Fortaleza. Desempeño. Pasión.
Tecnología del Concreto. Módulo I Propiedades del Concreto Fresco y del Concreto Endurecido
Definición del Concreto
¿Qué es el concreto? De manera general podemos decir que el concreto es una roca artificial formada por:
Agregados
Cemento
Agua
Aditivos
Definición técnica • “El concreto
es una mezcla de
cemento, agua, arena y grava grava que se mantiene trabajable durante unas dos horas y después comienza a endurecer
hasta
resistencia
que
desarrollar
la
soporta
la
estabilidad de las estructuras”
Estados del Concreto
Estados del concreto Concreto en estado fresco
Concreto en estado endurecido
125
R e s i s t e n c i a
100 1ª. Fase: Estado blando
75 2ª. Fase: En proceso de endurecimiento
50
3ª. Fase: Endurecimiento progresivo
25
%
s a í d 3
0 0.1
1
2
5
10
24
s a í d 7
100
s e s e m 3
s a í d 8 2
1,000
Tiempo transcurrido desde el mezclado, horas
o ñ a 1
10,000
Proceso de Hidratación
Etapas del proceso de hidratación I
0.1
II
1
III
4-6
IV
10
V
100
Tiempo en Horas
I. Hidratación inicial Facilidad de mezclado Trabajable, consistencia, revenimiento Calor inicial
Etapas del proceso de hidratación I
0.1
II
III
1
4-6
IV
10
V
100
Tiempo en Horas
II.Periodo latente Pérdida de revenimiento y trabajabilidad Segregación, sangrado Adherencia pasta-agregado
Etapas del proceso de hidratación I
0.1
II
III
1
4-6
IV
10
V
100
Tiempo en Horas
III.Fraguado de la pasta Desarrollo de microestructura Tiempo de fraguado (inicial y final) Elevación máxima de temperatura
Etapas del proceso de hidratación I
0.1
II
III
1
4-6
IV
10
V
100
Tiempo en Horas
IV.Endurecimiento de la pasta Resistencia temprana Agrietamiento por esfuerzos térmicos
Etapas del proceso de hidratación I
0.1
II
III
1
4-6
IV
10
V
100
Tiempo en Horas
V.Maduración de la pasta Contracción por secado Resistencia: compresión y flexión Durabilidad: permeabilidad
Propiedades del Concreto Fresco
Concreto en estado fresco • Es
la
etapa
desde
el
que
abarca
momento
del
mezclado del concreto hasta el momento del proceso de endurecimiento
inicial
del
concreto en la cual éste presenta
y
mantiene
características
de
trabajabilidad permiten
tales
que
realizar
las
operaciones de mezclado, transporte,
colocación,
compactación y acabado.
Estados del concreto fresco Estado Blando (Condición moldeable): Facilidad de colocación Pérdida de revenimiento gradual Duración: alrededor de 2:00 horas a partir del mezclado
Estados del concreto fresco Estado en curso de rigidización (Fraguado):
En esta etapa se presenta el fraguado inicial y final
Duración: de 2 a 10 horas
Conceptos y Características del Concreto Fresco
Sangrado •
Es la migración del agua hacia la superficie superior concreto en estado fresco, provocada por el
del
asentamiento de
los materiales sólidos •
El asentamiento es consecuencia del efecto combinado de la vibración (durante la compactación) y la gravedad. H2O
Sangrado
Cohesión Propiedad del concreto que describe la facilidad o dificultad que tiene la pasta de cemento y la mezcla con los agregados, de ATRAERSE para mantenerse como suspensión en el concreto, evitando así la segregación de los materiales.
Segregación Separación del agregado grueso del material de suspensión (mortero) de la mezcla provocada por:
Deficiencia en el contenido de finos de la mezcla.
Deficiente granulometría de la combinación de los agregados.
Procedimientos inadecuados durante el manejo del concreto (mezclado, transporte y/o colocación).
Trabajabilidad Es una propiedad del concreto, asociada al grado de facilidad o dificultad con la que una mezcla de concreto puede ser mezclada, transportada, colocada y terminada (acabado final).
