Curso Básico de Tecnología del Concreto
Agua, Agregados y Aditivos para el Concreto
1
Agua para Concreto
2
Agua para Concreto
2
Calidad del agua y requerimientos en el concreto
La cantidad y calidad del de agua de mezclado tiene una influencia determinante en las propiedades del concreto
En general, cualquier agua que no tenga un pronunciado olor o sabor, es adecuada para elaborar concreto y curarlo. 4
Calidad del agua y requerimientos en el concreto
El agua de mezclado que contenga impurezas excesivas, de acuerdo a las características de las mismas, afecta al concreto en:
El tiempo de fraguado
Resistencia de concreto
Contracción por secado
Corrosión del acero de refuerzo
Durabilidad
Eflorescencia
Manchado
5
Requisitos para el agua de mezclado
Se considera que un agua es apta si al compararla con agua destilada o de la red municipal: PRUEBA Y METODOS
LIMITES
Resistencia a la compresión (ASTM C 109)
Mínimo el 90% de la resistencia del testigo (agua destilada o de la red pública) a 7 días
Tiempo de fraguado (ASTM C 191)
Fraguado inicial no menor de 1 hora ni mayor 1.5 horas respecto al testigo
Los requisitos de calidad del agua para la elaboración del concreto se encuentran estipulados en la norma mexicana NMX-C-122. 6
Impurezas permisibles en el agua
IMPUREZAS
LIMITES (ppm)
EFECTOS EN EL CONCRETO
Algas
2000
Inclusión de aire
Carbonatos
1000
Reducción del tiempo de fraguado
Sulfato de sodio
10000
Alta resistencia inicial; baja a edades largas
Sulfato de magnesio
40000
Alta resistencia inicial; baja a edades largas
Cloruros
20000
Boratos
500
Retardo de fraguado
Azúcar
500
Retardo de fraguado
Reducción del tiempo de fraguado; alta resistencia inicial; baja a edades largas
Fosfatos
7
Agregados para el Concreto
8
Definición (NMX-C-155)
“Agregados son todos aquellos materiales naturales, naturales procesados o artificiales que se mezclan con el cemento y agua para elaborar mortero o concreto”
9
Generalidades
En el concreto hidráulico convencional, los agregados representan entre el 60 y el 75 % de su volumen. Debe estar constituido por partículas limpias, duras, resistentes y durables, que desarrollen buena adherencia con la pasta de cemento, libres de recubrimientos de arcilla y de impurezas que interfieran el desarrollo de la resistencia del cemento. 10
Arena
Abarca las partículas de material menores de 4.76 mm y mayores a 75 micras (0.075 mm).
11
Grava
Comprende los fragmentos de material menores de 76 mm (3”) y mayores de 4.76 mm 12
Producción de los agregados
13
Clasificación de los agregados
Tipo de partícula
Natural
Semitriturado
Triturado
14
Clasificación de los agregados
Agregados naturales
De río (canto rodado) 15
Clasificación de los agregados
Agregados naturales
De mina 16
Clasificación de los agregados
Agregados semitriturados (mixtos)
Mixtos 17
Clasificación de los agregados
Agregados triturados (manufacturados)
De cantera (triturados) 18
Clasificación
POR SU ORIGEN
Roca Sedimentaria
Roca Ignea Andesita,
Roca Metamórfica
Caliza,
Mármol,
Caliza dolomítica,
Pizarras,
Esquistos,
etc.
Granito,
Basalto,
Escoria,
Pómez,
etc.
Arenisca etc.
19
Clasificación
Por su forma Redondeada
Plana
Alargada
Angular
Plana
Alargada
20
Clasificación
Por su textura
Para fines prácticos, la textura superficial se define como el grado de aspereza o rugosidad que presentan las superficies de las partículas.
Esta característica se deriva de la naturaleza de la
roca y del origen de los agregados, ya sean naturales o manufacturados.
21
Influencia de la forma y textura superficial
Las partículas de forma redondeada y superficie lisa, como las que se encuentran en los depósitos aluviales (ríos), producen buena trabajabilidad en las mezclas de concreto, pero no son propicias para lograr una alta adherencia con la pasta de cemento. 22
Forma y textural superficial
Las mezclas de concreto elaboradas con agregados triturados -partículas de forma muy angulosa y superficies ásperas, presentan una menor trabajabilidad, pero a cambio, desarrollan mayor adherencia con la pasta de cemento 23
Calidad de los agregados
La calidad de los agregados no se juzga solo por el color o por una simple inspección visual
Se juzga por sus propiedades físicas y químicas.
24
Propiedades físicas
25
Principales propiedades físicas de los agregados
COMPOSICION GRANULOMETRICA (Granulometría)
PARTICULAS MENORES DE 0.075 mm (Pérdida por lavado)
MASA ESPECIFICA (Densidad aparente)
ABSORCION
IMPUREZAS ORGANICAS (Materia Orgánica)
SANIDAD (Intemperismo Acelerado)
MASA UNITARIA (Peso Volumétrico)
RESISTENCIA A LA ABRASION
26
Composición granulométrica (granulometría)
Término usado para describir la distribución de tamaños de las partículas que constituyen un agregado (grava y/o arena).
