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Ing. Jorge Vargas LL. Página 1
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
SEMESTRE 2013 – I
MÓDULO DE CLASES
SESIÓN N°7: PROPIEDADES FISICAS DEL CONCRETO
NUEVO CHIMBOTE
2013
Docente: ing. Erika M. Mozo Castañeda
UCV
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – CHIMBOTEESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
SESIÓN Nº7:
PROPIEDADES FISICAS DEL CONCRETO-ESTADO FRESCO Y PROCESO DE
ENDURECIMIENTO, CARACTERISTICAS
I. CONCRETO FRESCO:
I.1. DEFINICIÓN :
Es aquel concreto recién preparado cuyo estado es plástico y moldeable, en
el cual no se produce el fraguado ni el endurecimiento y adopta la forma del
encofrado.
I.2. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO
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I.2.1. TRABAJABILIDAD
Es la propiedad del concreto recién mezclado que determina la facilidad
con que puede manejarse, compactarse y recibir un buen acabado.
La trabajabilidad se ve afectada por la granulometría, la forma de la
partícula y las proporciones del agregado, el contenido de cemento, los
aditivos (cuando se emplean), así como por consistencia de la mezcla.
Es el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado
fresco en los procesos de mezclado, transporte, colocación, compactación
y acabado.
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I.2.1.1. FACTORES QUE AFECTAN LA TRABAJABILIDAD:
Está influenciada principalmente por la pasta, el contenido de agua y el
equilibrio adecuado entre agregados gruesos y finos, produciendo en el
caso óptimo una suerte de continuidad en el desplazamiento natural y/o
inducido de la masa.
a) Contenido de cemento:
Habrá una mayor trabajabilidad cuando la cantidad de cemento en la
mezcla sea mayor.
b) Fineza del cemento:
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A mayor fineza, mayor trabajabilidad
c) Perfiles del agregado, textura superficial del agregado
El agregado fino con partículas de formas angulosas, afecta
proporcionalmente más la trabajabilidad del concreto que piedras
lajosas en el agregado grueso
d) Granulometría del agregado:
No existe una granulometría ideal, desde el punto de vista de la
trabajabilidad
El efecto de la granulometría sobre la trabajabilidad del concreto en
estado fresco es variable, puesto que depende de los contenidos de
cemento y agua. Entonces:
La mejor granulometría será la que tenga menor área
superficial, para un volumen dado de agregado.
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La trabajabilidad no es afectada cuando se modifica la
granulometría del agregado, siempre y cuando la superficie
específica del agregado no varíe.
Agregados con granulometrías discontinuas exigen más agua
para una misma trabajabilidad.
Puede emplearse granulometrías discontinuas, siempre que se
emplee aquellas cuya superficie específica sea equivalente a la
del agregado con granulometrías continuas.
e) Las puzolanas
En general, las adiciones al cemento mejoran la consistencia y
la trabajabilidad del concreto fresco, porque se le añade un
volumen adicional de finos a la mezcla.
El concreto con humo de sílice es utilizado típicamente con
bajos contenidos de agua con aditivos reductores de agua de
alto rango y estas mezclas tienden a ser cohesivas y más
viscosas que el concreto corriente.
Las cenizas volantes y las escorias generalmente reducen la
demanda de agua para el asentamiento requerido del concreto.
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f) Aditivos:
El uso de aditivos fluidificantes o Incorporadores de aire puede
mejorar la trabajabilidad de las mezclas.
Un exceso de tiempo de transporte, o un mezclado prolongado, aún
con velocidad de agitación baja pueden influir negativa mente en la
trabajabilidad.
No debe agregarse agua en exceso para hacer más trabajable la
mezcla, porque reduce la resistencia del concreto endurecido.
I.2.1.2. LÍMITES DE LA TRABAJABILIDAD:
La disminución de la pasta con respecto a la cantidad de agregado
en la mezcla, tiende a hacer la más áspera y dura. Por otra parte un
incremento en el volumen de la pasta hace a la mezcla más fluida.
Para una determinada cantidad de pasta y agregado se tiene:
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Si la pasta contiene más cemento y menos agua, será más
áspera y poco trabajable.
Si la pasta contiene más agua y menos cemento, la pasta
puede ser lo suficientemente fluida, y no formará con los
agregados una masa cohesiva.
I.2.1.3. ELECCIÓN DE LA TRABAJABILIDAD:
La trabajabilidad no debe ser mayor que la necesaria.
Un concreto con poca trabajabilidad no puede ser adecuadamente
colocado y compactado.
El concreto debe ser lo sufrientemente trabajable como para
garantizar el progreso de la obra sin la necesidad de añadir agua.
I.2.1.4. LUGARES DONDE SE NECESITAN MAYOR TRABAJABILIDAD
Secciones pequeñas:
La pequeña distancia entre las caras del encofrado puede restringir
o hacer difícil el proceso de compactación del concreto.
Secciones muy elaboradas:
Donde las esquinas no son redondeadas, y donde el concreto no es
fácilmente accesible y compactable.
