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HORMIGÓN U CONCRETO
Ing. Henry Azañedo Medina
INTRODUCCION Material más usado en nuestro medio.
Calidad depende del conocimiento del
material y del profesional.
Es desconocido en 7 aspectos:
◦ Naturaleza
◦ Materiales
◦ Propiedades
◦ Selección de proporciones
◦ Proceso
◦ Control de calidad
◦ Mantenimiento
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DEFINICIÓN Es un producto artificial constituido por la
mezcla en ciertas proporciones de cemento,
agua, agregados y opcionalmente aditivos, que
inicialmente denota una estructura plástica y
moldeable y que posteriormente adquiere una
consistencia rígida con propiedades aislantes y
resistentes, lo que hace un material ideal para
la construcción.
EL HORMIGÓN O CONCRETO
“Hormazo” significativa de molde o forma.
Hormigos: Plato de repostería hecho con
almendras y avellanas tostadas unidas por
miel.
La palabra
CONCRETO, deriva del
inglés “concrete”,
procede del latín y
significa “espeso”,
“condensado
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Permite conseguir piezas de CUALQUIER FORMA
por complicada que ésta sea, con la única
limitación de la menor o mayor complejidad del
molde y esto debido al carácter plástico que
posee cuando se encuentra en estado fresco.
COMPONENTES DEL HORMIGÓN
O CONCRETO
Proporciones
típicas en
volumen
absolutas de los
componentes del
concreto
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Elementos que conforman el
concreto
CONCRETO
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REQUISITOS ESENCIALES:
EN ESTADO FRESCO
Trabajabilidad
REQUISITOS ESENCIALES: EN ESTADO ENDURECIDO
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COMPOSICION DEL CONCRETO
a.- La pasta:
1) Elementos Fundamentales
2) Funciones
3) Propiedades
4) Influencia
b.- El Agregado
1) Elementos fundamentales:
El GEL y Los POROS.
A) El gel: Se denomina así al producto
resultante de la reacción química e
hidratación del cemento.
Comprende: Masa de cemento
hidratado, hidróxido de calcio cristalino
y poros gel.
La Pasta
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La Pasta
Esquema típico de la estructura de la
pasta de cemento
Comportamiento del gel:
Desempeña el papel más importante en
el comportamiento del concreto.
La atracción física es del tipo Van der
Waal entre superficies de sólidos
separados únicamente por microscópicos
“poros gel”.
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B) Poros: Existen en la pasta
cantidades variables de espacios
vacíos, denominados poros, los cuales
no contienen materia sólida, aunque
pueden estar llenos de agua.
Se clasifican en:
Poros por aire atrapado
Poros por aire incorporado
Poros capilares
Poros gel
Poros por Aire Atrapado: Durante el
proceso de mezclado una pequeña cantidad
de aire (1%) es aportado por los materiales
y es la que queda atrapada en la masa de
concreto. Son parte inevitable de toda pasta.
No son perceptibles a simple visita, su
diámetro es mayor de 200 micras (0.2 mm) y
no suelen estar interconectados.
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Poros por aire incorporado: Se incorpora intencionalmente para incrementar la durabilidad del concreto, debido a que aumenta la protección de la pasta contra los procesos de congelación del agua en el interior de la misma, porque evita el agrietamiento.
Pueden ocupar hasta 5% del volumen del concreto.
Además el aire incorporado tiende a incrementar la trabajabilidad, la plasticidad y fluidez de las mezclas: disminuye las consistencia permitiendo la reducción de agua.
f: 0.08 a 0.10 mm
Poros capilares: Son los espacios originalmente ocupados por el agua en el concreto fresco, los cuales en el proceso de hidratación del cemento no han sido ocupados por el gel.
Aumenta el número de poros capilares cuando la relación agua-cemento es alta.
Al aumentar el número de poros capilares: aumenta la porosidad, permeabilidad, capacidad de absorción de la pasta; pero disminuyen las resistencias mecánicas de la pasta endurecida.