NMX C-077 27
Módulo de Finura
Es un valor adimensional obtenido de sumar el total de porcentajes de material que se retiene, en una muestra, en las mallas de 3”, 1 1/2”, 3/4”, 3/8”, No. 4, No. 8, No. 16, No. 30, No. 50 y No. 100, dividida entre cien. GRANULOMETRIA ARENA
La determinación de la
100
granulometría nos ayuda
90 % , o d a l u m u c a o d i n e t e R
80
a prevenir variaciones en
70 60
el contenido de agua, de
50 40
la consistencia y de la
30 20
trabajabilidad de las
10 0
0 0 0 6 l a 5 r o 1 0 . . 3 . 1 a . o o o h o N N N C N
8 4 o . o . N N
" 8 3 /
mezclas 28
Pérdida por Lavado
Se llama así a todo aquel material consistente en arcilla, limo y polvo de trituración cuyo tamaño es menor de 0.075 mm (malla No. 200). Efectos negativos en el concreto:
Aumento en el consumo de agua Disminución de resistencia Aumento de contracción Interferencia en la adherencia entre el agregado y la pasta.
El polvo de trituración es menos
NMX C-084
dañino que la arcilla y el limo 29
Masa Específica (Densidad Aparente)
La masa específica de un material sólido es la razón entre su masa y la masa de un volumen igual de agua.
La determinación de la masa específica aparente es importante para:
El diseño de Mezclas
El cálculo de consumo de materiales / m 3
NMX C-064 y 065 30
Absorción
Es el incremento en la masa de un agregado seco cuando es sumergido en agua durante 24 horas Es un índice de la porosidad del material.
A mayor peso específico los agregados tendrán menor absorción.
NMX C-064 y 065
31
Absorción
La determinación de la absorción y la humedad de los agregados que se emplean en la elaboración de las mezclas de concreto es útil para la corrección de la humedad en los proporcionamientos de concreto, con lo que:
La relación a/c se conserva constante garantizándose la resistencia del concreto elaborado.
Se tiene control en la elaboración de los volúmenes de
concreto producidos.
32
Impurezas Orgánicas
Son compuestos derivados de la descomposición de materia vegetal que puede estar presente más frecuentemente en la arena que en la grava.
Efecto más común:
Interferencia en la hidratación normal del cemento (retardo en el fraguado).
NMX C-088 33
Sanidad
Se define como la aptitud de los agregados para resistir y permanecer inalterables bajo condiciones de servicio que generan acciones destructivas por cambios de volumen en el concreto.
Estas condiciones de servicio están representadas por efectos de periodos alternados de:
Humedad y secado
Variaciones extremas de temperatura
Congelamiento y deshielo
34
Sanidad
Intemperismo Acelerado
Se llama así a la prueba con que se mide la sanidad de los agregados.
El método consiste en someter los agregados a periodos sucesivos de inmersión y secado, empleando una solución sobresaturada de Sulfato de Sodio o de Sulfato de Magnesio.
NMX C-075 35
Masa Unitaria (peso volumétrico)
La masa volumétrica, es la masa del material por unidad de volumen, siendo el volumen el ocupado por el material en un recipiente especificado.
NMX C-073
36
Masa Unitaria (peso volumétrico)
Sirve para:
Calcular la cantidad de vacíos en el agregado
Calcular las proporciones de los materiales
Convertir el volumen suelto a peso o viceversa
Determinar las variaciones granulométricas de los agregados ya que
cualquier variación al respecto,
incide en el contenido de huecos del agregado.
37
Resistencia a la abrasión
Esta propiedad del concreto es muy importante cuando el concreto estará expuesto a cualquier acción que produzca desgaste o erosión (mécánica o hidráulica).
38
Resistencia a la abrasión
Prueba de los Angeles
NMX C-196 39
Aditivos para el Concreto
40
Definición
“Aditivo es un material diferente al agua, agregados, cemento hidraúlico y fibras de refuerzo que se utiliza como un ingrediente del concreto o mortero y que se añade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado”. 41
Por qué adicionar aditivos al concreto
Razones:
Necesidad de modificar las características del concreto o del mortero, de tal forma de que estos se adapten a las condiciones de la obra y los requerimientos del constructor.
Como único medio factible para lograr las características deseadas del concreto.
42
Acción de los aditivos
Los aditivos permiten modificar propiedades en forma prevista y controlada ante factores relacionados con:
Condiciones ambientales
Condiciones de exposición
Componentes del concreto
43
Características del concreto que modifican los aditivos
Durante el estado fresco
Trabajabilidad
Tiempo de trabajabilidad t rabajabilidad
Contenido de pasta
Tiempo de fraguado inicial
Segregación
44
Características del concreto que modifican los aditivos
Durante el endurecimiento
Tiempo de fraguado
Calor de hidratación
Estabilidad volumétrica
Sangrado
45
Características del concreto que modifican los aditivos
Después del endurecimiento
Velocidad del desarrollo de resistencia
Resistencia mecánica
Densidad
Reducción de la permeabilidad
Mayor durabilidad
46
Clasificación de los aditivos
TIPO (ASTM C 494)
TIPO (NMX C 255)
FUNCION
A
I
Reductor de agua
B
II
C
III
D
IV
A+B
E
V
A+C
F
VI
Reductor de agua de alto rango
G
VII
F+B
Retardante de fraguado Acelerante de Fraguado
F
47
Aditivos más comunes
48
Plastificantes y/o reductores de agua
Principales efectos:
Incremento de la trabajabilidad del concreto sin
necesidad de adicionar agua (efecto plastificante).
