MORTERO Y CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO Principales características del mortero y el concreto en estado endurecido: resistencia, relación Agua/Cemento, medida de la resistencia, pruebas aceleradas, madurez del concreto, durabilidad, permeabilidad, humedecimiento y secado, exposición a sustancias químicas agresivas, resistencia a la absorción, corrosión, resistencia a la meteorización, resistencia al fuego, reacciones químicas de los agregados(reacción álcali-agregados).
Relación Agua/Cemento
Cantidad neta de agua utilizada por cantidad unitaria de Cemento, para un conjunto dado de materiales y de Condiciones.
Duff Abrams (1918); formulo la ley : “ Para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia de un concreto Completamente compacto, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua cemento” R = A/ Bα
R : resistencia media a la compresión (Kg/cm2) A y B : constante empíricas que dependen de la calidad y tipo de cemento, propiedades de los agregados, aditivos, Y condiciones de ensayo. α: relación agua cemento en peso
Log R = log A – α log B
Ecuación de una recta, cuyas variables son Log R y α.
NATURALEZA DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO
La resistencia del concreto se rige principalmente por la resistencia e interacción de sus fases constituyentes:
- La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz) - La resistencia de las partículas del agregado. - La resistencia de la interfase matriz- agregado
Factores que influyen en la resistencia del concreto Contenido de cemento Para un determinado tipo de cemento, a medida que aumenta el contenido de este, aumenta la resistencia. -
Mezclas con relación A/C muy bajas y contenido de cemento alto (mayor a 470Kg/m3), exhiben un retroceso de la resistencia, especialmente cuando se usan agregados de gran tamaño.
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Mezclas con relación agua-cemento muy alta y bajo contenido de cemento (pasta muy diluida) Conducen a resistencias muy bajas.
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Relación agua cemento y contenido de aire
El contenido de aire, reduce la resistencia del concreto, por la cual para una misma resistencia, el concreto con aire Incluido debe tener una relación agua cemento más baja.
Influencia de los agregados
Tamaño máximo del agregado grueso
• Si se divide la resistencia de un concreto por su contenido de cemento, e obtiene una medida de la eficiencia del Cemento en Kg/cm2 de resistencia a la compresión por cada Kg de cemento por m3 de concreto (ver figura 6.6). • En concretos de alta resistencia, mientras mayor sea la resistencia requerida, menor deberá ser el tamaño para que La eficiencia sea máxima, 1. En concretos de baja resistencia, mientras mayor sea el tamaño sea el tamaño máximo, mayor es la eficiencia. 2. En concretos de resistencia intermedia, existe un rango amplio en los tamaños que pueden usarse para una misma Resistencia, esencialmente con igual contenido de cemento. • Para una misma relación agua cemento, concretos preparados con los tamaños máximos menores tienes mayores Resistencias que aquellos que tienen los tamaños máximos mayores.
Figura 6,7
Fraguado del cemento La determinación del tiempo de fraguado es importante conocerla para saber si es necesario utilizar aditivos que controlen La velocidad del fraguado (retardantes o acelerantes), con el fin e regular los tiempos de mezclado y transporte, De manera que n ose vaya a ver afectada ni la manejabilidad ni la resistencia de la mezcla. El tiempo de fraguado es un valor arbitrario, tomado durante el proceso de endurecimiento (ASTM C403) Consiste en medir la resistencia a la penetración que ofrece una Muestra de mortero (concreto tamizado por malla 4) colocada En un recipiente, al hacer presión con una aguja circular de extremo plano, Hasta que esta se haya hundido 1 pulgada. Se utilizan 6 agujas, con áreas variables de 1 a 1/40 pulgadas cuadradas. Se dibuja una curva, de la cual es tomado el tiempo de fraguado inicial a Una resistencia a la penetración de 35Kg/cm2 (500psi) y el tiempo de Fraguado final, a una resistencia a la penetración de 280Kg/cm2 (4000psi)
La temperatura, afecta notablemente el tiempo de fraguado, dependiendo si la mezcla pierde o no Calor de hidratación, por lo cual el proceso de adquisición de resistencia será más lento o no.
Figura 6,8
Edad del concreto A partir del momento en que se presenta el fraguado final a una resistencia a la penetración de 280Kg/cm2, Comienza el proceso de adquisición de resistencia, la cual va aumentando con el transcurso del tiempo. 28 días es el tiempo arbitrario escogido para caracterizar las propiedades mecánicas.
R28 = c + KR7 R28 = resistencia a la compresión a los 28 días de edad en kg/cm2 R7 = Resistencia a la compresión a los 7 días de edad en Kg/cm2 C,K
constante que depende del tipo de cemento.
Respecto a la relación que hay Entre las resistencias a los 7 y 28 días, Se puede utilizar la siguiente formula
Curado del concreto Es el nombre que se le da a los procesos para promover la hidratación del cemento y consiste en controlar La temperatura y los movimientos de humedad dentro y fuera del concreto. Objetivo: Mantener el concreto saturado o tan saturado como sea posible para terminar de hidratar el cemento.
Al reiniciar el curado Al aire durante un tiempo Determinado, se reinicia también el Proceso de hidratación.
A una temperatura Más alta durante la colocación y el fraguado , aunque incrementa la resistencia a muy temprana Edad, puede afectar adversamente la resistencia A partir de aprox,. Los 7 días de edad. La explicación Es que una rápida hidratación inicial de los granos de cemento Es superficial y parece formar productos de una estructura Físicamente más pobre y probablemente más porosa.
