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• Paul Lozada Ramirez

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INFORME Nº01

1. INTRODUCCION

El presente informe se basara en un estudio preliminar de un elemento estructural importante y principal de edificaciones en general ,en nuestro caso columna esbelta para el cual se le va a realizar un determinado diseño de mezcla de concreto, de acuerdo a lo ya explicado en clase este trabajo que el grupo tendrá en cuenta debería haber sido ejecutado o estar en proyecto, ya que lo necesario son detalles que nos pueda dar un alcance de información similar a lo que se acontece en un plano real .

 COLUMNA ESBELTA:

 



Si las dimensiones de la sección transversal son pequeñas en comparación con su longitud. Son aquellas columnas cuya capacidad de carga axial (resistencia) se reduce debido a los momentos de segundo orden causados por la desviación lateral de la columna (pandeo). El Código ACI considera a una columna esbelta cuando su capacidad de carga axial se reduce en más del 5%.

INFORME Nº01  CONCRETO AUTOCOMPACTANTE:

El concreto autocompactante (CAC), conocido también como concreto autoconsolidante, es un concreto altamente fluido sin segregación, que puede ser extendido en el sitio, llenando la formaleta y encapsulando el refuerzo sin ningún tipo de consolidación mecánica. USOS:  Revestimiento de columnas.  Columnas.  Sistemas industrializados de construcción.  Placas macizas y aligeradas.  Reparaciones estructurales.  Elementos esbeltos y/o sitios de difícil acceso.  Concretos arquitectónicos.

VENTAJAS Y BENEFICIOS:        

Calidad certificada. Control de desperdicios. Mezcla homogénea y manejable. Mínima segregación. Elevada fluidez, fácil vaciado. Facilita el llenado y nivelación. Excelentes acabados. No requiere vibración.

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2. OBJETIVOS Los principales objetivos del presente informe son: 

brindar los datos básicos para encaminar el diseño de mezcla



Encontrar la dosificación del concreto AUTOCOMPACTANE para el diseño de COLUMNA ESBELTA.



Desarrollar la columna esbelta de concreto armado bajo un escenario lo más real posible.



Encontrar el tamaño máximo nominal del agregado grueso para nuestro elemento estructural en estudio; teniendo en cuenta sus dimensiones.



Encontrar las propiedades de los agregados, cemento y demás materiales; así como agentes externos que intervendrán en el proceso constructivo de columna esbelta.

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3. ANTECEDENTES 3.1UBICACIÓN DE LA OBRA: El lugar de propuesta para el presente proyecto, es la realización de un próximo MOLINO “MENDOZA” quese encuentra ubicado en la carretera Panamericana Norte, salida de Lambayeque, cerca de la garita NUEVO MOCCE. La construcción de este almacén se utilizara para las instalaciones de las maquinas necesarias en los trabajos de los molinos.

CARRETERA PANAMERICANA NORTE

DESCRIPCION DEL TERRENO: LARGO: 125m ANCHO: 75 m Área: 9375m2

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3.2 UBICACIÓN DE LA CANTERA: LA CANTERA DE GRAVA Y ARENA TRES TOMAS PARA EL AGREGADO GRUESO Está ubicada en el distrito de Mesones Muro, provincia de Ferreñafe, departamento de Lambayeque, aproximadamente a 18 km. de Túcume en dirección Sureste. De ésta cantera se extraen áridos y agregados para construcciones civiles de Chiclayo, Lambayeque hasta Illimo, incluye a Túcume.

DESCRIPCIÓN DE LA CANTERA

Ésta cantera basa su producción en material aluvial fluvial, es decir, materiales de fondo de río, traídos por el Río Loco de Ferreñafe.Los volúmenes de reserva superan los 100’ 000 000 m3. Éstos materiales, acumulados en grandes cantidades, son sacadospor maquinaria pesada, como cargadores frontales o tractores de oruga, para seguir el proceso de tamizado, en el Tamiz Hechizo. En el proceso de tamizado son separados también la arena gruesa, grava y gravillade ½” a ¾” y sobre todo lo que más produce esta cantera es piedra cascote, que es muy utilizada para combatir el salitre. Estas piedrassontrasladadas luego por volquetes hacia la chancadora de piedra ubicada entre Ferreñafe y Picsi, la cual produce aproximadamente entre 300 a 400 m3 de piedra de ½” y ¾”.

