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Propiedades del concreto fresco
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En este trabajo se desarrolla las propiedades de segregación cohesividad,
exudación y del concreto asimismo se identificara el proceso y los tipos de
segregación. Como también los factores que influyen en la segregación del
concreto.
El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes, agregado 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. Las
características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el
control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta
económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias,
aunque esté débil en otras.
Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas, las
propiedades principales del concreto son:
Trabajabilidad, Cohesividad, Resistencia, Segregación, Exudación y
Durabilidad.
La exudación se produce inevitablemente en el concreto por ello debemos
evaluarla y controlarla en cuanto a sus efectos negativos.
Por ello con el presente informe de investigación daremos a conocer todos los
procesos, efectos y soluciones del proceso constructivo con el uso del concreto,
Atentamente
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INTRODUCCIÓN
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“El grupo”
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II. OBJETIVOS
Objetivos Generales:
Conocer el proceso y los tipos de segregación y exudación.
Identificar los factores que influyen en la segregación del concreto.
Objetivos secundarios:
Analizar los efectos en la construcción de obras civiles.
III. MARCO TEÓRICO
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EL CONCRETO:
El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma
líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. .Esta combinación de
características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular
para exteriores.
Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna,
un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera,
el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos.
En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar,
proporcionando un sendero confortable hacia la puerta.
El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres
componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se
incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo.
Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de
concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado por el
aire.
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ESTADOS DEL CONCRETO
3.1. Estado fresco.- Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser
trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación
y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la
trabajabilidad, cohesividad, exudación y segregación.
3.2. Estado fraguado.- Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no
está blando, se conoce como FRAGUADO del concreto El fraguado tiene lugar
después de la compactación y durante el acabado.
3.3. Estado endurecido.- Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.
PROPIEDADES DEL CONCRETO
Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro
propiedades principales del concreto son: trabajabilidad, cohesividad, resistencia y
durabilidad. (IMCYC, 2004). Las características del concreto pueden variar en un grado
considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura
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específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas
necesarias, aunque esté débil en otras.
Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto.
En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla
resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la
homogeneidad.
Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos
químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.
Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con
frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.
Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de
preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en
compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la
resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.
(Frederick, 1992).
Segregación. La segregación está definida como la descomposición mecánica del
concreto fresco en sus partes constituyentes cuando el agregado grueso tiende a
separarse del mortero.
Exudación. Es definida como la elevación de una parte del agua de la mezcla hacia la
superficie, generalmente debido a la sedimentación de sólidos. El proceso se inicia
momentos después que el concreto ha sido colocado y consolidado en los encofrados y
continua hasta que se inicia el fraguado de la mezcla, se obtiene máxima consolidación
de sólidos, o se produce la ligazón de las partículas.
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CONCRETO FRESCO
Suele llamársele así a la etapa del concreto que abarca, desde que todos los materiales,
incluyendo el agua, del concreto han sido mezclados hasta que el concreto ha sido
colocado en su posición final y se ha dado el acabado superficial y el curado inicial.
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PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO
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Se denomina concreto fresco al material mientras permanece en estado fluido, es decir
desde el momento cuando todos los componentes son mezclados hasta que se inicia el
atiesa miento de la masa. En ese lapso el concreto es transportado, encofrado y luego
compactado manualmente o por vibración. Son muchas las propiedades del concreto que
interesan y pueden ser críticas. No solo por su relación con el manejo del concreto en
estado húmedo, sino porque pueden servir como señal anticipada de la propiedades que
pueda tener el material al endurecer posteriormente. Indicios de algún comportamiento
atípico en este estado inicial, avisa en muchos casos que en estado de endurecimiento
también puede ser impropia su calidad. En ese momento temprano y antes de
completarse los vaciados del material, es cuando se deben ejecutar las correcciones. El
comportamiento del concreto fresco depende de: sus componentes, de las características
del mezclado, de su diseño, del medio ambiente circundante y de las condiciones de
trabajo.
