PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO

Caractersticas y propiedades del concreto endurecido relacionadas con su funcionamiento estructural y su durabilidad

I.- FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURALRESISTENCIA MECANICA ( COMPRESION, TRACCION, CORTANTE)

DEFORMACION BAJO CARGA ( MODULO DE ELASTICIDAD, RELACION DE POISSON, FLUENCIA)

ADHERENCIA CON EL ACERO DE REFUERZO

RESISTENCIA A LA FATIGA

II.DURABILIDAD

Resistencia a la abrasin

Cambios volumtricos .

PP

|Permeabilidad. Resistencia a la penetracin de lquidos y gases.

Deterioro prematuro: ataque de sulfatos, congelacin y deshielo, ataque de sustancia acidas, lixiviacin de la cal, corrosin del acero de refuerzo, reaccin lcali agregado.

Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzosTradicionalmente la propiedad mas identificada .Sin embargo, es una de las diversas propiedades que el concreto endurecido posee para ser durable.

I.- RESISTENCIA MECANICA

Depende:

Resistencia individual de agregados y pasta.

Adherencia que se produce entre ambos materiales.Practica:- Grado de densificacin. Proporcin de vacios influye en resistencia mecnica.

Comportamiento integral: Se mide en especmenes estndar de concreto simple q se someten a condiciones de carga reglamentada, ya sea en compresin o tensin.Tomar una parte del concreto.Colocarlo en cilindro metlico ( base de 6 y altura de 12), engrasado, en tres capas, compactar con 25 glpes cada una con varilla de 5/8 y 60 cm.Enrasar la superficie lo mas plana posible.Al dia siguiente retirar el molde y sumergir en agua para curado-Pruebas por lo general a los 7 y 28 d as. ( Cada prueba dos especimenes)

a.- RESISTENCIA A LA COMPRESIN AXIAL N.T.P. 339.034 Muestras durante el mezclado, la cuales despus de curadas se someten a pruebas de compresin.

Mejor comportamiento en compresin en comparacin con la traccin, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento.

fc esfuerzo a la compresin de probetas, 28 das, despus de vaciado y curado segn norma.

El concreto debe resistir tambin la tensin diagonal (cortante) y los esfuerzos de adherencia (en contacto con acero de refuerzo).

Es posible realizar pruebas para cada uno de los esfuerzos individuales mencionados, la de compresin proporciona una buena indicacin de las otras propiedades y por su sencillez es el ensayo mas frecuente.

DESARROLLO DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO SEGN EL TIPO DE CEMENTO

b.- RESISTENCIA A LA TRACCIN POR COMPRESIN DIAMETRAL N.T.P. 339.084Cuando una estructura de concreto esta en servicio, generalmente se asume que el concreto no resiste tensiones.

Sin embargo al agrietarse durante la flexin, resiste tensiones del orden del 8 20% Rc dependiendo de la edad y de la calidad de los elementos constituyentes.

Se elaboran para el ensayo de traccin por compresin diametral, tres (3) probetas para la edad de 28 das para cada relacin a/c.

Inicialmente la determinacin de la resistencia a la traccin del concreto se efecto por ensayos de flexo traccin. Posteriormente, se han desarrollado dos mtodos de prueba conocidos como ensayos de traccin: a) directa, b) hendimiento, tambin denominado de comprensin diametral.

c-RESISTENCIA AL ESFUERZOCORTANTENO SE DETERMINA DIRECTAMENTE, ESPECIMEN EN TAL CONDICION, FALLA POR TENSION ANTES DE ALCANZAR EL ESFUERZO CORTANTE MAXIMO.

POR ELLO INDIRECTAMENTE, DEDUCIENDOLA DEL ENSAYO DE ESPECIMENES SOMETIDOS A CONDICIONES DE CARGA QUE PRODUCEN ESFUERZOS COMBINADOS.

1.2.- DEFORMABILIDAD BAJO CARGACAMBIO DE FORMA Y DIMENSIONES POR EFECTO DE LAS FUERZAS QUE ACTUAN EN EL. CAUSAS: a) Deformaciones por fuerzas que normalmente se originan y actan externamente: cargas y solicitaciones. Se consideran deformaciones.b) Consecuencia de fzas internas que se producen por causas extrnsecas ( condiciones ambientales) o intrnsecas ( reacciones qumicas internas). Se consideran cambios volumetricos.

Dos condiciones de aplicacin de carga:

De corta duracin o momentneas (nivel de esfuerzos): Modulo de elasticidad, relacin de Poisson,De larga duracin o sostenidas ( nivel de esfuerzos y tiempo que permanecen aplicadas): Fluencia.inmediata: depende esfuerzo aplicado.diferida: depende del nivel de esfuerzos y tiempo de permanencia de carga ( para estabilizar la velocidad de deformacin, aprox. un ao) .

a.- MDULO ELSTICO ESTTICO NORMAL ASTM C-469 Cuando un espcimen se somete a una carga de compresin axial, que se incrementa progresivamente a velocidad uniforme hasta un valor inferior al de rotura y luego se retira a la misma velocidad, no recupera sus dimensiones originales quedndole una deformacin permanente.

