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Agua, Adiciones Minerales Aditivos y Fibras.
Marlon Valarezo A.mfvalarezo@utpl.edu.ec
Agua de amasadoy curado
12/04/2023 2mfvalarezo@gmail.com
El agua para la confección de
hormigones• Indispensable para la hidratación del cemento
• Se adiciona para conferir docilidad (plasticidad y ciertos niveles de cohesión en el hormigón fresco): es el agua de amasado
• De esa agua de amasado el cemento va tomando la que necesita para su hidratación
• En general, la cantidad de agua de amasado es superior a la que el cemento necesita para hidratarse. El exceso es lo que genera la porosidad capilar
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agua de amasado
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agua de amasado
agua de amasado
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agua de amasado
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agua de amasado
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agua de amasado
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El agua para la confección de
hormigones• En la mayoría de los ambientes, el agua de
amasado puede perderse por evaporación antes de que la hidratación del cemento alcance un nivel conveniente (especialmente en las capas superficiales)
• El agua de curado no genera porosidad capilar; al contrario, hace que disminuya puesto que permite la formación de hidratos que van rellenando las cavidades capilares que ocupaba el agua
• Para lograr que continúe puede aportarse agua regando la superficie: es el agua de curado
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agua de curado
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agua de curado
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El agua para la confección de
hormigones• Todas las aguas poseen sustancias disueltas, en mayor o menor medida, pero sólo algunas de ellas podrían afectar el adecuado desarrollo de la hidratación del cemento
• Las normativas de todos los países, establecen límites para las distintas sustancias que pueden contener las aguas a las que cabe recurrir para confeccionar hormigones, es decir, para el agua de amasado y curado, sin distinguir entre amasado y curado
• No deben afectar por igual en el amasado que en el curado, pero no se suele hacer distinción
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Análisis Típicos de Agua, ppm
Sustancia química Agua de abastecimiento
Agua de mar
Sílice (SiO2) 0 a 25 —Hierro (Fe) 0 a 0.2 —Calcio (Ca) 1 a 100 50 a 480Magnesio (Mg) 0 a 30 260 a 1410 Sodio (Na) 1 a 225 2190 a 12,200Potasio (K) 0 a 20 70 a 550Bicarbonato (HCO3) 4 a 550 —Sulfato (SO4) 2 a 125 580 a 2810Cloruro (Cl) 1 a 300 3960 a 20,000Nitrato (NO3) 0 a 2 —Total de sólidos disueltos 20 to 1000 35,000
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Exponente de hidrógeno, pH
Generalmente no son las de mar ni las que handiscurrido en contacto con rocas calcáreas
Medida de la acidezAmasado
Anomalías en el fraguado y en el endurecimiento
Curado
Solubilización de la capa superficial
Aguas residuales, carbónicas, pantanosas,relacionadas con piritas o escorias de lignitos,...
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Sustancias disueltasSales contenidas en el aguaResiduo secoAmasado
Anomalías en el fraguado y en el endurecimiento
Curado
Microfisuraciones en la capa superficial
Aguas de pozos próximos a terrenos salinos, aguas de mar o de filtraciones del mar,...
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Sulfatos, SO4
Aguas que circulan o afloran en terrenosyesíferos, agua de mar o residuales de ciertasindustrias,...
Amasado
Ligera posibilidad de expansiones en la masa de hormigón endurecido
Curado
Expansiones y fisuraciones en la capa superficial
Los límites son más elevados con cementos SR
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Ion cloruro, Cl-
Agua de mar o de filtraciones del mar,agua de determinados terrenos salinos,...
Amasado
Promueve la corrosión de las armaduras
Curado
Promueve la corrosión de las armaduras
Los límites son más extrictos en el hormigónpretensado
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ACI 318 - Limites para Contenido de Iones Cloruro en el Concreto
Protección contra la corrosión del refuerzo: Concentraciones máximas de iones cloruro acuosolubles en concreto endurecido a edades de 28 a 48 días, provenientes de materiales cementantes, agua, agregados, no deben exceder los limites de la tabla 4.4.1
ASTM C1218 : Método para determinar iones de cloro soluble en agua en concreto y mortero.