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SEGREGACION DEL CONCRETO
Es la separación de los diferentes componentes de una mezcla fresca compuesta de
elementos de tamaños y pesos heterogéneos, las partículas mayores que también suelen ser
las más pesadas tienden a sentarse en el fondo de su lugar de transporte o colocación y las
finas y livianas ascienden a la superficie. Esto se produce cuando la cohesión interna entre
los constituyentes del hormigón no es la adecuada, es peligroso entonces llenar un encofrado
o un molde con un material en estas condiciones.
La segregación hace que el concreto sea: más débil, menos durable, y dejará un pobre
acabado de superficie. La segregación produce que disminuya la resistencia y la durabilidad
del concreto. Puede producir fisuras y agujeros, afectando la resistencia y el acabado de un
elemento estructural.
Figura: Segregación de agregados
TIPOS DE SEGREGACIÓNLa segregación se puede presentar de dos maneras:
Primero, cuando las partículas gruesas
tienden a separarse por desplazamiento
sobre los taludes de la mezcla amontonada
o porque se asientan más que las partículas
finas por acción de la gravedad, esta
generalmente ocurre en mezclas secas y
poco cohesivas.
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Segundo, cuando se separa la pasta (cemento y agua) de la mezcla lo cual
acurre en mezclas húmedas y con pasta muy diluida.
CAUSAS QUE PRODUZCAN LA SEGREGACION
La segregación puede producirse por déficit de cemento, exceso de agua, falta de
partículas finas, exceso de elementos gruesos, transporte y/o colocación inconveniente.
Las primeras causas corresponden a los elementos componentes del hormigón radican
en el proceso de producción de la mezcla. Las dos últimas se presentan por ejemplo si al
hormigón se le desliza por una pendiente, (caso de la canaleta), las partículas mayores
tienden a desplazarse primero o si el hormigón es trasladado a distancias largas se
agudiza la segregación en la medida que tal distancia se alarga. Las causas más
comunes que producen la segregación del concreto son:
La diferencia del Tamaño de las Partículas y su distribución granulométrica.
Densidad y proporción de los constituyentes.
Mal mezclado, transportes largos y sometidos a vibración.
Colocación inadecuada y sobre vibración al consolidarlo.
Dejar caer el concreto desde alturas mayores a ½ metro.
Descargar el concreto contra un obstáculo.
MEDIDAS PARA DISMINUIR LA SEGREGACION DEL CONCRETO
Generalmente procesos inadecuados de manipulación y colocación son las causas del
fenómeno de segregación en las mezclas, por lo que se recomienda.
La segregación puede ser reducida empleando una buena granulometría
Reduciendo el agua de amasado
Utilizando medios de transporte adecuados
Reducción de espesor de la masa transportada
Si se utiliza la compactación por vibración es aconsejable emplear un hormigón
poco fluido con una relación agua/cemento reducida.
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EXUDACIÓN DEL CONCRETO
Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como
consecuencia de la sedimentación de los sólidos. Influenciada por la cantidad de finos en
los agregados y la finura del cemento, es decir cuánto más fina es la molienda del
cemento y mayor el porcentaje de material menor que la malla Nro. 100, la exudación
será menor pues se retiene el agua de mezcla.
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Una mala dosificación de la mezcla.
Exceso de agua.
Utilización de aditivos.
La temperatura ya que a mayor temperatura mayor es la velocidad de exudación.
La exudación es perjudicial para el para medir la exudación está definida concreto
porque del producto del ascenso de una parte del agua de mezclado, se puede obtener
un concreto poroso, poco durable y resistencia disminuida por el incremento de la
relación agua – cemento. La prueba estándar para medir la exudación está definida por la
norma ASTM-C232.
VELOCIDAD DE EXUDACION
Es la velocidad con la que el agua se acumula en la superficie del concreto.
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VOLUMEN TOTAL DE EXUDADO
Es el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto
METODO DE ENSAYO
Un ensayo muy sencillo se utiliza para cuantificar la exudación y consiste en llenar de
concreto un molde en tres capas con 25 golpes cada capa dejándose una pulgada libre
en la parte superior. Terminado de llenar el molde empezara el fenómeno de exudación,
haciéndose lecturas del volumen parcial de agua exudada cada 10minutos durante los
primeros 40 minutos y cada 30 minutos hasta que deje de exudar.