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VISTA SATELITAL DE LA CANTERA TRES TOMAS

TAMIZ HECHIZO

CANTERA LA VICTORIA PARA AGREGADO FINO  Cantera de rocas metamórficas, árida y agregada.  Se ubica en la Zona denominada Pampa de Burros del Distrito de Pátapo, Provincia de Chiclayo  Desde la ciudad de Chiclayo al Distrito de Pátapo son 24.2 Km, al Canal Taymi 1.12Km todo ello en un vía asfaltada; del Canal Taymi a la Cantera La Victoria 3.62 de trocha carrozable en regular estado de conservación 6 Km. y de 2.22 Km hasta la zona de explotación en una vía en regular estado.

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4. INFORMACION DISPONIBLE 4.1GENERALIDADES: 4.1.1 DESCRIPCION GENERAL: Se consideran columnas esbeltas si las dimensiones de la sección transversal son pequeñas en comparación con su longitud. Son aquellas columnas cuya capacidad de carga axial (resistencia) se reduce debido a los momentos de segundo orden causados por la desviación lateral de la columna (pandeo). El Código ACI considera a una columna esbelta cuando su capacidad de carga axial se reduce en más del 5% REQUISITO PARA CONSIDERAR LA COLUMNA ESBELTA Teóricamente se considerara una columna esbelta cuando la relación entre su longitud efectiva y su radio de giro de su sección transversal sea mayor a TREINTA. A esta relación también se le llama RELACION DE ESBELTEZ.

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La longitud efectiva depende del tipo de apoyo que tiene la columna en sus extremos, como se muestra en el siguiente cuadro TIPO APOYO

DE

GRAFICA

LONGITUD EFECTIVA FORMULA DE EULER

UN EXTREMO EMPOTRADO Y EL OTRO LIBRE

AMBOS EXTREMOS ARTICULADOS

UN EXTREMO EMPOTRADO Y EL OTRO ARTICULADO

AMBOS EXTREMOS EMPOTRADOS

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4.1.2 DETALLES DE LA CIMENTACIÓN:

4.1.3 ESPECIFICACIONES ADICIONALES 

AceroEl acero para armaduras será corrugado y cumplirá con la Especificación para barras de refuerzo de acero, al carbono con resaltes ITINTEC 3.41.031 o barras de acero corrugado roladas en caliente de alta resistencia de acuerdo a la Norma ASTM A 615M, Grado 60 u otro grado que se especifique en los Planos estructurales.



concretoEl

concreto será concreto AUTOCOMPACTANTE y deberá alcanzar las siguientes características: Resistencias desde 105 kg/cm2 hasta 550 Kg/cm2

 diseño Longitud de la plataforma

: 20 m

Ancho de la plataforma

: 10 m

Sección transversal de la columna esbelta

: cuadrada de 0.80 *0.80

m Longitud de columna esbelta

: 10 m

Longitud de columna esbelta bajo superficie

:2m

Numero de columnas

: 12

Resistencia del concreto

:

Período de Diseño

: 25 años

Peso de maquinarias

: 1000 toneladas

Diámetro del acero

: 1.5”

Cantidad de aceros de la sección

: 25

Distancia máximo entre estribos

: 40 cm

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5. DESCRIPCION DE LAS CONDICIONES DE USO Y MEDIOAMBIENTALES DE LA ESTRUCTURA. 5.1. DESCRIPCION MEDIAMBIENTAL 5.1.1CLIMA De acuerdo a ello, la zona donde se ubicará nuestra construcción y su área de influencia tanto directa como indirecta, pertenecen al clima de tipo: Semi Cálido muy seco (desértico o árido subtropical). Este tipo de clima comprende gran parte de la región costera del País, abarcando desde Piura hasta Tacna y desde el litoral del Pacífico hasta el nivel aproximado de 2000 m.s.n.m., influenciado permanentemente por la brisa marina de la corriente de Humboldt.

