

Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, de una mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisis minucioso y detenido de los agregados utilizados en la zona.

3

Los agregados finos y gruesos deberán ser manejados como materiales independientes. Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportados manipulados, almacenados y dosificados.

* Agregado grueso

La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de concreto.

El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4.8mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.

*Agregado fino

Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm. (3/8") y queda retenido en el tamiz 74 um (Nº200). El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos:4

- El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas.

- El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.

*Piedra Chancada

La piedra chancada es una roca ígnea: formada por el enfriamiento y solidificación de materia rocosa fundida (magma), compuesta casi en su totalidad por silicatos.Por su tamaño, las piedras pueden ser desde muy pequeñas  hasta piedras extragrandes (de 3 a 6 pulgadas).

CARACTERÍSTICAS

Nuestros agregados presentan las siguientes características:• Conformados por partículas limpias.• Son de perfiles angulares, duros, compactos, resistentes, y de textura rugosa.• Presentan partículas químicamente estables y están libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus,    incrustaciones superficiales, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.

4

*Hormigón

Material de construcción formado por una mezcla de piedras menudas y un tipo de argamasa (cal, cemento, arena y agua)."el hormigón y el acero se adhieren fuertemente entre sí, ya que tienen aproximadamente el mismo coeficiente de dilatación"

PARTE III PERJUDICIALSustancias Nocivas en Agregado Fino

La presencia de sustancias que perjudican algunas de las propiedades del hormigón, expresadas en porcentaje de la masa de la muestra, no deben exceder los límites que se indican en la Tabla 1 (agregados finos). El concepto “otras sustancias perjudiciales” incluye pizarras, micas, fragmentos blandos en escamas desmenuzables y partículas cubiertas por películas superficiales, las que se deben determinar mediante el análisis petrográfico que se establece en la norma IRAM 1649.La suma de todos los porcentajes de sustancias nocivas indicados en la Tabla 1, debe ser igual o menor de 5 g/100g para hormigones expuestos a la acción del desgaste y de 7 g/100g para el resto de los hormigones.

Sustancias Nocivas en Agregado Grueso:

a) La presencia de sustancias que perjudican a algunas de las propiedades del Hormigón, expresadas en porcentaje de la masa de la muestra, no debe exceder los Límites.

b) El límite máximo de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm, indicado en la Tabla 3.6., Se puede reemplazar por alguno de los valores que se indican a continuación:

En los agregados gruesos de trituración, si los finos están libres de arcilla (el índice de plasticidad de los finos menor de 2, norma IRAM 10502), el límite se Puede llevar a 1,5.

Si el contenido de finos en la arena es menor que el máximo admitido en la Tabla3.4., el máximo admisible de la Tabla 3.6. Se puede reemplazar por el valor

Resultante de la siguiente expresión:

LFAG = 1 + [PFAF (LFAF −CFAF) / (100 –PFAF)]

Siendo:

LFAG: el límite máximo admisible de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm, queremplaza al especificado para el agregado grueso en la Tabla 3.6.PFAF: el porcentaje de agregado fino respecto del total de agregados.LFAF: el límite máximo admisible de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm,Especificado para el agregado fino -

Sustancias Perjudiciales Presentes en los Áridos.Antes de su empleo los áridos pueden contaminarse con diversas sustancias perjudiciales para el Hº. La contaminación puede tener lugar en el mismo yacimiento o en algunas de las sucesivas etapas del proceso productivo del Hº. A continuación enumeramos algunas de las contaminaciones más peligrosas.

1. Compuestos sulfatados y sulfurados. Los sulfatos hidrosolubles, cuando participan en determinadas dosis reaccionan primero con la cal liberada por el cemento portland al hidratarse y luego con el aluminato tricálcico dando lugar a compuestos expansivos (sal de Candlot) que terminan por destruir al Hº. La dosis de azufre total (azufre de sulfatos y sulfuros) puede llegar como máximo al 1% en peso de los áridos según normas y especificaciones técnicas.

La norma IRAM 1512 limita la presencia de sulfatos en el agregado fino al 0,1% en peso máximo y la norma 1531 para los agregados gruesos los limita a 0.075% en peso.

¿De dónde provienen los sulfatos contaminantes de los áridos?Estas sales pueden llegar a los áridos por efecto de procesos naturales como técnicos.

a) Existen en la naturaleza rocas sulfatadas cuyos principales exponentes es la piedra de yeso. La contaminación se puede dar en la explotación de yacimiento de áridos por la presencia de mantos de yeso o durante las sucesivas etapas de producción de áridos: Extracción, transporte, trituración, nuevo transporte, etc.

b) A través de escorias de carbón mineral o con cascotes triturados provenientes de escombros.

c) Contaminación salina de áridos provenientes de depósitos o playas marinas. Las arenas de mar contiene de sales y es necesarios lavarlas con agua dulce previo a su empleo al Hº. Son cloruro de calcio, magnesio, sulfato, etc. Provocan eflorescencia superficial, también corrosión del acero.

2.-Contaminación con conchillas marinas (Co3Ca).

Están presentes en los agregados provenientes de los depósitos marinos. Afectan indirectamente la resistencia del Hº, pues demandan mayor contenido de agua para amasar el Hº y disminuye la trabajabilidad. Los reglamentos los limitan en el agregado a un 30 % de peso como máximo.

3.-Partículas inestables.

Hay dos clases: Las que no mantienen su integridad y las que causan expansiones destructivas del Hº al exponerse a la congelación o en contacto con el agua.

as normas IRAM 1512 Y 1531 permiten la presencia hasta un 1% en peso de partículas carbonosas cuando no importa el aspecto estético se reduce al 0.5% en peso como máximo cuando si interese el aspecto estético.

4.-Partícula de Mica

La Mica se puede alterar y adoptar formas inestables durante la hidratación de cemento. Incrementa la cantidad de agua requerida y por tanto la resistencia se va a disminuir.

TABLA DE LOS CONCRETOS C:100

RESISTENCIAS DEL CONCRETO(%) de

Endurecimientofc f'c = 100

kg/cm2

f'c = 140

kg/cm2

f'c = 175

kg/cm2

f'c = 210

kg/cm2

f'c = 245

kg/cm2

f'c = 280

kg/cm2

f'c = 350

kg/cm2Tiemp

o

7 días 70 98 122.5 147 171.5 196 245 70%

14 días 80 112 140 168 196 224 280 80%

21 días 90 126 157.5 189 220.5 252 315 90%

28 días 100 140 175 210 245 280 350 100%

50 días 100 140 175 210 245 280 350 100%