FORMAS DE EXPRESAR LA EXUDACION
Existen dos formas de expresar la exudación:
A. Por unidad de área:
Exudación=volumen total exudado/área de la superficie libre
Ex .udación= Volumen totalexudadoÁrea de la superficie libre
Unidades: ml/cm2
B. En porcentaje:
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Exudación=( Volumen totalexudadovolumendeaguade lamezclaenel molde )x 100
El volumen del agua en el molde se halla de la siguiente manera:
Vol . aguaenMolde=( Pesodel Concreto enelmoldePeso total enla tanda ) x (Vol . deaguaen la tanda)
EJEMPLO
Se ha preparado una mezcla de concreto con el objeto de medir la exudación en la que el peso de los materiales utilizados en la tanda son:
Cemento=10kg
Agregado Fino= 22kg
Agregado Grueso=30kg Agua = 5.4 Lts
Las características del recipiente utilizado para el ensayo son:
Diámetro = 25,4cm
Peso del concreto en el recipiente = 36.7kg
Los datos obtenidos durante el ensayo son:
tiempovolumen
exudadosminuto ml
0 010 710 910 1010 1230 2430 1630 14
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30 430 0
Se pide determinar la velocidad de exudación y expresar la exudación en sus dos formas.
Se entiende que ya se dejó una pulgada libre.
TiempoVolumen parcial
exudado
Volumen acumulado exudado
Velocidad de exudación
minuto ml ml ml/minuto0 0 0 0
10 7 7 0.7010 9 16 0.9010 10 26 1.0010 12 38 1.2030 24 62 0.8030 16 78 0.5330 14 92 0.4730 4 96 0.1330 0 96 0
RPTA.. Volumen Total Exudado = 96ml l
A. Exudación por unidad de áreas:
Exudación= Volumen totalexudadoÁ reade la superficie libre
¿ 96π (25.4 )2
4
=0.19
∴ Exudación = 0.2ml/cm2
B. Exudación en porcentaje:
Exudación(%)=( Volumen total exudadovolumende aguade lamezcla enelmolde ) x100
Donde:
Vol. Total exudado = 96ml Vol. Agua de la mezcla en el molde =
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Vol .aguaenMolde=( Pesodel Concreto enelmoldePeso total enla tanda ) x (Vol . deaguaen la tanda)
Vol .aguaenMolde=( 36.7 kg10+22+30+5.4 ) x5.4
= 2.90 lt = 2940 mlds
Entonces:
Exudación (%) =( 96ml1940ml )=3.3%
FORMULAS A EMPLEAR:
Exudación=( volumentotal exudadovolumendeaguade lamezclaenelmolde x fr )x 100
volumendeaguaenmolde=( pesodel concreto enelmoldepeso totalen latanda ) x (volumen deaguaen latanda )
pesodel concreto enelmolde=(PU .humedo ) x (Volumendelrecipiente )
1- Considerando los siguientes resultados para 1m3 de concreto diseñado
para obtener F‘c 28 dias = 210 Kg/cm2 y al efectuar la rotura de proveta a
los 14 dias, se obtuvo una resistencia de 208.12 Kg/cm2.
Componentes pe Para 1m3 (Diseño) Para 1m3 (Obra)Cemento 3.11 320 kg 320 kgAgua 1.00 160 Lt A/c = 23.242 Lt/bolAg. Fino 2.69 691 kg 699 kgAg. Grueso 2.63 1144 kg 1149 kg
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Hallar la exudacion total expresada en %. Sabiendo que se ha preparado una tanda de 42.45 dm3 de concreto, con la finalidad de medir la exudacion, para lo cual se utilizo un molde de 245mm de diametro initerno, y 285 mm de altura interior, obteniendose los siguientes datos durante el tiempo de ensayo.