5.1.2HUMEDAD DEL AIRE El promedio de la humedad relativa anual del aire en las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacifico varía entre 70 % y 75 %. Las fluctuaciones mensuales de la humedad relativa durante un año es pequeña, no pasa de un 10 %, en cambio, la diferencia entre la humedad diurna y nocturna es notable. La humedad máxima nocturna en la Vertiente del Pacífico varía de 85% a 95 % y la mínima diurna, de 45 a 55%.

5.1.3 VIENTOS Según los datos de las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacífico, los vientos que predominan son los que soplan del Oeste y Sur - Oeste con velocidades medias anuales, de 2.1 a 2.2 m/s

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5.1.4 TEMPERATURA La temperatura en verano fluctúa entre 25.59 ºC (Dic.) y 28.27º C (Feb.), siendo la temperatura máxima anual de 28.27 ºC; la temperatura mínima anual de 15.37ºC, en el mes de Setiembre. Y con una temperatura media anual de 21ºC. Presenta una Humedad Relativa promedio anual de 80%.

5.1.5 PELIGROS SISMICOS Se llama riesgo sísmico a una medida que combine la peligrosidad sísmica, con la vulnerabilidad y la posibilidad de que se produzcan en ella daños por movimientos sísmicos en un período determinado. No debe confundirse este concepto con el de peligro sísmico. Como consecuencia de la ocurrencia de un sismo de intensidad Intermedia a alta, podría generarse “Asentamiento y amplificación de ondas sísmicas”

5.2 CARACTERISTICAS DEL SUELO Corresponde a las Arenas con finos, Arenas con Limos y Arenas Arcillosas. El porcentaje de finos que pasa la Malla No. 200 es mayor al 12 %, y el porcentaje de material granular que pasa la malla Nro. 4 es mayor al 50 %. Debido a la presencia de finos, tiene mayor capacidad de soportar las cargas que las arenas puras. La capacidad portante varía entre 0.70 a 0.90 kg/cm2.

5.3 ATAQUES QUIMICOS AL CONCRETO Una de las formas más frecuentes de ataque químico al concreto es la acción de los sulfatos. El ataque del sulfato se manifiesta con una exudación de apariencia blanquecina y agrietamiento progresivo que reduce al concreto a un estado quebradizo y hasta suave. Es recomendable hacer un análisis de porcentaje de sale totales de la zona, teniendo en cuenta la tabla de la NORMA PERUANA E-60. Este ensayo relaciona el peso de la sal, respecto al agua expresada en porcentaje y permite determinar la cantidad de sales solubles que se encuentran en el suelo de nuestra zona.

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EXPOSICION A SULFATOS

Despreciable Moderada Severa MuySevera

SULFATO SOLUBLE EN AGUA, PRESENTE EN EL SUELO COMO SO4% EN SECO 0.00-0.10 0.10-0.20 0.20-2 Sobre 2

SULFATOS EN AGUA COMO SO4 p.p.m

CEMENTO

0-150 150-1500 1500-10000 Sobre 10000

I II V V+ PUZOLANA

TIPO

Para nuestro caso, por la zona donde se encuentra nuestra construcción cuyo contenido de sulfatos del suelo es moderada se ha previsto usar cemento TIPO V, además para impedir la acción destructiva de los sulfatos, es indispensable la buena compacidad del concreto.

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5.4 ATAQUES QUÍMICOS AL ACERO Por regla general en el acero el principal ataque que puede recibir, es por acción de los cloruros. Así esto depende de su ubicación de la impermeabilización del concreto es de vital importancia en la obra.

