CONCRETO ENDURECIDO

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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CONCRETO ENDURECIDO

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TECNOLOGIA DEL CONCRETO

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CONCRETO ENDURECIDO

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. C o n c r e t o en en d u r e c i d o :

Es aquel aq uel que tras el proces p roceso o de hidrataci hidr atación ón ha h a pasado pas ado del estado estad o plásti ástico co al esta estado do rígi rígido do..

CONCRETO ENDURECIDO ENDURECIDO

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PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO RESISTENCIA

La resistencia es una de las propiedades más importantes del concreto, principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales. El concreto, en su calidad de constituyente de un elemento estructural, queda sometido a las tensiones derivadas de las solicitaciones que actúan sobre éste. Si sobrepasan su capacidad resistente se producirán fracturas, primero de origen local y posteriormente generalizadas, que podrán afectar la seguridad de la estructura .El concreto bien hecho es un material naturalmente resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al agua, capaz de resistir cambios de temperatura, asícomo resistir desgaste por temperatura. La resistencia y la durabilidad son afectadas por la densidad del concreto. El concreto más denso es más impermeable al agua. La durabilidad del concreto se incrementa con la resistencia. El concreto bien hecho es importante para proteger el acero en el concreto reforzado. La resistencia del concreto en el estado endurecido generalmente se mide por la resistencia a compresión usando la prueba de resistencia a la compresión.

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ESTABILIDAD VOLUMÉTRICA

El concreto endurecido presenta ligeros cambios de volumen debido a variaciones en la temperatura, en la humedad en los esfuerzos aplicados. Estos cambios de volumen o de longitud pueden variar de aproximadamente 0.01% hasta 0.08%. En le concreto endurecido los cambios de volumen por temperatura son casi para el acero. El concreto que se mantiene continuamente húmedo se dilatara ligeramente. Cuando se permite que seque, el concreto se contrae. El principal factor que influye en la magnitud de la contracción por el secado aumenta directamente con los incrementos de este contenido de agua. La magnitud de la contracción también depende de otros factores, como las cantidades de agregado empleado, las propiedades del agregado, tamaño y forma de la masa de concreto, temperatura y humedad relativa del medio ambiente, método de curado, grado de hidratación, y tiempo. El contenido de cemento tiene un efecto mínimo a nulo sobre la contracción por secado para contenidos de cemento entre 280 y 450 kg por metro cúbico. Cuando el concreto se somete a esfuerzo, se forma elásticamente. Los esfuerzos sostenidos resultan en una deformación adicional llamada fluencia. La velocidad de la fluencia (deformación por unidad de tiempo ) disminuye con el tiempo.

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CONTROL DE AGRIETAMIENTO

Las dos causas básicas por las que se producen grietas en el concreto son (1) esfuerzos debidos a cargas aplicadas y (2) esfuerzos debidos a contracción por secado o a cambios de temperatura en condiciones de restricción. La contracción por secado es una propiedad inherente e inevitable del concreto, por lo que se utiliza acero de refuerzo colocado en una posición adecuada para reducir los anchos de grieta, o bien juntas que predetermine y controlen la ubicación de las grietas. Los esfuerzos provocados por las fluctuaciones de temperatura pueden causar agrietamientos, especialmente en edades tempranas. Las grietas por contracción del concreto ocurren debido a restricciones. Si no existe una causa que impida el movimiento del concreto y ocurren contracciones, el concreto no se agrieta. Las restricciones pueden ser provocadas por causas diversas. La contracción por de secado siempre es mayor cerca de la superficie del concreto; las porciones húmedas interiores restringen al concreto en las cercanías de la superficie con lo que se pueden producir agrietamientos. Otras causas de restricción son el acero de refuerzo embebido e el concreto, las partes de una estructura interconectadas entre si, y la fricción de la subrasante sobre la cual va colocado el concreto. Las juntas son el método mas efectivo para controlar agrietamientos. Si una extensión considerable de concreto (una pared, losa o pavimento) no contiene juntas convenientemente espaciadas que alivien la contracción por secado y por temperatura, el concreto se agrietara de manera aleatoria. Las juntas de control se ranuran, se Forman o se aserran en banquetas, calzadas, pavimentos, pisos y muros de modo que las grietas ocurran en esas juntas y no aleatoriamente. Las juntas de control permiten movimientos en el plano de una losa o de un muro. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del espesor del concreto. Las juntas de separación aíslan a una losa de otros elementos e otra estructura y le permiten tanto movimiento horizontales como verticales. Se colocan en las uniones de pisos con muros, columnas, bases y otros puntos donde pudieran ocurrir restricciones. Se desarrollan en todo el espesor de la losa e incluyen un relleno premoldeado para la junta. Las juntas de construcción se colocan en los lugares donde ha concluido la jornada de trabajo; separan áreas de concreto colocado en distintos momentos. En las losas para pavimentos, las juntas de construcción comúnmente se alinean con las juntas de control o de separación, y funcionan también como estas últimas.