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Hidratos de carbono
Aguas residuales de industrias relacionadascon los hidratos de carbono
AzúcaresAmasado
Paralización o retraso del fraguado y del endurecimiento
Curado
Efectos irrelevantes
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Sustancias orgánicas solubles en éter
Aguas residuales de industrias relacionadascon aceites o grasas
Aceites y grasasAmasado
Altera el proceso de fraguado y puede disminuir la adherencia pasta-árido
Curado
Efectos irrelevantes (ligera solubilización)
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Criterios de Aceptación para Aguas Dudosas
Característica Límites Método de ensayo
Resistencia a la compresión, % mínimo de control a 7 días 90
ASTM C109 AASHTO T106INEN 488
Tiempo de fraguado, desviación del testigo, h:min
De 1:00 antes hasta 1:30 después
ASTM C191 AASHTO T131INEN 158
ASTM C94, AASHTO M157, INEN 1855
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Ceniza Volante, Escoria, Humo de Sílice y Puzolanas Naturales
Materiales Cementantes Suplementarios
Son materiales que usados conjuntamente con el cemento portland, contribuyen a mejorar las propiedades del concreto endurecido, esto por sus propiedades hidráulicas o puzolánicas o ambas.
• Ceniza volante (Clase C)• Metacaolinita (arcilla calcinada) • Humo de sílice • Ceniza volante (Clase F)• Escoria• Esquisto calcinado
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• Puzolana : La puzolana es un material silícico o silícico aluminoso que, cuando está en la forma de polvo fino y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio liberado por la hidratación del cemento portland para formar silicato de calcio hidratado y otros compuestos cementantes.
• Puzolanas Naturales : Un material natural que también se puede calcinar y/o procesar (ejemplos: metacaolinita, cáscara de arroz, cenizas volcánicas, esquisto calcinado)
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Clases de Puzolanas Naturales
Clase N Puzolanas naturales crudas o calcinadas, incluyen:
• Tierras diatomaceas
• Sílex opalino y esquistos
• Tufo y cenizas volcánicas o pumitas (piedras pómez)
• Arcillas calcinadas, incluyendo metacaolinita y esquisto calcinado
ASTM C 618 (AASHTO M 295)
Metacaolinita
Clase FCeniza volante con propiedades
puzolánicas
Clase C Ceniza volante con propiedades
puzolánicas y cementantes
Ceniza volante
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Escorias Granuladas de Alto Horno
Grado 80Escorias con bajo índice de actividad
Grado 100Escorias con índice moderado de actividad
Grado 120Escorias con alto índice de actividad
ASTM C 989 (AASHTO M 302)
Humo de SíliceASTM C 1240
Es el subproducto finamente dividido resultante de la reducción del cuarzo de alta pureza con carbón en hornos eléctricos durante la producción de liga de silicio o ferrosilicio. El humo de sílice sube como un vapor oxidado de los hornos.
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Cantidades Típicas en el Concreto
• Ceniza volante– Clase C 15% a 40%– Clase F 15% a 20%
• Escoria 30% a 45%• Humo de sílice 5% a 10%• Arcilla calcinada 15% a 35%
– Metacaolinita 10%• Esquisto calcinado 15% a 35%
Porcentaje en masa del material cementante
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Efectos de los Materiales Cementantes Suplementarios en el Concreto Fresco
Reducido Ningún/poco efecto Ceniza
volante Escoria Humo de sílice
Puzolana NaturalAumenta
doVariado
Demanda de agua
Trabajabilidad
Sangrado y segregación
Contenido de aire
Calor de hidratación
Tiempo de fragauado
Acabado
Bombeabilidad
Fisuración por contracción plástica
Efectos de los Materiales Cementantes Suplementarios en el Concreto Endurecido
Reducido Ningún/poco efecto Ceniza
Volante Escoria Humo de Sílice
Puzolanas NaturalesAumenta
doVariado
Desarrollo de la resistencia
Resistencia a Abrasión
Resistencia a congelación-deshielo y descascaramiento por descongelantes
Contracción por secado y fluencia
Permeabilidad
Reactividad álcali-sílice
Resistencia química
Carbonatación
Color del concreto
Ataque de sulfatos
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Aditivos para Concreto
• Inclusores de aire• Reductores de agua• Plastificantes• Aceleradores• Retardadores• Para Control de Hidratación• Inhibidores de corrosión• Reductores de contracción• Inhibidores de RAS• Colorantes• Aditivos diversos
Aditivos Inclusores de Aire
• Aumenta la durabilidad del concreto expuesto a:– Congelación-deshielo– Descongelantes– Sulfatos– Ambientes álcali reactivos
• Aumenta la trabajabilidad
ASTM C 260 o AASHTO M 154
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ASTM C 260
Air-Entraining Admixtures for Concrete
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Aditivos Reductores de Agua
• Reducir el agua de la mezcla para producir un cierto asentamiento.