5.5ATAQUES BIOLOGICOS Son ataques biológicos al concreto en medios donde existe oxígeno y donde no existe. Es decir AEROBIOS Y ANAEROBIOS Los ataques AEROBIOS lo realizan seres vivos como microorganismos, líquenes, musgos, raíces de plantas, etc. Los principales daños biológicos aerobios sobre el concreto son:  Organismos que penetran a través de las fisuras y puntos débiles, provocando la disgregación del concreto y facilitando la penetración de otros agentes agresivo, como el agua que penetra a través de las zonas disgregadas saturando los poros existentes en la masa de concreto y creando daños en los ciclos hielo-deshielo.  En la zona aerobia de las canalizaciones se ha detectado la formación de H2SO4, siendo las principales bacterias implicadas los Thiobacillusthiooxydans, que de una forma general, provocarían la reacción 2S + 3O2 + 2 H2O → 2H2SO4 Los ataques ANAEROBIOS, se trata de ataques al concreto como consecuencia de procesos biológicos de degradación anaerobia de materia orgánica.  Como consecuencia de los procesos anaerobios se generan sustancias agresivas, como el ácido sulfhídrico y el amoniaco.  Es importante proteger al concreto de los ataques mencionados ya que cualquier problema es aprovechado por el agua, afectando su estructura.

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5.6 COLOCACIÓN DEL CONCRETO La exitosa colocación del concreto requiere cuidadosas planificación y atención, para lograrlo emplearemos el SISTEMA TREMIE Este sistema de colocación consiste en vaciar por gravedad y sin ayuda mecánica una mezcla de concreto fluida y muy cohesiva de un tubo conectado en la parte superior a una tolva- embudo, para que no pierda sus características durante la colocación. Se utilizara este sistema debido a que el nivel freático, en donde se realizara el proyecto, se encuentra a 1.50m de profundidad. El concreto para el sistema tremie se caracteriza por tener alto asentamiento para que fluya por gravedad sin vibración y sin segregarse. Es recomendable que la relación entre finos y el total de sólidos sea del orden del 55% .Es necesario, además, el uso de aditivos plastificantes reductores de agua y retardantes de fraguado para garantizar una buena plasticidad y cohesividad a la mezcla, como también para dar el tiempo de manejabilidad necesario en la colocación.

El concreto debe fluir fácilmente hacia el lugar de su ubicación y consolidarse por su propio peso sin causar vibraciones que puedan incorporar agua a su masa, lavando el cemento, con la consecuente formación de bolsones de arena y grava débilmente cementados. Con el procedimiento Tremie el concreto es colocado con un tubo vertical de acero cuyo extremo superior tiene la forma de embudo. El extremo inferior del tubo se mantiene sumergido en el concreto fresco sin contacto con el agua. La

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inspección directa visual del concreto depositado es normalmente imposible durante la operación de vaciado, de modo que el progreso de esta operación debe ser controlado cuidadosamente observando el volumen de concreto colocado y la altura alcanzada en el tubo. El concreto deberá ser depositado tan cerca como sea posible de su ubicación final, no debiendo ser depositado en grandes cantidades en un solo punto para luego ser extendido a lo largo de los encofrados, ni debiendo fluir innecesariamente.

5.6.1 DOSIFICACION DEL CONCRETO El tamaño máximo del agregado recomendado para estructuras armadas es de 25 mm. Se prefieren agregados redondeados (gravas). Es generalmente deseable un contenido de agregados finos comprendido entre 45 % y 55 % del volumen total y un contenido de aire de hasta un 5%. Se usa comúnmente un asentamiento comprendido entre 15 y 22,5 cm, siendo adoptado el mayor con armadura abundante o cuando el desplazamiento horizontal es apreciable. La máxima relación agua – cemento más puzolana es de 0,45. El agregado de puzolanas mejora las características de fluencia y se usan generalmente en cantidades de hasta un 15% del peso del material. Se usa comúnmente un asentamiento de 20 cm.