Pruebas al Concreto Fresco
Revenimiento (NMX C 156 ONNCCE) •
Es una medida de la fluidez que tiene el concreto y es determinada por medio del cono de Abrams. La prueba del revenimiento, en su origen, tiene como finalidad controlar el contenido de agua de la mezcla y con ello la relación a/c.
•
Generalmente, mucha gente de obra también la asocia a la trabajabilidad de la mezcla.
•
Especificación de la NMX C 155 ONNCCE Revenimiento nominal (mm)
Tolerancia (mm)
Menor de 50
+/- 15
De 50 a 100
+/- 25
Mayor de 100
+/- 35
Revenimiento (NMX C 156 ONNCCE)
Masa Unitaria (NMX C 162 ONNCCE) •
Se emplea para determinar el volumen de concreto que se produce en la planta o se entrega en la obra.
•
Su objetivo es verificar que los metros cúbicos sean de 1000 litros y la uniformidad de la granulometría.
•
Especificación de la NMX C 155 ONNCCE Masa Unitaria Mínima
Masa Unitaria Máxima
1800 kg/m3
2400 kg/m3
Tolerancia para el volumen suministrado - 1%
a
+2%
Masa Unitaria (NMX C 162 ONNCCE)
Tiempo de fraguado del concreto •
Es
la
pérdida
manifiesta
el
de
fluidez
concreto
en
que la
transición entre estado fresco y estado endurecido.
•
El fraguado inicial del concreto fresco marca el fin de la etapa de la condición blanda (esto suele ocurrir unas 4 horas después de elaborado el concreto).
Tiempo de fraguado del concreto Se inicia después del fraguado final, el cual se determina con el penetrómetro (al presentar el concreto una resistencia a la penetración de 282 kg/cm²).
A partir de que el concreto alcanza su fraguado final, se inicia el desarrollo de la adquisición de sus propiedades mecánicas. Duración: varios meses; incluso años
Temperatura (NMX C 435 ONNCCE) •
Las reacciones químicas entre el agua y el cemento generan calor.
•
La determinación de la temperatura de la masa de concreto se realiza mediante la inmersión en ésta de un termómetro de vástago metálico.
•
A mayor cantidad de cemento se produce mayor cantidad de calor.
Temperatura (NMX C 435 ONNCCE) •
Especificación de la NMX C 155 ONNCCE
En climas fríos el consumidor debe procurar mantener la temperatura arriba de los límites de la siguiente tabla:
Dimensión de la sección (mm)
Temperatura mínima del concreto (°C)
Menos de 300
13
De 300 a 900
10
De 901 a 1800
7
Mayor de 1800
5
En climas fríos, si se calientan los materiales, la temperatura máxima del concreto debe de ser de 32 °C.
En climas cálidos, la temperatura del concreto debe de ser la más baja posible. No es conveniente exceder la temperatura de 38 °C.
En climas cálidos, si se enfrían los materiales, la temperatura mínima del concreto debe de ser de 10 °C.
Propiedades del Concreto Endurecido
Principales propiedades del concreto endurecido •
Resistencia
Resistencia a la compresión (NMX C 083 ONNCCE)
Resistencia a la flexión (NMX C 191 ONNCCE)
•
Módulo de elasticidad (NMX C 128 ONNCCE)
•
Contracción (NMX C 173 ONNCCE)
•
Permeabilidad (UNE 83 309)
Resistencia del concreto •
Es la propiedad más valorada por los ingenieros estructuristas y de control de calidad.
•
Es
una
propiedad
muy
importante,
normalmente utilizada como un parámetro para la especificación de concreto, diseño de mezcla y control de calidad
La resistencia se define como la habilidad de un material para resistir esfuerzos sin llegar a la falla .
Resistencia del concreto a la compresión •
La resistencia a compresión del concreto, se puede definir como la máxima resistencia medida en un espécimen de concreto a carga axial.
Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm²) a la edad de 28 días y se le designa con el símbolo f’c.
