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Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación
Universidad Nacional“SANTIAGO
ANTÚNEZ DEMAYOLO”
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTEESCUELA PROFESIONAL Ing. AMBIENTAL
TEMA:
Concreto
CURSO:
Materiales y Técnicas de Construcción
DOCENTE:
JULIO CELEDONIO SALAS CUADROS
ALUMNO:
CORTEZ CARRIÓN HYRVIN MANUEL
HUARAZ, 2015
ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN...........................................................................................1
II. CAPÍTULO I: RESEÑA HISTÓRICA DEL CONCRETO……………..……….1
III. CAPÍTULO II: DEFINICIÓN DEL CONCRETO………………..………...……2
IV. CAPÍTULO III: COMPONENTES DEL CONCRETO…………………………3
4.1. Cemento………………………………………………………………………3
4.2. Agregado fino o arena………………………………………………………5
4.3. Agregado grueso o piedra…………………………………………………..6
4.4. Agua…………………………………………………………………………..7
4.5. Aditivos………………………………………………………………………..7
4.6. Fibras…………………………………………………………………..……10
V. CAPÍTULO IV: CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO……………..……..10
5.1. TRABAJABILIDAD…………………………………………………………11
5.2. RESISTENCIA………………………………………………………..…….11
5.3. DURABILIDAD………………………………………………………...……13
5.4. PERMEABILIDAD Y HERMETICIDAD…………………………………..14
5.5. ELASTICIDAD……………………………………………………………...17
5.6. EXPANSIÓN………………………………………………………………..18
5.7. CONTRACCIÓN……………………………………………………………18
5.8. FLUENCIA…………………………………………………………….…….18
5.9. RESISTENCIA AL DESGASTE……………………………………..……19
VI. CAPÍTULO V: TIPOS DE CONCRETO………………………………………20
VII. CAPÍTULO VI: DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO…………………………28
VIII.CAPÍTULO VII: CONCLUSIONES……………………………..………..….30
IX. CAPÍTULO VIII: BIBLIOGRAFÍA…………….………………………….…….30
I. INTRODUCCIÓN
Durante el curso del presente siglo, el concreto se ha convertido en el
material de construcción más ampliamente utilizado en todo el mundo
debido a su extraordinaria versatilidad en cuanto a forma es moldeable, en
cuanto a su función para uso estructural y no estructural, y en cuanto a
economía.
El presente trabajo consiste en la descripción del concreto, conocer su
definición, características y funciones de sus componentes.
II. CAPÍTULO I: Reseña Histórica
El dato más exacto de empleo de materiales cementantes se remonta
hacia el año 2690 A.C., cuando los egipcios construyeron la pirámide de
Gizeh, en donde los bloques de piedra de cuarenta pisos fueron pegados
con un mortero hecho de yeso calcinado impuro y arena.
Más tarde en Grecia y Roma se produjeron morteros hechos a base de
pasta de caliza calcinada y agua, a la cual se adicionaba arena, para unir
las estructuras de piedra y ladrillo. Posterior a estas mezclas se
incorporaron piedra triturada, tejas rotas o ladrillos, dando origen al primer
concreto de la historia. Pronto se descubrió que la arena proveniente de
ciertas rocas volcánicas tenía mayor resistencia y duración tanto en aguas
dulces como saladas.
Hacia el siglo XVIII, con el desarrollo de la investigación, el ingeniero
inglés John Smeaton, se le encomendó construir el faro de Eddyston, en la
Costa de Cornwall (Inglaterra) en 1756, decidió realizar estudios para
encontrar el mejor mortero para que el faro pudiera soportar el azote casi
continuo del agua y de estos estudios dedujo que la cal hidráulica
(resistente a la acción del agua) solo podía obtenerse de una caliza que
tuviera un alto contenido de impurezas de tipo arcilloso.
1
En los años siguientes a este hallazgo se desarrollaron tipos de
cementos hidráulicos que mejoran la calidad de los morteros. Así en 1824
Joseph Aspdin, un constructor de Leeds (Inglaterra), calcinó en un horno
una mexcla de tres partes de piedra caliza por una de arcilla, la cual molió y
pulverizó, obteniendo la patente del cemento Portland
El desarrollo del concreto como material de construcción, empezó hacia
principios del siglo pasado poco después de la obtención de la patente del
Cemento Portland. Posteriormente, en manos de los ingenieros y de
múltiples investigadores, la tecnología del concreto nació en los albores del
presente siglo y alcanzó paralelamente l estudio del concreto reforzado la
importancia trascendental que tiene en la técnica constructiva de la
civilización industrializada que hoy conocemos. Por tal motivo, es llamado
la piedra del siglo XX.
III. CAPÍTULO II: Concreto
Según la Real Academia de la Lengua Española, el concreto es el
nombre masculino con que se le conoce al hormigón en América, lo define
como una mezcla de piedras y mortero
El concreto en términos generales puede definirse como la mezcla de un
material aglutinante (cemento), un material de relleno (agregados), agua y
eventualmente aditivos, que al endurecerse forma un todo compacto
(piedra artificial) y después de cierto tiempo es capaz de soportar esfuerzos
de compresión.
2
IV. CAPÍTULO III: Componentes del Concreto
El concreto es una mezcla de cemento, agregado grueso o piedra,
agregado fino o arena y agua. El cemento, el agua y la arena constituyen el
mortero cuya función es unir las diversas partículas de agregado grueso
llenando los vacíos entre ellas. Para obtener un buen concreto no sólo
basta contar con materiales de buena calidad mezclados en proporciones
correctas. Es necesario también tener en cuenta factores como el proceso
de mezclado, transporte, colocación o vaciado y curado.
De acuerdo con lo descrito en la definición de concreto pasamos a
describir las características y funciones de sus componentes.