• Reducir la relación w/c• Reducir el contenido de
cemento• Aumentar el asentamiento.
Usos principales:
ASTM C494
AASHTO M 194 (tipo A) • Tipo A
– Reduce el contenido de agua 5% min.
– Retarda el fraguado (normalmente se adiciona acelerador)
• Tipo D – Reduce el contenido de agua 5%
min.– Retarda el fraguado
• Tipo E – Reduce el contenido de agua 5%
min.– Acelera el fraguado
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ASTM C494
Chemical Admixtures for Concrete
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Aditivos Reductores de Agua de Medio Rango
• Reducen el contenido de agua en 6% a 12%
• Reducen el contenido de cemento
• Reducen la relación agua-cemento
• Sin retraso• Facilitan la colocación y
el acabado
ASTM C 494 or AASHTO M 194
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• Reducen el contenido de H2O del 12% a 30%
• La relación a/c reducida produce concretos con: – Resistencia a
compresión > 70 MPa
– Aumento de la resistencia inicial
– Reduce la penetración de iones
ASTM C 494 or AASHTO M 194
Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango
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Superplastificantes
Son esencialmente reductores de alto rango
En EE.UU., México y Ecuador: se conocen como plastificante.En Argentina y Chile, plastificante se refiere a reductores de agua convencionales.
Tipo 1 ― Plastificante
Tipo 2 ― Plastificante y Retardador
ASTM C 1017
• Producen concretos fluidos con alto asentamiento
(mayor o igual a 190 mm ).
• Reducen el sangrado (exudación).
• Los plastificantes con asentamiento extendido
reducen la pérdida de asentamiento.12/04/2023 39mfvalarezo@gmail.com
Aditivos Retardadores
Usos principales:
•Colocación en
clima caluroso.•Colocación difícil.•Procesos
especiales de acabado.
ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type B),
Retardan el fraguado o la velocidad de endurecimiento
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Aditivos AceleradoresASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type C)
ASTM D 98
AASHTO M 144
Aceleran:• Hidratación (fraguado)• Desarrollo de la resistencia
en edades tempranas
Aceleradores a base de cloruro de calcio:n Aumentan contracción por secadon Corrosión potencial del refuerzo n Descascaramiento potencialn Oscurecen el concreto
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Inhibidores de Corrosión
• Control de la corrosión del acero del refuerzo
• La dosis depende del nivel de cloruros previsto
Aditivos Reductores de Contracción
Inhibidores de RAS—Carbonato de Litio
Aditivos Colorantes (Pigmentos)
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ADITIVOS SOLTEC S.C.C.,(593) (2) 2238179MAÑOSCA 141 Y AV.10 DE AGOSTO Quito
ADMIX CIA.LTDA.,(593) (2) 2807938M.Ambrosi 711 Quito
AGRECONS S.A.(593) (4) 2395182Esmeraldas No. 401-A e/ Padre Solano y Luis Vernaza Guayaquil
Degussa CC EcuadorTel 593-2-256-6011FAX: 593-2-256-9272Sosaya 133Quito
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Fibras• Acero• Vidrio• Sintéticas• Naturales
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Efecto Tipo de Fibra
Reducción de la fisuración por contracción plástica
Sintética, Acero
Aumento de la resistencia tensión (tracción) Vidrio, Acero, Carbón
Aumento de la resistencia a flexión
Acero, Vidrio
Efectos sobre las Propiedades del Concreto
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Fibras de Acero
Masa específica
relativa
Diámetro, µm
(0.001 pulg.)