Secciones altamente reforzadas:
Donde las barras de refuerzo están cruzadas o superpuestas.
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I.2.1.5. MEDIDA DE LA TRABAJABILIDAD:
No existe un método de laboratorio para medir la trabajabilidad del
concreto en estado fresco.
Depende en gran medida del criterio y experiencia del ingeniero.
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I.2.2. CONSISTENCIA
Es la capacidad del concreto recién mezclado para fluir. En gran parte
también determina la facilidad con que el concreto puede compactarse. La
consistencia del concreto podemos medirla por medio de una prueba de
revenimiento.
Es una propiedad importante del Concreto fresco, esta propiedad define la
humedad de la mezcla por su grado de fluidez de la misma. La
consistencia se define por el asentamiento de la mezcla cuando se realiza
el ensayo del Cono de Abrams.
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I.2.2.1. FACTORES QUE DISMINUYEN LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO:
La utilización de un agregado de perfil esférico tiende a disminuir la
consistencia del concreto, en el cual el contenido de pasta es el
mismo.
El empleo de partículas de agregado grueso de textura superficial
suavizada permite obtener mezclas menos consistentes.
Una adecuada selección de proporción de agregados finos y
gruesos hace que la mezcla de concreto contenga una adecuada
consistencia.
I.2.2.2. MEDIDA DE LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO
Se realiza mediante el ensayo del Cono de Abrams según la norma
ASTMC-143, es el método más utilizado en obra debido a su rapidez y
efectividad.
El ensayo consiste:
En llenar el concreto en 3 capas dando 25 golpes por capa, en un
molde de forma de tronco de cono que tiene 0.20cm de diámetro de
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base inferior,0.10cm. de diámetro de la base superior y 0.30cm. de
altura.
El supervisor solicitara la realización de este ensayo cada cierto tiempo
para garantizar que la relación de agua-cemento sea el apropiado y el
asentamiento sea lo indicado en el proyecto.
En el caso de concreto premezclado se realizará un control por camión
concretero.
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I.2.3. COHESIVIDAD
La cohesividad se define como aquella propiedad gracias a la cual es
posible controlar la posibilidad de segregación durante la etapa de
manejo de la mezcla, al mismo tiempo que contribuye a prevenir la
aspereza de la misma ,y facilitar su manejo durante el proceso de
compactación del concreto.
Normalmente se considera que una mezcla de concreto posee el
grado apropiado de cohesividad si ella no es demasiado plástica ni
demasiado viscoso, es plástica y no segrega fácilmente.
I.2.4. SEGREGACIÓN
Es una propiedad del concreto fresco que implica la descomposición de
este en sus partes constituyentes o lo que es lo mismo la separación del
agregado grueso el mortero.
Es un fenómeno perjudicial para el concreto, produciendo en el elemento
vaciado bolsones de piedra capas arenosas cangrejeras etc.
La segregación es una función de la consistencia de la mezcla, siendo el
riesgo mayor cuanto más húmedo es esta y menor cuanto más seca.
Tener siempre presente en el diseño de mezclas el riesgo de segregación,
pudiéndose disminuir mediante el aumento de fino (cemento o agregado
fino y de la consistencia de la mezcla).
Los procesos inadecuados de manipulación y colocación son
generalmente las causas del fenómeno de segregación, como el caso de
las carretillas con ruedas inadecuadas o por donde se circula tiene algunos
sobresaltos que hacen que la carretilla vibre y por consiguiente el
agregado grueso se precipita al fondo, mientras q los finos ascienden a la
superficie también ocurre cuando se suelta el concreto de alturas mayores
de medio metro y también cuando se permite que el concreto se transporte
por canaletas mas aun si estas presentan cambios de dirección. El
excesivo vibrado de la mezcla también produce segregación.
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I.2.5. EXUDACIÓN
Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la
superficie como consecuencia de la sedimentación de los sólidos.
Influenciada por la cantidad de finos en los agregados y la finura del
cemento, es decir cuánto más fina es la molienda del cemento y mayor el
porcentaje de material menor que la malla Nro. 100, la exudación será
menor pues se retiene el agua de mezcla.
El fenómeno se presenta después de que el concreto ha sido colocado en
el encofrado y puede ser producto de:
Una mala dosificación de la mezcla
Exceso de agua
La temperatura ya que a mayor temperatura mayor es la velocidad de
exudación
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Es perjudicial para el concreto porque del producto del ascenso de una
parte del agua de mezclado, se puede obtener un concreto poroso, poco
durable y resistencia disminuida por el incremento de la relación agua –
cemento. La prueba estándar está definida por la norma ASTM-C232
VELOCIDAD DE EXUDACION
Es la velocidad con la que el agua se acumula en la superficie del
concreto.