4.1 Cemento
El cemento se obtiene de la pulverización del Clinker, el cual es
producido por la calcinación hasta la fusión incipiente de materiales
calcáreos y arcillosos. Está constituido por los siguientes componentes:
1) Silicato tricálcico, el cual le confiere su resistencia inicial e influye
directamente en el calor de hidratación.
2) Silicato dicálcico, el cual define la resistencia a largo plazo y no
tiene tanta incidencia en el calor de hidratación.
3) Aluminato tricálcico, es un catalizador en la reacción de los silicatos
y oaciona un fraguado violento. Para retrasar este fenómeno, es
preciso añadirle yeso durante la fabricación del cemento.
4) Aluminio-Ferrito Tetracálcico que influye en la velocidad de
hidratación y secundariamente en el calor de hidratación.
5) Componentes menores: óxidos de magnesio, potasio, sodio,
manganeso y titanio.
3
Existen diversos tipos de cemento, los cuales están especificados en la
Norma Técnica Peruana NTP 334.009, NTP 334.090, Norma AASHTO
M85 o la Norma ASTMC-C 150-99a. Los tipos son:
Tipo I. Que es de uso general y sin propiedades especiales.
Tipo II. De moderado calor de hidratación y alguna resistencia al
ataque de los sulfatos.
Tipo III. De resistencia temprana y elevado calor de hidratación.
Tipo IV. De bajo calor de hidratación
Tipo V. De alta resistencia al ataque de sulfatos
Los tres primeros tipos de cemento son susceptibles de adicionarles
incorporadores de aire, en cuyo caso, se le agrega el sufijo A, por
ejemplo, cemento tipo IIIA.
En la norma ASTM-C-595-00 se especifica las características de los
cementos adicionados, los cuales contienen, además de los
compuestos ya mencionados, escoria y puzolanas, que modifican el
comportamiento del conjunto. Entre ellos se tiene:
1.- Tipo IS, cemento al que se le ha añadido entre 25% y 70% en peso
de escoria de alto horno.
2.- Tipo ISM, cemento al que se ha añadido menos del 25% en peso
de escoria de alto horno.
3.- Tipo IP, cemento al que se le ha añadido entre 15% y 40% en peso
de puzolana.
4.- Tipo IPM, cemento al que se le ha añadido menos del 15% en peso
de puzolana.
Las puzolanas son materiales que al reaccionar con los productos de la
hidratación del cemento, como los hidróxidos de calcio, y el agua
adquieren propiedades aglomerantes que no presentan
individualmente.
4
En la actualidad, en el Perú se fabrican los cementos Tipo I, Tipo II,
Tipo V, Tipo IP y Tipo IPM. También se usan cementos que reducen la
contracción de fraguas como el CTS-Tipo K que cumple la
especificación ASTM-C-845-96.
4.2 Agregado fino o arena
Tanto el agregado fino como el grueso, constituyen los elementos inertes del
concreto, ya que no intervienen en las reacciones químicas entre cemento y agua. El
agregado fino debe ser durable, fuerte, limpio, duro y libre de materias impuras
como polvo, limo, pizarra, álcalis y materias orgánicas. No debe tener más de 5% de
arcilla o limos ni más de 1.5% de materias orgánicas. Sus partículas deben tener un
tamaño menor a ¼´´ y su gradación debe satisfacer los requisitos propuestos en la
norma ASTM-C-33-99ª, los cuales se muestran en la siguiente tabla.
REQUISITOS
GRANULOMÉTRICOS QUE
DEBEN SER SATISFECHOS POR
EL AGREGADO FINO
TAMIZ
ESTÁNDAR
% EN PESO DEL
MATERIAL QUE PASA
EL TAMIZ
3/8´´ 100
#4 95 a 100
#8 80 a 100
#16 50 a 85
#30 25 a 60
#50 5 a 30 (AA S HTO 10 a 30)
#100 0 a 10 (AA S HTO 2 a 10)
5
4.3 Agregado grueso o piedra
El agregado grueso está constituido por rocas graníticas, dioríticas y
sieníticas. Puede usarse piedra partida en chancadora o grava
zarandeada de los lechos de los ríos o vacimientos naturales. Al igual
que el agregado fino, no deben contener más de un 5% de arcillas y
finos ni más de 1.5% de materias orgánicas, carbón, etc. Es
conveniente que su tamaño máximo sea menor que 1/5 de la distancia
entre las paredes del encofrado, ¾ de la distancia libre entre
armaduras y 1/3 del espesor de las losas. Para concreto ciclópeo se
puede emplear piedra de hasta 15 y 20 cm. Se puede usar tamaños
mayores si a criterio del ingeniero, no inducirán la formación de vacíos.
Al igual que para la arena, la norma ASTM-C-33-99ª también establece
una serie de condiciones para su gradación. Estas se muestran en la
siguiente tabla. La piedra se denomina por el tamaño máximo del
agregado.
4.4 Agua
El agua empleada en la mezcla debe ser limpia, libre de aceites,
ácidos, álcalis, sales y materias orgánicas. En general, el agua potable
es adecuada para el concreto. Su función principal es hidratar el
cemento, pero también se le usa para mejorar la trabajabilidad de la
mezcla.
Podrá emplearse agua no potable en la elaboración del concreto,
siempre que se demuestre su idoneidad. Para ello se fabricarán cubos
de mortero elaborados con ella y se ensayarán según la norma ASTM-
C-109/109M-99. Si las resistencias obtenidas a los 7 y 28 días son por
lo menos el 90% de las esperadas en morteros similares elaborados a
base de agua potable el líquido es aceptable. Es conveniente verificar,
adicionalmente, que no contenga agentes que puedan reaccionar
negativamente con el refuerzo.
Las plantas de concreto pre-mezclado tienen ahora el problema de
donde botan el concreto que sobra en los camiones y donde botan el
agua del lavado de las mezcladoras de los camiones, por los nuevos
controles de protección del medio ambiente. Se está usando en
Estados Unidos reciclar los agregados del concreto que sobra y el agua
del lavado, para volver a usarlos.