Su tamaño oscila entre 0.02 micras y 200
micras
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Poros Gel: Se forman durante el proceso
de formación del gel, son las partículas de
aire que quedan atrapadas dentro de el,
aisladas unas de otras.
Se presentan independientemente de la
relación agua cemento.
f: 0.00000018 mm
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Composición Porosa del Concreto. Según Setzer
La Pasta
2) Funciones
Contribuir a dar las propiedades
requeridas al producto endurecido.
Separar las partículas del agregado.
Llenar los vacíos entre las partículas
de agregado y adherirse fuertemente
a ellas.
Proporcionar lubricación a la masa
cuando esta aun no ha endurecido.
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La Pasta
3) Propiedades:
Dependen de las propiedades físicas y
químicas del cemento.
Las proporciones relativas de cemento
y agua en la mezcla.
El grado de hidratación del cemento,
dado por la efectividad de la
combinación química entre este y el
agua.
La Pasta
4) Influencia:
Las propiedades de la pasta son las
que influyen directamente sobre la
mezcla final.
Para un cemento dado, las
características y porosidad de la pasta
dependen de la relación agua-
cemento, y del grado de hidratación
del cemento.
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INGREDIENTES
CEMENTO.
Cementos normales cumplir la norma
NTP 334.009 o ASTM C 150.
Cementos puzolánicos cumplir la
norma NTP 334.044 o ASTM C 595.
Cementos adicionados cumplir la
norma NTP 334.082 o ASTM C 1157.
AGUA
Ocupa entre el 14% y el 18% del volumen
de la mezcla e hidrata al cemento Portland
por medio de complejas reacciones
químicas.
Se emplea en la preparación y curado.
Será fresca y potable, libre de sustancias
perjudiciales como aceite, ácidos, álcalis,
sales, materiales orgánicos y otras
sustancias que puedan perjudicar o alterar
el comportamiento eficiente del concreto,
acero y otros, tampoco deberá tener
partículas de carbón, humus, ni fibras
vegetales.
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Debe cumplir la norma NTP 334.088 y RNE E
060. debiendo ser de preferencia POTABLE.
Se podrá usar agua de pozo, siempre y
cuando cumpla con las condiciones
anteriormente mencionadas y que no contenga
sales o sulfatos.
Se podrá usar agua no potable cuando las
probetas cubicas de mortero preparados con
dicha agua, tengan por lo menos 90% de la
resistencia a los 7 y 28 días de las preparadas
con agua potable, normas A.S.T.M.
EFECTOS PERNICIOSOS DEL
AGUA DE MEZCLA Retardo en el endurecimiento.
Reducción de resistencia mecánica
Manchas en el concreto endurecido
Eflorescencias
Contribución en la corrosión del acero.
Cambios volumétricos, etc.
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El agregado Grueso y Fino - Absorber retracciones. (controlar cambios
volumétricos)
- Transmitir resistencias.
- Llenar volúmenes.
- Debe cumplir la norma ASTM C33 – NTP
400.037.
· Los áridos rodados
- Proporcionan morteros u hormigones más
dóciles y trabajables, requiriendo menos
cantidad de agua.
AGREGADOS REDONDEADOS (RODADOS)
Y CHANCADOS (MACHACADOS)
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Los áridos chancados
- Proporcionan una mayor trabazón que se
refleja en una mayor resistencia del hormigón
(sobre todo a tracción) y mayor resistencia
química.
ADITIVOS Y ADICIONES El objeto es el de modificar una o más propiedades del
hormigón tales como mejorar la manejabilidad en
estado fresco, reducir los requerimientos de agua de
mezclado, acelerar o retardar los tiempos de fraguado,
incrementar resistencia, aumentar la durabilidad, o
alterar otras propiedades.
La proporción relativa de los distintos ingredientes
debe estar suficientemente compensada para que el
hormigón sea compacto (denso y sólido), homogéneo,
poco poroso y resistente.