5.6.2 EQUIPAMIENTO TREMIE El diámetro del tubo TREMIE oscila entre 20 y 30 cm. Diámetros más pequeños pueden causar bloqueo del tubo. Cierres terminales o tapones, suelen emplearse con la técnica del tubo seco, al iniciar el derrame del concreto. A medida que el tubo desciende, la presión del agua cierra el extremo del tubo y el mismo se mantiene seco. Debe asegurarse el buen funcionamiento de este cierre para evitar la penetración del agua y como resultado un concreto de baja calidad.

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5.6.3 CONTROL DE LA ELEVACION DE DESCARGA EN EL TUBO (TREMIE) En una operación de hormigonado el extremo del tubo debe mantenerse de 0,90 a 1,50 m por debajo de la superficie del hormigón. Si la elevación del embudo del tremie está controlada por una grúa, un buen operador de grúa puede sentir la pérdida de presión en sus cables y bajarlo inmediatamente cuando existe el peligro de que la boca del tremie pierda contacto con el concreto. Todos los movimientos verticales del tremie deben ser cuidadosamente controlados para evitar esa pérdida de contacto.

5.6.4 COLOCACION DEL CONCRETO CON UN TUBO TREMIE La colocación debe ser tan continua como sea posible. Largos intervalos en la colocación del concreto facilitan su endurecimiento y dificultan la fluencia y la continuación de la operación. Mientras que interrupciones de hasta 30 minutos permiten continuar las operaciones sin mayores dificultades, para lapsos mayores debe retirarse, resellar y reiniciar la operación con el tremie.

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6. ANALIZIS DEL PROBLEMA A partir de la información recopilada, apreciamos que los problemas que se presentan son:  El problema fundamental que se tiene en Lambayeque son las condiciones no muy favorables para los materiales usados en la construcción (contenido de sulfatos en suelos, nivel freático alto, humedad alta, etc.).Con la construcción de columna esbelta en nuestro proyecto y el uso del concreto autocompactante se logrará estabilidad en la estructura.  El clima sub-tropical seco sin lluvias ya que está ubicado enLambayeque.  Debemos tener cuidado con el contenido de sulfatos en los suelos, ya que es el factor que más daña al concreto.  Teniendo en cuenta el acero presente en la estructura, es necesario realizar un ensayo para verificar la intensidad con que se encuentran los cloruros ocasionando la corrosión de este material.  Se debe realizar ensayos para verificar las características de los agregados.

6.1FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA 6.1.1 EL CONTENIDO DE CEMENTO  Pese a intervenir en tan pequeña proporción su efecto es determinante en el concreto.  La mayoría de beneficios en el concreto provienen del cemento, es decir el contenido de cemento va a definir el diseño y la resistencia que debe alcanzar el concreto.  La resistencia va a disminuir conforme se reduce el contenido de cemento

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6.1.2 EL TIPO DE CEMENTO El cemento a usarse en la obra (columna esbelta) será de conformidad en todos sus aspectos con la NTP 334.009.

¿Cómo elegir el tipo de cemento? 1) Donde vamos a construir? El medio ambiente y las condiciones deservicio afectan de manera sustancial elcomportamiento del concreto El concepto que prima es el clima y suinfluencia en el concreto" Manejo del calor dehidratación En clima cálido se necesita Cemento con bajo calor deHidratación de menor a mayor serian: V, IP, II, IPM, IMs, ICo, I En clima frío se necesita Cemento con alto calor dehidrataciónde menor a mayor serian: I, II,IPM,IMs,Ico,V 2) En que condición de exposición vamos a construir? El concepto que prima es resistencia a laagresividad química Ambiente marino: Cloruros + sulfatos," Más resistente a menos resistente ": IP,V, IPM,II,IMs,Ico,I Suelo con sulfatos: Más resistente a menosresistente "V,IP,II,IPM,IMs,Ico,I 3) Qué tipo de estructura y/o que proceso constructivo vamos a usar? El concepto que prima es desarrollo deresistencia y calor de hidratación Vaciados de gran volumen y poca área de disipación de calor: Más favorable a menosfavorable "V,IP,II, IPM,IMs,Ico,I Desencofrado rápido: Más favorable a menosfavorable "I,IPM,IMs,ICo,IP,V

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6.1.3 LA RELACIÓN AGUA-CEMENTO (A/C) Es el factor principal que influye en la resistencia y durabilidad del concreto. La relación a/c, afecta la resistencia y durabilidad de los concretos con o sin aire incluido. Una relación a/c baja, conduce a un concreto de mayor resistencia y durabilidad que una relación a/c alta. Pero entre más alta esta relación, el concreto se vuelve más trabajable. La relación a/c que hemos considerado conveniente de acuerdo a los factores a los cuales estará expuesto la estructura, sería una relación de 0,45.