4.5 Aditivos
Los aditivos son sustancias que, añadidas al concreto, alteran sus
propiedades tanto en estado fresco como endurecido. Por su
naturaleza, se clasifican en aditivos químicos y aditivos minerales.
Entre los primeros, se tiene principalmente, los plastificantes y super-
plastificantes, los incorporadores de aire y los controladores de fragua.
Las normas ASTM C-260-00 y C-1017/1017M—98 presentan
especificaciones para estos aditivos. Los aditivos incorporadores de
aire están estandarizados por la norma ASTM-C-260-00. La norma
ASTM-1017/1017M-98 incluye especificaciones para los aditivos
6
7
químicos a ser utilizados en concretos bombeables, entre los que se
incluyen los plastificantes y retardadores. Entre los aditivos minerales
se tiene principalmente los aditivos naturales, cenizas volantes o fly
ash, microsílice o sílica fume y escoria de la producción de acero. Las
normas ASTM-C-618-99 y C-989-99 incluyen especificaciones en torno
a ellos. La primera se retiene a fly ash y a las puzolanas y la segunda a
la escoria de la producción del acero. La norma ASTM C-124-00 se
refiere al sílica fume.
Los aditivos plastificantes sirven para lograr concretos más
trabajables y plásticos. Permiten reducir la cantidad de agua en la
mezcla. Si se mantiene constante la cantidad de cemento, la
resistencia del concreto aumenta. Si la relación entre la cantidad de
agua y el cemento no varía, al reducir la cantidad de agua disminuirá la
cantidad de cemento y se obtendrá un concreto con igual resistencia
pero con menos cemento en la mezcla. Es posible una reducción de
hasta 15% de cemento en la mezcla sin pérdida de resistencia. El
periodod de efectividad de los aditivos plastificantes es limitado. Entre
ellos se tiene: ácido cítrico, ácido glucónico y los lignosulfonatos.
Los aditivos super-plastificantes permiten reducir hasta tres o cuatro
veces el agua que puede ser reducida a través del uso de
plastificantes. Esta reducción puede variar entre 20% y 25% del
contenido total del agua. Estas sustancias se utilizan en la elaboración
de concretos de alta resistencia y de concretos muy fluidos. Además,
aceleran la hidratación del cemento, obteniéndose mayores
resistencias al primer, tercer y séptimo día. Algunas sustancias usadas
como super-plastificantes son: naftalinas condensadas, mezclas de
melaninas y sales de ácido naftalínico sulfúrico.
Los aditivos incorporadores de aire se usan con objeto de añadir a la
mezcla burbujas de aire uniformes. Está demostrado que esta
circunstancia favorece la resistencia del concreto al deterioro producido
por el calor y heladas alternadas. Los incorporadores de aire se usan
también, para mejorar la trabajabilidad de la mezcla. Entre ellos se
8
9
tiene: sales de resina de la amdera, detergentes sintéticos, sales d elso
ácidos de petróleo, ácidos resinosos y sus sales, etc.
Los aditivos controladores de fragua pueden ser aceleradores o
retardadores. Los primeros, como lo indica su nombre, incrementan la
velocidad de fraguado. La resistencia del concreto se incrementa a un
mayor ritmo y esto permite reducir el tiempo de utilización de los
encofrados, el tiempo de curado y, en general, la duración del proceso
constructivo. Esto es particularmente útil en la producción, en planta,
de piezas prefabricadas. Los aditivos retardadores, por el contrario,
incrementan el tiempo de reacción del cemento. Son usados en el
vaciado de estructuras grandes en las cuales es preciso mantener el
concreto trabajable por un periodo más o menos largo. También se
utilizan para contrarrestar la fragua rápida que se presenta en climas
cálidos. Algunos químicos usados con frecuencia como controladores
de fragua son: cloruro de calcio, nitrato de calcio, carbonato de potasio,
carbonato de sodio, sulfato de calcio, etc. El primero ya casi no se usa
pues ataca las armaduras. Es importante destacar que en algunos
casos, las mismas sustancias actúan como aceleradores o
retardadores de fragua dependiendo de las proporciones en las que se
incluyen en la mezcla.
Los aditivos minerales son materiales silíceos muy finos que son
adicionados al concreto en cantidades relativamente grandes. Su
función es reaccionar con algunas sustancias producto de la
hidratación del cemento que no conribuyen a mejorar la resistencia del
concreto obteniendo otros compuestos que sí incrementan dicha
propiedad. Son usados, para:
1) Mejorar la trabajabilidad del concreto
2) Reducir el agrietamiento por el calor de hidratación
3) Mejorar la durabilidad del concreto a los ataques químicos
4) Reducir su potencial de corrosión
5) Producir concretos de alta resistencia
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4.6 Fibras
Las fibras se han usado como materiales de construcción por mucho
tiempo. En concreto se han usado principalmente en concreto pre-
mezclado, concreto prefabricado, pavimentos y shot-crete. Pueden ser
de acero, plástico, vidrio o materiales naturales como celulosa de
madera. Sus longitudes usuales varían de 6 mm a 150 mm con
espesores que varían de 0.005 a 0.75 mm.
Se agregan al concreto en proporciones menores al 1% en volumen,
en la mayoría de los casos. Impiden las pequeñas rajaduras debidas a
la contracción de fragua y a la deformación plástica. Dan muy buenos
resultados en secciones delgadas.
En algunos lugares se ha usado las fibras en lugar del refuerzo de
varillas de acero, pero generalmente se usan en conjunto con éste.
V. CAPITULO IV: Características del Concreto
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido,
se pueden modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma
líquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para
ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, reducir la demanda de
agua, aumentar la trabajabilidad, incluir intencionalmente aire, y ajustar
otras propiedades del concreto.
Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación,
mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto
endurecido se transforma en un material de construcción resistente, no
combustible, durable, resistencia al desgaste y prácticamente impermeable
que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto también es un
estupendo material de construcción porque puede moldearse en una gran
variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un número
ilimitado de aplicaciones.