Si se grafica esfuerzo deformacin se obtiene una curva por que el concreto no se comporta como un material elstico.

Luego como una curva porque deformaciones aumentan progresivamente en mayor proporcin que lo esfuerzos.

Pequea zona donde los esfuerzos y las deformaciones son proporcionales. El lmite para el caso del mdulo elstico es del 40% de la resistencia a la compresin (fc) y la deformacin para este punto.

Determinacion del E es aproximacin por cualquiera de los mtodose, porque el concreto no es perfectamente elstico.

b) Relacion de PoissonLa proporcin en que el espcimen se deforma transversalmente con respecto a lo que se deforma longitudinalmente. Se le considera un valor medio representativo en el mismo rango que el modulo de elasticidad.

De una manera global se considera que relacion de Poisson oscila entre 0.11 y 0.27 aproximadamente. Para peso normal 0.15 y 0.20.

Tanto en modulo de elasticidad como en relacion de Poisson la influencia de agregados es significativa: tanto por caracteristicas intrinsicas de roca como por proporcion en la mezcla.

c.- fluenciaExperimentalmente se observa que el concreto continua deformndose con el tiempo sin necesidad de incrementar los esfuerzos, dependiendo entonces solo del tiempo transcurrido recibiendo el nombre de deformacin plstica - fluencia.

Cuando el esfuerzo aplicado y sostenido es mayor al 75 % del esfuerzo de ruptura convencional, el concreto falla en un tiempo que es menor a medida que el nivel de esfuerzo sostenido es mas alto.

Cuando es inferior a 75 % el concreto se deforma pero no falla. Y estas deformaciones se van reduciendo con el curso del tiempo.

Este padrn de deformacin se relaciona con evolucin de grietas .

Al rebasar el 75 % del esfuerzo de ruptura , se acelera el crecimiento y propagacin de grietas y si este esfuerzo se mantiene el proceso de agrietamiento continua hasta fallar.

1.3.- ADHERENCIA CON EL ACERO DE REFUERZODe esta adherencia dependen agrietamientos en la estructura y deflexiones que experimenta una vez agrietada.Se evala como el esfuerzo medio de adherencia que se desarrolla entre el concreto y la varilla cuando a esta se le aplica una fuerza de tension capaz de producir su deslizamiento.

1.4.- RESISTENCIA A LA FATIGASometido a la accin de cargas repetidas que producen variaciones cclicas en los niveles de esfuerzo. Despus de cada ciclo de carga y descarga se acumula una deformacin permanente, al cabo de un cierto numero de ciclos se llega al estado de deformacion critico en que el concreto falla.

II.- DURABILIDADSer capaz de resistir la interperie, la accin de los productos qumicos y el desgaste, a los a cuales estar sometido en servicio.

Comportamiento se mejora aumentando impermeabilidad, con un agente inclusor de aire o aplicando revestimiento protector en la superficie.

2.1 Resistencia a la abrasin.Abrasin: desgaste producido por acciones de frotamiento y friccin.En abrasin no interviene la accin directa de los fluidos y no se produce desintegracin del concreto.Abrasin mecnica: deterioro de la superficie de pisos y pavimentos como consecuencia de transido de personas y vehculos.

2.2 CAMBIOS VOLUMETRICOSLos cambios de origen fsico pueden deberse a cargas y solicitaciones (deformaciones)

Consecuencia de fzas internas que se producen por causas extrnsecas ( condiciones ambientales) o intrnsecas ( reacciones qumicas internas). Se consideran cambios volumetricos.

Pueden ocurrir como expansiones o contracciones. Si el elemento tiene plena libertad para cambiar de volumen no hay esfuerzos. Pero no siempre es as.

2.3 PERMEABILIDADPuede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua. Exceso de agua deja vacos despus de la evaporacin, si estn interconectados, el agua puede penetrar en el concreto. La inclusin de aire y el curado durante tiempo prolongado , suelen aumentar la impermeabilidad.

2.4 DETERIORO PREMATUROLos primeros usos del concreto datan del siglo pasado.Algunos han superado los 100 aos.Numerosas estructuras degradacion al cabo de pocas dcadas, alcanzando situaciones extremas.Duracion no es caracterstica del concreto

Causas de deterioro prematuroCorrosin del acero de refuerzoCongelacin y deshielo

Ataque de sustancias acidasAtaque de sulfatos

Lixiviacin de la cal

Reaccin lcali - agregado

a) Ataque de sulfatosAgua + C3A + Sulfato de calcio = ETRINGITA Incremento de volumen 227 %Agua + C3A + Sulfato de sodio = ETRINGITA Agua + Ca ( OH) 2 + Sulfato de sodio = YESO Incremento de volumen 127 %Agua + Silicato di y tri calcico + sulfato de magnesio = YESOSe crean esfuerzos que primero lo microfisuran y luego lo desintegran gradualmente.