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“Juntas de construcción”

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DURABILIDAD

Como ya se ha indicado, un concreto será bueno si es durable. La durabilidad expresa la resistencia al medioambiente. La impermeabilidad, la cual está directamente relacionada con la durabilidad, se consigue con la consolidación, relación agua-cemento adecuada y curado conveniente, según el lugar donde se encuentre la obra. El ensayo de resistencia, es el más común de los aplicados al concreto y constituye un índice de su calidad. La resistencia final del concreto, es función de la relación agua-cemento, del proceso de hidratación del cemento, del curado, de las condiciones ambientales y de la edad del concreto. La durabilidad expresa el comportamiento del material para oponerse a la acción agresiva del medio ambiente u otros factores como el desgaste, asegurando su integridad y la de las armaduras de refuerzo durante el período de construcción y después, a lo largo de toda la vida en servicio de la estructura.

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IMPERMEABILIDAD

Es una característica estrechamente ligada a la durabilidad y la que más colabora con ésta. La impermeabilidad es el resultado de disponer de un concreto compacto y uniforme, con la suficiente cantidad de cemento, agregados de buena calidad y granulometría continua, dosificación racional, relación agua/cemento lo más baja posible dentro de las condiciones de obra para permitir un excelente llenado de encofrados y recubrimiento de armadura, eliminando toda posibilidad de que queden en la masa bolsones de aire o nidos de abeja a fin de impedir que ingresen a la masa del concreto los elementos agresivos. Si la impermeabilidad es condición muy importante para el correcto funcionamiento y durabilidad de la estructura, el productor de concreto elaborado puede agregar a pedido del usuario un aditivo químico para incorporar intencionalmente la cantidad de aire -se mide en porcentaje sobre la masa total- que sea necesaria. Se podrá aumentar la impermeabilidad del concreto si se atienden los siguientes aspectos de su fabricación por orden de importancia: 

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Emplear mezclas secas, de baja relación agua-cemento. Los concretos más resistentes son los menos permeables. Lograr una granulometría con el mínimo de vacíos posible.

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ELASTICIDAD

La elasticidad, es la propiedad mecánica que hace que los materiales sufran deformaciones reversibles por la acción de las fuerzas exteriores que actúan sobre ellos. La deformación, es la variación de forma y dimensión de un cuerpo. Un material es elástico cuando la deformación que sufre ante la acción de una fuerza, cesa al desaparecer la misma. Los materiales totalmente elásticos pueden llegar hasta cierta deformación máxima, es lo que se conoce como límite elástico. Si se sobrepasa este límite, la deformación del material es permanente y sus propiedades cambian. Si el esfuerzo que incide sobre el material supera las fuerzas internas de cohesión, el material se fisura y termina por fallar. Observa en la siguiente figura los estados de deformación de un material.

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MÓDULO DE ELASTICIDAD

El módulo de elasticidad de un material es la relación entre el esfuerzo al que está sometido el material y su deformación unitaria. Representa la rigidez del material ante una carga impuesta sobre el mismo. Cuando la relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria a que está sometido el material es lineal, constante y los esfuerzos aplicados no alcanzan el límite de proporcionalidad, el material tiene un comportamiento elástico que cumple con la Ley de Hooke.