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ADITIVO:
• Material distinto del agua,
cemento, Agregado, el cual es
utilizado como un componente
y que se añade a éste antes o
durante el mezclado a fin de
modificar una o algunas de
sus propiedades.
•Deben cumplir con los
requisitos de la norma NTP
339.086.
•Su esta limitado a las
especificaciones del proyecto.
•Los incorporadores de aire se
regirán bajo la norma ASTM C
260.
TIPOS DE ADITIVOS,
NORMALIZACIÓN Los aditivos pueden clasificarse
tentativamente según las propiedades que
modifican en el concreto fresco o
endurecido.
De fragua: ASTM C 494 - NTP 334.088
Incorporadores de aire ASTM C 260 -
NTP 334.089
Cloruro de calcio: ASTM D 98
Reductores de agua, retardadores,
acelerantes y Fluidificantes: ASTM C 1017
o ASTM C 494 NTP 334.086 o NTP
334.087
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Clasificación según la norma
ASTM C 494 Tipo A Reductores de agua.
Tipo B Retardantes.
Tipo C Acelerantes.
Tipo D Reductores de agua y
retardantes.
Tipo E Reductores de agua y
acelerantes.
Tipo F Reductores de agua de alto
rango o superfluidificantes.
Tipo G Reductores de agua de alto
rango y retardantes o
superfluidificantes y retardantes.
En estado fresco: Incrementar la trabajabilidad sin
aumento de agua o reducir el
contenido de agua con similar
trabajabilidad.
Retardar o acelerar el fraguado.
Modificar el asentamiento.
Disminuir la exudación
Reducir la segregación
Mejorar la actitud al bombeo
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En el concreto endurecido: Acelerar la ganancia de resistencia
temprana.
Incrementar la resistencia.
Mejorar la durabilidad frente a exposición
severa,
Disminuir la permeabilidad.
Producir expansión o controlar la
contracción.
Incrementar la adherencia con las barras
de acero de refuerzo.
Impedir la corrosión de las barras de
refuerzo.
• Controlar la reacción alcali-agregado
Gráfica Resistencia vs Tiempo
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PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS
DE CONCRETO NORMAL
El objetivo al diseñar una mezcla de
concreto consiste en determinar la
combinación mas práctica y económica
de los materiales con los que se
dispone, para producir un concreto que
satisfaga los requisitos de
comportamiento bajo las condiciones
particulares de su uso.
Para lograr tal objetivo, una mezcla de
concreto bien proporcionada deberá
poseer las propiedades siguientes:
1) En el concreto fresco,: Trabajabilidad,
consistencia y cohesibidad aceptable.
2) En el concreto endurecido,
durabilidad, resistencia y presentación
uniforme.
3) Economía.
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ELECCIÓN DE LAS
CARACTERÍSTICAS DE LA
MEZCLA DE CONCRETO
En base al uso que se propone dar al
concreto, a las condiciones de
exposición, al tamaño y forma de lo
miembros, y a las propiedades físicas
del concreto (tales como la
resistencia), que se requieren para la
estructura.
Proceso de
mezclado y
vaciado de
hormigón.
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CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DEL
HORMIGÓN Densidad: 2000 - 2600 kg /m3
Resistencia a compresión: 20 – 40 MPa
Cantidad de cemento: 250 - 400 kg/m3.
Cantidad de acero (hormigón armado): 10 - 100
kg/m3.
Cantidad suministrada por un camión: 6 – 10 m3
Plazos representativos:
Desencofrado: ½ - 2 días
Puesta en carga: 3 - 7 días
Endurecimiento (resistencia característica): 28 días
Curado: 14 días
Precio: 150 – 400 Nuevos soles / m3 hormigón
suministrado en estado fresco.
Control del concreto fresco
CONCRETO FRESCO.- Es aquel
recién preparado cuyo estado es
plástico y moldeable en el cual no se
produce el fraguado ni el
endurecimiento y adopta la forma del
encofrado.