11
A continuación se citan algunas de las características más usuales del
concreto.
Características Principales
5.1. TRABAJABILIDAD
La facilidad de colocar, consolidar y acabar al concreto recién
mezclado, se denomina trabajabilidad.
El concreto debe ser trabajable pero no se debe segregar
excesivamente. El sangrado es la migración del agua hacia la
superficie superior del concreto recién mezclado provocada por el
asentamiento de los materiales sólidos– cemento, arena y piedra
dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto
combinado de la vibración y de la gravedad.
Un sangrado excesivo aumenta la relación agua-cemento cerca de la
superficie superior, pudiendo dar como resultado una capa superior
débil de baja durabilidad, particularmente si se llevan acabo las
operaciones de acabado mientras está presente el agua de sangrado.
Debido a la tendencia del concreto recién mezclado a segregarse y
sangrar, es importante transportar y colocar cada carga lo mas cerca
posible de su posición final. El aire incluido mejora la trabajabilidad y
reduce la tendencia del concreto fresco de segregarse y sangrar.
Para una trabajabilidad y una cantidad de cemento dadas, el concreto
con aire incluido necesita menos agua de mezclado que el concreto
sin aire incluido. La menor relación agua–cemento, que es posible
lograr en un concreto con aire incluido, tiende a compensar las
resistencias mínimas inferiores del concreto, particularmente en
mezclas con contenidos de cemento pobres e intermedios.
5.2. 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.1
12
Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado
(Kg/cm2).
Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas
especímenes de mortero o de concreto. La resistencia del concreto a
la compresión es una propiedad física fundamental, y es
frecuentemente empleada en los cálculos para diseños de puentes,
edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene
una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm². Un concreto
de alta resistencia tiene un aguante a la compresión de cuando
menos 420 kg/cm².
La resistencia a la flexión2 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. La resistencia a la
flexión, también llamada modulo de ruptura, para un concreto de peso
normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65 veces el valor de la raíz
cuadrada de la resistencia a la compresión.
El valor de la resistencia a la tensión3 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 torsión4 para el concreto está relacionada con el
módulo 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.
El módulo de elasticidad, denotando por medio del símbolo E, se
puede definir como la relación del esfuerzo normal la deformación
13
correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por
debajo del límite de proporcionalidad de un material. Para concretos
de peso normal, E fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm², y se puede
aproximar como 15,100 veces el valor de la raíz cuadrada de la
resistencia a compresión.
Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación
agua– cemento 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.
Cuando se requiera de valores mas precisos para el concreto se
deberán desarrollar curvas para los materiales específicos y para las
proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo.
5.3. DURABILIDAD
Cuando el concreto no se deteriora con el paso del tiempo, se afirma
que el concreto es durable.
La falta de durabilidad puede deberse al medio al que está expuesto
el concreto o a causas internas del mismo. Las causas externas
pueden ser físicas, químicas o mecánicas (temperaturas externas,
acción electrolítica, abrasión, gases industriales, etc.). El grado de
deterioro dependerá de la calidad del concreto, aunque en
condiciones extremas, cualquiera que esté mal protegido se daña.
La permeabilidad es una característica importante para la durabilidad.
La penetración de materiales en solución puede afectar el concreto,
por ejemplo cuando lixivan con Ca(OH) o con ataques de líquidos
agresivos. En si existen seis grandes grupos de factores que afectan
la durabilidad del concreto:
Características de los materiales en el concreto
Propiedades físicas del concreto endurecido
Condiciones a las que está expuesto el concreto
14
Cargas transmitidas al concreto
Procedimientos constructivos usados en la colocación del concreto
Tipo de estructura en la cual se va a usar el concreto.
Como regla general se puede establecer que mientras menos poroso
sea el concreto menos susceptible será al ataque de los agentes
físicos o químicos.
5.4. PERMEABILIDAD Y HERMETICIDAD
La hermeticidad se define a menudo como la capacidad del concreto
de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. La permeabilidad, a
su vez, se refiere a la cantidad de migración de agua a través del
concreto cuando el agua se encuentra a presión, o a la capacidad del
concreto de resistir la penetración de agua u otras sustancias (liquido,
gas, iones, etc.).
La penetración de materiales en solución puede afectar adversamente
la durabilidad del concreto, especialmente cuando esta expuesto a
líquidos agresivos. Esta penetración depende de la permeabilidad del
concreto, determinado por la facilidad relativa con que el concreto
puede saturarse de agua, muchas veces asociado con la
vulnerabilidad del concreto a la congelación.
En el caso del concreto reforzado, el acceso de la humedad y el aire
tiene como resultado la corrosión del acero de repuesto, que a su vez
hace que aumente el volumen del acero, lo cual origina grietas y
descascaramientos.
La permeabilidad va con relación a lo hermético de las estructuras
que retienen líquidos y de otras. Además la penetración de humedad
en el concreto afecta sus propiedades de aislamiento térmico.
Tanto la pasta de cemento como el agregado contienen poros,
además el concreto tiene huecos causados por una compactación
incompleta o por sangrado; dichos huecos pueden ocupar una
15
fracción comprendida entre 1 y 3 Tensión: reacción de un cuerpo
elástico ante las fuerzas que tienden a deformarlo.
La Torsión es la acción de torcer; girar, rotar, retorcer.
10% del volumen total, donde el segundo porcentaje corresponde a
un concreto con grandes cavidades y de baja resistencia.
El concreto empleado en estructuras que retengan agua o que estén
expuestas a mal tiempo o a otras condiciones de exposición severa
debe ser virtualmente impermeable y hermético. Generalmente las
mismas propiedades que convierten al concreto menos permeable
también lo vuelven más hermético.
La permeabilidad total del concreto al agua es una función de la
infiltración de la pasta, de la porosidad y granulometría del agregado,
y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. La
disminución de permeabilidad mejora la resistencia del concreto a la
restauración, al ataque de sulfatos y otros productos químicos y a la
penetración del Ion cloruro.