Incremento de la resistencia sin agregar cemento (reducción de agua).
49
Principales usos
Para incrementar la resistencia del concreto sin aumentar el contenido del cemento Para reducir el contenido de cemento conservando la resistencia
Para aumentar la trabajabilidad de la misma
Para reducir el calor de la masa de concreto
Para reducir la contracción
Para reducir la permeabilidad
50
Retardante de fraguado
Principal efecto:
Hacer lento el endurecimiento del concreto
manteniéndolo plástico por más tiempo
51
Principales usos
Traslado de concreto en distancias largas
Colados en clima cálido
Evitar juntas frías en colados de superficie considerable
Colados de bajo rendimiento de colocación o con equipo pequeño
52
Acelerantes de fraguado
Principal efecto: Aumentar la velocidad de hidratación del
cemento hidráulico.
Fraguado más rápido o corto
Resistencia inicial más alta
La mayoría de estos productos tienen como agente activo a una sal inorgánica, siendo el cloruro de calcio (CaCl 2) la más común.
53
Principales usos
Pronto servicio de la estructura (a edad más temprana)
Descimbrados más rápidos
Realización de colados a bajas temperaturas
Aplicación de concreto lanzado
54
Superplastificantes y/o reductores de agua de alto rango
Principal efecto:
Obtención de mayores resistencias sin incrementar el cemento
Facilitar la colocación del concreto en elementos o estructuras sumamente estrechas y/o reforzadas
55
Principales usos
Obtención de altas resistencias a cualquier edad Reducción sustancial del contenido de cemento de las mezclas Incremento drástico de la trabajabilidad (sin agregar agua) Reducción sustancial de la compactación del concreto, pudiendo en ciertas aplicaciones especiales eliminarse (autocompactable) Reducción de los tiempos de producción de de prefabricados
cimbrado
en
la
56
Principales usos (cont.)
Protección del equipo de bombeo durante la colocación del concreto (menor desgaste) Colocación del concreto en secciones muy delgadas o densamente armadas
Incremento en la distancia de bombeo
Mayor durabilidad del concreto
57
58
59
60
61
Inclusores de aire
Principal efecto
Proveer al concreto de mayor durabilidad en condiciones de congelamiento y deshielo
Mejorar la trabajabilidad del concreto
62
Principales usos
Para mejorar la trabajabilidad de mezclas ásperas (bajo contenido de cemento o elaboradas con agregados triturados).
Para reducir el sangrado de las mezclas.
Para reducción de la permeabilidad.
En la elaboración de concreto que estará sujeto a congelamiento y deshielo. Cada
1% de aire incluido ocasiona aproximadamente la reducción del 5% de la resistencia a la compresión del concreto
63
Entrega de los aditivos
Entrega a granel 64
Almacenamiento de los aditivos
Tiempo máximo: Estipulado por el fabricante en las fichas técnicas (generalmente 12 meses) 65
Dosificación de los aditivos
Dosificación mediante equipos dosificadores electrónicos de flujo continuo.
Máx. variación permisible: 3% 66
Tipos de pruebas practicadas a los aditivos
Pruebas de verificación de propiedades
Pruebas de uniformidad 67
Reducción típica de agua de los aditivos Tipo de reductor de agua
Reducción típica de agua, %
Dosificación típica, ml x kg de cto.
Aumento en resistencia a 28 días, %
Convencional
5 a 10
4a6
5 a 10
Medio Rango
10 a 15
4a8
8 a 12
Alto Rango
12 a 25
10 a 20
10 a 15
68
Otros productos adicionantes para el concreto
69
Impermeabilizante Integral
Principal efecto
Reducción de la permeabilidad del concreto
Incremento de la trabajabilidad de las mezclas
70
71
Principales usos
Tanques de almacenamiento de líquidos (plantas de tratamiento, albercas, etc.) Aplanados de baja permeabilidad
72
Fibras Sintéticas
Principal efecto:
Reducción del agrietamiento del concreto en estado plástico.
Incremento de la resistencia del concreto al impacto
73
Aplicaciones
En el colado de concretos como losas, pisos y pavimentos realizados a la intemperie en donde la evaporación de la humedad superficial es más rápida que la velocidad de sangrado del concreto.
74
Microsílica densificada
Principal efecto
Incremento de la resistencia y durabilidad del concreto.
75
Principales usos
Elaboración de concretos que requieren de alta resistencia e impermeabilidad debido a su efecto de relleno (finura 60 a 100 veces más fina que la del cemento).
76
77