Resistencia del concreto a la compresión Especificación de la NMX C 155 ONNCCE La
Resistencia debe ser igual o mayor a 200 kgf/cm ², se considera que el
concreto cumple con la resistencia especificada (f´c) si y solo sí: *Se acepta que no más del 10% del número de pruebas de resistencia a compresión, tengan valores inferiores a la f ´c. *Se permite no más del 1% de los promedio de 3 pruebas de resistencia a compresión consecutivas, puede ser inferior a la resistencia especificada. Además debe de cumplirse con todos los promedios consecutivos de las muestras anotadas en la siguiente tabla: Número de pruebas consecutivas
Resistencia a la compresión promedio (kg/cm2)
1
F´c – 35
2
F´c – 13
3
F´c
*Mínimo 30 pruebas
Resistencia del concreto a la tensión •
La resistencia a la compresión del concreto es siempre más alta que su resistencia a la flexión.
•
Aunque no existe una relación directa entre los 2 parámetros, la resistencia a la flexión del concreto es del orden del 10% al 15%, dependiendo del tipo de agregado.
Factores que influyen en la resistencia del concreto •
Algunos factores que influyen en la resistencia del concreto son:
Resistencia de los constituyentes del concreto
Relación a/c
Contenido de cemento
Tipo de cemento
Madurez del concreto o edad
Condiciones del curado
Influencia de los materiales constituyentes del concreto en su resistencia • La resistencia del concreto esta determinada por: Resistencia
de los agregados
Resistencia
de la pasta de cemento
Resistencia
de la zona de transición (zona de interfase entre los
agregados y la pasta de cemento)
Influencia de los materiales constituyentes del concreto en su resistencia Resistencia de los agregados
Tipo de roca
Resistencia a la compresión, Kg/cm 2
Granito
1,800
Basalto
2,800
Caliza
1,600
Mármol
1,200
Cuarzo
2,500
Influencia de los materiales constituyentes del concreto en su resistencia Calidad de la pasta de cemento
Cantidad de su porosidad total
Relación agua /cemento
Influencia de los materiales constituyentes del concreto en su resistencia Adherencia en la interfase Pasta-Agregado
La resistencia de la pasta y la adherencia pasta - agregado progresan con la hidratación del cemento.
A edad temprana la resistencia de la adherencia es menor que la
resistencia de la pasta, a edades mayores ocurre lo contrario.
Influencia de los materiales constituyentes del concreto en su resistencia
Módulo de Elasticidad •
•
El módulo de elasticidad es la relación entre la carga aplicada (esfuerzo) y la correspondiente deformación observada en el concreto El módulo de elasticidad del concreto aumenta con el incremento de:
El módulo de elasticidad del agregado
El contenido de agregado
La resistencia de la pasta
La resistencia de la adherencia entre el agregado y la pasta de cemento
40 35 Agregado
30
) a 25 P M ( s 20 s e r t 15 S
Concreto de alto desempeño
Concreto ordinario
10
Pasta de cemento
5 0 0
500
1000 Strain
1500
Permeabilidad del concreto •
Facilidad con que un material puede ser penetrado por un fluido, ya sea líquido o gaseoso, bajo determinadas condiciones de aplicación.
•
En
el
caso
del
concreto
interesa
principalmente
su
permeabilidad al agua y al aire, dado que son los fluidos con los que tiene contacto.
Contracción •
El concreto en clima frío se contrae.
Contracción •
El concreto en clima cálido se expande
Contracción •
La contracción del concreto esta influenciada por:
Finura del cemento
Contenido de agregado
Relación A/C
Curado
Tipo y dimensiones del elemento de concreto
Evaluación del Concreto Endurecido
Por qué evaluar las estructuras de concreto Necesidad de verificar la calidad del concreto utilizado en las obras. Necesidad
de
evaluar
las
características de una estructura o elemento de concreto. Necesidad de evaluar el estado físico - químico del (patología).
concreto dañado
Por qué evaluar las estructuras de concreto
Por qué evaluar las estructuras de concreto
Pruebas destructivas • • •
Resistencia a la compresión Resistencia a la tensión (directa, indirecta o por flexión) Deformación bajo carga (Módulo elástico y relación de Poisson)
Pruebas destructivas
Extracción de núcleos
Pruebas no destructivas
• Esclerómetro
• Pistola de Windsor
• Pull out
• Ultrasonido
Otras pruebas
•
Permeabilidad
•
Resistencia al desgaste