VOLUMEN TOTAL DE EXUDADO
Es el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto
Por otro lado, la exudación es un fenómeno natural e inevitable pero
nuestra acción como profesional es de la tecnología del concreto debe
tender a minimizarla. En la figura que a continuación se muestra
conceptualmente la reducción volumétrica que sufre una pasta cementicia
a medida que aumenta su grado de hidratación.
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Otro aspecto a considerar es el espesor del elemento estructural a
construir. Siendo la exudación del hormigón una magnitud
aproximadamente constante para cada mezcla de acuerdo a sus
características aquellas estructuras que Posean una menor relación
superficie/volumen estarán más afectadas por la exudación.
PAPEL DEL AGREGADO EN LA EXUDACION
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Cuando la exudación es excesiva, debe darse atención a la granulometría
y angularidad del agregado fino.
El empleo de arenas muy finas, las mezclas de arenas, y un control más
cuidadoso son factores que pueden contribuir a la reducción de la
exudación. Una forma de controlar la exudación es el empleo de agregado
fino adecuadamente graduado, con presencia de los tamaños menores en
las proporciones adecuadas.
I.2.6. TIEMPO DE FRAGUADO
Se puede definirse como tiempo de fraguado de una mezcla determinada,
al lapso entre el fraguado inicial y fraguado final o en otras palabras el
tiempo necesario para que la mezcla pase del estado fluido al sólido.
Normalmente, el inicio de fraguado ocurre entre 2 y 6 horas después del
mezclado, y el final ocurre entre 4 y 12 horas.
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Cuando el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reacción
química exotérmica que determina el paulatino endurecimiento de la
mezcla. Dentro del proceso general de endurecimiento se presenta un
estado en que la mezcla pierde apreciablemente su plasticidad y se vuelve
difícil de manejar; tal estado corresponde al fraguado inicial de la mezcla. A
medida que se produce el endurecimiento normal de la mezcla, se
presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un valor
muy apreciable; este estado se denomina fraguado final.
I.2.6.1. FALSO FRAGUADO
El fraguado falso o endurecimiento prematuro como se le llama, a veces es
un endurecimiento inicial de la pasta de cemento que en raras ocasiones s
e presenta entre 1 y 5 minutos después del mezclado.ESTE PROBLEMA
SE puede modificar o eliminar mediante el mezclado continuo o por el
remezclado de la pasta de cemento o del concreto con lo cual desaparece
el endurecimiento sin la perdida de la calidad.
FACTORES QUE INFLUYEN AL FALSO FRAGUADO
Variaciones en el cemento
Temperatura de la mezcla
Temperatura ambiental.
Contenido de cemento de la mezcla
Dimensiones del elemento de concreto
Consistencia y relación agua-cemento
Características de exudación
Aditivos empleados
Cuando el concreto es empleado en losas o pavimentos, los siguientes
factores también deben ser considerados
Humedad relativa
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Velocidad del viento
Radiación solar
Capacidad de absorción de la sub rasante
INFLUENCIA DEL CEMENTO EN EL FALSO FRAGUADO
El proceso de hidratación de diferentes cementos puede variar debido a las
diferentes materias primas, finura del molido, los aditivos, la cantidad de
agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del
mezclado.
El aluminato tricálcico(C3A) es tal vez el compuesto que se hidrata con
mayor rapidez, y por ello propicia mayor velocidad en el fraguado y en el
desarrollo de calor de hidratación en el concreto
El efecto de retardo también es susceptible a estas variaciones que
pueden ser considerables en dosis mayores al 1%.
La tendencia:
Cementos Pórtland puros y finos: efecto de retardo reducido
Cementos más gruesos y algunos cementos con adiciones: efecto
de retardo extendido
Un aumento en la relación a/c de 0.01 ocasiona un retardo
adicional de media
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
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Los aumentos de temperatura acortan el retardo y las reducciones
de temperatura lo extienden.
Cada grado debajo de 20°C extiende el tiempo de retardo en
aproximadamente 1 hora.
Cada grado por encima de 20°C disminuye el tiempo de retardo
en 0.5 horas.
Para mayor seguridad Trabajar con un concreto sin retardo de
fragüe puede ser un problema en temperaturas superiores a 25°C.
Ya que éste le acelera el tiempo de fraguado y evapora el agua.
Esta evaporación produce una retracción acelerada, aumentando la
probabilidad de fisuración y disminuyendo la resistencia del
hormigón
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I.2.6.2. DETERMINACION DEL TIEMPO DE FRAGUADO
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I.2.7. PESO UNITARIO:
El peso unitario es el peso varillado, expresado en kilos por metro cubico
(Kg/m^3 ), de una muestra representativa del concreto.
I.2.8. UNIFORMIDAD
La uniformidad del concreto se estudia evaluando mediante el coeficiente
de variación, la dispersión existente entre características análogas de
distintas amasadas. La uniformidad del concreto depende de muchas
variantes, entre las cuales podemos destacar:
El tiempo que se le da al concreto para su mezclado,
La buena adherencia entre pasta y agregado,
La granulometría de los agregados empleados para la fabricación
del concreto, etc.
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