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MÓDULO DE ELASTICIDAD ESTÁTICA DEL CONCRETO

Él módulo de elasticidad del concreto representa la rigidez de este material ante una carga impuesta sobre el mismo. El ensayo para la determinación del módulo de elasticidad estático del concreto se hace por medio de la Norma técnica Colombiana 4025 que tiene como antecedente la ASTM C 469 y tiene como principio la aplicación de carga estática y de la correspondiente deformación unitaria producida. La primera fase es la zona elástica, donde el esfuerzo y la deformación unitaria pueden extenderse aproximadamente entre 0% al 40% y 45% de la resistencia a la compresión del concreto. Una segunda fase, representa una línea curva como consecuencia de una micro fisuración que se produce en el concreto al recibir una carga, estas fisuras se ubican en la inter fase agregado- pasta y está comprendida entre el 45% y 98% de la resistencia del concreto.

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En la figura que comparto a continuación, se observan ciertas propiedades de la relación esfuerzo-deformación. En primer lugar, se puede ver que el término módulo de elasticidad, puede aplicarse estrictamente en la parte recta. En segundo lugar, el incremento en la deformación unitaria, mientras actúa la carga durante el ensayo, se debe en parte a algo de elasticidad y en parte a la fluencia del concreto, en consecuencia se determina que el concreto no es un material completamente elástico.

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¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER EL MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO?

1. Uno de los valores más importantes en el diseño de concreto reforzado es el módulo de elasticidad, puesto que este influye en las deflexiones, derivas y rigidez de una estructura. 2. El módulo de elasticidad del concreto está determinado por una estrecha relación que existe entre el esfuerzo que experimenta un material y la correspondiente deformación unitaria. Es un valor muy importante para el análisis estructural. 3. Tener un buen conocimiento del módulo de elasticidad del concreto bajo condiciones de carga lenta podría emplearse en futuras investigaciones acerca del módulo de elasticidad dinámico de concreto (es decir bajo cargas rápidas) lo anterior sería importante para conocer el comportamiento real del concreto bajo la acción de un sismo. 4. Con el dato del módulo de elasticidad podemos conocer el acortamiento por carga axial de un elemento estructural. 5. El uso masivo de concreto como principal material de construcción hacen indispensable conocer todas sus propiedades mecánicas para tener unos diseños acertados de los proyectos de construcción. 6. Un aspecto importante del análisis y diseño de estructuras se relaciona con las deformaciones que causan las cargas aplicadas a la estructura. Obviamente es CONCRETO ENDURECIDO

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importante evitar las deformaciones grandes que puedan impedir que la estructura cumpla con el propósito para el cual se concibió, pero el análisis de deformaciones puede ayudarnos también para él cálculo de los esfuerzos. 

OTROS FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL CONCRETO ENDURECIDO

Colar el concreto con el uso discreto de vibradores que compacten la mezcla y expulsen parte de las burbujas de aire. El acido define la durabilidad del concreto, como la habilidad para resistir la acción del intémperismo , el ataque químico, la abrasión, o cualquier otro proceso o condición deservicio de las estructuras, que produzca deterioro del concreto. La conclusión primordial que se desprende de la definición anterior, es que la durabilidad no es un concepto absoluto que dependa solo del diseño de mezcla, sino que está en función del ambiente de exposición y las condiciones de trabajo a las cuales lo sometamos. A continuación mencionaremos los factores que afectan la durabilidad, en el cual se analizarán conceptos básicos que permitan una mejor aproximación a estos problemas. Factores que afectan la durabilidad del concreto. Los factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que producen el deterioro del mismo. Estos factores se clasifican en 5 grupos: 1. Congelamiento y deshielo 2. Ambiente químicamente agresivo 3. Abrasión 4. Corrosión de metales en el concreto 5. Reacciones químicas en los agregados.

1. CONGELAMIENTO Y DESHIELO El congelamiento y deshielo, constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por introducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su figuración reiterada y la consiguiente desintegración. Control de la durabilidad frente al congelamiento y deshielo: a) Aditivos inclusor de aire. En concretos normales, existe un promedio de 1% de poros de aire atrapado, los cuales no son suficientes para evitar el deterioro del concreto cuando el agua llega a congelarse en los poros saturados del mismo.

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