Tiempo (minutos) 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30Vol.Exudacion(cm3) 7.5 9.5 8.0 9.0 22 15.5 9.0 4.0 3.0 0
SOLUCION:
TANDA:
42.45 dm3 = 0.04245 m3
VOLUMEN TOTAL EXUDADO
88 cm3
DISEÑO 1m3 OBRA 1m3 Tanda 0.04245 m3CEMENTO 320 kg 320 kg 13.584AGUA 160 lt 175 Lt 7.42875AG.F 691 kg 699 kg 29.67255AG.G 1144kg 1149 kg 48.77505
2315 Kg 2343 Kg 99.46035
Agua en Obra 1m3
1bol = 42.5kg --> BOL CEMENTO = (320x1bol)/42.5kg = 7.529412 bol
A/c = 23.242 Lt/bol -> A= 7.529412bol X 23.242 Lt/bol = 175 Lt
TANDA (0.04245 m3) = COMP (1 m3) X 0.04245m3
320 kg --------- 1m3
X ---------- 0.04245m3
X=(320 X 0.04245)/1 = 13.584kg
VOLUMEN DE AGUA EN TANDA= 7.42875 LT
PESO TOTAL EN TANDA = 99.46035 KG
PESO UNITARIO HUMEDO = 2343 Kg /M3
VOLUMEN DEL RECIPIENTE (m)
H= 28.5 cm = 0.285 m
RADIO= 122.5 mm = 0.125 m
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VOLUMEN=π R2(H−0.0254)
VOLUMEN=π (0.1252 ) (0.285−0.0254 )=0.0122384
APLICANDO FORMULAS
pesodel concreto enelmolde=2343 X 0.0122384=28.6745712Kg
volumendeaguaenmolde=( 28.674571299.46035 ) x (7.42875 )=2.14172<¿
Exudación=( 88 cm 32.14172<x1000(¿/cm3)) x100=4.1088%
2- Considerando los siguientes resultados obtenidos en base a 2.5 bolsas de
cemento para f`c28dias =280 kg/cm2, al efectuar la rotura de probetas a los
90 dias se obtuvo una resistencia de 367,38 kg/cm2 y que el peso unitario
del concreto en diseño es 2264.43 kg/m3, el peso especiico del cemento es
3.13 y la caracteristicas de agregados son:
Componentes p.e (diseño) (obra)Agua 1.00 46.75 A/c = 0.4Ag. Fino 2.65 192.31 193.38Ag. Grueso 2.62 296.44 302.81
Hallar la exudacion expresada en % sabiendo que se ha preparado una tanda de 42.45dm3 con la finalidad de medir la exudacion, para lo cual se utiliso un molde de 122.50 mm de radio interno y 28.5cm de altura interior, obteniendose los siguientes datos de ensayo.
Tiempo (minutos) 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30Vol.Exudacion(cm3) 8.5 9.0 9.5 9.0 22 15 9 4 2.5 0
SOLUCION:
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TANDA:
42.45 dm3 = 0.04245 m3
VOLUMEN TOTAL EXUDADO
88.5 cm3
1bol = 42.5kgCnt. Diseño = Cnt Obra=2.5 bol = 106.25 kg
A/c (obra) = 0.4Agua. Obra = Cnt Obra x 0.4 = 42.5 lt
COMP (1 Bol) = COMP (2.5 Bol) / 2.5 bol
106.25 --------- 2.5 bolX ---------- 1bol
X=(106.25x1)/2.5 = 42.5kg
COMP (8.8196 Bol) = COMP (1 Bol) X 8.8196 bol
106.25 --------- 1 bolX ---------- 8.8196bol
X=(106.25x8.8196)/1 = 374.8344kg
COMP (0.04245) = COMP (1 m3) X 0.04245m3
374.8344 kg --------- 1m3X ---------- 0.04245m3
X=(374.8344 X 0.04245)/1 = 15.9447kg
COMPONENTES EN 2.5 BOLSAS DISEÑO OBRA
Cemento 106.25 kg 106.25 kgAgua 46.75 lt 42.5 ltAg.F 192.31 kg 193.38 kgAg.G 296.44 kg 302.81 kg
COMPONENTES EN: (1 Bol) DISEÑO OBRACEMENTO 42.5 kg 42.5 kgAGUA 18.7 lt 17 ltAG.F 76.924 kg 77.352 kgAG.G 118.576 kg 121.124 kg
256.7 kg 257.976 kg
COMPONENTES EN: (1m3) – (2264 kg) –(8.8196 bol) DISEÑO OBRACEMENTO 374.834437 kg 374.834437 kgAGUA 164.927152 lt 149.933775 ltAG.F 678.441512 kg 682.216315 kgAG.G 1045.7969 kg 1068.26933 kg
2264 kg 2275.25385 kg
COMPONENTES EN: (1 tanda) – (0.04245 m3) TANDACEMENTO 15.9117219 kgAGUA 6.36468874 ltAG.F 28.9600826 kgAG.G 45.3480329 kg
96.5845261 kg
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VOLUMEN DE AGUA EN TANDA= 6.36469 LT
PESO TOTAL EN TANDA = 96.5845 KG
PESO UNITARIO HUMEDO = 2275.2538 KG/M3