La permeabilidad también afecta la capacidad de destrucción por
congelamiento en condiciones de saturación. Aquí la permeabilidad
de la pasta es de particular importancia porque la pasta recubre a
todos los constituyentes del concreto. La permeabilidad de la pasta
depende de la relación agua–cemento y del agregado de hidratación
del cemento o duración del curado húmedo. Un concreto de baja
permeabilidad requiere de una relación agua–cemento baja y un
periodo de curado húmedo adecuado.
La inclusión de aire ayuda a la hermeticidad aunque tiene un efecto
mínimo sobre la permeabilidad que aumenta con el secado.
La permeabilidad de rocas comúnmente utilizadas como agregado
para concreto varía desde aproximadamente 1.7 x10e9 hasta
3.5×10E-13 cm/seg.
16
La permeabilidad de un concreto maduro de buena calidad es de
aproximadamente 1×10E- 10cm/seg5.
Los resultados de ensayes obtenidos al sujetar los discos de mortero
sin aire incluido de 2.5cm de espesor a una presión de agua de 1.4
kg/cm cuadrado.
En estos ensayes, no existieron fugas de agua a través del disco de
mortero que tenia relación agua–cemento en peso iguales a 0.50 o
menores y que hubieran tenido un curado húmedo de siete días.
Cuando ocurrieron fugas, estas fueron mayores en los discos de
mortero hechos con altas relaciones agua–cemento. También, para
cada relación agua–cemento, las fugas fueron menores a medida que
se aumentaba el periodo de curado húmedo. En los discos con una
relación agua cemento de 0.80 el mortero permitía fugas a pesar de
haber sido curado durante un mes. Estos resultados ilustran
claramente que una relación agua-cemento baja y un periodo de
curado reducen permeabilidad de manera significativa.
Las relaciones agua–cemento bajas también reducen la segregación
y el sangrado, contribuyendo adicionalmente a la hermeticidad. Para
ser hermético, el concreto también debe estar libre de agrietamientos
y de celdillas.
Ocasionalmente el concreto poroso (concreto sin finos que permite
fácilmente el flujo de agua a través de sí mismo) se diseña para
aplicaciones especiales.
En estos concretos, el agregado fino se reduce grandemente o
incluso se remueve totalmente produciendo un gran volumen de
huecos de aire. El concreto poroso ha sido utilizado en canchas de
tenis, pavimentos, lotes para estacionamientos, invernaderos
estructuras de drenaje. El concreto excluido de finos también se ha
empleado en edificios a sus propiedades de aislamiento térmico.
17
5.5. ELASTICIDAD
Se dice que un material es perfectamente elástico si sufre
deformaciones unitarias en el momento de aplicar un esfuerzo y
desaparecen al quitarlo. Esta definición no implica una relación lineal
de esfuerzo-deformación unitaria. Un comportamiento elástico con
una relación no lineal de esfuerzo-deformación unitaria se presenta,
por ejemplo, en el vidrio y algunas rocas.
Las propiedades del agregado también influyen sobre el módulo de
elasticidad aunque por lo general no afecta la resistencia a la
compresión: mientras más alto sea el módulo de elasticidad del
agregado mayor será el módulo del concreto resultante.
La magnitud de las formaciones unitarias observadas y la curvatura
de la relación esfuerzo-deformación unitaria depende al menos de
una parte, de la velocidad de aplicación de la carga. Cuando el
esfuerzo se aplica con rapidez extrema, las deformaciones unitarias
se reducen mucho y la inflexión de la curva de esfuerzo-deformación
unitaria llega a ser muy pequeña.
Las magnitudes de contracción y fluencia son del mismo orden que de
la de deformación unitaria elástica dentro de los límites usuales de
esfuerzo, de modo que los diversos tipos de formación unitaria deben
tomarse en cuenta.
Por tanto la deformación unitaria se incrementa más rápidamente que
la aplicación del esfuerzo.
Bajo carga sostenida, sin embargo la deformación unitaria se deforma
con el tiempo o sea, el concreto presenta una fluencia.
Independientemente de que esté sometido a carga el concreto se
contrae al secarse, y este proceso es conocido como contracción.
Aún después del fraguado ocurren cambios de volumen en forma de
contracción o dilatación. Una continua hidratación cuando hay
abastecimiento de agua puede llegar a una expansión, pero cuando
no se permite el movimiento de humedad ya sea hacia dentro o hacia
fuera del concreto, se produce una contracción.
5.6. EXPANSIÓN
La pasta de cemento o el concreto curado continuamente en agua
desde el momento de la colación presentan aumentos en volumen y
peso. Esta expansión se debe a la absorción de agua por el gel de
cemento: las moléculas de agua actúan sobre las fuerzas de cohesión
y tienden a forzar las partículas del gel y apartarse unas de otras
resultando una presión de expansión. La expansión va acompañada
de un incremento en el peso del orden del 1%.6 El incremento en
peso es por lo tanto considerablemente mayor que el aumento en
volumen, ya que el agua ocupa los huecos creados por la disminución
de volumen en la hidratación.
5.7. CONTRACCIÓN
La contracción del sistema conservador se conoce como cambio de
volumen autógeno o contracción autógena, en la práctica esto se
produce en el interior de una gran masa de concreto. El cambio de
volumen autógeno con un alto contenido de cemento y con el uso de
cementos finos tiende a incrementarse a temperaturas elevadas. La
magnitud del movimiento está entre 40×10, a la edad de un mes, y de
100×107, después de 5 años (medida como deformación unitaria
lineal).
Por lo tanto, la contracción es relativamente pequeña y en la práctica
(excepto estructuras de concreto masivo) no es necesario tomarlo
como factor de contracción por secado externo.
El cambio en el volumen del concreto no es igual al volumen de agua
retirada. La pérdida de agua libre que tiene lugar al principio causa
contracción muy pequeña o nula.