Resistencia a tensión
(tracción), MPa
[kg/cm2] (ksi)
Módulo de elasticidad,
MPa[kg/cm2]
(ksi)
Deformación en la rotura,
%
7.80 100-1000 500-2600 210,000 0.5-3.5
(4-40)[5,100-27,000]
(70-380)[2100,000](30,000)
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Métodos de Aplicación y Producción
• Mezcladas convencionalmente usadas en Capas superpuestas
• Concreto Lanzado.– Estabilización de cuestas– Revestimiento de túneles– Revestimiento de pozos de
minas de carbón – Concreto con fibras
impregnadas por lechada
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Concreto con Fibras Impregnadas por Lechada (SIFCON)
Cemento 1000 kg/m3
(1686 lb/yd3)
Agua330 kg/m3
(556 lb/yd3)
Arena siliciosa 0.7 mm
860 kg/m3 (1450 lb/yd3)
Lechada de sílice13 kg/m3 (1.3
lb/yd3)
Reductor de agua de alto rango
35 kg/m3 (3.7 lb/yd3)
Fibras de acero (cerca de 10 Vol.-%)
800 kg/m3 (84 lb/yd3)
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Fibras de vidrio
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Propiedades de las Fibras de Vidrio
Tipo de fibra de vidrio
Masa específica
relativa
Diámetro,µm
(0.001 pulg.)
Resistencia a tracción,
MPa[kg/cm2]
(ksi)
Módulo de elasticidad,
MPa[kg/cm2]
(ksi)
Deforma-ción en
la rotura, %
E 2.54 8-15 2000-4000 72,000 3.0-4.8
(0.3-0.6)[20,000-41,000]
(290-580)
[730,000] (10,400)
AR 2.70 12-20 1500-3700 80,000 2.5-3.6
(0.5-0.8)[15,000-38,000]
(220-540)
[820,000] (11,600)
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Fibras Sintéticas
• Acrílica• Aramida• Carbón• Nylon• Poliéster• Polipropileno
(Foto)
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Propiedades. Fibras Sintéticas
Tipo de fibra de vidrio
Densidad relativa
Diámetro, µm
Resistencia a tensión (tracción),
MPa
Módulo de elasticidad, MPa
Deforma-ción en la rotura, %
Acrílica 1.18 5-17 200-1000 17,000-19,000 28-50Aramida 1.44 10-12 2000-3100 62,000-120,000 2-3.5
Carbón 1.90 8-0 1800-2600230,000-380,000
0.5-1.5
Nylon 1.14 23 1000 5,200 20Poliéster 1.38 10-80 280-1200 10,000-18,000 10-50Polietileno 0.96 25-1000 80-600 5,000 12-100Polipropileno 0.90 20-200 450-700 3,500-5,200 6-15
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Tipo de fibra natural
Densidad relativa
Diámetro, µm (0.001
pulg.)
Resistencia a tracción, MPa
(ksi)
Módulo de elasticidad,
MPa (ksi)
Deformación en la
rotura, %
Celulosa de madera
1.50 25-125 (1-5)
350-2000 (51-290)
10,000-40,000 (1,500-5,800)
Sisal280-600 (40-
85)13,000-25,000 (1,900-3,800) 3.5
Coco 1.12-1.15100-400
(4-16)120-200 (17-
29)19,000-25,000 (2,800-3,800) 10-25
Bambú 1.5050-400
(2-16)350-500 (51-
73)33,000-40,000 (4,800-5,800)
Yute 1.02-1.04100-200
(4-8)250-350 (36-
51)25,000-32,000 (3,800-4,600) 1.5-1.9
Pasto elefante 425 180 (17) 4,900 (26) 4,900 (710) 3.6
Propiedades. Fibras Naturales
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12/04/2023 60
Fuentes de consulta:• PCA-Portland Cement Association, Design and Control of concrete
Mixtures, 2004• Rodríguez, J., Hormigón-Apuntes de clase, Universidad de Granada,
2009• INECYC, Articulo sobre la producción de cemento en el Ecuador, 2008• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo• Fotografías y artículos de internet.
Marlon Valarezo A.mfvalarezo@utpl.edu.ec
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