Agua de mar: cemento II o V, portland + puzolana y clinker tipo II

90 % cloruros10 % sulfatos.

El alto contenido de cloruros facilita disolucin de yeso y etringita y estos son extrados por lixiviacion antes de generar tensiones internas. Inmerso no hay microfisuras hay incremento de porosidad.

Ocasiona:Reduccion de seccion de varillas, merma adherencia y degradan propiedades.Herrumbre- de volumen mayor al producto que lo origina- agrietamiento.

b) Corrosin del acero de refuerzo

Los primeros productos de corrosin es forma de oxido frrico q origina una delgada pelcula de recubrimiento sobre varillas que las protege de corrosin posterior.

Se conoce como pasivacion del acero y solo se mantiene mientras concreto mantenga PH mayor a 11.5

La corrosin del acero de refuerzo es una reaccin electroqumica que resulta de la presencia de humedad, oxigeno y cloruros.

Las condiciones que causan corrosin son tres:

Penetracin de cloruros desde el exterior, una vez que la estructura ha sido construida:

La corrosin comienza cuando estos agentes infiltran el concreto hasta el acero de refuerzo y los cloruros rompen la proteccin pasiva que se encuentra en el acero de manera natural. Conforme el proceso de corrosin continua este deteriora el acero de refuerzo y crea oxido de hierro (herrumbre).

Conforme el oxido de hierro se acumula dentro del concreto, este impone un esfuerzo de tensin en el concreto, causando grietas y desconchamientos. Esto permite que aun mas cloruros y humedad lleguen al acero de refuerzo, lo que acelera mas el proceso de corrosion.

b) Disminucin de la basicidad o alcalinidad del concreto cuando los constituyentes de este reaccionan con sustancias acidas o con el dixido de carbono carbonatacin del concreto

C) Cloruros en el concreto aadidos durante la mezcla o sus adiciones.

Causa:

Presiones internas que se originan en el interior del concreto relacionadas con la congelacin del agua que ocupa sus poros.

c) Congelacin y deshielo

Dos condiciones Que el concreto tenga suficiente agua

b) temperatura suficiente baja como para provocar congelacin de agua en todos los poros del concreto.

Proceso por el cual un liquido al penetrar a travs de un material, disuelve y extrae las sustancia solubles de dicho material por lo que incrementa porosidad. d) Lixiviacion del hidrxido de calcio

El concreto endurecido puede perder el hidrxido de calcio. Por eso probetas se curan en agua saturada con cal.

En condiciones normales en pasta completamente hidratada, el contenido de hidrxido de calcio es del 20 al 25 % de slidos de hidratacin cristales que se desarrollan junto con el gel y se alojan en poros de la pasta . Posibilidad de que agua externa penetre y disuelva depende de presin del agua, permeabilidad del concreto, desplazamiento de agua ( al saturarse entre al secarse retrocede)

Reaccin entre agregados reactivos y lcalis disueltos que generalmente existen en la solucin de poro de la pasta de cemento hidratada en estado hmedo.

Genera un aumento de volumen que genera tensiones internas capaces de agrietar el concreto. e) Reaccin alcali - agregado

Debido al carcter alcalino de la pasta de cemento hidratada cuando entra en contacto con sustancia acida :

los silicatos de calcio hidratados que constituyen el gel de cemento ( de gran resistencia e insolubilidad) son solubilizados por el acido (forman sales calcicas solubles en agua )y de esta manera pasta pierde coherencia y tiende a desintegrarse. e) Ataque de sustancias acidas

Si el concreto posee agregados que no reaccionan con acidos el ataque se concentra en pasta y conforme se desintegra las partculas de agregados quedan expuestas hasta que se disgregan.

Los agregados calcareos si reaccionan con cidos , de modo que se genera doble ataque y el deterioro se manifiesta en toda la superficie afectada.

La intensidad con que una sustancia acida causa deterioro, depende del grado de solubilidad en agua de las sales que se forman como consecuencia de la reaccin.

La profundidad del dao depende del tipo de sustancia y continuidad en que ocurre su aportacin

El acido clorhdrico es sumamente agresivo porque forma cloruro de calcio , que es sal muy soluble en agua b) acido sulfrico es de medina agresividad, porque forma sulfato de calcio que es moderadamente soluble.c) el bioxido de carbono disuelto en solucin acuosa forma cido carbnico que reacciona con hidrxido de calcio produce bicarbonato de calcio, que es relativamente soluble.