18
19
5.8. FLUENCIA
El incremento en la deformación unitaria mientras actúa la carga
completa o parte de ella, se debe a la fluencia del concreto. Podemos
definirlo como un aumento en deformación unitaria bajo esfuerzo
sostenido y como dicho aumento puede ser varias veces mayor a al
deformación unitaria debida a la carga, la fluencia reviste considerable
importancia en la mecánica estructural.
De otro punto de vista, si las restricciones son tales que una muestra
de concreto bajo esfuerzo se ve sometida a una deformación unitaria
constante, la fluencia aparecerá como la reducción progresiva del
esfuerzo con el tiempo.
La dependencia de una deformación unitaria instantánea respecto a la
velocidad de carga dificulta mucho la demarcación entre las
deformaciones unitarias elásticas y las de la fluencia.
En condiciones normales de carga la deformación unitaria instantánea
observada depende de la rapidez de la aplicación de la carga de
modo que no solo incluye la deformación unitaria por carga, sino
también algo de fluencia.
5.9. RESISTENCIA AL DESGASTE
Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas están sujetos al
desgaste; por tanto, en estas aplicaciones el concreto debe tener una
resistencia elevada a la abrasion. Los resultados de pruebas indican
que la resistencia a la abrasion o desgaste esta estrechamente
relacionada con la resistencia la compresión del concreto. Un
concreto de alta resistencia a compresión tiene mayor resistencia a la
abrasion que un concreto de resistencia a compresión baja.
Como la resistencia a la compresión depende de la relación Agua –
Cemento baja, así como un curado adecuado son necesarios para
obtener una buena resistencia al desgaste. El tipo de agregado y el
acabado de la superficie o el tratamiento utilizado también tienen
fuerte influencia en la resistencia al desgaste. Un agregado duro es
más resistente a la abrasión que un agregado 7 Ídem, Tecnología del
concreto. blando y esponjoso, y una superficie que ha sido tratada
con llana de metal resistente más el desgaste que una que no lo ha
sido.
VI. CAPÍTULO V: Tipos de Concreto
a. Concreto Ligero
Este concreto tiene características propias que, mediante el empleo de
áridos porosos o provocando artificialmente su porosidad, es más ligero
que el concreto convencional de cemento, arena y grava y que por
mucho tiempo ha sido el material más usado en las construcciones.
Es un concreto cuya densidad superficialmente seca no es mayor de
1600 kg/m³. En caso de que el concreto ligero sea con refuerzo, el peso
cambia a 1840 kg/m³ o mayores. A pesar de su gran peso, sigue siendo
ligero a comparación del normal que oscila entre 2400 y 2560 kg/m³,
esto (su densidad) lo hace su principal característica.
Este tipo de concreto muestra muchas ventajas de uso, como lo son la
reducción de cargas muertas, asegurar el aislamiento térmico y acústico,
mayor rapidez de construcción y mayores costos de acarreo y
transporte. Su uso hace posible la construcción de edificios altos por el
peso de gravitación sobre la cimentación.
a.1.Concretos ligeros naturales.
En estos, el peso, la resistencia y el aislamiento dependen de la
porosidad del árido y de la cantidad de cemento.
La reducción de peso tiene un límite, impuesto por la resistencia
mínima que debe exigirse al material con un consumo moderado de
conglomerante.
20
21
El tamaño más adecuado del árido se determina dé acuerdo con el
elemento que se fabrica.
Concretos naturales más frecuentemente empleados:
Concreto de piedra pómez.
Concreto de lava.
Concreto de escorias.
a.2.Concretos ligeros artificiales.
Entre ellos se distinguen el concreto celular, el esponjoso y el de
virutas.
b. Concreto Reforzado
Algunas veces, al concreto se le añaden aditivos o adicionantes con el
fin de que se mejoren o modifiquen algunas propiedades, sin embargo,
el concreto simple sin refuerzo es resistente a la compresión pero débil a
la tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural. Para
resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma
de barras, colocado en zonas en las que se prevé que se desarrollarán
tensiones bajo solicitaciones de servicio. El acero restringe el desarrollo
de las grietas originadas por la poca resistencia a la tensión del
concreto.
El concreto se fabrica en estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes
que lo sostengan mientras adquiere resistencia suficiente para que la
estructura se autosoporte; lo anterior constituye una ventaja ya que da
libertad de moldeabilidad y facilidad para lograrse la continuidad en la
estructura.
Una estructura puede pensarse como un sistema de partes o
componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una
función dada, como por ejemplo: salvar un claro como en los puentes;
encerrar un espacio, como en los distintos tipos de edificios o contener
un empuje, como en los muros de retención, tanques o silos. La
estructura debe de cumplir la función a la que está destinada con un
grado razonable de seguridad y de manera que tenga un
comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio,
además de mantener el costo dentro de los límites de economía y
satisfacer determinadas exigencias de estética
La elección de una forma estructural dada implica la elección del
material con que se piensa realizar la estructura, teniendo en cuenta las
características de mano de obra y el equipo disponible, así como el
procedimiento de construcción.
La primera condición que debe satisfacer un diseño es que la estructura
resultante sea lo suficientemente resistente. En términos de las
características de acción-respuesta, se puede definir la resistencia de un
estructura o elemento a una acción determinada como el valor máximo
que dicha acción puede alcanzar12.
Así como cualquier otro tipo de concreto, el reforzado también tiene
distintos tipos de características, como por ejemplo, la contracción, el
flujo plástico, el efecto de la permanencia de la carga, fatiga,
deformación por cambios de temperatura, elasticidad, etc., esta
características son iguales o muy similares a las características del
concreto común citada en el capítulo anterior.
c. Concreto Presforzado
En Europa, en el periodo de extrema escasez de materiales que siguió a
la Segunda Guerra Mundial, se demostró las posibilidades de este nuevo
diseño y se estableció la etapa de desarrollo para los años siguientes.