Medida de la resistencia del concreto Unidades: kg/cm2 o libras por pulgada cuadrada (p.s.i.)
1 psi = 0,07 Kg/cm2 También se expresa en Mega Pascal (Mpa)
1 Pa= 1N/m2 = 1Kg/m*s2
1 MPa = 1,000,000 Pa
Se realizan pruebas mecánicas que pueden ser destructivas o no destructivas. Se utilizan tres tipos de muestras: Cilíndricas, cubos y prismas.
ENSAYO DE CILINDROS
HIERRO FUNDIDO 150 MM DE DIAMETRO 300MM ALTURA
NORMA ICONTEC 550 Y 673, CONFECCION DE CILINDROS Y ENSAYO DE RESITENCIA A LA COMPRESION RESPECTIVAMENTE.
TOMA DE MUESTRA Norma Icontec 454 Aceitar el interior del molde Aceite mineral
para evitar que el concreto se adhiera al metal.
El cilindro se llena en 3 capas de igual altura (10cm) Y cada capa se apisona con una varilla lisa de 16 mm (5/8”) de diámetro, con uno de sus extremos Redondeados, la cual e introduce 25 veces por capa En diferentes sentidos, teniendo cuidado de que solo Atraviese la capa que se esta compactando.
Al final de la compactación, se completa el llenado y Se alisa la superficie. Se golpea las paredes para eliminar burbujas (cambio De mate a brillante)
Quedar en reposo, en sitio cubierto y protegido de golpe y vibración. A las 20 +/- 4h se les quita el molde.
Proceso de curado en tanques de agua con cal, o en un cuarto de curado a 23°C +/2°C. Con el fin de evitar la evaporación del agua que contiene el cilindro por la Acción del aire o sol.
Medida de la resistencia a la compresión NORMA ICONTEC 673
INVESTIGAR Y LEER:
1.ENSAYO DE PRISMAS 2.ENSAYO DE CUBOS
INFLUENCIA DE LA FORMA Y DIMENSIONES DE LAS PROBETAS
Las diferencias en la resistencia obtenida por Probetas de diferente forma se relaciona:
Rc = KR DONDE: K: es el coeficiente de corrección entre la resistencia Del cilindro Rc y la de probetas de otro tipo R.
PRUEBAS ACELERADAS Se utiliza calor externo o interno y se acorta el tiempo de ejecución De ensayos y la resistencia a 28 días puede predecirse, al día siguiente de haber sido producido el concreto.
- METODO DEL AGUA TIBIA NORMA ASTM C-684
- METODO DEL AGUA HIRVIENDO - METODO AUTOGENO
Muestras (cilindros normales) NORMA Icontec 550
Almacenados 21+/-6°C
A las 23h +/- 15min, Se sumergen en agua Hirviendo. (con el molde y tapa)
3h+/- 15min Garantizar que En los 15 min siguientes El agua este en ebullición
Los resultados deben ser correlacionados con valores De resistencia obtenidos de cilindros ensayados a 7 y 28dias. A partir de estas correlaciones puede efectuarse la proyección De la resistencia del concreto.
Extraídas del tanque Y se dejan reposar por 1h
Se remueve el molde, Y se somete a prueba A la edad de 28.5h +/-15 min.
Madurez del concreto
Durabilidad del concreto • permeabilidad, • humedecimiento y secado, • exposición a sustancias químicas agresivas, • resistencia a la abrasión, • corrosión, • resistencia a la meteorización, • resistencia al fuego, • reacciones químicas de los agregados(reacción álcaliagregados).
PERMEABILIDAD
DEPENDE DE: 1. Porosidad de la pasta de cemento 2. Porosidad de los agregados 3. Vacíos causados por compactación deficiente 4. Capilares dejados por el agua de exudación
HUMEDECIMIENTO - SECADO NIVELES DE AGUAA, MAREAS, CRECIENTES, OPERACIONES DE EMBALSE… UNA ESTRCUTURA SOMETIDA A CICLOS DE HUMECTACION Y SECADO PUEDE DIVIDIRSE EN TRES ZONAS.
EXPOSICIÓN A SUSTANCIAS QUIMCIAS AGRESIVAS EN CIERTOS AMBIENTES QUIMICOS AGRESIVOS SE PUEDE DETERIORAR CON EL PASO DEL TIEMPO EL CONCRETO, ESPECIALMENTE UTILIZANDO SOLUCIONES QUIMICAS EN SOLICIÓN Y A PRESION.
ATAQUE
POR ACIDOS SULFATOS
POR ACIDOS
EVITARSE MEDIANTE ALGUN TIPO DE BARRERA IMPERMEABLE Y RESISTENTE AL ACIDO
ATAQUE POR SULFATOS
DESEABLE: INCLUSION DE AIRE = DISMINUYE PERMEABILIDAD Y POR TANTO ACCESO DE SULFATOS
RESISTENCIA A LA ABRASION
RESISTENCIA A LA METEORIZACIÓN
RESISTENCIA AL FUEGO
REACCIONES QUIMICAS DE LOS AGREGADOS
ESTE TIP ODE RX OCASIONA EXPANSIÓN, AGRIETMAIENTO SEVERO DE LAS ESTRCTURAS Y PAVIMENTOS DE CONCRETO.
Investigar y exponer sobre estudio científico sobre el tema :
Corrosión de materiales embebidos en el concreto. (20%): EXPOSICIÓN 29 DE OCTUBRE