Manejabilidad = Trabajabilidad +
Consistencia.
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Control del concreto fresco
El control de calidad del concreto
depende en primera instancia de los
procedimientos de muestreo que
permitan contar con porciones
representativas para el análisis
correspondiente.
El proceso de la toma de la muestra
esta normado por ASTM C-172.
Control de la trabajabilidad y su
trascendencia
Trabajabilidad: Es el
mayor o menor trabajo
que hay que aportar al
concreto en estado
fresco en los procesos
de fabricación,
transporte, colocación,
compactación y
acabado.
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Rige la NTP 339.035 y el ensayo se
denomina de asentamiento.
Se mide tradicionalmente por el “slump”
o consistencia (cono de ABRAMS).
Es común que esta prueba sea un
condicionante de aprobación o
desaprobación del concreto fresco.
Tipos de slump
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Control del peso unitario y
contenido de aire
El Peso Unitario (NTP 339.046): es el
peso varillado, expresado en kilos por
medio cúbico, de una muestra
representativa del concreto, se emplea
principalmente para:
o Determinar o comprobar el rendimiento
de la mezcla.
Control del peso unitario y
contenido de aire
o Determinar el contenido de materiales
(cemento, agua y agregado) por metro
cúbico de concreto, así como el
contenido de aire.
o Formamos una idea de la calidad del
concreto y de su grado de
compactación.
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Control de la temperatura
Esta regulada por la ASTM C-1064,
que indica la manera de medir la
temperatura del concreto con un
termómetro de 0.5°C de precisión y
que el tiempo que este introducido en
la mezcla sea de 2 min. como mínimo
y 5 min. como máximo.
Exudación N.T.P. 339.077
Es un tipo de segregación en la que
parte del agua de la mezcla tiende a
subir a la superficie del concreto
recién colocado. Esto se debe a que
los componentes sólidos de la
mezcla no pueden retener toda el
agua de mezclado cuando se
asientan en el fondo.
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Ensayo de fluidez N.T.P. 339.085
Es la capacidad que tiene el concreto
para compactarse como un líquido en
determinadas circunstancias, se logra
medir esta propiedad mediante la
mesa de sacudidas.
Control del tiempo de fragua (NTP 339.082, ASTM C-403)
CONTROL EN ESTADO
ENDURECIDO….
COMPRESIÓN
TRACCIÓN
FLEXIÓN
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TIPOS DE CONCRETOS ESPECIALES:
•CONCRETO LIGERO:
•CONCRETO PESADO:
•CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA:
•CONCRETO MASIVO:
•CONCRETO TRANSLUCIDO:
•CONCRETO POROSO:
•CONCRETO PRESFORZADO:
•CONCRETO POSTENSADO:
•CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO
(CCR)
•CONCRETO ESTAMPADO
CONCRETO LIVIANO Similar al concreto estándar excepto
que tiene baja densidad.
Es preparado con agregados ligeros o combinados con los agregados estándar.
La densidad varia entre 1365 y 1850 Kg/m3 y f´c=175 kg/m2(28 días). Este concreto es usado primordialmente para reducir el peso propio en elementos de concreto tales como losas de entrepiso en edificios altos.
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CONCRETO PESADO Producido con agregados pesados especiales,
lográndose una densidad por encima de los 6400kg/m3.
Es usado generalmente como una pantalla contra la radiación o como contrapeso y otras aplicaciones donde la densidad es importante, (proporciona protección contra rayos gamma, X, radiación de neutrones).
Se utilizan agregados de alta densidad tales como barita, ferro fósforo, geotita, hematita, ilmetita, limonita, magnetita y escoria de acero.
Se le puede agregar aditivos de acuerdo a las necesidades.
CONCRETO DE ALTA
RESISTENCIA
Adquiere a edad temprana una alta resistencia.
El periodo de tiempo en el que se desea que el concreto adquiera una determinada resistencia muestra un rango muy amplio: va desde unas pocas horas hasta algunos días.