Hasta tiempos recientes, el interés principal había estado en las
unidades precoladas pretensadas de claro corto a mediano, que podía
llevarse a producción en masa con grandes economías en los costos de
la mano de obra. Sus usos se aplican en pisos, muros y techos entre
otros.
22
El presforzado se puede definir en términos generales como el
precargado de una estructura, antes de la aplicación de las cargas de
diseño requeridas, hecho en forma tal que mejore su comportamiento
general. Aunque los principios y técnicas del presforzado se han
aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más
común ha tenido lugar en el diseño del concreto estructural.
En esencia, el concreto es un material que trabaja a compresión. Su
resistencia a la tensión es mucho más baja que a la compresión, y en
muchos casos, se deja afuera esta consideración. Por lo tanto, el
presforzado del concreto implica naturalmente la aplicación de una carga
compresiva, previa a la aplicación de las cargas anticipadas de diseño,
en forma tala que se reduzcan o se eliminen los esfuerzos de tensión
que de otra forma ocurrirían.
El concepto original del concreto presforzado consistió en introducir en
vigas suficiente precomprensión axial para que se eliminaran en el
miembro cargado todos los posibles esfuerzos de tensión que obraran
en el concreto.
En la práctica actual de diseño se permite que haya esfuerzos de tensión
en el concreto y hasta cierto agrietamiento limitado, igualmente puede
controlarse la deflexión del miembro.
Los primeros diseñadores del concreto presforzado dirigieron sus
esfuerzos a la eliminación completa de los esfuerzos de tensión en los
miembros sujetos a cargas de servicio normales. Esto se define como
presforzado completo. A medida que se ha obtenido experiencia con la
construcción de este concreto, se ha llegado a ver que hay una solución
intermedia entre el concreto completamente presforzado y el concreto
armado ordinario que ofrece ventajas. A tal solución intermedia, en la
cual se permite una cantidad controlada de tensión en el concreto a la
carga plena de servicio, se le llama presforzado parcial13.
d. Concreto Armado (Hormigón)
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Este es un concreto con acero de refuerzo destinado para elementos
estructurales (trabes, losas, columnas, etc.) El armado le proporciona al
concreto mayor resistencia a la tensión.
Es un material -mezcla de cemento, agua, arena y grava- que al fraguar
y endurecer adquiere una consistencia similar a la de las mejores
piedras naturales.
Puede considerarse como el conglomerante pétreo artificial que resulta
de agregar grava a un mortero.
Mientras se mantiene en su estado plástico la mezcla recibe el nombre
de concreto fresco y después de fraguar y endurecer el de concreto
endurecido.
En todos sus estados, este material es siempre concreto en masa, del
que se diferencian el concreto armado y el concreto pretensado, ambos
de concreto en masa reforzado con armaduras de acero.
e. Concreto Compactado con Rodillo
Concreto con revenimiento nulo, casi seco, que se compacta durante su
colocación usando equipos con rodillos vibratorios. Se caracteriza por
ser un método rápido y económico para construcción de pistas de
rodamiento de aeropuertos, pavimentaciones, etc..
f. Concreto con Aire Incluido
Es un concreto con burbujas de aire muy pequeñas, incluidas al concreto
mediante un aditivo, ya sea durante la fabricación del cemento o durante
las operaciones de dosificación y mezclado del concreto normal. Su
propósito: aumentar la trabajabilidad, la durabilidad y mejorar la
resistencia a la congelación.
g. Concreto de Alta Resistencia
Este es un concreto con resistencia a la compresión a 28 días superiores
a 420 kg/cm2. Su uso logra reducir las dimensiones de los elementos
estructurales, incrementando el área de servicio por niveles.
24
25
h. Concreto de Gran Peso
Este concreto se produce usando agregados de densidad elevada y se
emplea para blindajes contra radiaciones (rayos x, rayos gamma, etc.).
Este concreto alcanza densidades de hasta 6400 kg/cm3
i. Concreto de Revenimiento Nulo
Concreto cuya resistencia corresponde a un revenimiento de 0.5 cm o
menor, es decir, a la de un concreto muy seco pero lo suficientemente
trabajable. Se utiliza cuando se requiere lograr gran desarrollo de
resistencia a temprana edad, para su colocación es necesario el uso de
equipo especial como vibrocompactadoras o rodillos.
j. Concreto Endurecido y Fresco
El primero es un concreto cuyo tiempo de elaboración ha sobrepasado el
tiempo de fraguado y en consecuencia se encuentra en estado rígido. El
segundo es un concreto recién mezclado con agua, formando una masa
plástica y fluida, capaz de ser moldeada.
k. Concreto Lanzado
Concreto o mortero que se arroja a gran velocidad, mediante un equipo
neumático, sobre algunas superficies, generalmente aquellas de difícil
acceso o cuando no se requiere de cimbra tal como los recubrimientos
para evitar derrumbes.
l. Concreto Masivo
Concreto que se cuela para obras de grandes dimensiones y que por su
cuantioso volumen puede generar gran cantidad de calor de hidratación
que obligue a tomar medidas especiales para minimizar los
agrietamientos en la obra.
m. Concreto Seco
26
Es un producto listo para añadirle agua y usarse de la misma manera
que el concreto normal, contiene cemento, grava y arena, en
proporciones adecuadas.
n. Concreto Fluido
Concreto super fluido que facilita la colocación y disminuye las
necesidades de vibrado dando una excelente compactación y acabado
superficial.