6.1.4 LAS CONDICIONES DE CURADO Si sabemos que la resistencia es producto de la reacción química del agua con el cemento, para que se desarrolle todo el potencial de resistencia del cemento debemos mantener suficiente suministro de agua para que el concreto en lo posible esté húmedo, ya que solo así evitaremos pérdida de humedad de la superficie del concreto por evaporación. El curado continuo permite que el concreto desarrolle el máximo de su resistencia potencial; es decir no se debe permitir que el concreto se seque en ningún momento. Si permitimos que el concreto se seque, se detiene por completo la reacción química del agua con el cemento y deja de ganar resistencia. Mojar el concreto después de que se haya secado sólo permite rescatar una pequeña parte de su resistencia potencial. De ninguna manera se va a conseguir recuperar la resistencia que podría tener la mezcla con el curado continuo.

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6.2 TRABAJABILIDAD Y CONSISTENCIA La trabajabilidad y consistencia del concreto, nuestro concreto debe tener una compactación satisfactoria cuando el concreto sea colocado en obra, y que no tienda a segregar durante el manipuleo, transporte y compactación. La consistencia será determinada por medio del asentamiento (Slump) del concreto de acuerdo a la Norma ASTM C143. A continuación se presenta un cuadro con ciertas características de la consistencia del concreto:

CONSISTENCIA

SLUMP

TRABAJABILIDAD

MÉTODO DE COMPACTACIÓN

Seca

” a 2”

Poco trabajable

Vibración normal

Plástica

” a 4”

Trabajable

Fluida

> ”

Muy trabajable

Vibración ligera chuseado Chuseado

NOTA:debido a la utilización de concreto autocompactante no tendremos mayor problema en la consistencia fluida ya que es característica de la misma.

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6.3 TRANSPORTE DEL CONCRETO El concreto será transportado por medio de camiones mezcladores de concreto (mixer)hasta la ubicación de la obra, esto se hará lo con una ruta establecida, además se usara los métodos adecuados para evitar la segregación o el secado, asegurando que el concreto al momento de la colocación tenga el slump y la trabajabilidad requerida.

7.CONCLUSIONES  El tamaño máximo del agregado será de 1”  El f’c para el concreto es 300 kg/cm2.  El SLUMP Según las tablas dadas por el ACI es de 4`` pero para concreto autocompactante debe ser 8” o 9”.  La relación agua cemento (A/C) es 0.55  El tipo de cemento que

se utilizara será el cemento Portland

Tipo V,

debiéndose cumplir los requerimientos de las especificaciones ASTM-C150, para Cemento Portland.  En el diseño requerido de mezcla debe ser una mezcla homogénea y rica de materiales cementante con los componentes, para que exista una alta cohesión.

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8. PLAN DE ACTUACION 8.1. SELECCIÓN DE MATERIALES 8.1.1. CementoDebido a que nuestro proyecto se desarrollara bajo el nivel freático, se verá afectado por sulfatos, para ello es necesario un tipo de cemento que pueda resistir a estas condiciones desfavorables, es por ello que se ha elegido usar un CEMENTO PORTLAND TIPO V.

CEMENTO

El cemento portland Tipo V es un cemento de alta

PORTLAND TIPO V

resistencia a los sulfatos, ideal para obras que estén expuestas al daño por sulfatos. Este cemento se fabrica mediante la molienda conjunta de clínker Tipo V (con bajo contenido de aluminato tricálcico