Es usado para concreto pretensado, concreto premezclado, para una rápida producción de elementos, construcciones rápidas, construcciones en climas fríos, pavimentación para uso inmediato y otros usos.
La resistencia puede ser obtenida por una o una combinación de
los siguientes materiales dependiendo de las condiciones de
trabajo que las especificaciones lo requieran: Cemento tipo III
(Alta resistencia temprana).
◦ Alto contenido de cemento (360 a 600 Kg sobre metro cúbico).
◦ Baja relación agua-cemento (0.20-0.45).
◦ Aditivos químicos.
◦ Microsílice.
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CONCRETO MASIVO
Cualquier volumen grande de concreto con dimensiones suficientemente extensas que requiere control de la generación del calor de hidratación y el cambio d volumen con la mínima figuración (ACI 116).
Incluye bajo contenido de cemento (como el concreto que se usa en diques, presas y otras estructuras macizas), además un uso moderado de concreto que incluye un alto contenido de cemento en algunos miembros estructurales que requieren manejar el manejo del calor de hidratación y el aumento de temperatura.
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CONCRETO SIN SLUMP
Concreto con una consistencia
correspondiente a un slump de ¼ pulgada
o menos (ACI 116).
En estado seco debe de ser lo
suficientemente trabajable para ser
trabajado y consolidado con el equipo que
va a ser usado en el trabajo.
DEFINICION:
El Concreto Compactado con Rodillo (CCR), es un
concreto de cero asentamiento que se compacta con
rodillos vibratorios.
CARACTERISTICAS PRINCIPALES:
• Cero Asentamiento.
• Humedad solo para que el cemento reaccione.
• No requiere encofrados.
• No requiere acero de refuerzo.
• Rápida colocación.
• Se consolida con rodillos vibratorios.
CONCRETO ROLADO
COMPACTADO
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La resistencia a la compresión obtenida es de 70 a 315 kg/m2, sin embargo los pavimentos requieren de una resistencia a la compresión de aproximadamente 350 kg/cm2.
Debe reunir algunas condiciones para su colocación: Tener suficiente espesor para que la compactación sea uniforme y completa con los equipos usados (8 a 12 pulgadas cuando va a ser colocado y consolidado con equipo convencional de movimientos de tierra o equipos de pavimentos).
ACI 207.5 especifica ampliamente el proceso de mezclado y procedimientos de construcción.
SHOTCRETE
Es un mortero de concreto que es lanzado
neumáticamente sobre una superficie a alta
velocidad.
La relativamente seca mezcla es
consolidada por la fuerza de impacto y
puede ser colocada sobre superficies
vertical y horizontal sin ocurrir disgregación.
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En teoría, una pared hecha con esta
nueva tecnología (light-transmitting
concrete) podría tener varios metros
de espesor sin reducir la capacidad
característica de las fibras ópticas
de trasmitir la luz.
CONCRETO TRANSLUCIDO
CONCRETO POROSO
Se define al Concreto Poroso, como un concreto con
asentamiento cero y granulometría abierta, compuesto
por cemento Portland, agregado grueso, poco o nada de
agregado fino, aditivos y agua.
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CONCRETO PRETENSADO
Se denomina hormigón pretensado
(en América concreto presforzado) a
los elementos estructurales de
hormigón sometidos
intencionadamente a esfuerzos de
compresión previos a su puesta en
servicio.
Es un concreto u hormigón en el cual, después del
llenado y el endurecimiento, se introducen
esfuerzos de compresión mediante una armadura
especial montada dentro de vainas adecuadas.
CONCRETO POSTENSADO
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CONCRETO ESTAMPADO El Concreto Estampado no es más que eso,
Concreto Impreso con una novedosa
técnica, de manera de darle a sus pisos
apariencia de piedra, terracota, ladrillo ó
caico, que cada vez más se impone entre:
Arquitectos, Ingenieros, constructores Y
Decoradores.