Diseñado para fluir con un mínimo esfuerzo dentro de cimbras que
plantean dificultades por la cantidad de acero incluido o por el espesor
reducido del elemento que se va a colar. Su trabajabilidad se debe a la
adecuada combinación del cemento, aditivos químicos y el control
granulométrico de gravas y arenas logrando así una integración óptima
de todos sus componentes, dando como resultado una mezcla fluida y
cohesiva. La acción fluidificante se mantiene en condiciones normales
durante el colado.
o. Concreto Ultra Rápido
Concreto diseñado para alcanzar la resistencia del proyecto requerida a
las 24, 48 ó 72 horas después de colado. Es un concreto capaz de
acelerar el desarrollo de su resistencia, alcanzando el 100% del valor
especificado en un periodo relativamente corto gracias a una rigurosa
selección de agregados pétreos, cemento y aditivos químicos. Este
rápido desarrollo, no afecta negativamente las características básicas
como: cohesión, trabajabilidad, revenimiento y tiempo de fraguado.
Tiene como ventajas:
Medición correcta y calidad controlada de todos los materiales.
Uniformidad en aspecto, color y resistencia.
Permite acelerar el ritmo de la construcción.
Permite descimbrar más temprano optimizando su uso.
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Menores costos de construcción por la rápida puesta en servicio de
los elementos colados.
p. Concreto Estructural
Concreto diseñado para cumplir con los más estrictos requisitos de
seguridad, especialmente en obras localizadas en zonas con alta
actividad sísmica, como la Ciudad de México, Acapulco y Manzanillo
entre otras, donde son necesarios valores superiores de resistencia a la
compresión, densidad y módulo de elasticidad. Elaborado con
agregados densos y de características óptimas controladas, da como
resultado un producto que satisface la más alta exigencia de calidad en
la industria de la construcción. El Concreto Estructural cumple como
Grado de Calidad B (Norma NMX-C-155) y como concreto Clase 1
(Normas Técnicas Complementarias del D.F.) especificado para la
construcción de obras y estructuras de concreto de gran importancia, en
las cuales se requiere de niveles de seguridad superiores para
resguardar vidas humanas, valores, obras de arte, documentos y medio
ambiente, entre otros.
Aplicaciones
El Concreto Estructural es utilizado en la construcción de edificios,
puentes, bancos, oficinas gubernamentales, escuelas, museos, teatros,
auditorios, embajadas, hospitales y torres, entre otros. De acuerdo con
sus características, los elementos a colar pueden incluir: Losas, trabes,
columnas, cimientos, zapatas, muros.
q. Concreto para Clima Cálido
Concreto desarrollado para colados en sitios con temperaturas elevadas,
evitando perjudicar la calidad del mismo en estado fresco o endurecido.
Evita que factores como: Temperatura ambiente, temperatura del
concreto, humedad relativa del ambiente, velocidad del viento, que
perjudiquen la calidad del Concreto.
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VII. CAPÍTULO IV: DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO
La dosificación implica establecer las proporciones apropiadas de los
materiales que componen al concreto, a fin de obtener la resistencia y
durabilidad requeridas, o bien, para obtener un acabado o pegado
correctos. Generalmente expresado en gramos por metro (g/m).
7.1. Relación agua cemento:
Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la
relación entre las proporciones de agua y cemento. Ambos materiales
forman una pasta que, al endurecer, actúa como aglomerante,
manteniendo unidos los granos de los agregados. Mientras mayor sea
la dosis de agua el concreto será más trabajable, sin embargo esto
disminuye su resistencia y durabilidad.
7.2. Manejabilidad de la mezcla:
Una mezcla trabajable es aquella que puede colocarse sin dificultad y
que con los métodos de compactación disponibles permite obtener
concretos densos. Al mismo tiempo la mezcla debe tener suficiente
mortero para envolver completamente la roca y las armaduras y
obtener superficies lisas sin nichos de rocas ni porosidades. En otras
palabras, debe llenar completamente los huecos entre las rocas y
asegurar una mezcla plástica y uniforme. Una mezcla trabajable para
un tipo de elemento puede ser muy dura para otro. Por ello el
concreto que se coloca en elementos delgados o con mucha
armadura debe ser más plástico que el de construcción masiva.
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7.3. Tabla de proporciones:
En esta tabla se muestra las porciones de materiales necesarios para
preparar concreto resistentes. el agua, arena y grava, se miden en
tobos, (baldes), que equivalen a 19 L.
Para calcular el volumen de cemento a usar considérese que la
densidad del cemento es variable. Si el cemento tuviera una densidad
aparente de 1.1, entonces 42 kg. equivaldrían a unos 35 litros en
volumen. Téngase en cuenta que este volumen no se suma al del
resto en su totalidad, habida cuenta de que se realiza una mezcla con
absorción de agua y reacciones químicas.
obras resistencia cemento (kilogramos)
arena (tobos)
grava (tobos)
agua (tobos)
volumen (litros)
muros y plantillas
100 kg/cm²
42 kg 6 8 2 180 L
vigas 150 kg/cm²
42 kg 5.25 7.5 1.75 165 L
zapatas (emparrilados)
200 kg/cm²
42 kg 4.5 6 1.5 145 L
columnas y techos
250 kg/cm²
42 kg 2.75 5.5 1.25 130 L
alta resistencia 300 kg/cm²
42 kg 3 4.75 1 112 L
VIII. CAPÍTULO V: CONCLUSIONES
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Como pudimos observar, el concreto como material dentro de la
construcción civil tiene grandes beneficios a gran escala principalmente, ya
que es seguro, más aún si es concreto reforzado.
Las características del concreto lo convierten en un material de
construcción económico y durable lo que lo hace un material netamente
práctico para su uso.
IX. BIBLIOGRAFÍA
Gonzalez Cuevas, Oscar M., et al., Aspectos fundamentales del
concreto reforzado, México, Editorial Limusa, 1974, 415 pp.
Neville, M. A., Tecnología del concreto, 2ª edición, México, Editorial
IMCYC, 1977, Tomo II, 394 pp., Tomo I, 415 pp.
“Concretos para la Edificación”. Fuente: http://www.arquba.com
“Tecnología del Concreto”. Roque Charca, Guillermo. Perú. 2012.
Fuente: http://es.scribd.com/doc/219291936/ TECNOLOGIA-DEL-CONCRETO-
MONOGRAFIA# scribd