VOLUMEN DEL RECIPIENTE (m)
H= 28.5 cm = 0.285 m
RADIO= 122.5 mm = 0.125 m
VOLUMEN=π R2(H−0.0254)
VOLUMEN=π (0.1252 ) (0.285−0.0254 )=0.012238
APLICANDO FORMULAS
pesodel concreto enelmolde=2275.253853 X 0.012238=27.84455665Kg
volumendeaguaenmolde=( 27.8445566596.5845 ) x (6.36469 )=1.83489<¿
Exudación=( 88.5 cm327.84455665<x1000 (¿/cm 3) )x100=4.823%
Considerando los siquientes resultados para 1m3 de concreto diseñado para obtener F’c 28 dias = 280 kg/cm2.
COHESIVIDAD DEL CONCRETOLa cohesividad se define como aquella propiedad gracias a la cual es posible controlar la
posibilidad de segregación durante la etapa de manejo de la mezcla, al mismo tiempo
que contribuye a prevenir la aspereza de la misma, y facilitar su manejo durante el
proceso de compactación del concreto.
Normalmente se considera que una mezcla de concreto posee el grado apropiado de
cohesividad si ella no es demasiado plástica ni demasiada viscosa, es plástica y no
segrega fácilmente.
FACTORES QUE MODIFICAN LA COHESIVIDAD:
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En una pasta de cemento-agua, la cohesividad se incrementa cuando la relación agua-
cemento alcanza valores distintos para luego empezar a disminuir.
La cohesividad se incrementa con aumentos en la fineza de las partículas de la mezcla.
IMPORTANCIA DE LA COHESIVIDAD:
La importancia de la cohesividad de la mezcla varía con las condiciones de colocación.
Cuando es necesario transportar el concreto a gran distancia, hacerlo circular para
canaletas o hacerlo pasar a través de la malla de acero de refuerzos, es esencial que la
mezcla sea cohesiva.
CONCLUSIONES
El transporte el concreto en una cantidad tan pequeña como sea posible puede
reducir los problemas de segregación.
Una adecuada granulometría reducirá la segregación del concreto.
El mal control de la segregación; provocara en el concreto endurecido
cangrejeras, fisuras disminuyendo la resistencia y durabilidad del producto final.
La pérdida de agua por exudación tiene una parte positiva que es la de reducir la
relación agua/cemento del concreto con una repercusión favorable sobre las
resistencias.
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El concreto con alto contenido en cemento presentan una menor exudación.
La exudación es función del tipo de cemento empleado en el concreto.
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RECOMENDACIONES
Para evitar la segregación en la mezclas se debe realizar un adecuado diseño de
mezclas.
Se recomienda que los procesos de mezclado, transporte, colocación y vibrado
del concreto se reducirá la segregación de la mezcla de concreto, se desarrollen
correctamente.
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BIBLIOGRAFÍA
LIBROS Y FOLLETOS:
Tecnología del concreto. A.m. Neville y j.j. Brooks. Editorial rillas.sa.
Tecnología del hormigón, tomo 2 - elaboración y estado plástico. Ing. F. Pinazo
sitjas. Kliczkowski publishes.
Tópicos de tecnología del concreto. Ing. Enrique Pasquel Carbajal. Colegio de
ingenieros del Perú.
Tecnología del concreto. Harmsen 2005.
PAGINAS WEB:
http://www.construestruconcreto.webpin.com
http://www.slideshare.net
http://www.monografías.com
http://www.monografias.com/trabajos94/concreto-ii-primera-parte/concreto-ii-primera-parte.shtml#ixzz2lNY3QEAU
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